De la genética del receptor de antígeno de los linfocitos T a una potencial diana terapéutica para tratar la malaria cerebral

Linfocitos T 

Miguel Muñoz Ruiz, José R. Regueiro y Edgar Fernández Malavé

Grupo de Inmunobiología Linfocitaria, Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid e Instituto de Investigación 12 de Octubre

Los linfocitos son células fundamentales de las respuestas inmunitarias que nos protegen de los agentes infecciosos. Existen dos clases de linfocitos: los linfocitos B que producen anticuerpos y los linfocitos T, cuyas funciones son la destrucción de células infectadas o la producción de mediadores solubles (o citocinas) que activan a otras células inmunitarias, como por ejemplo a los macrófagos y a los linfocitos B. Los linfocitos expresan receptores complejos en la superficie celular, los llamados receptores de antígeno, que les confieren la capacidad de reconocer una vasta variedad de moléculas (“antígenos”) de los agentes infecciosos.

Al receptor de antígeno de los linfocitos T se le denomina TCR (del inglés “T cell receptor”). Existen dos tipos de TCR -el TCRαβ y el TCRγδ- que distinguen a los dos linajes de linfocitos T del mismo nombre. Ambos TCR están compuestos por ocho sub-unidades, de las cuales sólo las implicadas en la unión de antígeno (las sub-unidades α/β y γ/δ, respectivamente) son distintas entre las dos variantes del receptor. Las sub-unidades comunes, denominadas cadenas CD3, transmiten al interior celular las señales resultantes de la unión de antígeno.

Los linfocitos T se generan en el timo, de ahí su nombre, donde la expresión del TCR es esencial para su maduración. Más tarde, el TCR es crítico para la activación de los linfocitos T y su conversión en células efectoras. En ambas situaciones, el TCR genera cambios bioquímicos en el interior del linfocito T que resultan en una determinada respuesta celular, empleándose el término “señalización” para hacer referencia a esta acción del TCR. Se conoce con bastante detalle cómo el TCRαβ desencadena la maduración y activación de los linfocitos Tαβ. En el caso de los linfocitos Tγδ, es poco lo que sabemos sobre el papel del TCRγδ en estos eventos.

Los linfocitos Tαβ maduros se localizan preferentemente en los órganos linfoides secundarios, como los ganglios linfáticos, el bazo y el tejido linfoide asociado a mucosas, donde se produce el reconocimiento de los antígenos de los patógenos. Allí, dependiendo de las señales provenientes del TCRαβ y de otras señales del entorno tisular, son programados para diferenciarse (en un proceso que dura varios días) en distintos subtipos de células efectoras que posteriormente migran a los tejidos infectados. Entre los linfocitos Tαβ efectores están los que producen, de forma mutuamente excluyente, las citocinas pro-inflamatorias interferón gamma (IFN-γ) o interleucina 17 (IL-17), denominados linfocitos Th1 y Th17, respectivamente. En contraste, los linfocitos Tγδ maduros salen del timo y se localizan sobre todo en las zonas de entrada de los agentes infecciosos (piel, tracto respiratorio, intestinal, urogenital, etc.), estando ya “pre-programados” desde su salida del timo para convertirse rápidamente tras el encuentro con los patógenos en eficientes productores de IFN-γ o IL-17. La implicación del TCRγδ en este proceso de “pre-programación” que ocurre en el timo ha generado una intensa polémica en los últimos años (Zarin et al, 2015). Unos modelos apoyan que una fuerte señalización iniciada por el TCR induce la pre-programación de los linfocitos Tγδ productores de IFN-γ (también llamados Tγδ1), mientras que otros sugieren que favorece la de los productores de IL-17 (o Tγδ17).

Durante años, en el Grupo de Inmunobiología Linfocitaria de la Facultad de Medicina de la Universidad Complutense hemos estado interesados en el estudio de las deficiencias de linfocitos T, tanto en humanos como en modelos de ratones. Más recientemente, hemos dirigido también nuestra atención al estudio del impacto de la deficiencia parcial (haploinsuficiencia) de componentes del TCR en el desarrollo y función de los linfocitos T (Muñoz Ruiz et al, 2013; Garcillán et al, 2014). Fue en este contexto que decidimos usar ratones deficientes para crear una nueva línea de ratones con la dosis génica de CD3δ y CD3γ reducida a la mitad de forma simultánea, y estudiar su impacto en los linfocitos T. Estos ratones haploinsuficientes dobles, denominados CD3DH, exhiben una reducción severa de la expresión en membrana y capacidad de señalización del TCRγδ, pero no muestran afectación del TCRαβ . En consecuencia, se produce un defecto en el desarrollo en el timo de los linfocitos Tγδ, pero no de los Tαβ. Así, con una cierta dosis de serendipia, habíamos generado un modelo animal con afectación selectiva de los linfocitos Tγδ. La creación de este modelo animal y su análisis inicial se realizó en Madrid. A tenor de los hallazgos se estableció una colaboración con el grupo de Bruno Silva-Santos del Instituto de Medicina Molecular de la Universidad de Lisboa, con el objetivo de utilizar este modelo animal para abordar el polémico tema de la implicación del TCR en la pre-programación en el timo de los distintos subtipos funcionales de linfocitos Tγδ.

En los ratones CD3DH, con deficiencia selectiva en la expresión y señalización del TCRγδ, se produce una diferenciación muy deficiente en el timo de los linfocitos Tγδ1 a lo largo de toda la ontogenia, en particular la de una subpoblación de fenotipo CD27⁺CD122⁺NK1.1⁺ caracterizada por la producción de los niveles más altos de IFN-γ. Curiosamente, el desarrollo de estás células puede ser rescatado administrando anticuerpos anti-CD3 a los animales. También se ve afectada, aunque en menor grado, la aparición de una subpoblación de linfocitos Tγδ17 que se genera sólo durante el desarrollo embrionario temprano y expresa la cadena TCRVγ6, mientras que el subtipo Tγδ17 mayoritario a partir de etapas perinatales y durante la vida adulta (que expresa la cadena TCRVγ4) se desarrolla con normalidad. Nuestra investigación resuelve así la polémica existente sobre la implicación del TCR en la diferenciación funcional en el timo de los linfocitos Tγδ inflamatorios, con la identificación definitiva de los subtipos dependientes de señalización fuerte (Tγδ1 y los Tγδ17 más tempranos) en un modelo novedoso y explotable, por ejemplo, para la manipulación de dichos subtipos con fines terapéuticos, como en el caso de los procesos inflamatorios asociados a autoinmunidad o a infección.

Los linfocitos Tγδ productores de IFN-γ o IL-17 parecen contribuir de forma diferencial a la aparición y severidad de varias enfermedades autoinmunitarias que cursan con inflamación, como la psoriasis, la colitis y la esclerosis múltiple. En este contexto, los ratones CD3DH pueden ser útiles para la identificación de los subtipos patogénicos, y para el diseño y prueba de abordajes terapéuticos adecuados. Nuestro modelo animal también puede ser relevante para estudiar y controlar la inflamación en isquemia cerebral y, de gran interés actual, para la terapia del cáncer, en vista de los hallazgos recientes que sugieren un papel diferencial de los subtipos de linfocitos Tγδ inflamatorios  en la promoción del crecimiento tumoral.

La activación de los linfocitos T productores de IFN-γ es crítica para el control de la infección por patógenos intracelulares, como el parásito Plasmodium causante de la malaria. Sin embargo, en ocasiones esta respuesta inmunitaria puede generar patología (King et al, 2015), como es el caso de la malaria cerebral, una complicación neurológica de la malaria severa que puede ser letal, y que afecta sobre todo a niños. De allí la importancia de identificar a los subtipos de linfocitos T implicados en la respuesta protectora o en la respuesta patogénica (de Souza et al, 2009). Los ratones CD3DH, que exhiben respuestas Th1 normales pero carecen selectivamente de linfocitos Tγδ1, son resistentes a la malaria cerebral experimental, lo que demuestra que los linfocitos Tγδ1 (y no los Th1) son los mediadores críticos de las consecuencias letales de la infección en este modelo. Estos resultados son muy relevantes para la malaria humana, cuya evolución clínica parece asociarse con la abundancia o disfunción de los linfocitos Tγδ1, e identifican a este subtipo de linfocito Tγδ como potencial diana terapéutica para prevenir o tratar la malaria cerebral.

Referencia: Muñoz-Ruiz M, et al. TCR signal strength controls thymic differentiation of discrete proinflammatory γδ T cell subsets. Nat Immunol. 2016 Apr 4. doi: 10.1038/ni.3424.

Bibliografía:

de Souza JB, et al. Cerebral malaria: why experimental murine models are required to understand the pathogenesis of disease. Parasitology. 2010 Apr;137(5):755-72. doi: 10.1017/S0031182009991715.

Garcillán B, et al. Enrichment of the rare CD4⁺ γδ T-cell subset in patients with atypical CD3δ deficiency. J Allergy Clin Immunol. 2014 Apr;133(4):1205-8. doi: 10.1016/j.jaci.2013.10.002.

King T, Lamb T. Interferon-γ: The Jekyll and Hyde of Malaria. PLoS Pathog. 2015 Oct 1;11(10):e1005118. doi: 10.1371/journal.ppat.1005118.

Muñoz-Ruiz M, et al. Human CD3γ, but not CD3δ, haploinsufficiency differentially impairs γδ versus αβ surface TCR expression. BMC Immunol. 2013 Jan 21;14:3. doi: 10.1186/1471-2172-14-3.

Zarin P, et al. Gamma delta T-cell differentiation and effector function programming, TCR signal strength, when and how much?. Cell Immunol. 2015 Jul;296(1):70-5. doi: 10.1016/j.cellimm.2015.03.007.

Fuente: “Hay linfocitos que pueden ser una diana terapéutica para tratar la malaria cerebral” http://www.ucm.es/hay-linfocitos-que-pueden-ser-una-diana-terapeutica-para-tratar-la-malaria-cerebral

 

 

 

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