Células del sistema inmunitario: organización y funciones en Biología

Células del Sistema Inmunitario

CÉLULAS DEL SISTEMA INMUNITARIO ORGANIZACIÓN DE LAS CÉLULAS DEL SISTEMA INMUNITARIO Las células de la inmunidad innata y adaptativa están presentes normalmente en forma de células circulantes en la sangre y en la linfa, forman grupos definidos anatómicamente en órganos linfáticos, y algunas dispersas en prácticamente todos los tejidos.

La organización en grupos anatómicos definidos en los órganos y la capacidad de poder circular entre la sangre, la linfa y los tejidos es muy importante para que las respuestas inmunitarias que se generan sean rápidas y eficaces.

Las células del Sistema Inmunitario desempeñan funciones muy especializadas en las respuestas inmunitarias innata y adaptativa. En la inmunidad innata los fagocitos que comprenden a los macrófagos y neutrófilos son células especializadas en fagocitar y destruir microbios, mientras que las células dendríticas son células muy especializadas en la presentación de antígenos a las células de la inmunidad adaptativa.

Otra células de la inmunidad innata son los eosinófilos, un tipo de granulocito (se caracterizan por la presencia de gránulos en el citosol) cuya función especializada es la de combatir las infecciones parasitarias. Los mastocitos son otro tipo de granulocito que van a participar en las reacciones alérgicas.

Por otra parte, en la inmunidad adaptativa los linfocitos B son células que están especializadas en la producción de anticuerpos, que van a ser las moléculas que van a desempeñar la función efectora final en la inmunidad adaptativa humoral, mientras que los linfocitos T presentes en diferentes subpoblaciones son células que están especializadas en la mediación de la inmunidad adaptativa celular.

En individuos adultos (a partir de la pubertad), las células del sistema inmunitario se desarrollan en la médula ósea (presente en huesos como el esternón, huesos ilíacos, vertebras y costillas) mediante un proceso denominado hematopoyesis. En este proceso a partir de células madre hematopoyéticas pluripotenciales (presentan marcadores de superficie como cKIT o Sca-1) con capacidad para auto-regenerarse, se genera un progenitor común multipotencial del cual van a derivar otros dos precursores (uno linfoide y otro mieloide). Estos pasos de proliferación y diferenciación están mediados por factores de crecimiento comunes producidos por las células estromales de la médula ósea. A partir de esos progenitores comunes de linaje (precursores comprometidos) se generarán cada uno de los diferentes tipos celulares mediado por factores de crecimiento que estimulan la diferenciación a cada uno de esos tipos celulares, como por ejemplo la eritropoyetina para la diferenciación del precursor comprometido eritrocítico, o el M-CSF para la monocítica o el GM-CSF para la granulocítica/monocítica. Estos precursores finales o células maduras finales presentan marcadores específicos de linaje.

Fagocitos Mononucleares

LOS FAGOCITOS MONONUCLEARES El sistema fagocítico mononuclear está constituido por células que circulan por el torrente sanguíneo llamadas monocitos y por células residentes en los tejidos, llamadas macrófagos.

Los monocitos son células esféricas con un diametro 10 - 15 um, con un núcleo en forma de riñón y un citoplasma con pocos gránulos (lisosomas, vacuolas fagocíticas). Los precursores ya maduros, desarrollados en la médula ósea a partir de células precursoras de linaje mieloide estimuladas por M-SCF (factor estimulante de colonias de macrófagos), entran en la sangre y circulan por ella (1 - 7 días), desde donde pueden ser reclutados eficientemente hacia los focos de infección a de lesión en los tejidos.

Sin embargo, la mayor parte de los macrófagos residentes (de vida larga) en los tejidos derivan de precursores del saco vitelino o del hígado fetal durante el desarrollo embrionario. Estos macrofagos tisulares tienen funciones muy especializadas dependiendo del tejido en el que se alojen, así los osteoclastos son un tipo de macrófago encargado de la remodelación del hueso, la célula de Kuppfer recubren los sinusoides en el hígado, el macrófago alveolar en el pulmón se encarga de la renovación del surfactante Los monocitos están forman una población heterogénea existiendo diferentes subgrupos que se distinguen por marcadores en su superficie celular.

Muchos marcadores de membrana se suelen nombrar empleando la siguiente nomenclatura: CD (Cluster de Diferenciación) seguido de un número, que indica el orden en el que fue descubierta.

Todos los monocitos expresan moléculas MHC-II, CD11b y CD86, sin embargo, se pueden diferenciar dos subpoblaciones de monocitos a partir de marcadores de superficie y sus funciones: Los monocitos clásicos o inflamatorios (90-95%), que expresan (Ly6chi en ratón / CD14+ en humanos) y son la población más numerosa, producen mediadores inflamatorios y son reclutados desde la sangre o el bazo con rapidez al lugar de la infección o lesión tisular. El otro grupo de monocitos no clásicos, no expresan esos marcadores (Ly6clow en ratón / CD14- en humanos), son menos abundantes y suelen realizar labores de patrullaje, eliminan partículas luminales e intervienen en la eliminación de microbios circulantes y en la reparación de los defectos en las barreras epiteliales.

Funciones de los Macrófagos

FUNCIONES DE LOS MACRÓFAGOS. Los macrófagos tisulares desempeñan funciones que son importantes en las respuestas inmunitarias innata y adaptativa:

Una función muy importante de los macrófagos que derivan de los monocitos en la defensa del hospedador es ingerir microbios por el proceso de fagocitosis para después destruirlos en orgánulos citosólicos empleando enzimas proteolíticas, especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno.Los macrófagos residentes en los tejidos actúan como células centinelas que tienen la capacidad de detectar la presencia de microbios y de responder secretando citocinas que inician y amplifican la respuesta protectora frente al microbio.

Los macrófagos también ingieren células necrosadas del hospedador, como células que mueren debido a los efectos de las toxinas, traumatismos o interrupciones del aporte sanguíneo, así como los neutrófilos que mueren después de acumularse en los lugares de la infección.

Los macrófagos también pueden actuar como células presentadoras de antígeno (APC), presentando fragmentos de proteínas antigénicas a los linfocitos T para activarlos y reclutarlos hasta el foco de la lesión o infección.

Los macrófagos además promueven la reparación de los tejidos dañados al estimular el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos (angiogenesis) y la síntesis de matriz extracelular rica en colágeno (fibrosis). Estas funciones están mediadas por citocinas secretadas por los macrófagos, actuando sobre diferentes células tisulares.

Los macrófagos se encuentran en reposo en los tejidos actuando como células centinelas (expresan marcadores como CD14 y CD163), que se activan para realizar sus funciones al reconocer muchos tipos diferentes de moléculas microbianas (LPS), así como moléculas del hospedador producidas en respuesta a las infecciones (IFN-y) y lesiones. Estas diferentes moléculas activadoras se unen a receptores específicos productores de señales localizados en la superficie del macrófago transmitiendo señales que activan al macrofago. Los macrófagos activados expresan genes que permiten desempeñar sus funciones efectoras (COX2 e iNOS), secretan citocinas y quimiocinas (IL-1, IL-6, TNF, CCL2, CCL3) que permiten amplificar la respuesta inflamatoria y expresan moléculas co-estimuladoras (B7-1 y B7-2) que permiten al macrofago desempeñar sus funciones efectoras.

Células Dendríticas y Subpoblaciones

CÉLULAS DENDRÍTICAS Y SUBPOBLACIONES. Las células dendríticas (DC), son células residentes y circulantes capaces de detectar la presencia de microbios y de iniciar reacciones de la defensa inmunitaria innata como capturar antígenos microbianos proteicos para presentarlos a los linfocitos T con la finalidad de iniciar la respuesta inmunitaria adaptativa.

Por lo tanto, las DC son células presentadoras de antígenos (APC) altamente especializadas en esa función de capturar antígenos microbianos para presentarlos a los linfocitos y en producir señales que estimulen su proliferación y diferenciación. Las APC son las células más importantes o eficientes a la hora de activar a los linfocitos T vírgenes.

Las DC reciben su nombre por la presencia de numerosas proyecciones largas en su membrana plasmática similares a las dendritas de las neuronas. Estas células se encuentran distribuidas ampliamente en los tejidos linfáticos de los epitelios en aquellos tejidos que sirven de acceso a los microbios y el parénquima de distintos órganos. Por lo tanto, estas células se encuentran posicionadas estratégicamente para optimizar la captura de antígenos microbianos y transportarlos hasta los ganglios linfáticos por los que circulan los linfocitos T vírgenes, lo que sitúa a estas células como centinelas de la infección que da comienzo a la respuesta inmune innata y como nexo entre la inmunidad innata y la inmunidad adaptativa.

Subpoblaciones de Células Dendríticas

SUBPOBLACIONES DE LAS CÉLULAS DENDRÍTICAS. Las células dendríticas se pueden subdividir en base a los diferentes marcadores de membrana que presenten, factores de transcripción, su desarrollo a partir de diferentes células precursoras, su localización en los tejidos y sus funciones.

Una subpoblación de DC es el de las clásicas o convencionales (cDC), que es el principal tipo de DC implicados en la captura de antígenos proteínicos de microbios que entran a través de las barreras epiteliales y en su presentación a los linfocitos T vírgenes. Se originan en HSC de la médula ósea mediante una vía de desarrollo que incluye un precursor común tanto de monocitos como de DC clásicas, algunas de las cuales se transforman en precursores diferenciados para cDC (denominados pre-cDC). Todos estos pasos tienen lugar en la médula ósea. Las pre-cDC migran hasta los tejidos periféricos, donde maduran para dar cDC. De manera similar a los macrófagos tisulares, estas DC muestrean continuamente el entorno en el que residen.

Las DC clásicas se pueden subdividir en dos subpoblaciones denominadas cDC2 o principal, y con presentación cruzada, o cDC1 (v. fig. 2.6 y tabla 2.3). Las cDC2 constituyen la subpoblación más numerosa y son muy eficaces en la captura de antígenos exógenos y la inducción de las respuestas de linfocitos T CD4+ (expresan BDCA-3). La subpoblación cDC1 está especializada en la presentación de antígenos a linfocitos T CD8+ y CD4+ vírgenes mediante un proceso denominado presentación cruzada (expresan BDCA-1).

Las DC plasmocitoides (pDC) producen la citocina antivírica interferón (IFN) tipo 1 en respuesta a virus y pueden capturar microbios transportados por la sangre y llevar sus antígenos al bazo para su presentación a los linfocitos T (expresan BDCA-2 y BDCA-4). Estas DC se denominan así porque, después de activarse, se parecen a las células plasmáticas en su forma. Se producen en la médula ósea a partir de un precursor diferente del de las DC clásicas y se encuentran en la sangre y en un pequeño número en los órganos linfáticos. Las pDC, son las principales productoras de citocinas conocidas como IFN tipo 1, que tienen actividades antivíricas potentes y desempeñan una función importante en la defensa innata frente a los virus.

Las DC derivadas de monocitos constituyen células con funciones similares a las de las cDC, pero que derivan de monocitos reclutados hacia focos inflamatorios tisulares. Expresan CD11c, como todas las DC, y también marcadores de monocitos como CD11b y CCR2.

Células Granulocíticas (Neutrófilos)

CÉLULAS GRANULOCÍTICAS (NEUTRÓFILOS). Los neutrófilos son la población más abundante de leucocitos circulantes y el principal tipo de célula en las reacciones inflamatorias. Circulan como células esféricas de