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23/03/2009 Inmunología 1

Linfocitos BAlfredo Prieto Martín

Área de Inmunología, Universidad de Alcalá[email protected]

[email protected] Unidad mixta

CSIC/UAH


Linfocitos B vs. Linfocitos T

intracellextracellOrigen ag

BajaAltaAfinidad

NoSi SecreciónReceptor

Péptido desnaturalizado

Proteína nativaNaturaleza Ag

SiNoRequiere presentación

TB

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Plan de las clases sobre linfocitos B • I. Introducción: Definición e importancia• II. Ontogenia y diferenciación de los linfocitos B

– Diferenciación en Órganos linfoides primarios• Generación de receptores exclusivos para cada clon• Repertorio reactivo pero autotolerante

– Diferenciación en Órganos Linfoides Secundarios• Control, redundancia, eficiencia, especialización y memoria

• III. Subpoblaciones de células B– B1 vs. B2– FO vs. MZ– Diferenciación terminal en células plasmáticas.– Papel inmunomodulador de las células B.


Linfocitos B, importancia fisiológica

• Tienen reordenados los genes del BCR.• Importancia

1. Secretoras de anticuerpos responsables de inmunidad humoral.

2. Capturan y Presentan antígenos a linfocitos T.3. Responsables de la memoria inmune humoral.4. Contribuyen a la especialización funcional de los

linfocitos T.

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Importancia de los linfocitos B en patología

• Los defectos en su función:1. Pueden producir inmunodeficiencia2. Pueden contribuir a la autoinmunidad produciendo

autoanticuerpos y a la alergia produciendo IgE alergeno específica

3. Su transformación origina patología tumoral: mielomas, leucemias y linfomas de células B


II. Ontogenia y diferenciación de linfocitos B

1. Diferenciación precursores de células B en OLP1. Etapas iniciales.2. Generación de receptores diversos: recombinación somática.3. Puntos de control: eliminación de células con receptores

inviables (Cadenas substitutas) o autorreactivos (selección negativa).

4. Segundas oportunidades (Edición de receptores y reordenamiento de alelos alternativos).

2. Diferenciación de linfocitos B en OLS1. Cambios de isotipo.2. Hipermutación somática y selección por afinidad.3. Respuestas foliculares y extrafoliculares.

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El desarrollo células B asegura:1. la polirreactividad del repertorio y

2. la discriminación entre lo propio y lo extraño1. Desarrollo progenitores en entornos asépticos libres de

antígenos extraños1. La ausencia de antígeno reconocido por BCR permite su

diferenciación a célula B madura (B2) 2. El reconocimiento de antígeno dirige a apoptosis (edicion

receptores) o diferenciación en B1 autoreactiva inhibidora.2. Repertorio seleccionado es expuesto en periferia a

antígenos propios y extraños1. Reconocimiento de antígeno en ausencia de coestímulo impide

su diferenciación en células secretoras de anticuerpos• Componentes activados del complemento• Cooperación T


Mecanismos de generación de diversidad en BCR

1. Recombinación de segmentos génicos de locus H y L. (combinatorial)

2. Introducción de bases en los puntos de corte (aleatoria, desoxitransferasa terminal).

3. Edición de cadenas. 4. Hipermutación somática de regiones

hipervariables. 5. Combinación de cadenas H y L.

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Procesos genéticos implicados en la producción de Abs

Especialización en la producción de isotipos

Cambio de isotipo

Una célula puede tener dos receptores con distinta H pero la misma especificidad

Coexpresión de dos isotipos por procesamiento alternativo

Una célula merece segundas oportunidades

Edición del receptor (reordenamientos sucesivos mismo alelo)

Reordenamiento del alelo alternativo

Una célula debe ser monoespecífica

Exclusión alélica

Generación de un repertorio de receptores amplio y polirreactivo

Reordenamientos de los segmentos variables de cadenas ligeras y pesadas.

FunciónProceso


Diferenciación de células B

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Factores de crecimiento


Inicio diferenciación

1. Célula madre embrionaria totipotencial2. Células madre hematopoyetica pluripotencial3. Autorenovación división asimétrica:

1. Una célula hija se diferencia 2. Otra se mantiene pluripotencial

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Reordenamientos génicos, estadios y puntos de control

1.ProB temprana

2. ProB tardia

3. PreB grande

I. preBCRCadena μ conpseudo

CadenavpreBlambda 5

4.PreB pequeña

Reordena Ligera VJ

5. Célula BinmaduraII. BCRCadena μ conCadena

ligera

III. Selección negativa por autoantígeno


ORGANIZACIÓN GENÓMICA DE LOS LOCI DE LAS CADENAS PESADA Y LIGERA DE

INMUNOGLOBULINA

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ETAPAS ENZIMÁTICAS EN EL REORDENAMIENTO DE LOS SEGMENTOS GÉNICOS DE Ig


Estadios de diferenciación en Órganos linfoides primarios (OLP)

Receptores expresados en membranaPuntos de control

Procesos genéticos

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Revalidas y convocatorias• Reordenamientos genes cadena pesada1. Reordenamientos DJH son productivos casi siempre2. Reordenamientos VDJH

– Si es productivo se activa la represión del reordenamiento del alelo alternativo.

– Si fracasa se produce edición (un reordenamiento sucesivo) del primer alelo y si esto falla se reordena el segundo alelo.

• Productivo• Si fracasa la célula sufre apoptosis

3. Reordenamientos VJ de cadenas ligeras κ y λ – Reordenamiento primer alelo K Productivo– si falla edición otros VJ y si esto falla– Se reordena el otro κ y si vuelve a fallar– Se reordena el primer λ y si falla– Se reordena el otro λ


Linfocitos B maduros: Coexpresión de IgM e IgD por procesamiento alternativo de RNAParte del RNA puede ser traducido o tratado como un intrón

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Organos Linfoides Secundarios

APCAg

Retorno Celular

Aportelinfocitos

VénulasEndotelialesaltas


Respuestas de células

Ben

OLS

FO

B1b y Zona marginal

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Activación timoindependiente


Activación timodependiente

Cooperación

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Diferenciación de linfocitos B en órganos linfoides secundarios

• Transición desde linfocito B novato a efector-memoria

incluye diferenciación genética de clones.

– 1. Especializados en producción de un isotipo.

• Reordenamiento VDJ-región constante cadena pesada

– 2. Productores de anticuerpos de alta afinidad.

• Hipermutación en V


1. Especialización en tipos productores de distintos isotipos

La recombinación somática del segmento génico VDJH (variable) con uno de los genes para el segmento constante de cadenas pesadas (α, γ1, γ2, γ3, γ4, ε) produce inmunoglobulinas de distintos isotipos con distintas capacidades efectoras

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mIgMmIgD

Cambio deisotipoHipermutación

somática

mIgE

mIgGx

mIgA cIgA sIgA

cIgGx sIgGx

cIgE sIgE

B memoria célula plasmática

Célula BMaduranovata

2. Diferenciación terminal de células B requiere CD0L y es dirigida por citoquinas

CD40L (CD154)

IL-4

IFNγ

TGFβ

+ citocinas

Cooperación T


2. Selección de células productoras de anticuerpos de alta afinidad

1. Hipermutación somática produce clones mutantes para la secuencia de sus regiones de reconocimiento antigénico con mayor afinidad por el antígeno.

2. Estos clones de alta afinidad son seleccionados por el antígeno.

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Función de los procesos de hipermutación somática y selección

1. Creación de un repertorio de mayor afinidad.

2. Mecanismo: las células con mutaciones cuyos

receptores son más afines al ag. son seleccionadas.

3. La selección produce un aumento en la afinidad

media de los anticuerpos producidos.


Tipos de respuestas de células B en función de su histología:

foliculares (FO) y extrafoliculares (MZ)

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• 1. Respuesta rápida (extrafolicular).

•2. Respuesta lenta (folicular).

células plasmáticas de corta vida

células B1bY MZ

anticuerpos no modificados genéticamente de baja afinidad y en su mayoría de isotipo IgM.

•células plasmáticas de larga vida células B

MadurasFoliculares

•anticuerpos genéticamente modificados y en su mayoría de isotipo IgG, Ig A e IgE

•células B memoria

Reaparición de antígeno

Cooperación T


Las células B constituyen del 5 al 15% de los linfocitos sanguíneos y son, morfológicamente indistinguibles de las células T. Pueden diferenciarse por moléculas de superficie: IgM en las células B inmaduras; IgM, IgD y niveles altos de CD21 en las células B nativas maduras.En el bazo, las células B se disponen en la pulpa blanca formando la zona marginal y los folículos. Es en la pulpa blanca donde se realiza la presentación de los antígenos.

Zona folicular (FO) y zona marginal (MZ) del bazo

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1.Centro germinal porción del folículo linfoide que contiene las célulasque proliferan rápidamente tras un estímulo antigénico (expansiónclonal), mientras los restantes linfocitos B del folículo permanecen en reposo.

2. Zona marginal envuelve al resto del tejido linfoide. Los linfocitos de la zona marginal se encuentran mezclados con un número variable de:

Macrófagos

• Células

plasmáticas

• Células T

•células B

Independientes

de CD40L

Centro germinal y zona marginal


Efecto de la Naturaleza del antígeno en el proceso de diferenciación B.

• Antígeno libre dirige respuestas B extrafoliculares.

• Antígeno que forma inmunocomplejos dirige las respuestas B foliculares.

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Maduración de la afinidadSucesivas estimulaciones seleccionan repertorio ampliado por mutación somática y aumentan la afinidad de los anticuerpos

Cantidades y afinidades de IgG aumentan progresivamente y superan a las de IgM


Respuestas primarias y secundarias de células B

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Expresión de antígenos de superficie

La determinación multiparamétrica permite establecer el estadio de diferenciación celular


Diferenciación B1. No todo es un camino de rosas, pero hay segundas

oportunidades.– Selección a diversos niveles.– Expresión de prereceptores y receptores.– Receptores con especificidad apropiada al entorno “reactivo pero

autotolerante”2. La diferenciación no sigue siempre un mismo orden

lineal.– Orden de reordenamientos pesada-ligera, κ−λ– Maduración en OLS diversas opciones

3. Las células B no son homogéneas.– Líneas divergentes B1 y B2, MZ y FO– Se especializan por cambios de isotipos

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Selección a diversos nivelesRepertorio Potencial

Selección por capacidad de Asociación con

λ5 VpreB

RepertorioPreimmuneCentral

Selección negativa por autoantígenos

RepertorioinmuneSelección positiva por antigeno y coestimulación

RepertorioPreimmunePeriférico

Selección positiva por ag negativa falta coestimulación

Médula óseaRepertorioexpandido por mutación somática

preB B inmaduraB madura

CentrocitosB memoria

Periferia

Selección Positiva alta afinidad

Selección Positiva alta afinidad


Conclusión: Procesos de diferenciación de células B en OLS

• 1. Expansión del repertorio.– Expansión clonal (blastos del centro germinal primario y

centroblastos).– Hipermutación de los genes de inmunoglobulinas

(centroblastos).• 2. Elección de los clones mejorados Selección clonal de

los clones de alta afinidad (centrocitos). • 3. Reconfiguración de los clones elegidos

Rediferenciación a memoria o efectora.• 4. Cambios de isotipo. Los cambios de isotipos ocurren en

paralelo pero con independencia de los estadios mencionados.

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Tipos de Células B

B1a peritoneales producenautoanticuerpos

La IL-10 es su factor de crecimientoautocrino e inhibidor T y APC

B1b reconocen polisacáridos extraños

B1CD5+

Noveles IgM IgDPlasmáticas CD38

Memoria sIgG sIgAsIgE(Foliculares y de la zona del manto)

B Convencionales

B2CD5-


B1 vs. B2

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1. Abandonan los OLP y maduran en tejidos no linfoides donde mantienen proliferación homeostásica.

2. Omiten la etapa de selección en los OLS que caracteriza a los linfocitos convencionales.

3. Son CD5+4. Expresan elevados niveles de SIgM y bajos de SIgD5. No intervienen en las respuestas humorales dependientes

de linfocitos T.6. Parte de ellos son seleccionados positivamente por

autoantígenos

Maduración y fenotipo de los linfocitos B1


Repertorio de receptores de los linfocitos B1

1. Poco diverso y sin mutaciones somáticas.

2. Células B1a son seleccionadas positivamente por autoantígenos tienen función inmunosupresora (IL-10)

3. Células B1b reaccionan frente a antígenos extraños

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Tipos de células B convencionales (Oliver 1999)

• Células B con distintos patrones de infiltración de órganos linfoides secundarios

1. MZ B cells CD21 high CD23 low IgM high IgD low CD24 high

– Células B de la zona marginal (10% bazo) adyacentes a en los senos marginales del bazo recogen antígenos particulados

– Dan lugar a plasmablastos secretores de IgM en 3 días– Respuesta primaria rápida

2. FO B cells CD21 int CD23 high IgM low IgDhigh CD24 low

– Células B de centros germinales (80% bazo) pueden diferenciarse en células B memoria y plasmáticas de alta afinidad

– Respuesta generadora de memoria actúan también en respuestas secundarias


Células Foliculares• Centro germinal Se localiza en el interior de los

folículos linfoides de los tejidos linfoides secundarios.

•Se forma alrededor de la malla de células dendríticas foliculares cuando las células B activadas migran hacia los folículos linfoides donde encuentran antígenos en inmunocomplejosproliferan y se diferencian.

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Capacidad de diferenciación de células FO y MZ en células efectoras

Zona marginalRespuesta rápida de IgM sin memoria

Folículo Respuesta lenta pero generadora de memoria y especializada en isotipo


Regulación de células plasmáticas

• Las células plasmáticas salen a sangre, migran a amígdalas y después a médula ósea.

• Pierden la expresión de inmunoglobulinas de membrana pierden capacidad de recibir señales de su antígeno.

• La síntesis de anticuerpos por células plasmáticas es estimulada por mediadores proinflamatorios: IL-1, IL-6 y TNFα.

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Transición desde célula B memoria a célula plasmática

• Células B Memoria CD27+ de sangre periférica generan células plasmáticas mediante estimulación antigénica y coestimulación sinérgica de Interleuquina-10 y CD70.

• Señalización de CD27 protege de la apoptosis inducida por IL-10.


Ontogenia y patología tumoral

Leucemia de células Pre B

Célula B madura

Linfoma de células de centro folicular

Linfoma de Burkit

Leucemia Linfoblástica

aguda

Macroglobulinemiade Waldenström

IgM

Célula B Activada/memoria

Célulassecretoras

Leucemia Linfáticacrónica B

Mielomamúltiple

Célula preB

Progenitor linfoide

B1

Tricolucemia

Pregerminalnaive activada/Posgerminal

memoria

B2B2

B2

B2

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Adenda


Tolerancia de células B• La tolerancia B es mediada por mecanismos que dirigen el

desarrollo de células B en muchos puntos de control.1. Selección de células

1. Selección positiva: señal induce supervivencia del linfocito 2. Selección negativa: señal induce eliminación del linfocito

2. Edición de receptores: cambio del receptor3. Exclusión

1. Negación de acceso a determinados ambientes impide la diferenciación terminal de las células que no los alcanzan

4. Diferenciación de células autoreactivas en linajes (B1a) con función reguladora negativa de la autorreactividad

1. Producción de IL-10 2. Presentación sin coestimulación

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Diferenciación de las células B maduras convencionales foliculares

(Pugh-Bernard 2001)• B naive o Novatas IgD+CD38-

– Bm1 CD23-– Bm2 CD23+

• B de Centro germinal (CG) CD38+IgD-– centroblastos Bm3 CD77+sIg-– centrocitos Bm4 CD77-sIg+

• B memoria Bm5 IgD- CD38- sIg + CD27+ CD20+• Célula plasmática (bazo, amígdala médula) CD38++CD20lo

• CD19+ CD138+ CD27++

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