11. Linfocitos B-1 - Microbiologia PUJ PDF

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LINFOCITOS B Los linfocitos B son células especializadas que hacen parte de la inmunidad adaptativa y se encargan de dar respuestas efectoras humorales contra microorganismos patogénicos que entren en nuestro organismo. Estas células son de alta especificidad contra antígenos determinados y se encargaran de secretar inmunoglobulinas o anticuerpos en perdidos de alta maduración ( una vez sean activados y diferenciados). Los linfocitos B se van a originar, desarrollar y madurar en la medula ósea, pero se almacenaran en los ganglios linfáticos en espera de su antígeno para desencadenar una respuesta inmune Representaran aproximadamente del 5 al 15% de la población total de linfocitos en la sangre Ontogenia El proceso de desarrollo que conduce desde los primeros precursores reconocibles de linaje de B hasta las células plasmáticas secretoras de anticuerpos, se puede dividir en fases principales, una que será independiente de antígeno y otra dependiente. 1) FASE INDEPENDIENTE DE ANTIGENO: Esta fase ocurrirá en la medula ósea y finalizara con un linfocito B virgen maduro inmunocompetente. Es importante que tener en cuanta que el proceso de maduración de los linfocitos B es en sentido radial empezando desde lo mas periférico y dirigiéndose hacia el centro teniendo siempre contactos con las células de la medula ósea, esto quiere decir que ira desde el endostio y terminara en el seno venoso central . Las células B se van a derivan de las células primordiales hematopoyéticas pluripotenciales que dan lugar a todas las células sanguíneas; esta primero se diferenciara a células progenitoras pluripotenciales (MPP) que podrá dar origen tanto a una línea mieloide como a una linfoide, pero la población que se va a diferenciar a linfoide expresara sobre su membrana el recetor FL3, lo que le permitirá unirse e interactuar con las células estromales del tejido conectivo de la medula ósea, quienes por medio de estos contactos adhesivos enviara citoquinas a las células para su desarrollo y diferenciación como linfocitos B. Unas vez se une el receptor FL3 con su ligando la célula se diferencia a progenitor linfoide común (CLP), aquí parte de las células migraran al timo para diferenciarse en linfocitos T y la otra parte permanecerán en la medula. Por otro lado las células que permanecieron en la medula expresaran receptor de IL7 que será esencial para el crecimiento y supervivencia de las células. Además se expresara receptores para factor de transcripción específico para la línea B (E2A) y para factor de células B temprano (EBF) que ayudaran a la siguiente etapa de desarrollo que es la célula pro B. Los mismos factores mencionados previamente van a inducir en la célula pro-B temprana la expresión de varias proteínas clave que permiten el reordenamiento de gen que codifica para la inmunoglobulina; se activaran los componentes RAG-1 y RAG-2 de la V(D)J recombinasa y se iniciara la recombinación somática que se explicara en detalle mas delante de la cadena pesada ( pues es la cadena que incluye la región de diversidad D ) La recombinación iniciara primero con DJ y después se hará V con DJ. Este es un punto de control importante pues es necesario saber si el reordenamiento fue exitoso o no, así que la célula debe expresar lo que lleva del anticuerpo y probarlo pero como no ha realizado la recombinación de la cadena ligera las células pro-B producen dos proteínas “sustituto” invariables que tienen una semejanza estructural a la cadena ligera y, juntas, pueden formar pares con la cadena pesada para formar el receptor de célula pre-B (pre-BCR). Las cadenas sustitutas son codificadas por genes que no se están reordenando, separados de los loci de receptor de antígeno, y su expresión es inducida por los factores de transcripción E2A y EBF. Las proteínas invariables son Igα (CD79α) e Igβ (CD79β). Cuando el receptor Pre- BCR se expresa en la membrana de la célula se suspende el reordenamiento del locus de cadena pesada, y se induce proliferación de células pro-B, lo que inicia la transición hacia la célula pre-B grande donde se empieza el reordenamiento del locus de cadena ligera. Al final del reordenamiento de la cadena ligera esta se acoplara a la cadena pesada ya reordenada y se expresara en la membrana. La célula se considerara madura cuando exprese sobre su membrana IgM e IgD. Un proceso importante que se debe hacer siempre que se finalice un reordenamiento, tanto de la cadena ligera como de la pesada, es que se lleve acabo la exclusión alélica que es que sólo uno de los dos alelos de un gen se expresa en una célula diploide, pues el reordenamientos exitosos en ambos alelos de las cadenas llevaría a que la célula B quede con dos receptores de especificidades de antígeno diferente. La cadena ligera además de hacer exclusión alélica hace exclusión isotipica, es decir que solo se exprese un tipo de cadena ligera. La célula madura tendrá un RECEPTOR BCR, el cual es una inmunoglobulina de superficie propia de los linfocitos B que no se secretará, este determinara la especificidad de la célula. La estructura de receptor de células B se diferencia de su anticuerpo correspondiente por el carboxilo terminal de la región C de la cadena pesada, que permite que la molecula se fije a la membrana. Hay 1,9 x106 posibilidades de BCR diferentes. Una vez se expresa el BCR la célula pasara por un proceso de selección de repertorio en donde por medio de mecanismos de tolerancia tanto central como periférica, se prueba la afinidad del anticuerpo por antígenos propios. Si se muestran gran afinidad estas células tendrán una edición de receptor, por medio del cual se reordenan nuevamente los genes de la célula para modificar el receptor; esta edición del receptor se hacen las veces que sean posibles antes de que se agote el material genético disponible para hacer el reordenamiento. Si se acaba y la célula sigue presentando afinidad por antígenos propios se le induce la apoptosis como mecanismo preventivo de enfermedades autoinmunes. 2) FASE DEPENDIENTE DE ANTIGENO En la periferia, el linfocito B virgen puede encontrar o no el antígeno para el que son específicas sus inmunoglobulinas de membrana. Si no encuentra antígeno específico, muere por apoptosis al cabo de unos pocos días o semanas (menos de un mes) Si entra en contacto con su antígeno específico, se convierte en linfocito B activado que se expande clonalmente y se diferencia en dos subclones: células plasmáticas o linfocitos B de memoria. Estructura de un anticuerpo Para poder entender en que consiste el proceso de reordenamiento somático es importante primero la estructura de un anticuerpoLa función de una molécula de anticuerpo en la defensa del huésped es reconocer a su antígeno correspondiente, unirse a el y conducirlo unido a otros componentes del Sistema inmunitario, estos destruyen el antígeno o lo eliminan del cuerpo. Los anticuerpos poseen una parte muy variable, ya que la secuencia de aminoácidos difiere con respecto a otro anticuerpo, esta parte tiene el sitio de unión al antígeno y es la que le da la especifidad al anticuerpo. El resto de la molecula no varia tanto en su secuencia de aminoácidos y es la parte constante del anticuerpo. Los anticuerpos son glucoproteinas compuestas por una unidad básica de cuatro cadenas polipeptidicas, esta unidad consiste en dos cadenas pesadas (cadenas H) idénticas y dos cadenas livianas (cadenas L) idénticas y de menor tamaño, que se ensamblan en una estructura parecida a una “Y”. Cada brazo de la “y” esta compuesto por una cadena livina completa apareada con el extremo amino de una cadena pesada, unidas en forma covalente por un puente disulfuro. El tallo de la “Y” consiste en los extremos carboxilo apareados de las dos cadenas pesadas, estas tambien están unidas por puentes disulfuro. Las cadenas polipeptidicas de anticuerpos, difieren mucho de uno a otro anticuerpo y estas diferencias de secuencias de concentran en la región del extremo amino de cada tipo de cadenas, esta es la región variable. Las partes restantes de las cadenas livianas y pesadas tienen una variación mucho menor de secuencias de aminoácidos y se conoce como la región constante. Las diferencias en las regiones constantes de las cadenas pesadas, definen cinco isotipos de inmunoglobulinas, estas son IgA, IgD, IgE, IgG, IgM. Las cadenas livianas solo tienen dos isotipos y son kappa y lambda y cada anticuerpo solo tiene una de las dos, no ambas. REORDENAMIENTO GENICO DE CADENAS VDJ - Cada linfocito porta muchas copias de un solo receptor con un sitio de unión a un antígeno único, que determina los antígenos a

los cuales el linfocito puede unirse. Dado que cada persona posee miles de millones de linfocitos, estas células en conjunto permiten que haya respuesta a una gran variedad de antígenos. La amplia gama de especificidades antigénicas en el repertorio de receptores de antí- genos se debe a la variación de la secuencia de aminoácidos del sitio de unión al antígeno, que está formado por las regiones variables (V) de las cadenas de proteí- na del receptor. En cada cadena, la región V está enlazada a una región constante (C) invariable que proporciona funciones efectoras o de emisión de señales. Dada la importancia de un repertorio diverso de receptores de linfocitos en la defensa contra las infecciones, no es sorprendente que un mecanismo genético complejo y equilibrado haya evolucionado para generar estas proteínas tan variables. Cada variante de cadena de receptor no se puede codificar por completo en el genoma, dado que esto requeriría un número de genes que codificaran receptores de antígenos mayor que el número de genes que hay en todo el genoma. En cambio, se observa que las regiones V de las cadenas de receptor están codifica- das en varias piezas, los llamados segmentos génicos. Éstos se ensamblan en el linfocito en desarrollo mediante recombinación de DNA somático para formar una secuencia de región V completa, un mecanismo conocido en general como reordenamiento génico. Una secuencia de región V ensamblada por completo está formada por dos o tres tipos de segmento génico, cada uno de los cuales está presente en múltiples copias en el genoma de la línea germinal. La selección de un segmento génico de cada tipo durante el reordenamiento ocurre de manera aleatoria y el gran número de posibles combinaciones explica gran parte de la diversidad del repertorio de receptores. La región V, o dominio V, de una cadena pesada, o de una ligera, de inmunoglobu- lina es codificada por más de un segmento génico. En el caso de la cadena ligera, el dominio V es codificado por dos segmentos de DNA separados. El primero codifica los primeros 95 a 101 aminoácidos, la mayor parte del dominio, y se llama segmento génico V o variable. El segundo codifica el resto del dominio (hasta 13 aminoácidos) y se llama segmento génico J o de unión. La unión de un segmento génico V con uno J crea un exón que codifica la región V de la cadena ligera completa. En el DNA no reordenado, los segmentos génicos V están localizados relativa- mente lejos de la región C. Sin embargo, los segmentos génicos J están localizados cerca de la región C y la unión de un segmento génico V a uno J también acerca al primero a una secuencia de la región C. El segmento génico J de la región V reordenada está separado de una secuencia de la región C sólo por un intrón corto. ACTIVACION Y SEÑALIZACION Las respuestas inmunitarias humorales, empiezan cuando los linfocitos B reconocen su antígeno especifico, los linfocitos B vírgenes expresan en su membrana receptores tipo inmunoglobulina ( M Y D) para llevar a cabo este reconocimiento y de esa forma activarse. La activación de los linfocitos B, se produce de forma dependiente o independiente de linfocitos T, y la activación puede producir proliferación, que da lugar a expansión del clon de linfocitos específicos de ese antígeno (expansión clonal) y diferenciación que da lugar a células plasmáticas que secretan anticuerpos y linfocitos B de memoria. Hay un proceso llamado cambio del isotipo, que consiste en que los linfocitos B activados, empiezan a producir inmunoglobulinas diferentes a IgM e IgD y otro llamado Maduración de la afinidad, en este proceso los linfocitos B activos que produzcan anticuerpos que tengan alta afinidad hacia los antígenos, se expanden preferentemente. (En una semana un único linfocito B puede dar lugar a aproximadamente 4000 células secretoras de anticuerpos) Reconocimiento del antigeno y activacion de los linfocitos b inducida por el antigeno Los linfocitos b vírgenes residen en los folículos de los órganos linfáticos periféricos y circulan por ellos en busca de su antígeno especifico, la entrada a los folículos esta guiada por quimiocinas, secretadas por células dendríticas del folículo. Los antígenos entran en los órganos linfáticos secundarios, a través de la sangre o la linfa, casi siempre después de su captación por células dendríticas, estas células lo pueden interiorizar y presentar a linfocitos T o B, sin embargo los antígenos solubles son reconocidos directamente por el linfocito B. La activación de los linfocitos B específicos de antígenos se inicia, por la unión del antígeno a las moléculas de IgD, que junto a las cadenas de igalfa e igbeta (necesarios para la transducción de señales) constituyen, el complejo receptor del antígeno(RLB). El entrecruzamiento de las Ig de membrana mediada por el antígeno induce la fosforilacion de las tirosinas de los ITAM (secuencias de cuatro aminoácidos presentes en las colas intracelulares de ciertas proteínas que sirven de receptores dentro del sistema inmune) de igalfa e igbeta y esto activa todos los fenómenos de transmisión de señales posteriores. La fosforilacion de las tirosinas de ITAM, proporciona un sitio de anclaje de la tirosina cinasa syk y posteriormente a femonemos de fosforilacion de las tirosinas, esto activa la fosfatidilinositol que falicita la activación de vías de transmisión de señales distales y también activa la PKC-8 que contribuye a la activación del factor nucler kB. Estas cadenas de transmisión de señales dan lugar a la activación de factores de transcripción que inducen la expresión de genes cuyos productos son necesarios para la respuesta funcional de los linfocitos B. Funcion del receptor del complemento CR2/CD21 La activación de los linfocitos B, es potenciada por señales procedentes de las proteínas del complemento y por el complejo del correceptor CD21. El sistema del complemento está formado por un grupo de proteínas plasmáticas que son activadas, por la unión a moléculas del anticuerpo que forman un complejo con el antígeno. El sistema del complemento forma una molécula llamada C3d, esta permanece pegada a la superficie del microorganismo y los linfocitos B expresan un receptor para c3d, que es el CR2 O CD21. Entonces el complejo c3d+antígeno se une al linfocito B, el CD21 se expresa en forma de complejo junto a otras dos proteínas que son CD19 Y CD81. La unión del C3d al receptor del complemento del linfocito B, hace que la cola citoplasmática del Cd19 se fosforile y amplifique la transmisión de señales del RLB, potenciando la fosforilacion de las tirosinas de los ITAM de Igalfa y beta. El resultado es la amplificación de la respuesta del linfocito B. Respuestas funcionales de los linfocitos B al reconocimento del antigeno Hay aumento de la supervivencia por inducción de varios genes anti-apoptoticos, además hay aumento de la expresión de complejos de histocompatibilidad clase 2 y de coestimuladores B7-1 B7-2, para los linfocitos T. También hay expresión de receptores para citoquinas como IL-2, IL-4, que son secretadas por los linfocitos T ayudadores y hay cambio en la expresión de receptores de quimioquinas lo que favorece la migración hacia linfocitos T helper. Respuestas humorales dependientes de linfocitos Th frente a antigenos proteinicos Los linfocitos T helper estimulan la expansión clonal, el cambio de isotipo, la maduración de la afinidad y la diferenciación de linfocitos B de memoria. La interaccion entre los linfoctitos T helper y los linfocitos B se inicia por el reconocimiento de los antígenos proteínicos, luego se da la siguiente secuencia: 1. El antígeno es captado por una célula presentadora de antígenos y es presentado a los linfocitos T helper. 2. Los linfocitos T helper son activados y expresan proteínas de membrana como el CD40L y citocinas. 3. Los linfocitos T helper migan hacían el folículo, siguiendo un gradiente de quimiocinas. 4. Linfocitos B son activados, por antígenos presentados por células presentadoras de antígenos, o por antígenos en forma soluble. 5. Los linfocitos B, presentan el antígeno y alteran sus receptores de quimiocinas y migran hacia la zona de linfocitos T. 6. Los linfocitos T y B interactúan y los B son activados por el CD40L y citocinas. 7. Los linfocitos B activos migran hacia el folículo, donde hay cambio de isotipo, mutación somática, maduración de la afinidad y generación de linfocitos B de memoria. Los linfocitos T helper activados por el antígeno y por la coestimulacion por B7, expresan una molecula de superficie que es el ligando CD40, que se une a su receptor CD40, en los linfocitos que presentan el antígeno y esta interaccion estimula la proliferación de los linfocitos B. La importancia de la vida CD40L-CD40 se demuestra en ratone. Ya que con la inactivación del CD40 o del CD40L, hay defectos en la producción de anticuerpos, del cambio de isotipo, de la maduración de la afinidad y de la generación de linfocitos B de memoria. En humanos mutaciones del gen CD40L, producen síndrome de hiper-IgM ligado al cromosoma X. ( El síndrome de hiper-IgM es una enfermedad congénita, de origen genético y transmisión hereditaria ligada al cromosoma X, que se caracteriza por provocar un déficit de inmunidad (inmunodeficiencia). Los pacientes afectados son varones que presentan

niveles altos o normales de IgM, pero en cambio otras inmunoglobulinas como la IgA e IgG se encuentran en sangre en cantidades más bajas de lo normal. Además varias funciones inmunitarias están alteradas, por ejemplo el número de granulocitos, un tipo de glóbulos blancos, está disminuido. Como consecuencia existe mayor susceptibilidad a infecciones, siendo particularmente frecuentes las neumonías por pneumocystis carinii y las infecciones intestinales por cryptosporidium) Las citocinas secretadas por el Linfocito T helper(IL-2, IL-4 e IL-21) cumplen dos funciones principales :  Aumentar proliferación y diferenciación de linfocitos  Favorecer el cambio de isotipos de cadenas pesadas Respuestas humorales frente a antigenos independientes de los linfocitos T Muchos antígenos como polisacáridos y lípidos, estimulan la producción de anticuerpos, sin la cooperación de linfocitos t helper, estos antígenos se denominan independientes del timo. Los anticuerpos que se producen en esta respuesta son de baja afinidad e incluyen principalmente IgM, con un escaso cambio de isotipo, los antígenos independientes del timo más importantes son polisacáridos, glucolipidos de membrana y ácidos nucleicos, estos antígenos no pueden ser presentados asociados a moléculas de CMH. Estos antígenos son polivalentes por lo que pueden activar los linfocitos B sin cooperación de los linfocitos T helper. Además muchos antígenos polisacáridos activan la vía del complemento, generando c3d y activando los linfocitos B. Las respuestas de los linfocitos B, a estos antígenos, también dependen de factores de crecimiento producidos por las células dentricas y los macrófagos. La importancia de los antígenos ILT, es que muchos polisacáridos de la pared celular bacteriana, pertenecen a esta categoría, y la inmunidad humoral es el principal mecanismo de defensa del huésped, frente a infecciones por bacterias encapsuladas, las personas que tienen deficiencia en la inmunidad humoral son susceptibles a bacterias encapsuladas como el streptococcus pneumoniae. Celulas plasmaticas - Algunas de las células B producidas en la médula ósea se diferencian en células plasmáticas secretoras de anticuerpos en un folículo linfoide. Esto se debe a la inducción de un represor transcripcional que desactiva genes requeridos para la proliferación de linfocitos B, cambio de clase y maduración de la afinidad, llamado BLIMP-1. Los LB en los cuales BLIMP-1 es inducido paran su proliferación, incrementan síntesis y secreción de inmunoglobulinas, y cambian las propiedades de su superficie ...