CLULAS, MOLCULAS Y TEJIDOS DEL SISTEMA INMUNE CIRCULACIN LINFOCITARIA

El sistema inmune, en su forma ms simple, se puede definir como un conglomerado de clulas, molculas y tejidos que actan de forma coordinada para elaborar una respuesta de defensa cuando nuestro organismo es atacado por un agente extrao, o que l interpreta como extrao. Normalmente esta respuesta inmune elimina al invasor y recobramos la salud. En otras ocasiones la propia respuesta inmune se convierte en una enfermedad. Es obvio que para reconocer y destruir a lo extrao de forma apropiada debemos ser capaces de reconocer a lo propio y respetarlo. La inmunologa es la ciencia que estudia todos estos fenmenos. Cada vez parece ms evidente que es un acierto definirla como la ciencia de la discriminacin entre lo propio y lo extrao. Antes de iniciar el estudio del sistema inmune debemos conocer sus componentes: las clulas con funcin inmunolgica, las molculas que median las reacciones inmunes y los rganos y tejidos que sirven de sustrato anatmico al sistema inmune. A) Componentes celulares del sistema inmune. Virtualmente todas las clulas con funcin inmunolgica proceden de una sola clula que en, el adulto, reside en la mdula sea: la clula madre (o stem cell) hematopoyetica. El proceso por el que esta clula se divide y se diferencia hasta formar las distintas clulas de la sangre se llama hematopoyesis. La mdula sea aporta el ambiente hematopoytico que es el soporte en que se desarrolla la hematopoyesis. En este micro ambiente participan clulas del estroma de la mdula y la matriz extracelular. En este ambiente se establece un lenguaje de mensajes qumicos entre las clulas. Estos mensajes son los que regulan la divisin y la diferenciacin celular. Los mensajes qumicos pueden realizarse por contacto fsico entre clulas (de molcula de superficie de una clula a su ligando en la superficie de la clula vecina) o enviando mensajeros qumicos a distancia, las citocinas. Las cifras que se obtienen cuando se hace recuento de clulas de la sangre son astronmicas y espeluznantes: 5 millones de hemates por mm3 (ms pequeo que un grano de arroz..) y en los 5 litros de sangre tenemos 5 millones de mm3... Que de la mdula sea salen en 24 horas 100 mil millones de neutrfilos No es de extraar que los cientficos estuvieran entusiasmados con la idea de averiguar la solucin a este enigma, como se produca este torrente de clulas. Los hallazgos han sido tan recientes que an viven cientficos que nacieron cuando an no se tena ni idea de esto. En 1924 Maximow postul que todas las clulas sanguneas derivaban de un solo progenitor. En 1938 Downey aade el concepto de clula madre o stem cell, cuya progenie se restringa cada vez ms hacia una sola lnea celular. En 1961, Till y McCulloch demostraron que la inyeccin de mdula sea a un ratn previamente irradiado, produca en el bazo ndulos de clulas hematopoyticas de todas las estirpes. Esta fue la primera demostracin de que todas las clulas sanguneas proceden de una sola clula. A esta clula se le llam clula formadora de colonias en bazo (Colony Forming Unit-Spleen o CFU-S) porque una vez inyectada en el bazo creca formando un nido de clulas, una colonia de clulas. El 95% de los pacientes con leucemia mieloide crnica presentan una translocacin entre los cromosomas 9 y 22 con lo cual se produce un cromosoma 22 ms corto de lo normal llamado cromosoma Filadelfia. El hecho de que la translocacin se encuentre en granulocito, megacariocitos, eritrocitos y linfocitos pero no en otras indica que la alteracin se produjo en una clula ancestral comn a todas ellas.

Hoy se entiende la stem cell como una clula con tres caractersticas principales. tutipotencia, auto renovacin, y diferenciacin.

2La clula madre no es identificable mediante microscopa. Se cree que su aspecto es semejante al de un linfocito inmaduro. Podemos estudiarla mediante su inmunofenotipo por la expresin del antgeno CD 34 y mediante cultivos a largo plazo. La mdula sea coge el testigo de la hematopoyesis de otros dos rganos hematopoyticos, el saco vitelino y hgado fetal. En el momento de nacer toda la hematopoyesis se realiza en la mdula. Con el tiempo la mdula de muchos huesos pierde esta funcin, que es progresivamente realizada por los huesos planos (pelvis, vrtebras, crneo, etc.). Los huesos largos cambian as de mdula sea roja hematopoytica mdula sea amarilla, infiltrada de grasa. El estroma de la mdula sea es el micro ambiente en el que se realiza la hematopoyesis y est formado por fibroblastos, adipocitos, macrfagos, clulas endoteliales y clulas reticulares adventicias. Las funciones del estroma son: Produccin de la matriz extracelular: apoyo fsico y control de la salida de las clulas hemticas desde la mdula sea a la sangre perifrica. Las clulas de la matriz extracelular poseen molculas de adhesin. Produccin de citocinas: sustancias biolgicas que influyen de manera autocrina o paracrina sobre el crecimiento y diferenciacin celular. En su produccin tambin intervienen linfocitos y monocitos.

Cada clula progenitora posee un microambiente especfico para su diferenciacin. La matriz extracelular (soporte fsico) fijar las clulas progenitoras mediante molculas de adhesin para que sobre ellas acten citoquinas producidas por las propias clulas del estroma y otras clulas, como linfocitos y monocitos.

Esta figura muestra en su parte superior, a modo de ejemplo, los ltimos pasos de la diferenciacin de la stem cell a linfocito B. Este proceso se ver completo en su da. La clula en diferenciacin descansa sobre una cama, la clula del estroma. All va recibiendo estmulos de dos tipos: a) por contactos clula-clula a travs de molculas de adhesin y b) de citocinas (en este ejemplo se muestra una citocina llamada interleucina 7 (IL7). La parte inferior muestra a la izquierda una imagen microscpica de la mdula sea a poco aumento y a la derecha, a mucho ms aumento, el aspecto que tiene in vivo lo idealizado en la parte superior de la figura.

3Esta figura representa las vas de diferenciacin desde la stem cell a las distintas clulas maduras de la sangre. Todas las clulas representadas en recuadro tienen alguna funcin inmunolgica, en unos casos ms importante que en otros. Las clulas del recuadro sombreado se pueden distinguir morfolgicamente aunque es necesario tener gran experiencia en histologa / hematologa / anatoma patolgica para hacerlo. Las clulas en recuadro amarillo no siquiera tienen nombre propio. Su existencia es la conclusin de experimentacin en el laboratorio. Por ejemplo, si en un experimento en el que has transferido clulas de mdula sea de un ratn sano a otro irradiado encuentras que en el bazo del irradiado existen colonias que tienen granulocitos neutrfilos y macrfagos, puedes concluir que estas dos clulas proceden de una sola clula ancestral comn. Como no tienes ni idea de que clula se trata lo mejor es llamarla unidad formadora de colonias granulocito-monocticas o CFU-GM (Colony Forming Unit-Granulo Monocytic). Y as sucesivamente. La colonia es un conglomerado de clulas de consistencia slida, con varios milmetros de dimetro que hace relieve en la superficie del bazo. Otros investigadores, en experimentos parecidos encontraron colonias menos slidas, con aspecto de bolsa. A las clulas que originaban estas colonias les llamaron unidades formadoras de bolsas o Bursa Forming Units (BFU). BFU y CFU vienen a significar lo mismo y el nombre distinto es debido a motivos histricos y los experimentos en los que se describieron. Esta figura es muy similar a la anterior pero aqu solamente se presentan las clulas maduras resultado de la hematopoyesis, sin especificar en detalle los pasos intermedios de diferen-

4ciacin desde la stem cell. A grandes rasgos vemos como de la stem cell derivan dos grandes vas, una linfoide a partir del progenitor linfoide comn y otra mieloide desde el progenitor mieloide comn. Hasta hace poco tiempo (2003) existan dudas sobre el origen de las clulas dendrticas y las clulas cebadas. Hoy esas dudas estn casi disipadas por lo podemos incluirlas entre las clulas que derivan de la stem cell hematopoytica. Desde el punto de vista inmunolgico las clulas no se definen por sus caractersticas morfolgicas sino por sus marcadores de superficie. En la siguiente figura se indican los marcadores de superficie ms importantes de las clulas con funcin inmunolgica. El marcador por excelencia de los linfocitos B es la inmunoglobulina. Los linfocitos al salir de la mdula sea poseen en su membrana dos inmunoglobulinas IgG e IgM. Son los llamados linfocitos B maduros inocentes. Cada linfocito B puede poseer en su membrana unas 250.000 molculas IgG y otras tantas IgM. Esta es una regla general que se debe mantener en mente durante el curso porque puede ayudar a entender la asignatura. Cuando se dice tal o cual clula expresa el marcador X siempre se debe entender tal o cual clula expresa miles de veces a X. Obviamente en el dibujo solo se representa X una vez pero entender que esa clula tiene en su membrana miles de X puede ayudar a entender muchos procesos inmunolgicos, que de otra forma se atragantan. En la superficie del linfocito B existen otros marcadores: Molculas HLA de clase I, como en todas las clulas del organismo. Molculas HLA de clase II, como en algunas otras clulas del organismo. Receptores para mitgenos. Los mitgenos son sustancias de origen vegetal que son reconocidos por la membrana de os linfocitos B y hacen que estos entren en mitosis.

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Existen mitgenos especficos de los linfocitos B, otros que son especficos de los linf. T y otros que estimulan a ambos. Tambin existe un receptor para el factor del complemento C3d, llamado CR2 (complement receptor 2 = receptor del complemento 2) o tambin CD21 (cluster of differentiation 21). Este receptor es el que usa el virus de Epstein Barr como trampoln para infectar a los linfocitos B y producirnos la mononucleosis infecciosa.

No todos los linfocitos B tienen los mismos marcadores. Se han descrito varias subpoblaciones de linfocitos B basndose precisamente en diferencias en sus marcadores de superficie.

5El marcador por excelencia de los linfocitos T es el TCR (T lymphocyte receptor = receptor del linfocito T). Observar que este marcador est en todas las subpoblaciones representadas en el dibujo. La divisin en subpoblaciones se basa en otros marcadores de superficie o incluso en productos secretados. Este es el caso de las clulas Th1 y Th2, que teniendo exactamente los mismos marcadores de superficie se pueden distinguir porque el patrn de citocinas que producen es distinto y porque su funcin es diferente. Y hay que aprenderse todos estos marcadores? Depende de la inmunologa que tu quieras saber. Existe la inmunologa de memorieta y la razonada. Por ejemplo, la alergia es debida a reacciones inmunes en las que se produce IgE. Todos los sntomas de la alergia se entienden de un plumazo y para siempre sabiendo que las clulas cebada poseen un receptor que se une a la IgE y cuando ocurre esto, en segundos, estas clulas liberan el contenido de sus grnulos donde hay sustancias que te hacen estornudar, toser, sentir picor, ahogarte ponerte muy malito. Y todo porque las clulas cebadas estn ocupando toda la superficie de nuestro cuerpo y en cuanto entra el alergeno, la IgE y las clulas cebadas hacen su trabajo. En medicina pocas cosas no tienen explicacin lgica. En inmunologa ocurre lo contrario y esto creo que hay que aprovecharlo para diagnosticar y tratar con la lgica y no ir del sntoma al medicamento sin saber qu hay en medio de los dos. Las clulas sealadas con una F roja tienen capacidad fagocitaria. El recuadro amarillo con CPA en su interior indica que la clulas se comporta como presentadora de antgenos va HLA de clase II. Esto no lo entiendes ahora. Ni falta que te hace, pero ya llegar. Los marcadores de membrana son para las clulas como el DNI para nosotros, sirve para identificarnos. Pero mientras que nosotros vivimos toda la vida con el mismo DNI con las clulas la cosa no es tan fcil, su DNI puede cambiar con el tiempo. Es decir, existen clulas que pueden mostrar marcadores nuevos cuando se activan o dejar de mostrar algn marcador concreto segn su estado funcional, etc. De hecho todo el funcionamiento del sistema inmune se basa en interacciones celulares basadas en el acoplamiento o no acoplamiento de clulas, segn sus marcadores de membrana sean o no complementarios. Las posibles interacciones entre clulas no se cuentan en inmunologa ni por cientos ni por miles se cuentan por cifras con 18 ceros. Obviamente de esta complejidad no se puede destilar nada claro si no es razonando. No debemos permitir que los rboles no nos dejen ver el bosque. Ahora al principio de la signatura estamos aprendiendo las bases, como son los distintos elementos del sistema inmune, ms adelante habr que estudiar sus interacciones y sus consecuencias para la salud y la enfermedad. Para jugar al ajedrez hay que saber primero cmo se mueven las fichas. Despus el juego tiene billones de posibilidades, una ridiculez comparado con el sistema inmune. De paso, decir marcadores de membrana es lo mismo que decir fenotipo de membrana. La citometra de flujo es una tcnica de laboratorio que permite establecer con cierta rapidez el fenotipo de membrana de las clulas, siente que se disponga de anticuerpos monoclonales para reconocer los marcadores que se pretende identificar. Los clitmetros de flujo modernos son capaces de analizar las clulas que pasan en fila india por un capilar mediante un rayo lser y hacer una estimacin simultnea de su tamao, granularidad de su citoplasma y color de la fluorescencia de su membrana. Hasta 4 fluorescencias se pueden analizar a un tiempo.

6En la figura adjunta se ha agregado a la sangre un anticuerpo monoclonal anti linfocitos B marcado con fluorescena, un fluorocromo de color verde. Este anticuerpo reacciona con un marcador de membrana presente en los linfocitos B y ausente en las dems clulas. En consecuencia los linfocitos B a la vista del rayo lser son verdes, como la fluorescena. Aunque la figura indica una sola molcula de anticuerpo es posible que rodeen a cada linfocito B ms de 200.000 molculas, tantos como marcadores. La interpretacin sera la siguiente: 1er recuadro: no hay clulas en la cmara de recuento -> no granularidad, no tamao, no fluorescencia -> no clula. 2 recuadro: Baja granularidad, bajo tamao, no fluorescencia -> linfocito T. 3er recuadro: Alta granularidad, gran tamao, no fluorescencia -> monocito. 4 recuadro: baja granularidad, poco tamao, fluorescencia verde -> linfocito B.

Cuando hayan pasado, por ejemplo, 3.000 clulas el equipo hace un recuento de los linfocitos B, que era la clula de nuestro inters. Como se pueden usar cuatro fluorocromos distintos marcando cada uno de ellos a un tipo de clula, en una sola pasada podemos estimar 4 tipos de clulas distintas. Por ejemplo, linfocitos T CD4, linfocitos T CD8, linfocitos B y clulas NK y todo ello en pocos segundos. Ahora entenderis por qu en inmunologa las clulas no se identifican por su morfologa, ni por su relacin ncleo / citoplasma, ni por la cantidad de retculo endoplsmico rugoso La citometra de flujo es hoy una herramienta imprescindible en el estudio del sida, inmunodeficiencias, leucemias, linfomas, tumores, etc., etc. La citometra de flujo no obstante tiene sus problemas, entre ellos el precio de citmetros y que tcnicamente las cosas no son tan fciles como se representan aqu. En este punto los alumnos son invitados cortsmente a que cojan cualquier libro de inmunologa y vean lo que dice sobre todas las clulas que acabamos de mencionar. Dicen poco porque reflejan slo aspectos relacionado con la funcin de estas clulas.

7B) rganos linfoides Los rganos linfoides son el sustrato anatmico del sistema inmune. En ocasiones son rganos en el sentido amplio de la palabra, por ejemplo, el bazo, la mdula sea, pero en otros no hay rganos constituidos sino tejido ms o menos disperso, hablndose entonces de tejido linfoide. En los rganos linfoides primarios las clulas inmunes maduran, expresan su fenotipo de membrana y aprenden a diferenciar lo propio de lo extrao. La mdula sea es el lugar en el que se originan todas las clulas inmunes. All, adems, pasan los linfocitos B por sus distintos estadios madurativos para abandonarla como linfocitos B maduros inocentes, que coexpresan en su membrana IgM e IgD. Lo de inocentes viene de que an no han visto al antgeno contra el que han sido programados para luchar. En la mdula tambin se producen unas clulas destinadas a ser clulas T. Como estas clulas no tienen an los marcadores tpicos de T, se les llama pre-T. Estas clulas son vertidas a la circulacin en estado pre-T, con muy pocos marcadores en su superficie, y cuando llegan al timo sufren varios procesos de maduracin a medida que van adquiriendo su fenotipo de membrana definitivo. Durante su maduracin aprenden a diferenciar lo propio de lo extrao. Por tanto, dos rganos linfoides primarios: La mdula sea, origen de todas las clulas inmunes y centro de maduracin B y el timo, centro de maduracin T. Precisamente el nombre T procede de su maduracin en el timo. Lo de B es algo ms complicado. Los linfocitos B deben su apellido a que se descubrieron en la Bolsa de Fabricio de las aves. Hay otras clulas que tambin emigran de la mdula sea al timo. En el dibujo he representado las clulas dendrticas y los macrfagos porque nos harn falta para entender la maduracin de los linfocitos T en el timo. Adems a los linfocitos que llegan al timo les he puesto el apellido de timodependientes. La inmunologa es la leche. Perdn, es que hay otros linfocitos T que no maduran en el timo y se llaman timoindependientes. La mdula sea la vimos al hablar de la hematopoyesis. El timo es un rgano bilobulado situado en la parte anterior del mediastino. Cada lbulo est dividido en mltiples lobulillos por tabiques fibrosos o trabculas. Cada lobulillo posee una corteza exterior que rodea a otra interior llamada mdula.

8El timo posee circulacin sangunea y linftica. Los linfocitos pre-T alcanzan el timo por los vasos sanguneos que atraviesan la corteza tmica y desde all progresan a la mdula. En este trayecto sufren un proceso madurativo en dos estadios, uno ocurre en la corteza y otro en la mdula. Simultneamente van perfilando su fenotipo de membrana definitivo. Finalmente abandonan el timo como clulas T maduras por los vasos sanguneos y los linfticos eferentes. En este proceso mueren a diario unos 50 millones de timocitos. Esto explica por qu la concentracin de estas clulas es mayor en la corteza que en la mdula. El timo no puede ser ms expeditivo, al timocito que no aprende a distinguir lo propio de lo extrao al primer intento lo elimina. Aqu no hay exmenes de repesca. Los restos de clulas muertas son fagocitadas por los macrfagos.Todas las clulas representadas en la figura juegan papeles importantes en la maduracin tmica. Los conglomerados celulares llamados corpsculos de Hasall no tienen funcin conocida. Por su contenido, espiras muy empaquetas de clulas epiteliales, se piensa que son restos de clulas en degeneracin. Las clulas dendrticas del timo se originan en la mdula sea y poseen marcadores tales como el CD8alfa, que son tpicos de los linfocitos T. Por este motivo se les llama clulas dendrticas linfoides. Existen otras clulas dendrticas de origen mieloide (ver figura) que estn presentes en los ndulos linfoides, en el bazo y en el tejido linfoide asociado a las mucosas (ver ms adelante). Estas clulas dendrticas mieloides (como las linfoides) actan como clulas presentadoras de antgenos. Existe una cepa de ratones en la que debido a la mutacin de un gen que codifica un factor de trascripcin se produce un fallo en la diferenciacin de ciertos tipos de clulas epiteliales que son necesarias para el desarrollo del timo y de los folculos pilosos. Estos ratones carecen de pelo y de linfocitos T, se les llama ratones desnudos (nude mice), y son una herramienta de laboratorio de valor incalculable para estudiar los efectos de la ausencia de clulas T. En los humanos, una microdelecin en el cromosoma 22 altera un gen necesario para el desarrollo del timo, lo que desemboca en el sndrome de DiGeorge. Aparte de de unos rasgos faciales tpicos presentan anomalas cardiacas y endocrinas y sobre todo carecen totalmente de clulas T maduras funcionantes lo que conduce a una inmunodeficiencia muy grave. En los rganos linfoides secundarios se montan las respuestas inmunes. Hasta ellos son conducidos los agentes extraos donde le sern presentados a los linfocitos T para iniciar una respuesta inmune encaminada a eliminar al agente extrao.

9Dentro de los rganos linfoides secundarios estudiaremos los ndulos linfoides, el bazo y algunos conceptos del sistema inmune de la piel y el tubo digestivo. Los ndulos linfoides estn intercalados en la circulacin linftica de forma que la linfa penetra por la corteza, atraviesa el ndulo y sale por el hilio. La linfa de cada ndulo procede de una zona concreta del organismo, lo que se llama su territorio. La linfa se forma en capilares en forma de dedo de guante con lquido procedente de la circulacin sangunea. Tambin se recogen a este nivel detritus de los tejidos, microorganismos y restos de microorganismos que sern arrastrados hasta el ndulo linfoide. Concretamente, los microorganismos y la mayora de detritus de microorganismo son recogidos por clulas dendrticas inmaduras, con gran capacidad fagocitaria. Estas clulas, arrastrada por la linfa, llegan al ndulo donde se extravasan para pasar a ocupar zonas concretas del ndulo (flechas blancas del dibujo). Existen millones de ndulos en el organismo y los vasos linfticos pueden encontrar varios ndulos sucesivos en su trayecto. De esta forma la linfa que sale de un ndulo puede volver a pasar por otros ndulos. Los ndulos no estn distribuidos al azar, encontrndose concentrados en zonas de paso de los vasos linfticos: ingles, axilas, tubo digestivo, zona paravertebral, etc. (ver figura rganos linfoides). Los ndulos linfoides pueden tener un tamao tan pequeo como un grano de arroz y tan grande como una almendra. Adems se hacen muchos ms grandes cuando en ellos se monta una respuesta inmune. Se nota muy bien porque adems, si los aprietas, duelen. Los vasos linfticos de la periferia del organismo se van uniendo entre si formando vasos cada vez ms grandes. Al final confluyen todos en un gran vaso, el conducto torcico, que vierte su contenido en la vena cava superior. En un da se forman varios litros de linfa. En cada ndulo penetra una arteria que se ramifica hasta capilarizarse. La sangre capilar confluye en vasos cada vez ms grandes y sale por el hilio como una nica vena. Las venas ms finas de este rbol venoso son especiales en este rgano. Se les llama vnulas de endotelio alto porque sus clulas son ms gruesas que las clulas de otros endotelios. Los linfocitos T y los B abandonan la circulacin para introducirse en zonas concretas del intersticio de los ndulos precisamente a nivel de las vnulas de endotelio alto. Funcionalmente se puede distinguir un rea cortical (ocupada sobre todo por linfocitos B) y otra para cortical (ocupada sobre todo por linfocitos T y clulas presentadoras de antgeno: clulas dendrticas y clulas del sistema fagoctico mononuclear). Esta distribucin est guiada por quimiocinas (ver capitulo de citocinas). Los linfocitos T y las clulas dendrticas poseen un receptor para dos quimiocinas que se liberan en el rea paracortical (ver dibujo). Los linfocitos B poseen un receptos para una quimiocina producida en la zona cortical. Por lo tanto, dos hechos que son importantes para entender cmo funciona el ndulo linfoide: a) los linfocitos T y las clulas presentadoras de antgeno conviven en la misma zona y b) los linfocitos B, para llegar a su destino, tienen que atravesar la zona T. En la zona cortical (zona B) se pueden observar aglomerados de linfocitos B maduros inocentes llamados folculos primarios. Existen folculos con un centro germinal y entonces se les llama folculos secundarios. El centro germinal indica que se ha producido una respuesta inmune y contiene linfocitos B en proliferacin, clulas dendrticas foliculares, etc. (ver dibujo). Un ndulo del tamao de una lenteja contiene muchos millones de linfocitos en la proporcin 40% B y 60% T. En sangre perifrica existe solamente un 15% de linfocitos B. Cuando se desea hacer el tipaje de antgenos HLA a un posible donante de rganos es mejor extraer linfocitos de los ndulos linfoides que de la sangre perifrica por varios motivos. Primero porque hay abundancia de linfocitos B y segundo porque en los donantes se produce una redistribucin celular tremenda de forma que sus linfocitos pasan de ser 25% de los leucocitos en sangre perifrica a tan solo el 2-3%. El nmero de clulas linfoides cambia drsticamente con la edad. No solo en los ndulos sino en todo el organismo. A un solo ndulo de un nio se le puede extraer una millonada de linfocitos. En las personas mayores los ndulos son muy fibrosos y contienen muy pocas clulas. Todo esto tiene su explicacin inmunolgica, como veremos en su da.

El bazo pesa unos 150 gramos y est en la zona superior izquierda del abdomen. Recibe sangre de la arteria esplnica, que se divide repetidamente dentro del rgano hasta capilarizarse. La sangre venosa confluye en vasos cada vez mayores para abandonar el rgano por la vena esplnica. El bazo no tiene circulacin linftica. En el bazo existen dos tipos de tejidos: la pulpa blanca, que es donde mueren los hemates viejos, y la pulpa roja que soporta la principal funcin inmunolgica del rgano. La funcin linfoide se organiza alrededor de las arteriolas centrales, que salen de las arterias trabeculares y mueren en las venas trabeculares (ver figura). Antes de llegar a la vena trabecular la vena trabecular se ensancha formando sinusoides. Alrededor de cada arteriola central y los sinusoides que la siguen existe una zona rica en linfocitos T y clulas dendrticas llamada vaina linfoide perarteriolar. Funcionalmente es similar al rea paracortical del ndulo linfoide. Junto a sta existe una corona de linfocitos B. En algunas ocasiones, dentro de estas coronas B existen centros germinales. La corona B funcionalmente es como la zona cortical de ndulo linfoide.

10La zona marginal posee varios tipos de clulas, sobre todo gran cantidad de macrfagos. Los macrfagos estn tambin presentes en la pulpa roja, luego no es correcto decir que sta no posee funcin inmunolgica.

El bazo en gran medida funciona como el ndulo linfoide. Los linfocitos T y las clulas dendrticas atraviesan la pared de los sinusoides atrados por quimiocinas. Igualmente, los linfocitos B abandonan los sinusoides y atraviesan la zona T para llegar a la corona B. Al carecer de circulacin linftica todas las clulas, los grmenes y los restos de grmenes llegan al bazo por va sangunea y esto explica la funcin del bazo: atrapar y montar respuestas inmunes frente a antgenos que han alcanzado la sangre. Precisamente la presencia masiva de macrfagos tanto en la pulpa roja como en la blanca explica por qu las personas a las que se les ha extirpado el bazo son tan susceptibles a infecciones por grmenes encapsulados como el neumococo y el meningococo. Estos grmenes, una vez opsonizados por anticuerpos, son eliminados por los macrfagos. Cuando falta el bazo los macrfagos restantes es otros lugares del organismo no cumplen esta misin de forma satisfactoria. Sistema inmune cutneo. La piel contiene un sistema inmune con caractersticas tan particulares que incluso tiene nombre propio: sistema inmune cutneo. La piel es el rgano ms grande del organismo. Ya hemos hablado de ella como barrera de defensa. Ahora hablamos de ella como rgano inmune. Muchos grmenes y antgenos extraos penetran en el organismo a travs de la piel por lo que a este nivel se inician muchas respuestas inmunes. En la epidermis se encuentran keratinocitos, melanocitos (estas dos clulas sin funcin inmune importante), clulas de langerhans, linfocitos T intraepiteliales y clulas cebadas. En la dermis se encuentran macrfagos y linfocitos T. Las clulas de langerhans forma una malla casi continua que rodea a todo el organismo. Son clulas con gran capacidad fagocitaria. Una vez estimuladas retraen sus prolongaciones y emigran cargadas

11 de antgenos por los vasos linfticos hasta los ndulos linfoides regionales para hacer la presentacin de dichos antgenos, una vez procesados, a los linfocitos T. En la dermis existen, como en todo el organismo, linfocitos T con receptor alfa/beta ms un correceptor, CD4 o CD8. En la epidermis existe una poblacin especial de linfocitos (linfocitos T intraepiteliales) que poseen el receptor T gamma/delta. Estos linfocitos existen tambin en el tubo digestivo por lo que se piensa que tienen como funcin reconocer antgenos en las grandes vas de entrada, la superficies epiteliales. El receptor gamma delta es mucho menos polimrfico que el alfa beta. Sistema inmune mucoso. En las superficies mucosas del aparato digestivo y respiratorio poseen tambin un sistema inmune propio que inicia las respuestas inmunes frente a los antgenos inhalados e ingeridos. Obviamente estos epitelios son grandes puertas de entrada de grmenes y antgenos. El sistema inmune mucoso del tubo digestivo ha sido mucho ms estudiado que el respiratorio. La figura representa las analogas y diferencias entre el sistema inmune sistmico y el mucoso. A grandes rasgos, en el sistema inmune sistmico existen linfocitos clulas presentadoras de antgenos, linfocitos T y linfocitos B. Estos linfocitos B una vez estimulados se transformarn en clulas plasmticas productoras de anticuerpos, que sern, segn las circunstancias, de la clase IgG, IgA, IgM, o IgE. En el intestino existen las mismas clulas pero con algunas diferencias. La activacin B conduce en su mayora a la produccin de IgA, que se dimeriza al atravesar las clulas epiteliales, por transcitosis. Existe un transporte especfico de antgenos del interior del tubo digestivo al medio circundante, lo realizan las clulas M por transcitosis. Intercaladas entre las clulas epiteliales existen linfocitos T con receptor gamma/delta. En el tubo digestivo se produce una gran carga antignica procedente de los alimentos. De alguna forma

12 posee un trfico celular propio. Esta figura muestra algunos de los conceptos mencionados. A lo largo del tubo digestivo y en otras zonas del organismo como las amgdalas existen unas formaciones muy parecidas a los ndulos linfoides llamadas placas de Peyer. En algunas ocasiones pueden contener centros germinales, reflejo de que se est produciendo una reaccin inmune. En estas placas se pueden observar una zona B (el centro germinal) y una zona T que contiene clulas dendrticas, macrfagos y linfocitos T. Los linfocitos T activados emigran a las crestas por los vasos sanguneos locales, donde residen como clulas plasmticas productoras mayoritariamente de IgA. Circulacin linfocitaria. El sistema inmune no se puede entender si no se toma conciencia de su dinamismo. Existen unos 100.000.000.000.000 (1014) linfocitos B distintos, cada uno puede reconocer a un solo antgeno extrao y unos 1.000.000.000.000.000.000 (1018) linfocitos T distintos, cada uno puede reconocer a un solo antgeno extrao. Qu probabilidad existe de que un antgeno concreto sea encontrado por su linfocito B o T especfico? Virtualmente ninguna. Sin embargo, la experiencia demuestra que en cuanto penetra un germen se monta una respuesta inmune contra l que mete miedo y nos ponemos muy malitos. Por tanto, debe existir algn mecanismo que garantice el que los antgenos y las clulas inmunes se pongan en contacto. Bsicamente este mecanismo funciona de la siguiente manera: los antgenos son captados en las puertas de entrada desde son llevados a los rganos linfoides secundarios (esta labor la realizan las clulas presentadoras de antgeno). Los linfocitos T y B patrullan permanentemente todo el organismo: de la sangre pasan a un rgano linfoide secundario, de nuevo a la sangre, otro rgano linfoide secundario y as hasta que mueren. La inmensa mayora de los linfocitos nunca encuentran a su antgeno. Mejor, esto significa que el antgeno no ha entrado. Pero cuando lo encuentran se monta una respuesta inmune en el propio rgano linfoide secundario. El final de este captulo lo dedicaremos a conocer los mecanismos por los que se lleva a cabo la recirculacin linfocitaria. Esta recirculacin se entiende mejor cuando ya se conoce el sistema inmune. La recirculacin no se produce al azar. De hecho, algunos tipos particulares de linfocitos entran en una reas y no en otras, fenmeno que se llama lymphocyte homing. Esta es una frase difcil de traducir pero teniendo en cuenta que home significa hogar podramos traducirlo como el proceso por el que los linfocitos entran en su casa. Ahora entenderis por qu ese carcter telegrfico del ingls lo ha hecho el idioma de la ciencia. Ya hemos visto como los linfocitos T y B atraviesan los vasos de endotelio alto para hacer homing en reas concretas del ndulo linfoide. Obviamente sera intil que estos linfocitos hicieran homing en otros rganos del organismo sin funcin inmune, donde no tiene sentido su presencia. Los linfocitos inocentes (que an no han visto a su antgeno), recirculan indefinidamente entre la sangre y la linfa: rgano linfoide secundario vasos linfticos mayores conducto torcico san-

13 gre rgano linfoide secundario. Pero cuando encuentran su antgeno en un rgano linfoide secundario son activados y entonces cambian su itinerario y se dirigen al lugar en el que van a cumplir su funcin. Cmo sabe un linfocito T que va por el interior de un vaso si est atravesando un msculo y tiene que seguir de largo o un ndulo linfoide y tiene que salirse del vaso para ver si en ese ndulo est su antgeno? Los linfocitos poseen en su superficie ciertas molculas y los ligandos de estas molculas solamente se encuentran en los vasos sanguneos que tienen que atravesar para abandonar la circulacin. En este proceso participan los propios linfocitos T, las clulas del endotelio del vaso, la matriz extracelular y quimiocinas producidas por el propio endotelio y por los tejidos que rodean al vaso. La adhesin de los linfocitos a la pared del vaso determina si habr extravasacin o no y el tiempo que permanecern en el tejido antes de salir por la circulacin linftica depende del grado de adhesin a la matriz extracelular. Las molculas de adhesin presentes en la superficie de los linfocitos T se llaman homing receptors (digamos, receptores de anidacin) y sus ligandos en las clulas endoteliales se llaman adresinas. El flujo de linfocitos a travs de los ndulos linfoides es enorme: veinticinco mil millones/da. Esto significa que todos los linfocitos pasan cada da por todos los ndulos linfoides del organismo. Es muy improbable que un germen o un antgeno pase desapercibido durante ms de un da. Los linfocitos T inocentes abandonan la circulacin en los ndulos a nivel de las vnulas de endotelio alto. Estas vnulas se encuentran tambin en las placas de Peyer y en la amgdalas. El fenmeno de extravasacin posee varias etapas. En condiciones normales en los vasos sanguneos de mediano calibre la corriente es lenta y no se producen turbulencias. En estas condiciones la corriente es de tipo laminar. Como cuando se saca la antena de un coche, el centro va muy rpido y las capas exteriores van cada vez ms lentas. En esta corriente las clulas ocupan el centro del vaso, lo que las libra de fricciones con las paredes. Pero a medida que nos acercamos a vasos ms pequeos la circulacin es ms lenta y esta corriente laminar se rompe con lo que las clulas viajan ocupando toda la luz del vaso y en consecuencia entran en contacto con el endotelio. Este es el caso de la vnulas de endotelio alto y aqu es donde entran en juego los homing receptors de los linf. T y las adresinas del endotelio. Al comienzo se establecen uniones dbiles entre la SelectinaL y GlyCAM-1 y CD34 (parte izquierda de la figura). Estas uniones son laxas y se van rompiendo por la fuerza de la corriente sangunea. La seal que recibe el linfocito por el receptor de quimiocina activa a LFA-1. Esta activacin consiste en un cambio conformacional que aumenta su afinidad por ICAM-1. Se establece as una unin fuerte linfocito-endotelio. Esta unin es ms fuerte que el empuje de la corriente y el linfocito deja de rodar. Finalmente el linfocito se extravasa para llegar al ndulo desde donde emigrar a las zonas T atrado por las quimiocinas descritas anteriormente (CCL19 y CCL21). GlyCAM-1 y CD34 son dos sialomucinas que portan glicanos. Estos glicanos son el ligando de la selectina L. En las placas de Peyer el ligando de la selectina es otra molcula llamada MadCAM-1.GlyCAM MadCAM glycan-bearing cell adhesion molecule mucosal addressing cell adhesion molecule molcula de adhesin celular portadora de glicano-1 molcula de adhesin celular adresina de mucosa

14CD34 LFA-1 ICAM Cluster of differentiation 34 leucocyte function antigen Intercellular cell adhesion molecule antgeno de funcin leucocitaria molcula de adhesin intercelular

La extravasacin a nivel del bazo es menos conocida. El endotelio de los sinusoides expresa MadCAM-1. Los linfocitos T que entran en los ndulos pueden ser activados por su antgeno especfico. Si esto ocurre en pocas horas aumenta la llegada de sangre al ndulo hasta 20 veces y suelta muchos menos linfocitos de los que recibe. Como consecuencia de la activacin se producir una expansin clonal con formacin de linfocitos T activados y linfocitos T de memoria, que entran en un patrn de recirculacin distinto al que mostraban los linfocitos inocentes de los que proceden. Si por el contrario los linfocitos T que entran en un ndulo no son activados, lo abandonarn por los linfticos eferentes para volver a la circulacin sangunea. Los linfocitos activados y linfocitos T de memoria migran a tejidos especficos donde van a cumplir su misin gracias a que cambia su patrn de molculas de superficie y en los endotelios de su tejido destino encontrarn los ligandos para estas nuevas molculas.Linfocitos T inocentes Selectina-E LFA-1 Linfocitos T activados y memoria Ligandos para selectinas EyP VLA-4 LFA-1 Ligandos en endotelio Selectinas E y P

Por ejemplo disminuyen la expresin de selectina-E pero comienzan a expresar ligandos para las selectinas E y P y VLA-4.

Las selectinas E y P del endotelio tisular y sus ligandos en los linfocitos son las responsables de la unin dbil inicial Protenas de la linfocito-endotelio. Las molculas ICAMCD44 matriz extracelu1 y VCAM-1 del endotelio tisular y su lar ligando en los linfocitos LFA-1 son las responsables de la unin firme y la extravasacin. En este proceso tambin participan quimiocinas. ICAM-1 VCAM-1 VLA = very late antigen, antgeno muy tardo. VCAM = Variable cell adhesin molecule, molcula de adhesin celular variable. Adems estas clulas activadas pierden el receptor para las quimiocinas (CCR7) que guiaban su homing en el ndulo, con lo que quedan libres para migrar fuera de l. La historia no es tan sencilla como se presenta aqu. No todas las clulas T de memoria expresan el mismo patrn de molculas. Diferencias en estos patrones explican por qu unas emigran a la piel, otras a las mucosas otras a los epitelios para convertirse en linfocitos T intraepiteliales y otras incluso migran de unos ndulos a otros. La migracin y recirculacin de los linfocitos B se basa en los mismos fundamentos que en el caso de los T pero se conocen menos las bases moleculares. Los linfocitos B activados se transforman en clulas plasmticas productoras de anticuerpos. Unas clulas plasmticas permanecen en los ndulos produciendo anticuerpos mientras que otras emigran a la mdula. De nuevo, no se conocen las molculas que expliquen este comportamiento.C) Molculas El sistema inmune es un entramado de molculas. Nos interesan sobre todo las que se expresan en la membrana de las clula y las que son liberadas por las clulas para actuar como hormonas inmunolgicas, las citocinas. Se hablar de ellas a los largo de todo el curso. De citocinas se entrega adems un captulo con dibujos a todo color. Hay que estudiarse la introduccin a ese captulo y en cuanto se mencione una citocina en clase a estudirsela.

Sept. 2004