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Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 1 ONTOGENIA B GENERALIDADES DEL DESARROLLO DEL LINFOCITO ✓ A nivel de la medula ósea la célula madre pluripotencial tiene que hacer un compromiso de las células progenitoras hacia la línea B o T. ✓ Proliferación de células inmaduras. ✓ Reordenamiento secuencial y ordenado de los genes del receptor para antígeno (recombinación). Determina su variabilidad ✓ Selección de células cuyos receptores sean útiles y eliminación de aquellas con receptores autorreactivos. ✓ Diferenciación de los linfocitos B y T en subpoblaciones con funciones y fenotipos maduros OBJETIVO DE LA ONTOGENIA ✓ Asegurar un repertorio de células capaces de reconocer a todos los Ag extraños presentes en la naturaleza ✓ Asegurar el reconocimiento como propio a los Ag del individuo (TOLERANCIA) ✓ Asegurar que el (BCR) sean útiles (selección positiva) y que las células cuyos receptores sean potencialmente peligrosos y autorreactivos se eliminen (selección negativa). ✓ Asegura que los linfocitos puedan comunicarse con células accesorias como correceptores (aquellos que no lo hacen sufren muerte por negligencia). - Cada clon de linfocitos B produce un receptor para antígenos con una estructura única. - Los genes funcionales para el receptor se producen por un reordenamiento génico capaz de generar un gran número de exones que codifiquen la región variable usando una pequeña parte del genoma. - La selección en forma aleatoria entre muchos segmentos génicos y el reordenamiento del ADN genera la diversidad ELEMENTOS QUE PARTICIPAN Célula progenitora pluripotencial –Mediadores solubles: citoquinas –Interacción entre las células linfoides con elementos del microambiente. Hematopoyesis -Durante la vida fetal en los islotes sanguíneos y después en el hígado fetal. -Asumida gradualmente por la médula ósea de los huesos planos en los adultos. -Célula Madre Pluripotencial es la progenitora y las células del estroma de médula ósea sintetizan factores de crecimiento importantes para la diferenciación y proliferación (IL-7, CXCL12, el Factor de Stem Cell o SCF) -el progenitor linfoide común se puede diferenciar a su vez en Natural Killers, a diferencia de los B y T, salen ya maduros de medula ósea para cumplir sus funciones, pertenece a la inmunidad innata. -se puede diferenciar a LT, abandona la medula ósea y se dirige a timo para completar su maduración, o se puede diferenciar a pro- linfocito B el cual se queda en medula ósea para iniciar el proceso de ontogenia B. PARA QUE SE LLEVE A CABO LA ONTOGENIA B SE NECESITAN: CÉLULAS ESTROMALES: ➢ ADIPOCITOS ➢ FIBROBLASTOS ➢ CÉLULAS ENDOTELIALES ➢ RETICULOCITOS FACTORES DE CRECIMIENTO: ➢ IL 7 ➢ SCF (STEM CELL FACTOR) ➢ SDF-1 o CXCL12 (FACTOR DERIVADO DE CELULAS ESTROMALES) Ocurre en médula ósea (CMP forma linfocitos B2 y BZM) o hígado fetal antes del nacimiento (se parten de Células troncales que forman linfocitos B1). Los factores de transcripción EBF, E2A, y Pax 5 inducen el desarrollo de linfocitos B. Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 2 Uno de los objetivos fundamentales de la ontogenia: Generación del receptor antigénico funcional en linfocitos B (BCR) BCR: es una inmunoglobulina formada por 2 cadenas pesadas + 2 cadenas livianas que tienen regiones variables y constantes. -puede ser una IgM o IgD monomérica. -Dominio variable (de ambas cadenas) determinan la especificidad del reconocimiento del antígeno. -Dominio constante (de ambas cadenas) determinan el isotipo de la inmunoglobulina. -para que la Ig sea funcional, el BCR necesita asociarse a dos heterodímeros Ig e Igß a ambos extremos, estos contienen dominios citoplasmáticos que tienen como fx transmitir la señal de cuando el BCR reconoce a un antígeno. ESTADIOS DE MADURACIÓN 1. Estadio PRO B 2. Estadio PRE B 3. Estadio B INMADURO 4. Estadio B TRANSICIONAL 5. Estadio B MADURO -Los estadios PRO B, PRE B y B INMADURO se lleva a cabo en medula ósea. A partir del B INMADURO migran al bazo. -B TRANSICIONAL y B MADURO en el bazo. Estadio PRO B Se realizan los re-arreglos o reordenamientos de genes que codifican para las cadenas pesadas/cadena H del BCR. El gen que codifica para esta proteína (cadena pesada) esta compuesta por pequeños fragmentos génicos y se encuentra en el cromosoma 14. Los genes que codifican para la región variable de la cadena pesada se encuentran en el extremo 5´ en donde hay un grupo de genes V (45 genes), a una distancia variable están los segmentos J (6 genes) y entre estos están los segmentos adicionales D (23 genes). Hacia el extremo 3´aparecen los genes que codifican la región constante de la cadena pesada (C (mu) y C (delta). Para obtener la región variable de la cadena pesa, se tienen que asociar los fragmentos V, J y D a través de una recombinación o reordenamiento génico: Recombinación génica Se selecciona al azar 1 fragmento V + 1 fragmento D + 1 fragmento J que se combinan y eliminan toda el resto, esto lo hacen con enzimas y a través de un proceso llamado Loop de ADN. Este Loop o bucle de ADN saca los fragmentos de ADN interpuestos entre los fragmentos seleccionados al azar, de tal forma que al final del proceso queden solamente unidos los 3 fragmentos seleccionados y así da origen a la región variable de la cadena pesada. Una vez obtenida la región variable, se tienen que unir los genes para la región constante, puede haber 2 posibilidades de recombinación: Gen (mu) o (delta). ➢ Si se une el gen (mu) va a dar lugar a una IgM. ➢ Si se une el gen (delta) va a dar lugar a una IgG. En este proceso se formó las regiones variables y constantes de la CADENA PESADA. Estadio PRe B Se genera el preBCR y se reordenan los genes para la cadena liviana del BCR. PRE-BCR→ está formado por: dos cadenas pesadas que se expresan en la membrana del linfocito a las que se le unen dos cadenas livianas sustitutas y los heterodímeros Ig e Igß. Una vez obtenido el preBCR, los linfocitos empiezan a proliferar. Funciones: -Inhibición de recombinación de la cadena H (exclusión alélica) (como heredamos pares de cromosomas, uno de papa y otro de mamá, tenemos duplicada la información génica, para el reordenamiento solo se utiliza UN cromosoma de ambos, el que se expresa o utiliza anula al otro) -Proliferación -Estímulo para la recombinación de la cadena κ (cadena liviana) -Señales de supervivencia para que sobrevivan los linfocitos Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 3 CADENA PESADA→ rearreglo VDJ Loop de ADN durante el rearreglo de genes Coexpresión de IgM e IgD - Splicing Alternativo Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 4 REARREGLOS DE GENES KAPPA Para obtener la cadena liviana definitiva, se necesitan las regiones variables y constantes. Existen 2 tipos de cadena liviana: kappa () y lambda () - el gen que codifica para la cadena liviana kappa () está en el cromosoma 2. -el gen que codifica para la cadena liviana lambda () está en el cromosoma 22 ➢ ambas tienen segmentos génicos V y J (no segmentos D) para la formación de la cadena liviana. ➢ Normalmente, la cadena kappa es la que se intenta arreglarse primero. Si el rearreglo de la cadena pesada es exitoso, ocurre 1° el rearreglo de cadena kappa (). ➢ Si el rearreglo de kappa es exitoso, la célula B expresa IgM con cadenas livianas kappa (). (exclusión de isotipo) ➢ Si el rearreglo de kappa no es exitoso, el gen lambda se rearregla. ➢ Si el rearreglo de lambda es exitoso, la célula B expresa IgM con cadenas livianas lambda (). ➢ Si no es exitoso ninguno de los dos rearreglos, la célula B muere por apoptosis. Recombinación génica1. Se seleccionan al azar genes del cromosoma 2 en el locus donde se encuentran V y J que codifican la región variable de la cadena liviana del BCR. 2. La información restante que quedo entre el V y J se elimina a través del Loop del ADN 3. Queda el V y el J unidos formando así la región variable, se tiene que unir el gen que codifica para la región constante 4. Se asocia el gen constante kappa 5. Se transcribe en un ARNm que luego se traduce en una proteína (la cadena liviana definitiva) que luego se expresa en la membrana junto con las cadenas pesadas formando así el BCR definitivo. Una vez que se forma el BCR definitivo el linfocito preB se transforma en un B INMADURO. Estadio B inmaduro Se sintetiza la cadena liviana, se combina con la cadena pesada y se forma el BCR definitivo (se forman IgM e IgD sobre la superficie de un mismo linfocito). Además, se produce la Inducción de la tolerancia central. TOLERANCIA CENTRAL= es una especie de selección negativa. Se pone a prueba el BCR presentándole antígenos propios para ver si no es autorreactivo. Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 5 ➢ Los linfocitos B inmaduros que no reciben señales a través del receptor BCR cuando se lo exponen a antígenos del ambiente medular continúan su desarrollo u emigran de la médula ósea y se dirigen al bazo. ➢ Aquellos que reciben señales en esta instancia intentan modificar su paratopo mediante la edición del receptor (reemplazo al azar del fragmento VH en la recombinación génica produciendo una nueva cadena pesada con región variable distinta). ➢ Si luego de la reedición vuelven a recibir señales por el BCR frente a antígenos propios pueden sufrir los siguientes eventos: - Anergia clonal: si reciben señales débiles a través del BCR frente a antígenos solubles. - Apoptosis: si reciben señales intensas a través de su BCR frente a moléculas multivalentes - si no recibe señales va a seguir su maduración en el bazo. Célula alérgica: es aquella en la que su BCR reconoce antígenos propios. Pierde la capacidad de interaccionar con los heterodímeros Ig e Igß. Estadio B transicional en Bazo sufren una maduración de la tolerancia periférica. Los linfocitos B inmaduros que abandonan la MO migran al bazo donde culmina su maduración como linfocitos B transicionales. Los BT1 ubicados en la vaina linfoide periarteriolar, sufren selección negativa si sus BCR reciben señales de moléculas propias (mueren por apoptosis) Los que sobreviven se transforman en BT2 que se ubican en los folículos esplénicos. Para alcanzar el estadio B maduro deben recibir señales de supervivencia a través del BCR. La citocina BAFF o BlyS (factor activador de linfocitos B) estaría implicado en el proceso. -BAFF sería producida por monocitos, macrófagos, células dendríticas y linfocitos T activados. Estadio B maduro Existen 3 poblaciones de células B 1. Células B2→ se ubican en la región de folículos donde sufren el proceso de maduración. 2. Células BZM→ se ubican en la zona del manto. 3. Células B1→ surgen de CMP derivadas del hígado fetal) Ambos (B2, BZM) son maduros vírgenes, auto competentes porque pasaron todas las pruebas y no reaccionaron frente a antígenos propios. La afinidad del BCR por los antígenos propios puede determinar la diferenciación hacia LB foliculares o LB BZM Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 6 CÉLULAS B2: ➢ es la población más abundante en circulación sanguínea y en los tejidos linfáticos secundarios. ➢ Estos deben reconocer al antígeno, normalmente proteicos, a través del BCR (IgM o IgD) lo que produce la 1° señal de activación que induce a la endocitosis y procesamiento del antígeno y lo expresa en su membrana a través de un CMH de clase II. Recibe la 2° señal por parte de los linfocitos Thf (CD4) que reconocen en los B2 al péptido antigénico presentado por las moléculas de clase II del CMH. Este reconocimiento induce la liberación de citoquinas (IL-21) del Thf que va a ser el estímulo final para la activación del B2. A partir de acá el linfocito prolifera y se diferencia en células plasmáticas productoras de anticuerpos ➢ Su principal función es reconocer antígenos proteicos y diferenciarse en células productoras de anticuerpos específicos. ➢ Son LT dependientes CÉLULAS B1 ➢ Se desarrollan en el período embrionario en hígado fetal, a los dos años de vida completan su maduración. ➢ Prevalecen en las cavidades peritoneales y pleura. ➢ Pueden renovarse localmente (por mitosis) ➢ Expresan en su superficie altos niveles de IgM y bajos de IgD polirreactiva, es decir, reconocen epítopos antigénicos compartidos por moléculas diferentes. ➢ Producen anticuerpos (IgG, IgM e IgA) contra antígenos no proteicos (polipeptídicos) a las 72 hs de la exposición. ➢ Son linfocitos antígenos T independientes. ➢ Producen anticuerpos naturales o sea en ausencia de exposición a antígenos foráneos que reaccionan contra lípidos microbianos y polisacáridos: ¿ é ✓ Son dirigidos contra toxinas, bacterias o eritrocitos en personas no expuestas o inmunizadas. ✓ Se cree que una parte del repertorio de anticuerpos naturales del feto, niño o adulto se generarían en respuesta al reconocimiento de autoantígenos durante la vida uterina. ✓ Son polirreactivos y reconocerían también antígenos microbianos (se podría decir que reconocen PAMPs) un mismo Ac puede reaccionar frente a distintas bacterias o virus ✓ Participan en la inmunidad frente a bacterias capsuladas y virus. ✓ Participan en la eliminación de células apoptóticas (permiten la activación de la vía clásica del complemento). ✓ La IgA realizan un control de la flora comensal impidiendo que trasgreda el epitelio mucoso. Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 7 CÉLULAS BZM ➢ son linfocitos B de la zona marginal del bazo especialmente adaptados para producir IgM específica durante los 3 o 4 días de la estimulación antigénica. ➢ Están alrededor de los folículos 1°, en la parte interna de la zona perifolicular, sitio de ingreso de antígenos sanguíneas al bazo. ➢ Una vez activados (son linfocitos T independientes), se convierten en plasmoblastos y se dirigen a la lámina periarteriolar donde proliferan y producen IgM. ➢ Tienen vida media corta. ➢ El complemento y sus receptores desempeñan un papel importante en su activación (CR2). Activación del linfocito B2 ➢ Las proteínas como antígenos son reconocidos por linfocitos B2 que requieren la cooperación de los linfocitos T CD4+. Se da en OL periféricos a partir de linfocitos B foliculares (B2) ➢ Los anticuerpos no proteicos multivalentes (polisacáridos, lípidos, ácidos nucleicos) son reconocidos por linfocitos B1 o BZM que no requieren la cooperación de los linfocitos T CD4+. Se da con los linfocitos B de la zona marginal del bazo y los B1 de peritoneo y tejidos mucosos. Una vez que el linfocito termina su maduración en el bazo, sale como LB virgen y empieza a circular entre los ganglios linfáticos donde ingresa por los vénulas poscapilares del endotelio alto y se aloja en los folículos 1rios hasta que reconozca algún antígeno en su forma nativa soluble o atrapados por macrófagos subcapsulares o células dendríticas que reconocen al antígeno por sus RRP que les permite adherir el antígeno a su membrana, sin fagocitarlos. -la 1° señal de activación es cuando el BCR de ese linfocito al que le presentaron el antígeno o que reconoció el antígeno nativo, reconoce el antígeno y migra hacia la periferia del folículo para recibir su segunda señal de activación. -la 2° señal de activación la recibe de un grupo de linfocitos T CD4+ que son ThFoliculares que se da entre la zona cortical y paracortical. -la interacción LB-LTCD4 se da a través del TCR que reconoce el péptido antígenico presentado por el BCR. ¿ ó -Los antígenos llegan a los ganglios linfáticos por los vasos linfáticos aferentes que drenan en el seno subcapsular. -Los pequeños pueden alcanzar la zona de linfocitos B. -Los grandes o los complejos inmunes son capturados por macrófagos del seno subcapsular o por células dendríticas de la región medular; y los llevan a los folículos para que el LB lo reconozca. -Los complejos inmunes pueden unirse a receptores para el complemento (CR2) de la zona marginal que transfieren antígenos a los linfocitos B foliculares. O directamente unirse al receptor CR2 de los linfocitos foliculares. -Los antígenos polisacáridos son capturados por macrófagos de la zona marginal de los folículos esplénicos que los muestran a los linfocitos B de esa zona. Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 8 Dependiendo de la característica del antígeno, llegan directo al folículo o pueden colaborar células dendríticas capturándolos y llevándolos al folículo ➢ Los antígenos multivalentes inician la proliferación y diferenciación del linfocito B. Activan BZM que directamente proliferan y se diferencian a una célula plasmática secretora de IgM ➢ Los antígenos proteínicos preparan a los linfocitos B2 para interacciones posteriores con linfocitos T cooperadores. Imagen: folículo primario en donde un LB recibió la primer señal de activación, migró a la periferia y está interactuando con LT foliculares en donde reciben la segunda señal que proviene de un Thf (IL-21). ➢ Una vez que completan la segunda señal, vuelven al interior de folículo y proliferan. El folículo 1rio se transforma en 2rio que se caracteriza por tener una zona periférica clara de manto en donde están los LB en reposo (son LB vírgenes que no reconocieron al antígeno) y un centro más oscuro a la tinción que se llama centro germinal que esta compuesto por el LB que reconoció al antígeno y provocó una intensa proliferación (centroblastos) y luego diferenciación. IL 21 PROLIFERACIÓN Linfocitos B en reposo Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 9 ➢ Cuando los centroblastos dejan de proliferar, abandonan la zona oscura del centro germinal y se transforman en centrocitos. ➢ En algunos linfocitos sufren un swich isotípico y una hipermutación somática. ➢ Otros linfocitos directamente se transforman en células plasmáticas de vida corta secretoras de IgM que pueden seguir alojadas en el órgano linfoide 2rio o salir a sangre. En el centro germinal también se produce El SWICH ISOTIPICO: los primeros anticuerpos producidos ante una respuesta humoral son IgM, pero a medida que progresa la respuesta comienzan a observarse anticuerpos de distintos isotipos. Esto es consecuencia de la asociación de la porción VDJ de la cadena pesada con una porción constante diferente. (se reemplaza μ o δ expresadas en el linfocito virgen maduro por otro gen constante , ) FOLÍCULO SECUNDARIO: -A partir de este swich isotipico el centrocito no solo secreta IgM, sino que se transforma en células plasmáticas/plasmocitos que empiezan a producir IgG o IgE (son de vida media corta) que pueden quedarse en el órgano linfoide secundario o migrar. Este cambio de isotipo está regulado por citosinas producidas por los linfocitos T colaboradores activados por el antígeno (INFγ produce el cambio a formación de IgG y la IL4 induce en cambio hacia IgE). HIPERMUTACIÓN SOMÁTICA: puede ocurrir antes o después del swich isotipico. Los genes que codifican la porción variable de las cadenas pesadas y livianas de las Ig (V D J) sufren mutaciones puntuales. Luego de cada mitosis las células hijas muestran dominios variables diferentes respecto del linfocito que le dio origen. ➢ Esta hipermutuacion somática tiene como función lograr una mejor afinidad del centrocito y su BCR con el antígeno que provoco su activación. ➢ Esta mitosis no asegura que centrocito logre células hijas con mejor capacidad de reconocer al antígeno, puede pasar que ocurra lo contrario, para ello, sus BCR interactúan nuevamente con el mismo antígeno a través de las células dendríticas que están en el folículo. ➢ Los BCR mutados van a interactuar con el antígeno nuevamente y pueden ocurrir dos cosas: -Los BCR mutados mejoran el reconocimiento por el antígeno→ el centroblasto completa su diferenciación -Los BCR mutados empeoraron o perjudicaron su reconocimiento con el antígeno→ el centroblasto muere por apoptosis. Teórico 7 Inmunología | Sofía Yacovich 10 Aquel centroblasto que haya pasado por un swich isotipico o hipermutuación somática y se transforma en una célula plasmática, pierde la capacidad de secretar IgM. Ahora puede generar otra Ig dependiendo de cual haya sido su cambio. Esta célula plasmática nueva, a diferencia de la primera (la que surgió de un centroblasto que no paso por swich ni hipermutuacion), y logran pasar estos procesos con éxito, se transforman en CÉLULAS PLASMATICAS DE VIDA LARGA, viven años en el tejido linfático 2rio o en medula ósea secretando anticuerpos contra el antígeno que pueden ser IgG o IgE. ➢ Las células plasmáticas que secretan IgM se las ve a los 12-14 días desde que ingresó el antígeno y comenzó la infección. Esta IgM dura 40 días en sangre y luego la célula que la produjo se muere. ➢ Las células plasmáticas secretadoras de IgG que pasaron por el swich e hipermutuacion se empiezan a ver a los 25-30 días desde que ingresó el antígeno. A esto se debe que, en la respuesta inmune primaria, cuando el antígeno ingresa por primera vez, lo que se secreta y predomina es la IgM. Y que en la respuesta inmune secundaria predomina más la IgG ¿ é í Las células de memoria que están en los órganos linfoides secundarios o en los tejidos asociados a mucosas se activan y empiezan a producir una mayor cantidad de IgG o IgE en 4-5 días porque esta célula plasmática deriva de un centroblasto que paso por el swich y la hipermutuacion somática. Imagen: el LB2 interactúa con el Thf tras haber tenido contacto con el antígeno. Los B1 o BZM también reconocen el antígeno, pero no necesitan de la interacción con el LThf para activarse y que luego se transforma en una célula plasmática de vida corta que secreta principalmente IgM que dura 20 días. El B2 se transforma en célula plasmática secretora de IgM o puede pasar por el swich e hipermutuacion y transformarse en una célula plasmática secretora de IgG o IgE que se van a medula ósea y en una célula de memoria de vida larga que queda en el OL 2rio que se activan si ingresa el antígeno nuevamente. ¿ é Porque migran a medula ósea en donde reciben estímulos de factores de supervivencia de las células estromales, lo que les permite vivir entre 15 o 20 años en medula ósea, secretando anticuerpos IgE o IgG, dependiendo del swich isotípico que haya sufrido.
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