Mecanismos Inmunopatológicos Celulares

Existen en la actualidad por lo menos cinco mecanismos inmunopatológicos celulares operacionalmente diferentes, aunque gran parte de las pruebas que los distinguen son todavía experimentales, algunas de ellas obtenidas en modelos in vitro . Se sabe que varios de estos mecanismos funcionan in vivo y también que probablemente participan en la inmunopatología humana, aunque no de todos se posee el mismo nivel de información, posiblemente n o actúan de manera aislada sino en combinación aunque su participación relativa seguramente será distinta en diferentes padecimientos. En lo que sigue se describen brevemente cada uno de estos cinco mecanismos y a continuación se presentan algunos ejemplos de enfermedades humanas en los que participan.

Células Citotóxicas

La aparición de los linfocitos T citotóxicos (Tc) se estimula preferencialmente por antígenos tumorales, por productos de clase I del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH-I) expresados en la superficie celular y por antígenos virales. Los Tc requieren contacto íntimo con la célula blanco para ejercer su acción letal, aunque este contacto no necesita ser mayor de un minuto. La interacción linfocito Tc-célula blanco requiere varias condiciones para ser eficiente: el linfocito Tc debe ser viable y estar metabólicamente activo porque su adherencia a la célula blanco requiere energía; el medio debe contener cationes divalentes (Ca 2+ y Mg 2+); en cambio la célula blanco funciona única mente como portadora del antígeno, ya que células fijadas en glutaraldehido son igual mente eficientes. Por medio de técnicas de micromanipulación se ha demostrado que un solo linfocito Tc puede destruir varias células blanco en forma secuencial.

El "golpe letal" con que el linfocito provoca la muerte de las células blanco actúa por dos distintos mecanismos. En el primero se observa que pocos minutos después de establecido el con tacto con un linfocito Tc, la célula blanco se hincha y pierde moléculas pequeñas pero no macromoléculas; estas últimas sólo logran atravesar la membrana celular después de que han ocurrido cambios secundarios en la célula como consecuencia del trastorno en la regulacion osmótica y el ingreso de H 2O al citoplasma. Por medio de moléculas de dextrano de distintos pesos moleculares se ha establecido que el tamaño mínimo que previene la pérdida de macromoléculas intracelulares es 40,000 daltones y que la lesión inicial producida por el linfocito Tc mide aproximadamente 9 nm de diámetro. Naturalmente, todo lo anterior es similar a lo descrito para la lesión producida por el CAM (vide supra) y se ha sugerido que, en efecto, son muy semejantes. En el segundo mecanismo, el "golpe letal" consiste en la señal mediada muy probablemente por la subunidad ß de la linfotoxina que, actuando como ligando del antígeno Fas, induce el proceso de apoptosis de la célula blanco. Cuando opera este mecanismo, la célula blanco muestra todas las características morfológicas y bioquímicas de la muerte programada.

Células Asesinas Naturales (NK)

Las células asesinas naturales se conocen en la literatura internacional como "NK", las iniciales de las palabras inglesas "Natural Killer". Se trata de elementos linfoides que existen en el hombre y que tienen la capacidad de destruir una amplia variedad de elementos tumorales y de células infectadas por ciertos virus. Las células NK son distintas a los linfocitos T o B: a diferencia de las células T, las células NK no requieren un proceso de maduración intratímica, no sufren arreglos del receptor de células T y no expresan el antígeno CD3; aunque sí expresan CD2, poseen receptores de baja afinidad para el fragmento Fc de la IgG (FcgRIII, CD16) y expresan además las subunidades ß y g del receptor para interleucina 2 (IL-2); a diferencia de las células B, no expresan CD19, CD20, CD21 ni Ig de superficie ni sufren arreglos de los genes que codifican inmunoglobulinas; finalmente, tampoco son fagocíticas ni se adhieren al vidrio. Las células NK comparten con los linfocitos Tc su capacidad para destruir directamente ciertas células en ausencia de anticuerpo y C, pero difieren de esos linfocitos en que no requieren sensibilización previa y en que no muestran especificidad inmunológica clásica: de hecho, al margen de la especie animal de donde se derive, las células NK lisan distintos tipos de células sin atención a diferencia de órgano, cepa o especie. Microscópicamente las células NK aparecen como elementos linfoides grandes con un solo gránulo voluminoso en el citoplasma; probablemente provienen de la médula ósea y se ha sugerido que se originan de precursores de linfocitos T. El papel fisiológico de las células NK se desconoce, pero se ha postulado que desempeñan un papel importante en la defensa del huésped en contra de algunas infecciones virales y que participan en la "vigilancia inmunológica". El mecanismo de la lisis celular producida por células NK parece ser semejante al descrito por los linfocitos Tc, pero además durante el contacto con las células blanco las células NK se degranulan y generan gran cantidad de O2. Las células NK son susceptibles de activarse por diversas citocinas sin tener que cumplir el requisito, que han de llenar las células Tc, de haberse activado previamente por un antígeno. Así, la actividad de las células NK se aumenta en presencia de Interferones (tipo I y g), IL-2, IL-12, y factor de necrosis tumoral (TNF).

El mecanismo a través del cual las células NK reconocen a las células blanco es aún incierto. Han sido infructuosos los experimentos encaminados a descubrir la(s) estructura(s) molecular(es) de la membrana de las células blanco a las que se unen las células NK, por lo que se ha supuesto que es más bien la ausencia de una estructura normal lo que las células NK detectan en la membrana de ciertas células neoplásicas o infectadas por ciertos virus. Los candidatos más viables en el humano son las moléculas de clase I del complejo mayor de histocompatibilidad, concretamente los antígenos del locus C.

Citotoxicidad Celular Dependiente de Anticuerpo

Los elementos linfoides que participan en este mecanismo de citotoxicidad celular son también las células NK; sin embargo, estas no son las únicas células que pueden funcionar con este mecanismo inmunopatológico, sino que también lo hacen leucocitos poli morfonucleares, macrófagos y células hepáticas fetales. Aunque el anticuerpo forma parte de los reactantes, es mejor considerar a este mecanismo dentro de los celulares en vista de que el anticuerpo no desempeña papel alguno en la lisis de la célula blanco y su única función es conferirle especificidad al fenómeno. En efecto, en la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpo la célula blanco se cubre con un anticuerpo de la clase IgG que ni siquiera debe estar dirigido contra uno de sus componentes (en los experimentos originales se cubrieron eritrocitos de gallina con un complejo antígeno-anticuerpo formado por PPD-antiPPD) y esto la hace susceptible de lisis por células NK y los otros elementos señalados arriba. Ya se mencionó que las células NK poseen receptores para fragmento Fc de IgG (CD16), por lo que se piensa que el papel del anticuerpo es establecer un puente entre la célula blanco y la efectora.

En paralelo con las células Tc y la actividad antitumoral de las células NK, la lisis celular producida por este mecanismo requiere contacto directo con la célula blanco, viabilidad y actividad metabólica de las células efectoras, con preservación de la biosíntesis de proteínas aunque no necesariamente de ADN o ARN, cationes divalentes en el medio (Ca2+ en unos sistemas y Mg2+ en otros), y también es sensible a la temperatura.

Citocinas

Con este nombre genérico se designa una serie ya larga y creciente de mediadores solubles de carácter proteico que modulan las reacciones inmunológicas, así como la participación de otras células y sistemas durante el curso de una respuesta inmunitaria. A pesar de que son muchas y muy diversas las proteínas que se designan como citocinas, comparten ciertas propiedades que les permiten agruparse como tales y que son las siguientes: 1) se producen durante la fase efectora de la inmunidad, específica o inespecífica, desencadenan mecanismos inflamatorios y los regulan; 2) su secreción es autolimitada y de corta duración; 3) muchas citocinas individuales pueden ser producidas por diversos tipos celulares; 4) suelen actuar sobre distintas células u órganos blanco, propiedad que se llama pleiotropismo; 5) pueden tener diversos efectos sobre una misma célula blanco; 6) sus efectos pueden ser redundantes, es decir, varias citocinas pueden tener el mismo efecto sobre las mismas células; 7) con frecuencia influyen en la síntesis y en los efectos de otras citocinas; 8) análogamente a otras hormonas proteicas, sus efectos se inician cuando son captadas por un receptor específico en la membrana de las células blanco; 9) la expresión de dichos receptores es regulada por diversas señales, incluyendo a otras citocinas; 10) la mayoría de las respuestas a citocinas implican biosíntesis de novo de ARnm LEY proteínas y 11) para muchas células blanco, las citocinas actúan como reguladores de la división celular, es decir, como factores de crecimiento. Las citocinas se pueden agrupar en dos grandes categorías: las que participan en mecanismos de inflamación y daño tisular y las que estimulan la hemopoyesis. El cuadro 3 resume algunas características generales de las del primer grupo, que a su vez pueden subdividirse en aquellas involucra das en mecanismos inespecíficos (naturales) de inmunidad; en las que regulan la activación, crecimiento y diferenciación de células linfoides y en las que participan en procesos específicos de inflamación. El cuadro 4 resume las características de las citocinas que estimulan la hematopoyesis.

Desde el punto de vista de su participación en mecanismos de daño tisular, las citocinas que participan en la inmunidad natural conducen a las células efectoras de la inflamación, primordialmente macrófagos y linfocitos T citotóxicos, a reaccionar en forma inespecífica en respuesta hacia un antígeno, con participación mínima o nula de anticuerpos específicos. Las células T que producen este tipo de citocinas y, por ende, este tipo de respuesta , se conocen como células T del tipo TH1, y se distinguen de las células T del tipo TH2 porque estas últimas producen primordialmente las citocinas que regulan la inflamación con especificidad inmunológica, en la que participan los anticuerpos como principales protagonistas. En el curso de una res puesta inmunológica se activan ambos tipos de células pero tiende a existir predominio de una de las dos formas de respuesta, ya que uno y otro tipo de células producen citocinas que mutuamente pueden inhibir sus funciones: el interferón g, producto de células TH1 inhibe a las células TH2, mientras que la IL-10, producida por las células TH2, inhibe la función de las células TH1. Cuando se pierde el balance entre la actividad de uno y otro tipo de células, estos circuitos inhibitorios determinan que exista predominio franco de uno de los dos tipos de respuesta. Desde el punto de vista inmunopatológico, la forma de presentación clínica, así como la gravedad de algunas enfermedades, parecerían estar definidas por el tipo de células que predominan. Uno de los ejemplos más floridos a este respecto es la lepra. Cuando un individuo adquiere esta infección y su respuesta es predominantemente de tipo TH1, expresará la forma tuberculoide de la enfermedad, de curso más benigno y mejor respuesta al tratamiento, porque las respuestas predominantemente celulares son más eficientes para la destrucción de las bacterias responsables; en cambio, si la respuesta es fundamentalmente del tipo TH2, aunque se producen cantidades exhuberantes de anticuerpos de todos los isotipos, estos no son eficientes para la eliminación del microorganismo, conduciendo a la forma más grave y difícil de tratar de esta infección, la lepra lepromatosa. En otras enfermedades infecciosas y por autoinmunidad, parece tan importante el papel del balance entre las células TH1 y TH2, que se vislumbra su manipulación como herramienta terapéutica a muy corto plazo.

Macrófagos Citotóxicos

Los macrófagos constituyen el tipo celular predominante en los infiltrados inflamatorios que caracterizan a la inmunidad celular. Hoy se acepta que la gran mayoría de estos elementos son reclutados a partir de monocitos circulantes por citocinas producidas por linfocitos T sensibilizados que han reaccionado con el antígeno específico. De acuerdo al tipo de citocinas que predominen en un determinado individuo y momento, las funciones efectoras de los macrófagos serán diferentes: cuando la respuesta es del tipo TH1, la participación del macrófago es la característica del tipo "retardado", exhibiendo gran actividad cito tóxica, de fagocitosis y destrucción intracelular de parásitos; mientras que si predomina la respuesta de tipo TH2, su principal actividad será la de mediar cito toxicidad dependiente de anticuerpos y fagocitosis por el efecto opsonisante de anticuerpos y complemento.

Algunos ejemplos de enfermedades humanas con participación de mecanismos inmunopatológicos celulares.

Existen dos grupos principales de enfermedades humanas con participación de hipersensibilidad celular que se distinguen, por el origen del antígeno o antígenos responsables, en exógeno y endógeno o autólogo. Los antígenos exógenos son muy variables, pero de nuevo pueden considerarse en dos grupos: virales y no virales. Por lo tanto, según la naturaleza del antígeno o antígenos, las enfermedades humanas causadas total o parcialmente por hipersensibilidad celular corresponden a tres categorías generales: no virales, virales y autólogos. En los párrafos siguientes se mencionan algunos ejemplos de cada una de ellas.

El mejor y más común ejemplo de los padecimientos debidos a antígenos exógenos no virales es la dermatitis por contacto. Se trata de una reacción de hipersensibilidad celular producida por una gran variedad de antígenos químicos, que van desde simples elementos como níquel o cromo, hasta sustancias complejas como drogas y cosméticos ; son frecuentes los catecoles derivados de plantas como la hiedra venenosa o el cedro venenoso. Aunque la sensibilización puede ocurrir después de un solo contacto con un antígeno potente, lo más común es que se requieran contactos repetidos. Una vez que el sujeto está sensibilizado, la dermatitis apare ce 24 a 48 horas después de cada exposición al antígeno. Clínicamente la dermatitis se inicia como una área localizada de eritema, edema y erupción papapulovesicular con prurito intenso. El rascarse conduce inevitablemente a la ruptura de vesículas, dando lugar a una dermatitis aguda serosa. El proceso aumenta en intensidad durante los siguientes 4 a 7 días y puede tardar hasta un mes en resolverse. Debido a que la mayor parte de los antígenos responsables de la dermatitis por contacto son moléculas pequeñas, se sospecha que actúan como haptenos; por lo tanto, probablemente se combinan con albúmina, precursores de queratina, o quizá colágena o proteínas de membranas celulares. Actualmente se sabe que las células de Langerhans de la epidermis desempeñan un papel importante en la presentación del antígeno a los linfocitos, sustituyendo en ello a los macrófagos, que tienen esa función en casi todo el resto del organismo.

Los mecanismos inmunopatológicos celulares son probablemente responsables de por lo menos parte de las lesiones observadas en ciertas infecciones virales del sistema nervioso central (SNC) y del hígado. En las enfermedades virales agudas del SNC, como poliomielitis, rabia o herpes simple, las lesiones son consecuencia directa del efecto cito pático viral: en cambio, en las encefalomielitis posvacunales, en la parotiditis y en el sarampión, los virus respectivos causan daño directo mínimo al SNC y los agentes principalmente responsables de la destrucción tisular son las células inmunes sensibilizadas en contra de antígenos virales, mielínicos o combinaciones de ambos. Un buen ejemplo de este problema era la encefalomielitis pos vacunal, que se presentaba entre 5 y 15 días después de la aplicación de la vacuna antirrábica preparada con sustancia cerebral; desde que se introdujo la vacuna preparada en embrión de pato, los casos de encefalomielitis causados por vacunación antirrábica han desaparecido. El antígeno en este tipo de hipersensibilidad celular se conoce como proteína encefalitogénica y se cono ce bastante bien: su principal determinante antigénico es un nonapéptido con la siguiente secuencia de residuos de aminoácidos: Fe-Ser-Trip-Ala-Glu-Gli-Gln-Lis.

En los varios tipos de hepatitis viral también se sospecha la participación de mecanismos inmunopatológicos celulares, que probablemente reaccionan en contra de los antígenos virales expresados en la superficie de los hepatocitos infectados, o bien de componentes celulares hechos antigénicos por su asociación con partículas virales. En los adultos, el virus B de la hepatitis es muy poco (o nada) citopático; cuando produce hepatitis viral aguda las células hepáticas sólo se destruyen en presencia de células inflamatorias, y en la hepatitis crónica activa (con antígenos de virus B+) se observan muchos hepatocitos infectados sin obvias alteraciones degenerativas; los portadores asintomáticos del virus B, que no revelan infiltrado por células mononucleares, también tienen células hepáticas de este tipo. En vista de estas observaciones se postula que los anticuerpos humorales dirigidos en contra del antígeno del virus B de la hepatitis son realmente protectores, aunque también se admite que los complejos inmunes son capaces de producir daño en otros sitios del organismo, como la poliarteritis nodosa mencionada con anterioridad.

La polimiositis no sólo ocurre como una enfermedad muscular primaria, sino también asociada a trastornos generales del tejido conjuntivo, como dermatomiositis, lupus eritematoso diseminado, artritis reumatoide, enfermedad mixta del tejido conjuntivo y otras más. Los pacientes generalmente se quejan de dolor y debilidad de los músculos afectados, que generalmente son cervicales y lumbares. En la biopsia se observan lesiones de distinta gravedad en las células musculares, que van desde cambios en el diámetro hasta necrosis y sustitución por tejido fibroso, siempre asocia das con infiltrados más o menos densos de células mononucleares, principalmente linfocitos y macrófagos. Los linfocitos obtenidos de pacientes con polimiositis tienen efecto citotóxico en células musculares fetales in vitro, mientras que no le producen daño a fibroblas tos embrionarios, lo que sugiere que el efecto es mediado por linfocitos Tc específicos en contra de algún antígeno del miocito.

La tiroiditis de Hashimoto es un ejemplo de daño tisular producido por citotoxicidad celular dependiente de anticuerpo, en vista de las siguientes observaciones: i) existen varios anticuerpos dirigidos en contra de distintos antígenos tiroideos, pero ninguno se correlaciona con cambios en los componentes del C; II) los linfocitos de la sangre periférica de sujetos sanos lisan células blanco cubiertas con tiro globulina cuando se incuban en presencia de suero de pacientes con tiroiditis de Hashimoto; III) hay una correlación significativa entre la citoxicidad y los títulos de anticuerpo antitiroglobulina en grupos de estos pacientes; IV) las células derivadas de especímenes quirúrgicos de tiroiditis de Hashimoto incluyen células NK capaces de lisar células blanco cubiertas de anticuerpo y v) la ultraestructura de la tiroides revela numerosas células plasmáticas adheridas a la membrana basal del folículo y entre las células foliculares, así como linfocitos y otras células mononucleares.