La generaci6n

de linfocitos T

efectores

INTRODUCCION

Los linfocitos T pueden encontrarse en la sangre en tres

estados funcionales distintos: las celulas T vfrgenes son

aquellas celulas que todavfa no han estado en contacto con

el antigeno desde que salieron del timo; las celulas memo-

ria son aquellas que han estado en contacto con el antigeno

al menDs una vez, pero que han vuelto posteriormente al

estado de reposo 0 inactivaci6n (resting) preparadas para

responder de nuevo al antfgeno frente al que se estimula-

ran. Cuando se pone en marcha la respuesta inmune espe-

cifica, estes Iinfocitos T virgenes y de memoria se activan,

dando lugar al cabo de varios dias a linfocitos T que son

capaces de ejecutar sus programas de eliminaci6n de pat6-

genos. Estascelulas que provienen de celulas virgenes 0 de

memoria, constituyen el tercer tipo funcional y se denomi-

nan Iinfocitos T efectores, caracterizados fenotfpicamente

por tener determinados marcadores de activaci6n y, funcio-

nalmente, por ser las celulas que lIevan a cabo las funciones

T-dependientes de la respuesta inmune especifica.

Los linfocitos T efectores, CD4 0 CD8, son activados en

105 6rganos Iinfoides secundarios tanto por el contacto

con la celula presentadora, mediante TCR/CD3 y otras

moleculas de membrana, como por la sfntesis de citocinas

por parte de esta.

A partir de esta estimulaci6n 105 linfocitos Th efectores

comienzan a coordinar la respuesta de anticuerpos de 105

Iinfocitos B, 0 bien inducen la estimulaci6n de macr6fa-

gos 0 de Iinfocitos Tc. Estos, por su parte, se encargaran

de la eliminaci6n de pat6genos intracelulares por citolisis.

Una vez activados, 10s linfocitos T modifican

su fenotipo y sus requerimientos funcionales

Cuando una celula T se une a una celula presentadora

y se produce un reconocimiento efectivo del complejo

antigeno/MHC a traves del receptor de la celula T, se indu-

cen determinadas moleculas de membrana que tienen

como objetivo el reforzamiento del contacto celular entre

ambas celulas y la transmisi6n de las senales de activaci6n

al interior celular (fig. 72.7).Asf, hay un aumento de expre-

si6n de CD2 y CD18 en la membrana dellinfocito T, unien-

dose a CDS8 y a CDS4 respectivamente en la celula pre-

sentadora, aumentando el contacto entre ambas celulas.

Otras moleculas implicadas en estes contactos son CDS,

CD28 0 CD43. Ademas del aumento de expresi6n de estes

marcadores, 105 Iinfocitos T activados comienzan a expre-

sar otras moleculas de membrana que 105 definen como

celulas efectoras y 105 diferencian del resto de 105 Iinfoci-

Celula presentadora

profesional

ITCR IC~ TC"..., I ........••U'I " yCD28

CD18 T';Co CD2

J~.

CD45RA

Fig. 12.1. Principales moleculas de contacto de 105 linfocitos T En el pro-

ceso de reconocimiento efectivo del complejo antigeno/MHC estos con-

tactos intercelulares aumentaran (al sintetizarse mas moleculas de membra-

na), provocando la transmisi6n de senales adicionales de activaci6n (0

inhibici6n) al interior celular.

tos T. Entre ellas estan C025, que forma parte del receptor

de la Il2; C038, que tambien aparece en celulas B secre-

toras de anticuerpos; C095l, que mediante su interacci6n

con C095 garantiza la extinci6n del cion activado; C069 y

C026.

Ademas de la serial de activaci6n generada por el con-

tacto TCR-complejo antigeno/MHC, 105 linfocitos T efecto-

res necesitan recibir seriales adicionales de activaci6n,

basados fundamentalmente en la uni6n de C080 (tambien

lIamada B7) 0 C086 con la molecula C028 dellinfocito T. la

serial coestimuladora a traves de C028 es mas necesaria en

las celulas virgenes que en las de memoria, y tiene gran

importancia en 105 procesos de tolerancia (capitulo 20). la

activaci6n de la celula T a traves del TCRy C028 induce un

incremento en la expresi6n de otra molecula en la mem-

brana, CTlA-4, cuyo ligando en la celula presentadora tam-

bien es C080 0 C086 pero que inhibe al Iinfocito T, para

empezar a extinguir la respuesta (fig. 2.1).

Junto con 105 contactos entre moleculas de membra-

na, en el proceso de activaci6n participan toda una serie

de citocinas. Las celulas T efectoras sintetizan Il2 en el pri-

mer momenta de la activaci6n; la autoestimulaci6n por

Il2, unida a la estimulaci6n mediada por otras citocinas

secretadas por las celulas presentadoras, provocan el ini-

cio de la proliferaci6n celular y la diferenciaci6n del clo

seleccionado hacia las distintas celulas T efectoras.

Los linfocitos cooperadores (Th) se pueden

diferenciar a Thl 0 Th2

Los linfocitos T C04 efectores pueden dividirse, ate -

diendo a la funci6n que realicen y al patr6n de citoci c.=

que sintetizan, en celulas activadoras de 105 macr6fagos

105 linfocitos Tc (Thl) 0 celulas activadoras de 105 linfo .

tos By 105 eosin6filos (Th2), y la decisi6n final hacia cua..

de estas funciones se encaminara se realiza durante el pri-

mer encuentro de la celula T con el pat6geno.

Cuando la celula esta proliferando, tras el recono .

miento antigenico, pasa por un estado intermedio de

diferenciaci6n lIamado ThO. Estas celulas ThO sintetizar

citocinas de ambos tipos de celulas Th.

EI cambio de celulas ThO a celulas efectoras Thl 0 Th

es dependiente de las seriales que reciba la celula ThO e

el momenta del reconocimiento antigenico (aunque e

mecanisme exacto no esta del todo esclarecido) (fig. 72.2.

naturaleza del pat6geno (intracelular 0 extracelular

dosis y sitio de contacto del antfgeno con la celula T

citocinas innatas disponibles (elIFNy de 105 Iinfocitos NK

_~ ._IJ_*_:i_f._i\ ~ 1 1~ lil3ID'I_~·_!_J*_:i~f._3_~~~_~---,

1~A•• c. IL-2

Macr6fago

activado

!/-"'=~

- ~"~

.:,••~.."Q1,~'-It....

~

Celula ~plasmatica

Diferenciaci6n

y activaci6n

Fig. 12.2. Los linfocitos T CD4 efectores se dividen. fundamental mente. en celulas Thl y Th2. diferenciandose ambos a partir de un estadio intermedio. -.:

Cada tipo de linfocitos CD4 sintetiza diferentes citocinas que regulan funciones distintas.

Ty6 Y la IL-12 de 105 macr6fagos alas celulas dendrfticas

inducen la diferenciaci6n hacia celulas Th 1, mientras que

la IL4 induce la diferenciaci6n hacia Th2), ademas del tipo

de celula presentadora de antfgeno (macr6fagofTh1; lin-

focito BfTh2; celula dendrfticafThO).

Las respuestas de tipo Th1 parecen desencadenarse,

preferentemente, frente a antfgenos intracelulares (virus,

bacterias); estas respuestas se caracterizan par la alta pro-

ducci6n de IL2 e IFNy, que par cierto induce anticuerpos

opsonizantes (IgG1 y 3), como se vera en el capftulo 13.

Las celulas Th2 estan especializadas en la activaci6n de

celulas B para la secreci6n de anticuerpos can producci6n

mayoritaria de IgG4 (muy util para neutralizar virus) e IgE

(desgranula mastocitos, las alarmas inmunol6gicas, y

eosin6filos, 105 mata-parasitos) y en la inducci6n de eosi-

nofilia. Las celulas Th2 secretan principal mente IL4, IL5,

IL10 e IL13, Y la respuesta parece estar enfocada frente a

pat6genos extracelulares.

Los linfocitos T citoliticos pueden activarse

de varias maneras

La gran mayorfa de 105 linfocitos T C08 que se diferen-

cian a celulas efectaras cumplen una funci6n citolftica, eli-

LfrL2

minando celulas que se encuentran infectadas par pat6-

genos intracelulares (sabre todo virus).

Estas celulas requieren, en general, una mayor coesti-

mulaci6n que 105 linfocitos C04, quiza porque son poten-

cialmente mas peligrosas. oicha coestimulaci6n pueden

ocurrir de tres formas distintas (fig. 12.3):

1) Las celulas Tc pueden ser directamente activadas

par celulas presentadoras de antfgeno (par ejemplo celu-

las dendrfticas) con altos niveles de moleculas coestimu-

ladoras (fundamental mente C080), induciendo la sfntesis

de IL2 necesaria para ejercer su funci6n citolftica sabre

esa y otras celulas infectadas par virus.

2) Cuando la coestimulaci6n es escasa, las celulas

Tc necesitan la presencia y colaboraci6n de las celulas

Th 1, que deben reconocer antfgenos del mismo pat6ge-

no. La uni6n de la celula Th 1 puede inducir un incre-

mento en la actividad coestimuladora en la celula pre-

sentadora, siendo capaz ya de activar al linfocito Tc,

como en el caso anterior.

3) 0 bien, la propia celula Th activada par la celula

presentadora puede sintetizar IL2, que es capaz de indu-

cir la diferenciaci6n de la celula Tc efectora.

Fig. 12.3. Mecanismos de coestimulaci6n necesarios para la activaci6n de 105 linfocitos Tc. 1) Ellinfocito Tc es directamente activado por la APC con alta

capacidad coestimuladora; 2) Ellinfocito Thl induce moleculas coestimuladoras en la APC; 3) 0 sintetiza IL2 que activa allinfocito Tc.

El complejo TCR!CD3 y las moleculas

accesorias dirigen y localizan la actividad

de los linfocitos T efectores

Los linfocitos T efectores necesitan ejercer su funci6n

unicamente sobre las celulas diana, sin afectar al resto de

celulas del entorno (fig. 12.3). Por ejemplo, si una celula Tc

efectora secreta al medio las perforinas sin una direcci6n

con creta, ademas de eliminar lascelulas infectadas con virus,

podrfa danar otros tejidos no infectados del propio organis-

mo. La uni6n del receptor de la celula T al complejo antfge-

no/MHC de la celula que 10presenta no s610 incrementa la

intensidad con la que la celula T se une a la diana, sino que

tambien polariza la celula efectora para enfocar la Iiberaci6n

de las moleculas efectoras (citocinas, perforinas) en la zona

de contacto intercelular 0 sinapsis inmunol6gica (fig. 12.7).

La asociaci6n de moleculas de membrana en la zona de con-

tacto se denomina polarizaci6n 0 capping, y es crucial para

activar y dirigir la funci6n de los linfocitos T efectores.

Los linfocitos T efectores (CD4 0 CDS)

hacen su trabajo

con moleculas de membrana

y/o con moleculas solubles

La mayoria de las funciones mejor estudiadas de las

celulas T efectoras (CD4 0 CDB) son ejecutadas por

moleculas solubles cuya secreci6n se encuentra estimula-

da por el reconocimiento espeeffico del antfgeno. Estas

moleculas se pueden agrupar en dos tipos: citotoxinas,

tambien lIamadas citolisinas, que son secretadas por los

linfocitos Tc, y las citocinas, que son sintetizadas funda-

mentalmente por los Iinfocitos Th.

Las citotoxinas son secretadas sobre cualquier celula

diana en la que ellinfocito CDB reconozca de forma espe-

effica el complejo antfgeno/MHC clase I. Las citocinas, en

cambio, unicamente actuan sobre aquellas celulas que

posean receptores de citocinas en la membrana. Estas

citocinas actuan como verdaderas hormonas inmunol6gi-

cas, transmitiendo las senales de activaci6n de la celula

efectora alas posibles celulas diana.

Hay moleculas de membrana de los linfocitos T que

tambien participan en la elaboraci6n de la funci6n efecto-

ra. Los linfocitos Th mediante la uni6n de CD40L (Iigando

de CD40) 0 CD5 a CD40 0 CD72, respectivamente, en ellin-

focito B, transmiten senales que inducen el cambio de iso-

tipo de las inmunoglobulinas 0 la activaci6n dellinfocito B.

De igual forma, en los mecanismos de citolisis de las celu-

las Tc cumple una funci6n muy importante la uni6n del

ligando de CD95 (CD95L) a CD95 en la celula diana.

Los linfocitos T citoliticos pueden utilizar

varios metodos de lisis

Todos los virus y algunas bacterias, hongos y protozo-

os proliferan en el citoplasma de las celulas que infectan.

Una vez dentro, estos pat6genos no son accesibles a 1 _

anticuerpos, y la unica forma de eliminarlos es median E

la destrucci6n de la celula infectada.

Los linfocitos Tc efectores que se han activado en 1 .:

6rganos linfoides secundarios van a los tejidos infectad05

donde son los principales encargados de realizar esta fu

ci6n de eliminaci6n de pat6genos intracelulares, llama

citolisis mediada por celulas T, para diferenciarla de

citotolisis que tam bien ejercen los linfocitos NK, pero

manera innata 0 via FcR.

Cuando una celula se encuentra infectada por pat6ge-

nos intracelulares, comienza a expresar en su membra -

fragmentos peptfdicos del antfgeno (virus, bacteria, pro'o-

zoo) asociados a moleculas de histocompatibilidad de c1aSE

1(MHC c1aseI). Los linfocitos Tc, mediante el reconocimi

to especffico por el TCRde estos complejos peptido extra-

no/MHC I, son capaces de distinguir aquellas celulas que SE

encuentran infectadas del resto de celulas vecinas sanas.

Una vez que ellinfocito ha identificado y se ha unido-

la celula diana, polariza tanto las moleculas de membra "

(el TCR y el resto de ligandos que intervienen en la inte-

racci6n) como los factores solubles implicados en la des-

trucci6n de la celula infectada (citolisinas, citocinas), en -

zona de reconocimiento de antfgeno, aumentando la pre-

cisi6n de la lisis celular. La polarizaci6n en un punta de "

membrana de las moleculas implicadas en el reconoci-

miento de la celula diana genera una senal de activaci6

intracelular en ellinfocito Tc, que causa el reclutamiento-

esa zona de los granulos cargados con las sustancias

implicadas en la lisis celular, que seran vertidos al espaci

de reconocimiento (Ia lIamada sinapsis inmunol6gica

mediante exocitosis.

La celula Tc tiene dos mecanismos principales de lis'~

(fig . .12.4). Por un lado, los linfocitos Tc expresan una pro-

tefna denominada CD95L, que induce a traves del CD95 e

la celula diana que 10exprese la activaci6n de nucleasas

capaces de degradar el DNA hasta fraccionarlo, produ-

ciendo el fen6meno conocido como apoptosis 0 muerte

celular programada. Este mecanismo se cree que es el res-

ponsable de la eliminaci6n de los linfocitos B anergicos

que presentan autoantfgenos a los linfocitos Tc (fig. 13.2).

Pero quiza el mecanismo mejor conocido se basa en 10

secreci6n de granulos cargados con distintas proteinas

que producen la lisis de la celula diana (de ahf su nombre

de citolisinas). Entre estas proteinas se encuentra la perfo-

rina, que es una protefna que forma poros en la membra-

na de la celula blanco, y tiene una gran similitud con 10

proteina C9 del complemento. Junto con la perforina se

secretan distintas enzimas proteolfticas (entre ellas las

granzimas), conocidas genericamente como fragmenti-

nas, que originan la inmediata destrucci6n de protefnas

de la membrana y, gracias a la perforina, tambien del cito-

plasma. Como consecuencia, y por mecanismos aun no

esclarecidos, se produce tambien la degradaci6n del

)'/Citalisinas

Farmaci6n de paras en la membrana

y degradaci6n del DNA. Muerte

Fig. 12.4. Mecanismos de lisis celular mediada por las celulas Tc efectoras. a) Inducci6n de muerte celular programada a traves de C095. b) 5ecreci6n de cito-

·sinas (perforinas + fragmentinas) que producen poros en la membrana de la celula diana. Este ultimo mecanisme es compartido con loslinfocitos NK, aun-

= e estos se activan por otros metod os.

DNA. Asociado a la secrecion de estes granulos, la celula

Tc sintetiza diversas citocinas, entre ellas TNFI3 e IFNy,

que, aunque no se conoce con exactitud el mecanismo,

participan activamente en 105 mecanismos de lisis celular.

Por ultimo, cuando la celula citolftica ha secretado al

edio 105 componentes implicados en la lisis, se separa

e la celula en busca de una nueva diana.

Los linfocitos Thl activan a 10s macr6fagos

y a 10s linfocitos NK

para eliminar pat6genos intracelu1ares

Hay algunos patogenos intracelulares que se han

especializado para resistir dentro de 105 fagosomas de 105

acrofagos (como las micobacterias). Para eliminar estes

togenos que viven en el interior de 105 macrofagos, y,

par 10 tanto, a salvo de la accion de 105 anticuerpos, es

ecesaria la participacion de ciertas citocinas secretadas

r 105 linfocitos Thl, especialmente el IFNy (fig. 72.2) Y la

:"'-12.De igual manera, ellFNy y la IL-2 activan yexpanden

e 105 linfocitos NK, cuya actividad citolftica natural frente a

celulas infectadas con virus se ve asf intensificada.

Cuando una celula Thl reconoce especfficamente

peptidos de un patogeno sobre un macrofago infectado

que produce IL-12, el linfocito Th 1 sintetiza IFNy, que a

. traves de sus correspondientes receptores genera una

serie de senales bioqufmicas que convierten a 105 macro-

fagos en potentes celulas efectoras. En primer lugar hay

una union de lisosomas alas bacterias fagocitadas,

potenciandose la actividad de las diferentes enzimas Iiso-

somicas. Del mismo modo, 105 macrofagos activados pro-

ducen radicales de oxfgeno y oxido nftrico, con alto

poder bactericida, asf como peptidos con funcion anti-

bacteriana (tabla 2.7). Tambien se potencia la presenta-

cion de antfgenos, la fagocitosis y la expresion de recep-

to res para Igs.

La gran efectividad de 105 macrofagos en la elimina-

cion de 105 diferentes patogenos puede causar danos al

organismo, ya que, cuando 105 macrofagos se encuentran

activados, secretan al medio sustancias antimicrobianas

originando destruccion del tejido de la zona infectada.

Por esa razon, 105 linfocitos T necesitan controlar de forma

estricta este tipo de respuesta, utilizando para ello la

secrecion de citocinas. Asf, el TNFI3es el encargado de eli-

minar aquellos macrofagos que ya no son capaces de des-

truir patogenos. Otras citocinas producidas por la celula

Th1 dirigen la migraci6n de nuevos macr6fagos al sitio de

infecci6n.

En el caso de que 105macr6fagos no sean capaces, ni

siquiera con la ayuda de 105 linfocitos Th1, de eliminar

total mente 105pat6genos intracelulares, se puede desa-

rrollar una infecci6n cr6nica con inflamaci6n, apareciendo

una estructura caracterfstica denominada granuloma. Los

individuos que carecen del receptor de IFNy son incapaces

de formar granulomas y son victimas de infecciones por

micobacterias (capftulo 18). EI granuloma esta formado

por una acumulaci6n de macr6fagos infectados, rodeados

de linfocitos T efectores (en su mayorfa CD4), y su funci6n

es actuar como pared de contenci6n para detener el pro-

greso de la infecci6n. Esta estructura tambien es caracte-

rfstica de reacciones de hipersensibilidad tipo IVy de otras

inmunodeficiencias (ver capftulos 18 y 19).

Los Iinfocitos T efectores son celulas que han sido acti-

vadas a traves de su TCR por un antfgeno y cuya misi6n es

desarrollar la respuesta inmune especffica. Una vez acti-

vados, 105Iinfocitos T modifican tanto su fenotipo como

sus necesidades funcionales. Por un lado, aumentan la

expresi6n de determinadas moleculas de membrana al

mismo tiempo que comienzan a expresar otras nuevas,

quedando todas reunidas en la zona de contacto con la

celula presentadora. Esta enviara seriales de coactivaci6n,

mediante contactos CD80-CD28 y secreci6n de citocinas,

necesarias para que comiencen a proliferar y a diferen-

ciarse en linfocitos T efectores.

Dependiendo de la funci6n que realizan y las citocinas

que sintetizan, 105linfocitos CD4 efectores se dividen en

celulas Th1 (encargadas de coordinar la inmunidad celular,

mediante la sfntesis de IL2 e IFNy), y celulas Th2 (que coor-

dinan la respuesta humoral, sintetizando IL4, ILS, ILl 0 e

IL13). La funci6n principal de 105linfocitos Th 1 es activar a

105macr6fagos y a 105linfocitos NK 0 Tc para la eliminaci6n

de pat6genos intracelulares, fundamentalmente con IFNy.

La mayorfa de 105 linfocitos CD8 efectores (Tcl, a su

vez, cumplen una funci6n de eliminaci6n de pat6genos

intracelulares mediante la lisis de las celulas infectadas.

Para realizar la funci6n citolftica, la celula Tc efectora

necesita una fuerte serial coestimuladora, que proviene

de la celula que Ie presenta el antfgeno 0 de ciertos linfo-

citos Th1.

Los linfocitos Tc efectores utilizan dos mecanismos dife-

rentes de lisis: a) inducci6n de muerte celular programada

(apoptosis) en las celulas diana a traves de moleculas de

membrana especializadas (CD9SL/CD9S), 0 b) destrucci6n

de la celula mediante la formaci6n de poros en la membra-

na, gracias a la acci6n de perforinas y fragmentinas.

Las funciones de 105linfocitos T efectores se desarro-

lIan mediante moleculas de membrana y/o citocinas, y

tienen lugar de manera focalizada y selectiva sobre las

celulas que ofrecen el antfgeno para el que son especffi-

cas. De este modo se garantiza, por ejemplo, que 5610se

eliminan las celulas infectadas, 0 solo se activan 105

macr6fagos 0 Iinfocitos B que 10requieren.