Procesamiento Y Presentacion Del Antigeno

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Procesamiento Y Presentacion Del Antigeno
Por: Enrique Jose Chipana Telleria

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Procesamiento Y Presentacion Del Antigeno

  1. 1. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BADRE GROHMANN FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE BIOLOGIA Y MICROBIOLOGIA POR: ENRIQUE JOSE CHIPANA TELLERIA PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS RESUMEN Los linfocitos T por lo general solo reconocen antígenos en la forma de péptidos presentados por los productos de los genes del MHC propio sobre la superficie de APC. Los genes del MHC propio sobre la superficie de APC. Los linfocitos T y el CD4+ reconocen antígenos asociados a los productos de los genes del MHC de la clase II y los CTL CD8+ reconocen antígenos asociados a los productos de los genes MHC de la clase I. Las APC especializados, también denominadas APC, profesionales como las células detríticas, lo macrófagos y los linfocitos B, captan antígenos proteicos extracelulares, los internalizan y procesan. Y presentan péptidos asociados a moléculas de la clase II del MHC a células T CD4+. El procesamiento del antígeno es la conversión de proteínas nativas en péptidos asociados a moléculas del MHC. El proceso se lleva a cabo con la introducción de antígenos proteicos en APC, degradación proteolítica, unión de péptido y molécula MHC en el APC para su reconocimiento por las células T. Las rutas del procesamiento de antígeno son; la ruta endocitica donde la célula captura los antígenos por medio de fagocitosis y por endocitosis, la ruta citológica donde el antígeno endógeno se degrada en el citoplasma; generalmente son proteínas endógenas propias, virales. Tanto las proteínas extracelulares como las intracelulares son examinadas por medio de estas vías de procesamiento de antígenos y los péptidos derivados de las proteínas normales propias y de las proteínas extrañas son expuestos por las moléculas del MHC para su examen por los linfocitos T. ABSTRACT T cells typically recognize antigens only in the form of peptides presented by products of MHC genes on the surface of APC. The genes of the MHC on the surface of APC. T cells and CD4 + recognize antigens associated with gene products of MHC class II and CD8 + CTLs recognize antigens associated with MHC gene products in Class I. The specialized APC, also called APC, professional and cells debris, macrophages and B cells, extracellular protein antigens captured, the internalized and processed. And molecules present peptides associated with class II MHC to CD4 + T cells. Antigen processing is the conversion of native proteins into peptides associated with MHC molecules. The process takes place with the introduction of APC protein antigens, proteolytic degradation, binding of peptide and MHC molecule on the APC for recognition by T cells The antigen-processing routes are: the path where the cell endocytic capture antigens through phagocytosis and endocytosis, the route cytological where endogenous antigen is degraded in the cytoplasm, generally are themselves endogenous proteins, viral. Both the intracellular and extracellular proteins are examined by means of these processing pathways of antigens and peptides derived from normal proteins themselves and the foreign proteins are expressed by MHC molecules for consideration by T cells. 1
  2. 2. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO INTRODUCCIÓN Los linfocitos realizan funciones esenciales en el reconocimiento de antígenos propios o extraños a través de su TCR, el antígeno es digerido y convertido en péptidos para ser expuestos al surco de moléculas MHC del propio haplotipo. En la inmunidad celular, las células T CD4+ activan a los macrófagos para que destruyan el agente extraño fagocitados, mientras que las células T CD8+ destruyen a las células infectadas por microorganismos intranucleares. En la inmunidad humoral las células T colaboradoras CD$+ interaccionan con lo linfocitos B y estimulan la proliferación y la diferenciación de estas células B. Tanto la Fase efectora de las respuestas de las células T están desencadenadas por el reconocimiento especifico del antígeno. La presentación del antígeno procesado es la asociación de algunos de esos péptidos con moléculas codificadas por genes del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) Las moléculas MHC de clase I, en una situación normal se unen a péptidos derivados de moléculas propias, y en el caso de infección por un parásito intracelular (virus, ciertas bacterias, protozoos) se unen a péptidos derivados de proteínas del patógeno. En ambos casos los péptidos derivan de procesamiento citosólico del antígeno endógeno. Las moléculas MHC de clase II se unen a péptidos derivados de antígenos exógenos que previamente han sido introducidos en la célula presentadora por endocitosis o fagocitosis, y que son sometidos a procesamiento endocítico. Las células que presentan péptidos asociados a moléculas del MHC reciben el nombre de células presentadoras de antígeno. Las APC presentan antígenos a células T no estimuladas o vírgenes durante la fase de reconocimiento de las respuestas inmunitarias para iniciar estas respuestas durante la fase efectora también presentan antígenos a células T efectoras diferenciadas para iniciar los mecanismos de eliminación de los antígenos. Fig. 01 Esquema representativo del proceso por Fig. 02 Unión péptidos a una molécula el cual las moléculas HLA clase II fijan el HLA clase I (izquierda) y clase II péptido. (derecha) 2
  3. 3. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO CAPITULO I PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO Se entiende por procesamiento del antígeno la degradación del mismo dando lugar a fragmentos peptídicos, los cuales se unirán a moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de la clase I o II. Son fragmentos decisivos para activar a los linfocitos T. Los TCR son más sensibles a la secuencia de aminoácidos presentes en el surco de unión a péptidos de la molécula del MHC que a los determinantes conformacionales reconocidos por los anticuerpos. Los linfocitos, las únicas células con receptores específicos de antígeno, son responsables de iniciar y llevar a cabo la respuesta inmune adaptativa. Los linfocitos B interaccionan con el antígeno mediante su receptor (BCR), una inmunoglobulina de membrana (mIg) que reconoce determinantes antigénicos tridimensionales en proteínas y otras moléculas antigénicas, solubles o particuladas, en estado nativo. En cambio, el receptor clonotípico de los linfocitos T (TCR) reconoce complejos moleculares en la membrana de las células presentadoras de antígeno (APC), formados por moléculas del Complejo Principal de Histocompatibilidad (MHC) de clase I (MHC-I) o de clase II (MHC-II) (ver más adelante) y péptidos antigénicos resultantes de la degradación intracelular del antígeno. Las células T, por tanto, a diferencia de los linfocitos B, necesitan de células presentadoras de antígeno (APC) accesorias que captan el antígeno, lo procesan y lo presentan en la membrana. El TCR interacciona molecularmente con el péptido contenido en la cavidad de las moléculas del MHC y con las propias moléculas presentadoras, de forma que el reconocimiento del antígeno por el linfocito T, tal como se ha visto en capítulos anteriores, queda restringido por el MHC. El fenómeno de la restricción por el MHC del reconocimiento de antígeno fue originalmente descrito por Zinkernagel y Doherty (1974) en la respuesta de los linfocitos T al virus de la linfocoriomeningitis (LCV). Estos investigadores demostraron que las células T citotóxicas específicas de virus sólo reconocen las células infectadas si éstas expresan determinadas moléculas de histocompatibilidad en su superficie. Este trabajo mereció el Premio Nobel de Medicina en 1996. Fig. 03 Las moléculas MHC de la clase I presentan péptidos endógenos (A) mientras que las de clase II presentan péptidos que proceden del exterior 3
  4. 4. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO 1.1.- BIOLOGIA DEL PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO Existen dos rutas de procesamiento de antígenos proteicos derivados del espacio extracelular o del citosol en péptidos en péptidos y cargan estos péptidos en moléculas del MHC para presentarlos a los linfocitos T. Las vías de procesamiento y presentación de antígenos asociadas al MHC de clase I y II utilizan organelas subcelulares y enzimas que poseen funciones generales de degradación y reciclado de proteínas, pero estas funciones no se utilizan exclusivamente para la presentación de antígenos al sistema inmunitario. Las rutas celulares de procesamiento de antígeno tienen como objetivo generar péptidos con características necesarias para la unión con las moléculas del MHC. El antígeno proteico presente en los compartimentos vesiculares ácido de los APC generan péptidos asociados a moléculas de la clase II, mientras que los antígenos presentes en el citosol generan péptidos asociados a moléculas de la clase I. Las dos rutas diferentes de procesamiento, actúan según sea la amenaza de un antígeno endógeno (intracelular) o exógeno (extracelular). En cada caso existe una respuesta inmune diferente: actuación de células T citolíticas (CTL) para el antígeno endógeno, y producción de anticuerpos para el antígeno exógeno. Los antígenos exógenos se procesan por la ruta endocítica, tras lo cual los péptidos resultantes se unirán a moléculas MHC de clase II, lo cual dará la señal a los linfocitos T coadyuvantes (TH). Los antígenos endógenos se procesan por la ruta citosólica, tras lo cual sus péptidos se unirán a moléculas de MHC de clase I de la célula enferma, que así se convierte en diana para la actuación de linfocitos T matadores (TC, que en su forma "ejecutora" se denominan linfocitos T citolíticos, CTL). Fig. 04 Procesamiento y representación de antígenos asociados a moléculas de clase I. Una parte de las proteínas para sintetizar por una célula son degradadas en el citoplasma. 4
  5. 5. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig.05 Procesamiento y presentación del antígeno asociados a las moléculas MHC clase II Fig. 06 procesamiento de antígenos Fig. 07 procesamiento de antígenos exógenos endógenos Las vías de procesamiento de los antígenos convierten a proteínas extracelulares o citoplasmáticas en péptidos, que luego son unidos a las moléculas del MHC y presentados en la membrana celular. La vía celular de procesamiento de antígenos ha sido diseñada para generar péptidos que posean las características estructurales para unirse a las moléculas del MHC. Cabe señalar que la unión del péptido a las moléculas del MHC se realiza antes de que estas se expresen en membrana, debido que es esta la conformación estable de la molécula. 5
  6. 6. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO A.- Procesamiento de antígenos citoplasmáticos y asociación a moléculas de clase I Las vías de procesamiento y presentación de antígenos por moléculas de clase I es útil para la defensa frente a virus, bacterias intracelulares y células tumorales. Estos péptidos asociados a moléculas de clase I son producidos por degradación citosólica, luego transportadas al retículo endoplásmico donde se unen a las moléculas de clase I en formación y finalmente se expresan en la membrana (fig 8). A continuación se describen con detalles estos pasos. • Degradación proteolítica en el citoplasma Fig. 08 Procesamiento de antígenos citoplasmáticos y asociación a moléculas de 1 clase I 1.- Produccion de proteinas en el citosol. 2 2.- Degradación proteolitica de las proteinas citosolicas. 3 3.- Transporte de peptidos desde el citosol al reticulo endoplasmatico. 4 4.- Ensamblaje de complejos peptido- molecula de la clase I en el reticulo endoplasmatico. 5.- Expresión de complejos peptido-moecula de la clase I en la superficie celular 5 El mecanismo por el cual se generan la mayor cantidad de péptidos antigénicos citoplasmáticos es a través del proteasoma. Este un complejo multienzimático, que reconoce a proteínas intracelulares, que hayan sido “marcadas” por un pequeño polipéptido denominado Ubiquitina. Luego de la Ubiquitinización, las proteínas se despliegan e ingresan al proteasoma, quien las degrada a pequeños péptidos capaces de interactuar con las moléculas del MHC I. 6
  7. 7. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Existe amplia evidencia que demuestran la importancia de la degradación proteosomal de las proteínas para ingresar en la vía del MHC I. Inhibidores específicos de la función del proteasoma, bloquean la presentación de proteínas citoplasmáticas por el MHC I a Linfocitos T CD8+ específicos para el epítope del péptido de una proteína en particular, sin embargo también se ha demostrado, que si el péptido es sintetizado en el citoplasma y no obtenido por proteólisis, la inhibición del proteasoma no obstaculiza y el péptido puede ser presentado igual. Estos estudios resaltan la importancia del proteasoma para la fragmentación de proteínas en pequeños péptidos que luego se incorporan a las moléculas del MHC I, pero, en casos donde el péptido ya existes como tal, el rol del proteasoma no es vital para la vía. • Transporte de los péptidos del citoplasma al retículo endoplásmico Debido a que las moléculas de clase I son sintetizadas en retículo endoplásmico (ER) y los péptidos se encuentran en el citoplasma, debe existir un mecanismo que transporte estos péptidos al interior de ER. Esta función es suplida por las proteínas TAP (transportador asociado al procesamiento de antígeno). Estas proteínas son un heterodímero, cuyos genes, TAP 1 y TAP2, se ubican en la región II de los genes del MHC. Las proteínas TAP se ubican en la membrana del ER, donde median un transporte activo-ATP- dependiente, de los péptidos desde el citosol a la luz de ER. En su extremo luminal, las proteínas TAP se encuentran unidas de modo no covalente a las moléculas del MHCI nacientes, por una proteína denominada “tapasina”, de esta manera se mantienen espacialmente cerca, de modo que, cuando las TAP internalizan al péptido, automáticamente este se encuentre con las moléculas de clase I y puedan unirse. • Ensamblaje del péptido a las moléculas de clase I La síntesis y el ensamblaje de de las moléculas de clase I, es un proceso de múltiples etapas, en sonde la unión del péptido juega un papel crucial. En el interior del ER se sintetizan la cadena α y la β2-microglobulina. También encontramos en el sector luminal del ER a proteínas chaperonas como la “calnexina” y la “calreticulina”, que se encargan del correcto plegamiento de las cadenas α. Una vez que el péptido ha ingresado vía TAP se une a la molécula del MHC I naciente, ahora este complejo péptido-MHC I se encuentra en una conformación estable que se libera de las tapasina y se encuentra disponible para expresarse en la membrana. Cabe plantearse la cuestión de: ¿Cómo es posible que el péptido que ingresa al ER no se una a las moléculas de clase II, que también están siendo sintetizadas en el ER? en caso de que estemos hablando de una APC. Esto no es posible por dos motivos: uno de ellos es que las moléculas de clase I se encuentran unidas a las TAP por las tapasinas, y de esta manera cuando el péptido ingrese ya toma contacto con el MHC I. Otro mecanismo, como se verá más adelante, es que las moléculas de clase II mantienen cubierto su 7
  8. 8. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO sitio de unión al péptido en el ER por una proteína denominada “cadena invariante” (Ii). • Expresión del complejo péptido-MHC I en la superficie celular. Como se ha mencionado, la conformación estable del MHC I, se logra cuando este se encuentra unido al péptido. Este complejo se vehiculiza a través del ER y el Golgi hasta llegar a la membrana celular por vesículas exocíticas. Una vez ubicados en la membrana la molécula del MHC I puede ser reconocida por los Linfocitos T CD8+. B.- Procesamiento de antígenos extracelulares y asociación a moléculas de clase II El origen de los péptidos unidos a las moléculas de clase II incluye, la degradación de las proteínas internalizadas en vesículas y la unión de los péptidos a las moléculas de clase II dentro de estas (fig 9). Este mecanismo difiere en varios aspectos en referencia al procesamiento de los péptidos unidos a las moléculas de clase I, no solo por su mecanismo “vesicular” o “vacuolar”, sino además en la manera en que el péptido logra unirse a las moléculas de clase II • Captura de proteínas extracelulares en compartimientos vesiculares por las APC. Las células dendríticas y los macrófagos poseen una variedad de receptores que, permiten reconocer estructuras compartidas por muchos tipos de microorganismos, e inducen la fagocitosis. Los macrófagos expresan “receptores de manosa”, quienes reconocen los residuos de manosa y fucosa de las glucoproteinas y glucolipidos bacterianos. Asimismo los “receptores de las porción Fc” de los anticuerpos, a través de los cuales pueden reconocer y fagocitar a los microorganismos o proteínas recubiertas de anticuerpos. Como también los “receptores para opsoninas”, por ejemplo, los receptores para el fragmento C3b del complemento. Los Linfocitos B pueden reconocer y fagocitar antígenos proteicos a través del “receptor de las células B” (IgM junto con las cadenas Igα e Igβ). Una vez que el antígeno fue reconocido, es internalizado en vesículas denominadas “endosomas”. Estos compartimientos intracelulares contienen un pH ácido y es rico en enzimas proteolíticas. La vía endosomal continua con la posterior unión del endosoma a un lisosoma, quien posee un contenido enzimático aun mayor. • Procesamiento de las proteínas en las vesículas endosómicas y lisosómicas. Las proteínas son degradadas enzimáticamente generando péptidos, muchos de los cuales poseen las características estructurales para poder interactuar con las moléculas de clase II. Esta lisis proteica es llevada a cabo por proteasas que actúan a pH ácido. La “catepsina”, es una proteasa de amplia especificidad de sustrato, y es la enzima endosomal y lisosomal mas abundante. • Biosíntesis y transporte de las moléculas del MHC II al endosoma. 8
  9. 9. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Captación Procesamiento Biosíntesis y Asociación de Expresión de extracelular de las proteínas transporte de péptidos péptidos de proteínas internalizadas moléculas procesados comlexes en en endosómica / MHC de con moléculas MHC en la compartiment vesículas clase II a de clase II de superficie os vesicular lisosomales endosomas MHC en las celular de APC vesículas. FIG. 09 Procesamiento de antígenos extracelulares y asociación a moléculas de clase II Las cadenas α y las cadenas β, son sintetizadas por separadas y se asocian unas con otras en el ER, este proceso es facilitado por proteínas chaperonas residentes de esta organela, tales como la calnexina (al igual que en la vía del MHC I). La molécula de clase II ensamblada, aun continua siendo inestable, por lo que se une al sitio de unión al péptido, una proteína denominada “cadena invariable” (Ii). La Ii es una proteína no polimórfica compuesta por tres subunidades. Esta proteína se une a un heterodímero formado por las cadenas α y β, en su sitio de unión al péptido. De esta manera interfiere en la carga del péptido. Gracias a la Ii las moléculas de clase II se estabilizan por completo en el ER y mantiene ocupado el sitio de unión al péptido dentro de esta organela impidiendo que los péptidos propios del ER se unan a las moléculas nacientes. Las Ii también favorecen el correcto plegamiento y su posterior transporte a las vesículas endosómicas. Los segmentos de membrana del ER que contienen a las moléculas de MHC II, se separan del ER formando vesículas que son transportadas a la membrana celular. Pero durante este camino, las vesículas exociticas se unen con los endosomas que contiene a los péptidos recién internalizados. El significado la esta vía vacuolar, consiste en que las moléculas de clase II se encuentren con los péptidos generados por proteólisis de las proteínas previamente fagocitadas. Se han identificado endosomas ricos en moléculas de clase II, a los que se los llamo “compartimiento de clase II del MHC” o “MIIC” (MHC class II compartment). Se debe destacar que estas vesículas contienen todos los componentes para la asociación péptido-moléculas de clase II, incluyendo las 9
  10. 10. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO enzimas que degradan las proteínas, la Ii y una molécula denominada HLA- DM (ver más adelante) • Asociación del péptido a las moléculas del MHC II en el MIIC Debido que la Ii se encuentra bloqueando el sitio de unión al péptido, debe ser removido para que el péptido se una a las moléculas de clase II. Este evento se realiza en dos pasos. Primero, las mismas catepsinas que degradaron las proteínas, clivan al Ii, dejando como resultado una molécula de 24 aminoácidos en el sitio de unión al péptido llamada CLIP (péptido de cadena invariable asociado a clase II). El segundo paso consiste en quitar al CLIP de la hendidura, esto es llevado a cabo por la molécula HLA-DM. Quien además facilita la entrada del péptido antigénico en su lugar. El gen que codifica la proteína HLA-DM se encuentra ubicado en la región II del MHC. Fig.10 Funciones del HLA-DM y de las cadenas invariables asociadas a moléculas de la clase II del MHC. Las moléculas de clase II unidas a una cadena invariable, o CLIP, son transportadas al interior de vesículas, donde el CLIP es eliminado por la acción de moléculas DM. A continuación, los péptidos antigénicos generados en las vesículas pueden unirse a las moléculas de clase II. Otra proteína de tipo clase II, denominada HLA-DO, podría regular la eliminación del CLIP catalizada por la molécula DM. CIIV, vesícula de clase II; CLIP, péptido de cadena invariable asociado a clase II; RE, retículo endoplásmico; Li, cadena invariable; MHC, complejo principal de histocompatibilidad; MIIC, compartimento de clase II del MHC. • Expresión del complejo péptido-MHC II en la superficie celular. Una vez que el péptido se ha unido a la molécula de clase II esta se estabiliza y puede ser presentada en la membrana celular. Finalmente en la membrana los complejos péptido-MHC II pueden interactuar con los Linfocitos T CD4+. C.- Vía alterna de procesamiento de antígenos exógenos y asociación a moléculas de clase I. Tal y como hemos descrito con anterioridad, el clásico rol de las moléculas de clase I es, unir los péptidos endógenos durante su maduración biosintética y luego transportarlos a la superficie celular para activar a los Linfocitos CD8+. En general los péptidos de origen exógeno se encuentran excluidos de esta vía. 10
  11. 11. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Sin embargo, acumulada evidencia nos ha demostrado que esta dicotomía en la presentación del antígeno de origen endógeno y exógeno no es absoluta. Se ha demostrado que la respuesta de los Linfocitos citotóxicos (CD8+) puede ser iniciada por antígenos exógenos, tanto in vitro como in vivo . Existen al menos dos vías diferentes en este procesamiento alterno de las moléculas del MHC I: una TAP dependiente o procesamiento alterno citoplasmático del MHC I y la otra TAP independiente o procesamiento alterno vacuolar del MHC I. La primera de ellas involucra al acceso de péptidos exógenos a la vía normal del MHC I. Es decir, se ha observado que de alguna manera no descripta aun, los péptidos exógenos ubicados en los endosomas, pueden “escaparse” de estos e ingresar al citosol. Una vez en este, las proteínas TAP internalizan al péptido exógeno al ER y lo unen al MHC I. La segunda vía involucra un mecanismo de procesamiento del antígeno exógeno en compartimientos vacuolares, sin que el péptido ingrese al citosol. Este mecanismo sugiere la unión del péptido a las moléculas del MHC I luego de que estas hayan abandonada el complejo de Golgi. En esta vía el péptido exógeno presumiblemente proviene de un endosoma o un lisosoma. El espacio intracelular donde el péptido se une a las moléculas del MHC I en la vía vacuolar, aun se desconoce. Se cree que pudiera ser en algún compartimiento intracelular donde el procesamiento del MHC I se lleva a cabo, o luego del reciclaje de las moléculas del MHC I de membrana y su posterior exposición extracelular. Inicialmente se había pensado que las moléculas de clase I que participaban en esta vía se encontraban “vacías”, es decir que no se asociaban a ningún péptido, y por lo tanto un péptido exógeno podía ocupar la hendidura. Actualmente se sabe que esto no es así, y que la vía vacuolar incluye una disociación del péptido endógeno y luego un cambio por el péptido exógeno, proceso conocido como “disociación/cambio del péptido” (peptide dissociation/exchange). Se ha observado que la disociación/cambio del péptido ocurre solo en medios ácidos tales como las vesículas post-Golgi de procesamiento de antígenos o los fago lisosomas. Pero ¿Cómo las moléculas de clase I, que contienen péptidos endógenos en su hendidura, puedan disociarse de esto e intercambiarlos por péptidos exógenos? Una de las explicaciones de este fenómeno es que durante algún momento del trafico vesicular que contenga moléculas de clase I, un grupo de estas se desvié de la ruta normal y se mezcle en la ruta del MHC II. De esta manera, al ingresar en las vesículas de procesamiento de antígenos post- Golgi, que poseen pH ácido y además a los antígenos exógenos, los péptidos endógenos unidos a las moléculas del MHC I, se disocian y este queda con su hendidura vacía en un medio donde abundan péptidos exógenos. Esto trae como consecuencia que algunos de los péptidos exógenos que cumpla con los requisitos previamente mencionados se una al MHC I vacío. La otra posible explicación nos habla del reciclaje, donde moléculas de clase I de superficie, son endocitadas, y estas vesículas endociticas son destinadas a 11
  12. 12. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO su degradación. Pero existe un pequeño grupo, que intercepta la vía de procesamiento de moléculas de clase II. De esta forma las moléculas de clase I se disocian de los péptidos endógenos debido al pH ácido del endosoma y sigue una ruta similar a la previamente descripta. En conclusión, queremos dejar en claro que además de las clásicas vías de procesamiento de las moléculas de clase I y II, existe una vía alterna para el MHC I: una TAP dependiente, y otra donde las moléculas de clase I, ya sea que provengan de la superficie celular o del ER, interceptan a la vía del MHC II y experimentan un proceso conocido como disociación/cambio de péptidos, donde pierden al péptido endógeno y se unen a uno exógeno (TAP independiente). Este cambio solo se da en medios ácidos. Así también queremos que el lector sea consciente que es una vía en etapa de investigación y en permanentes cambios. 1.2.- RUTAS DEL PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO Dependiendo de la fuente del antígeno el procesamiento presentación tiene lugar a través de una de las dos vías principales:  vía endocitica ( clase II )  vía citolítica ( clase I ) La vía utilizada tendrá consecuencias decisivas para cualquier respuesta inmune. 1.2.1.- RUTA EXÓGENA (EXTRACELULAR) O ENDOCÍTICA Las células presentadoras de antígeno pueden capturar antígenos proteicos por medio de fagocitosis, por endocitosis (mediada por receptor -como es el caso de los linfocitos B- o en versión de pinocitosis), o incluso por ambos sistemas (como en el caso de los macrófagos). Una vez dentro de la correspondiente vesícula membranosa, el antígeno viaja a través de los compartimentos de la ruta endocítica, y al cabo de 1 a 3 horas, algunos de los péptidos resultantes aparecen en la membrana, en el curso de moléculas MHC de clase II. El resto es excretado por exocitosis. A.- Origen de los Péptidos Provienen de las proteínas que fueron capturadas y transportadas al interior de una célula desde su medio exterior. Incluye: * Proteínas que fueron parte de un microorganismo o de alguna otra partícula grande engullida mediante fagocitosis. *Partículas pequeñas o proteínas individuales que se unieron a la superficie celular y que fueron capturadas a través de una endocitosis mediada por receptor. * Proteínas solubles libres en el líquido extracelular que fueron embebidas mediante pinocitosis. 12
  13. 13. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO B C A F D E Fig. 11 MHC de la clase II presentan antígenos que están en vesiculas intracelulares. (A) La bacteria infecta el macrófago y se introduce en una vesícula en que se producen fragmentos peptidicos, (B) Las MHC de clase II unen fragmentos bacterianos, (C) Los fragmentos son transportados a la superficie celular por las MHC de la clase II (D) Los receptores de superficie de las células B unen antígeno, (E) El antígeno es internalizado y degradado a fragmentos peptidicos, (F) Los fragmentos se unen a las MHC de laclase II y son transportados a la supeficie celular. B.- PASOS 1. Degradación proteica Las proteínas capturadas son transportadas al interior de la célula mediante vesículas endosómicas, donde posteriormente serán degradadas gradualmente al ser expuestas a enzimas proteolíticas en un PH ácido en los lisosomas. Como consecuencia de la degradación se producen muchos péptidos pequeños que varían ampliamente en cuanto a secuencia y longitud. 13
  14. 14. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO B D A C Fig. 12 degradación proteica (A) El antígeno es capturado en vesículas intracelulares, (B) La acidificación de las vesículas activa proteasas que degradan el antígeno en fragmentos peptidicos, (C) Las vesículas que contienen los péptidos se fusionan con vesículas que contienen MHC de la clase II, (D) El péptido es transportado a la superficie celular por MHC de la clase II 2. Unión con MHC Clase II Las moléculas MHC Clase II recién sintetizadas y parcialmente plegadas en el retículo endoplásmico rugoso (RER) se une a la cadena invariante li que retrasa la unión del péptido con MHC II pero facilita su salida del RER a través del aparato de Golgi a los endosomas acidificados. 3. Digestión de la cadena invariante ( li ) y unión de los péptidos a la molécula MHC II 4. Transporte del complejo péptido-MHC a la superficie de la célula presentadora de antígeno ( APC ) B A C D Fig. 13 Unión de MHC clase II a la cadena invariante (LI). (A) El MHC de la clase II parcialmente plegado se une a la cadena invariante (1) en el retículo endoplasmático, (B) Li bloque la unión del péptido de la clase II, pero facilita su exportación del retículo endoplasmático, (C) Li es dirigida en dos etapas y su liberación permite al MHC de clase II unir péptidos entrantes, (D) El MHC de la clase II lleva el péptido antigénico a la superficie celular. 14
  15. 15. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO 1.2.2.- RUTA ENDÓGENA (INTRACELULAR) O CITOSÓLICA Los antígenos endógenos (p. ej., proteínas producidas durante el ciclo intracelular de virus) se degradan en el citoplasma de la célula enferma mediante la ruta citosólica. Parece que esta ruta es igual o muy parecida a la que existe en todas las células sanas como mecanismo de renovación (turnover) de proteínas. A.- Origen de los péptidos Derivan de patógenos que viven en el interior de las células del huésped infectado. Incluye: * Virus los cuales se apoyan en la maquinaria de síntesis de las proteínas del huésped * Bacterias intracelulares, tales como clamidea, shiguelas, rickettsias * Parásitos intracelulares como toxoplasma los cuales sintetizan sus propias proteínas D C A B Fig. 14 Las MHC de la clase I presentan antígenos derivados de proteínas del citosol (A) Célula infectada por el virus, (B) Proteínas víricas sintetizadas en el citosol, (C) Fragmentos peptídicos de proteínas víricas se unen al MHC de la clase I en el RE, (D) Péptidos unidos por las moléculas de MHC de la clase I a la superficie celular B.- Pasos 1.- Degradación proteica en el citosol dentro de multisubunidades enzimáticas conocidas como Proteosomas 2.- Ensamblaje de la cadena α del MHC Clase I en el RER con una proteína unida a la membrana llamada Canexina 3.- Unión de la β2 microglobulina a la cadena α y liberación de la Canexina. 15
  16. 16. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 15 Ensamblaje de MHC clase I, degradación y transporte de antígenos 4.- La molécula MHC Clase I, parcialmente plegada se une a la subunidad TAP 1 del transportador TAP (Transportador de Péptidos Antigénicos) por interacción de una proteína asociada a TAP que se llama Tapasina. 5.- Los péptidos generados dentro del Proteosoma se transportan al lumen del RER mediante el transportador TAP. 6.- Una vez que el péptido se ha unido a la molécula MHC Clase I, el complejo péptido-MHC formado es transportado a través del complejo de Golgi a la superficie celular. Fig. 16 Lumen del retículo endoplasmático 16
  17. 17. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 17 Vías de procesamiento y presentación de antígenos. En la vía del MHC de clase II (arriba) los antígenos proteicos extracelulares son incluidos por endocitosis en vesículas, donde son procesados, y los péptidos resultantes se unen a moléculas de clase II del MHC. En la vía del MHC de clase I del MHC (abajo) tenemos a RE, retículo endoplasmático; MHC, complejo principal de histocompatibilidad; TAP, transportador asociado al procesamiento de antígenos. Fig. 18 El procesamiento del antígeno precisa tiempo, depende del metabolismo celular y puede reproducirse mediante proteólisis in vitro. Si se permite a una célula presentadora de antígenos (APC) procesar el antígeno y después se la fija mediante procedimientos químicos (se la transforma en una célula metabólicamente inactiva) tres o más horas después de la internalización del antígeno, es capaz de presentarlo a las células T (A). El antígeno no es presentado ni procesado si la APC es fijada menos de tres horas después de la captación del antígeno (B). Las APC fijadas se unes al antígeno y presentan los fragmentos proteolíticos de los antígenos a células T específicas (C). La proteólisis artificial, por lo tanto, reproduce el procesamiento fisiológico del antígeno por las APC. La eficacia de la presentación del antígeno se analiza determinando la respuesta de las células T, tal como la secreción de citoquinas. 17
  18. 18. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO CAPITULO II PRESENTACION DEL ANTIGENO Una de las funciones más avanzadas de los organismos multicelulares lo constituye el sistema inmune, el cual ha evolucionado a la par de estos organismos. Esta respuesta tiene dos componentes fundamentales, uno innato, con una respuesta rápida y general, y otro específico, donde se requiere de un proceso más elaborado para montar una respuesta muy sensible y especialmente dirigida para cada agresión en forma muy peculiar. La presentación de antígenos representa el punto intermedio entre ambas respuestas, captando antígenos en sitios estratégicos de forma muy temprana y colaborando con la respuesta inmune específica para hacer así un bloqueo muy completo. A continuación se hace un análisis muy didáctico para explicar estas interacciones. La presentación de antígeno hace referencia al fenómeno por el cual los antígenos proteicos son procesados, generando péptidos que bajo la forma de complejos con el MHC se expresan en la superficie celular, lo que promueve la interacción con el linfocito T. Fig. 19 Presentación del antígeno El proceso que sufre el antígeno para ser presentado a las células inmunes. Se considera la presentación de péptidos, tanto extracelulares, como intracelulares y antígenos lipídicos. Los linfocitos T son capaces de reconocer péptidos y no otras moléculas y que estos péptidos son capaces de unirse al MHC. A diferencia de la respuesta humoral, los 18
  19. 19. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO linfocitos sólo son capaces de reconocer determinantes antigénicos consistentes en secuencias peptídicas en forma lineal, ya que no reconocen a los antígenos conformacionales. La sola presencia del antígeno no es suficiente para la activación del linfocito, sino que depende de que el antígeno esté unido a un MHC, así como la presencia de moléculas coestimuladoras para formar la sinapsis inmunológica. Fig. 20 Presentación de antígenos extracelulares y citosólicos. Cuando se añade ovoalbúmina como antígeno extracelular a una célula presentadora de antígenos (APC) que expresa moléculas de clase I y II del MHC, los péptidos derivados de la ovoalbúmina solo se presentan asociados a moléculas de clase II (A). cuando la ovoalbúmina se sintetiza intracelularmente como resultado de la transfección de su gen (B) o se introduce en el citoplasma mediante permeabilización de la membrana por choque osmótico (C), los péptidos derivados de la ovoalbúmina se presentan asociados a moléculas de clase I del MHC. La respuesta medida de las células T colaboradoras restringidas por el MHC de la clase II es la secreción de citoquinas, y la respuesta medida de los linfocitos T citolíticos (CTL) restringidos por el MHC de la clase I es la destrucción de las APC. Dentro de este proceso tenemos dos vías principales para la presentación de péptidos que se han nombrado de acuerdo al producto del MHC, como vías del MHC I y vía del MHC II, asociándose de forma común a antígenos intracelulares y extracelulares respectivamente, por lo que es importante recordar las diferencias entre estos dos productos: 19
  20. 20. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO 2.1.- VÍA DEL MHC I En esta vía se inicia con proteínas intracelulares presentes en el citoplasma, tanto proteínas procesadas por la misma célula en su metabolismo habitual, proteínas producto de oncogenes, o productos de la síntesis viral en células infectadas o de bacterias intracelulares. Dentro de la célula se encuentra un sistema de marcaje y señalización, similar a la fosforilación, en base a una proteína llamada ubiquitina; en este caso la ubiquitina se une a secuencias específicas de péptidos y servirá como marca para el siguiente paso. Fig. 21 Papel del TAP en la presentación de antígenos asociada al MHC de clase I y en la expresión del MHC de clase I. En una estirpe celular que carece de TAP funcional, las moléculas de clase I no se cargan de manera eficaz con péptidos y son degradadas, principalmente en el RE. Cuando se transfecta un gen de TAP funcional a la estirpe celular, se restablecen el ensamblaje y la expresión normales de moléculas de clase I del MHC asociados al péptido. Obsérvese que el dímero TAP puede unirse a moléculas de clase I mediante una proteína de unión denominada tapasina, que no se muestra en esta ni en otras ilustraciones. Una estructura importante en el siguiente paso es un complejo enzimático multiproteico de aproximadamente 700 kD, de forma cilíndrica llamado proteasoma. El proteasoma se compone por dos anillos internos y dos externos con 7 subunidades cada uno, tres de ellas son sitios críticos para la proteólisis, algunas de estas subunidades son codificadas en la región del MHC. Cuando alguna de las proteínas marcadas por ubiquitina ingresa al proteasoma, se degrada a la proteína en los sitios marcados por la ubiquitina, dejando sólo residuos peptídicos, estos residuos son bombeados de forma activa por unas proteínas asociadas al retículo endoplásmico, las proteínas asociadas a transporte (TAP 1 y TAP 2). 20
  21. 21. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Dentro del retículo endoplásmico se sintetizan la cadena del MHC I y la 2 microglobulina, una vez ensamblado es posible la unión con el antígeno y la formación del complejo MHC I/antígeno. Este complejo es transportado mediante tráfico de vesícula desde el retículo endoplásmico, pasando al aparato de Golgi y luego a la superficie de la membrana, donde se fusionará y quedará a disposición para su reconocimiento por los linfocitos CD8. En algunas ocasiones es posible que antígenos extracelulares escapen inicialmente de los fagosomas hacia el citoplasma, una vez ahí son susceptibles del sistema de ubiquitinas y del proteasoma, pasando al sistema de presentación del MHC I, a este proceso se denomina presentación cruzada. También se ha postulado que los antígenos polisacáridos son presentados por la vía del MHC II. En cuanto a la presentación de ácidos grasos, glicolípidos, lipopéptidos, se presentan en moléculas CD1, esta proteína está formada por una cadena alfa con 3 dominios y asociada de una 2 microglobulina, esta molécula también se forma en el retículo endoplásmico, junto a moléculas chaperonas. Los CD1son una familia teniendo variantes denominadas CD1a, CD1b, CD1c y CD1d. Se clasifican en dos grupos, el grupo 1 está formado por CD1a, CD1b y CD1c y el grupo 2 sólo incluye a CD1d. CD1 del grupo 1 son partículas que pueden presentar a linfocitos T CD4+, CD8+, y CD4-CD8-, TCR. Mientras que el grupo 2 presenta a células NKT. A diferencia del MHC I y II, la unión del antígeno puede ocurrir tanto intra como extracelular. En el caso de la presentación intracelular, se requiere el transporte del antígeno, en este caso dadas las características químicas del lípido se propone un transportador al interior de la célula, los cuales aún se desconocen. En el caso de bacterias completas, como serían micobacterias, pueden participar el CD 209, receptores tipo basurero, receptores de manosa o receptores de complemento (CR3). Otro mecanismo propuesto es mediante la recolección de antígenos provenientes de células apoptóticas, víctimas de la infección por micobacterias, ya que pueden contener en su interior lípidos de la bacteria que son fagocitados por macrófagos o células dendríticas. Una ruta más está representada por la formación de exosomas a partir de células vivas afectadas y que pueden ser internalizadas por células dendríticas. Una vez dentro, el antígeno se propone que hay una degradación parcial en endosomas tardíos, probablemente esto sea por asociación a un pH específico necesario para la activación enzimática, aunque no se conocen las enzimas que participarían en el proceso. Al igual que con el MHC, de forma paralela se forma el complejo de CD1 acompañado de sus chaperonas en el retículo endoplásmico rugoso, a partir de aquí puede seguir diferentes vías, una parte será protegida por una cadena invariable y se transportará hasta los endosomas tardíos, donde se unirá con el lípido. Otra parte de CD1 aún no es claro si puede unirse dentro del mismo retículo endoplásmico al lípido. 21
  22. 22. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO También se han descrito en los endosomas tempranos la presencia de proteínas transportadoras de lípidos (LTP´S). Una parte importante del transporte de lípidos ha sido la comprobación del tráfico de vesículas que permite la recirculación de las moléculas CD1 de acuerdo a cargas y al apoyo para su movimiento de LTP´s. Finalmente, por cualquiera de sus vías logran presentarse los lípidos en la superficie de las células presentadoras y ser reconocidos por linfocitos como ya hemos mencionado. En conclusión, podemos mencionar que el proceso de presentación del antígeno es muy complejo y que asegura el reconocimiento de lo propio y no propio mediante la prueba de antígenos externos como de los propios componentes celulares, siendo esto indispensable para el correcto funcionamiento del sistema inmune y de la inmunidad específica, de pendiendo del bagaje genético, la respuesta inmune montada puede ser de tolerancia, o bien de activación de la respuesta inmune específica si la molécula presentada es reconocida por linfocitos y de esta manera conferir protección contra infecciones, tumores, y en otros casos de respuestas que llevan a alergia o autoinmunidad. Fig. 22 Vía de presentación de antígenos asociadas al MHC de la clase I. Las etapas numeradas delprocesamiento de proteínas citosólicas se corresponden con las etapas descritas en el texto. Β2 β2: RE, retículo endoplasmatico; MHC, complejo principal de histocompatibilidad; TAP, transportador asociado al procesamiento del antígeno. 22
  23. 23. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Presentación cruzada Antígenos exógenos son presentados en un contexto MHC-I ¿Por qué ocurre?  Asegurar la eliminación de virus  Tolerancia Células que la ejercen:  Células dendríticas  Macrófagos  Linfocitos B  Células epiteliales Antígenos:  Proteínas solubles  Complejos inmunes  Bacterias intracelulares  Parásitos ¿Qué dispara la captura de antígenos?  Captura de células apoptoticas  Pedazos de material celular  Transferencia de proteínas choque térmico  Captura de exosomas Fig. 23 Mecanismo de la presentación cruzada en la MHC I 23
  24. 24. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO 2.2.- VÍA DEL MHC II El primer paso es la captación del antígeno y su internalización a la célula. Durante este proceso se reconoce a la proteína extraña a través de diversos receptores, en el caso de microorganismos extracelulares se realizará a través del reconocimiento de PAM´s, la unión de estas moléculas a su receptor activan el proceso intracelular que da modificaciones en el citoesqueleto y promueven la formación de una vesícula a partir de la membrana citoplasmática llamada fagosomas, hay algunos estudios que afirman que la misma señalización distingue a la vesícula recién formada para un tráfico vesicular predeterminado, a la activación de bombas de protones que acidifican el contenido de la vesícula y que lleva posteriormente a la fusión con el lisosoma. Los cimógenos al encontrarse en medio ácido se convierten en enzimas activas, de las más importantes que podemos mencionar en este proceso se encuentran las catepsinas, que son enzimas proteolíticas (tiol-aspatil proteasas). Al mismo tiempo la célula produce las cadenas proteicas y polimórficas necesarias para formar el MHC II, además de unas moléculas nodrizas, las calnexinas, que asisten a las enzimas y la cadena invariable (I) que es una proteína compuesta por 3 unidades, la cual funciona como un protector para el sitio de unión al antígeno mientras es transportado por el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y la formación de una vesícula. Fig. 24 Presentación del antígeno El fagosoma se une a la vesícula que contiene al MHC II, la catepsina afecta también a la cadena invariable, degradándola, y dejando sólo un residuo de 24 aminoácidos en el sitio de unión del antígeno llamado péptido invariable ligado a CPH (CLIP); este péptido será desplazado gracias a la ayuda del HLADM o por HLA-DO en el caso de linfocitos B, permitiendo finalmente la unión del péptido al sitio de unión, una vez unido el complejo antígeno y MHC, se desplaza la vesícula hacia la superficie de la membrana, con la cual se fusiona, dando así lugar a la presentación del antígeno, el cual podrá ser reconocido por linfocitos CD4. 24
  25. 25. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 25 Vía de presentación de antígenos asociadas al MHC de la clase II. Las etapas numeradas delprocesamiento de proteínas citosólicas se corresponden con las etapas descritas en el texto.; APC, Celulas presentadoras de antígenos; CLIP, péptido de cadena invariable asociado a clase II; RE, retículo endoplasmatico; I, cadena invariable; MHC. Complejo principal de histocompatibilidad. 25
  26. 26. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO CAPITULO III IMPORTANCIA FISIOLOGICA DE LA PRESENTACION DEL ANTIGENO ASOCIADA AL MHC Hemos comentado hasta ahora la especificidad de los linfocitos T CD4+ y CD8+ para antígenos proteicos extraños asociados a moléculas del MHC y los mecanismos por los que se forman los complejos entre los péptidos y las moléculas del MHC. En esta sección consideraremos el efecto de la presentación del antígeno asociada al MHC sobre la función que desempeñan las células T en la inmunidad protectora, la naturaleza de las respuestas de las células T a diferentes antígenos y los tipos de antígenos que son reconocidos por las células T. VIGILANCIA DE ANTÍGENOS EXTRAÑOS POR LAS CÉLULAS T NATURALEZA DE LAS REPUESTAS DE CÉLULAS T La expresión y las funciones de la molécula del MHC determinan como responden a las células T a diferentes tipos de antígenos y median en sus funciones efectoras.  La presentación de proteínas endosómicas y de proteínas citoplasmáticas por las vías del MHC de clase II o I, respectivamente que subpoblaciones de células T van a responder a los antígenos presentes en estos dos conjuntos de proteínas. Los antígenos extracelulares activan las células T CD4+ estas células estimulan mecanismos efectores, como anticuerpos y fagocitos, cuya función es eliminar antígenos extracelulares. Los antígenos citosólicos entran en la vía de carga de las moléculas de clase I y activan CTL CD8+ restringidos por el MHC de clase I, los cuales producen la lisis de las células que generan esos antígenos intracelulares.  La especificidad singular para los antígenos unidos a la célula es esencial para las funciones de los linfocitos T, que en gran medida están mediadas por interacciones intercelulares y por citoquinas que actúan a cortas distancias. Los linfocitos B que se han unido a un antígeno proteico presentan péptidos derivados de ese antígeno a células T colaboradoras y las células T a continuación estimulan a los linfocitos B para que produzcan anticuerpos frente a la proteína. Los linfocitos B y los macrófagos expresan genes del MHC de clase II. La presentación de péptidos asociada al MHC de clase I permite a los CTL CD8+ detectar y responder a antígenos producidos en cualquier célula nucleada y destruirla. 26
  27. 27. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO INMUNOGENOCIDAD DE LOS ANTÍGENOS PROTEICOS  Los epítopos de las proteínas que tienen mayor probabilidad de provocar respuestas de células T a menudo son los péptidos generados por proteólisis en APC y que se unen con gran avidez a las moléculas del MHC. Si se inmuniza a un individuo con un antígeno proteico las células T serán especificas para una o unas pocas secuencias lineales de aminoácidos del antígeno; a estas secuencias se les denomina epítopos inmunodominantes. Las proteasas producen diversos péptidos y solo algunos de estos se unen a las moléculas de MHC presentes en cada individuo. Diversas APC y epitelios expresan la molécula no polimorfa de tipo clase I CDI, la cual presenta ácidos grasos y lipoglucanos a células citolíticas naturales, asi como a poblaciones raras de células T CD4- CD8- o CD8+ no restringidas por el MHC  La expresión de determinados alelos del MHC de clase II en un individuo determina su capacidad para responder a determinados antígenos. Los genes de la respuesta inmunitaria que controlan la respuesta de anticuerpos son los genes estructurales del MHC de clase II. Estos genes influyen en la capacidad de respuesta inmunitaria debido a que diversas moléculas alélicas del MHC de clase II difieren en su capacidad para unirse a diferentes péptidos antigénicos y, por lo tanto, para estimular a células T colaboradoras especificas. El modelo de selección por el determinante establece que los productos de los genes del MHC de cada individuo seleccionan que determinantes de los antígenos proteicos van a ser inmunogénicos en ese individuo 27
  28. 28. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO CAPITULO IV CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS Las células presentadoras de antígeno son un grupo diverso de células del sistema inmunológico cuya función es la de captar, procesar y presentar moléculas antigénicas sobre sus membranas para que sean reconocidos, en especial por linfocitos T. El resultado de la interacción entre una CPA y un linfocito T correspondiente inicia la respuesta inmunitaria antigénica. Fig. 26 LA células T examinan las APC en busca de péptidos extraños Las células presentadoras de antígenos (APC) presentan péptidos propios y extraños asociados a moléculas del MHC, y las células T responden a los péptidos extraños. En respuesta a las infecciones, las APC también expresan coestimuladores que activan células T específicas para los antígenos microbianos. Los requerimientos para la presentación de antígeno son: capacidad de captación de antígenos del medio externo, maquinarias proteolítica eficiente que permita la degradación del antígeno en péptidos capaces de ser presentados, expresión de moléculas de MHC-II y expresión de moléculas coestimuladoras y de adhesión. 28
  29. 29. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 27 Tipos de células presentadoras de antígenos 4.1.- Propiedades que deben tener: Las CPA deben tener la capacidad de procesar antígenos captados por endocitosis Y expresar moléculas de los genes Clase II de MHC. Lo que significa que las CPA son células capaces de procesar antígenos por endocitosis con el fin de internalizar y subsecuentemente procesar los antígenos extraños, no propios del hospedador. Una vez procesado el material foráneo, debe ser presentado en la superficie, sobre la membrana celular de la CPA unido a una molécula del complejo mayor de histocompatibilidad. Adicional a los estímulos generados por la interacción creada por el reconocimiento de una célula T, las CPA proveen al linfocito estímulos a través de coestimuladores de membrana necesarios para la activación del linfocito T. 4.2.- Funciones que deben tener: Como consecuencia de la presentación de antígenos a las células T, las CPA causan: Activación de linfocitos T vírgenes con expansión clonal y diferenciación en células efectoras, representadas por lo general por células dendríticas; Activación de la inmunidad celular: macrófagos y linfocitos T efectores, por ejemplo; Activación de la respuesta humoral por estimulación de linfocitos B y la producción de anticuerpos. 4.3.- Tipos de células presentadoras de antígenos (CPA) Células diana (enfermas por parásitos tumorales): presentan péptidos junto con moléculas MHC-I propias para que reconozcan los linfocitos TC (CD8+). Las células presentadoras de antígeno (APC): despliegan péptidos asociados con el MHC – II, para su reconocimiento por linfocitos TH (CD4+), exhiben moléculas de clase II, internalizan antígenos exógenos vía endocítica. Los tres tipos celulares que cumplen con estos requisitos son las llamadas células presentadoras de antígenos profesionales, son las células dendríticas, los macrófagos y los linfocitos B. Existen otras estirpes celulares que, aun no siendo APCs profesionales, son capaces de expresar moléculas de MHC-II bajo determinadas condiciones. 29
  30. 30. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO 4.3.1.- Células presentadoras de antígeno profesionales (HLA – II + act. Coestimuladora de los linfocitos T: constitutivos) Las células presentadoras de antígeno profesionales están especializadas en la captación de antígenos, su procesamiento y presentación a los linfocitos T. Estas células se concentran en los órganos linfoides periféricos y, por tanto, es en ellos donde se produce la interacción inicial entre los linfocitos novatos y el antígeno. Los tres tipos principales de APCs profesionales son los macrófagos, las células dendríticas y las células B. Tabla Nº 01 Propiedades y de las CPA profesionales Células dendríticas Monocitos - macrófagos Células B Captura de +++ Macropinocitosis y Fagocitosis +++ Receptor especifico de antígeno fagocitosis por células antígenos (Ig) ++++ dendríticas de tejido. Infección vírica Expresión de Baja en células dendríticas Inducible por bacterias y Constitutiva. Aumenta con MHC de tejido. Alta en células citocinas de – a +++ activación de +++ a ++++ dendríticas linfoides Liberación de Constitutiva por células Inducible de – a +++ Inducible de – a +++ señal dendríticas linfoides no coestimuladora fagociticas ++++ Antígeno Péptidos Antígenos particulados Antígenos solubles presentado Antígenos víricos Agentes patógenos Toxinas Alérgenos intracelulares y Virus extracelulares Localización Tejido linfoide Tejido Linfoide Tejido linfoide Tejido conectivo Tejido conectivo Sangre periférica Epitelios Cavidades corporales A.- Células dendríticas Las células dendríticas se generan en la médula ósea desde donde migran en estado inmaduro a los tejidos periféricos. Mientras están en estado inmaduro, las células dendríticas tienen gran capacidad de captación de antígeno del medio y una maquinaria proteolítica eficiente, expresan bajos niveles de MHC y de moléculas coestimuladoras; expresan receptores Fc (CD32), de manosa y de complemento, implicados en captación de antígeno por endocitosis, fagocitosis y, sobre todo, macropinocitosis. Al activarse su maduración en presencia de citocinas inflamatorias, aumenta considerablemente su capacidad de macropinocitosis y la expresión de receptores que permiten la captación de antígeno; 30
  31. 31. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO también se activa la síntesis de moléculas de MHC-I y II que unirán con gran eficiencia tanto péptidos originados en la propia célula dendrítica como péptidos externos que se hallan en el lugar de inflamación. Fig. 28 Células detríticas Paul Langerhans (1868): observan células de la epidermis con proyecciones citoplasmáticas similares a las dendritas de las neuronas. Steinman & Cohn (1973): observan células similares en el bazo de ratones, capaces de iniciar respuestas inmunes. En los años 80 del siglo XX: Se amplía la distribución tisular (tejido linfoides y no linfoides). En los años 90 del siglo XX: Las CPA más potentes en la estimulación de linfocitos T vírgenes. Fig. 29 Maduración de las células dendríticas Heterogeneidad de las células dendríticas Tabla Nº 02 Subpoblaciones diferentes de células dendríticas CIRCULANTES: TISULARES: ·CDs mieloides (BDCA3+/-) ·Cels de Langerhans ·CDs plasmocitoides ·CDs tímicas ONTOGENIA ·CDs derivadas de monocitos ·CDs foliculares 31
  32. 32. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 30 Células dendríticas circulantes de adultos CAPTACIÓN DE ANTÍGENOS: Antígenos endógenos (p.ej. sintetizados en el citosol de las céls. Dendríticas) Antígenos exógenos: bacterias, virus, cels. apoptóticas/necróticas Proteínas de stress térmico, otras proteínas e inmunocomplejos FAGOCITOSIS, PINOCITOSIS, ENDOCITOSIS: Mediada por RECEPTORES DE SUPERFICIE de las céls. Dendríticas: • Receptores Fc y C • Integrinas • Receptores tipo lectina C (CD209, CD205, BDCA2, langerina, receptores de manosa) • TLRs • Receptores “Scavenger” (LOX-1, CD91) Fig. 31 Célula Dendrítica CD1a y Linfocitos T CD4+ 32
  33. 33. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO PROCESAMIENTO DE ANTÍGENOS: Las céls dendríticas procesan los Ag en péptidos → RE: MHC I y II → superficie celular 1. PÉPTIDOS ENDÓGENOS: MHC-I 2. PÉPTIDOS EXÓGENOS: MHC-II MHC-I (Presentación cruzada) MADURACIÓN DE LAS CÉLULAS DENDRÍTICAS: Estímulo de la maduración: “Señales de peligro” Moléculas inflamatorias: CD40L (CD154), TNFa, IL6, IFNa Productos microbianos y moléculas liberadas por daño tisular: TLRs 1. Aumenta el procesamiento de antígenos y la presentación 2. Induce la expresión de moléculas de adhesión y Moléculas coestimuladoras implicadas en la formación de la sinapsis inmunológica 3. Induce la secreción de citocinas que determinarán el tipo de respuesta inmune 4. Altera la expresión de quimiocinas y receptores de quimiocinas: migración (↓ CCR1 y CCR5 & ↑ CCR7) Fig. 32 Maduración delas células dendríticas 33
  34. 34. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Tabla Nº 03 Diferencias entre células dentriticas maduras e inmaduras Células dendríticas Células dendríticas inmaduras maduras Función principal Captación del antígeno Presentación del antígeno a las células T Expresión de receptores para ++ - Fc, receptores para manosa Expresión de moléculas - + implicadas en la activación de las células T: B7, ICAM-1 Moléculas de clase II del MHC Semivida -10 h > 100 h Numero de moléculas de -106 - 7 x 106 superficie INTERACCIÓN CÉLULAS DENDRÍTICA-LT: la cél. dendr. activa la respuesta T RESPUESTA INMUNOGÉNICA: La polarización de la cél. T- CD4+ depende del patrón de citocinas secretado → subtipo de DC, medioambiente local, situación anatómica y el tipo de estímulos de maduración: INTERACCIÓN CÉL. DENDRÍTICA-LT: Inducción de tolerancia por las CDs Células Dendríticas CD8- (mieloides y CD8+ de ratones en órganos linfoides secundarios) Fig. 33 Interacción entre las células dendríticas y los linfocitos T 34
  35. 35. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 34 Interacción entre las células dendríticas y los linfocitos T Función de las Células Dendríticas Derivadas de epitelio (Langerhans y Dendríticas intersticiales): Fagocitos en los epitelios y CPA en los órganos linfoides secundarios Inmunidad: Langerhans Tolerancia: CDs latentes Derivadas de sangre (Plasmocitoides): En los órganos linfoides secundarios estas células reciben antígenos de CDs migratorias Inmunidad: Eliminación de agentes patógenos provenientes de sangre. Tolerancia Periférica: Eliminación de linfocitos T autoreactivos no seleccionados en el timo. 35
  36. 36. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 35 Transferencia antigénica en órganos linfoides secundarios Fig. 36 Linaje de las Células Dendríticas B.- Monocitos - macrófagos Los macrófagos son células fagociticas mononucleares de linaje mieloide y con gran capacidad de procesamiento de antígenos tanto solubles como particulados. Los macrófagos inmaduros de sangre periférica se denominan monocitos. 36
  37. 37. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Los monocitos y macrófagos no activados expresan niveles bajos de MHC-II, en cambio en los macrófagos activados se induce la expresión de moléculas de clase II y las moléculas accesorias en su superfície que aumentan su capacidad de presentación de antígeno. Consecuencia de la activación, los macrófagos secretan quimiocinas que reclutan células inflamatorias y citocinas implicadas en la activación de las células T como IL-12 dirigiendo la respuesta adaptativa en las fases iniciales. Fig. 37 Macrófagos - monocitos C.- Linfocitos B Reconocen antígenos por medio de su principal receptor, la inmunoglobulina de membrana BCR. Fagocitan el complejo antígeno: BCR y presentan el antígeno a Linfocitos T cooperadores por medio del MHC-II.2 Son sensibles a la estimulación de citocinas, como la IL-4. Los linfocitos B pueden actuar como células presentadoras de antígeno ya que expresan MHC-II constitutivamente, expresión que aumenta cuando se activan, aunque su capacidad de captación de antígeno es muy baja. Sin embargo, los linfocitos B son células presentadoras muy eficientes si expresan una inmunoglobulina de superficie (BCR) específica del antígeno. La eficiencia de la presentación de un antígeno por células B aumenta 100- 1000 veces cuando el antígeno se internaliza tras su unión con el BCR, permitiendo que un antígeno se presente con gran eficiencia incluso en bajas concentraciones. La presentación de antígeno a linfocitos T específicos es parte esencial de la completa activación y diferenciación de la célula B en célula plasmática productora de anticuerpos, ya que para este proceso, los linfocitos B requieren de la colaboración de los linfocitos T. La interacción entre células T y B específicas del mismo antígeno requiere segundas señales producidas a partir de la interacción entre CD40 en la célula B y CD40L en la célula T y por la interacción entre la IL-4 producida por los linfocitos T y su receptor en la célula B. El papel de las células B como APC se refuerza en la respuesta secundaria contra el antígeno, ya que existen un mayor número de células B específicas expandidas durante la respuesta primaria. 37
  38. 38. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 38 Linfocitos B 4.3.2.- Células no profesionales (HLA-II + act. De coestimuladores de los linfocitos T inducibles.) En humanos, las células endoteliales expresan moléculas del MHC-II y moléculas accesorias que aumentan en condiciones de inflamación y se las ha implicado en la presentación de antígeno en reacciones de hipersensibilidad retardada en tejidos periféricos. Además existen otras células, como las epiteliales o los fibroblastos que en presencia de citocinas, especialmente IFN-gamma, expresan MHC-II y como consecuencia podrían presentar antígeno en determinadas situaciones. Por otra parte, todas las células nucleadas que expresan MHC- I pueden presentar antígeno a células T CD8+ aunque no son capaces de iniciar una respuesta inmune. A.- Fibroblastos Los fibroblastos integran una familia muy heterogénea de células, presentes en casi todos los tejidos; sin embargo, son muy diferentes en términos de estructura, fisiología, comportamiento, función y antígenos de superficie. Fig. 39 Fibroblastos 38
  39. 39. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO B.- Células gliales Son células nodriza del sistema nervioso que desempeñan, de forma principal, la función de soporte de las neuronas; intervienen activamente, además, en el procesamiento cerebral de la información. Al activarse las células gliales experimentan una serie de cambios y de expresión en su perfil antigénico, son capaces de migrar a sitios de la lesión, donde proliferan, expresan moléculas del MHC de la clase II y moléculas coestimuladoras que les permite actuar como células presentadoras de antígenos y además pueden adquirir un fenotipo fagocitico. Fig. 40 Tipos de células gliales C.- Células β del páncreas Las células beta producen y liberan insulina, hormona que regula el nivel de glucosa en la sangre (facilitando el uso de glucosa por parte de las células, y retirando el exceso de glucosa, que se almacena en el hígado en forma de glucógeno). En los diabéticos tipo I, las células beta han sido dañadas y no son capaces de producir la hormona. 39
  40. 40. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 41 Células β del páncreas D.- Células epiteliales tímicas Al igual que las células endoteliales, presentan antígeno en función del MHC-II a los timocitos, los cuales son células T inmaduras, como parte de la selección negativa típicas del timo. Fig. 42 Células epiteliales del timo 40
  41. 41. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 43 (arriba) – Fig. 44 (abajo) Mecanismos de selección de los linfocitos T en el timo E.- Células epiteliales tiroideas Son capaces de presentar antígenos propios y activar la respuesta autoinmune. Aun cuando existe datos que indican que este mecanismo no es el factor de la autorreactividad en el tiroides, si podría desempeñar un papel importante en su mantenimiento. Fig. 45 Células epiteliales de la tiroides 41
  42. 42. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO F.- Células endoteliales A pesar de no ser procesadora de antígeno profesionales, en el humano expresan exclusivamente MHC-II y presentan antígenos a linfocitos T circulantes en la sangre o adheridas al endotelio vascular contribuyendo al reclutamiento de linfocitos a los focos de infección. Fig. 46 Células endoteliales 4.4.- OTRAS MOLECULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENO Se han caracterizado tres genes que codifican moléculas que se denominan moléculas de HLA de clase I no clásicas: HLA-G, HLA-E y HLA-F, que presentan gran homología con las moléculas clásicas de MHC-I (HLA-A, -B y -C) y que también se asocian con la beta2m. HLA-E y HLA-F se expresan en la mayoría de tejidos fetales y adultos. HLA-G se expresa en los trofoblastos de la interfase materno-fetal donde las moléculas clásicas MHC-I y MHC-II están ausentes. Esta restricción en la expresión de HLA-G parece ser importante en la tolerancia inmunológica de la madre frente a los fetos semi-alogénicos. Se ha demostrado que HLA- G es capaz de inhibir la actividad NK de los leucocitos de la decidua contra los trofoblastos durante el primer trimestre de gestación. La función de HLA-G en la presentación de antígeno y reconocimiento por células T es desconocida, pero en estudios experimentales se ha descrito que el correceptor CD8 reconoce y se une a la moléculas HLA-G. La especidad de HLA-E está restringida por un grupo característico de péptidos que derivan de la secuencia líder de otras moléculas de MHC-I. HLA-E es reconocido por NKG2A, un receptor inhibidor expresado en la membrana de las células NK, asociado a CD94 que tras dicha interacción envía una señal de inhibición que bloquea la activación de las células NK. 42
  43. 43. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO MICA y MICB son moléculas no clásicas de clase I, codificadas en el MHC, que se expresan sobre todo en fibroblastos y células epiteliales, en particular, en las células del epitelio intestinal. Su papel se ha implicado en los procesos de la inmunidad innata. MICA y MICB son reconocidos por NKG2D, un ligando expresado en células NK, células T gamma/delta y en algunas células T CD8+. La interacción entre NKG2D y MIC activa la lisis de la célula diana. Las moléculas de MICA y MICB pueden expresarse en membrana en ausencia de péptido. CD1 La familia de los antígenos correspondientes a CD1 son glicoproteínas no polimórficas constituidas por una cadena pesada de 43-49 kDa que, en muchos casos, se asocia con la beta2-microglobulina (beta2m). Se ha definido como una molécula presentadora de antígeno presente en la mayoría de los mamíferos. Mientras que en ratones las moléculas CD1 pueden presentar péptidos y moléculas no peptídicas como glicolípidos a células T, en humanos sólo hay evidencia de presentación de presentan antígenos no peptídicos de origen microbiano, generalmente a células T alfa/beta de TCR restringido Las células T implicadas en el reconocimiento de antígeno presentado por CD1 son denominadas NKT. En humanos la familia de los genes de CD1 contiene 5 miembros: CD1A, CD1B, CD1C, CD1D y CD1E, que se agrupan en dos grupos en base a la similitud de la secuencia de aa entre ellas y entre especies. En general, las moléculas de CD1 se expresan predominantemente en timocitos y en algunas APCs derivadas de médula ósea como las células dendríticas. Se ha descrito que las células del epitelio intestinal expresan las moléculas de CD1d. 4.5.- PAPEL DE LAS CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS Son las únicas células que expresan en su superficie los antígenos de histocompatibilidad CMH II. Su función es captar, procesar y presentar antígeno (Ag) a los linfocitos T en combinación con este CMH II. Pueden ser: A.- FAGOCÍTICAS:  Macrófagos  Células dendríticas B.- NO FAGOCÍTICAS:  Linfocitos B Las células dendríticas son las CPA por excelencia. Al igual que los macrófagos, se localizan en los tejidos de captación (piel y mucosas) y en los de presentación (ganglios y bazo). 43
  44. 44. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Los linfocitos B son las únicas CPA que presentan antígeno que han reconocido específicamente, mientras que las otras CPA emplean mecanismos inespecíficos de captación. Fig. 47 papel de las células dendríticas en la captación y presentación de antígeno. Las células dendríticas inmaduras de la piel (cels de Langerhans) captan antígenos y los transportan a los ganglios linfáticos regionales. Durante esta migración, las células dendríticas maduran y se transforman en células presentadoras de antígenos eficaces. Fig. 48 Las células accesorias son necesarias para la activación de las células T.Las células T purificadas no responden a un antígeno proteico por sí mismas, sino que responden a él en presencia de células accesorias. La función de la célula accesoria es presentar a la célula T un péptido derivado del antígeno. Las células accesorias también expresan coestimuladores importantes para la activación de las células T 44
  45. 45. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO CAPITULO V RESTRICCION DE LAS CELULAS T POR EL HAPLOTIPO MHC PROPIO La restricción de las células T por el haplotipo propio del MHC es el hecho de que los linfocitos T (sean los CD4+ o los CD8+) sólo pueden reconocer al antígeno cuando viene presentado (como péptidos) en la membrana de una célula con MHC propio (de clase II para los linfocitos CD4+, y de clase I para los linfocitos CD8+). Fig. 49 Restricción de los linfocitos T citolíticos (CTL) por el MHC. Los CTL específicos del virus de una cepa A de ratón producen la lisis solo de células diana singénicas (cepa A) infectadas por ese virus. Los CTL no producen la lisis de células diana de la cepa A no infectadas (que expresan péptidos propios pero no péptidos virales) ni células diana de la cepa B infectadas (que expresan alelos del MHC diferentes de los de la cepa A). Utilizando cepas congénicas de ratón que se diferencian únicamente en los loci del MHC clase I, se ha demostrado que el reconocimiento de antígeno por los CTL CD8+ está restringido por el MHC de clase I propio. 45
  46. 46. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO  DESCUBRIMIENTO DE LA RESTRICCION POR LA MHC - II Por los experimentos de Rosenthal & Shevach, a mediados de la década de los 70 (a estudiar en las clases de problemas)  DESCUBRIMIENTO DE LA RESTRICCION POR LA MHC - I Por los experimentos de Zinkernagel & Doherty (1974) (también los veremos en clases de problemas). (Por cierto, que acaba de concederse el Premio Nobel a estos dos investigadores). Fig. 50 Restricción de células T por el MHC Fig. 51 Receptor de células T es parecido al fragmento Fab de la Ig asociado a la Mb, aunque tiene algunas diferencias estructurales en el dominio Cα: diferente plegamiento puente disulfuro 46
  47. 47. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 52 Regiones determinantes de complementariedad o CDR: CDR1, CDR2 y CDR3. 5.1.- Interacción MHC-TCR Existe una interacción de TCR en sus loops con residuos del MHC más residuos péptidos. Esto se lo llama la restricción de MHC (MHC restricción): una célula T reconoce un péptido si el MHC le es reconocido. La interacción es imprescindible que sea con el péptido y con el MHC. Un péptido puede se no reconocido si se presenta con otra MHC. En 1974 Zinkennagel lo descubrieron. El polimorfismo está relacionado con la presentación de Ag. El receptor interacciona con partes del péptido y con partes del MHC. Fig. 53 Interaccion MHC – Peptido – TCR 47
  48. 48. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO Fig. 54 Complejo TCR / MHC / Péptido. Efectos funcionales del polimorfismo Las moléculas de MHC I solo presentan péptidos citosólicos y solo se los presentan a las cels CD8. Las MHC II solo presentan a las cels CD4. Es el co- receptor el que ayuda a reconocer. Las moléculas de la clase I están especializadas en la presentación a células T CD8+ y las moléculas de la clase II a CD4+ Fig. 55 Los co- Fig. 56 Los co-receptores receptores CD8 CD4 reconocen un reconocen un epitopo epitopo situado en laparte situado en laparte no no polimorfica de MHC polimorfica de MHC de de la clase II la clase I Reconocimiento de las moleculas de MHC en funcion del coreceptor 48
  49. 49. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO 5.2.- Características de la interacción entre el péptido y la molécula del MHC Las moléculas de histocompatibilidad constituyen en un sistema de transporte de antígenos desde el interior celular hasta la superficie celular donde son representados y reconocidos por los linfocitos T. Las moléculas del MHC muestran una amplia especificidad para unirse a los péptidos. Esto no es una sorpresa ya que solo poseemos unas 6 moléculas de MHC I y de 10 a 20 moléculas de clase II, ambas encargadas de presentar a los linfocitos T a todos los antígenos a los cuales nos encontramos expuestos. De hecho la especificidad de la unión la proporciona el TCR (receptor de las células T), es este quien proporciona especificidad y no el MHC. Recordemos que el TCR reconoce tanto al péptido como a la molécula del MHC. El péptido que se una a la molécula del MHC presenta determinadas características que favorecen a la interacción. Una de ellas es el tamaño, los péptidos que interactúan con el MHC I deben estar compuestos por 8 a 11 residuos, mientras que los péptidos que sean presentados por el MHC II poseen de 10 a 20. Además de esto, los péptidos que se unen a una molécula del MHC en particular presentan secuencias de aminoácidos que permiten interacciones complementarias entre ambos. Otra característica de gran importancia respecto a la estructura del péptido, se refiere a que, para ser capaz de activar a un Linfocito T, además de poder encajar en la hendidura de la molécula del MHC y de poseer secuencias aminoacídicas que interaccionen con este, también debe contener secuencias que puedan ser reconocidas por el TCR. La velocidad de asociación del péptido al MHC es muy baja, pero la velocidad de disociación es aun más baja. En una solución los péptidos tardan entre 15 a 30 minutos en establecer una unión estable con la molécula del MHC, pero una vez unidos tardan horas e incluso días en disociarse, proporcionando el tiempo suficiente para que en el transcurso de disociación pueda interactuar con un linfocito T. Las asociaciones de los péptidos a las moléculas del MHC son saturables y de baja afinidad. Otra característica de gran importancia de las moléculas del MHC es que pueden presentar tanto antígenos exógenos como propios. La presentación de antígenos propios por parte del MHC es de gran valor durante la maduración de linfocitos T en el timo, lugar en el que se realiza un proceso conocido como “selección positiva”, en donde los timocitos (Linfocitos T inmaduros) cuyos TCR reconozca con baja afinidad a los MHC unidos a péptidos propios son estimulados a continuar con su maduración, en tanto los timocitos que reconozcan con alta afinidad a los MHC unidos a los péptidos propios, y que reaccionen contra estos, son estimulados a la apoptosis. Este es un principio de gran trascendencia en la maduración de los Linfocitos T, ya que solo se permite la supervivencia de los que no reaccionen contra el organismo, de otra manera se generarían linfocitos T que reaccionen contra nuestro propio cuerpo. Los péptidos se unen a las moléculas del MHC de forma no covalente. Estos poseen secuencias de “anclaje” que interactúan con “bolsillos” ubicados en el suelo de la hendidura creados por las secuencias en lámina plegada β. Pero no 49
  50. 50. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO todos los péptidos poseen secuencias de anclaje, en especial los que se unen a las moléculas de clase II, estos establecen enlaces tipo puente de hidrogeno con las hélices α. 5.3.- MHC CLASE I:  Se incluye a los HLA-A, HLA-B, HLA-C, que son proteínas formadas por una cadena alfa de entre 44 y 47 kD y una beta-2 microglobulina.  Se forman en el retículo endoplásmico de todas las células nucleadas.  El tamaño aproximado de la hendidura es de entre 8 y 11 residuos peptídicos.  La primera señal es por el reconocimiento del antígeno y la segunda señal está dada por la unión de la región alfa-3, del MHC I y el CD8 del linfocito T. Fig. 57 Moléculas del MHC II 5.4.- EL MHC CLASE II:  Comprende a los HLA-DR, HLA-DQ y HLA-DP, que son proteínas formadas por una cadena alfa de entre 32 y 34 kD y una cadena beta de entre 29 y 32 kD; ambas cadenas polimórficas.  Se forman en el retículo endoplásmico de todas las células presentadoras solamente.  El tamaño aproximado de la hendidura es de entre 10 y 30 residuos peptídicos.  La primera señal es por el reconocimiento del antígeno y la segunda señal está dada por la unión de la región beta-2 del MHC II y el CD4 del linfocito T. Fig. 58 Moléculas del MHC II Tabla Nº 03 Moléculas MHC clase I y clase II: unión al péptido CLASE I CLASE II Dominio de amarre *1 / *2 Características de Cerrado en ambos Abierta en ambos extremos hendidura extremos Tamaño del péptido De 8 a 10 aminoácidos De 13 a 22 aminoácidos Aminoácidos involucrados Residuos de anclaje Residuos de anclaje en la unión a la molécula ubicados en ambos distribuidos a lo largo del MCH extremos del péptido péptido 50

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