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TRAFICO LINFOCITARIO

• Numerosas puertas de ingreso del antígeno a nuestro cuerpo

Piel (2 m2)

Mucosas:

Tracto urogenital; pulmón ; intestino; (450 m2)

Torrente sanguíneo

• Número reducido de linfocitos con receptores específicos

La recirculación linfocitaria incrementa la probabilidad de encuentro de linfocitos

con su antígeno específico

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Probabilidad de encuentro entre un linfocito y su Agsería muy baja de no existir rutas de tráfico definidas

# de linfocitos en un individuo no inmunizado: 25-100 millones; específicos

contra un Ag unos pocos miles

Antígenos son transportados desde su sitio de ingreso hasta los órganos linfáticos secundarios

Los linfocitos circulan a través de estos órganos

Concentración espacial de antígenos y linfocitos

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La odisea que implica para un linfocito vírgen detectar a un microorganismo que potencialmente puede ingresar por cualquier portal a nuestro cuerpo, puede dimensionarse si comparamos la distancia a recorrer por un linfocito (8 μm) que sale del corazón y que debe detectar con una precisión de 1 nm, un Ag sobre una CPA en un ganglio inguinal que se encuentra a 50 cm de distancia, con un humano que debe viajar 100 km para encontrar un objeto con una precisión de 0,5 mm.

Órganos linfáticos primarios y secundarios

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Estructura de un ganglio linfático

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Cómo llegan los antígenos desde su puerta de ingreso a los órganos linfáticos secundarios?

transportados por CDsvía los vasos linfáticos aferentes

en forma directa por drenaje linfático

Transporte de antígenos por CDs

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E-cadherina

CCR7 CCL19/CCL21

7

8

Localización de las CDs en los ganglios linfáticos

Ags con PM<70 kDa circulan a través de las fibras reticulares y pueden acceder a las HEVs

Las CD en los ganglios linfáticos se encuentran asociadas a las fibras reticulares

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Linfocitos B

FRC

Linfocitos T

Localización de las CDs en los ganglios linfáticos

Ingreso de antígenos a los ganglios linfáticos vía drenaje linfático

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Qué determina la correcta migración de las células del sistema inmune a los tejidos donde

deben desempeñar sus funciones?

Patrón de expresión de moléculas de adhesión

Patrón de expresión de receptores de quimiocinasy la distribución de dichas quimiocinas

FAMILIAS DE MOLECULAS DE ADHESION

SELECTINAS

SIALOMUCINAS

INTEGRINAS

MOLECULAS PERTENECIENTES A LA SUPERFLIA DE Ig

CADHERINAS

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SELECTINAS LIGANDOS DE SELECTINAS

• E- y P- selectina unen ligandos que contienen fucosa, galactosa, N-acetilglucosamina y ácido siálico• Las glucosiltransferasas son esenciales para generar ligandos de selectinas (fucosiltransferasas, GlcNac-, Gal- y sialiltransferas). Deficiencia en una fucosiltransferasa ocasiona LAD II, con infecciones bacterianas recurrentes en piel y mucosas• Los ligandos de la L-selectina además están sulfatados por lo que su síntesis requiere la acciónde glucosilsulfotransferasas (GSTs)

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INTEGRINAS INVOLUCRADAS EN EL TRÁFICO LEUCOCITARIO

INTEGRINA LIGANDOS

αLβ2 (LFA-1) ICAM-1, ICAM-2 e ICAM-3

αMβ2 (Mac-1) ICAM-1

α4β1 (VLA-4) VCAM-1, MadCAM-1, FNα4β7 MadCAM-1, VCAM-1, FN

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CADHERINAS

DEFICIENCIAS DE ADHESIÓN LEUCOCITARIA

LAD-1: defectos en la cadena b2 de las integrinas. defectiva migración de neutrófilos a piel inflamada y peritoneo. Neutrofilia. Infecciones bacterianas recurrentes.

LAD-2: defectos en la fucosiltransferasa y en consecuencia en la síntesis de ligandos de selectinas. Rolling defectivo.

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QUIMIOCINAS

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Cuál es el rol que las moléculas de adhesión y las quimiocinas cumplen en la migración leucocitaria?

E-cadherina

CCR7 CCL19/CCL21

Rol de las moléculas de adhesión y las quimiocinas en la migración de las CDs a los ganglios linfáticos

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Rol de las moléculas de adhesión y las quimiocinas en la migración de las CDs a los ganglios linfáticos

Las moléculas de adhesión y las quimiocinas también determinan la migración de los linfocitos vírgenes a los OLS

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Homing o extravasación sitio específica de linfocitos determinada por:

Patrón de expresión de moléculas de adhesión sobre el linfocito y el endotelio

Patrón de expresión de receptores de quimoquinassobre el linfocito y la distribución de dichas quimoquinas en los distintos órganos o tejidos

disparan la adherencia al endotelio vascular y/o dirigen la migración a y dentro del espacio intersticial

Extravasación leucocitaria

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Extravasación leucocitaria

Videos

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Cascada de extravasación leucocitaria

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Qué sucede una vez que los linfocitos vírgenes se han extravasado en los OLS?

Migración de los linfocitos en el ganglio en ausencia de antígeno específico

Choreography of Cell Motility and Interaction Dynamics Imaged by Two-Photon Microscopyin Lymphoid Organs. Annu. Rev. Immunol. 2008. 26:585–626.

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Migración de los linfocitos en el ganglio en presencia de antígeno específico

Los linfocitos T exploran el área paracortical por mecanismos de haptotaxis mediados por CCL21 y CCL19

empleando las fibras reticulares como andamiaje

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VIDEOS

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Por qué los linfocitos vírgenes se extravasan en OLS y los efectores en

tejidos periféricos?

Linfocito T vírgen: L-selectina + CCR7+

Homing a órganoslinfáticos secundarios

Reconocimiento de addressinas vasculares

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La L-selectina reconoce un motivo molecular presente en las addressinas vasculares GlyCAM-1, CD34 y MadCAM-1

expresadas en las HEV

Moléculas que median la extravasación de linfocitos T vírgenes en órganos linfáticos secundarios

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La fiebre incrementa la extravasación de linfocitos vírgenes a los órganos linfáticos secundarios

Células T CD8+ vírgenes upregulanrápidamente CCR5 una vez que entran a los ganglios que drenan un sitio de vacunación. Las APC son inducidas porlas T CD4+ activadas a secretar ligandosde CCR5, aumentando la frecuencia de contacto entre células T CCR5+ CD8+ y la DCs “licenciada”

Co-localización CD4+ y CD mediada por CCL19

Las quimiocinas incrementan la probabilidad de interacción de los linfocitos T con las CD

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Linfocito T vírgen

L-selectina+

CCR7+

Linfocito T efector

L-selectina-

CCR7-

Homing de linfocitos T

Homing a OL secundarios

Homing a tejidos periféricos (o folículos) según patrones de expresión de moléculas de adhesión y Rc de quimoquinas

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CLACLA

Deficiencia en CCR9 o el bloqueo de CCL25 (su ligando), disminuye marcadamente el número de linfocitos T CD8+ en intestino delgado luego de inmunización intraperitoneal

CCL25 no se expresa en colon y la deficiencia de CCR9 no afecta la adhesión de linfocitos T a mucosa colónica

Los linfocitos T de memoria pueden clasificarse en base a sus patrones de migración

TCM: Linfocitos T de memoria centrales: L-selectina+ CCR7+ (similar a los nativos). También CXCR4 para migrar a MO y GLP donde se expresa CXCL12.

TEM: Linfocitos T efectores de memoria: L-selectina- CCR7-

TCM: Recirculan vía sangre-órg. linfático secundario-linfa. Son centinelas de tejidos linfoideos

TEM: Recirculan vía sangre-tejidos extralinfoides periféricos-ganglios locales vía linfático aferente-conducto toráxico-sangre. Patrullan tejidos periféricos. Algunos permanecen en tejidos periféricos como Linfocitos TEM residentes.

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Cómo las células TEFE y las TME aprenden dónde migrar?

Observaciones en humanos mostraron que el sitio de ingreso del Ag influencia el patrón de migración de las TEFE generadas.

Herpes simplex ingresando por piel, prima linfocitos con receptores de homing a piel.

La vacunación oral induce mayores niveles de α4β7 (que confiere tropismo por intestino) sobre las TEFE y TME generadas, que la vacunación intramuscular o subcutánea

Células T activadas en ganglios mesentéricos expresan mayores niveles de α4β7 y CCR9 que las activadas en ganglios que drenan piel

Células T activadas en ganglios que drenan piel expresan receptores de homing que confieren tropismo por piel (ligandos de selectinas)

CD8+ activadas en ganglios cervicales recibiendo antígenos derivados de SNC adquieren altos niveles de α4β1 y ligando de P-selectina que les confiere capacidad de migrar a cerebro

Cuando células T CD8+ fueron estimuladas simultáneamenteen el mismo GLP con dos tumores diferentes, uno administradoip y otro administrado s.c., las células efectoras generadasadquirieron altos niveles de α4 integrinas o ligandos de P-selectina respectivamente. Ello sugirió que la fuente anatómicade la CPA es dominate sobre los factores del ambiente en el ganglio drenante.

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Rol instructivo de las células dendríticasLas CD son responsables de imprimir a la células T el potencial de homing específico

Ratones deficientes en vitamina A poseen número reducido de linfocitos T efectores y memoria en mucosa intestinal

Experimentos in vitro mostraron que la presencia del metabolito de la vitamina A, el ácido retinoico durante la activación T induce α4β7 y CCR9. Además el ácido retinoico suprime la “up-regulación” por default de la FucT-VII y los ligandos de P- y E-selectina

Similares resultados obtenidos cuando las células T son activadas en presencia de CD obtenidas de PP

CD de PP expresan altos niveles de retinaldehido deshidrogenasa (RALDH), esencial para la biosíntesis de AR desde la vitamina A

Bloqueo de RALDH en CDs o del receptor de AR en células T disminuye la inducción de α4β7 por CD de PP y de GM

CD derivada de GL intestinal

CD derivada de GL de piel

?

Rol instructivo de las células dendríticasLas CD tienen capacidad de imprimir a la células T el potencial de homing específico

CD de GM o PP induce capacidad de homing a

intestino

CD de GLP induce mayores niveles de ligandos para

selectinas

RTA. POR DEFAULT

El microambiente de citoquinas del órgano linfático podría modular la expresión de receptores de homing (por ej. Aquellos asociados a los perfiles Th1 y Th2), sin embargo, la generación de tropismo por un tejido no parece ser determinada por el perfil

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Moléculas involucradas en el tráfico linfocitario como blanco de drogas anti-inflamatorias

Un anticuerpo monoclonal anti-α4 integrinas, que bloquea la unión de α4β1 (VLA-4) a VCAM-1 de células TH1 infiltrantes de cerebro y la unión de α4β7 a MadCAM-1 sobre células TH1 infiltrantes de intestino es una

estrategia viable para el tratamiento de la esclerosis múltiple y la enfermedad de Crohn

Riesgo de incrementada susceptibilidad a infección

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Homing de linfocitos B2

Migración a médula ósea y subepitelios

Linfocito B

Foco Primario

Plasmoblasto: Célula secretora de Ac con capacidad de dividirse y con potencial migratorio. Puede madurar transformándose en célula Plasmática.

Plasmocito o célula plasmática: Célula terminalmente diferenciada, inmóvil, incapaz de dividirse y con capacidad de secretar anticuerpos.

CXCR4 es necesario para que los linfocitos B se posicionen en la zona oscura, donde se produce mayoritariamente su ligando, CXCL12, por células estromales locales

Los centroblastos deben down-regular CXCR4 a efectos de migrar a la zona clara guiados por la incrementada expresión de CXCL13 por CFD

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Homing de plasmoblastos

B de memoria provenientes de centrocitosque sufrieron “switch” a IgG o IgAreexpresan CCR7, CXCR5, CCR6 Y CXCR4. Recirculan por OLS y tejidos no linfoides

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Tráfico linfocitario en sistemas inmunes asociados a mucosas

Vías de ingreso de antígenos

a través de mucosas

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Nat Med. 11(4 Suppl):S45-53.; 2005

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Memoria inmunológica

Los linfocitos T de memoria pueden clasificarse en base a sus patrones de migración

TCM: Linfocitos T de memoria centrales: L-selectina+ CCR7+ (similar a los nativos). No polarizados. También CXCR4 para migrar a MO y GLP donde se expresa CXCL12.

TEM: Linfocitos T efectores de memoria: L-selectina- CCR7-

TCM: Recirculan vía sangre-órg. linfático secundario-linfa. Son centinelas de tejidos linfoideos

TEM: Recirculan vía sangre-tejidos extralinfoides periféricos-ganglios locales vía linfático aferente-conducto toráxico-sangre. Patrullan tejidos periféricos. Algunos permanecen en tejidos periféricos como Linfocitos TEM residentes.

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Dado que sólo a lo sumo unos cientos de linfocitos T vírgenes serán específicos para un Ag dado, se requiere una potente respuesta proliferativa de las células específicas frente a un patógeno a fin de combatir una

infección ocasionada por él. Un precursor origina más de 10.000 células hijas (más de 13 divisiones celulares en 5-8 días)

Cómo se generan los linfocitos T de memoria?

Modelos posibles para la diferenciación de células T de memoria

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Características del pool de linfocitos T periféricos

Los linfocitos T de memoria CD8+ se mantienen casi indefinidamente en número constante

Los linfocitos T de memoria CD4+ disminuyen gradualmente con el tiempo

Señales que regulan la sobrevida del poolde linfocitos T vírgenes y T de memoria

Immunity 29, 848-862, 2008

IL-7 es producida por la CFR de los OLS: Es utilizada intermitentemente por los linfocitos nativos (1) porque su Rc se down-regula por la propia acción de la IL-7; y (2) por la salida de los

linfocitos de los OLS en su tráfico por el organismo

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Propiedades de las células TMC y TME

Cinética de la respuesta T CD8 a la infección o vacunación

CD62Llow

CD127low

CCR7low

granzimaBhi

IFNγhi

TNFαmid

CD62Lhi

CD127hi

CCR7hi

granzimaB-

IFNγhi

TNFαhi

IL-2mid

CD127: cad. α Rcpara IL-7

CD62L: L-selectina

Inmediatamente después de la respuesta, el pool de células T de memoria Ag-específicas está constituido ppalmente por TME, las cuales

gradualmente se convierten en TMC

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Dinámica de la respuesta T secundaria en tejidos periféricos

Cinética de la respuesta CD8 primaria y secundaria a una infección e impacto del número de encuentros con el antígeno

La re-exposición incrementa el

número de cél T de memoria

El número de encuentros con el Ag tiene un dramático impacto en las características de la población de memoria resultante:

La mayoría de las CD8 de memoria inducidas luego de estimulación primaria se convertirán en CD62L+ en semanas (L. monocitógenes) o meses (LCMV) después de la infección primaria. Una fracción (30-40%) producirá IL-2.

Siguiendo al desafío secundario, las TCD8 de memoria primarias se expandirán y convertirán en T CD8 efectoras secundarias, que posteriormente sufrirán una fase de contracción para establecer T CD8 memoria secundarias en # mayores que los de la T CD8 memoria primarias. Estas tienen turn-over más lento, dificultades para incrementar la expresión de CD62L (tardan años en expresarlo) y para producir IL-2: Mayor # TME

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1) Antígeno dependiente:

Re-estimulación perpetua: (reservorios de antígenos en el individuo o patógeno endémico o latente y se reactiva)

2) Antígeno independiente:

Células de memoria de vida media larga Proliferación homeostática por citoquinas(IL-7 e IL-15)

Modelos para explicar el mantenimiento de la memoria inmunológica T

Modelo aceptado cuando el Ag es eliminado luego de la respuesta primaria

No es necesario parael mantenimiento dememoria frente apatógenos que estableceninfecciones agudasOcurre frente a patógenosque establecen infecciones persistentes

Mantenimiento de los niveles de anticuerpos en ausencia de estimulación antigénica

Posibilidades:

1.Células plasmáticas de muy larga vida media

2.Proliferación continua homeostática de células B de memoria y diferenciación a células plasmáticas de larga vida media (activación bystander?)

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Bibliografía sobre memoria inmunológica

• Migration, maintenance and recall of memory T cells in peripheral tissues. Woodland DL, Kohlmeier JE. Nat Rev Immunol. 2009 Mar;9(3):153-61.

• Shaping and reshaping CD8+ T-cell memory. Harty JT, Badovinac VP. Nat Rev Immunol. 2008 Feb;8(2):107-19.

• The precursors of memory: models and controversies. Rafi Ahmed, Michael J. Bevan, Steven L. Reiner and Douglas T. Fearon. Nat. Rev. Immunol. 2009; 9: 662-668.