miércoles, 12 de octubre de 2016

La inmunidad innata



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Podemos diferenciar dos tipos de inmunidad en el organismo, la inmunidad innata y la inmunidad adaptativa. En esta ocasión daremos algunas pinceladas acerca de la primera de ellas.

Inmunidad innata y biologia

- El sistema inmune: reconocimiento y eliminación de patógenos


Las dos principales respuestas ante la presencia de patógenos son la fagocitosis y la inflamación.

La inmunidad innata es la que inicia la respuesta, por lo que los agentes implicados en la respuesta no son órganos sino células y componentes solubles o unidos que van a iniciar una respuesta.

La inmunidad innata se basa en controlar los estadios iniciales de la infección si puede pararla, y si no puede, avisa al sistema inmune adaptativo. Además, la inmunidad innata es inmediata y no es específica (responde con patrones preformados, es decir, no va a diferenciar entre una célula tumoral, un virus, una bacteria o una partícula de polen. Al detectarlo como antígeno responde exactamente igual).

Todas las respuestas están basadas en un receptor que va a reconocer una señal, y el receptor, en la célula, va a producir mensajeros para activar a las células diana (efectores).

+ Componentes


. PAMPs (Pathogen Associated Molecular Patterns)

Señales de peligro.

. PRRs

Receptores. Se encuentran en las APC.

. Mensajeros

Citoquinas. No cualquiera.

. Células diana

Ganglios linfáticos: linfocitos.

- Reconocimiento de señales por el sistema inmune innato


+ PAMPs


Las señales de peligro son patrones altamente conservados en la evolución. Son estructuras esenciales para la supervivencia del patógeno, como componentes de la pared celular de bacterias o ácidos nucleicos.

Ejemplo. LPS: PAMP/MAMP que está en todas las bacterias gram- (ácido lipoico en gram+). Hay gram- y gram+ comensales nuestros, por ejemplo, especies de Staphylococcus que nos protegen, en cambio otras causan enfermedad. Entonces, ¿cómo distingue el cuerpo los buenos de los malos? No se sabe, pero es el mismo antígeno en la misma posición y en el mismo ambiente y uno se tolera y otro no.

Entonces los PAMPs también son estructuras presentes en los comensales y no se sabe cómo el sistema inmune los tolera, pero la clave es que tiene que diferenciar entre patógeno o comensal beneficio.

Pero las señales de peligro no solo están en los patógenos, ya que en la muerte celular se liberan señales de peligro (exposición de determinados fosfolípidos de la mitocondria); DAMP: danger. Estas son señales internas.

Entonces la señal puede ser externa (PAMP/MAMP) o interna por muerte celular (DAMP).

. Señales de activación

Son aquellas que están muy asociadas con la supervivencia de patógenos:

* RNAss, RNAds, fragmentos de DNA ricos en CpG enriquecidos en C y G típicos de bacterias.

* Flagelina presente en el flagelo de las gram-, Pilina.

* HCO (carbohidratos): quitina, fucosa, ribosa, manosa.

* Lípidos: LPS.

Además hay señales de peligro entre las que destacan proteínas típicas mitocondriales (ej. HSP), proteínas que no vienen del exterior. Pero también es importante la presencia de cristales, estructuras que el organismo no puede absorber y que producen un estado de inflamación constante: es la base de la gota y de silicosis.

+ PRRs: señales de reconocimiento


El reconocimiento está basado en receptores que reconocen la señal. Reconocen una única señal, un antígeno, es decir, si hay un nuevo patógeno no va a ser reconocido por el sistema inmune innato, y el cuerpo tarda mucho en reconocerlo hasta que el sistema inmune adaptativo es capaz de actuar.

. Familias

* TLRs

Fueron descubiertos en Dropsophila Megalonaster. Son glicoproteínas y pueden estar en la membrana plasmática exterior o pueden ser citosólicos (o uno u otro). Pertenece a la superfamilia de las inmunoglobulinas. Esta familia incluye proteínas esenciales en el desarrollo de la respuesta inmune. Dentro de esta familia se encuentra el receptor de los linfocitos T, los anticuerpos CD3 y CD4, el complejo de histocompatibilidad, y todos comparten la misma estructura tridimensional.

ESTRUCTURA

Los TLRs tienen un dominio exterior, un pequeño dominio transmembrana y un dominio citosólico. Lo que comparten todos los miembros de la superfamilia de las Ig es el dominio exterior compuesto por repeticiones ricas en leucina (LRR), lo que significa que en un fragmento de 30 aa puede haber entre 6 y 18 leucinas. Esta característica hace que el dominio sea rico en hélices-alfa y en B-láminas, y que se enrolle sobre sí mismo en forma de muelle, de forma que dejan en el interior una superficie de interacción, que suele ser la superficie de contacto con otro compuesto. En el caso de los TLR serán los PAMPs. Los receptores intracelulares pueden estar solubles en el citosol o en vesículas que tienen la estructura de los TLR.

MECANISMO

Cuando el TRL interacciona con la señal determinada produce un cambio conformacional que le obliga a dimerizar con otro TLR. Ambos TLR tienen que estar en contacto con el PAMP y este ser el mismo para ambos. La interacción hace que se expongan residuos de treonina/serina. Esta exposición hace que estas serinas se fosforilen y se genere una cascada de respuesta. Hay kinasa en la cara interna que hace que fosforilan estos residuos. En esta conformación son capaces de dimerizar. Esto puede ser homodimerización o heterodimerización. Por ejemplo, el CD4 homodimeriza consigo mismo pero el TLR2 heterodimeriza con TLR1 o TLR6.

TLRs del interior celular: para virus, patógenos endógenos y para señal de apoptosis.

TIPOS

TLR1-TRL2 detectan lipopolisacáridos o glucolípidos, típicos de bacterias, acomplejados porque solo pueden reconocer antígenos solubles en agua. Por lo que si solo son lípidos apolares no habrá interacción. Tienen que estar solubles en tampón acuoso.

TLR4: detecta LPS, lipopolisacáridos típico de bacterias.

TLR5: reconoce proteínas, la flagelina, por ejemplo.

TLR2-TLR6 igual que 1-2.

TLR3: recocina dsRNA.

TLR7: ssRNA.

TLR8: ssRNA.

TLR9: reconoce isletas CpG de DNA ricas en G y C.

RUTA DE TRANSDUCCIÓN

El antígeno se une a cada homodímero, un TLR. Esta interacción produce un cambio de conformación en el dominio citosólico que hace que se expongan aminoácidos hidroxilados (serina y treonina). Estos dominios están muy próximos a kinasas, de forma que en el momento en que se exponen son fosforilados. La fosforilación produce que interaccione con otro TLR afín dimerizando. Esto se conoce como el sobrecruzamiento de las inmunoglobulinas.

Ejemplo TLR4: interacciona con LPS, pero no lo hace directamente, sino que se lo tiene que presentar a través de CD14 (proteína unida a la membrana plasmática). El CD14 lo presenta con la proteína de unión a lípidos (LBP). Una vez el complejo CD14-LBP interacciona con LPS, se lo presentan al TLR4, que produce un cambio de conformación dejando expuestas sus treoninas/serinas en su domino citosólico, que se denomina dominio TAR (región de activación de treoninas). En el momento en que deja expuestas las treoninas/serinas, la kinasa MYD88, asociada a la cara interna de la membrana plasmática, las fosforila. Una vez fosforilados se induce la dimerización. El dominio TAR se asocia con otras 2 kinasas, IRAK1 e IRAK4. Una vez MYD88 fosforila a los dominios TAR (TIRAP) de IRAK1 e IRAK4 se queda interaccionando con ellos. IRAK1 e IRAK4 unidos a MYD88 y al dominio TAR de los TLR4, formando un macrocomplejo, a su vez van a interaccionar con TRAF6 que es otra kinasa, fosforilándola. Una vez fosforilada TRAF6 interacciona con TAK1, fosforilándola, activándola, y es TAK1 el que fosforila a la kinasa del inhibidor de NFkB (IKK), que a su vez fosforila al inhibidor deshaciendo la interacción, liberando al FT. Este es un FT que se libera, va al núcleo e induce la expresión de los genes asociados a la respuesta inflamatoria. Esto conlleva que induce ciertas citoquinas características de inflamación (TNFalfa, IL6, IL1). Además de activar NFkB activa otros FT por otras rutas desconocidas como son AP-1 e IRF3, ambos asociados a la respuesta inflamatoria y relacionados con la producción del interferón tipo 1. Además son moléculas coestimuladoras.

* CD1: MHCI

Reconoce estructuras de lípidos. Se encuentran en la membrana de muchos tipos celulares, especialmente en el epitelio de GALT (gastrointestinal), o en células dendríticas.

ESTRUCTURA

Presentan la estructura directamente a los linfocitos T / células receptoras.

Tipo I= CD1a, b, c. Reconocen principalmente glucolípidos y fosfolípidos.

Tipo II= CD1d, e. Reconocen esfingolípidos. CD1d está en la superficie como los de tipo I, mientras que CD1e se encuentra en vesículas intracelulares. Los presentan a células de la serie linfoide NK.

* DC-SIGN

Receptor tipo lectina. Se expresa en macrófagos y CD. Especificidad HCO tipo manosa.

ESTRUCTURA

Similar a TLRs en cuanto a dominios.

Dominio extracelular de reconocimiento: dominio de unión a la estructura carbohidratada.

Dominio LRR.

Dominio transmembrana.

Dominio de recolección de proteínas plasmídicas: dominio efector que transduce la señal (recopila kinasa y dispara la cascada de respuestas).

TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES

Cuando DC-SIGN es activado uniéndose a los hidratos de carbono de cualquiera de los patógenos se produce un cambio de conformación que deja visible residuos que se pueden fosforilar, y normalmente es por la kinasa Ras. Al fosforilarse se activa y a su vez junto con dos kinasas (SRC Y PACS) fosforilan a otra kinasa que es RAF1, que se desconoce cómo, pero termina activando NFkB (p65/p50), fosforilando al inhibidor. Al ser fosforilado libera las dos subunidades de NFkB y entra en el núcleo.

Ejemplo: picadura de garrapata. Segregan anticoagulantes, uno de ellos rico en una proteína (Salp15) rica en hidratos de carbono (manosa) detectada por DC-DIGN. Fosforila a Ras que fosforila RAF1. En este caso RAF1 activa a una RNAsa que, específicamente, degrada los RNA mensajeros de TNFalfa e IL6, inhibiendo la respuesta inflamatoria en el propio organismo.

* NLR: receptores intracelulares

Principalmente reconocen secuencias de DNA o RNA víricas o de bacterias.

ESTRUCTURA

La estructura de las distintas familias de NLR es la misma:

Estructura de LRR que reconocen el PAMP (reconocimiento).

Dominio NACHT.

Dominio efector: característico de la subfamilia. Principalmente son 3. Es el dominio CARD (de activación a caspasas), el dominio BIR y el dominio PYD (pyrus del calor).

NOD1, 2: dominio efector CARD. Están presentes en la mayoría de los tipos celulares. Tienen distintas isoformas según el tipo celular.

NOD1 está especializado en el reconocimiento DAP presente en las gram+.

NOD2 reconoce muranil dipéptido, presente en bacterias gram+ y gram-. Estructura típicamente involucrada en secreciones (está en toxinas), entonces las bacterias que lo tienen, tienen que tener mecanismos de inyección.

TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES

El peptidoglucano entra en la célula y es reconocido por NOD1 o NOD2. Esto provoca un cambio de conformación en el domino de activación a las caspasas (CARD), que hace que se recluten muchas subunidades de RIP2 (kinasa). Este complejo multimérico (NOD y muchos RIP2) se va a llamar signalosoma y es capaz de activar a la kinasa del inhibidor del NFkB, pero no la fosforila, sino que favorece la ubiquitinación del inhibidor de la kinasa del inhibidor de NFkB, de forma que liberan a la kinasa del inhibidor, la kinasa fosforila al inhibidor de NKkB y este se libera.

El signalosoma es un complejo importante implicado en la defensa de, por ejemplo, Helicobacter pylori o listeria. Además NOD2, en concreto, se ha relacionado con enfermedad de Chron. Además gracias al signalosoma, NOD2 está relacionado con la ruta de las MAPK. También se activa el factor de transcripción AP1.

NLRP3: Receptor intracelular soluble: el dominio efector es PYD (receptor pirolítico). El dominio PYD siempre se va a relacionar con el inflamosoma. Tiene muchos miembros y el más estudiado es NLPR3. Estructura: dominio LRR, dominio NATCH y dominio efector PYD.

NLRP3 se puede activar por PAMPs muy diversos: productos de bacterias, cristales, aumento de la concentración de K y Fe, especies reactivas de oxígeno, colesterol, placas de aterona etc. Estas señales hacen que se forme el inflamosoma, estructura característica que tiene 14 miembros y está asociado a la fiebre. Es una estructura compuesta por un dímero del receptor, un adaptador, y el precursor de la caspasa1 que se une al adaptador. Esto es una subunidad.

TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES

El NLR está expuesto en la parte externa y la procaspasa está puesta en flor de magnolia, de forma que cuando se produce la señal (se une a la región de unión del NLRP), provoca la formación de la roseta del inflamosoma, y si persiste esta señal, se produce un cambio de conformación y hace que el inflamosoma sea inestable (esto no está bien entendido aun), de forma que libera a la caspasa1 de forma activa que tiene una acción directa, que es activar o procesar a la Pro-IL1beta liberando el péptido activo. La IL1beta se secreta y es uno de los principales efectores de la inflamación. Solo cuando se active el receptor intracelular es cuando se libera la caspasa. Por un lado se activa el inflamosoma, y por otro tiene que activarse el receptor para liberar la caspasa.

TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES NALPS e IPAF

El inflamosoma es muy importante porque está asociado a enfermedades como silicosis, gota, Alzheimer, obesidad y el síndrome de fiebres periódicas asociadas a la IL1. Base del mecanismo molecular asociado a estas enfermedades:

Cristales (estructuras que no pueden ser degradas por el fagolisosoma): cuando una célula fagocítica detecta un compuesto complejo tiende a fagocitarlo para degradarlo a través del fagolisosoma. Esto funciona con bacterias y compuestos antígeno-anticuerpo. Pero a veces estas estructuras no se pueden degradar por las enzimas asociadas al fagolisosoma: sales de aluminio, sílica, ácido úrico (gota). Estos compuestos se endocitan mediante el fagosoma, se intentan degradar por el fagolisosoma, pero cuando el fagolisosoma se absorbe, el cristal sigue en el interior de la célula. Esto provoca que se active una enzima que está en el interior celular que es la catepsina, que esta normalmente soluble en forma de procatepsina, pero cuando encuentra una forma insoluble que no se puede degradar cambia a catepsina que procesa a la procaspasa del inflamosoma. La caspasa1 activa la IL1beta y la IL18. Estas han sido expresadas previamente por una señal TLR mediada; el cristal previamente ha inducido una señal vía TLR, ya que no solo es detectado por el fagolisosoma, de forma que se ha inducido la expresión de estos precursores IL. Esto explicaría AD o gota.

Toxinas: detoxificación de toxinas. No es el NLRP3 sino el inflamosoma mediado por NLRP1.

Gota: personas con un problema metabólico en la detoxificación de nucleótidos producen un exceso de ácido úrico que se acumula en las articulaciones porque es donde menos sistema circulatorio hay, y en los osteocitos y mastocitos presentes en el líquido sinovial de las articulaciones. Comienzan a tratar de degradar estos cristales, y como no pueden, producen constantemente IL1 e il6 que hacen que haya inflamación y dolor constate. La inflamación continua en el tiempo produce una degradación de hueso y tendones asociados. Se trata con antileucina1.

* RIG- LIKE RECEPTORS

Ligados a la respuesta viral, especializadas en el reconocimiento de RNA viral ds, ss o heterodúplex (dímeros RNA-DNA). Los receptores modelo, en este caso, son RIG1 (Retinoid acid inducible I) y MDAS (Melanoma y associated gene S). Comparten estructura pero tienen especificidad diferente: Amino terminal: dominio de activación; tienen dos dominios de unión a caspasa (CARD) seguido de un domino helicasa y de un dominio de activación a caspasa. El dominio helicasa junto con el RD es el de reconocimiento.

Estos receptores se expresan en todos los tipos celulares y su mecanismo de activación (no está bien caracterizada) pasa por la activación de los FT IRF3, IRF7 y NFkB.

RESPUESTA FRENTE A VIRUS

Los virus no pueden infectar cualquier tipo de célula, sino que entran mediados por receptores. Por ejemplo, el herpesvirus solo puede entrar a través de la mucosa.

Cuando un virus entra en una célula, dependiendo del tipo de virus que sea, va a ser reconocido por uno u otro receptor. Si el virus comienza la replicación puede liberar distintos tipos de RNA y DNA, y esto es lo que reconocen los receptores tipo RIG que al activarse, activan a la caspasa1 y a otras proteínas (kinasas) que favorecen la activación de los FT IRF. Estos FT son esenciales para que se induzca la respuesta por interferón, para que se expresen los interferones, que son otras citoquinas, también de forma sistémica. Estos interferones se van a secretar. Lo importante es que los interferones cuando están en sangre son los encargados de preparar al resto de células a la respuesta a virus, mediante el reconocimiento de estos por otras células, que tienen receptores para los interferones. Así, aunque no estén infectadas por virus, estas células activan su respuesta a virus. De forma que activan el inflamosoma. Además si la célula es fagocítica (macrófagos y CD), este virus puede ser fagocitado, y los virus una vez están en el endosoma pueden ser reconocidos por TLR asociados a endosomas, principalmente TLR3 y TRL9, que inducen la activación de los IRFs y a su vez activan la expresión de interferones.

En la célula no infectada, cuando el interferón es reconocido se activa la respuesta frente a virus. INF es reconocido por receptores específicos que están en la superficie de distintos tipos celulares. Esto activa la respuesta vírica que conlleva: activación del inflamosoma, la activación de proteasa e inhibidores de la síntesis de proteínas virales, activación de una casacada para producir RNAsas que degraden el RNA viral para evitar la replicación del virus y la activación de un complejo que inhibe el ensamblaje del virus, de la cápsida viral. Dependiendo del virus será más importante una u otra ruta de defensa. Hay receptores de interferón en la superficie prácticamente en todos los tipos celulares. INF es necesario para que se expresen las citoquinas de interferón I (alfa y beta) que son las relacionadas con la respuesta frente a virus. Todas las células con receptores a interferones activan la respuesta a virus aun no estando infectadas (activación inflamosoma + interferón tipo I).

. Componentes celulares

No todos los PRR están presentes en todos los tipos celulares.

* Células epiteliales

Es la primera barrera que se pone en contacto con el exterior. Tiene que tener dos funciones: impermeable frente al peligro, pero permeable al beneficio. Si un epitelio es sano, es prácticamente impermeable a compuestos superiores a 1kDa.

MECANISMOS DE ACTUACIÓN

Mecanismos de actuación (I): barrera física: queratina, moco (flujo), cilios

Estructuras constitutivas con función de no permitir la entrada al interior. Cuando esto no funciona debido a una rotura, las células vivas del epitelio forman parte activa de la respuesta inmune. Hay muchos tipos de epitelio:

Piel: múltiples capas de células vivas hasta llegar a capa externa formada por células muertas con alto contenido en queratina. Por tanto las células vivas de la dermis son células epiteliales pero su contacto con patógenos y señales de peligro es más difícil salvo que se inyecten, es decir, que la carga de la señal de peligro proceda de una picadura de insectos, rotura o herida. De hecho, en la superficie de la piel tenemos gran cantidad de microorganismos.

Intestino: monocapa de células ciliadas productoras de moco. cCara luz intestinal → cilios, gran cantidad de moco, y células efectores intercaladas en el epitelio relacionadas con el SI innato (células M) y células relacionadas con la vía linfoide. Mayor complejidad en vías respiratorias.

Epitelio bronquial: más complejidad en vías respiratorias.

Mecanismos de actuación (II): producción de péptidos antimicrobianos

Defensinas: son péptidos pequeños entre 29-34 aa. Característica: tienen un dominio catiónico y un dominio aniónico, que forma un agujero en las membranas plasmáticas de bacterias. Los péptidos interaccionan mediante su dominio positivo con el dominio negativo en la cara de los fosfolípidos en la membrana plasmática, y según van penetrando al interior, la carga es más positiva, de forma que cambian de conformación y aparecen asociadas por su lado negativo al lado interno y por el positivo al externo. Al final cuando se insertan muchos péptidos hacen un ``click´´. Por un lado interaccionan con la carga positiva y por otro con la carga negativa. Así, son capaces de abrir poros en la membrana plasmática de las bacterias y al abrir un poro producen la lisis bacteriana.

Catelicinas: se producen como un propéptido de 18kDa y son procesadas en dos péptidos diferentes. El péptido C-terminal es LL37, relacionado con la neutralización del LPS, inhibiendo la activación de los TLR4. Además inhibe al inflamosoma.

Mecanismos de actuación (III): formación de moco

Producido por células especializadas. Las más estudiadas son las células Goblet, que son células epiteliales especializas en la producción de moco. Está compuesto por proteínas denominadas mucinas, con más del 80% de su superficie hidroxilada, lo que hace que cuando sean expulsadas hacia la luz del intestino, se entrelacen y formen una superficie altamente pegajosa de forma que atrapan patógenos. Su función es atrapar partículas de alto PM (bacterias, polen, comida mal digerida) y están en toda la superficie del intestino. Visto al microscopio, el epitelio intestinal está formado por una capa de células, cilios y capa de moco que permite el paso de nutrientes, agua y otros componentes.

* Células endoteliales

NFkB y AP1 fomentan la expresión de selectinas, quimiocinas y citoquinas. Las células endoteliales según estén más cerca de la infección van a recibir señales tanto de las células del SI como del propio epitelio (IK1, IK6 entre otras), que hacen que se produzcan cambios y que expresen determinadas selectinas en su superficie, que van a frenar a la célula en el momento en que encuentren receptores que se expresen en la superficie de las células endoteliales, que son los de las células del torrente sanguíneo (algunas células del torrente sanguíneo expresan las selectinas), que entran en contacto con las selectinas del endotelio, se activan y una vez se han extravasado, van al sitio de infección por el gradiente de selectinas. Los receptores son de tipo glicoproteína y pertenecen a la familia de las selectinas. La célula es capturada y en ese momento reduce su movimiento y cambia la expresión de esas selectinas y empieza a expresar otras proteínas de superficie como integrinas que van a unirse a otras integrinas de tipo lectina como son ICAM1, ICAM2, VCAM1.

Células del sistema inmune activadas: necesitan estar activadas porque si no, no expresan en su superficie miembros de la familia selectina y no van a ser captadas por el endotelio activado.

Cuando entran en contacto se llama captura: implica cambios fenotípicos en la célula del sistema inmune, cambia a célula rodante. Las células rodantes expresan a su vez en su superficie mayor número de selectinas, de forma que avanzan a lo largo del endotelio enganchándose a sus selectinas, hasta llegar al estado de adhesión.

Fase de adhesión: las selectinas ya no son importantes, sino que lo son las integrinas. Las integrinas son otras glicoproteínas de membrana que se unen a los receptores de la familia ICAM del endotelio. Seguramente cuando se produce la primera interacción con las selectinas se produzca la inducción de integrinas. Antes no se produce el cambio de fenotipo. En el momento en que las integrinas del sistema inmune interaccionan con el epitelio a través de las integrinas de la familia ICAM, pasa a ser el estado de adhesión o medusa. Se producen unos reajustes en el citoesqueleto que permiten que la célula atraviese a través de un poro, el capilar hacia el tejido (diapédesis).

Cambia de morfología, a tipo ameba y una vez adheridas a la superficie del endotelio ocurre la diapédesis: extravasación del tubo vascular hacia el tejido. Pierde la estructura del citoesqueleto, se extravasa; la célula va al lugar de infección porque tiene receptores de quimiocinas que están siendo producidas por las células presentes en el sitio de la infección.

Transmigración celular: no se extravasan los glóbulos rojos. No se extravasa cualquier célula del sistema inmune innato, tiene que estar activada y expresar quimiocinas (determinan hacia donde tienen que ir), integrinas y selectinas. Este proceso lo coordina el endotelio.

* Células fagocíticas

NEUTRÓFILOS Y MACRÓFAGOS

Los macrófagos son células residentes de tejido.

Los neutrófilos están en el torrente sanguíneo y son las más representadas, con lo que son los primeros en llegar al llegar de la infección.

Reconocimiento de lo fagocitos al antígeno: están especializados en luchar contra bacterias. Las reconocen básicamente porque presentan en su superficie receptores de complemento y receptores para la IgG (receptores para una auxanina C5a) y receptores PRR diversos.

Neutrófilos y macrófagos: cuando tiene distintos PRR en la superficie y un PRR es activado por la presencia de un antígeno, sube la cascada y activa la expresión de citoquinas (TNFalfa, IL1,6,12), todas responsables de activar la inflamación y el sistema inmune adaptativo. Pero además de ser activados por los microbios pueden ser activados por mediadores secundarios (citoquinas producidas anteriormente por otra respuesta) que han producido otras células, es decir, que tienen receptores de citoquinas, y dependiendo de la citoquina que interaccione se dará una respuesta u otra (ej. INFgamma). Se activa la respuesta frente a virus y además se activan por receptores por oxoninas.

Fagocitosis: en el momento en que cualquier PRR es activado por la presencia de un patógeno, se activa una vesícula dependiente de clatrina. Esta vesícula se engloba y activa un fagosoma (con bicho dentro). Hay que matar a ese fagosoma. Para ello se fusiona a un lisosoma y forma el fagolisosoma. Los lisosomas tienen pH ácido y muchas enzimas proteolíticas. Pero si el patógeno es una espora de hongo o una gram- (pared celular) las enzimas no hacen nada. Los neutrófilos y macrófagos tienen además lo que se llama explosión respiratoria. El resultado de esto es la producción de ROS y de óxido nítrico → reaccionan con todos los OH, y en los fosfolípidos hay muchos, de forma que peroxidan la membrana plasmática de las bacterias, creando poros. Este mecanismo también se ha descrito en plantas: la NADH oxidasa del cloroplasto es expulsada.

En la membrana plasmática se encuentran los precursores de la fagocito oxidasa que es una NAHD oxidasa, de forma que cuando baja el pH (fusión de lisosoma con fagosoma) se activa la fagocito oxidasa que convierte el oxígeno en distintas ROS. La isoforma de iNOS, presente en neutrófilos, es citosólica y se activa por la cascada de TLR al ser fosforilada y convierte la arginina en citrulina y se libera óxido nítrico que difunde y va al fagolisosoma.

Gránulos: en paralelo se liberan gránulos preformados. En el caso de los neutrófilos, similar a macrófagos, se diferencian 3 tipos de gránulos:

Primarios: formados por diferentes compuestos.

Secundarios: además de estas enzimas proteolíticas de amplio espectro aparecen proteínas que secuestran el Fe como la lactoferrina. Son sideróforos, y si secuestran el Fe la bacteria no tiene cadena de transporte de e- .

Terciarios: se secretan en tercer lugar y son los menos representativos. No van hacia la bacteria si no que son perjudiciales para el tejido porque tienen gelatinasa que corta el colágeno en la matriz extracelular. Por lo que si no separa la respuesta de los fagocitos se llega a un estado de enfermedad.

Si se sigue recibiendo la señal de peligro se suicidan: liberan DNA unido a histonas y con gránulos preformados de forma que hacen trampas de gelatina pegajosa (red) secuestrando lo que hay alrededor incluidos los patógenos -> trampas extracelulares.

* Células dendríticas

Conexión entre células del sistema inmune y células del sistema adaptativo. Las células dendríticas se caracterizan por reconocer y presentar antígenos. El reconocimiento produce cambios fenotípicos de forma que se pueden dirigirse a los centros linfoides y presentar el antígeno.

Tienen prácticamente todos los PRRs descritos hasta el momento. Cuando detectan un antígeno lo fagocitan pero no induce una respuesta activa (los neutrófilos si lo hacían) sino que digieren el antígeno y lo presentan a través del complejo de histocompatibilidad tipo II (MHCII). Además entre los cambios fenotípicos que presentan, expresan los factores de coestimulación CD80, CD86 (y CD83).

Las células dendríticas están en estado inmaduro en los diferentes tejidos (hay diferentes tipos celulares dependiendo del tejido, están especializadas), y cuando a través de algún PRR detectan un antígeno lo fagocitan, y en la fagocitosis se activa una cascada de traducción (NFkB, etc.) que induce la expresión de una serie de genes, entre los que se encuentra la sobreexpresión de MHCII, y la expresión de las CD80 y CD86 que son dos moléculas glicoproteicas esenciales para la presentación del antígeno (moléculas coestimuladoras) que antes no estaban expresadas, en grandes cantidades, a los linfocitos T.

Las células dendríticas maduras también expresan, en la respuesta, receptores de quimiocinas (CCR7→ receptor producido por los T naive en los ganglios linfáticos), necesarios para que viajen por la linfa a los centros de los folículos linfoides.

Además expresan citoquinas: IL1, IL6, IL8, que son citoquinas proinflamatorias.

* Mastocitos

Son células residentes en el tejido, es decir, que son efectores inmediatos. Se han estudiado en el contexto de la alergia, pero esta no se puede asociar como respuesta del sistema inmune innato. Los mastocitos tiene PRR (TLR, receptores de hidratos de carbono, etc.), pero lo más importante es que tienen receptores de Ig (la respuesta inducida por los receptores de Ig), especialmente los detectados por IgG, IgE, que conlleva la liberación de las sustancias de los gránulos preformados (mediadores proinflamatorios), destacando la histamina. La histamina produce una vasodilatación y una llegada de células al sitio de infección. Al igual que estos gránulos preformados, hay enzimas proteolíticas. Los mastocitos son muy importantes en la inmunidad frente a parásitos y en alergia.

* ILCs

Dentro del sistema inmune innato se han descrito las células innatas de origen linfoide. Los más caracterizados son los NK.

Las ILCs se piensa que proceden de un mismo precursor en el hígado del feto y en un momento determinado, a partir de la 5 o 6 semana se diferencian en 3 subtipos: ILF1 (se asocia con defensa de virus, NK); ILF2 (se asocian con inflamación alérgica); ILF3 (mucosa intestinal y defensa bacteriana).

La diferenciación cada subtipo depende del ambiente citoquímico que haya.

Se cree que en adulto el precursor procede de la medula ósea pero no se ha demostrado.

El TCR que expresan es raro, no es común. Esto les diferencia del resto de linfocitos. Es un TCR que no reconoce péptidos, es decir, los MHCI y II, están asociados a otros tipos de activadores como los CD1.

NK

Pertenecen a la familia de los ILC1, son linfocitos, tienen un origen linfoide, pero o no tienen TCR o es especial que no reconoce péptidos que se presenten por el MHC. Se caracterizan por tener gránulos preformados de perforina y granzima. Esto también lo tienen los CD8. Se caracterizan por tener 3 tipos de respuesta, siempre induciendo la muerte de la célula diana, ya que inyecta perforina y granzima a la célula objetivo:

KIR/KAR: detecta células que no presentan en su superficie el MHCI. El MHCI lo tienen todos los tipos celulares y presentan péptidos internos de la célula (el MHCI da una especificidad individual, es decir, cada persona tiene una forma característica del MHCI, por eso rechazamos lo órganos). El MHCI puede estar lleno o vacío (presentar péptido o no). A KIR le da igual que péptido se esté presentando, le interesa que el MHCI presente el péptido. KIR se une a MHCI e inhibe la respuesta que es inducida por KAR, que es otro receptor (inductor de la muerte celular), al unirse a distintos ligandos.

Inhibición. Algunos virus inhiben la expresión de MHCI, para que no presenten los péptidos propios de sus proteínas, de forma que el MHCI está vacío, pero KAR sí se une a su ligando, e induce la liberación de los gránulos preformados. La respuesta de KAR va a ser inhibida por una kinasa de la cascada de traducción de KIR. Entonces KIR inhibe la respuesta de KAR.

Activación. KIR no encuentra el MHC, no interacciona con KIR. Pero KAR si tiene ligando. Entonces la interacción entre ligando y KAR provoca un cambio de conformación en el dominio citosólico ITAM en el que se exponen residuos treonina que se fosforilan provocando una cascada que culmina en la secreción de los gránulos preformados (por cambios en el citoesqueleto), que tienen perforina y granzima, en el NK. La perforina se autoensambla provocando poros en la membrana plasmática de la proteína diana. A través de estos gránulos además se está inyectando la granzima que procesa a procaspasas que están en el citosol de la célula diana, que al activarse provocan la apoptosis.

KAR y KIR son familias de receptores. KAR, activador de la apoptosis, puede ser el receptor de la IgE en la superficie del NK, y un receptor de KIR puede ser el propio KIR en la superficie. HLA: MHC en humanos.

Fas/Fasl. FASL está en la superficie del NK y FAS en la superficie de todas las células de un organismo. En el momento en que FASL se une a un monómero de FAS se induce su heterotrimerización (complejo de 3 monómeros), exponiendo en el lado citosólico el dominio de muerte, que recluta a proteínas adaptadores (complejo de muerte FADD) (amarillas) que a su vez reclutan a la procaspasa 8 (no activada), y una vez se forma el complejo, una segunda proteína (Bid) procesa (activa) a la caspasa 8, que una vez activada procesa a muchas proteínas entre las que destaca la caspasa 3 y una DNAsa que procesa al DNA genómico (degrada el genoma nuclear), y la membrana nuclear se rompe y empieza a romperse la membrana plasmática. El NK no tiene FASL en su superficie, sino que se induce.

Muerte celular por anticuerpos: el NK detecta, gracias a su receptor de IgG, a IgG. Lo que reconoce son células opsonizadas por el anticuerpo de la IgG. Provoca la liberación de gránulos preformados. ADCC (citotoxicidad mediada por anticuerpos).

. Respuesta

* Mediadores solubles

Destacan los que controlan la inflamación. La inflamación desregulada está asociada a distintas patogénesis como es el asma o la artritis o enfermedades de inflamación aguda.

COMPLEMENTO

Es un conjunto de proteínas (unas 30) presentes de forma inactiva en la sangre y tienen un carácter antimicrobiano. Se caracteriza por ser un mecanismo de bioamplificación (se autoactiva) de forma que implica graves enfermedades inflamatorias.

Activación del complemento: sus componentes están de forma inactiva en la sangre.

Vía clásica: esto se activa cuando el C1 se forma. El C1 está formado por un hexómero de la subunidad C1q que está desensamblado en la sangre, hasta que reconoce, a través de su dominio, el dominio constante de una IgG. Cuando C1q reconoce el dominio constante se activa un hexómero que recluta a su vez a las subunidades C1r y C1s. Por tanto, el C1 lo formarían 6 subunidades de C1q y 2 subunidades C1r y C1s.

C1r activa a C1s que interacciona con C4 que la procesa a C4a y C4b. C4a forma parte de anafilatoxinas. C4b va a interaccionar con C2 y lo procesa, que va a generar una C2b y una C2a. El complejo C2a-C4b es lo que se denomina C3 convertasa, que procesa a C3 que a su vez genera C3b y C3a (anafilotoxina). C3b se une a la convertasa C3 y se forma la convertasa C5 (C4b, C2a, C3b). El C5 se procesa a C5b y a C5a, y C5b recluta en orden a C6, C7, C8 y C9 → C5b interacciona con una membrana hidrofóbica y recluta a C6, cambio de conformación, C7, cambio de conformación, C8, cambio de conformación y permite que polimerice C9, y al polimerizar forme el complejo de ataque a la membrana (MAC). C9 forma un poro autoensamblándose, provocando un choque osmótico. El complejo de ataque (agujero) tiene entre 15-50 nm (muy grande). Vía de las lectinas: son proteínas de acción diferentes. En este caso C1 es una proteína de unión a lectinas (manosas): MASP1 (C1q) y MASP2 (tiene la actividad proteasa, seria C1s). MASP1 se une a azucares ricos en la superficie, provoca cambio de conformación, hace que se active MASP2 que procesa a C4 y este a C2, y así como anteriormente.

Vía alternativa: empieza en la activación de C3 directamente, no hay activación previa de C4 o C2. La inducción de esta activación se desconoce. Aparece C3a y C3b, pero en este caso C3b se une al factor B (que está preformado en la sangre) y forma el complejo C3B, y se parece al C2. Entonces entra el factor D, que libera Ba y da C3bBb. Este es el C3 convertasa, que procesa a C3, y ese pool de C3b se une a la C3 convertasa y da el complejo C3bBbC3b, que es el C5 convertasa.

Regulación del complemento:

Hay un sistema espontáneo en que C2a y Bb se disocian de la convertasa C3.

DAF (CDSS): sistema de aceleración del complemento. DAF se une tanto a C3a como a C4b, compitiendo con la formación de la convertasa.

Factor I: se une a su vez a C4b y al factor H con el objetivo de inhibir la formación de las convertasas.

Familia de inhibidores del C1 que inhiben la formación del complejo C1.

Funciones del complemento:

Opsonización: se unen a la superficie del antígeno formando el complejo de ataque. En el caso de C3b también se puede depositar en la superficie del microbio. También hace esta función el C5b y los anticuerpos. Entonces, para marcar la superficie de un antígeno están las opsoninas C3b, C5b, e Ig. Los fagocitos tienen receptores del complemento, entonces estos receptores están presentes en neutrófilos, mastocitos, NK, etc. Una vez reconocen a las opsoninas se induce la fagocitosis, por tanto, la opsonización tendría 2 fases: primero cubrir al antígeno por las opsoninas y segundo, activar a la célula fagocítica, además de otras respuestas. No solo sirve para marcar las células sino para crear los complejos antígeno-anticuerpo (limpia los restos de la respuesta inmune).

Anafilatoxinas: son los restos C3a y C5a (el C4a funciona poco). En este caso se une a las células efectoras (mastocitos y basófilos) liberando mediadores vasodilatadores (histamina) provocando la permeabilidad del endotelio.

Quimiotáctica: cuando el complemento se activa, llega al lugar de la inflamación y provoca un gradiente de la C5a que puede ser detectado por células del sistema inmune activadas por neutrófilos. Entonces, gracias al gradiente formado por la producción del C5a los neutrófilos saben dónde tienen que ir.

Citotóxica: formación del complejo de ataque MAC.

Cuando el complemento falla puede provocar grandes problemas, porque si no se controla puede inducir la apoptosis y una inflamación crónica del sistema inmune.

* Inflamación

La repuesta está coordinada por citoquinas y por proteínas de la fase aguda. Tiene un componente celular y uno hepático, pero lo realmente importante son 3 citoquinas: IL1, IL6 y el TNFalfa. Tienen una actividad sistémica; no solo activan a otras células del sistema inmune inmune sino que coordinan a las glándulas suprarrenales, tiroides, activación del hígado para secreción de proteínas de la fase aguda e incluso fiebre.

CITOQUINAS PROINFLAMATORIAS

TNFalfa (linfotoxina): se describió inicialmente porque era producido por las células del sistema inmune inmune cuando se activaban frente a células cancerígenas. El TNFalfa es producido por los macrófagos (son células residentes de tejido). Es reconocido por receptores propios presentes en todos los tipos celulares: tipo 1 (está principalmente en las células del sistema inmune) y tipo 2 (está prácticamente en todos los tipos celulares).

Una vez el TNFalfa se une a su receptor induce una respuesta en el hígado: producción de proteína de fase aguda. En la medula ósea induce la formación de fagocitos. A su vez activa a los fagocitos, es decir, se retroalimentarían los macrófagos y a su vez activarían a otros fagocitos.

Las proteínas de fase aguda se expresan en el hígado antes una señal sistémica, en este caso, por TNFalfa.

TNF alfa forma una estructura trimérica piradimal. Tiene una actividad sistémica, es decir, puede actuar en órganos distantes a donde se ha producido la inflamación. En el hígado, por ejemplo, va a producir proteínas de fase aguda, que son proteínas de defensa que se encuentran en la sangre. Además el TNFalfa puede ser el responsable de la subida de temperatura (fiebre); tiene una actuación a nivel del hipotálamo que induce la fiebre. Además actúa a nivel de corazón, inhibiendo la concentración del musculo cardiaco y liso. De forma que si inhibe la contracción del músculo liso aumenta la permeabilidad y vasodilatación y como consecuencia no deseable inhibe el músculo cardíaco, que si se prologan en el tiempo provoca la muerte. Otra de las consecuencias de reducir el movimiento de la sangre por las venas, es que se favorece la formación de trombos.

Se está utilizando como terapia para muchas enfermedades crónicas (hepatitis B, enfermedad de Chron, VIH).

IL1: función similar al TNFalfa. Se produce en la zona donde está la señal de peligro y tiene un efecto local en el epitelio, fomentando la reparación del epitelio. En el endotelio aumenta la permeabilidad y favorece la liberación de mediadores secundarios como las prostaglandinas que reclutan células del sistema inmune e inducen la diferenciación de células madre en la médula ósea. La IL1 tiene un efecto directo al hígado donde va a producir proteínas de fase aguda. Además va a provocar, no solo que se produzca el complemento sino que además se active. Tiene un efecto en el cerebro, específicamente en el hipotálamo. Anorexia: pérdida del apetito para reducir el gasto de energía, al estar enfermo. También tiene un efecto en el músculo (aumenta la permeabilidad y posibilidad de trombo) y cartílago. No reduce el ritmo cardiaco pero si reduce la movilidad a través del músculo liso.

IL6: sobre la médula ósea tiene un efecto directo aumentando la hematopoyesis, favorece la diferenciación de las stem cells. Tiene un efecto en el hígado produciendo proteínas de fase aguda. Aumenta la ACTH, aumenta la fiebre en el hipotálamo. Y además favorece la producción de inmunoglobulinas.

Cómo se activa el sistema adaptativo: las células dendríticas viajan a los ganglios linfáticos. Pero también es todo el ambiente de citoquinas el responsable de que se diferencien en los linfocitos T. Entonces tendríamos la primera señal que es el receptor y la segunda que son las citoquinas. Esto es la relación entre el innato y el adaptativo.