10 citocinas texto y fig

7/25/2019 10 Citocinas Texto y Fig

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CITOCINASAntonio Alonso, octubre 2003

A) Introduccin

Las citocinas son protenas producidas por clulas de la

inmunidad innata y adquirida que median muchas de lasacciones de estas clulas.

En lneas generales las citocinas liberadas en la fase deactivacin de la respuesta inmune activan el crecimiento ydiferenciacin de los linfocitos mientras que en la faseefectora activan a las clulas efectoras para eliminar a losmicrobios u otros antgenos.

El nombre citocinas es un trmino genrico. Las citocinasproducidas por los fagocitos mononucleares se han lla-mado clsicamente monocinas y las producidas por loslinfocitos linfocinas. No obstante el desarrollo de tcnicas

molculas ha permitido observar que una misma citocinapuede ser sintetizada por linfocitos, monocitos y otros ti-pos de clulas. Por este motivo el termino citocina pareceel ms apropiado.

Dado que muchas citocinas son sintetizadas por leucoci-tos y actan sobre otros leucocitos, se les llama interleuci-nas. El trmino es incorrecto porque algunas citocinas queson producidas por leucocitos y actan sobre leucocitos,por razones histricas no se les llama interleucinas. A lainversa, muchas citocinas llamadas interleucinas son pro-ducidas por clulas no leucocitarias y actan sobre clulas

no leucocitarias.A pesar de estas incongruencias el trmino interleucina seha generalizado porque ha medida que se han ido carac-terizando se les ha ido dando nombres dentro de una no-menclatura standard (IL-1, IL-2, etc.).

Las distintas interleucinas han recibido en el pasado nom-bres muy diversos pero tambin muy tiles porque en elpropio nombre iba descrito su origen o su funcin. Porejemplo, la IL-2 (nombre que per seno dice nada) antesse llamaba factor de crecimiento de los linfocitos T (nom-bre que define de manera muy precisa su funcin ms

importante).

B) Propiedades generales comunes a todas las cito-cinas

1. La secrecin de citocinas es un fenmeno lento, brevey autolimitado. La mayora de las citocinas no se en-cuentran almacenadas en la clula, por lo tanto su sn-tesis requiere transcripcin de su material gentico ytraduccin del RNAm. A veces requiere adems pro-cesamiento del RNA y transformaciones postraduc-cin de un pptido precursor antes de obtener la protena activa. Esto explica la lentitud en su libe-racin. Adems el RNAm es inestable lo que explica la brevedad. Las citocinas sintetizadas son in-

mediatamente secretadas, aunque hay algunas excepciones.

ndiceA) Introduccin 1

B) Propiedades generales comunes atodas las citocinas

1

C) Clasificacin 2

D) Receptores de citocinas 3

E) Sealizacin va JAKISTAT 4

F) Citocinas de la Inmunidad Innata 5

1. TNF 5

2. lnteleucina 1 8

3. Quimiocinas 9

4. lnterleucina 12 11

5. lnterferones tipo 1 12





G) Papel de las citocinas en la respues-

ta innata y en la inflamacin15

H) Citocinas de la inmunidad adaptativa 16

1. Interleucina 2 17



4. lnterfern y 20

5. Factor transformante del cre-

cimiento

22

6. Linfotoxina 22


8. Otras citoc. (IL-16, IL-17, MIF) 23

I) Papel de las citocinas en la Inmuni-

dad Adaptativa23

1. Propiedades de las subpobla-

ciones T CD4+23

2. Desarrollo de Th1 y Th2 24

3. Funciones efectoras de Th1 y

Th225

J) Citocinas de la Hematopoyesis 28

1. Factor de la Stem Cell 28


3. Interleucina 3 29

4. GM-SCF 30

5. M-CSF 30

6. G-CSF 30




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2. Las acciones de la citocinas son a menudo pleiotrpicas y redundantes. Si una citocina acta sobrediversos tipos celulares se dice que es pleiotrpica. Esta propiedad le permite a las citocinas modu-lar varios efectos biolgicos al mismo tiempo. Si varias citocinas tienen el mismo efecto biolgico sedice que son redundantes.

3. Algunas citocinas influencian la sntesis y las acciones de otras citocinas. Por esto la liberacin deuna citocina puede disparar reaccin en cadena con liberacin de otras citocinas. Las citocinas libe-

radas en la cascada pueden ser agonistas o antagonistas de la primera.

4. La accin de las citocinas puede realizarse localmente o a distancia. Cuando actan localmentesobre la misma clula que la produce se dice que su efecto es autocrino, si actan sobre clulas ve-cinas su efecto se llama paracrino y si pasa a la circulacin y se dispersan para actuar a distancia suefecto es endocrino.

5. Las citocinas, como las hormonas polipeptdicas, inician su accin unindose a receptores especfi-cos de la superficie de su clula diana. Esta unin se realiza con gran afinidad (Kd: 10 -10-10-12 M) porlo que son necesarias cantidades muy pequeas de citocinas para desencadenar el efecto biolgi-co. La concentracin de receptores de citocinas en las clulas diana es baja: 100-1000 receptores /clula.

6. La expresin de receptores de citocinas est regulada por seales externas a la clula. Estas sea-les determinan por tanto el nivel de respuesta de las clulas a las citocinas. Por ejemplo, cuando loslinfocitos T reconocen a su antgeno especfico expresan el receptor para IL-2. Esto focaliza la ac-cin de la IL-2 sobre los linfocitos estimulados por antgenos quedando los no estimulados insensi-bles a la citocina. De esta forma una citocina que no es antgeno especfica queda condicionada porla especificidad del receptor del linfocito T por su antgeno.

7. En la mayora de los casos la accin de una citocina sobre una clula conduce a trascripcin y tra-duccin y esto conlleva la adquisicin de nuevas funciones y en algunos casos a la proliferacin dedicha clula. Existen tres excepciones a esta regla: las quimiocinas, el TNF y la IL-15, que actande forma muy rpida por encontrarse presintetizadas y almacenadas en la clula.

C) Clasificacin.

No existe ninguna clasificacin buena de las citocinas. Lo menos malo es hablar de categoras funciona-les. Las citocinas se pueden agrupar en tres categoras:

- de la inmunidad innata- de la inmunidad adquirida- de la hematopoyesis

En general las citocinas de la inmunidad innata y la adquirida son producidas por clulas distintas y ac-tan sobre poblaciones celulares diferentes (tabla 1).

Tabla 1 - Algunas propiedades que distinguen a las citocinas de la inmunidad innata y adquirida

Inmunidad innata Inmunidad adquiridaEjemplo de citocinas TNF-, IL-1, IL-12, IFN- IL-2, IL-4, IL-5, IFN-

Producidas fundamentalmentepor

Macrfagos, NK Linocitos T

Tras el estimulo de

LPS, peptidoglicanos bacterianos,RNA viral, citocinas producidas por

linf T (IFN-)

Antgenos proteicos

Funcin biolgica principalMediadores de la Inmunidad innata yde la inflamacin (local y sistmica)

Mediadores de la inmunidad adquirida:regulacin del crecimiento y diferencia-cin de los linfocitos y activacin declulas efectoras como macrfagos,eosinfilos y cl. cebadas.

Cantidad producida Puede ser alta, detectable en suero Generalmente baja, no detectable ensuero.


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Efectos Sistmicos y locales Habitualmente solo locales

Participan en enfermedades Sistmicas, como el shock spticoLesin tisular local, como la inflamacingranulomatosa.

D) Receptores de citocinas

Los receptores de citocinas estn formados por una o ms protenas transmembrana. El extremo extra-celular es el ligando de la citocina y el citoplasmtico inicia las vas de sealizacin intracelular. Estasvas de sealizacin se inician por reagrupamiento de los receptores tras unirse a la citocina, lo queaproxima entre si a las regiones citoplasmticas de los receptores, de una forma muy similar a cmo seactivan los receptores para el antgeno de los linfocitos T y B. La clasificacin de receptores de citocinasms usada se basa en el parecido estructural de la porcin extracelular de los receptores. Los recepto-res de citocinas se agrupan en cinco familias (fig. 1).

Receptores tipo I:Se les llama tambinreceptores de hemopo-yetina y poseen una oms copias de un domi-nio con dos pares decistena y una secuenciaproximal WSXWS con-servados (fig. 2). Estosreceptores se unen acitocinas que estn ple-gadas en 4 hlices alfa.Unas cadenas del re-ceptor se encargan deunirse a la citocina y

otras de transmitir la seal a la clula.

Receptores tipo II:Como los de tipo Iposeen dos dominiosextracelulares concistenas conservadaspero no contienen lasecuencia WSXWS.Una cadena se une ala citocina y la otratransduce la seal.

Receptores tipo TNF:Contienen dominiosextracelulares ricos encistena. Una vez quese han unido a suligando activan a pro-tenas intracelularesasociadas que indu-cen la apoptosis y/oestimulan la expresinde genes.

Receptores tipo Ig:

ss

ss

Fig. 2- Subunidades de algunos receptores de citocinas de tipo I

IL-2R

IL-15R

IL-4R

Cadena gamma comn

GM-CSFR

IL-5R

Cadena beta comn

IL-6R

Glicoprotena 130 comn

gp130

gp130

ss

IL-11R

gp130

Cys-Cys-

WSXWS

Receptor tipo I

Cys-

Receptor tipo II Receptor tipo TNF

ss

ss

ss

Receptor tipo Ig Receptor con sietecadenas

transmembrana

en hlice alfa

IL-2IL-3IL-4IL-5

IL-6IL-7IL-9IL-11

IL-12IL-13IL-15

IL-10

IFN , IFN IFN ,

GM-CSF, G-CSF

TNF , LT, CD40LFasL, NGF IL-1, M-CSF

SCFQuimiocinas

W=triptfanoS= serina

X= cualquier Aa.

Fig. 1- Familias de receptores de citoc inas


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Reciben este nombre por poseer dominios extracelulares tipo Ig. El modo de sealizacin es distintodependiendo del receptor.

Receptores con siete cadenas transmembrana en hlice :

Tambin se les llama serpenteantes porque entran y salen de la clula serpenteando. El ge-noma humano codifica muchos receptores de este tipo relacionados con la recepcin de est-

mulos ambientales. Los relacionados con el sistema inmune son estimulados por las quimioci-nas.

La clasificacin de receptores basada en sus dominios extracelulares es til para entender la unin desus ligandos pero no dice nada de cmo las citocinas activan a sus clulas diana, que depende, obvia-mente de los dominios intracelulares de los receptores.

Los receptores de distintas citocinas activan vas metablicas intracelulares diferentes (tabla 2).

Tabla 2 Vas de activacin, receptores y mecanismos de sealizacin de las citocinas

Va Receptores que usan esta va Mecanismo de sealizacin

JAK/STAT Receptores tipo I y tipo II Fosforilacin mediada por JAK y activacin de losfactores de transcripcin STAT

TRAFs Familia de receptores del TNF: TNF-RII,CD40

Unin de protenas adaptadoras, activacin defactores de transcripcin.

Dominios de muer-te

Familia de receptores del TNF: TNF-RI,Fas

Unin de protenas adaptadoras, activacin decaspasas.

A travs de recep-tor de peaje

IL-1R, IL-18R (homlogo al la protenatoll de la drosphila)

Unin de protenas adaptadoras, activacin defactores de transcripcin.

Tirosin kinasas M-CSFR, SCFR Actividad tirosin kinasa intrnseca del receptor

Protena G Receptores de quimiocinas

JAK: Janus kinase(Kinasa Jano).STAT:Signal transducer and activator of transcription (Transductor de seal y activador de trascripcin)TRAFs: TNF Receptor-Associated Factors (Factores asociados al receptor de TNF)M-CSFR: Monocyte-Colony Stimulatn Factor Receptor (Receptor de Factor Estimulante de Colonias de Mono-citos)

SCFR: Stem cell Factor Receptor(Receptor del Factor de la Stem Cell)

E) E) Sealizacin de citocinas va Kinasas Jano (JAK) y Transductores de Seales y Activado-res de Trascripcin (STAT):

Uno de los mecanismos mejor entendidos por los que las citocinas trasducen seales para inducir repuestas en las clulas diana son aquellos en los que participan las enzimas llamadas kinasas Janofactores de trascripcin llamados transductores de seales y activadores de trascripcin. Las vas desealizacin JAK/STAT son usadas por todos los receptores de citocinas tipos I y Il. El estudio de

estas vas ha revelado la relacin directa que existe entre la unin de la citocina a su receptor y laactivacin trascripcional de los genes implicados.

El descubrimiento de las vas JAK/STAT se hizo por anlisis gentico y bioqumico de la va de sea-lizacin de los interferones. Las regiones promotores de los genes sensibles a interferones contienesecuencias que ligan a protenas celulares que son fosforiladas cuando la clula se trata con interfe-rn. Se observ que estas protenas activan la trascripcin de genes sensibles a la citocina y fueronllamadas transductoras de seales y activadoras de la trascripcin. Se crearon lneas celulares mu-tantes insensibles a los interferones y se observ que la causa de esta insensibilidad era la ausenciade algunas de estas protenas. Adems, cuando se trasfectaron los genes de estas protenas serestableci la sensibilidad de las lneas a los interferones. Esto estableci el papel fundamental deestas protenas en la respuesta a estas citocinas. En otras lneas celulares mutantes se encontr

que eran deficitarias en una o ms tirosinkinasas. Estas kinasas poseen dos dominios de kinasa porlo que se les llam kinas Jano, en recuerdo del dios romano con dos caras. De estos dos dominios


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de kinasa slo uno tiene actividad enzimtica. Estudios posteriores entre los que se encuentra elanlisis de ratones knockout para JAK y/o STAT han puesto de manifiesto que estas vas de seali-zacin JAK/STAT son usadas por muchas citocinas y hormonas.

F) Citocinas de la inmunidad innata

Son producidas fundamentalmente por los fagocitos mononucleares en respuesta a agentes infecciosos

(por ejemplo LPS bacteriano o RNA bicatenario viral) y por macrfagos activados por linfocitos T activa-dos. La mayora de las citocinas de esta categora estimulan las reacciones inflamatorias ante micro-

bios. La tabla 3 resume las citocinas de esta categora. El interfern gamma (IFN-) acta en la respues-ta inmune innata y en la adquirida).

Tabla 3 Algunas propiedades de las citocinas de la inmunidad innata

Citocina Tamao Origen Dianas Funcin

TNF Homotrimero 51kDMacrfagosLinf. T

C. Endoteliales

Neutrfilos

Hipotlamo

Hgado

MsculoMuchas clulas

Activacin (inflamacin, coagulacin)ActivacinFiebreSntesis de protenas de fase aguda

Catabolismo graso caquexiaApoptosis

IL-1Precursor de 33kDIL-1: 17kD

MacrfagosC. endotelialesC. epiteliales

C. Endoteliales

Hipotlamo

Hgado

Activacin (inflamacin, coagulacin)FiebreSntesis de protenas de fase aguda

Quimiocinas(ver tablasiguiente)

8-12kD

MacrfagosC. endotelialesLinf . TFibroblastosPlaquetas

Leucocitos Quimiotxis, activacin

IL-12Heterodmero 35kD+ subunidades 40kD

MacrfagosC. dendrticas

NK y Linf. T

Linf. T

Sntesis de IFN-y actividad citolticaDiferenciacin a TH1

IFNs tipo I:IFN-, IFN-

IFN-: 15-21kDIFN-: 20-25kD

IFN-: Macrfa-gos

IFN-: Fibroblas-tos

Todas las cl.

NK

Estado antiviral, expresin HLA-IActivacin

IL-10

Heteridmero 34-40kDSubunidades de18kD

MacrfagosLinf. T(+ los TH2)

Macrfagos

Linf. B

Inhibicin prod. IL-12, aumento deHLA-II y coestimuladoresProliferacin

IL-6 19-26kDMacrfagosC. endotelialesLinf. T

Hgado

Linf. B

Sntesis de protenas de fase agudaProliferacin clulas plasmticas

IL-15 13kDMacrfagos yotras c.

NK

Linfoc. T

ProliferacinProliferacin

IL-18 17kD Macrfagos NK y Linf T Sntesis de IFN-

1. Factor de necrosis tumoral ((TNF, Tumor Necrosis Factor)

(Al TNF se le suele llamar por razones histricas TNF-, para distinguirlo de TNF-o linfotoxina)

En los aos 30 el Ruso-Americano Shwartzman observ que si se inyectaba LPS en la vena a un cone-jo y se volva a repetir la inyeccin 24 horas ms tarde, tras la segunda inyeccin se produca una coa-gulacin intravascular diseminada en el animal que poda conducirle a la muerte (el LPS o lipopolisac-rido es un componente de muchas bacterias). A este fenmeno se llam reaccin de Shwartzman sis-

tmica.


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Cuando tras la primera inyeccin en vena (o en piel) se realizaba otra en la piel se produca una reac-cin local que terminaba necrosando la zona de la segunda inyeccin. A esta se llam reaccin deShwartzman local.

Las investigaciones de Shwartzman fueron publicadas en1937 (Phenomenon of local tissue reactivity and its immunological and

clinical significance). Muri en 1965 sin saber que haba descu-bierto el TNF.

Cuando se extrae sangre de un animal que ha sufrido unareaccin de Shwartzman sistmica o local y el suero se inyec-ta en el interior de un tumor se produce una necrosis localiza-da del tumor en la zona de la inyeccin. Al factor del suerocausante de este fenmeno se le llam en los aos 70 Factorde Necrosis Tumoral.

Hoy el TNF existe puro y cuando se inyecta de forma apro-piada a animales reproduce maravillosamente bien las reac-

ciones de Shwartzman sistmica y local y la necrosis de tu-mores. Adems, los anticuerpos anti-TNF bloquean la apari-cin de estos fenmenos.

El TNF es el mediador mas importante de muchas infeccio-nes bacterianas agudas. Es producido fundamentalmente porlos macrfagos, linf. T, los linf. B, las clulas NK y las clulascebadas. El estmulo ms importante para que estas clulasproduzcan TNF es el LPS, una endotoxina de las bacteriasgram negativas.

El TNF es una protena formada por tres pptidos idnticos

(homotrmero) que adoptan la estructura de una pirmide triangular. Cada lado de la pirmide est for-mada por una subunidad de TNF. Los lugares de unin al receptor se encuentran en la base de la pir-mide lo que permite que el TNF pueda unirse al mismo tiempo a varios receptores.

Para este homotrmero existen dos tipos de receptores. Los dos son estructuras transmembrana queestn presentes en casi todas las clulas. Cuando el TNF se acopla al receptor en el exterior de la clu-la, se transmiten seales al interior que ponen en marcha una serie de acontecimientos. Estos aconte-cimientos son distintos para los dos tipos de receptores de TNF existentes (fig. 4).

El receptor I de TNF (TNF-RI o p55) posee en el citoplasma un segmento llamado dominio de muerte odeath domain. Tras la activacin de este receptor por el TNF se unen al dominio de muerte una protena

adaptadora llamada TRADD (TNF Receptor-Associated Death Domain), otra llamada FADD (Fas Asso-ciated Death Domain) y el precursor de la caspasa 8. De esta forma queda activada la caspasa 8 y ocu-rre una serie de eventos que conducen a la muerte programada de la clula o apoptosis.

El receptor II (TNF-RII o p75) posee igualmente el dominio de muerte y se une a TRADD pero recluta aotras dos protenas intermediarias de la sealizacin llamadas TRAF (TNF Receptor-Associated Factor)

y RIP (Receptor Interacting Protein). TRAF activa la va de las kinasas SAP y RIP la va de NF B que

conducen a la generacin de los factores de transcripcin AP-1 y NFB. Para el papel de AP-1 y NFBver la figura de acontecimientos intracelulares en la activacin de los linfocitos T, en las trasparenciasgenerales de la asignatura).

LPS(i.v.)

LPS

(i.v.)

24Horas

LPS(piel o i.v.)

24Horas

LPS(piel)

Sistmica Local

Fig. 3. Las reacciones de Shwartzman


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Funciones biolgicas del TNF

A) En condiciones normales lasfunciones del TNF quedan res-tringidas a la zona en la que selleva a cabo la infeccin. Estas

circunstancias el TNF realizasus funciones a nivel local. Es-tas funciones son:

1. Aumenta el reclutamiento deneutrfilos y monocitos a lazona de infeccin y activa aestas clulas para erradicar alos grmenes. Esto lo lleva acabo:

a) aumentando la expresin

de molculas de adhesinen el endotelio vascularprximo al foco de infec-cin, con lo que se facilitael homing y

b) haciendo que las clulas endoteliales y los macrfagos liberen quimiocinas que atraern msleucocitos al foco de infeccin (este fenmeno de atraccin qumica se denomina quimiotxis).

2. Induce la apoptosis de algunos tipos celulares (la significacin fisiolgica de este hecho es descono-cida).

3. Induce a los fagocitos mononucleares a secretar IL-1, que funciona de forma parecida al TNF.

Existen circunstancias en las cuales las funciones locales del TNF pueden causar efectos indeseables,probablemente debido a una produccin local mantenida. Este es el caso de las enfermedades autoin-munes. Actualmente se est intentando minimizar estos efectos adversos neutralizando el TNF con an-ticuerpos monoclonales anti-TNF o con receptores de TNF solubles.

B) En las infecciones severas se produce el TNF en tal cantidad que difunde desde los focos de infec-cin a la sangre y causa trastornos sistmicos:

1. Aumenta la liberacin de prostaglandinas por las clulas hipotlamicas lo que produce fiebre (poresto al TNF se llama pirgeno endgeno). La aspirina bloquea la sntesis de prostaglandinas y dis-

minuye la fiebre.2. Aumenta la sntesis en el hgado de dos protenas sricas: amiloide a y fibringeno.3. Disminuye el apetito e inhibe la sntesis de lipoproteinlipasa, llegando a ocasionar una delgadez ex-

trema llamada caquexia. La lipoproteinlipasa libera los cidos grasos de las lipoproteinas del suerocon lo que dichos cidos quedan disponibles para pasar a las clulas para su utilizacin.

4. Disminuye la contractilidad muscular general ( flacidez) y cardiaca (disminucin de la presinarterial).

5. Aumenta la expresin en las clulas endoteliales de factor tisular (un potente activador de la coa-gulacin) e inhibe la expresin de trombomodudina, un inhibidor de la coagulacin . Estas dos ac-ciones conducen a la aparicin de trombosis vasculares. La necrosis que produce el TNF en los tu-mores es en gran medida debida a su trombosis vascular.

6. El TNF causas trastornos metablicos severos tales como el descenso de la glucemia hasta niveles

incompatibles con la vida. Esto es debido a sobreutilizacin por el msculo y fallo del hgado parareemplazarla.

TNF

TNF-RI

Deathdomain

TRADD

TRADD

FADDCaspasa8

Apoptosis

TNF

TNF-RII

Deathdomain

TRADD

TRADD

TRAF RIP

SAP

AP-1

NF B

Fig. 4. Los dos tipos de receptores del TNF.


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Una complicacin severa de la infeccin masiva con bacterias gram negativas es el shock sptico oshock endotxico, una situacin habitualmente mortal. Los anticuerpos monoclonales y los receptoressolubles de TNF son capaces de revertir este shock sptico en animales de experimentacin pero, porrazones desconocidas, son ineficaces en los humanos.

2. Interleucina 1La funcin principal de la IL-1 (como la del TNF) es de mediadora de la respuesta inflamatoria en lasinfecciones y otros estmulos inflamatorios.

La IL-1 es producida por los fagocitos mononucleares activados por productos bacterianos como el LPSu otras citocinas, como el TNF (un ejemplo de accin de citocinas en cascada). Al contrario que el TNF,la IL-1 es tambin producida por neutrfilos, clulas epiteliales como los queratinocitos y clulas endote-liales.

Hay dos formas de IL-1, la IL-1y la IL-1. La homologa estructural entre ambas es menor del 30%pero se unen al mismo receptor de membrana y poseen las mismas funciones. Ambas formas se sinte-tizan como un pptido precursor de 33kD y se secretan como protenas maduras de 17kD. El precursor

de la IL-1madura a protena activa por la accin de una proteasa llamada enzima convertidora de IL-1o ICE (IL-1 converting enzyme). ICE fue el primer miembro de una familia de cistin proteasas llama-das caspasas que se descubri en mamferos. Muchos miembros de esta familia estn involucrados enmuchas clulas en la muerte por apoptosis.

Al contrario de lo que ocurre con la mayora de las protenas secretadas, ni la IL-1ni la IL-1poseenuna secuencia hidrofbica en su pptido precursor para guiarlas al retculo endoplsmico. Se descono-ce cmo son secretadas estas protenas. La mayor parte de la IL-1 encontrada en la circulacin es IL-

1.

Se han descrito dos receptores para IL-1 y ambos son miembros de la superfamilia de Igs. El tipo I seencuentra en la mayora de los tipos de clulas y es el que media la mayora de las acciones mediadaspor la IL-1. Est asociado con otra protena llamada protena accesoria del receptor de IL-1, que es

homloga al propio receptor de IL-1. El receptor tipo II se expresa en linf. B pero puede ser inducido enotras clulas. No responde a la IL-1 por lo que su funcin es atrapar para inhibir competitivamente launin de la IL-1 al receptor tipo I. La regin citoplasmtica del receptor tipo I es homloga al receptorToll (peaje) de la drosophila, que est relacionado en la defensa contra la infeccin. Hasta el momentose han identificado en los mamferos 6 molculas homlogas a Toll y todas ellas parecen estar relacio-nadas con la defensa frente a distintos tipos de infecciones microbianas. La unin de la IL-1 al receptortipo I conduce a la activacin de los factores de transcripcin NF-kB y AP-1 mediante una va en la queparece participar un miembro de la familia TRAF (ver activacin va TNF).

Funcin biolgica de la IL-1.Es similar a la del TNF y depende de la cantidad de citocina produci-da.

Cuando se secreta a bajas concentraciones funciona como un mediador de la inflamacin loca. Ac-ta sobre las clulas endoteliales para aumentar la expresin de molculas que aumentan la ad-hesin leucocitaria tales como los ligandos para las integrinas.

Secretada en cantidades mayores penetra en el torrente circulatorio y posee acciones endocrinas.Como el TNF, produce fiebre, induce la sntesis de protenas de fase aguda por el hgado e inicia eldesgasto metablico que conduce a la caquexia.

El parecido en las acciones del TNF y la IL-1 parece extrao porque tanto ambas citocinas como susreceptores son muy distintos estructuralmente. La probable explicacin lgica a este fenmeno del pa-recido de sus efectos biolgicos es que los receptores de ambas citocinas activan protenas homlogasy activan a los mismos factores de transcripcin. No obstante, existen varias diferencias entre TNF e IL-1. Por ejemplo, la IL-1 no induce apoptosis e incluso a altas concentraciones no causa shock sptico.

Los fagocitos mononucleares producen un inhibidor natural de la IL-1. Se trata de una protena estructu-ralmente homloga que se une al mismo receptor que la IL-1 y por tanto compite con ella, por lo que se


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llama antagonista del receptor de la IL-1 (IL-1ra, IL-1 receptor antagonist). Este antagonista se ha usadoen ensayos clnicos para mejorar el shock sptico y la artritis reumatoide. No ha dado resultado, proba-blemente debido a la redundancia de las acciones de la IL-1 y el TNF.

3. Quimiocinas.

Las quimiocinas forman una larga familia de citocinas estructuralmente homlogas que estimulan el

movimiento leucocitario y regulan su migracin desde la sangre a los tejidos.

Estructura, produccin y receptores de quimiocinas:

Todas las quimiocinas son polipptidos de 8-12 kD que poseen dos puentes disulfuro. Hasta el momen-to se han identificado unas 50 quimiocinas y probablemente existan ms. Existen dos familias de qui-miocinas. Las que poseen contiguas las dos cistenas que forman el puente disulfuro se llaman quimio-cinas CC y aquellas que poseen las dos cistenas separadas por otro aminocido se llaman quimiocinasCXC. Estas diferencias se correlacionan con sus genes, que se organizan en dos grupos genticos se-parados. En la inflamacin, las citocinas CC actan sobre monocitos, linfocitos y eosinfilos mientrasque las CXC actan sobre todo sobre neutrfilos. Como excepciones, existe una quimiocina con unasola cistena y otra con dos cistenas separadas por tres aminocidos (CX3C).

Las quimiocinas, tanto CC como CXC, son producidas por leucocitos y por varios tipos de clulas tisula-res, como endoteliales, epiteliales y fibroblastos. En muchas de estas clulas la secrecin de quimioci-nas es inducida por microbios y por citocinas inflamatorias como el TNF y la IL-1. Algunas quimiocinasCC son producidas por linf. T activados actuando de puente entre la inmunidad adaptativa y la innata.Algunas citocinas se producen de forma constitutiva, sin ningn estmulo inflamatorio, en los rganoslinfoides, por lo que estn relacionadas con el trafico fisiolgico de linfocitos entre los rganos linfoides.Las quimiocinas de ambas familias se une en la superficie de la clula endotelial a proteoglicanos deheparn sulfato y de esta forma quedan expuestas a los leucocitos circulantes. Los leucocitos circulan-tes, al contacto con las quimiocinas, se unen al endotelio por medio de las molculas de adhesin yaumentan su motilidad para abandonar la sangre.

Hasta el momento se han descrito 10 receptores para quimiocinas CC (CC-R1 a CC-R10) y 6 recepto-

res para quimiocinas CXC (CX-R1 a CX-R6) (tabla 4).

Tabla 4 - Receptores de quimiocinas

Receptor Ligandos (algunos ejemplos) Clulas que lo expresan Funcin principalCXC-R1 IL-8 Neutrfilos Inflamacin aguda

CXC-R2 IL-8, Gro-/ Neutrfilos Inflamacin aguda

CXC-R3 IP10, Mig (estimulado por IFN- Linf. T (TH1> TH2) Migracin T a sitios DTH

CXC-R4 SDF-1 Linf. T, B, Monoc,, Neutrf. Algu-nas clulas tisulares.

Reclutamiento T. Co-receptorpara HIV

CXC-R5 BLC/BCA-1 Linf T, B Migracin B a folculos linf.

CC-R1 MIP-1. RANTES. MCP-2 y 3 Monoc., Basf., Eosinf., T InflamacinCC-R2 MCP-1, 2, 3 y 4 Monoc., Basf., T Inflamacin

CC-R3 Eotaxin. MCP-2, 3 y 4.RANTES Eosinf., Basf., T (TH2> TH1) Inflamacin alrgica

CC-R4 TARC T (TH2> TH1) Trfico linfocitario

CC-R5 RANTES. MIP-1. MIP-1 Monoc., T (TH1> TH2) Inflamacin. Co-receptor paraHIV

CC-R6 LARC/MIP-3 T, B Trfico linfocitario

CC-R7 ELC Monoc., Cl, dendrticas, T naive Trfico linfocitario c. Dendrt. ()

CC-R8 I309 Monocitos, T Trfico linfocitario


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Solamente se dan algunas de las quimiocinas que se unen a cada receptor. Los nombres de las quimiocinas amenudo se basan en la forma en que fueron descubiertas.

BLC: B lymphcyte chemokine quimiocina de los linfocitos B

ELC: Epstein-Barr Virus chemokine ligand Ligando de la quimiocina del virus de Epstein Barr

IP-10: Inducible protein 10 protena inducible 10.

LARC: Liver and activation-regulated chemokine Quimiocina del hgado y regulada por activacin.

MCP: Monocyte chemoattractan protein protena quimioatrayente de monocitos

MIP: Macrophage inflammatory protein Protena inflamatoria del macrfago.

RANTES: Regulated upon Activation Normal T cell Expressed and Secreted Nomalmente expresada y secreta-da por los linf. T y regulada tras activacin.

SDF-1: Stromal cell-derived factor-1 Factor derivado de las clulas del estroma-1.

TARC: Thymus and activation-regulated chemokine Quimiocina del timo y regulada tras activacin.

Los receptores de quimiocinas se expresan en los leucocitosalcanzando los linfocitos T las expresiones ms altas. Dentrode cada familia los receptores poseen solapamiento de espe-cificidad. El patrn de expresin celular de estos receptoresdetermina qu clulas responden y cuales no responden adeterminadas quimiocinas. Todos los receptores de quimioci-nas tienen una estructura caracterstica con 7 dominios

transmembrana en hlice (fig. 5).

Esta caracterstica se puede ver tambin en otros receptoresque estn acoplados a protenas G trimricas fijadoras deGTP. Cuando estn ocupados por su ligando, estos recepto-res actan como protenas intercambiadoras de GTP, catali-zando el reemplazo del GDP unido por GTP. La forma aso-ciada a GTP de estas protenas G pueden activar a variosenzimas celulares, incluidos algunos que pueden estimular el movimiento de las clulas. Los receptoresde quimiocinas pueden dejar de expresarse rpidamente despus de unirse a su ligando, lo que puede

representar un mecanismo para terminar la respuesta.

Algunos receptores de quimiocinas (CC-R5 y CXC-R4) actan como receptores para el VIH. Las citoci-nas apropiadas, liberadas por los linfocitos, compiten por los receptores de citocinas con el VIH.

Funciones biolgicas de las quimiocinas:

Las quimiocinas se descubrieron gracias a sus propiedades como quimioatrayentes de los leucocitospero hoy sabemos que poseen muchas funciones en el sistema inmune y en otros sistemas.

Reclutan clulas de defensa hacia los lugares de infeccin. El reclutamiento de leucocitos es el re-sultado de varias acciones secuenciales de las quimiocinas sobre estas clulas. Las quimiocinas in-ducen rpidos cambios de forma en los leucocitos (in vitro, en segundos) resultando en la formacinde lamelopodios. Estimulan la polimerizacin y despolimerizacin alternativas de los filamentos deactina que conducen al movimiento de los leucocitos y su migracin hacia el gradiente qumico de lacitocina. Las quimiocinas tambin aumentan la afinidad de las integrinas leucocitarias por sus ligan-dos en el endotelio. Las distintas quimiocinas actan sobre clulas diferentes, lo que condiciona elcontenido del infiltrado inflamatorio. Por ejemplo, la IL-8 (una quimiocina CXC) recluta sobre todoneutrfilos mientras que la eotaxina (una quimiocina CC) recluta eosinfilos.

Regulan el trfico de linfocitos y otros leucocitos entre rganos linfoides perifricos. Algunos de losdescubrimientos ms intrigantes y sorprendentes sobre las quimiocinas han sido sus funciones en lamigracin normal de las clulas inmunes entre rganos linfoides. Se ha identificado una quimiocinaque dirige la entrada de los linfocitos B en los folculos linfoides. El knockout del gen que codifica elreceptor (CXC-R5) para esta quimiocina resulta en ausencia de linfocitos B en los folculos.

Las quimiocinas estn relacionadas con el desarrollo de varios rganos. Los ratones con ausenciadel gen del receptor CXC-R4 tienen problemas de linfopoyesis y angiognesis y defectos fatales en

Quimiocina

Receptor

Las regiones en hlice alfase muestran como cilindros

Fig. 5. Receptor con 7 cadenas en hlicealfa de las quimiocinas y otras citocinas.


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el desarrollo del corazn y del cerebelo. Estas funciones de la quimiocinas no eran esperadas yabren la posibilidad para otras funciones en la morfognesis an no conocidas.

4. Interleucina-12

Es un mediador fundamental de la respuesta inmune innata temprana contra los microbios y es inductor

de la inmunidad celulo-mediada (que es la respuesta inmune adaptativa que se pone en marcha contraestos microbios). La IL-12 fue identificada originalmente como un activador de la actividad citoltica de

las clulas NK, pero su funcin ms importante es la estimulacin de la produccin de IFN-por las c-lulas NK y las T.

Estructura, produccin y receptores de IL-12:

La IL-12 es un heterodmero de 35kD (p35) y 40kD (p40), unidos por puentes disulfuro. La subunidad

p35 tiene dos dominios globulares en hlice . La subunidad p40 es homloga al receptor para IL-6,conteniendo ambas un dominio tipo Ig y motivos caractersticos de los receptores de citocinas tipo I.

La fuente principal de IL-12 son los fagocitos mononucleares activados y las clulas dendrticas. Lasubunidad p35 parece ser sintetizada por muchas clulas pero solo estas clulas presentadoras de

antgenos profesionales sintetizan la subunidad p40 y por lo tanto la IL-12 biolgicamente activa.

Los estmulos que disparan la produccin de IL-12 son: LPS, infeccin por bacterias intracelulares comolisteria y micobacterias y la infeccin por virus. Adems, los linfocitos T helper estimulados por su ant-geno inducen la produccin de IL-12 en los macrfagos y clulas dendrticas fundamentalmente va

CD40L-CD40. El IFNproducido por las clulas T y NK tambin estimula la produccin de IL-12. Por lotanto, la IL-12 es producida por las clulas presentadoras de antgeno profesionales cuanto stas pre-sentan antgenos a las clulas T, durante las fases de induccin y efectora de las respuestas inmunesclulo-mediadas.

El receptor para IL-12 es un heterodmero compuesto de las subunidades 1 y 2. Las dos cadenas sonnecesarias para la unin de la IL

con alta afinidad aunque slo 2est involucrada en la sealiza-cin. La sealizacin por estereceptor se hace por la vaJAK/STAT. La IL-12 es la nicaque se conoce que active aSTAT4. La expresin de la ca-

dena de sealizacin es au-mentada por citocinas (funda-mentalmente IFN-, cuya pro-duccin es estimulada por IL-12)y esto es un ejemplo de un cir-

cuito positivo de amplificacinde la respuesta inmune.

Funciones biolgicas de la IL-12:

La IL-12 es crtica en la inicia-cin de una secuencia de res-puestas de los macrfagos, c-lulas T y NK que resulta en laerradicacin de los microbiosintracelulares (fig. 6).

La IL-12 estimula la produc-

cin de IFN- por las clulasT y NK. Los macrfagos

Microbios

Macrfago infectado

Fragmentosde microbio

presentados porc. dendrticao macrfago CD4+

inocente

CD8+

CD4+TH1

NK

El IFN- activa elkilling de losmacrfagos

El IFN- activa la

actividad citoltica deTcit.y NK

Produccin de IL-12

CD40

CD40L

TCR

Produccin de IFN-

Clula infectada destruidapor T citot. o NK

Fig. 6. Algunas de las funciones de la IL-12.


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producen IL-12 en respuesta a muchos microbios y esta IL-12 hace que las clulas T y NK produz-

can IFN-que activan a los macrfagos para destruir a los microbios fagocitados. En las sepsis se-veras gram negativas se producen grandes cantidades de IL-12, resultando en la produccin de

IFN-, que sinergiza con el LPS para la produccin de TNF (por los macrfagos), el mediador msimportante del shock sptico. Los antagonistas de la IL-12 impiden la muerte en modelos experi-mentales de shock sptico inducido por LPS.

La IL-12 estimula la diferenciacin de las clulas Th a Th1, productoras de IFN-, que estimula a losfagocitos. La IL-12 es tambin un factor de crecimiento de los linf. T.

La IL-12 aumenta las funciones citolticas de las clulas T citot. y NK.

Los ratones knockout sin el componente p40 de la IL-12 muestran deficiente produccin de IFN-y de-sarrollo de linfocitos T hacia TH1. Tambin poseen defectos funcionales de las clulas T. Se han descri-to algunos pacientes con mutaciones en el receptor de la IL-12, que resultan ser muy susceptibles ainfecciones por salmonella, una micobacteria atpica.

La IL-12 es un importante puente de unin entre la inmunidad innata y la adquirida: producida en lasetapas tempranas de la respuesta innata frente a microbios intracelulares va a estimular a la respuestaadaptativa contra estos microbios.

La IL-12 se est usando en ensayos clnicos para potenciar reacciones clulo-mediadas en pacientescon inmunodeficiencia o cncer, como terapia sistmica y como un componente de vacunas.

5. Interferones tipo I (IFN/IFN)

Los interferones tipo I son los mediadores de la respuesta inmune innata temprana frente a lasinfecciones virales. La palabra interfern procede de su capacidad para interferir con las in-fecciones virales.

Estructura produccin y receptores de los IFN tipo I (desde ahora IFN-I)

Existen dos tipos de IFN-I. El IFN-I y el IFN-I .

IFN- IFN-El IFN-es en realidad una familia de polipptidos es-tructuralmente relacionados, cada uno de ellos codifica-do por un gen distinto. La fuente ms importante de IFN-

es una subpoblacin de fagocitos mononucleares. Al

IFN-tambin se le llama interfern leucocitario.

El IFN- es una sol protena, producida por muchasclulas, entre ellas los fibroblastos, por lo que tambinse le llama interfern fibroblstico.

El estmulo ms potente para la sntesis de IFN-I es la infeccin viral. En el laboratorio se puede inducirla sntesis de IFN-I mediante RNA de doble hebra sinttico que puede mimetizar una seal producidadurante la replicacin viral. Las clulas T activadas tambin pueden estimular en los fagocitos mononu-cleares la sntesis de IFN-I.

Aunque IFN-e IFN-son estructuralmente bastante diferentes, se unen a los mismos receptores demembrana e inducen respuestas biolgicas similares.

El receptor del IFN-I es un heterodmero de dos pptidos estructuralmente relacionados, un pptido seune al IFN-I y el otro transduce seales por la va JAK/STAT. Ambos pptidos son miembros de la fami-lia de receptores de citocinas tipo II.

Acciones biolgicas de los IFN-I


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Las acciones de los IFN-I protegena las clulas de las infeccionesvirales y estimulan la inmunidadcelular contra microbios intracelula-res (fig. 7).

Los IFN-I inhiben la replicacin

viral. Esto lo hacen gracias aque inducen la sntesis de en-zimas tales como la 2, 5 adeni-lato sintetasa que impiden latranscripcin del RNA o DNAviral y por tanto la replicacin vi-ral. La accin del IFN-I es de ti-po paracrino, es decir acta so-bre clulas vecinas no infecta-das induciendo en ellas un es-tado antiviral. Tambin es de ti-

po autocrino ya que puede ac-tuar sobre la misma clula in-fectada que lo produce paraimpedir en ella la replicacin vi-ral.

Los IFN-I aumentan la expre-sin de molculas HLA de cla-se I y por tanto facilitan el reco-nocimiento de las clulas infectadas por virus por los linfocitos T citot. especficos para ese virus.

Los IFN-I tambin estimulan la produccin de clulas TH1. Esto es debido a que hacen que las clu-las TH0 expresen receptores para IL-12 y esta es la citocina ms importante en la derivacin de es-

tas clulas hacia TH1.

Por ltimo, los IFN-I inhiben la proliferacin de muchos tipos de clulas. Esto es posible que seadebido a que inducen en estas clulas las mismas enzimas que bloquean la replicacin viral perotambin pueden estar involucradas otras enzimas que alteran el metabolismo de aminocidos talescomo el triptfano. No se conoce el alcance fisiolgico de este freno a la proliferacin celular.

En resumen, los IFN-I actan contra las infecciones virales. Los animales knockout para el receptor de

IFN-I son muy susceptibles a las infecciones virales. El IFN-se est evaluando en el tratamiento de

algunas formas de hepatitis virales y el IFN-se usa en el tratamiento de la esclerosis mltiple. Se des-conoce el mecanismo de accin en esta ltima enfermedad.

6. Interleucina 10Hasta ahora hemos cescrito citocinas que estimulan la inmunidad innata. La IL-10, por el con-trario, es un inhibidor de los macrfagos activados y por tanto es importante en la homeostasisde las reacciones inmunes innatas.

Estructura, produccin y receptores de la IL-10

La IL-10 posee 4 dominios globulares en hlice y su receptor pertenece a la familia del tipo II.La IL-10 es producida fundamentalmente por los macrfago activados y dado que inhibe a los propiosmacrfagos es un buen ejemplo de regulacin por feedback negativo. Tambin la producen los linfocitosT y algunas clulas no linfoides, como los queratinocitos.No estn claros los estmulos que inducen la secrecin de IL-10.

Acciones biolgicas de la IL-10

Clulainfectadapor virus

IFN-IClulanoinfectada

Sntesis de enzimasque impiden lareplicacin viral

El IFN-I induce enla clula un

estado antiviral

Receptorpara IFN-I

Clula infectada

HLA-I

El IFN-I aumentala expresin de

HLA-I y por tantola presentacinde Ags. Virales

T CD8+

Los linf. T cititxicosreconocen y destruyena las clulas infectadas.

Fig. 7. Funciones del IFN tipo I.


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Las acciones biolgicas de la IL-10 son el resultado de su capacidad para inhibir muchas de las accio-nes de los macrfagos activados.

Inhibe la produccin de IL-12 y TNF por los macrfagos activados. No se conocen los mecanismosbioqumicos por los que lleva a cabo estas acciones. Dado que la IL-12 es un estmulo crtico para lasecrecin de IFN-y este es inductor de las reacciones inmunes innatas y clulo-mediadas, la IL-10inhibe estas reacciones inmunes. La IL-10, de hecho, fue descubierta como un inhibidor de la pro-

duccin de IFN-.

La IL-10 inhibe la expresin de coestimuladores y de molculas HLA de clase II por los macrfagos,por lo que impide la presentacin de antgenos y l activacin de las clulas T.

La IL-10 estimula, en cultivos, la proliferacin de linf. B pero se desconoce la importancia de estehecho.

Los ratones knockout para IL-10 desarrollan enfermedad inflamatoria intestinal, probablemente por re-accin incontrolada de los macrfagos contra los grmenes entricos.

El virus de Epstein-Barr contiene un gen homlogo al de la IL-10 humana y la IL-10 producida por estegen posee las mismas propiedades que la humana. Esto puede hacer pensar que el virus ha adquirido

el este gen durante su evolucin con el fin de evitar las reacciones del husped contra l. Si ste es elcaso, no cabe duda que la adquisicin de este gen le ha aportado una ventaja evolutiva.

7. IL-6

La IL-6 participa tanto en la inmunidad innata como en la adaptativa. Es producida por los fagocitos mo-nonuleares, clulas del endotelio vascular, fibroblastos, linfoctios T activados y otras clulas en respues-ta a la infeccin por microbios o tras la accin de otras citocinas, sobre todo IL-1 y TNF (fig. 8).

La IL-6 es un homodmero y cada subunidad tiene 4 dominios globulares en hlice .

El receptor de la IL-6 posee dos subunidades. Una se une a la citocina y la otra transduce las seales.Las dos pertenecen a la familia de receptores de citocinas del tipo I. La subunidad transductora de sea-

les es una glicoprotena de 130 kD (gp130) que activa la via de sealizacin JAK/STAT. Tambin actacomo cadena trasductora en otros receptores de citocinas (p.e. la IL-11).

La IL-6 ejerce varias funciones:

En la inmunidad innata estimula la sntesis de protenas de fase aguda por los hepatocitos y por lotanto contribuye a los efectos sistmicos de la inflamacin (la llamada respuesta de fase aguda).

En la inmunidad adaptativa estimula el crecimiento de los linfocitos que se han diferenciado a clu-las productoras de anticuerpos.

De igual manera, la IL-6 es tambin factor de crecimiento para las clulas plasmticas cancerosas(mielomas) y muchas clulas de mieloma que crecen de forma autnoma secretan IL-6 como unfactor de crecimiento autocrino. Adems la IL-6 puede favorecer el crecimiento de hibridomas (mie-

loma + clula plasmtica) productores de anticuerpos monoclonales.

8. IL-15

Es producida fundamentalmente por los fagocitos mononucleares en respuesta a infeccin viral, LPS yotras seales que disparan la inmunidad innata.

Estructuralmente es homloga a la IL-2 (ver IL-2).

El receptor para la IL-15 posee tres cadenas(, y ). La cadena es la que se une a la IL-15 y es

tpica de esta citocina. Las cadenas y , que son las transductoras de seales, son idnticas a las y de la IL-2.

La funcin mejor conocida de la IL-15 es potenciar la proliferacin de las clulas NK. Dado que la IL-15es sintetizada tan pronto como aparece una infeccin viral, la accin antiviral de las clulas NK expandi-


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das tiende a controlar la infeccin viral ya en los primeros das de infeccin, cuando an no ha dadotiempo a que se desarrollen los linfocitos T citotxicos especficos antivirales.

La IL-15 puede tambin actuar como un factor de crecimiento y alargador de la vida de las clulas T,sobre todo de las T CD8+ de memoria.

Los ratones con falta de IL-15 o de la cadena de su receptor tienen muy disminuido el nmero de c-

lulas NK y algo el de clulas T.

9. IL-18

Es estructuralmente homloga a la IL-1 y su receptor tambin es del tipo pejaje pero las funciones dela IL-1 y de la IL-18 son completamente diferentes.

La IL-18 es producida por los macrfagos en respuesta al LPS y otros productos microbianos.

Estimula la produccin de IFN-por las clulas T y NK y sinergiza con la IL-12 en esta respuesta. Por lotanto la IL-18 es un inductor de la inmunidad celulo-mediada, especialmente en combinacin con la IL-12.

Los ratones knockout para IL-18 producen poco IFN-y a los que les falta la IL-18 y la IL-12 casi no pro-ducen ningn IFN-ni montan respuestas Th1 contra microbios intracelulares.

Como la IL-1, la IL-18 es sintetizada como un precursor que tiene que ser escindido por la enzimaconvertidora de IL-1 o ICE (IL-1 Converting Enzyme). Los ratones knockout para ICE tienen una pro-duccin defectuosa de IFN-tras estmulo con LPS, lo que es atribuible a la falta de IL-18 funcionante.

G) Papel de las citoc inas en la respuesta innata y en la inflamacin

Varias citocinas poseenfunciones relevantes en larespuesta inmune innata

frente a distintas clases demicroorganismos. En lasinfecciones por bacteriasextracelulares pigenas(formadoras de pus), losmacrfagos responden a lasendotoxinas bacterianasproduciendo TNF, IL-1 yquimiocinas (fig. 9).

El TNF y la IL-1 actan so-bre el endotelio vascular enel lugar de la infeccin indu-ciendo la expresin de mo-lculas de adhesin lo quefacilita la unin estable delos monocitos y neutrfilos.

Las quimiocinas producidaspor los macrfagos y por lasclulas endoteliales estimu-lan la extravasacin de losleucocitos al lugar de lainfeccin, donde se montala reaccin inmune.

Niveldecitocinasensuer

o

Horas tras la inyeccin de LPS0 1 3 6

LPS

TNF

Trombosis

Quimiocinas

IL-1 IL-12

Inflamacin

NK T

IFN- Activ. Macrfagos

Fig. 9. Citocinas ms relevantes en la RI innata y la inflamacin.


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Los macrfagos responden a muchos microbios, incluidos los intracelulares y los que producen LPS,produciendo IL-12, que induce la produccin local de IFN-por las clulas T y las NK. El IFN-activaentonces a los macrfagos para que destruyan a los microbios fagocitados. La IL-12 estimula la res-puesta inmune adaptativa y dirige la diferenciacin T hacia TH1 que son las mediadoras de la inmuni-dad celular y las ms efectivas para la destruccin de bacterias intracelulares. Estas acciones de le IL-12m son complementadas por la IL-18.

El reclutamiento y activacin de leucocitos mediados por citocinas son los responsables del dao que seorigina en los tejidos normales en reacciones de la inmunidad innata contra la infeccin. Estas citocinasderivadas de los macrfagos, especialmente TNF, IL-1 e IL-12 son los responsables de las manifesta-ciones sistmicas de la infeccin.

En las infecciones virales los IFN-I, secretados por clulas infectadas y por macrfagos, inhiben la repli-cacin viral. La IL-15 induce la expansin de las clulas NK y la IL-12 estimula su actividad citoltica.Con la lisis de las clulas infectadas, se eliminan los reservorios del virus.

De los patrones de citocinas que se producen en respuesta a diferentes microbios depende el tipo dereaccin que se pondr en marcha contra ellos. Por ejemplo, la respuesta temprana contra bacteriaspigenas la llevan a cabo fundamentalmente los neutrfilos, la respuesta contra bacterias intracelulareses dominada por los macrfagos y las reacciones antivirales las llevan a cabo las clulas NK y otrasclulas. No obstante pueden existir solapamientos y todos estos tipos de reacciones, con ms o menosintensidad, pueden ponerse de manifiesto en infecciones muy distintas.

H) Citocinas de la inmunidad adaptativa o adquirida

Estas citocinas participan en la proliferacin y diferenciacin de los linfocitos (una vez que han reconoci-do al antgeno) en la fase de activacin as como en la activacin de clulas efectoras especializadasdurante la fase efectora.

Fase de la RI adquirida Reconocimiento Activacin Efectora

Accin de las citocinas -

Proliferacin y diferencia-

cin de linfocitos

Activacin de clulas

efectoras especializadas

Una de las principales consecuencias del reconocimiento del antgeno por los linfocitos es la produccinde citocinas por parte de stos. Tras el reconocimiento antignico, los linfocitos T pueden derivar a Th1o Th2 y estas dos subpoblaciones T producen patrones de citocinas diferentes que llevan a cabo fun-ciones distintas.

La tabla 5 resume las citocinas que participan en la RI adquirida o adaptativa.

Tabla 5 Algunas propiedades de las citocinas de la inmunidad adquirida

Citocina Tamao Origen Dianas Acciones

T Proliferacin, aumento snt. Citocinas, potencia apoptosis por FasNK Proliferacin, activacinIL-2 14-17* T

B Proliferacin, sntesis de Ac.

T Proliferacin, diferenciacin a TH2

B Cambio de isotipo a IgEIL-4 18TH2Cebadas

Cebadas Proliferacin

B Proliferacin, produccin de IgAIL-5 45-50** TH2

Eosinfilos Aumento de la produccin, Activacin

Macrfagos Incremento actividad microbicida

Endotel. ActivacinIFN- 50+TH1CD8NK Otras Amento expresin HLA (I y II) Aumento procesam. y pres. Ags.

T Inhibicin proliferacin y funciones efectoras

B Inhibicin proliferacin, produccin de IgATGF- 25++

T

MacrfOtras Macrfagos Inhibicin


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Neutrfilos Reclutamiento y activacinLT 21-24# T

Org. Linf. Organognesis

IL-13 15 TH2 Macrfagos Inhibicin de la activacin

* Todos los pesos se dan en kD** Es un homodmero.+ 50 kD ya glicosilada. Es un homodmero de 21 a 24 kD cada monmero.

++ Homodmero de 12.5 kD cada monmero.# Es un homotrmero o un homodmero asociado a LT 2-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

LGF-: Factor de crecimiento transformante LT: Linfotoxina

1) IL-2

Es el factor responsable de la expansin clonal de los linfocitos T despus de haber reconocido a suantgeno. Por este motivo la IL-2 se llam inicialmente factor de crecimiento de los linfocitos T. La IL-2acta fundamentalmente sobre la misma clula que la produce por lo que su funcin es autocrina.

Produccin, estructura y receptores

Es producida por los linfocitos T CD4+ y en menor medida por los T CD8+. Tras la activacin de loslinfocitos por el antgeno especfico, con la colaboracin de los coestimuladores, se inicia la transcripcindel gen de la IL-2, la traduccin y la secrecin de la Interleucina. Estos fenmenos son transitorios ocu-rriendo la mxima secrecin a las 8-12 horas despus de la activacin.

La IL-2 es una glicoprotena globular de 14-17 kD plegada en 4 dominios en hlice . Es el prototipo de

la citocinas con 4 hlices que interactan con los receptores de citocinas del tipo I.

El receptor de la IL-2 (IL-2R) est formado por tres protenas asociadas no covalentemente llamadas ,

, y . Las cadenas y son miembros de la familia de receptores de citocinas del tipo I. Las cadenas

y son las que se unen la IL-2 y las y trasducen las seales al interior de la clula (fig. 10).

La cadena es un polipptido de 55kD (tambin llamado p55) que aparece tras la activacin de loslinfocitos T y que se llam originalmente Tac (T activation). Esta cadena posee poca afinidad por la IL-

2 (Kd=1x10-8M). La cadena se expresa a bajo nivel en las clulas T en reposo y en las NK y est aso-

ciada con otro polipptido, la cadena . Las cadenas y forman un receptor de afinidad intermedia porla IL-2 (Kd=1x10-9M). La IL-2 induce el crecimiento (divisin) de las clulas que expresan este receptor

de afinidad intermedia. A la cadena tambin se la llama c(common, comn) porque est presente en

otros receptores de interleucinas, como la IL-4, IL-7 e IL-15. El receptor une a la IL-2 con muchams afinidad (Kd=1x10-11M) y por tanto los requerimientos de IL-2 para estimular el crecimiento son me-nores.

El hecho de que tras la estimulacin antignica se produzca IL-2 y adems se exprese el receptor paraIL-2 garantiza que solamente la clulas que han respondido al antgeno van a proliferar y montar una

respuesta inmune.

La unin de la IL-2 a su receptor activa en el lif. T varias vias de transduccin de seales. Entre estasestn la JAK/STAT, que es exclusiva para citocinas, y las vias de la kinasa de fosfatidilinositol y la deRas, que son activadas por muchos tipos de receptores. La estimulacin mantenida (crnica) de los

linfocitos T hace que estos se desprendan de la cadena , de hecho la presencia d niveles altos de ca-

dena en el suero es sinnimo de estimulacin antignica intensa, como ocurre, por ejemplo, en elrechazo agudo de rganos trasplantados.

Acciones biolgicas.


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La IL-2 fue descubierta como un fac-tor de crecimiento de los linfocitos T yas se le llam durante mucho tiempopero lleva cabo otras importantesfunciones en la respuesta inmuneadquirida (fig. 10).

La IL-2, producida por las clulas Ttras el reconocimiento del antgeno,induce la proliferacin de clulasantgeno especficas. Tras la expo-sicin a IL-2, en las clulas T au-menta rpidamente la concentra-cin de las ciclinas D2 y E, que sonprotenas que activan varias kina-sas ciclin-dependientes. Estas ki-nasas fosforilan y activan una seriede protenas que estimulan la tran-

sicin de la fase G1 a la S del ciclocelular. Adems, la IL-2 hace quedisminuya el nivel de una protenallamada p27 que inhibe la accin delos complejos ciclin-kinasa. Por lotanto la IL-2, por estos dos meca-nismos, hace que progrese el ciclocelular. La IL-2 favorece tambin lasupervivencia de la clula inducien-do la sntesis de la protena Bcl-2,que es anti-apottica. El efecto fun-damental de la IL-2 es autocrino pe-

ro puede tener efecto paracrino, actuando sobre clulas vecinas. La IL-2 aumenta la produccin deotras citocinas por las clulas T,como IFN-e IL-4.

La IL-2 favorece la proliferacin ydiferenciacin de otras clulasinmunes. Sobre las clulas B ac-ta como factor de crecimiento ycomo estmulo para la produccinde anticuerpos. Sobre las clulasNK aumenta su crecimiento y sucapacidad citoltica transformn-

dolas en las llamadas clulas LAK(Lymphokine-Activated Killers,asesinas activadas por linfoki-nas). Las clulas NK en reposo(como las T en reposo) expresan

solamente las cadenas y del

receptor de IL-2, pero no la ,por lo que solamente son activa-das por altas concentraciones deesta citocina. (En la clulas NK

las cadenas y se asocian a la

cadena del receptor de la IL-

15), (fig. 11).

La IL-2 potencia la muerte por

Activacin por Ag+

coestimulacin

secrecin de IL-2

APC

HLA-II TCR

B7 CD28

Tinocente

Ag

IL-2R(Kd=1x10 M)

-9

IL-2

IL-2

Expresin de lacadena

IL-R(alta afinidad)

Proliferacin Tinducida por IL-2

IL-2R(Kd=1x10 M)

-11

Fig. 10. Accin biolgica ms importante de la IL-2.

BB

Proliferacin yProduccin de Acs.

NK

IL-15RIL-2R

T

Proliferacin y

Produccin decitocinas

Proliferacin yCitolisis

IL-4 IFN-

B

IL-2R

IL-2

Fig. 11. Funciones biolgicas de la IL-2.


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apoptosis de linfocitos T activados por antgeno. Cuando la activacin de los linfocitos por su antgenose produce en presencia de IL-2 los linfocitos se hacen muy sensibles a la muerte por apoptosis por lava de Fas. Es llamativo que la misma citocina pueda por un lado estimular la proliferacin y supervi-vencia por un lado y por otro la apoptosis. Parece que si la respuesta inmune es persistente y las clu-las T son expuestas a cantidades crecientes de IL-2 las acciones proapoptoticas se hacen dominan-

tes. Los ratones knockout para IL-2, IL-2Ro IL-2Rdesarrollan autoinmunidad. Esto parece indicar

la necesidad de la accin de la IL-2 para eliminar las clulas que son estimuladas repetidamente, porejemplo, por antgenos propios. Por el contrario los ratones knockout a los que le falta la cadena ylos humanos con mutacin en esta cadena presentan defectos de maduracin linfocitaria. Esto pareceser debido a la incapacidad de los linfocitos T para responder a la IL-7, que es linfopoytica, dado queel receptor de esta Interleucina tambin usa la cadena .

2) IL-4

Es el mayor estimulo para la produccin de IgE y para la diferenciacin de CD4+ inocentes (Th0) haciaTh2.

Estructura, produccin y receptores de la IL-4.

La Il-4 es un miembro de la familia de citocinas con 4 hlices . La producen los linfocitos Th2, las clu-las cebadas activada y los basfilos.

El receptor de la IL-4 posee una cadena (que pertenece a la familia de receptores tipo I y que es laque se une a la IL-4) y una cadena idntica a la del IL-2R. Este receptor sealiza a travs de la vaJAK/STAT y a travs de una va en la que participa el llamado sustrato de respuesta de insulina, concre-tamente el IRS-2 (Insulin Response Substrate-2). La IL-4 es la nica citocina que activa a la protenaSTAT6, que es la responsable de muchas de las acciones de la IL-4, tales como diferenciacin a Th2 yel cambio de clase a IgE. La activacin de la va IRS-2 es la responsable de la proliferacin celular que

induce la IL-4. En las clulas no linfoides la cadena no se une a la cadena mencionada del receptorde la IL-2 sino con otra cadena que tambin forma parte del receptor de la IL-13.

Acciones biolgicas de la IL-4.

La IL-4 es el estimulo msimportante para que los linfo-citos B hagan el cambio deisotipo hacia IgE. Los ratonesknockout que no producen IL-4 poseen menos del 10% dela cifra normal de IgE. Los Ac.IgE participan en la defensacontra helmintos y artrpodosmediada por eosinfilos. Pro-

ducir la IL-4 necesaria paraque se produzca este cambiode clase de Ig. es la funcinms importante de las clulasTh2 en la defensa del hus-ped. La IgE es la mediadorams importante de las reac-ciones alrgicas. En el ratnla IL-4 inhibe el cambio declase hacia IgG2a e IgG3, jus-to lo contrario de lo que haceel IFN-. Este es un ejemplo

de accin antagnica entre ci-tocinas (fig. 12).

BB

Cambio de isotipo

a IgE / IgG4

B

IL-4

IgMm

IgEIgG4

Macrfago

Inhibicin dela activacin

de macrfagos

TCD4+Th0

IL-4RIL-4R

TCD4+Th2

Derivacin

y expansin a Th2

Fig 12. Funciones biolgicas de la IL-4


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La IL-4 estimula la derivacin de clulas TCD4+ inocentes hacia Th2 y sobre estas Th2 acta comofactor de crecimiento. Los ratones knockout a los que les falta IL-4 o STAT6 son incapaces de generary mantener cifras aceptables de clulas Th2 incluso en presencia de estmulos que actan como in-ductores potentes de estas clulas, como son las infecciones por helmintos.

La IL-4 antagoniza el efecto estimulante del IFN-sobre los macrfagos por lo que inhibe las reaccio-nes celulo-mediadas. Este puede ser uno de los mecanismos por los que las clulas actan como in-hibidoras de la inflamacin.

3) IL-5

La IL-5 es un activador de los eosinfilos y acta como puente de unin entre la activacin de las clu-las T y la inflamacin esosinoflica.

Estructura, produccin y receptores de la IL-5.

La IL-5 es un homodmero. Cada subunidad contiene un dominio en hlice .

La IL-5 es producida por las clulas Th2 y por los mastocitos activados.

El receptor de la IL-5 es del tipo I de la familia de receptores de citocinas. Est asociado con una cade-

na que acta como transductora de seales y que est presente tambin el receptor de la IL-3 y en elde GM-CSF (Granulocyte Macrophage-Colony Stimulating Factor, factor estimulante de colonias granu-

locito-macrofgicas). Por este motivo a esta subunidad se le llama a veces cadena comn. La IL-5enva sus seales a travs de la va JAK/STAT.

Acciones biolgicas de la IL-5

La IL-5 estimula la diferenciacin y el crecimiento de los eosinfilos y activa a los eosinfilos maduros.Estos eosinfilos activados pueden matar helmintos. Los eosinfilos expresan receptores para elfragmento Fc de la IgE y pueden por tanto unirse a la IgE una vez esta ha reaccionado con los helmin-tos. Por lo tanto las dos citocinas ms importantes de las clulas Th2 funcionan de horma coordinada:la IL-4 estimula produccin de IgE, que opsoniza a los helmintos para que sean reconocidos por loseosinfilos y la IL-5 activa a los eosinfilos para que destruyan a los parsitos. Los ratones knockout

sin IL-5 poseen respuestas defectuosas de los eosinfilos y son susceptibles a ciertas infecciones porhelmintos.

La IL-5 estimula la proliferacin de linfocitos B y la produccin de anticuerpos IgA. De hecho, la IL-5 seidentific inicialmente en ratones como una citocina que estimulaba el crecimiento de los linfocitos B.No obstante esta funcin deben llevarla a cabo tambin otras citocinas porque los ratones knockoutpara IL-5 poseen cifras normales de estas clulas.

4) IFN-

El IFN-es la principal citocina activadora de los macrfagos y tiene un papel fundamental tanto en lainmunidad innata como en la inmunidad especfica mediada por clulas. Es la citocina estrella de lasclulas Th1. El IFN-tambin se llama IFN tipo II o IFN inmune. Aunque tiene alguna actividad antiviral

acta fundamentalmente como citocina efectora de las respuestas inmunes.Estructura, produccin y receptores del IFN-

El IFN-es una protena homodimrica producida por las clulas NK, CD4+Th1 y CD8+.

Las clulas NK secretan IFN-tras el reconocimiento en los microbios de componentes an desconoci-dos o en respuesta a la IL-12. En este aspecto el IFN- funciona como un mediador de la inmunidadinnata.

En la inmunidad adaptativa los linfocitos T producen IFN- tras el reconocimiento del Ag. Esta produc-cin es incrementada por la IL-12. La secuencia de reacciones en las que participan la IL-12 y el IFN- es vital en las reacciones contra microbios intracelulares.

El receptor para IFN-est formado por dos polipptidos estructuralmente homlogos que pertenecen al

tipo II de la familia de receptores de citocinas, uno de ellos se une a la citocina y otro transduce las se-ales. Tras la unin de la citocina se activa STAT1 que estimula la transcripcin de genes de respuesta


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del IFN-, incluidos genes que codifican a molculas del MHC, enzimas que sintetizan sustancias micro-bicidas como el xido ntrico y citocinas como la subunidad p40 de la IL-12. Tras la reaccin del IFN-con su receptor se activan varios genes de respuesta de IFN-, bien por la accin de STAT solamente opor STAT en combinacin con otros factores de transcripcin que tambin son inducidos por STAT1,tales como el factor 1 de respuesta de IFN y el transactivador de clase II. Por lo tanto STAT1 es un re-gulador maestro de las acciones del IFN-. Los ratones knockout para STAT1 son totalmente insensi-

bles a la accin de IFN-.Acciones biolgicas del IFN-

El IFN- es la citocina que usanlas clulas T y las NK para activara los macrfagos para que elimi-nen a los microbios que han fa-gocitado (fig. 13).

El IFN-estimula la sntesis de in-termediarios de oxgeno reactivosy de oxido ntrico con lo cual au-menta la capacidad microbicidade los macrfagos. Esto lo lleva acabo el IFN- aumentando latranscripcin y/o el ensamblaje delas encimas necesarias para lle-var a cab dichos cambios meta-blicos. Estas enzimas son laoxidasa de los fagocitos y la oxidontrico cintazas inducible. Las mo-lculas activas se producen enlos lisosomas y la destruccin delos microbios se produce en los

fagolisosomas.El IFN-aumenta la expresin de

molculas del MHC de clase I y clase II y de coestimuladores en las CPA. Adems, aumenta la expre-sin de muchas protenas relacionadas con el procesamiento de antgenos como TAP, LMP-2, LMP-7y HLA-DM por lo que mejora esta presentacin y por tanto el reconocimiento de antgenos por las c-lulas T.

El IFN-activa a las clulas endoteliales de los vasos sanguneos, y potencia muchas de las accionesdel TNF sobre estas clulas, con lo que potencia la adhesin y la extravasacin de los linfocitos Thacia los lugares de infeccin.

El IFN-favorece la diferenciacin de las clulas T CD4+ inocentes(Th0) hacia Th1 e inhibe su dife-

renciacin a Th2. El efecto sobra la diferenciacin hacia Th1 lo ejerce el IFN- de una forma indirecta:el IFN-induce la secrecin de IL-12 por los fagocitos mononucleares y es la IL-12 la que favorece ladiferenciacin de Th0 hacia Th1. En los ratones, el IFN-aumenta la expresin de la cadena de sea-lizacin del receptor de la IL-12.

El IFN-acta sobre los linfocitos B para potenciar el cambio de clase hacia algunos isotipos de Ig. einhibir el cambio hacia otros isotipos. Estas acciones no han sido exploradas en profundidad enhumanos pero en los ratones el IFN-induce el cambio hacia IgG2a y lo inhibe hacia IgG1 e IgE, queson isotipos dependientes de la IL-4. Las Igs inducidas por el IFN-se unen a los receptores Fc de losfagocitos y fijan complemento y estos dos hechos facilitan la fagocitosis de los microbios opsonizados.

El IFN-activa a los neutrfilos y activa la capacidad citoltica de las clulas NK.

En resumen, la accin del IFN- es potenciar las reacciones inflamatorias ricas en macrfagos e inhibirlas reacciones inflamatorias dependientes de IgE ricas en eosinfilos. Los ratones knockout para IFN-

Macrfagoinfectado

Activacin yCapacidad

microbicida

B

IgMm

Cambio declase a Acs.

opsonizantes

CD4+Th0

TCR

CD4+Th1

Derivacinde Th0

hacia Th1

Expres. HLA

Present. Ags.

CPA

HLA-II HLA-I

IFN-

Fig. 13. Aciones biolgicas del IFN-


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o su receptor son susceptibles a infecciones por microbios intracelulares tales como micobacterias, de-bido a defectos de activacin de los macrfagos.

5) 5) Factor Transformante del Crecimiento (TGF- , Transfor ning Growth Factor )

El efecto ms importante de esta citocina es inhibir la proliferacin y activacin de los linfocitos y otroleucocitos.

El TGF-se descubri como un producto que prolongaba la supervivencia de clulas en agar. En reali-

dad se trata de una familia de molculas ntimamente relacionadas (TGF-1, TGF-2 y TGF-3) codifi-

cadas por genes diferentes. Las clulas del sistema inmune sintetizan sobre todo TGF-1.

El TGF-1 es una protena homotrimrica que se sintetiza como un precursor y se activa por escisinproteoltica. Es secretado por los linfocitos T activados por antigeno, por fagocitos mononucleares acti-

va dos por LPS y por otras muchas clulas. Las clulas T que producen TGF-algunas veces produ-

cen tambin IL-4 e IL-10, las dos con propiedades inmunosupresoras como el TGF-. Esta subpobla-cin de clulas reguladores se ha llamado Th3, pero an se sabe muy poco de ella. Existen dos recep-

tores polipeptdicos de alta afinidad para TGF-, llamados tipo I y tipo II) que sealizan mediante un do-minio de serin-treonin kinasa.

Acciones biolgicas.

El TGF-inhibe la proliferacin y diferenciacin de los linf. T y la activacin de los macrfagos. TGF-

tambin acta sobre leucocitos polimorfonucteares y clulas endoteliales para contrarrestar lo efec-

tos de las citocinas proinflamatorias. Mediante estas acciones el TGF-inhibe las respuestas inflama-

torias. Los ratones que han sido knocked out para el gen de TGF-desarrollan reacciones inflama-trias incontroladas.

El TGF-estimula en los ratones el cambio de isotipo hacia IgA. IgA es el anticuerpo de las secre-ciones y las mucosas.

6) Linfotoxina (LT)o TNF-

Es una citocina producida, en diferentes formas, por los linfocitos y otras clulas. Posee un 30% dehomologa con el TNF de los macrfagos y comparte muchas de sus funciones a lo que debe su se-

gundo nombre, TNF-. La forma secretada de la linfotoxina, a veces llamada LT-, es un homotr-mero similar al TNF y se une a los receptores del TNF. La LT tambin se expresa como una prote-na de membrana y en esta forma una cadena de la forma secretada se asocia con dos subunidades

de una protena de membrana llamada LT. Esta forma de membrana se une a un receptor distinto

pero que tambin pertenece a la familia de receptores del TNF.

La LT activa a las clulas endoteliales y a los neutrfilos actuando como mediador de la respuestainflamatoria aguda y es por tato un nexo de unin entre la activacin de las clulas T y la inflamacin.Estas acciones biolgicas de la LT son las mismas que las del TNF, dado que se unen al mismo re-ceptor. Sin embargo, dado que la cantidad de LT sintetizada por los linfocitos T activados por ant-geno es mucho menor que la cantidad de TNF sintetizado por los fagocitos mononucleares estimula-dos por LPS, la LT no es detestable en la circulacin. Por lo tanto, la LT es una citocina de accinlocal y no un mediador del reacciones sistmicas.

Estudios realizados en ratones transgnicos y knockout han implicado a la LT en el desarrollo de los

rganos linfoides. Los ratones knockout a los que les falta la LTde membrana o su receptor forman

sus ndulos linfoides, las placas de Peyer y la pulpa blanca esplnica de forma defectuosa, porejemplo las reas B no se forman normalmente y no existen centros germinales en el bazo. La LT


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puede esta involucrada en estos trastornos por inducir la produccin de quimiocinas que guiaran aestas clulas a reas determinadas de los rganos linfoides.

7) IL-13

Es una citocina estructuralmente similar a la IL-4 que es producida por las clulas Th2 y algunas c-

lula epiteliales. El receptor para 1L-13 se encuentra sobre todo en clulas no linfoides, como losmacrfagos y se puede activar tanto por la IL-13 como por la IL-4. Por otro lado, aunque la IL-13puede mimetizar efecto de la IL-4 en clulas no linfoides como los macrfagos, su efecto sobre linfo-citos T y B es mucho menor que el de la IL-4. De cualquier manera el grado de redundancia entreIL-13 e IL-4 no est bien establecido.

El papel fundamental de la IL-13 sobre los macrfagos es inhibir su activacin y antagonizar al IFN-Los ratones knockout para IL-13 muestran descenso de la produccin de IL-13 y de reacciones alr-gicas.

8) Otras citocnas.

Se han descrito otras 3 citocinas pero su funcin biolgica no est an bien establecida.

La IL-16 es producida por los linfocitos T y acta como atrayente para eosinfilos. Sin embargo, haresultado ser un fragmento de una protena intracelular por lo que no se sabe si su produccin esfisiolgica o es el resultado de la fragmentacin de otra molcula.

La IL-17 es producida por los linfocito T y mimetiza muchas de las acciones proinflamatorias del TNFla LT. Su funcin in vivo es desconocida.

El Factor de Inhibicin de la Miqracin (MIF, migration inhibition factor) es igualmente producido porlos linfocitos T- MIF inmoviliza a los fagocitos mononucleares, con lo que quedaran retenidos en los

lugares de inflamacin. Curiosamente esta fue la primera actividad de citocina de todas las descri-tas, pero solo se puede hablar de 'actividad de citocina" y no de "citocina' porque todava no se hapodido caracterizar a la molcula o molculas que poseen esta actividad.

I) Papel de las citocinas T en la inmunidad adaptativa: desarrollo y funciones de las subpobla-ciones Th1 y Th2.

Las clulas T CD4+ inocentes (Th0), en respuesta a la estimulacin por antgenos proteicos, puedediferenciarse a subpoblaciones efectoras que producen patrones diferentes de citocinas y que, por lotanto, llevan a cabo funciones efectoras distintas.

Las dos subpoblacones mejor definidas de linfocitos T CD4 son Th1 y Th2. El IFN-es la citocinaque define a la poblacin Th1 y la IL-4 y la IL-5 son las que definen a la Th2 (tabla 6)

Estas subpoblacones de linfocitos T CD4+, que podan ser distinguidas por su produccin de citoci-nas fueron descubiertas en la dcada de los 80 al estudiar grandes poblaciones de clonos de linfoci-tos T CD4 derivados de linfocitos T CD4+ de ratn estimulados por antgenos. Hoy es evidente quecada clula T puede segregar una mezcla de citocinas y que pueden existir muchas ms subpobla-cones de las descritas. Sin embargo las reacciones inmunes crnicas estn dominadas o por Th1 opor Th2. La proporcin relativa de estas dos subpoblacones en una reaccin inmune determina engran medida las funciones protectoras y las consecuencias patolgicas de tal reaccin.

1. Propiedades de las subpoblaciones T CD4+


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La mejor caracterstica diferencial entre Thl y Th2 es las cito-cinas que producen, dado que hasta el momento no existeningn marcador fenotpico distintivo que permita su identifi-cacin. Estas subpoblaciones muestran tambin diferenciasen la expresin de receptores de citocinas pero esto puedevariar con su estado de activacin y puede no ser estable.

Las citocinas producidas por estas clulas no solo determinansus funciones efectoras sino que tambin participan en eldesarrollo y la expansin de las respectivas subpoblaciones.

Por ejemplo, el IFN-secretado por las clulas Th1 estimulala diferenciacin de clulas Th0 hacia Th1 e inhibe la diferen-ciacin de Th0 hacia Th2. La IL-4 producida por Th2 aumen-ta la diferenciacin hacia Th2 y la IL-10 producidas por la c-lulas Th2 y otras inhibe la activacin de clulas Th1. Por lotanto, cada subpoblacin se estimula a si misma e inhibe a laotra subpoblacin. Por esta razn, una vez que una reaccininmune se desarrolla en una direccin, las propias citocinashacen que se polarice ms en esa direccin. Esto se observa

mejor en infecciones crnicas, cuando la exposicin al ant-geno es persistente. Estas subpoblacione de clulas T mues-tra patrones de migracin distintos hacia los lugares de infec-cin debido a su distint capacidad para unirse a las selectinasendoteliales y su diferente respuesta a las quimiocinas. Verel cuadro adjunto.

2. Desarrollo de las subpoblaciones Th1 y Th2

Las subpoblaciones Th1 y Th2 de desarrollan de un precursor nico, la clula T CD4+ "inocente" y ladiferenciacin en una u otra direccin est determinada por estmulos generados en la fase tempra-na de la respuesta inmune. Los estmulos ms importantes para la diferenciacin son las citocinas.La IL-12 es el inductor ms importante de Th1 y la IL-4 el de Th2. estas mismas citocinas actancomo factores de crecimiento para expandir sus poblaciones respectivas (fig. 14).

La va de diferenciacin de Th1 es la respuesta a los microbios que infectan o activan a los macrfa-go y a los microbios que activan a las clulas NK. La diferenciacin hacia Th1 es estimulada poragente que infectan a los macrfagos como muchas bacterias intracelulares (listeria y micobactedas)y alguno parsitos (leishmania). Tambin es activada por los virus. Una caracterstica comn detodas estas infecciones es la produccin de IL-12 durante la respuesta inmune innata. Algunos mi-crobios activan directamente a los macrfagos a producir IL-12 y otros pueden activarlos de forma

indirecta. Por ejemplo, los virus y algunas bacterias activan a las clulas NK para producir IFN-, queinduce en los macrfago la produccin de IL-12. La IL-12 se une a sus receptores en las clulas

CD4+, activa la va STAT4, induce su diferenciacin hacia Th1. El IFN-promueve el desarrollohacia Th1 estimulando la produccin de IL-12 por los macrfagos y la expresin de receptores paraIL-12 en los linfocitos T.

Tabla 6 Propiedades de los lin-focitos Th1 y Th2

Th1 Th2

CitocinasIFN-, IL-2, TNF

IL-4, IL-5, IL-13

IL-10IL-3, GM-CSF

+++

-

?++

-

+++

++++

ReceptoresIFN-, cadena

IL-12, cadena 2

-

++

++

-

QuimiocinasCCR3

CCR4

CSCR3

?

?

++

++

++

?

Ligandos para

selectinas E y P++ ?

Anticuerpos es-

timulados (ratn) IgG2a

IgE, IgG1

(*)Activacin

macrfagos+++ -

(*) IgE e IgG4 en humanos


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La diferenciacin a Th2 ocurre en respuesta a helmintos y alergenos, que causan estimulacin crni-ca de los linfocitos T, a menudo con estimulacin insignificante de los macrfagos. La diferenciacinhacia Th2 de clulas T CD4+ estimuladas por antgeno es dependiente de IL-4. Esta funciona acti-vando STAT6 un factor de trascripcin que estimula la trascripcin del gen de IL-4 y de otras citocinaTh2. La participacin obligatoria de la IL-4 en el desarrollo de Th2 pone manifiesto un problema evi-dente: dado que las clulas Th2 son la fuente principal de IL-4, de donde viene esta citosina antes

de que se desarrollen estas clulas? Una explicacin posible es que el estmulo antignico de lasclulas T CD4 inocentes induzca la secrecin de pequeas cantidades de IL-4 y si el antgeno per-siste esa IL-4 conduce el desarrollo de ms CD4 inocentes a Th2, sobre todo si el antgeno no indu-ce inflamacin, que hara aparecer a la IL-12 (la fuerza inductora de Th1). Por tanto, en respuesta aalergenos ambientales y parsitos helmintos, los factores clave para el desarrollo hacia Th2 es laestimulacin repetida de las clulas T CD4+ inocentes (Th0) sin que haya al mismo tiempo activacinde macrfagos. En algunas si-tuaciones la IL-4 producida porlas clulas cebadas y una rarapoblacin de linfocitos CD4 (queexpresan marcadores de NK)puede ser el estimulo inicial para

el desarrollo de Th2.

Existen otros estmulos, ademsde las citocinas, que influencianla diferenciacin de las clulasT: cantidad de antigeno, coesti-muladores expresados por lasCPA y constitucin gentica delindividuo. Algunas cepas de ra-tones endogmicos desarrollanrespuestas Th2 frente a losmismos estmulos que en otras

cepas desarrollan respuestasTh1. Los ratones que desarro-llan respuestas Th2 son suscep-tibles a padecer infecciones pormicrobios intracelulares. Ni losgenes ni los mecanismos mole-culares involucrados en el desa-rrollo de Th1 y Th2 estn biendefinidos. Se han descrito variosfactores de trascripcin que acti-van preferentemente a genes decitocinas de Th1 o de Th2, perose desconoce cmo actan deforma coordinada estos factoresdurante el proceso de diferen-ciacin.

3. Funciones efectoras de lasclulas Th1 y Th2

La funcin principal de las clu-las Th1 es la defensa contra lainfeccin mediante fagocitos,

sobre todo en las infeccionescausada por microbios intracelu-lares (fig. 15).

IL-2

APC

HLA-II TCR

B7 CD28

T CD4+inocente

Ag

IL-4

IL-12R

IL-4R

Cel. dendrticao macrfago

infectado

IL-12

STAT6

Th2

STAT4

Th1

Fig 14. Papel de las citocinas en la derivacin T a Th1 y Th2.


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El IFN-producido por las clulas Th1 estimula la capacidad microbicida de los fagocitos, aumentan-do as la destruccinintracelular de los mi-crobios fagocitados. El

IFN- tambin estimula

la produccin de anti-cuerpos opsonizantes yfijadores del C', lo cualfacilita la fagocitosis delos microorganismos.La IL-2 secretada porlas clulas Th1 funcio-na como factor de cre-cimiento autocrino paraestas clulas y junto

con el IFN-estimula laproliferacin y diferen-

ciacin de los linfocitosT CD8+ citotxicos quematan a clulas infec-tadas por virus y porbacterias intracelulares.Muchas enfermedadesautoinmunes orga-noespecficas y reac-ciones inflamatorias,tales como los granu-lomas, son debidos a laactivacin excesiva delas clulas Th1.

IL-2

APC

HLA-II TCR

B7 CD28

T CD4+inocente

Ag

IL-2

Th1

TNF

LT

IFN-

Proliferacin y diferenciacin

IFN-Macrfagoinfectado

Activacin yaumento de la

capacidadmicrobicida

B

Anticuerpos

fijadoresdeC

Anticuerposopsonizantes

Opsonizacin

del microorganismopor los Ac. y fagocitosis

Activacin

via clsicadel C

IFN-

T CD8+

T CD8+citotxicos

IFN-

LT

TNFIL-2

Activacin delneutrfilo y

aumento de su

capacidadmicrobicida

Fig. 15. Funcin de las clulas Th1


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La funcin Principal de las clulas Th2 est relacionada con respuestas inmunes mediadas por IgEeosinfilos y clulas cebadas (fig. 16).

Estas respuestas soninducidas por la IL-4, IL-5

e IL-13. Las clulas Th2son responsables de ladefensa frente a las in-fecciones causadas porartrpodos y de las reac-ciones alrgicas. Losanticuerpos inducidos porlas citocinas Th2 no acti-van el C' ni la fagocitosis.Adems, varias de lascitocinas producidas porlas clulas Th2 (sobre

todo IL-4, IL-10 e IL-13)antagonizan la accin del

IFN-e inhiben la activa-cin de los macrfagos.Por lo tanto, las clulasTh2 pueden actuar comoclulas supresoras en elcontrol de reaccionesinmunes, especialmentelas respuestas inflamato-rias tipo Th1. Este es elmotivo por el que el de-sarrollo de Th2 se asociacon reacciones defi-cientes frente a microbiosintracelulares como laleishmania y las micobac-terias.

APC

HLA-II TCR

B7 CD28

T CD4+inocente

Ag

Proliferacin ydiferenciacin

IL-4

IL-5IL-10B

Anticuerposneutralizantes

IgG4 en ratonesIgG1 en humanos

IgE

Degranulacin

clulascebadas

Activacin deeosinfilos

Supresin de laactivacin demacrfagos

Macrfagoactivado

Fig. 16. Funciones de las clulas Th2.


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J) Citocinas de la Hematopoyesis

Las citocinas son necesarias en la mdula sea para que la hematopoyesis se realice normalmente yrealizan un ajuste fino de la funcin de la mdula sea en respuesta a los estmulos. Varias de lascitocinas segregadas durante las respuestas inmunes innata y la adquirida estimulan el crecimiento yla diferenciacin de las clulas progenitoras de la mdula sea. De esta forma estas reacciones, que

consumen leucocitos, tambin aseguran el aporte de nuevas clulas para reemplazar a las consumi-das.

Los leucocitos maduros proceden de clulas madre pluripotenciales despus de comprometerse a unlnea particular de diferenciacin seguida de una expansin progresiva de la progenie.

La diferenciacin y la expansin de las clulas progenitoras de la mdula sea son estimuladas porcitocinas llamadas factores estimulantes de colonias (CSF, colony stimulating factors). Reciben estenombre porque se estudian aprovechando su capacidad de formar colonias de clulas cuando serealiza cultivos de clulas de mdula sea. Bajo la influencia de ciertas CSF las clulas de estas co-lonias adquieren las caractersticas de lneas celulares especificas (granulocitos, linfocitos, etc.). Elnombre particular de cada CSF refleja el tipo de colonia que cada uno de ellos genera. En este textoslo se van comentar los CSF que son importantes para el desarrollo de los linfocitos (tabla 7). LosCSF que estimulan la maduracin de otras lneas hematopoyticas se tratan en libros de hematolo-ga.

Tabla 7 - Citocinas de la hematopoyesis

citocina Tamano(kD)

Origen Dianas Poblacin inducida

SCF

(c-kitL)24 Clulas del estroma Stem cell Todas

IL-7 25 FibroblastosClulas del estroma

Progenitores linfoides inmaduros Linfocitos T y B

IL-3 20-26 Clulas T Progenitores inmaduros Todas

GM-CSF 18-22

Clulas T

10 citocinas texto y fig

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