Activación, diferenciación y memoria de células B y T

Los linfocitos T y los B reciben su nombre por el órgano en el que se desarrollan. Los linfocitos T lo hacen en el timo y los B en la médula ósea (bone marrow) o en el hígado durante el desarrollo fetal. Tanto los linfocitos T como los B derivan de las mismas células progenitoras linfoides comunes que, a su vez, derivan de células madre hematopoyéticas pluripotenciales, que dan lugar a todos los tipos celulares sanguíneos incluidos los eritrocitos, los leucocitos y las plaquetas. En el caso de los linfocitos T migran hasta el timo a través de la sangre desde tejidos hematopoyéticos (estos tejidos son responsables de la producción de células sanguíneas). Y los linfocitos B proceden de células progenitoras linfoides comunes presentes en los tejidos hematopoyéticos.^1,2

Ambos tipos celulares no se pueden diferenciar desde un punto de vista morfológico entre sí, a no ser que hayan sido previamente activados por el antígeno. Cuando han sido activados por el antígeno, proliferan y se diferencian en células efectoras. Los linfocitos B efectores o células plasmáticas secretan anticuerpos. Por el contrario, los linfocitos T efectores no secretan anticuerpos, pero si una variedad de proteínas denominadas citoquinas que actúan como mediadores locales.²

Linfocitos B
Los linfocitos B son las principales células efectoras de la respuesta inmunitaria humoral (producción de anticuerpos o inmunoglobulinas), ya que son las responsables de sintetizar inmunoglobulinas contra antígenos nativos, es decir, no procesados por una célula presentadora de antígeno. Forman parte del sistema inmune adaptativo y sus principales funciones son:^1,2

Fabricar anticuerpos contra antígenos.
Actúan como células presentadoras de antígenos.
Algunas se transforman en células B de memoria después de ser activadas por la interacción con un antígeno.

Los linfocitos B tienen dos procesos de maduración y diferenciación. Uno en la medula ósea y otro en los tejidos linfáticos periféricos.

Los linfocitos B actúan como células presentadoras de antígenos.
Para que un linfocito Th o cooperador se active es necesario que una célula presentadora le presente péptidos derivados del antígeno a través de las moléculas de MHC de clase II. Los linfocitos B participan en este proceso. La interacción con el antígeno es llevada a cabo por los linfocitos B a través del receptor para antígeno (BCR) de su membrana, que es característico de estas células. El BCR tiene dos partes estructural y funcionalmente diferenciadas. La primera de ellas es una molécula de Ig(inmunoglobulina) anclada en la membrana plasmática, que difiere únicamente de los anticuerpos (solubles) en una corta secuencia de aminoácidos transmembranarios y de cola citoplasmática. La segunda es un heterodímero de dos proteínas – CD79alfa y beta- asociado no covalentemente a la Ig. En el BCR, la Ig es el componente implicado en la unión con el antígeno y las proteínas CD79 median la posterior transducción de la señal hacia el núcleo celular.¹

Cuando un linfocito B se une al antígeno a través de su BCR. Además de recibir una primera señal de activación, va a internalizar el antígeno por endocitosis mediada por su receptor, lo que le permite su procesamiento en los lisosomas y su presentación al linfocito Th a través de MHC de clase II. Los macrófagos y células dendríticas también pueden presentar a los linfocitos Th aquellos antígenos solubles que pueden reconocer sus receptores, pero dado que el linfocito B se une al antígeno mediante su Ig específica, es capaz de presentar antígenos que están a concentraciones entre 100-1.000 veces más bajas. Por ello los macrófagos y células dendríticas sólo pueden presentar ciertos antígenos extracelulares eficazmente cuando están a concentraciones altas, y usualmente son los linfocitos B la principal célula presentadora de antígenos a los linfocitos Th.¹

Pero el complejo BCR no trabaja solo. Otras proteínas de membrana cooperan con él en la activación de los linfocitos: son las moléculas accesorias. Estas proteínas generan también señales que se suman a las del BCR para activar al linfocito B cuando la señal específica es insuficiente. Destaca entre ellas el correceptor CD19/CD21/CD81, que coactiva a los linfocitos B cuando el antígeno está recubierto de complemento (CD21 es un receptor de C3b). Otras moléculas accesorias (CD40, CD72, MHC-II) actúan durante la presentación de antígeno e interacción de los linfocitos B y T. Los linfocitos B necesitan estos contactos y además factores solubles (citocinas) de los T para sintetizar anticuerpos.¹

La débil señal generada por el complejo BCR y las moléculas accesorias es amplificada en el interior celular por un conjunto de reacciones bioquímicas. Entre ellas se incluyen la fosforilación/desfosforilación de diversos sustratos intracelulares (lípidos y proteínas) por parte de ciertas cinasas u fosfatasas, la hidrólisis de fosfolípidos de membrana y el aumento de los iones de calcio en el citoplasma. El resultado final de las señales iniciadas por el complejo BCR es la inducción de ciertos grupos de genes que intervienen en las funciones efectoras del linfocito B activado.¹

Maduración de los linfocitos B en médula ósea.
La maduración o linfopoyesis de los linfocitos B se produce en la médula ósea a partir de la misma célula progenitora o célula madre multipotencial que da lugar a otras células del linaje linfoide. En este órgano tiene lugar la mayor parte del proceso de maduración del linfocito B, que requiere la participación de las células estromales de la médula ósea (proporciona ayuda vía contacto directo y vía factores solubles) e implica el reordenamiento de los genes de las Igs (inmunoglobulinas) y la adquisición secuencial de distintos marcadores de superficie, que van modificando el fenotipo del linfocito. Sin embargo, no todos los linfocitos B generados salen a la sangre periférica, sino que sólo aquellos que no son potencialmente autorreactivos abandonan la médula ósea hacia otros órganos linfoides. El resto de los linfocitos B es eliminado o inactivado por selección negativa, que actúa sobre los linfocitos B inmaduros que reconocen antígenos propios en la medula.¹

La mayor parte de los linfocitos B maduros (los vírgenes) tienen IgM e IgD en sus BCR. Una pequeña parte tienen otros isotipos en cuya síntesis se han especializado (IgG, IgA, IgE). Los linfocitos B que expresan CD5 sintetizan IgM y se cree que son de respuesta rápida y poliespecifica a bacterias.

Maduración y activación de los linfocitos B en tejidos linfáticos periféricos.
Los linfocitos B pueden activarse de manera dependiente o independiente de los linfocitos T:

Activacion dependiente de los linfocitos T.
Para generar anticuerpos no basta, en la mayoría de los casos, la sola participación de los linfocitos B, sino que los linfocitos T juegan un papel determinante. La respuesta de los linfocitos B a estos antígenos T- o Timo-dependientes requiere el contacto directo de los linfocitos T y B. Estos linfocitos T que ayudan a los linfocitos B en su activación se denominan linfocitos T cooperadores o Th, y proporcionan ayuda (una vez reconocido el antígeno presentado por el propio linfocito B a través de su BCR, que sería la primera señal de activación) mediante moléculas de membrana que se unen a ligandos presentes en los linfocitos B (como mencionamos anteriormente) y mediante la liberación al medio de factores solubles (citocinas), que se unen a receptores de los linfocitos B (estos dos últimos procesos serían la segunda señal de activación).¹
Activación independiente de los linfocitos T.
Existe una serie de antígenos que no inducen respuesta B de tipo T-dependiente. Ciertos antígenos poliméricos, como polisacáridos o lipopolisacáridos bacterianos, pueden desencadenar respuesta B en ausencia de linfocitos T. Se denominan antígenos T-o Timo-independientes, es decir, son incapaces de activar los linfocitos T.¹

Formación de linfocitos B efectores y de memoria.
Al activarse los linfocitos B, proliferan generando centros germinales. Una vez que los linfocitos B activados reciben la segunda señal de activación del linfocito Th se forman pequeños focos de linfocitos B que empiezan a proliferar. Algunos de los linfocitos B que proliferan se desplazan a los cordones medulares de los ganglios linfáticos y se diferencian de forma precoz a células plasmáticas que secretan IgM. Este isotipo es la Ig mas abundante de la respuesta primaria, debido a su producción temprana. El resto de los linfocitos B emigra a los folículos primarios de los ganglios linfáticos donde se van a dividir aumentando rápidamente el numero de linfocitos B específicos. Cuando el número de células que prolifera aumenta mucho, la morfólogia del folículo primario cambia a denominarse folículo secundario, en los que se aprecia una zona central densa, formada por unos pocos clones de linfocitos B que están proliferando, que se denomina centro germinal, y una zona menos densa alrededor con linfocitos B que no proliferan, denominada manto. Los linfocitos que están proliferando en el centro germinal se denominan centroblastos y cuando cesan de proliferar se vuelven mas pequeños, denominándose centrocitos. ¹

En el curso de la activación y proliferación, la respuesta inmunitaria va mejorando continuamente ya que los linfocitos B cambian el isotipo de su inmunoglobulina (Ig) y aumentan progresivamente su afinidad por el antígeno. Este perfeccionamiento de la respuesta humoral (producción de anticuerpos o inmunoglobulinas) se conoce como maduración de la afinidad, y es consecuencia de los procesos de hipermutación somática de los genes variables de las Igs y posterior selección de los clones de linfocitos B de mayor afinidad al antígeno. Los linfocitos Th tienen un papel esencial, no sólo en la activación de los linfocitos B, sino también en este proceso de selección de los linfocitos B más afines.¹

Las primeras Igs que expresan en su membrana los linfocitos B vírgenes cuando salen de la médula ósea son IgM e IgD. Pero durante la proliferación de los centroblastos en el centro germinal pueden cambiar de isotipo y empezar a sintetizar IgG, IgA o IgE. Este cambio de isotipo modifica la función efectora de los anticuerpos (lisis, fagocitosis, inflamación…) pero mantiene la misma especificidad antigénica. El cambio de isotipo tiene lugar en los linfocitos B activados por antígeno y es dependiente de la cooperación de los linfocitos Th (Th1 y Th2). Este proceso se realiza mediante contactos directos entre la proteína de membrana del linfocito B, CD40, y la proteína de membrana del linfocito Th, CD40L; y por factores solubles (citocinas). Ciertas citocinas favorecen el cambio selectivo a un isotipo concreto. Por lo tanto, los linfocitos Th regulan tanto la producción de anticuerpos por los linfocitos B (Th2) como su isotipo (Th1 y Th2), que determina, en ultima instancia, la función efectora de dicho anticuerpo.¹

Los linfocitos B que han sufrido cambio de isotipo pueden volver a cambiar a otro isotipo, pero nunca podrán volver a expresar IgM e IgD, ya que la perdida de ADN durante el cambio es irreversible. Por este motivo, la IgM (isotipo mayoritario al inicio de la respuesta primaria) va siendo sustituida progresivamente por otros isotipos.¹

Finalmente, los linfocitos B (centrocitos) seleccionados que han proliferado y madurado en los centros germinales se van a diferenciar en células plasmáticas o linfocitos B de memoria.¹

Células plasmáticas: las células plasmáticas no se dividen, no cambian de isotipo, ni sufren mutación somática. Además, no expresan en su membrana ni Igs ni MHC de clase II, por lo que se hacen independientes de los antígenos y de los linfocitos Th. Producen una gran cantidad de la forma soluble de su Ig. A diferencia de los linfocitos B, las células plasmáticas comienzan a procesar el ARN de la cadena pesada de forma alternativa. De esta manera, dejan de sintetizar la Ig de membrana y empiezan a secretarla al exterior en forma soluble. Debido a que los órganos linfoides secundarios o periféricos están muy poco vascularizados emigran a la médula ósea donde se produce más del 90% de todas las Igs. Este tipo de células mueren a los pocos días pero los anticuerpos permanecen en el organismo durante más tiempo.¹
Linfocitos B de memoria: en los estadios iniciales de la respuesta inmunitaria, cuando es necesaria una producción rápida de anticuerpos para controlar la infección, la mayor parte los centrocitos se diferencian a células plasmáticas. Cuando la infección ya ha sido controlada, los centrocitos se van a diferenciar a linfocitos B de memoria. Estos linfocitos vuelven a recircular por los órganos linfoides y serán los responsables de la respuesta inmunitaria secundaria. Debido a que la respuesta primaria aumenta el número de linfocitos B de memoria específicos de un determinado patógenos (10-100 veces más) y a que ya han sufrido maduración de la afinidad y cambio de isotipo, la respuesta inmunitaria secundaria será mucho más rápida y eficiente, y generalmente capaz de acabar con el patógeno antes de que produzca sintomatología clínica. Por lo que los linfocitos B de memoria son los responsables de la respuesta inmunitaria secundaria. Poseen una gran esperanza de vida, incluso más de 40 años.¹

La respuesta inmunitaria secundaria se refiere a cuando entramos en contacto una segunda vez o más veces con un microbio. Son los linfocitos B de memoria y no los vírgenes, los encargados de la respuesta. La activación de los linfocitos B vírgenes, que no tienen hipermutación somática ni maduración de la afinidad, sería un gasto inútil. Por ello, la presencia de anticuerpos específicos contra un determinado antígeno va a inhibir la activación de los linfocitos B vírgenes. Esta inhibición se produce a través del receptor de IgG de los linfocitos B, denominado FCgammaRII. Los IgG específicos contra el patógeno se van a unir al antígeno a través del BCR y al FCgammaRII de los linfocitos B vírgenes inhibiéndolos. Sin embargo, en los linfocitos B de memoria, que también tienen el receptor FCgammRII, produce activación y liberación de más anticuerpos IgG específicos.¹

Linfocitos T
A diferencia de los linfocitos B no pueden unirse a antígenos nativos ya que necesitan de la ayuda de las células presentadoras de antígenos para que los procesen y se los presenten. Forman también parte del sistema inmune adaptativo y existen tres clases principales de linfocitos T: los linfocitos T citotóxicos, los linfocitos T colaboradores y los linfocitos T reguladores (supresores). Los linfocitos T citotóxicos eliminan directamente células infectadas mientras que los linfocitos T colaboradores participan en la activación de macrófagos, células dendríticas, linfocitos B y linfocitos T citotóxicos a través de la secreción de citoquinas y mediante la expresión en su superficie de diversas proteínas coestimuladoras. Los linfocitos T reguladores o Treg utilizarían estrategias similares para inhibir la función de los linfocitos T colaboradores, los linfocitos T citotóxicos, las células dendríticas y los linfocitos B. Por tanto, mientras que los linfocitos B pueden actuar a larga distancia secretando anticuerpos que entran en la circulación sanguínea y son ampliamente distribuidos, los linfocitos T, aunque sí pueden desplazarse en la distancia, una vez allí, sólo actúan de forma local sobre las células más próximas.²

Estados funcionales de los linfocitos T.
Los linfocitos T pueden encontrarse en la sangre en tres estados funcionales distintos: linfocitos T vírgenes, linfocitos T memoria y linfocitos T efectores. Los linfocitos T vírgenes son aquellas células que todavía no han estado en contacto con el antígeno desde que salieron del timo; los linfocitos T memoria son aquellos que han estado en contacto con el antígeno al menos una vez, pero que han vuelto posteriormente al estado de reposo o inactivación (resting) preparados para responder de nuevo al antígeno frente al que se estimularon. Cuando se pone en marcha la respuesta inmunitaria específica, estos linfocitos T vírgenes y de memoria se activan, dando lugar al cabo de varios días a los linfocitos T efectores, que se caracterizan con capacidad para eliminar patógenos. Los linfocitos T efectores, se caracterizan fenotípicamente por tener determinados marcadores de activación y, funcionalmente, por ser las células que llevan a cabo las funciones T-dependientes de la respuesta inmunitaria específica o adquirida.¹

Activación y diferenciación de los linfocitos T.
La activación de los linfocitos T se inicia en los órganos linfoides secundarios. En estos órganos, los antígenos son procesados y presentados por las moléculas del MHC (complejo mayor de histocompatibilidad) en las células presentadoras de antígeno (entre ellas están los linfocitos B y las células dendríticas). Para la adecuada activación de los linfocitos T se requieren, además de las señales mediadas por el complejo TCR/CD3 (un receptor de los linfocitos T), otras señales mediadas por moléculas coestimuladoras y/o citocinas. Los linfocitos T CD4 reconocen péptidos presentados en las moléculas del MHC clase II y los linfocitos T CD8 reconocen péptidos presentados en las moléculas del MHC clase I.¹

La activación de los linfocitos T CD8 requiere una mayor coestimulación que los linfocitos T CD4 puesto que son potencialmente más peligrosos. Dicha coestimulación puede ocurrir de tres formas distintas:

Pueden ser directamente activados por células presentadoras de antígeno (p.e. las células dendríticas) con altos niveles de moléculas coestimuladoras (fundamentalmente CD80), induciendo la síntesis de IL-2 y su función citolítica sobre esa y otras células infectadas por el mismo virus.
Cuando la coestimulación es débil entre estas dos células, los linfocitos T CD8 necesitan la presencia y la colaboración de los Th1 (posteriormente hablaremos de ellos), que deben reconocer antígenos del mismo patógeno presentados por las células presentadoras. La unión de la célula presentadora de antígeno (que se encontraba ya unida al linfocito T CD8) y el linfocito Th1 puede inducir un aumento en la actividad coestimuladora de la célula presentadora, permitiendo finalmente activar al linfocito T CD8.
Los linfocitos Th1 activados por la célula presentadora de antígeno (que también se encuentra unida al linfocito CD8) pueden sintetizar IL-2, que es capaz de inducir la activación del linfocito T CD8.

Una vez activados, los linfocitos T CD4 se convertirán en linfocitos T cooperadores (Th) productores de citocinas y los linfocitos T CD8 en citotóxicos (Tc). Estos (los CD8), por su parte, se encargarán de la eliminación de patógenos intracelulares por citolisis. Los linfocitos T CD4 se denominan cooperadores (Th, por helper), porque interaccionan con otros tipos celulares (linfocitos B, T, macrófagos) y les ayudan a dividirse y a desarrollar sus funciones inmunológicas (p.ej., sintetizar anticuerpos, expandirse, destruir patógenos). En esta interacción intervienen moléculas de membrana de ambos tipos celulares, pero también moléculas solubles, las citocinas, sintetizadas por el linfocito T, que se unen a receptores de los otros tipos celulares. Los linfocitos T CD8 se denominan citotóxicos o citolíticos (Tc), porque interaccionan con otros tipos celulares (células infectadas) a los que lisan. Existen dos mecanismos diferentes de lisis por parte de los linfocitos T citotóxicos:¹

Inducción de muerte celular programada (apoptosis) en las células diana a través de moléculas de membrana especializadas (CD95L/CD95).
Destrucción de la célula mediante la formación de poros en la membrana (perforinas) o por la inducción de apoptosis (granzimas)

Entre los linfocitos Th o T CD4+ se distinguen tres subtipos: Th1, Th2 y Th17. Th1 y Th2 no se diferencian por las moléculas de membrana que expresan, sino por el perfil de citocinas que sintetizan.¹

La respuesta Th1 parece desencadenarse preferentemente, frente a antígenos intracelulares (virus, bacterias); estas respuestas se caracterizan por la alta producción de IL-2 e IFN-gamma, activando a los macrófagos y a los linfocitos NK o Tc. Además, el IFN-gamma induce el cambio de isotipo y la producción de anticuerpos opsonizantes (IgG1 e IgG3) en los linfocitos B. La diferenciación a células Th1 es estimulada por IL-12 y IFN-gamma.¹
La respuesta Th2 parece desencadenarse principalmente frente a patógenos extracelulares. Los linfocitos Th2 están especializados en la activación de linfocitos B para la secreción de anticuerpos (inmunidad humoral) con producción mayoritaria de IgG4 (muy útil para neutralizar virus) e IgE que promueve la desgranulación de mastocitos (implicados en las reacciones alérgicas) y eosinófilos (liberan mediadores que destruyen parásitos). La diferenciación a células Th2 depende de IL-4 y secretan principalmente IL-4, IL-5, IL-10 e IL-13.¹
Los linfocitos Th17 producen las citocinas proinflamatorias IL-17 (IL17-A), IL-17F e IL-22. Estas citocinas inducen la liberación de mediadores inflamatorios y quimiocinas por macrófagos, fibroblastos y células endoteliales y epiteliales, con el consecuente reclutamiento de neutrófilos durante las respuestas inmunitarias dirigidas contra bacterias extracelulares y hongos. Por otro lado, las citocinas Th17 parecen desempeñar un papel importante en el crecimiento, diferenciación e integridad de la unión de las células de las superficies endoteliales y epiteliales.¹

Se ha identificado otra población de linfocitos CD4+ denominados linfocitos T reguladores. Los linfocitos T reguladores o Treg regulan o suprimen a otras células del sistema inmunitario (principalmente controlan a los linfocitos T efectores). Controlan las respuestas inmunitarias frente a los antígenos propios o extraños y ayudan a prevenir enfermedades autoinmunes. Existen dos tipos principales: las producidas en el timo (Tregs “naturales”-nTreg o Tregs del timo, tTreg) o aquellas que se diferencian a partir de células T CD4 naïves (vírgenes) en la periferia tras el reconocimiento del antígeno en presencia de TGF-beta (Tregs “adaptativas o inducidas” – iTreg). Ambas células Tregs expresan en su superficie celular CD4+, la cadena alfa del receptor de la IL-2 (CD25) y el factor de transcripción FoxP3. Las células Treg suprimen la activación, proliferación y producción de citocinas por parte de las células T CD4+ y T CD8+ y puede que también a los linfocitos B y células dendríticas. Las nTreg realizan esta supresión mediante contacto celular con estas células y las iTreg a través de mensajeros solubles (sin contacto celular) con función inmunosupresora, lo que incluye TFG-β, IL-10 y adenosina.^1,2

Todos los linfocitos T necesitan activarse previamente para desarrollar sus funciones (efectoras) de cooperación o citolisis.

Pd: Para entender el proceso de activación del linfocito T recomendamos leer el post sobre el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). Pincha en este enlace.

Bibliografia.

Regueiro González J.R., López Larrea C., González Rodriguez S. y Martínez Naves E. Inmunología: Biología y patología del sistema inmunitario. 4ª edición. Editorial Médica Panamerica, 2010.
Alberts Bruce, Johnson Alexander, Lewis Julian, Raff Martin, Roberts Keth y Walter Peter. Biología molecular de la célula. 5ª edición. Editorial Omega, 2010.