La apoptosis en el sistema inmunitario

Todas las células del organismo tienen mecanismos para poner en marcha fenómenos de apoptosis. Es un sistema “supuestamente” peligroso por lo que cuenta con un mecanismo de seguridad que consiste en mantener de forma latente, no activa, a las proteasas o factores que ponen en marcha las situaciones de apoptosis (las caspasas son las proteínas que intervienen en todos los procesos de apoptosis).

Hay otros procesos no programados que llevan a la muerte celular:

• Necrosis: es la muerte prematura accidental de células en tejidos vivos. Es irreversible. Se produce por la liberación de fragmentos celulares que activan procesos inflamatorios. Puede originarse por un corte del riego sanguíneo.

La muerte programada se puede producir por:

• Autofagia: consiste en que la propia célula libera el contenido de sus lisosomas (proteasas, enzimas líticos) al citoplasma, provocando la autodegradación. La célula se autodigiere. Es un mecanismo de ahorro de energía y obtención de fragmentos de construcción tisular. Se distingue entre microautofagia y macroautofagia.
• Apoptosis: proceso celular genéticamente controlado por el que las células inducen su propia muerte en respuesta a determinados estímulos. Se diferencia de la necrosis en que la apoptosis no conlleva la inflamación del tejido. Es decir: NO LLEVA CONSIGO UNA RESPUESTA INFLAMATORIA. Las células mueren y quedan colapsadas formando cuerpos apoptóticos.

*La apoptosis no es exclusiva de los seres humanos y está mediada por las caspasas.

Caspasas

Son proteasas que participan en la apoptosis: provocan la degradación proteica hasta llegar a formar cuerpos apoptóticos, que posteriormente son fagocitados. Dentro de las células se encuentran en forma de zimógenos o pro-caspasas (forma inactivada), que necesitan una escisión proteolítica para activarse. Esta proteolisis da lugar a la forma activa de las caspasas (caspasa 3) que es la última responsable de la destrucción tisular.

Tienen una estructura definida:

• Dominio N terminal:
  • Largo: caspasa iniciadora.
  • Corto: caspasa activadora
• Región catalítica: región C terminal.

Factores que ponen en marcha su activación: se activan por proteolisis (proteasas) y actúan en cascada.

• Caspasas iniciadoras: ponen en marcha el proceso.
• Caspasas efectoras: las que determinan la formación de cuerpos apoptóticos.

Vías de la apoptosis

Se puede activar por medio de dos señales:

• Extrínsecas: Es la más importante. Tiene que ver con la unión ligandos a receptores, como el caso de Fas o TNF. Son moléculas relacionadas con la apoptosis. Las CD8⁺ citolíticas y los linfocitos NK también pueden ejercer su función por secreción de granzimas (efecto similar al Fas, Fas-ligando: agujero en la células destruyéndola, provocado la apoptosis). Hay otras señales en relación con las integrinas.
• Intrínsecas: Son muchas señales, que puede dar lugar al estrés celular y con ello a la apoptosis. Radiación y rayos UV, agentes quimioterapéuticos, infecciones virales, calor, cambios osmóticos, concentraciones altas de calcio, privación de los factores de crecimiento (puede determinar que una célula deje de crecer y entre en apoptosis), estrés oxidativo y formación de radicales libres (envejecimiento).

Estas dos vías pueden converger a través de la caspasa 9.

La apoptosis se activa por 2 vías: la caspasa es grande inicialmente pero se rompe mediante un proceso de escisión proteolítica para formarse una estructura activa más pequeña que va activando secuencialmente más moléculas, dando lugar a una cascada.

Vía Extrínseca

tiene lugar fuera de la célula, predominantemente en la periferia. Todo aquello que actúa sobre la membrana celular.

1. Comienza con expresión de FasL (fast-ligando) por una célula T que se expresa de forma mantenida en cualquier localización del organismo. FasL se une a Fas de la membrana de otra célula, e induce la trimerización (fusión) de Fas, formando un trímero de fas.
2. A continuación se produce el reclutamiento de DISC (Complejo emisor de señales inductoras de muerte) que se encuentra en el citoplasma, y se une al dominio citoplásmico de Fas. Esta interacción provoca la expresión y unión de FADD, que es una molécula adaptadora que se encarga de unir una pro-caspasa 8 al trímero de Fas. Esto supone la activación (proteólisis) de la pro-caspasa 8, que se convierte en caspasa 8 y ésta activará a las caspasas 3, 6 y 7 (caspasas finales efectoras). Por lo que este complejo sería una caspasa iniciadora.
3. La vía extrínseca también tiene interacción con la vía intrínseca. La caspasa 8 es capaz de activar a las proteínas de la familia Bcl-2 (proteína Bid) que provoca la liberación de citocromo C y apaf-1 de las mitocondrias que van a formar una estructura llamada apoptosoma (vía intrínseca) que va a poner en marcha un proceso independiente de apoptosis.

Vía Intrínseca (mitocondrial)

Es una vía directa que se pone en marcha en situaciones de estrés o situaciones particulares de la mitocondria que libera una serie de proteínas al medio.

1. Las proteínas de la familia Bcl-2 controlan la formación de un poro en la membrana mitocondrial, y la liberación del citocromo C de la membrana.
2. El citocromo C es un factor determinante de apoptosis por vía intracelular. Éste se une a dos proteínas que se encuentran en el citoplasma celular:
   • Apaf1 (factor activador de la proteasa apoptótica)
   • Pro-caspasa9, que se activa a caspasa9.
   • Esta unión da lugar a una estructura llamada apoptosoma.
3. El apoptosoma (citocromo C+Apaf-1+caspasa 9) escinde pro-caspasa3 en caspasa3 (activa a caspasas efectoras) que desencadena la apoptosis celular.

La activación de la caspasa 9 sirve de conexión entre las dos vías de apoptosis.

---

En este contexto, ¿qué ocurre con los linfocitos T? (Descripción de la imagen)

Los linfocitos T podrían sufrir procesos que afectan a las dos vías.

Linfocito T que expresa Fas ligando (por ejemplo, linfocito citolítico) que se une a una célula que expresa Fas en membrana. Este mecanismo extrínseco es que el que se pondría en marcha en el caso de las células citolíticas. Provocan la dimerización de Fas, la unión de FasDD, la activación de la pro-caspasa8 y la caspasa8 es capaz de provocar la apoptosis per se. Pero la activación de la caspasa8 también provoca la liberación de proteínas de la familia BCL que actúan sobre la mitocondria, liberando citocromoC (etc hasta caspasa9).

La vía intrínseca per se, es la que se pone en marcha especialmente en el timo. Tenemos la molécula MHC de clase II. En los linfocitos inmaduros que expresa en membrana un TcR adecuado, van a unirse a APC dentro del timo y dependiendo de la intensidad de la interacción entre la molécula MHC de clase II y capacidad de reconocer antígenos propios, estas células van a morir. Probablemente, mueran cuando la intensidad de reconocimiento es muy grande. Lo que significa que este proceso (MHC interacción con TcR) daría lugar a la salida del citocromo C de las mitocondrias (unión a apaf, caspasa9 y finalmente apoptosis). Sin embargo, existe una laguna entre cómo ocurre esta activación de la vía intrínseca.

---

Apoptosis en el sistema inmunitario

¿En qué situaciones la apoptosis es relevante?

• Eliminación de células B autorreactivas en la médula ósea y en tejidos periféricos.
• Formación del repertorio de linfocitos T no autorreactivos en el timo.
  • Linfocitos T cuyo TcR no reconoce moléculas HLA propias mueren por apoptosis.
  • Los linfocitos T cuyo TcR reconoce moléculas HLA propias con mucha afinidad mueren por apoptosis.
• Hipermutación somática: tras producirse en los centros germinales, las células B que no logran Ac mejores que el original mueren por apoptosis. Las que logran Ac de mayor afinidad se diferencian en células plásmáticas (para sintetizar Igs), o en células de memoria.
• Mecanismo citolítico: inducido por los linfocitos Tc (CD8⁺).
• Tolerancia: falta de respuesta frente a algunos Ag extraños (de la dieta…). Linfocitos específicos son eliminados por apoptosis (y linfocitos T reguladores).
• Homeostasis: tras eliminar una infección, las células efectoras mueren para que el sistema inmune vuelva a la homeostasis. Los linfocitos T se activan y se expresa fas en membrana.