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Hola, soy Ira Mellman de nuevo, de Genentech. Me gustaría continuar con nuestra discusión
de la biología celular de la respuesta inmune, esta vez mirando específicamente
el problema de la presentación de antígenos y el papel de las células dendríticas
en la vinculación de los dos aspectos de la respuesta inmune
que ya hemos discutido, la inmunidad innata y la inmunidad adaptativa.
La inmunidad innata fue descubierta por Metchnikoff
y la inmunidad adaptativa por Ehrlich hace unos 100 años.
Ahora, para que las células T pueda ayudar a las células B a responder haciendo
anticuerpos y también ayudando a eliminar las células infectadas por virus y otros tipos de patógenos,
las células T mismas requieren una cantidad significativa de ayuda, que se proporciona
por las células que presentan antígenos, llamadas APC. Ahora, el hecho de que el receptor de una célula T
reconozca sus objetivo no necesariamente conduce a la muerte celular.
De hecho, ésta es una interacción que ha de tener lugar para generar un número suficiente
de células T para mediar en la respuesta inmune en el primer lugar. Así que la señal
que es enviada por el receptor de células T a la célula T es una consecuencia
de ver que su ligando sirve para activar la célula, no sólo para matar, sino también para diferenciar
y dividir, de nuevo dependiendo del tipo de células T que se encuentren.
Estos tipos de señales, junto con otros tipos de señales proporcionadas por otros tipos de
proteínas de membrana que se llaman moléculas co-estimuladoras,
se proporcionan por una clase de células conocidas como APC o células que presentan antígenos.
Ahora, como repasamos en la última conferencia, los receptores de células T ven dos tipos diferentes
de péptidos, péptidos unidos a moléculas MHC de clase II o péptidos unidos
a moléculas MHC de clase I. Las células T CD8 reconocen la moléculas de clase I
y las células T CD4 reconocen las moléculas de clase II. Esta es una representación estructural
de cómo el reconocimiento de los complejos de péptido MHC por receptores de células T realmente ocurre.
Así que aquí en el nivel superior se ve el receptor de células T en sí,
con sus dos principales elementos de reconocimiento de antígenos, la cadena alfa y la cadena beta,
que forman un complejo que está específicamente adaptado para reconocer un péptido particular
unido a una molécula MHC particular. Aquí se puede ver el péptido,
que tiene generalmente en 9 a 10 o más aminoácidos de longitud. Está situado dentro de una muy específica
hendidura de unión de péptidos que se encuentra en este caso en una molécula de MHC de clase I,
que se expresa por la célula que presenta antígenos, que expresa a su vez el antígeno a partir del cual
este péptido particular se deriva. Para que este sistema funcione,
tiene que ser amplificado, tiene que ser seleccionado, las células T tienen que ser amplificadas
y tienen que ser seleccionadas y tienen que ser madurado por afinidad de tal manera
que puedan detectar sus péptidos con más y más afinidad,
continuamente esculpiendo estos receptores de células T. Ahora, producir
el complejo péptido MHC, que obviamente es clave en este proceso entero,
es un trabajo de la célula que presenta antígenos. Ahora, ¿cómo hace esto la célula que presenta antígenos?
Ya hemos hablado sobre el hecho de que hay vías dependientes de clase I y clase II
o vías restringidas de la presentación de antígenos.
La vía de clase II está predominantemente adaptada a la presentación de las moléculas
derivadas de patógenos extracelulares, tales como bacterias o proteínas extracelulares,
toxinas, lo que se libere de las bacterias. Así que en esos casos lo que sucede,
como hemos discutido ya en el caso de las células B, es que los antígenos se unen a la superficie
de la célula, las células que presentan antígenos son absorbidas y depositadas
dentro de vesículas endocíticas dentro del citoplasma de la APC.
Aquí los antígenos se desdoblan, se desenrollan, y finalmente se degradan en péptidos
que se cargan también en vesículas endocíticas en las moléculas de clase II.
Ahora, cómo las moléculas de clase II llegan allí es una historia bastante notable
y una pieza importante de la biología celular y el tráfico de membranas.
Las moléculas de clase II son proteínas de membrana y como casi todas las otras proteínas de membrana
comienzan sus vidas a nivel del retículo endoplasmático rugoso,
donde se sintetizan y se insertan a través de la membrana del ER
y se ensamblan juntas con una chaperona llamada la cadena invariante en el ER.
Luego, después del montaje, esas moléculas son transportadas desde
el retículo endoplásmico al cis-Golgi, a través del aparato Golgi, emergiendo en el
trans-lado del complejo Golgi, pero a diferencia de las proteínas que están destinadas a
la secreción o a ser insertadas en la membrana plasmática,
las moléculas de MHC se desvían de esta ruta secretora constitutiva y en su lugar
se conducen al compartimento endocítico, donde se elimina la cadena invariante
y vamos a volver a eso en un momento, y la molécula de clase II se vuelve accesible
a los péptidos que se pueden derivar a partir del antígeno entrante.
Después de la unión del péptido a la molécula de clase II, este complejo se lleva a la superficie de la célula,
donde ahora se puede reconocer por las células T CD4+.
Ahora la vía de clase I, como hemos discutido, sirve predominantemente a aquellos antígenos
que son auto-sintetizados por una célula dada. Esto, por supuesto, puede incluir
cualquier proteína de membrana o cualquier proteína citosólica que se sintetiza como una
consecuencia de la infección viral. Así que en el caso de las proteínas citosólicas, estas proteínas se hacen,
se ubiquitinan, son degradadas en el citosol por el proteosoma. Los péptidos
producidos por el proteosoma son transportados en el ER, donde se enlazan
a moléculas de clase I que son de nuevo transportadas desde el ER al Golgi
pero ahora en lugar de ir al compartimiento endocítico,
las moléculas de clase I van directamente a la superficie de la célula. Ahora, no todas las células que
presentan antígenos son iguales. Hay aficionadas y profesionales. Las aficionadas
pueden hacer la respuesta de clase I en la mayoría de los casos, porque las moléculas MHC de clase I
se expresan en prácticamente todas las células nucleadas en el cuerpo. Por lo tanto prácticamente
todas las células nucleadas están protegidos por el sistema inmune contra la infección
por los virus, lo cual es bueno. El sistema MHC de clase II, por otro lado,
se sintetiza y se expresa sólo por un número relativamente restringido de células
en el cuerpo. En la mayoría de los casos, nuestras células, células especializadas en el sistema inmune,
células B, macrófagos y lo más importante, estas células dendríticas
que hemos mencionado antes. Ahora, las células dendríticas son realmente especiales
y de hecho son los profesionales de los profesionales. Son el Tiger Woods
del universo de las células que presentan antígenos. ¿Por qué? Porque son, con mucho, las más eficientes.
Se pueden capturar cantidades casi insignificantes e inexistentes de antígenos
y se puede convertir esos antígenos en pequeños péptidos que pueden estimular respuestas de células T.
Tienen la capacidad bastante única de poder capturar el antígeno de
cualquier parte del cuerpo donde el antígeno se introdujo en primer lugar,
ya sea en la piel, en el pulmón, en el intestino, dondequiera que se captura el antígeno.
Entonces no se somete a un transporte pasivo a través de los vasos linfáticos para volver a los ganglios linfáticos,
sino que estas células se adaptan para localizar los vasos linfáticos e ir directamente
a los ganglios linfáticos, donde las células dendríticas pueden encontrar una gran acumulación
de los linfocitos T y B y facilitan sus eventos estimulantes.
Tal vez lo más importante es que las células dendríticas son las únicas células en el sistema inmune,
la única célula que presenta antígenos que realmente pueden iniciar la respuesta inmune
específica a los antígenos. En otras palabras, antes de la llegada de la primera de una clase antígenos,
antes de que tengas tu primera infección de influenza,
podrías tener células T que son capaces de responder al virus de la influenza,
pero son ingenuas, no saben muy bien qué hacer. Sólo la célula dendrítica puede despertarlas
Si se eliminan las células dendríticas de un ratón usando una variedad
de knockouts genéticos, los ratones son casi completamente incapaces
de montar respuestas inmunes específicas al antígeno. ¿Por qué? Porque sólo
la célula dendrítica puede presentar un antígeno a un nivel suficiente de eficiencia y con
una cantidad suficiente de estimulación proporcionada a la célula T para despertarla
y poner su respuesta en marcha. Ahora, al otro lado de la moneda aquí
es la cuestión de la tolerancia en el sentido de que, recuerden, una de las habilidades claves
del sistema inmune es poder montar respuestas virulentas citotóxicas,
respuestas protectoras a los patógenos invasores, pero de alguna manera minimizar si no evitar por completo
los componentes destructivos que están directamente en contra de nuestros propios antígenos,
en otras palabras, nuestros propios tejidos y seres. Las células dendríticas juegan también un rol clave
en asegurar que nuestro sistema inmune mantenga la tolerancia a antígenos propios
y vamos a volver al final para discutir algunas nuestras ideas más recientes
sobre cómo eso ocurre. No obstante, ahora probablemente el concepto más importante
de cómo funciona el sistema de células dendríticas
y por qué juegan un rol tan importante en la vinculación de la respuesta innata y la
respuesta adaptativa es que al igual que las células de la respuesta inmune innata,
las células dendríticas pueden responder a exactamente los mismos tipos de señales microbianas
al igual que los macrófagos. De nuevo, expresan
las mismas clases de receptores de tipo Toll que los macrófagos, pero en lugar de
emitir compuestos citotóxicos como consecuencia de eso en la mayoría de los casos,
convierten la información y los patógenos microbianos
que entran en el sistema en el idioma péptido que puede ser entendido por las células T,
vinculando así la activación de la respuesta adaptativa
a la activación de la respuesta innata. Así que, como estoy mencionando en palabras
y como se puede ver aquí, las células dendríticas son la pieza que falta
para conectar íntimamente la inmunidad innata con la inmunidad adaptativa, respondiendo
a las señales innatas y convirtiendo estas señales en el lenguaje de la respuesta inmune adaptativa.
Ahora bien, éste es un concepto relativamente nuevo y ciertamente no es tan
antiguo, estoy hablando de 100 años, como el primer descubrimiento de la respuesta adaptativa
y la respuesta innata. Se tomaron cerca de 80 a 100 años para realmente resolver esto,
y eso se hizo por este señor sin barba, Ralph Steinman,
quien trabaja en la Universidad Rockefeller. En realidad fue uno de los primeros
en valorar que las células dendríticas tienen este rol notable de poder tener un elemento crítico
en vincular las respuestas innatas y adaptativas al ser tan poderosas y tan especiales
y tan expertas en la generación de respuestas de células T en respuesta a antígenos
y en respuesta a adyuvantes o productos microbianos. Ahora, la lógica básica del
sistema de células dendríticas se muestra aquí, y esto es tremendamente rico y complejo
pero en realidad bastante comprensible. La idea es la siguiente: las células dendríticas existen
como centinelas inmaduras en una variedad de tejidos periféricos, de hecho todos nuestros tejidos periféricos
contienen células dendríticas. Aquí estamos observando la piel, en la epidermis,
donde las células dendríticas se intercalan en varios niveles de la piel,
interesantemente en la propia epidermis, donde estas células estrelladas largas
se intercalan entre los queratinocitos mucho más numerosos. En efecto, el hecho de que estas células
dendríticas existen en la piel es una observación bastante antigua hecha por Paul Langerhans,
que también era responsable de haber identificado por primera vez los islotes de Langerhans en el páncreas.
Langerhans no sabía qué hacen estas células, pero en realidad él identificó que estaban allí.
Ahora sabemos que están presentes en la piel para los fines de la vigilancia inmune.
Están ahí para capturar antígenos entrantes, para capturar patógenos entrantes.
Después de la captura, migran fuera de la piel, entre los vasos linfáticos,
y finalmente, como ya he mencionado, terminan en los órganos linfoides,
donde también ahora comienzan a intercalarse junto con linfocitos de células T y B.
Ahora, en el momento en que llegan a los órganos linfoides, en la mayoría de los casos
estas células dendríticas cambian en sus características, se hacen maduras.
La diferencia entre una célula inmadura y una célula madura resulta clave
para entender exactamente qué pasa y veremos eso en un momento.
Las células dendríticas inmaduras y las células dendríticas maduras difieren unas de otras
en algunos aspectos muy importantes. Las células dendríticas inmaduras se muestran
en una imagen de inmunofluorescencia. Lo que se ve es que todas las moléculas de MHC,
particularmente las moléculas de MHC de clase II que se expresan por
células dendríticas inmaduras, son secuestradas dentro de la célula en lisosomas y endosomas ***íos.
No están en la superficie, por lo que en consecuencia, los DC inmaduros son, en términos relativos,
incapaces de estimular las células T. Además, no expresan moléculas
co-estimuladoras, que son muy pobres en secretoras de citoquinas y son
relativamente inmóviles, por lo que, como resultado, son muy inadecuados para la estimulación de células T.
Lo que sí hacen bien es la acumulación de antígenos. Así que vemos estas
células como los centinelas que son los primeros en encontrar el antígeno en la periferia.
Entonces, como consecuencia de detectar antígenos y de poder
detectar las señales innatas codificadas en aquellos antígenos
a través de receptores de tipo Toll y otros receptores de productos inflamatorios, estas
células dendríticas cambian su morfología y también cambian su función
drásticamente, y pueden hacerlo en un período muy corto.
Encontramos que relativamente pocas horas se requieren para transformar una célula
que tiene este aspecto en otra célula que tiene ese aspecto, una que extiende enormes
dendritas que le dan su nombre, que ahora traslada todas las
moléculas de MHC de clase que estaban presentes en los lisosomas a la superficie de las células
y también induce la expresión de varias otras moléculas importantes,
como estas moléculas co-estimulantes que son necesarias para la óptima estimulación de las células T.
Así que la célula dendrítica madura es la célula que es más hábil para la presentación de antígenos
y su estimulación. Este tirón de la inmadurez a la madurez
está íntimamente relacionado con el hecho de que la célula dendrítica inmadura expresa
estos receptores de tipo Toll. Si no fuera por este hecho, el hecho de que
estas células que están íntimamente asociadas con la respuesta adaptativa
también tienen la capacidad de responder a los elementos más fundamentales y
de la respuesta innata, no tendríamos este enlace. Así que la maduración es realmente
lo que hace esto. Ahora bien, como biólogos celulares interesados en el tráfico de membrana,
hemos estado muy interesados en los últimos años, como lo han estado muchos otros grupos,
en tratar de entender qué es responsable de este dramático cambio morfogenético
que las células dendríticas presentan y cómo se relaciona con la función
de estas células y cómo estas funciones se refieren al control global
de la respuesta inmune. Así que aquí a la izquierda estamos mirando un diagrama
del fenotipo del tráfico de membrana, por decirlo así, de una célula dendrítica inmadura.
Estas son las células que son muy endocíticas, ocupan mucho antígeno
por varios mecanismos de endocitosis.Esos antígenos vienen del
exterior, terminan en endosomas y finalmente lisosomas,
donde notablemente se sientan, a diferencia de la mayoría de las otras células, que degradan
muy rápidamente proteínas y ácidos nucleicos y lípidos y carbohidratos
que se meten en los lisosomas en las células dendríticas inmaduras, el antígeno que entra en lisosomas
está protegido de la degradación. Al mismo tiempo,
estas células están haciendo muchas moléculas MHC, particularmente moléculas MHC de clase II,
que en lugar de ser llevados a la superficie de la célula donde se sientan,
que es lo que sucede en la mayoría de las otras células, ahora también están dirigidas a los lisosomas,
pero en el fondo no pasa nada. Las moléculas MHC se sientan allí, el antígeno se sienta allí,
un poco de degradación, un poco de cargar péptidos sobre las moléculas MHC,
pero no pasa mucho hasta que estas células se expongan a un TLR, un ligando receptor de tipo Toll.
En otras palabras, uno de los patrones moleculares que se conservan
de microbio a microbio, entonces todo empieza a cambiar y empieza a cambiar muy rápido.
Una de las primeras cosas que ocurre es que la endocitosis, por lo menos en muchas formas
de la endocitosis se apagan en gran medida. Esto refleja
el hecho de que esta familia Rho de GTPasas, en particular de las moléculas
Cdc42, en lugar de estar presente en una forma constitutivamente activa,
ahora es desactivado y no presente como la forma GTP activa, sino más bien como la forma inactiva del GDP.
Por lo tanto la captación de antígenos no se corta por completo, pero se ve disminuida.
Lo siguiente que ocurre es que las moléculas de clase II recién sintetizadas,
en lugar de ser dirigidas completamente a los lisosomas son ahora tomadas desde el Golgi a los endosomas
y como en otras células para otros tipos de moléculas, se dirigen a la superficie celular.
Hay un montón de razones para esto, vamos a volver a una de las más importantes
en un minuto, pero mucho de ello tiene que ver también con los cambios en el metabolismo
de esta chaperona asociada de clase II que se llama la cadena invariante. Con tal de que
las moléculas de clase II estén asociadas con la cadena invariante, la molécula de clase II
es tomada por los lisosomas. Si la cadena invariante se retira, la molécula de clase II puede
ahora proceder a la superficie de la célula. Esto ocurre por una variedad de razones,
sobre todo la baja regulación de una antiproteasa
llamada cistatina C, que desactiva la enzima proteolítica que es normalmente responsable
de degradar esta cadena invariante. De hecho, los lisosomas se activan
completamente en este caso por una variedad de razones; probablemente una de las más
interesantes es la activación de la acidificación lisosómica. Normalmente
los lisosomas son vesículas ácidas, como Metchnikoff primero nos dijo, pero en las células dendríticas inmaduras
son menos ácidas de lo que necesitan ser. La razón de eso se ha descrito
en los últimos dos o tres años, como el reflejo de dos hechos fundamentales.
Uno, la bomba de protones vacuolar o la ATPasa que se requiere para mover protones
del citosol hacia el lumen del lisosoma, por lo tanto reduciendo su pH,
está inactivo en la célula dendrítica inmadura. Como consecuencia de la maduración,
como consecuencia de la estimulación de TLR, esta bomba de protones
se activa mediante la activación de un proceso de ensamblaje, permitiendo ahora que los protones
se trasladen del citosol hacia la luz lisosomal
a cambio de la hidrólisis de ATP, de ese modo acidificando el interior del lisosoma.
Sebastián Amigorena en París ha descubierto además que en cierto modo como
los macrófagos, las células dendríticas son de hecho capaces de generar especies
activas de oxígeno, pero una de las características más importantes aquí
no es matar al patógeno entrante, sino más bien regular más
la capacidad de los lisosomas y las vesículas fagocíticas entrantes de acidificar sus lúmenes,
de nuevo haciendo hincapié en lo importante que es para la célula dendrítica
asegurar que el pH de los compartimentos implicados en la presentación de antígenos
y el procesamiento de antígenos de verdad se regulen cuidadosamente.
Así que así es básicamente cómo funciona: muy simplemente, el pH lisosomal de
células dendríticas inmaduras es ligeramente ácido, tiene un pH de 5,5.
El pH lisosomal que se encuentra en los orgánulos de las células dendríticas maduras
es más ácido por una unidad de pH, 4,5.
No suena como mucho, pero resulta que la mayoría de los lisosomas,
proteasas y enzimas que degradan ácidos nucleicos y lípidos
que se encuentran en los lisosomas tienen un pH óptimo muy definido.
Realmente no funcionan muy bien a menos que el pH con el que trabajan
sea menor que 5, por lo que el proceso de maduración luego reduce el pH
partiendo de un pH que es demasiado alto para la actividad óptima de las proteasas lisosomales
a un pH que ahora es el correcto, el efecto gondilock permitiendo que estas
proteasas lisosomales hagan su trabajo a niveles óptimos, aumentando
la eficiencia con la que los péptidos pueden ser generados para asociarse
con moléculas MHC de clase II. Ahora, éste es un esquema para mostrar rápido cómo funciona esto.
Aquí se puede ver una molécula de clase II que comienza su vida asociada
con la cadena invariante, como hemos visto en los diagramas anteriores,
que consta de dos proteínas de membrana, una cadena alfa y una cadena beta,
aquí está la cadena invariante en verde junto a su señal lisosomal de focalización.
La cadena invariante es degradada por una serie de divisiones proteolíticas, la más importante
de las cuales está mediada por una enzima llamada la catepsina s, que se encuentra
más prevalente en las células profesionales que presentan antígenos, como las células dendríticas.
Esto elimina la señal lisosomal de focalización de la cadena invariante,
dejando un pequeño segmento de la cadena invariante que se elimina rápidamente
en virtud de la actividad de otra chaperona asociada de clase II,
no una cadena invariante, sino algo que se llama HLA-DM,
Esto desestabiliza la afinidad de este fragmento de la cadena invariante restante
para la hendidura de la unión del péptido de la molécula de clase II,
permitiendo que el péptido desplace y se una a un péptido derivado de la cadena invariante
y este complejo péptido de MHC entonces puede subir a la superficie celular.
He mencionado antes la cistatina C: funciona en esta etapa al inhibir
la actividad de la catepsina s, retarda la escisión, hace la escisión menos eficiente
para la cadena invariante, haciendo estas moléculas menos accesibles a la carga de péptidos.
Aquí hay un diagrama de flujo en términos de lo que esto significa para el tráfico de membrana:
aquí emanando del complejo de Golgi es el complejo de clase II de la cadena invariante.
Entra en endosomas y en células dendríticas inmaduras no pasa nada
porque el nivel de la catepsina s es baja, la actividad de la catepsina s es baja porque
la actividad de la cistatina c es alta y también el pH de estas estructuras no es óptima,
y en lugar de eso, estas moléculas de clase II van a los lisosomas. La maduración reduce
la actividad de la cistatina c, aumenta la actividad de la catepsina s, jugando un rol en ayudar a
estas moléculas de clase II a proceder a la superficie de la célula. Ahora, las moléculas
que llegaron a los lisosomas están allí y también mientras la célula dendrítica
sigue siendo inmadura, no sucede mucho. Aquí hay un video hecho por Amy Chow
en nuestro laboratorio hace unos años de una molécula MHC que se ha enlazado
a la proteína verde fluorescente en las células dendríticas inmaduras, y lo que
están viendo son lisosomas que están moviéndose por todas partes, sin rumbo
en estas células inmaduras. Así que como he mencionado antes,
las moléculas de clase II están allí, el antígeno está ahí y no pasa nada.
Pero muy pronto después de la adición de LPS a este sistema, un ligando para un receptor de tipo Toll,
específicamente TLR-4, se obtiene un efecto muy diferente. Ahora lo que se puede ver
es que estos lisosomas empiezan a sacar túbulos y los lisosomas
empiezan a acumularse en un pequeño punto, agotando la cantidad de clase II que se
asocia con ellos. Uds. pueden comenzar a ver la clase II que aparece en la superficie
de la célula, todos estos eventos que tienen lugar realmente sólo durante
un par de horas. Este es un video donde sólo podemos visualizar
el movimiento de algunos de estos túbulos derivados de lisosomas, desde su sitio de
formación en los lisosomas hacia la periferia de las células. Mientras les
muestro esto, hay varias técnicas biofísicas que se pueden utilizar
que realmente muestran que estos túbulos y las vesículas derivadas de ellos
se fusionarán físicamente con la membrana plasmática de la célula, proporcionando no sólo
la molécula MHC de clase II, sino también obviamente el antígeno que se ha unido
a ella como consecuencia de la carga de péptidos que tuvo lugar
en el lisosoma justo en el momento de la maduración de células dendríticas.
Todos estos acontecimientos tienen lugar, como dije, en apenas un par de horas.
Si se espera durante la noche, se puede ver en vivo a las células dendríticas, que se ven parecidas a las
imágenes estáticas que les mostré antes. Aquí hay una célula con todas sus moléculas MHC de clase II
en la superficie, los lisosomas están teñidos de rojo porque ya no hay ningún GFP ni moléculas
de clase II acopladas a proteínas verdes fluorescentes que estén presentes en los lisosomas.
Lo que eso significa entonces es que aquí hay otro elemento inesperado del sistema:
las moléculas MHC de clase II pueden escapar de los lisosomas
a la superficie de células dendríticas, por una vía a la cual nos referimos como la vía de transporte retrógrada.
El transporte anterógrado se refiere a lo que sucede cuando moléculas
como antígenos vienen del exterior por endocitosis y entran en el compartimento lisosomal.
"Retrógrada" se refiere a lo que ocurre cuando salen. Una vez más, esto es probablemente,
o casi seguramente, debo decir, un proceso impulsado por microtúbulos,
pero lo más notable es que suceda siquiera. Nuestro punto de vista convencional de
los lisosomas está más o menos resumido aquí, en esta representación medieval temprana,
incluso antes de Metchnikoff, mostrando que no hay escapatoria.
Esto es al menos el punto de vista convencional. Las proteínas, antígenos, todos los microbios
se recogen, se entregan a lisosomas y simplemente se degradan. Así que realmente no habíamos previsto
que hubiera una vía en algún lugar de la biología celular
que permitiera que una célula dendrítica
recuperara moléculas de un modo muy selectivo y muy eficiente
para que pudieran moverse de este compartimiento de degradación a la superficie de la célula.
Ahora, cuando salen a la superficie, ¿por qué se quedan ahí?
¿Por qué no simplemente vuelven a los lisosomas por endocitosis?
Pues se podría decir que la endocitosis está desactivada y de hecho, como ya se ha mencionado,
es como consecuencia de la baja regulación de las formas activas de las GTPasas de la familia Rho,
tales como Cdc42 y Rac, todos los cuales están implicados en el ensamblaje de actina. Así que la capacidad
normal de las células dendríticas inmaduras de capturar antígenos mediante procesos
como macropinocitosis o fagocitosis, que son procesos fuertemente impulsados por actina,
como vimos en el primer video, de hecho están desactivados. Sin embargo, la absorción
a través de endocitosis por hoyos revestidos de clatrina, que son portadores vesiculares mucho más pequeños
que pueden ser formados con sólo 0,2 micras de diámetro, en comparación con el
fagosoma, que puede ser de 1 o 2 o 3 o incluso 5 micras de diámetro,
esta vía continúa. De hecho, sabemos que moléculas MHC de clase II pueden entrar
en las células, y de hecho pueden entrar en las células dendríticas por endocitosis mediada por clatrina.
¿Por qué es que las moléculas de clase II no entran en la célula madura?
Eso nos lleva a otra emergente característica fundamental del tráfico de membrana:
la función de la ubiquitinación basada en proteínas al controlar la circulación
de proteínas de la membrana de un compartimento a otro. Durante los últimos
años, varios investigadores han demostrado que la ubiquitina desempeña
un papel crítico en la señalización, ya sea la endocitosis de los receptores endocíticos en
hoyos revestidos de clatrina y/o la capacidad de esos receptores al nivel de los endosomas
de ser secuestrados en estas estructuras de forma extraña
llamadas cuerpos multivesiculares. Sabemos por el trabajo de Scott Ember y otros,
por ejemplo, que cuando la ubiquitina se modifica o una proteína de membrana es
modificada por la ubiquitina, después o durante la entrega al compartimento endosomal,
estas proteínas de membrana ubiquitinadas son capturadas
por el endosoma secuestrado en estas vesículas internas pequeñas que luego
se entregan a los endosomas ***íos y finalmente a los lisosomas, donde pueden
ser degradadas. Ahora bien, esto ocurre en las células dendríticas, porque si miramos
por microscopía electrónica una imagen tomada por el difunto Marc Pypaert se muestra aquí
que las moléculas de clase II no se encuentran en la membrana limitante de lisosomas,
sino que se encuentran asociadas en una primera instancia con estas vesículas internas.
Ahora, esto fue una verdadera sorpresa, una sorpresa doble porque pensamos
que, por supuesto, no sólo todo lo que entraba en un lisosoma sería
degradado, sino que seguramente todo lo que estaba asociado con el cuerpo multivesicular
sería degradado; de alguna manera las células dendríticas y las moléculas de clase II lo han resuelto.
Ahora bien, esto es como funciona el sistema ubiquitina y yo les mostraré la solución
a este problema, al menos la primera solución al problema. La ubiquitina es una pequeña
proteína que ahora se sabe que, como consecuencia de una serie o cascada de eventos,
se une covalentemente a una variedad de aceptores, tanto proteínas citosólicas
como proteínas de membrana, por la actividad de al menos dos grandes
familias de ligasas E3 que están o en la familia o HECT
o la familia RING. Los detalles de esto no son importantes por el momento,
pero lo importante es que estas dos ligasas E3 pueden fijar moléculas de ubiquitina
y por lo general los aceptores de lisina en varias proteínas.
Ahora resulta que de todas las moléculas MHC de clase II que han sido
secuenciadas hasta el momento hay una enorme diversidad en cuanto a las secuencias
que se encuentran en los dominios citoplasmáticos de estas moléculas,
a excepción de un solo residuo conservado de lisina que se muestra en la posición 4 en el dominio citoplásmico
de la cadena beta de la molécula MHC de clase II. Cuando Jeoung-Sook Shin,
que ahora está en UCSF como profesor, estaba en mi laboratorio, hizo este
hallazgo y además supuso, bueno, si existe un residuo de lisina
tan importante y bien conservado en las moléculas de clase II,
quizás esas moléculas están sujetas a la ubiquitinación. En efecto, descubrió no sólo
que están sujetas a la ubiquitinación, sino también que la ubiquitinación
es exquisitamente bien regulada. Así que aquí estamos viendo
un gel de SDS que se sometió a un Western blot y al marcaje con anticuerpos
para detectar las moléculas MHC de clase II que son ubiquitinadas o no ubiquitinadas.
Así que aquí como se puede ver en las células dendríticas inmaduras, las moléculas de clase II
en la cadena beta están bien ubiquitinadas, pero de nuevo, poco después de la maduración
de estas células por la estimulación del sistema de receptores de tipo Toll,
encontramos que las moléculas de ubiquitina ya no están presentes en la clase II.
Creemos que es porque ya no se les añade, pero la conclusión más importante
es que no están allí, y debido a que no están allí,
ahora carecen de la capacidad de entrar en la célula y ser secuestradas
en cuerpos multivesiculares y lisosomas. Así que la conclusión es que como
no se produce ubiquitinación en las células dendríticas cortas,
los complejos de péptidos y moléculas MHC de clase II que se recuperan mediante el transporte retrógrado
desde el compartimento lisosomal hacia la membrana plasmática se quedan en el mismo lugar
porque carecen de la información, es decir, la molécula de ubiquitina
ligada a la clase II que sucede en las células dendríticas inmaduras.
Carecen de esta molécula de ubiquitina y como consecuencia, estos complejos de péptidos y clase II
permanecen donde pueden servir mejor a los intereses del sistema inmune
y ser reconocidos por células T positivas de CD4.
Así es como se ve. Las células dendríticas mostradas en rojo
pueden formar complejos con un gran número de células T porque expresan
a niveles tan elevados estos complejos de péptidos y MHC en el caso de la clase II, porque
los complejos no pueden ser internalizados por endocitosis después de la maduración.
La clase I es otro caso y me gustaría volver a eso ahora porque ilustra
otro aspecto del sistema, por qué las células dendríticas son tan especiales,
no sólo en términos de la función que desempeñan en la respuesta inmune,
sino además cómo ese rol está determinado por alteraciones, de hecho algunas alteraciones bastante
inesperadas en el tráfico de membrana.
Ahora, la clase I, como ya he mencionado, es la vía más adepta
para hacer frente a antígenos endógenos. Así que el mejor ejemplo que puedo dar
es que si tienes una infección por virus de influenza y las células epiteliales en las vías respiratorias
están infectadas por el virus de la gripe, las células van a hacer
muchas proteínas que son codificadas por el virus. Esas proteínas van a ser degradadas
en el citosol, de nuevo tras un evento de ubiquitinación van a ser degradadas
por el proteosoma en el citosol. Pequeños péptidos se generan a partir de
esas proteínas ubiquitinadas y entonces esos pequeños péptidos son translocados
en el lumen del retículo endoplásmico, en virtud de la actividad de un
notable transportador de membrana de péptidos, impulsado por ATP y llamado TAP, en realidad TAP1 y TAP2.
Así que los péptidos que entran en en el ER se cargan en moléculas de clase I
y luego salen a la superficie celular por la vía de secreción constitutiva.
Ahora, hay un fallo en esta lógica. Recuerden que les dije que sólo las células dendríticas
pueden iniciar una respuesta inmune. También acabo de decir que la célula predominante,
de hecho posiblemente las únicas células que se infectan cuando nos infectamos por
influenza, son las células epiteliales. ¿Cómo podemos protegernos contra
la posibilidad de que las células dendríticas no se infectan?
Las células epiteliales no pueden generar una robusta respuesta de células T,
sólo las células dendríticas son capaces de hacer eso, pero las células dendríticas no están infectadas,
no están haciendo las proteínas específicas al virus de influenza. Entonces, ¿cómo
lidian con esto las células dendríticas? Lidian con esto al desarrollar
un sistema bastante notable de transporte de membrana,
que clásicamente se conoce como presentación cruzada. Fue descrita por primera vez
por un inmunólogo, Mike Bevan. Aquí se piensa que
los antígenos que llegan desde el exterior, en lugar de limitarse
a la vía de MHC de clase II, pueden cruzar y de hecho tienen acceso a la vía de clase I
al romper de alguna manera con el sistema lisosoma-endosoma,
entrando en el citosol y haciéndose accesibles al sistema de la ubiquitinación
y degradación de proteosomas, que entonces también es responsable de servir a
aquellos antígenos que son sintetizados endógenamente por la célula. Así que los péptidos
que se forman de estos antígenos presentados cruzadamente pueden entrar en el lumen del ER
a través de la translocasa TAP1/TAP2, pueden ser cargados en moléculas de clase I
y entonces, como he estado describiendo, salir a la superficie celular.
Así que la forma en que esto probablemente funciona en el caso de las infecciones por virus
se esquematiza aquí: las células dendríticas inmaduras capturarán y absorberán
como otra carga fagocítica una célula infectada por virus, que ha sido matada
en virtud de su infección por el virus. Así que las células muertas, apoptóticas, necróticas,
pueden ser muy bien reconocidas por las células dendríticas, entran en fagosomas,
son degradadas y luego los antígenos derivados de la célula infectada,
sobre todo los antígenos codificados por el virus, ahora salen al citosol
y pueden ser degradados por el sistema de proteosomas y se presentan en la superficie
de la célula dendrítica en las moléculas de clase I. Ahora, recuerden, mientras todo esto está pasando,
las proteínas que son también intrínsecas a este ser propio de la célula infectada,
en otras palabras, nuestras propias proteínas, no van a ser inmunes a esto;
también se degradarán en el fagosoma y alguna parte de ellas,
como nos imaginamos, también entrará en el citosol, se degradará,
se cargará en moléculas de clase I y se presentará ahora a
células T positivas de CD8 en la superficie celular. ¿Cómo es entonces que
la célula dendrítica puede distinguir entre el antígeno viral y el antígeno propio?
¿Cómo hace esto el sistema inmune? ¿Cómo hace eso?
Ahora bien, puede ser evidente para algunos de Uds., pero yo en realidad tuve que ir
y pensar en esto por un rato: resulta que para entender
cómo el sistema inmune equilibra las respuestas de tolerancia e inmunidad
a lo propio vs. lo no propio, en realidad tiene mucho más que ver con las células dendríticas,
específicamente la propiedad de maduración de las células dendríticas, que ahora debemos
volver a mirar y en un poco más detalle para entender cómo
estas células, a través del proceso de maduración, controlan el progreso de la respuesta inmune.
Ahora, recuerden que la maduración une los dos brazos principales del sistema inmune,
une la respuesta inmune innata a la respuesta inmune adaptativa
mediante la detección de patógenos microbianos y luego convierte esos patógenos en
los péptidos que se requieren para ser presentados a las células T para generar inmunidad adaptativa.
Ahora, el proceso de maduración en sí mismo es en primera instancia controlado por esta familia
de receptores de tipo Toll que he mencionado. Actúan fundamentalmente como lectores de códigos de barras
y voy a volver a eso en un momento, ellos identifican y reconstruyen exactamente
qué tipo de patógeno está presente en el momento que se induce el evento de la maduración.
Ahora bien, hay diferentes receptores de tipo Toll. Algunos de ellos son
diagramados aquí, alrededor de 12 o más, he perdido la cuenta, ya que cambian periódicamente.
Estos receptores de tipo Toll son específicos para varios
componentes que uno encuentra en una amplia variedad de patógenos.
Uds. encontrarán algunos de los receptores de tipo Toll expresados en las membranas plasmáticas
de las células, otros receptores de tipo Toll se expresan en los endosomas y lisosomas.
Son específicos para las proteínas bacterianas, los lípidos bacterianos, una de las proteínas
es una flagelina, que es el componente principal de los flagelos bacterianos.
LPS es una importante especie de lípidos que se encuentra en las paredes celulares de muchas bacterias,
pero muchos de los receptores intracelulares de tipo Toll en particular identifican y reaccionan
específicamente con ácidos nucleicos, el ARN y ADN de cadena sencilla y de cadena doble.
En todos los casos, la propiedad general que se provoca es esta característica de la maduración,
pero no todas las formas de maduración son iguales, porque no todos
los receptores de tipo Toll son creados iguales, y de hecho transmiten diferentes tipos
de señales a la célula dendrítica. Así que como ya he dicho, estos receptores trabajan juntos
en el sentido de un código de barras. Algunos disparan y otros no, dependiendo
del patógeno que está presente. La célula dendrítica reacciona a esta información
y se somete a su propia vía de maduración, donde se adapta específicamente
al tipo de amenaza inmune que viene del entorno.
Identifica la naturaleza del patógeno, la naturaleza de la amenaza, a base de
la matriz combinatoria de ligandos de los receptores de tipo Toll que estén presentes
y asociados con esa bacteria en particular. Ahora, como consecuencia
de detectar estas diferentes matrices de ligandos de receptores de tipo Toll,
la célula dendrítica madura y lo que hace como consecuencia de eso es
por supuesto secretar una variedad de citoquinas, que son, de nuevo,
esencialmente hormonas inmunológicas. Ahora, las células T son muy inteligentes, son
casi infinitamente capaces de reconocer diferentes tipos
de antígenos. Pero la célula dendrítica tiene que esencialmente decirles qué hacer.
Esto significa no sólo identificar el particular complejo MHC de péptidos
que es presentado por la célula dendrítica y que realmente pone en marcha las respuestas de las células T,
sino que esta mezcla de citoquinas que es liberada por las células dendríticas específicamente
y de un modo personalizado, dependiendo del tipo de microbio que se detectó,
eso es lo que realmente determina cómo será la diferenciación general de la célula T.
Así que no es suficiente simplemente estimular las células T como consecuencia
de tener que detectar a través del receptor de células T a los complejos MHC de péptidos
que se forman por las células dendríticas, sino que las células dendríticas añaden a ese proceso
al transmitirsu experiencia en el tipo de patógeno había entrado,
y lo hacen en este caso mediante la secreción de las citocinas características.
Así que un ejemplo de esto es que ciertos tipos de receptores de tipo Toll, o la estimulación por
los receptores de tipo Toll hará que las células dendríticas liberen la muy potente
citoquina inmunogenética IL-12, o la interleuquina 12.
Las células T, que detectan antígeno expuesto en la superficie de
una célula dendrítica que está secretando interleucina 12, se someten a un tipo de diferenciación
que les permite convertirse en una sub-clase de células T llamada células T Th1,
que son células altamente inflamatorias y altamente inmunogenéticas.
Ahora, la forma en que esto se ve in situ se muestra muy bien aquí. Esta es una
micrografía electrónica de barrido que muestra una célula dendrítica en el fondo
con varias células T que se unen muy estrechamente, como mostré
antes en una de las imágenes de video. Las células T se mueven mucho
en la superficie de las células dendríticas, pero cuando finalmente encuentran un buen partido,
un MHC péptido para un determinado receptor de células T, tienen una tendencia a permanecer allí
durante un período bastante largo, horas o incluso más.
Durante este período de tiempo son literalmente bañados en la mezcla de citoquinas
que está siendo liberada por la célula dendrítica, dándoles instrucciones para convertirse
en una amplia gama de células T que reconocen antígenos, pero todos tienen un resultado funcional
muy, muy diferente con respecto a cómo funciona la respuesta inmune.
He elegido algunos de los tipos más populares de células T que se pueden encontrar.
No vamos a verlos en detalle para nada, sino que simplemente diremos que
hay muchos, muchos resultados posibles de células T que tienen efectos diferentes
en lo que llamamos las células asesinas de CD8 o linfocitos T citotóxicos.
Los CTL son los que realmente matan a su objetivo, de modo que una célula infectada por un virus,
como hemos comentado antes, será asesinada por un linfocito T citotóxico de este tipo en particular.
No cualquier célula T hará esto, sino que en realidad sólo éstas lo harán. Las células CD4 cooperadores
ayudan a generar respuestas de anticuerpos al trabajar en colaboración con las células B.
Las células inflamatorias, la memoria central, las células efectoras de memoria son células T que
circulan conservando la información de la cuenta inmune que se ha producido,
reteniendo las lecciones aprendidas de la célula dendrítica. Finalmente, algo
a lo que vamos a volver en un momento es la regulación de las células T,
que en lugar de promover la inmunidad, en realidad amortigua la inmunidad y
probablemente ayuda o desempeña un papel central en ayudar al proceso de tolerancia.
Una vez más, a menudo estas células son generadas por las células dendríticas, pero no siempre,
y creo que aquí me gustaría abordar esta cuestión de la tolerancia y el reconocimiento
de lo propio y lo no propio. ¿Cómo funciona? Básicamente funciona en dos configuraciones:
antes del nacimiento y poco después, en el órgano llamado el timo, donde todas
las células T tienen su origen, antes de la exposición del feto u organismo
a alguno de los antígenos exógenos, al menos en circunstancias normales,
se produce un proceso crítico llamado selección negativa. Ahora, durante la selección negativa,
las células dendríticas en el timo o unas células afines, pero diferentes
que tienen la misma función o se presume que tienen la misma función
en el timo, llamadas células epiteliales del timo...tienen la función notable
de poder activar a nivel de la transcripción la expresión de
casi todas las proteínas que sabemos que se expresan en las células diferenciadas
más adelante en la vida en el páncreas, el hígado y el riñón. Todas estas proteínas son
expresadas por estas células temprano en el timo, creando complejos de MHC y péptidos
que son reconocidos por estos timocitos, o células T en formación que están naciendo
y desarrollándose en el timo en esta etapa de vida muy temprana. Ahora, lo que
ocurre en esta etapa es realmente muy interesante
y también bastante importante, y de hecho bastante profundo.
En lugar del reconocimiento del peptido MHC por los receptores de células T
en estas células T en desarrollo, en lugar de causar una respuesta inmune o
una proliferación sin restricciones de las células T, en lugar de eso las células T
son inducidas a experimentar la apoptosis y mueren. En la jerga inmunológica,
estas células se denominan eliminadas. Así que cualquier célula T que reconoce
su antígeno en el medio ambiente del timo en el desarrollo temprano
es seleccionada negativamente y retirada del repertorio de
todos los antígenos que podrían ser vistos por el receptor de células T más tarde en la vida.
Este es un primer paso tremendamente importante, mediante el cual el sistema inmune,
las células tímicas, epiteliales y dendríticas, debido a las propiedades especiales del timo,
que todavía no se comprenden con claridad, pueden eliminar una amplia gama
de especificidades de células T que de otro modo reconocen proteínas del huésped o propias,
causando auto-reactividad y auto-inmunidad. A pesar de lo poderoso e importante
que es este proceso, no es 100% eficiente. Algunos antígenos propios se pierden.
Pero otra clase muy importante de antígenos que se ha perdido
son los antígenos del medio ambiente, ya que al nacer todos somos bombardeados
y de hecho bañados con muchos alérgenos ambientales, como el polen en el aire,
alérgenos alimentarios de varios tipos, cosas que pueden penetrar la piel.
Si tuviéramos que organizar una respuesta inmune a cada uno de estos
antígenos ajenos, seríamos hiper-alérgicos y no estaríamos muy bien.
Ahora, no hay forma de que el timo pueda educar nuestras respuestas de células T o de que
las células dendríticas puedan educar nuestras respuestas de células T en el timo
para eliminar las células T que podrían ser específicas al polen u otros antígenos ambientales.
Eso tiene que ocurrir después del nacimiento porque obviamente como fetos generalmente
no nos exponemos a demasiados antígenos ambientales que son alérgioas en este sentido.
Así que éste es un proceso que se ha dejado a la formación de este última tipo de linfocito T que es
tan importante y tan poco entendido,
denominado T reg, o células T reguladoras. Ahora, muchos de éstos son en realidad formados
en el timo, por lo que además de la supresión de reactividades de células T, también vemos
que el timo producirá una matriz de células T reguladoras que reconocen
una variedad de antígenos propios que entonces tenderán a ayudar a apagar respuestas
de células T que se producen más tarde inapropiadamente. Bueno, pero muchas células T reguladoras,
o T reg, no se producen en el timo, sino más bien se producen en la periferia
como consecuencia no tanto de un proceso de selección negativa como de un proceso tolerogénico
que en este caso está mediado casi exclusivamente por la célula dendrítica y
no por el timo. Ahora bien, esto sucede bajo la condición de un estado estacionario.
Lo que quiero decir con esto es que si un antígeno se encuentra con células dendríticas que no han
recibido un estímulo a madurar de un ligando receptor de tipo Toll y microbiano,
lo que vemos es que suceden todos los mismos procesos: el procesamiento de antígenos,
la presentación y el transporte del péptido de los complejos de MHC
a la superficie. Las células dendríticas se desarrollan en una forma que puede hacer esto de manera eficiente
y generar el reconocimiento de células T eficientemente. Sin embargo,
en estas condiciones, en ausencia de un estímulo del receptor de tipo Toll
u otro estímulo inflamatorio, el tipo de célula T que emerge es una
célula T reguladora, o un regulador de células T inducido, totalmente como consecuencia
de eventos de reconocimiento periféricos. Así pues, estos T reg son instruidos y formados de nuevo
casi exclusivamente por las células dendríticas periféricas que se encuentran en nuestros ganglios linfáticos,
órganos linfoides y de hecho todos nuestros tejidos periféricos. Son nuestra última línea de defensa
y en muchos casos nuestra línea de defensa más importante contra los errores
que pueden hacer el sistema inmune entre lo propio y lo no propio,
entre los antígenos extraños y endógenos. Una vez más, sirve para controlar
este equilibrio entre la tolerancia y la inmunidad. De nuevo, es la célula T que lo hace,
aunque para ser sinceros, realmente no entendemos mucho sobre cómo los T regs funcionan;
éste es un campo emergente, un problema emergente en este momento.
Pero lo que sí parece bastante claro a base de los resultados de la supresión genética
y del bloqueo de anticuerpos que se ha hecho recién, es que estas
células dendríticas que existen en el estado de equilibrio y condiciones no inflamatorias
realmente son responsables de la generación de estos T regs.
Ahora bien, esto es críticamente importante por muchas razones. Porque cada vez que una
célula dendrítica madura, como consecuencia de haber sido estimulada por un ligando receptor de tipo Toll,
las células dendríticas presentan no sólo el antígeno extraño,
sino que también presentan cada antígeno propio del cuerpo con el que pueden entrar en contacto
en ese período de tiempo. Así que cada vez que respondemos a un estímulo exterior,
corremos el riesgo de responder a uno de nuestros propios antígenos
y corremos el riesgo de desarrollar la autoinmunidad. Así pues, para mantener
esta relación muy, muy cuidadosa, este equilibrio muy, muy cuidadoso
que debe ocurrir para que patologías autoinmunes no se establezcan entre la inmunidad y la tolerancia,
existe esta producción continua de T reguladoras que nos proporciona
esta ruptura importante, esta importante línea de defensa para mantener el equilibrio,
mantener la homeostasis y mantener la salud. Me gusta enmarcar esto
como una hipótesis, que insisto que es realmente nada más que una hipótesis
en este momento, pero, sin embargo, creo que resume bastante bien el proceso según muchos
de nosotros realmente creemos que se produce en este momento. Entonces, como estaba diciendo,
bajo condiciones de ausencia de infección, en el marco del estado estacionario, se encuentran
células dendríticas inmaduras en los tejidos periféricos, como se muestra aquí en la piel,
de nuevo utilizando el mismo esquema que hemos visto durante el transcurso de estas dos conferencias.
No hay infección, hay células inmaduras en la periferia, y en algún momento estas células,
por los procesos estocásticos o debido a algún proceso inductivo,
migran desde la piel por los vasos linfáticos hacia los tejidos linfoides.
En el camino, se someten a un tipo de maduración porque ahora en órganos linfoides
que pueden presentar antígenos, todos antígenos propios en este caso,
o todos antígenos ambientales, pero sin embargo el tipo de maduración
que experimentan conduce a la tolerancia. Así que no presentan antígenos,
no son células presentadoras de antígenos muy eficaces porque son células inmaduras
en la periferia, que son mucho mejores que cuando están en los órganos linfoides
pero sin embargo son todavía tolerogénicos. Una vez más, estas son condiciones
del estado de equilibrio, es decir, no hay infección ni inflamación. Pero todo cambia
cuando vamos a la condición de infección o inflamación. Aquí y ahora
lo que encontramos es que de nuevo las células dendríticas son aún inmaduras en la periferia,
pero ahora encuentran un estímulo del receptor de tipo Toll como consecuencia
de la llegada de uno o varios microorganismos, como hemos dicho. El proceso de la migración
es el mismo, la entrega a los órganos linfoides es más o menos la misma,
pero ahora la maduración que se produce es una que no es tolerogénica, sino inmunogenética.
Bueno, las células T producidas por esta misma población progenitora
de células dendríticas, es posible que tenga subconjuntos, pero posiblemente la misma
población progenitora de células dendríticas en condiciones de infección
e inflamación produce células T que se desarrollan
para producir no T reguladoras, sino uno de los muchos tipos de
células T inflamatorias o inmunogenéticas que enumeré para Uds. sólo hace un momento.
Ahora bien, esto para mí es probablemente uno de los problemas más profundos
del sistema inmune. Lo he dicho en términos que les pueden parecer
por lo menos relativamente razonables, pero la verdad
es que casi no tenemos idea de cómo estos eventos están interconectados.
Sabemos los pequeños detalles, todos los cuales son realmente atractivos, empezando con por qué
en términos de transcripción uno puede encontrar muchos productos de
genes diferenciados que se expresan tempranamente en el timo. Sabemos algo acerca de
los factores de transcripción que hacen esto, pero cómo todo esto está regulado,
cómo funciona realmente, conocemos muy, muy pocos detalles.
Representa un área excelente para la investigación de la biología básica y también
una oportunidad para resolver uno de los grandes problemas que quedan en la inmunología.
Hay muchos, pero éste es sin duda uno que encabeza mi lista. Ahora,
esto es tan importante no sólo por el aspecto biológico básico,
sino también por el aspecto de la enfermedad. Creo que mientras crece
nuestra comprensión y nuestra capacidad de hacer experimentos cada vez más complejos,
particularmente al nivel de sistemas, una forma igualmente válida para estudiar la biología básica
es entender los procesos de enfermedad. Esto por supuesto se ha hecho
por muchos en el pasado, pero creo que es posible cada vez más más temprano
en la carrera científica comenzar a
hacer sólidos experimentos básicos donde la pregunta es qué sucede durante
un proceso de enfermedad particular. Entonces, ¿cómo encajan en todo esto
la tolerancia y la inmunidad? Ya lo he insinuado varias veces, pero si tienes una situación
donde hay muy poca tolerancia, en otras palabras, las células dendríticas
o el timo no son óptimamente eficientes en la eliminación de células T autoreactivas
o en convertir las células T autoreactivas en T reguladoras o células T reguladoras,
se puede encontrar una variedad de enfermedades que pertenecen a la clase amplia de los trastornos autoinmunes,
tales como la diabetes autoinmune, el lupus, o la miastenia gravis. Estos están mediados
por la producción de anticuerpos patogénicos a proteínas propias,
o células T que ejercen efectos citotóxicos directos sobre los tejidos normales del huésped.
Otra posibilidad es la inflamación crónica, o sea, enfermedades como la artritis,
el asma, la enfermedad de Crohn, la colitis ulcerosa y la esclerosis múltiple, posiblemente
tienen que ver con el hecho de que se inicia una inflamación y luego no se puede desactivar.
Muchos casos pueden ser no estrictamente autoinmunes, ya que para muchas de estas
enfermedades puede que no haya un único antígeno contra el cual las células T continuamente
estén produciendo anticuerpos nuevos al producir células B o nuevas secreciones citotóxicos
como consecuencia de las actividades de las células T propias. Sin embargo, éstos
son procesos que siguen adelante por la desregulación del equilibrio
entre la tolerancia y la inmunidad. De nuevo, se puede atribuir
la causa bruta de todo esto a que las células dendríticas se portan mal,
presentando antígenos en el contexto equivocado, produciendo el tipo equivocado
de células T bajo una condición que no requiere ese tipo de respuesta de células T,
y luego los ciclos activos que surgen simplemente no se desactivan.
Entonces, ¿cómo podemos intervenir en todas estas cosas y hacer esto no sólo para
entender la biología, que por supuesto es fundamental, sino también para comprender
terapéuticamente cómo podemos empezar a intervenir en estos procesos de enfermedades
con grados cada vez más altos de especificidad y exactitud para poder desactivar
sólo el proceso de la enfermedad y no interferir con procesos normales en marcha
o en realidad hacer más mal que bien. Así que ahora que me he cambiado del
mundo académico a una empresa de biotecnología, éstos son problemas que aparecen en el primer plano
diariamente. Y no es poca cosa tratar de entender y abordar
estos problemas, no sólo como un científico básico, sino también como alguien
que se ha comprometido a entender cómo se puede utilizar ese
conocimiento para lidiar con los principales problemas de salud de este tipo.
También es posible que haya demasiada tolerancia y dos conjuntos
de cosas muy malas pueden ocurrir en estas circunstancias. Esto es diferente de las enfermedades
que conducen a la inmunodeficiencia. Aquí hay enfermedades donde el sistema inmune
está a menudo intacto, pero ha sido educado por el organismo patogénico
o como se muestra aquí por las células cancerosas, a evadir la respuesta inmune. El cáncer es
un ejemplo particularmente difícil. La inmunoterapia en el cáncer es algo
que ahora está empezando a avanzar con el primer inmunoterapéutico
para el cáncer de próstata que acaba de ser aprobado este año. Pero lo que
entendemos sobre el cáncer y el sistema inmune nos dice, por lo menos en una primera aproximación,
que muchos tipos de cáncer, de hecho, pueden generar respuestas inmunes,
ya sea debido a la mutación o a la expresión ectópica de proteínas que no son producidas normalmente por una
célula dada. Las células cancerosas, de hecho, pueden obtener respuestas de células T, pero han sido descubiertas,
o si no han sido descubiertas por lo menos han sido seleccionadas para las células que pueden
subvertir las respuestas de células T al desactivarlas,
para que cuando la célula T penetra en un lecho tumoral y trata de matar al objetivo,
el objetivo se proteja al secretar o colocar en su superficie moléculas que de
hecho derogarán respuestas de células T, haciéndolas inmunológicamente anérgicas.
Pero otra posibilidad es que las células cancerosas, de la misma forma que
parecen hacerlo las células dendríticas, generan una respuesta T reguladoras o T reg,
de nuevo con el mismo efecto de subvertir respuestas de células T a las células cancerosas
que de otra forma podrían ser controladas por las células T, al menos en teoría.
Otro ejemplo, y creo que en muchos sentidos el más claro, se da en el caso de muchas
infecciones virales crónicas, tales como CMV o el VIH. El CMV es un ejemplo particularmente bueno,
pero muchos virus crónicos también lo son. Lo que sucede en estos casos es que
los virus han descubierto la manera de regular las proteínas en la superficie de
la célula infectada, o en algunos casos incluso en la superficie de las células dendríticas,
de tal manera que evitan, de nuevo, el reconocimiento de las células T o en algunos casos incluso las respuestas de las células T.
El sistema inmune en cierto sentido es educado a pensar que las proteínas virales
en realidad no son ajenas, sino de hecho parte del repertorio de proteínas propias del huésped.
Como consecuencia de engañar al sistema inmune de esta manera,
el virus puede replicarse y puede mantener su infección con impunidad sin
riesgo de detección por el sistema inmune. Así que en el caso de enfermedades donde
hay demasiada tolerancia, la intervención terapéutica que se puede imaginar
tiene que ver con cómo reactivar las respuestas de células T convenciendo a las células dendríticas
a romper con la tolerancia, como decimos, y volver a introducir antígenos derivados de las células cancerosas
o de virus en condiciones que ahora pueden generar respuestas inmunes inmunogénicas y positivas
en lugar de sólo la respuesta inmune tolerogénica.
Así que estos dos tipos de estados de enfermedad, de nuevo, creo que encarnan lo más emocionante
de la biología, inmunología y biología celular que uno se puede imaginar
en el sistema inmunológico. Además, ofrecen a los científicos suertudos e interesados,
que ojalá me incluyan, la oportunidad de entender cómo se puede
obligar a los agentes biológicos o incluso fármacos de moléculas pequeñas
a inducir la tolerancia en condiciones donde nos gustaría desactivar la
inflamación crónica o la auto-inmunidad, o superar la tolerancia
en condiciones donde nos gustaría volver a activar el sistema inmunológico,
reeducándolo a hacer su trabajo y luchar contra lo que efectivamente son
agentes ajenos, tales como el cáncer o virus crónicos, todo para el beneficio terapéutico. Gracias.