El receptor antigénico de los linfocitos

Inmediatamente después del ingreso de un patógeno al organismo, los mecanismos efectores de la inmunidad innata actúan a fin de limitar la infección; no obstante, estos mecanismos efectores pueden ser insuficientes para erradicar completamente la infección, básicamente porque muchos microorganismos han evolucionado para resistir la inmunidad innata. Para combatir con eficacia la amplia gama de microagresores que ponen en peligro la identidad biológica de un individuo, la inmunidad ha desarrollado mecanismos específicos capaces de reconocer y responder frente a una enorme diversidad de antígenos. Esta respuesta específica frente a patógenos está mediada por los linfocitos los cuales tienen la capacidad de reconocer una gran variedad de antígenos, procedentes de microorganismos o incluso, antígenos de células propias mutadas o dañadas. Ese reconocimiento está mediado por moléculas especializadas denominadas receptores para antígeno. 

Aunque los linfocitos B y T reconocen a los antígenos de modos diferentes (linfocitos B reconoce determinantes antigénicos lineales y conformacionales mientras que los linfocitos T sólo reconocen determinantes antigénicos lineales), el receptor para antígeno de ambos tipo de linfocitos tienen una estructura muy similar. 

Una vez que se ha producido la unión del antígeno o del complejo péptido-CPH al receptor antigénico del linfocito B y T, respectivamente; moléculas citoplasmáticas asociadas a los receptores de los linfocitos convierten la información extracelular en una serie de eventos bioquímicos a nivel intracelular conocida como transducción de señales. Dichas señales conducen a la activación de factores de transcripción (silenciados en la célula en reposo) y que provocan cambios en la expresión genética de la célula y su activación funcional. A continuación se describe la estructura de las moléculas receptoras del linfocito B y T y cómo la unión de estas moléculas receptoras da inicio a la traducción de señales.

El receptor de los linfocitos B es una inmunoglobulina

El receptor antigénico de la célula B (RCB) está constituido por una inmunoglobulina de membrana (siempre monomérica) la cual se expresa como una proteína integral de la membrana de la célula B. En ella se describen tres regiones o porciones: extracelular, transmembrana y una cola citoplasmática (Figura 1). La porción extracelular está formada por la estructura básica de cuatro cadenas de inmunoglobulina (dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras) con regiones variables amino- terminal y regiones constantes carboxilo- terminal, la región transmembrana está constituida por aminoácidos hidrófobos y la cola citoplasmática conformada por varios aminoácidos cuyo número varía significativamente entre los diferentes isotipos. Así, la porción citoplasmática de la cadena pesada µ consta de tres aminoácidos mientras que en las cadenas pesadas γ esa región citoplasmática contiene entre 20 y 30 aminoácidos; no obstante, la longitud de dicha cola citoplasmática es corta e incapaz de relacionarse con las proteínas citoplasmáticas encargadas de la señalización intracelular. 

Figura 1. Estructura del complejo receptor del linfocito B. El complejo receptor de las células B está formado por la inmunoglobulina de membrana (IgM, IgM/IgD o cualquier otro isotipo de anticuerpo, según el grado de madurez de la célula) y el heterodímero Igα/Igβ. La inmunoglobulina de membrana posee colas citoplasmáticas cortas que son incapaces de relacionarse con proteínas intracelulares de señalamiento como la tirosinas cinasas

La clase a la que pertenece la inmunoglobulina depende del grado de maduración del linfocito B; en los linfocitos B inmaduros la inmunoglobulina es de clase IgM mientras que los linfocitos B maduros y vírgenes que ocupan los órganos linfoides secundarios y circulan en sangre periférica coexpresan inmunoglobulinas de clase IgM e IgD; los linfocitos B de memoria tiene inmunoglobulinas de membrana que pueden ser de clase IgG, IgA o IgE. 

Además de la inmunoglobulina de membrana, el complejo receptor de las células B está formado por otras dos proteínas integrales de membrana unidas por puentes disulfuro intercatenario (es un heterodímero) que se asocian a la inmunoglobulina en forma no covalente, esas dos proteínas son la Igα y la Igβ. El heterodímero Igα/Igβ es un miembros de la superfamilia de las inmunoglobulinas, poseen un dominio tipo Ig en su región extracelular, una región transmembrana hidrófoba y una cola citoplasmática larga que contiene motivos de activación del inmunoreceptor vía tirosina (ITAM del inglés, immunoreceptor tyrosine based activating motifs).

El acrónimo ITAM hace referencia a un motivo o una secuencia de aminoácidos conservado presente en las colas citoplasmáticas de diversas proteínas de membrana del sistema inmunitario implicadas en la activación celular como el heterodímero Igα/Igβ. Está formado por dos copias de la secuencia TxxL/I separadas por seis a nueve aminoácidos, la T representa una tirosina, L representa al aminoácido leucina, I a la isoleucina y x se refiere a cualquier aminoácido. 

Cuando los receptores asociados a proteínas de membrana que poseen motivos ITAM se unen a sus ligandos, los residuos tirosina de los ITAM, se fosforilan por acción de tirosinas cinasas (enzima que transfiere un grupo fosfato a un residuo tirosina de una proteína) y forman sitio de anclaje para otras proteínas que participan en la propagación de las vías de transducción de señales de activación celular.

El entrecruzamiento de las inmunoglobulinas de membrana por antígenos multivalentes (que poseen dos o más epítopes idénticos), aproxima varios motivos ITAM lo cual ocasiona la fosforilación de los residuos tirosina de los ITAM por acción de tirosinas cinasas de la familia Src (como Blk, Fyn y Lyn); después que los residuos tirosinas de los ITAM se fosforilan, éstos sirven de sitio de unión para la tirosina cinasas Syk que inician las vías de señalización intracelular que conducen a cambios en la expresión genética de la célula y  a su activación funcional (Figura 2). 

Figura 2. Acontecimientos iniciales de la activación del linfocito B. Después de la unión de la inmunoglobulina de membrana a un antígeno multivalente, los residuos tirosina del ITAM presentes en el heterodímero Igα/Igβ se fosforilan por acción de tirosinas cinasa de la familia Src. Los ITAM fosforilados sirven de sitio de unión para otras tirosinas cinasa (como las de la familia Syk); esto inicia una serie de reacciones bioquímicas que conducen a la activación funcional del linfocito B. El heterodímero Igα/Igβ  participa en la transducción de señales o en el proceso por medio del cual la célula percibe la presencia del antígeno. Src= familia de tirosinas quinasas asociada a la membrana plasmática que desempeñan un papel fundamental en gran variedad de vías de transducción regulando diversos procesos celulares como la división celular, la motilidad, la adherencia y la sobrevivencia. Entre ellas se mencionan Blk, Fyn y Lyn. Syk= tirosina quinasa citoplasmática fundamental en los primeros pasos de activación del linfocito B inducida por antígeno. Syk se une a residuos tirosina fosforilados de los ITAM ubicados en el heterodímero Igα/Igβ y fosforila a su vez otras proteínas que reclutan otros componentes de la cascada de señalización

Por consiguiente,  la inmunoglobulina de membrana une al ligando (el antígeno) y por lo tanto sirve para el reconocimiento antigénico mientras que el heterodímero Igα/Igβ transduce las señales bioquímicas necesarias para la activación de la célula B. Cuando el antígeno es monovalente y por ende incapaz de entrecruzar varias moléculas de inmunoglobulina de membrana, puede generarse “alguna señal”; sin embargo, esa señal sería débil e insuficiente para activar al linfocito B. En ese caso son necesarias señales procedentes del linfocito T cooperador para promover la activación del linfocito B. 

Además de la transducción de señales el heterodímero Igα/Igβ es necesario para el transporte de moléculas de inmunoglobulina a la superficie celular lo que asegura que sólo estén presentes complejos de receptor completamente ensamblados. 

La activación de la célula B requiere de señales adicionales

La unión cruzada del RCB que genera el antígeno desencadena una señal que es necesaria para la activación de la célula B; pero insuficiente para activar al linfocito B virgen, sobre todo si el número de epítopes antigénicos es pequeño. Las señales de activación del linfocito B virgen pueden ampliarse cuando el RCB se asocia con el complejo proteico conocido como complejo correceptor de las células B. 

El complejo correceptor del linfocito B está formado por tres proteínas: CR2 (o CD21), CD19 y CD81. La molécula CR2 es un receptor para C3d, C3dg, iC3 (estos son productos de la degradación del C3b) depositado sobre el antígeno. El CD19 es un miembro de la superfamilia de las inmunoglobulinas que sirve como molécula de señalización ya que su cola citoplasmática sirve de sitio de unión a diversas tirosinas cinasas. El CD81 es una proteína que cruza la membrana plasmática del linfocito B varias veces, cuya función se desconoce pero se sabe que sirve como receptor para el virus de la hepatitis C.

Cuando el RCB se une al antígeno, el CR2 del complejo correceptor del linfocito B puede unirse al C3d depositado sobre el antígeno, lo que da como resultado la yuxtaposición del receptor y del correceptor del linfocito B (Figura 3). La interacción simultánea del receptor y el correceptor mediante el complejo antígeno-C3d pone en contacto íntimo tirosinas cinasas asociadas a Igα/Igβ con el CD19, esto provoca la fosforilación del CD19 y una vez que el CD19 ha sido fosforilado, es capaz de captar moléculas de señalización que actúan sinérgicamente con las que proceden del RCB, intensificando las señales.

Figura 3. El complejo correceptor del linfocito B y su importancia en la activación de la célula B. Los antígenos que han unido el fragmento C3d pueden unirse en forma simultánea a la molécula CR2 (o CD21) y a la inmunoglobulina de membrana, esto permite amplificar las señales transmitidas por el receptor hasta 10.000 veces 

En algunos casos los efectos combinados del receptor y del correceptor de las células B es insuficiente para activar a un linfocito B virgen. Como se describirá en futuros blog, la importancia de la señalización a través del receptor y el correceptor de la célula B depende de la naturaleza del antígeno. De hecho los antígenos timodependientes sólo inducen respuestas de anticuerpo cuando la célula B además de las señales del receptor y del correceptor, recibe la colaboración de los linfocitos T y la razón de ello es que estos antígenos no generan señales de activación eficaces, aún cuando éstas sean generadas a partir del receptor y del correceptor de la célula B.

La naturaleza de receptor del linfocito T es distinta a la del receptor del linfocito B 

El receptor antigénico de la célula T (RCT) es un heterodímero formado por dos cadenas polipéptidicas transmembrana llamadas α y β unidas por un puente disulfuro intercatenario, este heterodímero se designada RCT α/β o RCT-2 y se expresa en la mayoría de los linfocitos T circulantes CD4 o CD8 positivo. Cada cadena α y β consta de dos dominios o regiones, un dominio variable hacia el extremo animo- terminal y otro constante hacia el extremo carboxilo- terminal. Al dominio constante sigue una región transmembrana hidrófoba y una cola citoplasmática corta (Figura 4). 

Figura 4. Complejo receptor del linfocito T. Los linfocitos T CD4 o CD8 positivos poseen complejos receptores para antígeno formados por el RCT α/β, asociados no covalentemente con la molécula CD3 y la cadena ζ. El reconocimiento del complejo péptido- CPH está mediado por el RCT mientras que la molécula CD3 y la cadena ζ se encargan de la transducción de señales y facilitan la expresión del RCT en la membrana plasmática de la célula T. Un grupo minoritario de linfocitos T expresan un receptor antigénico alternativo formado por cadenas γ/ δ

Una minoría de los linfocitos T expresa un receptor “alternativo” pero estructuralmente homologo, formado por cadenas polipéptidicas γ y δ. Los linfocitos T con RCT γ/δ (o RCT-1) parecen tener propiedades de reconocimiento diferentes y su función en la respuesta inmunitaria no está del todo clara. 

La porción extracelular del RCT es similar a un Fab de inmunoglobulina el cual se compone de una cadena ligera completa que incluye el dominio variable y el dominio constante de la mencionada cadena y de la región variable y un dominio constante de la cadena pesada. Similar a lo descrito para el Fab, en la región o dominio variable de la cadena α y β existen regiones hipervariables o determinantes de complementariedad (CDR del inglés, complementarity determining regions) donde reside la mayor variabilidad en la secuencia de aminoácidos entre los RCT expresados por los diferentes clones de linfocitos T. Se han descrito tres regiones hipervariables en la cadena α y cuatro en la cadena β, las tres regiones hipervariable de la cadena α y sólo tres regiones hipervariables de la cadena β participan en el reconocimiento del complejo péptido-CPH; la cuarta región hipervariable de la cadena β parece servir de lugar de unión a productos de origen bacteriano llamados superantígenos. Las regiones constantes se continúan con regiones bisagra cortas que contienen aminoácidos cisteína entre los que se forma un puente disulfuro intercatenario que mantiene unidas en forma covalente, a las cadenas α y β del RCT. 

La región transmembrana contiene aminoácidos hidrófobos con carga positiva (específicamente lisina y arginina) que interactúan con aminoácidos de carga opuesta presentes en las regiones transmembrana de otras proteínas asociadas no covalentemente con el RCT y que forman parte del complejo receptor del linfocito T.

Ambas cadenas del RCT poseen colas citoplasmáticas carboxilo- terminales cortas, que al igual a lo descrito para las inmunoglobulinas de membrana son demasiado cortas para transducir señales de activación.

Asociado al RCT se encuentran la molécula CD3 y la cadena ζ. Ambas son invariables, es decir tienen la misma secuencia de aminoácidos en los diferentes clones de linfocitos T. La molécula CD3 está formada por tres cadenas de aminoácidos (ε, γ y δ) cuyas regiones animo- terminal extracelulares contienen cada una un dominio Ig, en la región transmembrana de los tres polipéptidos que conforman el CD3 existen aminoácidos de carga negativa como el ácido aspártico que interaccionan con los aminoácidos de carga positiva de la región transmembrana del RCT. La interacción entre los aminoácidos de carga positiva del RCT y los de carga negativa del CD3 contribuye a estabilizar el complejo. La cola citoplasmática de la molécula CD3 es larga y contiene un motivo ITAM. La cadena ζ se expresa en la membrana del linfocito T como un homodímero formado por dos cadenas idénticas unidas por un puente disulfuro intercatenario, ubicado en la región extracelular corta, una región transmembrana con ácido aspártico cargado negativamente y una cola citoplasmática larga que contiene tres motivos ITAM. Cada complejo RCT contiene un heterodímero ε/δ de CD3 y otro ε/γ de CD3 asociado a un homodímero ζ. Además de generar señales de activación, la molécula CD3 y la cadena ζ son indispensables para la expresión del RCT en la membrana plasmática de la célula T.

Aunque el RCT  es estructuralmente homólogo al Fab de una inmunoglobulina, el RCT no existe en forma secretada, únicamente existe como molécula de membrana. Además el RCT no sufre cambio de isotipo (es decir, la secuencia de aminoácidos de la región constante no cambia), ni sufre maduración de la afinidad; lo que sí ocurre con las inmunoglobulinas, incluso las de membrana. 

Cuando la célula T reconoce, a través de su RCT, el péptido extraño asociado a moléculas del CPH, los motivos ITAM en la colas citoplasmáticas del CD3 y cadena ζ se fosforilan, esto permite el reclutamiento de varias proteínas que participan en la propagación de las vías de transducción de señales de activación celular. La señalización óptima a través del complejo receptor ocurre cuando las moléculas correceptoras del linfocito T (la molécula CD4 y CD8) se unen a moléculas del CPH. Además y como se describirá en un blog posterior las señales generadas a partir del complejo receptor y de los correceptores, aunque necesarias para la activación de la células T, son insuficientes y por ende para la activación del linfocito T requiere de señales adicionales, las cuales proceden de moléculas coestimuladoras expresadas por la CPA.

Algunos linfocitos T poseen un receptor diferente al heterodímeroα/β

Entre 5 y 10% de los linfocito T circulantes expresan otro tipo de receptor, el RCT γ/δ o RCT-1, el cual está conformado por cadenas polipéptidicas diferentes llamadas γ y δ pero asociadas no covalentemente a la molécula CD3 y cadena ζ. Los linfocitos T γ/δ, a diferencia de los linfocitos T α/β, no están restringidos al CPH, no expresan CD4 ni CD8, tienen receptores de diversidad limitada y reconocen lípidos y glucolípidos (no péptidos derivados de proteínas). Pueden unirse al antígeno libre de un modo muy parecido a las inmunoglobulinas o unirse a antígenos asociados a moléculas de estructura similar a las moléculas del CPH, como la molécula CD1 o ambas cosas. Al parecer una proporción elevada de los linfocitos T intraepiteliales e intraepidérmicos expresan este inusual receptor. Se considera que los linfocitos T γ/δ están involucrados en el desarrollo de respuestas inmunitarias ante antígenos invariables que comúnmente se encuentran en las superficies epiteliales.