citoquinas cams, complemento

citoquinas, CAMS, complemento

INMUNOLOGIA BASICADra Esthela Loyo de López

!

Sociedad de Lupus, Reumatología y Autoinmunidad en República Dominicana, Inc.

Saturday, 30,April 2011

Respuesta inmune efectiva implica linfocitos, células inflamatorias y hematopoiéticas.La interacción es mediada por un grupo de proteínas llamadas CITOQUINAS, mensajeros del sistema inmune

RESPUESTAS CELULARES

Células específicas e inespecíficas

Eliminación de células propias alteradas (infectadas, tumorales) e injertos ajenos

RESPUESTAS HUMORALES

AnticuerposComplemento

Eliminación de bacterias extracelulares y/o productos


recirculación, ¿para qué?

• maximizar encuentro de linfocitos comprometidos antigénicamente : epitopes

• un linfocito recorre 1-2 veces diarias el circuito completo:

sangre ... tejidos ... linfa ... sangre

Promedio, linfos T permanecen en sangre 30 min.Dado un volumen de 5 litros de sangre, aprox. 1010 abandonan la sangre, entran a diferentes tejidos y regresan.

Sólo 1 linfocito de cada 100,000 reconoce Ag particular, de ahí la

recirculación

Ann Intern Med 2001; 135:279-295


Unión a RECEPTORES específicos localizados en la membrana de células blanco, iniciando vías de transducción de señales que alteran expresión génica y originar respuestas efectoras distintivas

Regulan INTENSIDAD y duración de RI’sa) estimular o inhibir proliferación y/o diferenciaciónb) regular secreción de anticuerpos y de otras citoquinas

CITOQUINASProteínas asociadas a la membrana, sintetizadas de novo por todo linfo efector, en particular T CD4+

Unión a receptores específicosProteínas secretadas de bajo peso molecular, alteran conducta o propiedades de la célula secretora o de alguna otra.

CITOTOXINASAlmacenadas en gránulos líticos especializados, liberadas por T CD8+

Atraviesan capa de lípidos libremente e inducen apoptosis


¿cómo funcionan?

citoquinas y factores del crecimiento son similares, pero citoquinas típicamente se refiere a moléculas implicadas en la defensa, con acción sobre leucocitos, mientras que los factores de crecimiento se refiere a moléculas que actúan sobre otras células somáticas.

citoquina = proteína hecha por una célula (cito), que actúa sobre dianas.

linfocinasmonoquinasinterleucinas (IL)quimoquinas (CC, CXC)interferones (IFN-a//b, IFN-g)factores de necrosis tumoral (TNF)factores estimulantes de colonias (CSF)¿otras?...

Stanley Cohen (1974): ¡citoquinas!


PROPIEDADES

* pleiotropismo* redundancia* sinergia* antagonismo* inducción de cascadas

REGULAN intensidad y duración de RI’s

* estimular o inhibir activación, proliferación y/o diferenciación celular* regular secreción de anticuerpos y otras citoquinas* actividad citolítica de células efectoras* apoptosis* quimiotaxis


¿Cómo reconciliar especificidad del sistema inmune con citoquinas inespecíficas?

PRODUCCION: Th y Mø

respuesta humoral

respuesta celular

respuesta inflamatoria

hematopoiesis

control proliferación

control diferenciación

cicatrización


receptores para citoquinasReceptores de la superfamilia de Ig’sFamilia de receptores para citoquinas Clase I (hematopietinas e inmunes)Familia de receptores para citoquinas Clase II (interferones)Familia de receptores para TNF’sFamilia de receptores para Quimoquinas

1) Regulación estricta de la expresión de receptores, acción limitada a linfocitos activados por Ag

Vida media muy corta

2) Requisitos de interacción directa entre célula productora y blanco

Seguridad en liberar concentraciones efectivas en la vecindad del blanco


Receptor principal: subunidades citoquino-específicas y subunidades de transducción

No tienen WSXWS

WSXWS = tript-ser-X-tript-ser


Subfamilias de receptores para citoquinas Clase I

Comparten subunidades de señales de transducción con otros miembros de la misma familia:1) GM-CSFR: células madre, progenitoras, activación de monocitos (diferenciación de megacarios, proliferación de eosinófilos, degranulación de basófilos).

2) IL-6R: enlace y competencia gp130 (síntesis de proteínas de fase aguda, diferenciación de Mø, desarrollo neuronal, maduración de megacarios)

3) IL-2R: cadena común g (X-SCID)


IL-6R: gp130 explica vías comunes de señalización, así como nivel de competencia

hígadoendotelio de médula

óseahipotálamo grasa, músculo células dendríticas

reactantes de fase aguda (lectinas

manosas, PCR, ferritina, otros)

movilización de neutrófilos

aumento de la temperatura

corporal

gasto de energía,

movilización de proteínas e hipertermia

TNF-a estimula migración a

ganglios linfoides y maduración

activación de complemento, opsonización

fagocitosis Disminución de replicación viral y bacteriana. Aumento de procesamiento Ag.

Aumento de RI’s específicas

inicio de RI’s adquiridas


CITOQUINAS TIPO 1 y familias de sus RECEPTORES

CITOQUINAS TIPO 11 (interferones) y sus RECEPTORES


citoquinas que comparten cadena común gc (CD132) receptor

IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21

citoquinas que comparten cadena b común bc del receptor

IL-3, IL-5, GM-CSF

citoquinas que comparten gp130 del receptor

IL-6, IL-11, IL-27, Oncostatin M (OSM), Ciliary

Neurotropic Factor (CNTF),

Leukemia-Inhibitory Factor (LIF), Cardiotrophin-1

(CT-1), NNT/BSF-3/CLC,

compartición de cadenas con otros

otros receptores con similitud a gp130

IL-12R b1, IL-12R b2, IL-31R, G-CSFR, OB-R

tres clases de receptores para IL-2ejemplo de afinidad múltiple

para una citoquina

eritropoietina, trombopietina

hormona del crecimiento, prolactina, leptina

Stem Cell Factor

pleiotropismo y redundancia de citoquinas y receptores

receptores SOLUBLES

CITOQUINAS TIPO 1 y familias de sus RECEPTORES

CITOQUINAS TIPO 11 (interferones) y sus RECEPTORES

IL-10 y relacionadas... IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26, IL-28, IL-29


TRANSDUCCION POR RECEPTORES DE CITOQUINAS

ITAM = immune tyrosine-activated motifJAK = Janus kinases, sitio de unión y sitio catalizador, actividad de protein-tirosin-kinasaSTAT = signal transducers and activators of transcription



* no tienen ITAM, pero inducen fosforilación temprana dependiente de tirosinas* modelo: IFN-g y su receptor* dimerización de receptores inducida por citoquinas con actividad de factores de transcripción para genes específicos

* JAKs crean sitios de unión para factores de transcripción STAT x fosforilación* STAT se transloca a membrana nuclear, e inicia transcripción de genes




* no tienen ITAM, pero inducen fosforilación temprana dependiente de tirosinas* modelo: IFN-g y su receptor* dimerización de receptores inducida por citoquinas con actividad de factores de transcripción para genes específicos

* JAKs crean sitios de unión para factores de transcripción STAT x fosforilación* STAT se transloca a membrana nuclear, e inicia transcripción de genes


modelo para receptores de citoquinas Clase I y Clase IIBach, et al. Annu Rev Immunol 1997; 15:563


¿ESPECIFICIDAD DE CITOQUINAS?

• receptores particulares activan vías JAK-STAT particulares

• actividad de transcripción de STATs es específica, porque un STAT homo o hetero solo reconoce ciertas secuencias e interactúa solo con promotores de ciertos genes

• solo se activan genes cuya expresión esté permitida en un tipo particular de célula

• cada citoquina (o grupo redundante) induce transcripción de genes específicos en una célula dada; el producto resultante mediará efectos típicos de tal citoquina

• especificidad de citoquina deriva de unión perfecta a sus receptores

Por ejemplo, IL-4 induce un set definido de genes en linfocitos T, otro en linfocitos B y otro más en eosinófilos.


citoquinas que comparten cadena común gc (CD132) receptor

citoq. fuente acción cromosom genóm

IL-2 T activadas (Th1)

Factor de crecimiento de T y B, producción de Ig’s, expresión de cadena JInduce actividad LAK.

Induce actividad tumor-infiltrante en linfocitos.Aumento de actividad NK

Papel crítico en AICD (Ag-induced cell death)Estimula efectos antitumorales de Mø/monocitos

4q26-27/2 4 ex

IL-4

T activadas (Th2),linfos T

naturalesCD4+ +

Proliferación de BCambio de clase de Ig’s -producción de IgG1, IgE

Aumenta expresión de MHC Clase 11, receptores Fce, IL-4Ra e IL-2Rb.Diferenciación de linfocitos Th2.

Eectos antitumorales

5q31.1/11 4 ex

IL-7 células del estroma

Crecimiento timocitos y linfocitos T.Crecimiento pre-B en ratones, no en humanos.

Supervivencia y crecimiento de linfocitos T periféricos8q12-13/3 6 ex

IL-9 Th activadasClonas Th-helper.

Progenitores eritroides.Linfocitos B, mastocitos, timocitos fetales

5q31-35/13 5 ex

IL-15 Monocitos y otras

Crecimiento mastocitos.Desarrollo y actividad NK.Proliferación de linfocitos T

4q38/8 9 ex

IL-21T-CD4+

activadas, TFH, NKT,

Th17

Co-mitógeno para proliferación de T.Inhibe proliferación de B ante anti-IgM + IL-4.

Aumenta proliferación de B a anti-CD40Coopera con IL-7 e IL-15 para expansión células CD8

Efectos antitumorales.Dirige diferenciación final de B a plasmáticas.

Pro-apoptosis para B y NK

4q67-27


Th1:* funciones mediadas x células

* opsonización

* inflamación y lesión tisular

Th2:* activación de eosinófilos

* diferenciación

* cooperación de B* secreción de IgM, IgE, algunas IgG

* reacciones alérgicas


SUBPOBLACIONES DE Th

Th0

secreciones “clásicas”

?



Th0

Th1

IL-2INF-gTNF


?



Th0

Th1

IL-2INF-gTNF

Th2IL-4IL-5IL-10


?


¿Cómo se determina el perfil de citoquinas Th?

Re-estimulación y microambiente provisto por APCs


Retroalimentación (+) y (-) de otras Th en el vecindario

Th1Th1Saturday, 30,April 2011

Th1LPS

IFN-g

Mø



Th1LPS

IFN-g

Mø


Th1Th1

IL-12: “fabrica más IFN-g”


Th1LPS

IFN-g

Mø


Th1Th1


Th0

IL-12: “transfórmate en

Th1”


Th1LPS

IFN-g

Mø


Th1Th1


Th0

IL-12: “transfórmate en

Th1” Th1


Retroalimentación (-) de Th1 sobre Th2...

y de Th2 sobre Th1



y de Th2 sobre Th1

Th1

Th2

IFN-g: “no proliferes”

IL-2: prolifera



y de Th2 sobre Th1

Th1

Th2

IFN-g: “no proliferes”

IL-2: prolifera

Th1

Th2

IL-4:prolifera

IL-10: “no proliferes”



Th1Th1

MøTh1

LPS

IFN-g

IL-2: prolifera



Th1Th1

IL-12: “fabrica más

IFN-g”

MøTh1

LPS

IFN-g

IL-2: prolifera



Th1Th1


IFN-g”

MøTh1

LPS

IFN-g

IL-2: prolifera

Th2

IFN-g

IL-10

IL-4:prolifera

no proliferes



Th1Th1


IFN-g”

MøTh1

LPS

IFN-g

IL-2: prolifera

Th2

IFN-g

IL-10

IL-4:prolifera

no proliferes

IL-4: no hagas IL-12


QUIMOQUINAS* adhesividad, quimiotaxis y activación de leucocitos* reguladores principales del tráfico hacia, desde o entre tejido linfoide y órganos* receptores en serpentina* subgrupo C-C (cisteínas contiguas)* subgrupo C-X-C (otro AA intermedio)

en segundos: cambios de forma, adhesividad, generación de radicales libres


patrones de expresión de RECEPTORES para quimoquinas

señales de transducción para quimiotaxis

control por receptores de quimoquinas del tráfico leucocitario


Ann Intern Med 2001; 135:279-295


en promedio, linfocitos T permanecen en sangre durante 30 minaprox solo 1 linfocito de cada 100,000 reconoce Ag particular

dado un volumen de 5 litros, aprox 1010 linfocitos T abandonan la sangre, entran a diferentes tejidos y regresan a la sangre si no encuentran su Ag particular

Ann Intern Med 2001; 135:279-295




Ann Intern Med 2001; 135:279-295

* antes de adherise al endotelio, la velocidad de un linfo T en vénulas se halla en los 500 mm/seg

* la célula viaja 50 veces su propio diámetro en 1 seg

* el diámetro es de 10 mm




Ann Intern Med 2001; 135:279-295




* imagina un vehículo de 5 metros de largo, moviéndose 50 veces su longitud en 1 segundo...

* ¡más de 500 millas por hora!




Ann Intern Med 2001; 135:279-295






PERO...




Ann Intern Med 2001; 135:279-295






* en tejidos, la velocidad de un linfocito T se estima en 0.2 mm/seg

* cada hora, recorre una distancia de 70 veces su diámetro

PERO...




Ann Intern Med 2001; 135:279-295






* en tejidos, la velocidad de un linfocito T se estima en 0.2 mm/seg

* cada hora, recorre una distancia de 70 veces su diámetro

* un vehículo de 5 metros de largo que recorre 70 veces su longitud en una hora tendrá una velocidad aprox. de 0.2 millas/hora

PERO...


MOLECULAS DE ADHESION CELULAR (CAMs)

Altamente glicosiladas,

presenta CHO a selectinas

Dominio distal tipo lectina, unión a

CHO

Adherencia al endotelio vascular

Unen integrinas y selectinas, según

dominio

* endotelio pared vascular

* receptores para linfocitos, monocitos, granulocitos

* fortalecen interacción funcional intercelular Th:APC, Th:B, CTLs:dianas


ejemplos de CAMs en cada familia


Mucin-like selectins integrins Ig-superfamily

Glycam-1CD34

PSGL-1

L-selectinP-selectinE-selectin

a4b1 (VLA-4, LPAM-2)a4 b7 (LPAM-1)a6 b1 (VLA-6)a1 b2 (LFA-1)aM b2 (Mac-1)

aXb2 (CR4, p150/95)

ICAM-1,-2,-3VCAM-1

LFA-2 (CD2)LFA-3 (CD58)MadCAM-1

ejemplos de CAMs en cada familia


niveles menores de L-selectina favorecen que T efectoras y de memoria se dirijan a tejidos como piel y mucosas


T efectoras se dirigen a sitios de combate

T de memoria se dirigen a tejidos donde primero encontraron su

Ag(homing)



migración linfocitaria hacia tejidos favorece procesos

inflamatorios

¿cómo atraviesan HEVs?mostrando la “visa”, claro

T efectoras se dirigen a sitios de combate

T de memoria se dirigen a tejidos donde primero encontraron su

Ag(homing)



cascada de interacciones CAMs

Vénulas postcapilares de órganos linfoides secundarios, excepto bazo : HEVCada segundo, 1.4 x 104 linfocitos se extravasan en un solo ganglio linfoideCaptura local de Ag y citoquinas presentes influyen en desarrollo y mantenimiento de HEVsVariedad de CAMs, algunas más específicas en ciertos tejidos (adresinas vasculares, por ejemplo): homing


MEDIADORES DE INFLAMACION

Mediadores Origen

Derivados en plasma Precursores que requieren activación por proteólisis para adquirir propiedad biológica

Derivados de células Preformados en gránulos intracelulares o sintetizados de novo


NATURAL O INNATA

* macrófagos* linfocitos NK* complemento* células presentadoras de Ag’s


COMPLEMENTO• Paul Ehrlich: “la actividad del suero que completa la acción del anticuerpo”.

• principal EFECTOR de la respuesta humoral, sin embargo su actividad en el sistema innato no tiene precio

• con más de 35 proteínas plasmáticas o de membrana, sirve de sistema auxiliar en inmunidad y defensa antimicrobiana

* proteínas sintetizadas en hígado

* 5% de globulinas séricas, circulan en forma inactiva

* zimógenos o pro-enzimas: proteólisis remueve fragmento inhibitorio y expone sitio activo

* números, letras y nombres triviales

* “a” denota el fragmento menor

* “b” el fragmento mayor (excepto C2a)


C1q + Fc... C1qrs C4 y C2


C3 convertasa activa la siguiente pro-enzima...



y genera hasta 200 moléculas de C3b, amplificando...



y genera hasta 200 moléculas de C3b, amplificando...

recluta C5 y C6 Complejo de Ataque de Membrana (MAC)


VÍA ALTERNAC3 sufre hidrólisis continua para obtener dos fragmentos: C3a y C3bC3b es muy reactiva, une grupos químicos comunes (amino e hidroxilo) presentes en superficies celulares. Hay pues muchos “blancos” para estas “granadas”

Si C3b no reacciona en ± 60 mseg, es neutralizada por moléculas de agua

C3, Factor B, Factor D y Properdina


VÍA ALTERNAC3 sufre hidrólisis continua para obtener dos fragmentos: C3a y C3bC3b es muy reactiva, une grupos químicos comunes (amino e hidroxilo) presentes en superficies celulares. Hay pues muchos “blancos” para estas “granadas”

Si C3b no reacciona en ± 60 mseg, es neutralizada por moléculas de agua

C3, Factor B, Factor D y Properdina

Si C3b se estabiliza, otra proteína (B) se une a C3b y otra más (D) rompe parte de B para generar

C3bBb... que amplifica al reclutar más C3b...


establece retroalimentación positiva…

C3bBb > C5 > C5a y C5b …se agregan C6, C7, C8… tallo que se ancla en la membrana para agregar C9 y

generar MAC, que inicia perforación de la superficie celular


LECTINAS son proteínas que se unen a carbohidratos.

Esta vía NO depende de Ac, pero una vez inicia sigue el mismo camino de la clásica


con tantas “granadas” en el medio, ¿cómo se impide la formación de MACs en células

propias?

* complemento trabaja muy rápido* si la superficie celular no está protegida, será atacada por complemento

default: ¡hay granadas todo el tiempo!

INHIBIDOR DE C1 (C1-Inh)

DAF (factor acelerador de disociación) de C3bBb; CD59 (protectina) que impide acción de MACRestricción de actividad a blancos designados


Factor H y Factor I en vía alterna

DAF = factor acelerador de la disociación de C3

convertasa


CR1 = complement receptor type 1

C4bBP = soluble C4b-binding protein

MCP = membrane cofactor protein

Factor I

Proteínas reguladoras y receptores de la superficie celular para

componentes del complemento

Zipfel PF, Skerka C. Complement regulators and inhibitory proteins. Nat Rev Immunol 2009; 9:729-40


COMPLEJO DE ATAQUE DE MEMBRANA (MAC)


Proteínas reguladoras sobre MAC (proteína S) Síndrome del espectador inocente


Proteínas reguladoras sobre MAC (proteína S) Síndrome del espectador inocente

funciones generales


clínica• Deficiencia homocigota, componentes tempranos de

vía clásica (C1q, C1r, C1s, C4, C2): aumento notable de enf. autoinmunes (LES en particular, infecciones piógenas x Gram (+)

• C3: Más severa

• MAC: meningococo y gonococo

• En proteínas reguladoras: C1Inh angioedema hereditario, adquirido; Hemoglobinuria Paroxística Nocturna x defecto de membrana eritrocitos; Factor I autosómico


en citoquinas, usos clínicos

• IFN-a/b en hepatitis C

• modulador en neoplasias (leucemia de células peludas, leucemia mielógena crónica, Kaposi, linfoma no-Hogdkin, otros)

• IFN-b esclerosis múltiple

• IFN-g enfermedad granulomatosa crónica

• biofarmacología actual (Ac monoclonales)

CAMs... sí, puede haber deficiencia


modulación selectiva de la respuesta inmune- artritis reumatoide- lupus (belimumab)- osteoporosis (denosumab)- y muchas otras patologías


MEDIADORES ENZIMATICOS DEL PLASMA

C5

C5aC5b C3a

C5aC5b,6,7

Sistema de cininas Sistema de la coagulación Sistema fibrinolítico Sistema de complemento


MEDIADORES LIPIDICOS DE INFLAMACION


RESPUESTA INFLAMATORIA AGUDA: ¿síndrome de respuesta inflamatoria sistémica? ¿localizada?

• IL-1, IL-6, TNFa

• efectos sistémicos por redundancia y pleiotropismo

* fiebre* leucocitosis* trombocitosis* aumento síntesis de ACTH e hidrocortisona* aumento proteínas de fase aguda a nivel hepático* elevación de reactantes de fase aguda (VSG, PCR, ferritina, proteína A amiloide, otras)


próxima clase:antígenos y anticuerpos

laboratorio:inflamación


citoquinas cams, complemento

Documents

citoquinas y factores

anticuerpos y otras

y familias

citoquinas inespeccas

interferones y sus receptores

sus receptores citoquinas

protenas llamadas citoquinas

receptores para quimoquinas