La presentación de antígenos es un proceso inmunológico vital que es esencial para el desencadenamiento de la respuesta inmunitaria de las células T. Debido a que las células T reconocen solo antígenos fragmentados que se muestran en las superficies celulares , el procesamiento del antígeno debe ocurrir antes de que el fragmento de antígeno pueda ser reconocido por un receptor de células T. Específicamente, el fragmento, unido al complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) , se transporta a la superficie de la célula presentadora de antígeno , un proceso conocido como presentación. Si ha habido una infección con virus o bacterias, la célula presentadora de antígeno presentará un fragmento de péptido endógeno o exógeno derivado del antígeno por moléculas MHC. Hay dos tipos de moléculas MHC que difieren en el comportamiento de los antígenos: las moléculas MHC de clase I (MHC-I) se unen a péptidos del citosol celular , mientras que los péptidos generados en las vesículas endocíticas después de la internalización se unen a MHC de clase II (MHC-II). [1] Las membranas celulares separan estos dos entornos celulares: intracelular y extracelular. Cada célula T sólo puede reconocer decenas a cientos de copias de una secuencia única de un único péptido entre miles de otros péptidos presentes en la misma célula, porque una molécula de MHC en una célula puede unirse a una gama bastante amplia de péptidos. [2] [3] Predecir qué (fragmentos de) antígenos serán presentados al sistema inmunológico por un determinado tipo de MHC/HLA es difícil, pero la tecnología involucrada está mejorando. [4]
Las células T citotóxicas (también conocidas como T c , células T asesinas o linfocitos T citotóxicos (CTL)) expresan correceptores CD8 y son una población de células T que están especializadas en inducir la muerte celular programada de otras células. Las células T citotóxicas patrullan regularmente todas las células del cuerpo para mantener la homeostasis del organismo. Siempre que encuentran signos de enfermedad, causados por ejemplo por la presencia de virus o bacterias intracelulares o una célula tumoral transformada, inician procesos para destruir la célula potencialmente dañina. [1] Todas las células nucleadas del cuerpo (junto con las plaquetas ) muestran un complejo mayor de histocompatibilidad de clase I (moléculas MHC-I). Los antígenos generados endógenamente dentro de estas células se unen a las moléculas MHC-I y se presentan en la superficie celular. Esta vía de presentación de antígenos permite al sistema inmunológico detectar células transformadas o infectadas que muestran péptidos de proteínas propias modificadas (mutadas) o extrañas. [5] [6]
En el proceso de presentación, estas proteínas se degradan principalmente en pequeños péptidos por proteasas citosólicas en el proteasoma , pero también hay otras vías proteolíticas citoplasmáticas. Luego, los péptidos se distribuyen al retículo endoplasmático (RE) a través de la acción de las proteínas de choque térmico y el transportador asociado con el procesamiento de antígenos (TAP) que transloca los péptidos citosólicos al lumen del RE en un mecanismo de transporte dependiente de ATP. Hay varias chaperonas del RE involucradas en el ensamblaje de MHC-I, como calnexina , calreticulina , Erp57, proteína disulfuro isomerasa (PDI), [7] y tapasina . Específicamente, el complejo de TAP, tapasina, MHS Clase 1, ERp57 y calreticulina se llama complejo de carga de péptidos (PLC). [8] Los péptidos se cargan en la ranura de unión de péptidos MHC-I entre dos hélices alfa en la parte inferior de los dominios α1 y α2 de la molécula MHC clase I. Después de liberarse de la tapasina, los complejos péptido-MHC-I (pMHC-I) salen del RE y son transportados a la superficie celular por vesículas exocíticas. [9] [10]
Las células T antivirales ingenuas ( CD8+ ) no pueden eliminar directamente las células transformadas o infectadas. Tienen que ser activadas por los complejos pMHC-I de las células presentadoras de antígenos (APC). En este caso, el antígeno puede presentarse directamente (como se describió anteriormente) o indirectamente ( presentación cruzada ) desde células infectadas por el virus y no infectadas. [11] Después de la interacción entre pMHC-I y TCR, en presencia de señales coestimulantes y/o citocinas, las células T se activan, migran a los tejidos periféricos y matan a las células diana (células infectadas o dañadas) induciendo citotoxicidad . [ cita requerida ]
La presentación cruzada es un caso especial en el que las moléculas MHC-I pueden presentar antígenos extracelulares, que normalmente solo presentan las moléculas MHC-II. Esta capacidad aparece en varias células APC, principalmente células dendríticas plasmocitoides en tejidos que estimulan directamente a las células T CD8+. Este proceso es esencial cuando las células APC no están infectadas directamente, ya que desencadena respuestas inmunitarias antivirales y antitumorales locales de inmediato sin que las células APC se distribuyan en los ganglios linfáticos locales. [6]
Los antígenos del espacio extracelular y, a veces, también los endógenos, [12] son encerrados en vesículas endocíticas y presentados en la superficie celular por moléculas MHC-II a las células T colaboradoras que expresan la molécula CD4 . Solo las células APC como las células dendríticas , las células B o los macrófagos expresan moléculas MHC-II en su superficie en cantidad sustancial, por lo que la expresión de moléculas MHC-II es más específica de la célula que MHC-I. [ cita requerida ]
Las CPA suelen internalizar antígenos exógenos por endocitosis , pero también por pinocitosis , macroautofagia , microautofagia endosómica o autofagia mediada por chaperonas . [12] En el primer caso, tras la internalización, los antígenos quedan encerrados en vesículas llamadas endosomas . Hay tres compartimentos implicados en esta vía de presentación de antígenos: endosomas tempranos, endosomas tardíos o endolisosomas y lisosomas , donde los antígenos son hidrolizados por enzimas asociadas a los lisosomas (hidrolasas dependientes de ácido, glicosidasas, proteasas, lipasas). Este proceso se ve favorecido por la reducción gradual del pH. Las principales proteasas de los endosomas son las catepsinas y el resultado es la degradación de los antígenos en oligopéptidos. [ cita requerida ]
Las moléculas MHC-II se transportan desde el RE al compartimento de carga MHC clase II junto con la cadena invariante de proteína (Ii, CD74). Una molécula MHC-II no clásica ( HLA-DO y HLA-DM ) cataliza el intercambio de parte del CD74 ( péptido CLIP ) con el antígeno peptídico. Los complejos péptido-MHC-II (pMHC-II) se transportan a la membrana plasmática y el antígeno procesado se presenta a las células T auxiliares en los ganglios linfáticos. [9]
Las CPA experimentan un proceso de maduración mientras migran, a través de señales quimiotácticas , a los tejidos linfoides, en los que pierden la capacidad fagocítica y desarrollan una mayor capacidad para comunicarse con las células T mediante presentación de antígenos. [13] Al igual que en las células T citotóxicas CD8+, las CPA necesitan pMHC-II y señales coestimuladoras adicionales para activar completamente las células T colaboradoras ingenuas.
Existe una vía alternativa de procesamiento y presentación de antígenos endógenos sobre moléculas MHC-II en las células epiteliales tímicas medulares (mTEC) a través del proceso de autofagia . Es importante para el proceso de tolerancia central de las células T, en particular la selección negativa de clones autorreactivos. La expresión génica aleatoria de todo el genoma se logra mediante la acción de AIRE y una autodigestión de las moléculas expresadas presentadas tanto en moléculas MHC-I como MHC-II. [ cita requerida ]
Los receptores de células B en la superficie de las células B se unen a antígenos nativos intactos y no digeridos de naturaleza estructural, en lugar de a una secuencia lineal de un péptido que ha sido digerido en pequeños fragmentos y presentado por moléculas MHC. Grandes complejos de antígeno intacto son presentados en los ganglios linfáticos a las células B por las células dendríticas foliculares en forma de complejos inmunes . Algunas APC que expresan niveles comparativamente más bajos de enzimas lisosomales tienen, por lo tanto, menos probabilidades de digerir el antígeno que han capturado antes de presentarlo a las células B. [14] [15]