Sistema inmunitario
La citotoxicidad es la cualidad de ser tóxico a células. Ejemplos de agentes tóxicos son una sustancia química o una célula inmune,1 y ej. de especie citotóxica es la víbora bufadora (Bitis arietans) y la arañuela Loxosceles reclusa.2
La citotoxicidad puede medirse por el test MTT, test Trypan blue (TB), test de la sulforhodamina B (SRB), test WST, test clonogénico, en inglés.3
Las Células citotóxicas por dependencia de anticuerpos, en inglés (ADCC) describen la habilidad celular de matar de ciertos linfocitos, que requieren que la célula blanco sea marcada por un anticuerpo.4 La citotoxicidad de linfocito, por el otro lado, no es mediante anticuerpos; ni por citotoxicidad complementaria (CDC), que es mediada por el sistema del complemento.5 6
Tres grupos de linfocitos citotóxicos se distinguen:
- Linfocitos T citotóxicos
- Natural killer
- Natural killer de células T
CITOTOXICIDAD MEDIADA POR CÉLULAS.
9.1. CÉLULAS IMPLICADAS EN LA CITOTOXICIDAD MEDIADA POR CÉLULAS.
Las células van a reconocer sólo el Ag sobre la superficie de la célula y no en forma soluble. Los principales tipos de interacción Rc-ligando implicados, son:
– TcR de los LTc restringido a MHC-I.
– Determinantes antigénicos reconocidos por las NK sobre las células neoplásicas e infecciones por virus. Rc para Fc de los Ac que hay sobre las células K (ADCC), que reconocen los Ag sobre las células diana.
– Experimentalmente, las glicoproteínas presentes en la superficie del efector y de la diana, pueden ser entrecruzadas por lectinas y desencadenar el mecanismo citotóxico.
| Marcadores de superficie | Linfocito B | Linfocito Th | Linfocito Tc | Célula NK |
| CD2 (Rc LFA-3) | – | +++ | +++ | +++ |
| CD3 | – | +++ | +++ | – |
| CD4 | – | +++ | – | – |
| CD8 | – | – | +++ | +/- |
| CD19 | +++ | – | – | – |
| CD16 (Rc Fc IgG) | – | – | – | +++ |
| CD56 (N-CAM) | – | – | – | +++ |
| CD11b (Rc C3bi) | – | – | – | ++ |
| CD18 (LFA-1) | – | +++ | +++ | ++ |
| Inmunoglobulinas | +++ | – | – | – |
| HLA-I | +++ | +++ | +++ | ++ |
| HLA-II | +++ | – | – | – |
9.2. CITOTOXICIDAD DIRECTA ESPECÍFICA
Las células citotóxicas reconocen y destruyen células portadoras de los Ag que indujeron su activación mediante un mecanismo conocido como citotoxicidad celular. El papel más importante de este mecanismo es eliminar células propias infectadas por virus. Como veremos, los linfocitos TC en reposo, al activarse apropiadamente, terminan diferenciándose a los llamados linfocitos T citolíticos (CTL), que son los efectores de la inmunidad celular específica.
a) El 90% de estos linfocitos son CD8+. El proceso de reconocimiento se efectúa a través del TcR que reconoce a los Ag asociados al MHC-I de las células alogénicas (eliminan células transformadas o con parásitos intracelulares).
b) Cerca del 10% de los LTc son CD4+ y reconocen el Ag sobre MHC-II.
9.2.1.1. ACTIVACIÓN Y DIFERENCIACIÓN DE LOS PRECURSORES TC HASTA CTL
Los linfocitos Tc vírgenes se activan solamente en los órganos linfoides secundarios, únicos entornos en los que reciben las señales necesarias. Requieren en realidad 3 señales:
1. La señal específica suministrada por la interacción entre su complejo TCR-CD3-CD8 con el MHC-I de una célula presentadora profesional infectada (p. ej., una célula dendrítica interdigitante).
2. La señal coestimulatoria suministrada por la misma célula (unión entre B7 y CD28).
3. La interleucina IL-2.
La aportación clave de IL-2 procede de células Th1 cercanas. De hecho, se piensa que tanto el Th como el Tc vírgenes se activan simultáneamente al unirse a la misma célula presentadora (no olvidemos que las APCs exhiben MHC-I y MHC-II).
Las células Tc de memoria tienen menos requerimientos para su activación. De hecho, como ya sabemos, al tener moléculas de adhesión celular diferentes a los correspondientes Tc vírgenes, pueden encontrarse el antígeno (epitopo peptídico en contexto MHC-I) en tejidos extralinfoides.
– No requieren obligatoriamente la señal coestimulatoria.
– No requieren obligatoriamente la ayuda de Th, ya que al unirse de modo específico a una célula propia infectada que le suministre el péptido adecuado, provoca que el Tc produzca no sólo receptores de IL-2, sino niveles adecuados de IL-2 capaces de auto-activarlas.
De esta manera, se provoca la proliferación y diferenciación del linfocito en reposo (virgen o de memoria) hasta que se convierte en linfocito T citolítico (CTL). Este CTL se caracteriza por poseer algo más de citoplasma que el Tc, y sobre todo por poseer gránulos densos a los electrones, rodeados de unidad de membrana (llamados a veces granulosomas) y un aparato de Golgi.
9.2.1.2. MECANISMO DE LA CITOTOXICIDAD MEDIADA POR CÉLULAS.
El mecanismo citotóxico de las células NK es parecido al de los linfocitos citolíticos (CTL), pero a diferencia de ellos, las células NK carecen de especificidad y de memoria, y no están restringidos por el MHC clásico. Al diferenciarse, los linfocitos citolíticos adquieren la maquinaria para la lisis mediante dos tipos de mecanismos:
9.2.1.2.1. DESARROLLO DE LOS GRÁNULOS CITOPLASMÁTICOS.
Están unidos a la membrana que contiene macromoléculas como perforina, proteasas, linfotoxina, proteoglicano. En los gránulos hay sustancias que actúan de diversas formas:
– Perforina (análogo de C9) e hidrolasas son liberadas en el espacio intercelular. En presencia de calcio se produce la polimerización enzimática de la perforina (realizada por una serin-esterasa que elimina un fragmento), lo que origina la formación de los conductos de poliperforinas (poros por donde difunden sustancias y pasa agua). El poro se forma en la célula diana y no en la secretora (protegida gracias al condroitin-sulfato de la superficie celular).
– Granzimas. Son proteínas con actividad enzimática de distinto tipo (caspasa, triptasa, etc). Las enzimas degradativas de los gránulos pasan por los poros al interior de la célula diana (destrucción de DNA, RNA, orgánulos).
– 
– Proteoglicanos. Protegen a la célula citotóxica de la acción de sus moléculas efectoras.
– Enzimas lisosómicas como pretasas, cathepsinas, glicosidasas y otras enzimas degradativas.
– Quimiocinas (MIP1-a, MIP1-b, RANTES).
– Calreticulina.
9.2.1.2.2. ADQUISICIÓN DE LA CAPACIDAD DE PRODUCIR Y SECRETAR CITOCINAS.
Especialmente IFN-?, linfotoxina (TNF), e IL-2. El TNF-? y ?, factor citotóxico NK (NKCF) que actúan sobre Rc de membrana y provocan apoptosis. Además, el IFN-? es intensamente sinérgico con TNF-? en la destrucción de tumores.
9.2.1.3. FASE EFECTORA.
Los mecanismos parecen ser similares en LTc (estimulados por IL-2, no en los primarios), NK y K. Existen cinco etapas:
1) Adhesión y formación del conjugado. Tras el reconocimiento específico, se produce una interacción de gran avidez entre moléculas de LFA-1 del CTL y moléculas de ICAM-1 de la célula diana.
| LTc | Célula diana |
| LFA-1 | ICAM-1, ICAM-2 |
| TCR/CD8 | MHC-I |
| CD2 | LFA-3 |
2) Activación del linfocito (fase calcio-dependiente). Esta unión dura unos 5-10 minutos, durante los cuales las señales de la unión intercelular se transducen al interior del CTL por medio de cascadas de proteín-quinasas y proteín-fosfatasas, que conducen a la activación de una serie de funciones del CTL. Se dice entonces que el linfocito queda programado para la lisis.
3) Golpe letal. El citoesqueleto del CTL se reorganiza, de modo que tanto el aparato de Golgi como los granulosomas se sitúan en el polo celular que queda en contacto con la célula diana. Entonces, los gránulos se fusionan con la membrana citoplásmica, produciéndose la exocitosis de su contenido al estrecho espacio intercelular (“beso de la muerte”).
4) Disociación del CTL. Antes de que se produzca la lisis de la célula diana, el CTL se separa, probablemente ayudado por el hecho de que la LFA-1 vuelve al estado de baja afinidad.
5) Destrucción de la célula diana. La destrucción de la célula diana puede ocurrir por varios mecanismos, predominando uno u otro en función de la naturaleza de la superficie de la célula diana, y del grado de activación que haya alcanzado el linfocito CTL.
9.2.1.4. MECANISMOS QUE INTERVIENEN EN LA DESTRUCCIÓN DE LA CÉLULA DIANA.
1) LISIS POR PERFORINA. Monómeros de perforina contenida en los granulosomas llegan a la membrana de la célula diana, y en presencia de Ca++ se polimerizan para formar cilindros huecos de poliperforina (con unas 20 unidades), que atraviesan la bicapa lipídica. De este modo se forma un canal (con un diámetro de 5-20 nm) que es permeable a iones, y que puede provocar la lisis osmótica de la célula diana (aunque su papel principal es servir como canal para dejar pasar a otros componentes de los gránulos).
2) APOPTOSIS. La apoptosis puede ser inducida por varios mecanismos.
– Los canales de perforina permiten la entrada de otras sustancias del granulosoma que inducen la apoptosis de la célula diana. De hecho se ha visto que pueden entrar fragmentinas (granzimas) que inducen la fragmentación de los cromosomas en múltiplos de nuclesoma. La granzima B activa una ruta de caspasas que induce apoptosis.
– Interacción entre el ligando Fas del CTL y el receptor Fas de la célula diana. La unión entre el ligando de Fas con el Fas de la célula infectada o enferma induce en ésta una señal que dispara la apoptosis por vía de las capsasas.
– Las vesículas del CTL pueden contener TNF-? y TNF-? (=linfotoxina), que junto con el IFN-? producido por Tc o por otras células, desencadena efectos citotóxicos que tardan más tiempo (>3-4 horas) que los anteriores. Se desconoce el mecanismo, pero parece que igualmente inducen apoptosis.
9.3. CITOTOXICIDAD MEDIADA POR CÉLULAS MIELOIDES DEPENDIENTES DE ANTICUERPOS (sistema ADCC).
Existen varios tipos de células potencialmente citotóxicas que poseen receptores para Fc de anticuerpos, y que pueden por lo tanto participar en la destrucción de células diana (enfermas) o de helmintos recubiertos en ambos casos por anticuerpos.
– Las células NK, monocitos y PMN neutrófilos poseen el receptor Fcg RIII (=CD16), de baja afinidad, que reconoce las subclases IgG1 e IgG3.
– Los eosinófilos posen Fce R-I y Fce R-II, estando especializados en destruir helmintos (p. ej., las esquistosómulas, que son las larvas de Schistosoma).
Los acontecimientos suelen tener lugar en las siguientes fases:
1) formación de inmunocomplejos (es decir, la célula enferma o el helminto se recubre de anticuerpos);
2) una célula agresora adecuada (p. ej., la NK) interacciona con la célula enferma o el parásito a través de los anticuerpos, que se engarzan con el receptor para Fc de la célula agresora;
3) finalmente, dicha célula agresora libera por exocitosis el contenido de sus gránulos, y/o secreta productos tóxicos (proteínas catiónicas, hidrolasas lisosomales, anión superóxido y otros intermediarios reactivos del oxígeno (ROI), intermediarios reactivos del óxido nítrico (RNI), TNF-alfa) que tienden a matar a la célula enferma o parásito.
De este modo, células que son propiamente del sistema inmune natural, y por lo tanto son inespecíficas, pueden llegar a destruir específicamente mediante el puente de anticuerpos. De hecho, actúan como células efectoras finales del sistema humoral específico (es decir, pueden llegar a ser los “brazos armados” o “verdugos” en una respuesta que se inició con la secreción de anticuerpos).
Los fagocitos mononucleares y neutrófilos maduros tienen un alto número de lisosomas con gran cantidad de enzimas degradativos. Las funciones de estas células son la fagocitosis, eliminación de microbios y su digestión y la eliminación y catabolismo de células dañadas o ancianas. Estas células obtienen la energía de la glicolisis aerobia.
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