jueves, 17 de octubre de 2013

CITOCINAS

Son moléculas de bajo peso molecular, normalmente entre 15-30 KDa, constituidas por 120-180 aminoácidos. Aunque en general están producidas por leucocitos, determinadas citocinas pueden también ser secretadas por otros muchos tipos celulares. Originariamente se estableció el término linfocina para denominar productos biológicos producidos por linfocitos en respuesta al antígeno. Posteriormente su uso se amplió a moléculas de características similares secretadas por otros tipos celulares, por lo que se utilizó el término más amplio de citosina. El término interleucina (IL) se aplicó a aquellas moléculas que servían como señales de comunicación entre distintos tipos de leucocitos, numerándose correlativamente a medida que se descubrían (IL-1, IL-2, etc.). No obstante, algunas de ellas se detectaron inicialmente en ensayos funcionales in vitro y aún conservan su denominación original de acuerdo con la función biológica que permitió su identificación,  como es el caso del TNF (factor de necrosis tumoral) y el TGF (factor transformador de tejidos).

La expresión de la mayoría de las citocinas está estrictamente regulada. En general, no se detecta una producción constitutiva significativa de estas moléculas, siendo necesaria la activación celular  para que se produzcan citocinas en cantidades suficientes para ejercer sus efectos biológicos. La mayoría de las citocinas son secretadas al espacio extracelular, muchas de ellas en forma glicosilada que incrementa su estabilidad y solubilidad. No obstante, algunas citocinas se pueden acumular en el interior de la célula, o, bien,  permanecer ancladas a la membrana o en la matriz extracelular. En general,  son moléculas que poseen una vida media muy corta y actúan a muy bajas concentraciones, del orden de picogramos, mediante la unión a receptores de alta afinidad presentes en la superficie de la propia célula productora o en otros muy variados tipos celulares. Las citocinas ejercen un efecto autocrino cuando se unen a receptores presentes en la propia célula productora. También pueden tener un efecto paracrino, actuando sobre diferentes tipos celulares que se encuentran en su vecindad. En algunos casos pueden liberarse a la circulación sanguínea o linfática, ejerciendo su efecto en otros órganos y tejidos, actuando así como las hormonas, de forma endocrina.

 Dos importantes características funcionales de las citocinas son su pleiotropismo, de tal manera que una misma citocina es capaz de ejercer efectos biológicos diferentes al actuar sobre distintos tipos celulares,  y su redundancia, es decir, que varias citocinas pueden contribuir al desarrollo de la misma función en un determinado tipo celular. Una consecuencia de estas propiedades es que, en ausencia de una determinada citocina, sus funciones pueden ser reemplazadas total o parcialmente por otras. Muchas de estas características biológicas de las citocinas se pueden explicar por la estructura y amplia distribución celular de sus receptores, como se verá más adelante. Las acciones de las citocinas se engloban dentro de un sistema o red funcional, donde el efecto de una molécula está estrechamente regulado, positiva o negativamente, por otras moléculas del sistema. Así, la secreción de una citocina puede estar inducida, potenciada o inhibida por otra citocina que, a su vez, puede incrementar o inhibir la expresión de sus receptores.

Los efectos biológicos de las citocinas pueden ser muy variados, ya que, no solamente desempeñan un papel esencial en las respuestas inmunes, sino que algunas de ellas están también implicadas en la embriogénesis y en el desarrollo de órganos (por ejemplo,  en la angiogénesis), otras juegan un papel clave en procesos neuroinmunes y neuroendocrinos, y muchas son importantes reguladores, tanto positivos como negativos, de acontecimientos celulares como la mitosis, la diferenciación, la migración, la supervivencia, la muerte celular, e,  incluso, de su transformación maligna.

La actividad biológica de las citocinas se puede medir con distintas modalidades de bioensayos, utilizando, por ejemplo, líneas celulares cuya función depende de la presencia del factor que se quiere estudiar. En la actualidad, se utilizan como técnica más habitual  inmunoensayos en fase sólida, como el ELISA para cuantificar la concentración de citocinas en fluidos biológicos, y el ELISPOT para conocer el número de células productoras. También es posible cuantificar y caracterizar las células productoras identificando las citocinas intracelulares mediante citometría de flujo. Otra posibilidad es la utilización de técnicas de RT-PCR cuantitativa que permiten detectar y medir los niveles de RNAm que codifican una determinada citocina.

Aunque la mayoría de las citocinas no poseen ninguna homología secuencial entre sí, algunas de ellas se han agrupado en familias en base a su estructura tridimensional.  De acuerdo con la estructura secundaria de la molécula se han agrupado las citocinas según posean una conformación en alfa-hélice (IFN-alfa, , IFN-gamma, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-9, G-CSF, M-CSF y GM-CSF), una estructura de láminas beta (IL-1-alfa, IL-1-beta, TNF-alfa y TNF-beta) o una estructura compuesta alfa/beta (IL-8 e IFN-gamma). Por otra parte, el análisis de su disposición génica ha dado lugar a la definición de grupos de citocinas que se encuentran asociadas genéticamente. Uno de estos grupos se ha descrito en el brazo largo del cromosoma 5 (5q31), donde se encuentran los genes que codifican para IL-3, IL-4, IL-5, IL-9, subunidad p40 de la IL-12, IL-13 y GM-CSF, mientras que en el cromosoma 2 (2q12-14) se  localizan los genes que codifican para las citocinas IL-1   e  IL-1RA,  ésta el antagonista natural del receptor de la IL-1.

Es difícil establecer una clasificación funcional de las citocinas debido a su alto grado de pleiotropismo. No obstante, para facilitar su estudio las describimos englobadas, de acuerdo con su función más relevante, dentro de las siguientes secciones: 1) citocinas implicadas en el desarrollo hematopoyético, 2) citocinas implicadas en las respuestas inmunes innatas y, finalmente 3) citocinas generadas durante las respuestas inmunes adaptativas. Algunas de las citocinas serán mencionadas en más de una sección, si bien su descripción se hará sólamente  en el apartado en que se cite originalmente.


Citocinas implicadas en el crecimiento y la diferenciación hematopoyético

 Comprenden un grupo amplio de citocinas que promueven el crecimiento y diferenciación de las células sanguíneas maduras a partir de células madre hematopoyéticas. Son producidas por células del estroma de la médula ósea o por linfocitos maduros activados. Algunas de estas citocinas reciben el nombre genérico de factores estimuladores de la formación de colonias (CSF) por su capacidad para estimular la formación de colonias celulares en los cultivos de médula ósea. A continuación describimos las más relevantes:

IL-3. Es producida mayoritariamente por los linfocitos T activados y también por mastocitos. Induce la proliferación y diferenciación de progenitores hematopoyéticos tempranos de todas las series sanguíneas,  por lo que también es conocida como multi-CSF. Induce fundamentalmente la hematopoyesis en situaciones de stress que requieren una respuesta rápida, siendo menos claro su papel en la hematopoyesis constitutiva.
 IL-5. Es secretada en forma glicosilada por LT CD4+ activados del tipo Th2. Es esencial en la proliferación y diferenciación de las células precursoras de los eosinófilos, así como en el mantenimiento de la actividad de los eosinófilos maduros siendo la responsable de la eosinofilia en infecciones parasitarias. Sobre los linfocitos B actúa incrementando su proliferación y estimulando la producción de IgA.
 IL-7. Es producida por células estromales de la médula ósea. Promueve la maduración de progenitores pro- y pre-B hacia linfocitos B maduros en la médula ósea y de linfocitos T inmaduros en el timo fetal y adulto. También actúa como factor de crecimiento para linfocitos T y B.
 IL-9. Es producida por linfocitos T activados. Tiene un amplio espectro de actividades no muy bien definidas entre las que se incluye la proliferación de precursores eritroides. Al igual que la IL-7, también induce la proliferación de LT y estimula la producción de inmunoglobulinas en células B.
 IL-11. Es producida por fibroblastos del estroma de la médula ósea y otros tipos celulares. Estimula la megacariocitopoyesis y sinergiza con otras citocinas para estimular el crecimiento de otros precursores hemáticos. Comparte algunas funciones con la IL-6, como la inducción de proteínas de fase aguda en el hígado. También se ha descrito su capacidad como estimuladora de la secreción de inmunoglobulinas por células B en respuestas T-independientes.
 GM-CSF. Es producido por linfocitos T activados y por otras células como fibroblastos, células endoteliales y monocitos. Es un polipéptido con varios posibles lugares de glicosilación. Induce la proliferación de los progenitores de granulocitos y macrófagos, produciéndose en respuesta a estímulos específicos en situaciones que requieren una elevada producción de éstas células. También puede actuar sobre granulocitos y macrófagos maduros.
 G-CSF. Es producido por fibroblastos, células endoteliales y monocitos en respuesta a estímulos específicos. Actúa sobre los precursores hematopoyéticos de los granulocitos y sobre los granulocitos maduros. La granulocitosis asociada a ciertas infecciones se debe a que el LPS de las paredes bacterianas es un potente inductor de la producción de esta citocina. Se han descrito otras funciones de este factor, como la estimulación de la fagocitosis y de la citotoxicidad mediada por Ac.
 M-CSF. Es producido por monocitos y macrófagos maduros activados y está implicado en el desarrollo de las células progenitoras de los macrófagos.  También se ha visto que facilita el desarrollo de la placenta, siendo producido por células del epitelio uterino en respuesta a los estrógenos.

Citocinas producidas en las respuestas inmunes innatas

Estas citocinas se producen de forma inmediata tras el contacto de las células implicadas en las respuestas inmunes innatas con un agente extraño. Los monocitos y macrófagos activados son la principal fuente de estas moléculas aunque también pueden ser producidas por linfocitos activados y otras células no pertenecientes al sistema inmune, como células endoteliales y fibroblastos.

IL-1. Es producida fundamentalmente por monocitos y  macrófagos, pero también por  células dendríticas, endoteliales, NK y otros tipos celulares. Existen dos formas, IL-1alfa  e IL-1beta que, aunque solamente tienen un 25 % de homología en su secuencia aminoacídica, comparten el mismo receptor y ejercen efectos  biológicos similares. Parte de sus efectos proinflamatorios se debe a que induce la liberación de histamina en los mastocitos, generando vasodilatación y aumento de la permeabilidad vascular en el lugar de la inflamación. Es el principal pirógeno endógeno, induciendo fiebre a través de la producción de prostaglandinas. También promueve la síntesis de proteínas de fase aguda por los hepatocitos y actúa sobre el SNC induciendo sueño y anorexia, típicamente asociados con los procesos infecciosos.

 IL-6. Es producida fundamentalmente por monocitos/macrófagos, fibroblastos, células endoteliales, linfocitos T y células del estroma de la médula ósea. Junto con la IL-1 es la principal inductora de la síntesis de proteínas de fase aguda, sobre todo de fibrinógeno. Además de su efecto en la inflamación, se ha observado que promueve la diferenciación de linfocitos B hacia células plasmáticas, induciendo la producción de inmunoglobulinas. También puede aumentar la producción de IL-2 y el desarrollo de los precursores hematopoyéticos dependientes de la IL-3.

 TNF. Los factores de necrosis tumoral  fueron descritos inicialmente por su capacidad de  causar  necrosis en  algunos tumores. Con posterioridad , sin embargo, ganaron protagonismo por las numerosas funciones que ejercen sobre las respuestas inmunes. Se han descrito dos moléculas estrechamente relacionadas, el TNF-alfa y el TNF-beta, con elevada homología en su secuencia aminoacídica. El TNF-alfa es producido fundamentalmente por monocitos y macrófagos en respuesta a antígenos bacterianos, tales como el LPS, siendo esta citocina el principal responsable del shock séptico asociado a bacteriemias. También puede ser producido por linfocitos T y B, NK, fibroblastos y mastocitos. Junto con la IL-1 está implicado en los procesos inflamatorios derivados de los procesos infecciosos, elevando la temperatura corporal y produciendo caquexia y sueño al actuar sobre el SNC. Por otra parte, induce la expresión de moléculas de adhesión y estimula la producción de IL-8 por células del endotelio vascular, lo que contribuye a la extravasación de linfocitos, neutrófilos y monocitos.  El TNF-beta, o linfotoxina,  es producido exclusivamente por linfocitos T activados, aunque se une a los mismos receptores que el TNF-alfa e induce funciones similares.

 IL-10. Es producida por linfocitos del tipo Th2, así como también por monocitos/macrófagos, linfocitos B, queratinocitos y otros varios tipos celulares. Es la citocina inmunosupresora por excelencia, inhibiendo la síntesis de muchas otras citocinas, entre las que podemos citar  IFN-gamma, TNF-alfa, IL-2, IL-12, y la expresión de MHC-II y moléculas de adhesión en monocitos. También tiene efectos antiproliferativos sobre muchos tipos celulares. La IL-10 ejerce además múltiples actividades inmunomoduladoras. Se ha visto que es un cofactor para el crecimiento de líneas y colonias de células mastocíticas in vitro. Regula las funciones mediadas por linfocitos B induciendo la síntesis de IgG, y por linfocitos T, influyendo en el desarrollo de timocitos y células T. También ejerce efectos reguladores sobre la angiogénesis. El virus de Epstein Barr secreta una proteína que posee una gran homología estructural con la IL-10 humana (vIL-10), y que tras unirse con baja afinidad al propio receptor de la IL-10, ejecuta  actividades biológicas similares. Relacionadas estructural y funcionalmente con la IL-10 se han descrito recientemente nuevas moléculas tales como la IL-19, IL-20 e IL-22, cuyas funciones son todavía poco conocidas.

 IL-12. Es producida mayoritariamente por monocitos/macrófagos, aunque su producción puede ser también inducida en células dendríticas y linfocitos B. Inicialmente se describió como el factor estimulador de las células asesinas naturales (NK), pero la actual importancia de esta citocina deriva de su capacidad de dirigir la diferenciación de los linfocitos Th hacia células efectoras tipo Th1 de la hipersensibilidad retardada. La forma madura de esta molécula (p75) está compuesta de dos subunidades, p35 y p40. La síntesis de ambas subunidades está regulada diferencialmente, siendo ambas necesarias para la actividad funcional del heterodímero. Esta citocina incrementa la actividad citotóxica de las células NK e induce células LAK (linfocitos asesinos activados por linfocinas). Incrementa la producción de IFN-g  por linfocitos T y células NK y activa linfocitos T citotóxicos. Recientemente se ha descrito un factor proteico denominado p19, sin actividad biológica por sí mismo, que se combina con la subunidad p40 de la IL-12 para dar lugar a una nueva citocina biológicamente activa denominada IL-23. Esta citocina es producida por células dendríticas activadas, se une al receptor de la IL-12 y comparte algunas de las funciones biológicas con ella.

 IL-18. Esta citocina está estrechamente relacionada en sus funciones biológicas con la IL-12,  ya que posee la misma capacidad de inducción de IFN-gamma en linfocitos T y células NK.  Sin embargo, es producida por diferentes tipos celulares que la IL-12, siendo las células adrenales y de Kupffer las principales fuentes de producción de la IL-18.

Interferones tipo I. Los interferones fueron inicialmente descritos como agentes producidos por células infectadas por virus. Posteriormente se descubrió que además de su capacidad antiviral ejercían efectos reguladores sobre la proliferación y la diferenciación de varios tipos celulares y tenían capacidad de modular el sistema inmune. Se clasificaron en dos grupos. Los interferones tipo I, que incluyen el IFN-alfa y el IFN-beta,  con capacidad principalmente antiviral y antiproliferativa,  y el  IFN-gamma (tipo II), al que nos referiremos posteriormente, con un mayor efecto inmunomodulador. El IFN-gamma es producido fundamentalmente por monocitos y macrófagos, mientras que el IFN-alfa es secretado por fibroblastos y algunas células epiteliales. Ambos incrementan la expresión de moléculas de MHC de clase I. En algunos casos se ha observado que poseen actividad antitumoral, posiblemente debido a su efecto antiproliferativo sobre las células tumorales, y modulador sobre el sistema inmune.

Citocinas producidas en las respuestas inmunes adaptativas

En respuesta a una estimulación antigénica, los linfocitos T se activan, proliferan y  se  diferencian hacia células efectoras específicas. Estas células ejercen sus funciones produciendo una serie de moléculas solubles, verdaderas artífices de los mecanismos efectores de la respuesta inmune adaptativa.

Los linfocitos T CD4+, como consecuencia de una estimulación antigénica, pueden diferenciarse hacia linfocitos T cooperadores de tipo Th1 o Th2, estando esta diferenciación en parte condicionada por las citocinas que se encuentran en el medio. Así, la presencia de IL-12 promueve la diferenciación hacia Th1, mientras que la IL-4 condiciona el desarrollo Th2. Los linfocitos Th1, en colaboración con los macrófagos, están implicados en la respuesta inmune celular, mientras que los Th2 promueven la respuesta inmune humoral.  Para llevar a cabo su función los linfocitos Th1 secretan IL-2, IFN-gamma y TNF, mientras que los Th2 producen IL4, IL-5, IL-10 e IL-13. Se han descrito otras subpoblaciones de linfocitos T CD4+ efectores que secretan un perfil de citocinas diferente y llevan a cabo funciones específicas. Este es el caso de los linfocitos T reguladores de los que se han descrito varios tipos.
Los linfocitos T CD8+ se diferencian hacia linfocitos T citotóxicos como respuesta a la estimulación antigénica y a la presencia de citocinas secretadas por otras células. Ejercen su  función efectora  mediante la secreción fundamentalmente de IL-2, IL-16, IFN-gamma y TNF. Finalmente hay una serie de  citocinas que pueden ser  producidas por ambos tipos de linfocitos T, CD4+ y CD8+, tales como  IL-2, GM-CSF y TGF-beta.

IL-2. Es secretada por linfocitos T CD4+ y CD8+ activados en respuesta a un estímulo antigénico. Inicialmente se describió como factor de crecimiento de células T, ya que es el principal agente que controla su proliferación.  Ejerce otros muchos efectos sobre el sistema inmune, teniendo un papel esencial en el desarrollo de las respuestas inflamatorias crónicas, tanto humorales como celulares. Es un factor estimulador del crecimiento de linfocitos T , B y NK. Promueve la actividad citotóxica mediada por linfocitos T y células NK, así como el desarrollo de células LAK (células asesinas activadas por citocinas). Tras unirse a su receptor en linfocitos T,  activa la secreción de IFN-alfa, linfotoxina, IL-4, IL-3, IL-5 y  GM-CSF. Sobre los linfocitos B estimula su  crecimiento y  diferenciación e incrementa la expresión de moléculas de MHC de clase II.

IL-15. Es secretada por una amplia variedad de células, entre las que se incluyen células epiteliales, monocitos, músculo esquelético, hígado, pulmón y placenta. Aunque no es una citocina producida por linfocitos Th1 se incluye  en este apartado por su similitud funcional con la IL-2, con la que comparte la mayoría de sus actividades biológicas, como la estimulación de células NK, y la proliferación y diferenciación linfocitaria.

IFN. Es producido por linfocitos Th1, LTC y por células NK. Además de su efecto antiviral posee una importante actividad inmunomoduladora. Incrementa la expresión de antígenos de HLA de clase I y II en varios tipos celulares, lo que facilita su función presentadora de Ag y activa a los macrófagos, incrementando su capacidad tumoricida y de defensa contra las infecciones. Actúa de forma autocrina sobre las propias células NK que lo producen, aumentando su actividad citolítica y, como consecuencia, incrementando su efecto antitumoral. Sobre los linfocitos Th2  inhibe la proliferación, de manera que su presencia durante la estimulación antigénica induce la diferenciación de linfocitos T hacia células efectoras tipo Th1 favoreciendo, por lo tanto, el desarrollo de las respuestas  inflamatorias.

IL-4. Es producida por linfocitos Th2, mastocitos, basófilos, células del estroma de la médula ósea y, posiblemente,  por determinadas subpoblaciones de células NK. Es una citocina muy pleiotrópica, ya que ejerce numerosos efectos en diferentes tipos celulares. Promueve la diferenciación de linfocitos T vírgenes hacia células de tipo Th2, inhibiendo la generación de células Th1. Posee efectos inmunosupresores, ya que inhibe la producción de deteminados mediadores inflamatorios de los macrófagos e induce la producción de IL-1Ra, que bloquea la acción de la IL-1. Por otra parte, promueve el desarrollo de las respuestas inmunes humorales a través de la inducción del crecimiento y diferenciación de linfocitos B, produciendo el cambio isotípico hacia IgG4 e IgE e incrementando la expresión de moléculas CD23 en linfocitos B, basófilos y eosinófilos. Por todo ello, los efectos de esta  citocina se han relacionado con el desarrollo de los procesos alérgicos y con el incremento de IgE en las infecciones parasitarias.

IL-13. Es producida por linfocitos T activados del tipo Th2, compartiendo muchas de sus funciones con la IL-4 con la que se encuentra genéticamente relacionada. Es una citocina con actividad inmunosupresora ya que inhibe, junto con la IL-4 y la  IL-10, la producción de citocinas inflamatorias por los monocitos (IL-1beta, TNF-alfa, IL-8, IL-6). Por otra parte, esta citocina incrementa la proliferación y diferenciación de monocitos y células B, incrementa la expresión de CD23 y promueve el cambio de clase de inmunoglobulinas hacia la producción de IgE.

IL-16.  Está producida por los linfocitos T CD8+ donde se acumula y se secreta en respuesta a la estimulación con serotonina o histamina. Originariamente se identificó como factor quimiotáctico de linfocitos, recibiendo el nombre de linfotactina, debido a su efecto atrayente sobre los linfocitos T CD4+.

TGF. . Hay dos tipos de factores transformadores del crecimiento, el TGF-alfa y el TGF-beta, que no poseen ninguna similitud estructural ni comparten los mismos efectos. Solamente el  TGF-beta tiene efectos inmunomoduladores. Es producido por linfocitos T, plaquetas y otros muchos tipos celulares. Su nombre responde a la observación inicial de que inducía cambios fenotípicos en los fibroblastos de rata. Incrementa la proliferación de fibroblastos, osteoblastos y células musculares lisas e incrementa la síntesis de proteínas de la matriz extracelular, lo que favorece la curación de las heridas. Esta citocina tiene también efectos inmunosupresores ya que se observó que inhibía el crecimiento y la función de muchos tipos celulares. En el sistema inmune inhibe la síntesis y/o el efecto del IFN-gamma, TNF-alfa, TNF–beta, IL-1, IL-2 e IL-3, así como la  citotoxicidad natural y específica.

Citocinas proinflamatorias e inmunosupresoras

En relación con la respuesta inflamatoria algunas citocinas favorecen el desarrollo de la misma (citocinas proinflamatorias) mientras que otras ejercen un efecto supresor de la inflamación (citocinas inmunosupresoras).

            Las citocinas con actividad antiinflamatoria e inmunosupresora inhiben el crecimiento celular o suprimen la secreción de otras citocinas. Entre ellas se encuentran la IL-4, IL-13 e IL-10, que activan las acciones de los linfocitos B a la vez que inhiben las respuestas inflamatorias. Como ya comentamos, la IL-10 es la citocina inmunosupresora por excelencia. También se incluye en este apartado el TGF-beta que, como se ha dicho anteriormente, inhibe el crecimiento y la función de muchos tipos celulares, la síntesis de determinadas citocinas y la actividad citotóxica natural y específica. Finalmente, los interferones tipo I (alfa y beta), también se pueden considerar citocinas supresoras debido a su capacidad antiproliferativa y a su efecto regulador de la producción de citocinas proinflamatorias.


            En el grupo de las  citocinas con actividad proinflamatoria se incluyen las producidas por los monocitos y macrófagos activados durante las respuestas inmunes innatas, aunque también pueden ser producidas por linfocitos activados (Th1 o citotóxicos), y otras células no pertenecientes al sistema inmune. Las principales citocinas que participan en los acontecimientos celulares y moleculares asociados con los fenómenos inflamatorios son la IL-1, IL-6, TNF-alfa y algunos miembros de la familia de las quimiocinas, que describimos a continuación. Otra importante citocina proinflamatoria es el IFN-gamma, producido por linfocitos Th1 en las respuestas inmunes específicas y por células NK activadas.

Grupo - 3: LAS CITOQUINAS



LAS CITOQUINAS

Las citoquinas (o citocinas) son un grupo de proteínas de bajo peso molecular que actúan mediando interacciones complejas entre células de linfoides, células inflamatorias y células hematopoyéticas.

Sus funciones son muy variadas, pero se pueden clasificar en unas pocas categorías:

·        diferenciación y maduración de células del sistema inmunitario;

·        comunicación entre células del sistema inmunitario;

·        en algunos casos, ejercen funciones efectoras directas.

En el pasado reciente hubo un cierto galimatías con la cuestión de su denominación. Así, muchas de las primeras citoquinas se descubrieron como señalizadoras entre leucocitos, por lo que se denominaron interleuquinas; otras eran secretadas por monocitos/macrófagos, por lo que se llamaron monoquinas. Sin embargo, muchas de esas sustancias son producidas por otros tipos celulares, por lo que se desaconseja el uso de esas denominaciones, para agruparlas a todas bajo el concepto de citoquinas. Las quimioquinas (o quimiocinas) son un tipo de citoquinas de pequeño tamaño, con papeles en la respuesta inflamatoria y la quimiotaxis de fagocitos.



PROPIEDADES GENERALES DE LAS CITOQUINAS

Las citoquinas son un grupo de proteínas secretadas de bajo peso molecular (por lo general menos de 30 kDa), producidas durante las respuestas inmunes natural y específica. Se unen a receptores específicos de la membrana de las células donde van a ejercer su función, iniciando una cascada de transducción intracelular de señal que altera el patrón de expresión génica, de modo que esas células diana producen una determinada respuesta biológica.



Las citoquinas son proteínas o glucoproteínas de menos de 30 kDa. Muchas de ellas pertenecen a la llamada familia de las hematopoyetinas, y tienen estructuras terciarias parecidas: una configuración a base de un conjunto de cuatro hélices a , con poca estructura en lámina b .

Generalmente actúan como mensajeros intercelulares que suelen intervenir en la maduración y amplificación de la respuesta inmune, provocando múltiples actividades biológicas una vez que se unen a los receptores específicos de las células diana adecuadas.

Aunque existen muchos tipos de células productoras citoquinas (ya hemos ido viendo unas cuantas en los temas anteriores), los más importantes son los linfocitos TH y los macrófagos, ya que sus citoquinas son esenciales para que se produzca la respuesta inmune una vez que se activan las células T y B por el contacto con las correspondientes células presentadoras de antígeno.
Principales tipos de respuesta mediatizados por la acción de las citoquinas:
1.   activación de los mecanismos de inmunidad natural:

a.   activación de los macrófagos y otros fagocitos
b.   activación de las células NK
c.   activación de los eosinófilos
2.   inducción de las proteínas de fase aguda en el hígado.
3.   Activación y proliferación de células B, hasta su diferenciación a células plasmáticas secretoras de anticuerpos.
4.   Intervención en la respuesta celular específica.
5.   Intervención en la reacción de inflamación, tanto aguda como crónica.
6.   Control de los procesos hematopoyéticos de la médula ósea.
7.   Inducción de la curación de las heridas.
La mayor parte de los receptores de citoquinas del sistema inmune pertenecen a la familia de clase I (de receptores de hematopoyetinas). Todos sus miembros tienen en común poseer una proteína anclada a membrana, con un dominio extracelular en el que hay al menos un motivo característico llamado CCCC (cuatro cisteínas cercanas en posiciones equivalentes) y el llamado motivo WSXWS (Trp-Ser-X-Trp-Ser). (Adicionalmente, algunos miembros poseen dominios de tipo Ig y/o dominios de tipo fibronectina). Tras su porción transmembrana se encuentra una larga cola citoplásmica con ciertas tirosinas susceptibles de fosforilación.




TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL


Recientemente se han producido avances importantes en el desentrañamiento de la ruta que conduce desde la unión de la citoquina con el receptor de la célula diana hasta la activación de la transcripción de los genes cuyos productos son responsables de los efectos de dichas citoquinas. He aquí un modelo general que se puede aplicar a muchos receptores de las clases I y II:

1.   La citoquina provoca la dimerización de las dos subunidades del receptor (cadenas a y b), lo que coloca cercanas a sus respectivas colas citoplásmicas.

2.   Una serie de proteín-quinasas de la familia de JAK (quinasas Jano) se unen a las colas agrupadas de las subunidades del receptor, con lo que se esas quinasas se activan.

3.   Las JAK se autofosforilan.
4.   Las JAK fosforilan a su vez determinadas tirosinas de las colas del receptor,
5.   Entonces proteínas de otra familia, llamada STAT (iniciales inglesas de transductores de señal y activadores de transcripción) se unen a algunas de las tirosinas fosforiladas de las colas del receptor, quedando cerca de las JAK.

6.   Las JAK fosforilan a las STAT unidas a las colas del receptor.
7.   Al quedar fosforiladas, las STAT pierden su afinidad por las colas del receptor, y en cambio tienden a formar dímeros entre sí. (Las tirosinas fosforiladas que han quedado libres en las colas del receptor sirven para unir nuevos monómeros de STATs).

8.   Los dímeros de STAT fosforilados emigran al núcleo de la célula, donde actúan ahora como activadores de la transcripción de ciertos genes, al unirse a secuencias especiales en la parte 5’ respecto de las respectivas porciones codificadoras.

La actividad biológica de las citoquinas está regulada fisiológicamente por dos tipos de antagonistas:
·        los que provocan el bloqueo del receptor al unirse a éste:

los que inhiben la acción de la citoquina al unirse a ésta.

Como ejemplo de bloqueador de receptor tenemos el antagonista del receptor de IL-1 (IL-1Ra), que bloquea la unión de IL-1a o IL-1b . Desempeña un papel en la regulación de la intensidad de la respuesta inflamatoria. En la actualidad se está investigando su potencial clínico en el tratamiento de enfermedades que cursan con inflamación crónica.

Algunos virus han evolucionado (como parte de sus mecanismos de evasión del sistema defensivo del hospedador) para producir proteínas que se unen e inactivan a las citoquinas.


En este apartado no vamos más que a recordar y profundizar un poco más en algo ya tratado en el contexto del tema 13: cómo el distinto espectro de citoquinas secretadas por las dos subpoblaciones de linfocitos TH determina distintos efectos biológicos, y cómo cada subpoblación controla a la otra.

Las células TH1 producen IL-2, IFN-g y TNF-b . Son responsables de funciones de inmunidad celular (activación de linfocitos TC e hipersensibilidad de tipo retardado), destinadas a responder a parásitos intracelulares (virus, protozoos, algunas bacterias).

Las células TH2 producen IL-4, IL-5, IL-10 e IL-13. Actúan como colaboradoras en la activación de las células B, y son más apropiadas para responder a bacterias extracelulares y a helmintos. También están implicadas en reacciones alérgicas (ya que la IL-4 activa la producción de IgE y la IL-5 activa a los eosinófilos).

Este fenómeno de regulación negativa cruzada explica las ya antiguas observaciones de que existe una relación inversa entre la producción de anticuerpos y la hipersensibilidad de tipo retardado.

Obsérvese que los macrófagos y otras células presentadoras de antígeno también producen citoquinas (como la IL-12, descubierta hace relativamente poco tiempo) que regulan a su vez funciones inmunes efectoras. La IL-12 se produce en macrófagos activados en respuesta a infecciones bacterianas o de protozoos. Esta citoquina provoca la proliferación de células NK y TH1,que aumentan la producción de IFN-g . Este interferón inmune ayuda en la mayor activación de macrófagos. De esta forma se cierra este circuito de retrorregulación positiva entre macrófagos y TH1, destinado a potenciar funciones efectoras de la rama celular de la inmunidad.

Por otro lado, los macrófagos se ven inhibidos por IL-4 e IL-10 secretadas por los TH2 (de nuevo una manifestación de la inhibición cruzada entre la rama especializada en la respuesta humoral y la centrada en la respuesta celular ante parásitos intracelulares).

Otro aspecto que va quedando claro igualmente es que la predominancia de una u otra de las dos subpoblaciones de linfocitos Tdepende a su vez del microambiente de citoquinas en que ocurriera la activación y maduración inicial a partir de linfocitos en reposo: por ejemplo, in vitro se ha visto que si un TH se activa por antígeno en presencia de IL-4, se desarrolla hasta TH2, mientras que si el entorno de activación es rico en IFN-g , se desarrolla hasta TH1.


Grupo - 3: Introducción al Sistema Inmune Células del Sistema Inmune Órganos y Tejido del Sistema Inmune



UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE SANTIAGO
 (UTESA)


  
Presentado por:
Fany Azcona             209-0976
Rosmery Castaño             209-0540
Dahiana Alvares               209-1576
Jeidi Abreu                       207-0334

Presentado a:
Dra: Milta Mijare

Materia:
Inmunología

Temas:
Introducción al Sistema Inmune
Células del Sistema Inmune
Órganos y Tejido del Sistema Inmune

Santiago de los Caballeros, Rep. Dom.
03 de Octubre del 2013



Introducción al sistema inmunitario
        Los animales superiores son atacados por microorganismos y partículas. Pero poseen sistema defectivos frentes a tales patógenos; dicho mecanismo tiene a distinguir lo propio de lo extraño.


Conceptos:

Inmunidad:
        Conjunto de mecanismos de defensa de animales frente  a agentes extraños.

Inmunología:
        Ciencia biológica que estudia todo los mecanismos fisiológicos de defensa de la integridad biológica del organismo.

Respuesta inmune:
        Actuación integra de un gran número de mecanismo heterogéneo de defensa contra sustancias y agentes extraños.

Desarrollo histórico de la inmunidad
        La inmunidad es una ciencia autónoma y madura pero su origen está ligado a la microbiología, este consiste en el estudio de las respuestas de defensa de los animales frente a microorganismo o partícula extrañas. Esta presenta un prolongado periodo pre-científico, de observaciones aproximaciones meramente empíricas, el primer acercamiento a la inmunización con criterio racionales fue realizado por los médicos ingles Edward Jemer tras su constatación sobre un una vaquera que adquirió viruela.

        El primer abordaje plenamente científico de problemas inmunológicos se debe a Luis Pasteur, este fue quien dio la carta de naturaleza al término vacuna en honor al trabajo de Jenner. En el año siguiente este abordo la inmunización a finales del siglo xix existían dos teorías opuestas sobres los fundamentos biológicos de las respuestas inmune

Visión general del sistema inmunitario

        El sistema inmunitario consta de varias "líneas de defensa" principales:

        Inmunidad innata (= natural o inespecífica): es una línea de defensa que permite controlar a mayor parte de los agentes patógenos.

    Inmunidad adquirida (= adaptativa o específica): suministra una respuesta específica frente a cada agente infeccioso. posee memoria inmunológica específica, que tiende a evitar que el agente infeccioso provoque enfermedad en una segunda infección. pero incluso antes de que actúe la inmunidad inespecífica, el organismo posee una serie de barreras naturales que lo protegen de la infección de los agentes patógenos, así como una protección biológica por medio de la microflora (microbiota) natural que posee. Comenzaremos nuestro estudio de la inmunidad precisamente por estas primeras líneas defensivas.

        La parte externa de la epidermis está compuesta de varias capas de células muertas, recubiertas de la proteína queratina, resistente al agua. Dicha capa se renueva cada 15-30 días. La dermis subyacente contiene tejido conectivo con vasos sanguíneos, glándulas sebáceas y sudoríparas, y folículos pilosos. La piel es una auténtica barrera infranqueable para la mayor parte de los microorganismos. El papel de barrera de la piel se pone de manifiesto por contraste, por ejemplo al comprobar lo fácilmente que se producen infecciones a partir de quemaduras. Pero como contrapartida, en un organismo sano, las heridas se cierran rápidamente por coágulos. Algunos patógenos pueden obviar la barrera de la piel debido a que son inoculados por artrópodos vectores (ácaros, mosquitos, chinches, etc.).

        Por otro lado, existen zonas de la superficie del cuerpo no recubiertas por piel:
        Ojos intestino tracto respiratorio tracto urinario en estas zonas hay fluidos (y en su caso tapizado ciliar) que colaboran a la eliminación de microorganismos.

        Algunos microorganismos han desarrollado estructuras para invadir el cuerpo del hospedador a partir de las mucosas. por ejemplo, el virus de la gripe posee una molécula que le capacita para unirse firmemente a las células de la membrana mucosa y así escapar al efecto de las células ciliadas. Muchas bacterias patógenas logran adherirse a las mucosas a través de sus fimbrias, que se unen con ciertas glicoproteínas o glucolípidos de los epitelios de tejidos determinados.

Función del ph
        Por ejemplo, en el estómago, el ph bajo (alrededor de ph 2) impide que lo atraviese la mayoría de microorganismos, excepto algunos patógenos (p. ej., salmonella, vibrión choleare, etc.).

Función de la temperatura
        Muchas especies no son susceptibles a ciertos microorganismos sencillamente porque su temperatura corporal inhibe el crecimiento de éstos. Así, los pollos presentan inmunidad innata al ántrax debido a que su temperatura es demasiado alta para que el patógeno pueda crecer.

Sustancias Antimicrobianas del Organismo


·     La lisosoma aparece en muchas secreciones (nasofaringe, lágrimas, sudor, sangre, pulmones, tracto genitourinario...).
·     Beta-lisina, producida por las plaquetas.
·     Espermina en el semen.

·     Secuestro de hierro, que hace que el fe libre en el organismo sea muy escaso (del orden de 10-8m). en las células, el fe está "secuestrado" formando complejos con moléculas como hemoglobina, mioglobina, fitocromos, ferritina, etc. en la sangre, el fe está unido a la transferrina.

·     La microbiota normal del organismo evita la colonización del hospedador por microorganismos exógenos.
Esa es la razón por la que una limpieza exagerada de la piel y de la vagina puede ser causa de infecciones por microbios exógenos.

        Recuérdese el papel de protección que confiere la bacterialactobacillus acidophilus en el hábitat de la vagina. por otro lado, un abuso de antibióticos suministrados por vía oral puede llegar a alterar el equilibrio ecológico de la micro flora intestinal.

·     En la piel
·     La boca
·     El intestino.

Sistema Inmunitario (Propiamente dicho)

        Elementos del sistema de inmunidad natural. si el microorganismo o partícula extraños logran atravesar la piel y los epitelios, se pone en marcha el sistema de inmunidad natural (inespecífica o innata), en el que participan los siguientes elementos:






Células:

·     Fagocitos
·     Células asesinas naturales (células nk): ).
Factores soluble:
Proteínas de fase aguda

Funcionamiento del sistema de inmunidad natural

Endocitosis
        La endocitosis es la ingestión de material soluble (macromoléculas) del fluido extracelular por medio de invaginación de pequeñas vesículas endocíticas. La endocitosis puede ocurrir de dos maneras distintas:

Fagocitosis
        La fagocitosis es la unión del microorganismo (o, en general, un agente articulado, insoluble) a la superficie de una célula fagocítala especializada (pmn, macrófago), por algún mecanismo inespecífico, de tipo primitivo (ameboidea): emisión del sistema de inmunidad adaptativa o específica. Algunos microorganismos no desencadenan activación del complemento por la ruta alternativa, y no pueden ser lisados porque no llegan a quedar opsonizados por la proteína c3b.

Hematopoyesis
La hematopoyesis consiste en la formación y desarrollo de células sanguíneas a partir de la célula madre.
·     Durante las primeras semanas embrionarias se encuentran células madres en el saco vitelino, las cuales van diferenciándose en células elitroides, provistas de hemoglobina embrionaria.

·     Desde el tercer mes hasta el séptimo de embarazo, las células madre migran, primero al hígado fetal, y después al bazo fetal, donde sigue la heamtopoyesis.

·     Desde el séptimo mes, va disminuyendo la hematopoyesis en el hígado y bazo, hasta que desaparece para la época del nacimiento, y va adquiriendo preeminencia el papel de la médula ósea.


Las células hematopoyéticas requieren factores de crecimiento se requieren para:

·     Supervivencia

·     Multiplicación

·     Diferenciación

·     Maduración



·     Los linfocitos t y b son los responsables de la respuesta inmune específica.

·     Se producen en los órganos linfoides primarios a razón de 1000 millones al día, y de allí migran a órganos linfoides secundarios y a espacios tisulares.
·     En el adulto existe un billón de linfocitos, equivalentes a un 2% del peso corporal.
·     Suponen del 20 al 40% de los leucocitos totales.
·     Existen tres poblaciones de linfocitos funcionalmente distintas, caracterizada cada una por un juego de marcadores, pero son difíciles de reconocer morfológicamente entre sí:
Células t
Células b
Células nk
Células efectoras, de vida corta, con ser bien desarrollado en capas concéntricas, y vesículas de a. de g.
Células de memoria, que están en g0, con vida larga (algunas duran toda la vida del individuo).




·     Son células anucleadas, que derivan de los megacariocitos de la médula ósea.

·     Su papel no inmune consiste en colaborar en la coagulación de la sangre.

·     Su papel inmune se centra en los fenómenos de inflamación: cuando existe daño a las células endoteliales, las plaquetas se adhieren al tejido lesionado y se agregan, liberando sustancias que incrementan la permeabilidad, y factores que activan el complemento, con lo que logran atraer a leucocitos.

Órgano y tejido del sistema inmune.


El sistema linfoide está formado por varios tipos de células.

Linfocito
Células accesorias

Célula presentadora de antígenos.
Funcionalmente se organiza en dos tipos de órgano linfoide.

Órganos linfoide primario o centrales
El timo
La medula osea en el adulto
Órganos linfoide segundarios o periféricos
Ganglio linfático
El bazo
Tejido linfoide asociado a mucosa (malt)

Áreas inmunológicamente privilegiadas

Son aquellas en la que normalmente no existe respuesta inmune: cerebro, testículo y cámara del ojo, está área están protegida con fuertes barreras entre la sangre y el tejido y tiene sistema específico de transporte.

Recirculación linfocitaria

        Al llegar los linfocitos a un órgano linfoide periférico, no se quedan allí permanentemente, sino que se mueven de un órgano linfoide a otro a través de la sangre y de la linfa. Existe, pues, un tráfico linfocitario entre tejidos, sistema linfático y sangre. Cada hora del 1 al 2%  de linfocitos recircula por el circuito. Entonces aumentan las probabilidades de que las células específicas para cada ag puedan entrar en contacto con éste en los órganos periféricos. Cuando entra un antígeno, los linfocitos específicos desaparecen de circulación sanguínea antes de 24 horas: esto es lo que se llama atrapa miento, porque estos linfocitos han sido reclutados a los órganos linfoides secundarios, donde hacen contacto con el ag presentado y procesado.