Célula presentadora de antígeno

Una célula presentadora de antígeno ( APC ) o célula accesoria es una célula que muestra un antígeno unido por proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) en su superficie; este proceso se conoce como presentación de antígeno . Las células T pueden reconocer estos complejos utilizando sus receptores de células T (TCR). Las APC procesan antígenos y los presentan a las células T.

Casi todos los tipos de células pueden presentar antígenos de alguna manera. Se encuentran en una variedad de tipos de tejidos. Las células presentadoras de antígenos dedicadas, incluidos los macrófagos , las células B y las células dendríticas , presentan antígenos extraños a las células T auxiliares , mientras que las células infectadas por virus (o células cancerosas) pueden presentar antígenos que se originan dentro de la célula a las células T citotóxicas . Además de la familia de proteínas MHC, la presentación de antígenos depende de otras moléculas de señalización especializadas en las superficies de las células APC y las células T.

Las células presentadoras de antígenos son vitales para una respuesta inmunitaria adaptativa eficaz , ya que el funcionamiento de las células T citotóxicas y auxiliares depende de las células presentadoras de antígenos. La presentación de antígenos permite la especificidad de la inmunidad adaptativa y puede contribuir a las respuestas inmunitarias contra patógenos intracelulares y extracelulares. También participa en la defensa contra tumores. Algunas terapias contra el cáncer implican la creación de células presentadoras de antígenos artificiales para preparar el sistema inmunitario adaptativo para atacar a las células malignas.

Las células presentadoras de antígenos se dividen en dos categorías: profesionales y no profesionales. Las que expresan moléculas de MHC de clase II junto con moléculas coestimulantes y receptores de reconocimiento de patrones suelen denominarse células presentadoras de antígenos profesionales . ^[1] Las células presentadoras de antígenos no profesionales expresan moléculas de MHC de clase I.

Las células T deben activarse antes de que puedan dividirse y realizar su función. Esto se logra interactuando con una APC profesional que presenta un antígeno reconocido por su receptor de células T. La APC involucrada en la activación de las células T es generalmente una célula dendrítica. Las células T no pueden reconocer (y por lo tanto no pueden responder a) antígenos "libres" o solubles. Solo pueden reconocer y responder a antígenos que han sido procesados ​​y presentados por las células a través de moléculas transportadoras como las moléculas MHC. Las células T colaboradoras pueden reconocer antígenos exógenos presentados en MHC de clase II; las células T citotóxicas pueden reconocer antígenos endógenos presentados en MHC de clase I. La mayoría de las células del cuerpo pueden presentar antígenos a las células T citotóxicas CD8+ a través de MHC de clase I; sin embargo, el término "célula presentadora de antígeno" se usa a menudo específicamente para describir a las APC profesionales. Estas células expresan moléculas MHC de clase I y MHC de clase II y pueden estimular a las células T colaboradoras CD4 ⁺ así como a las células T citotóxicas. ^{[2] [3]}

Las APC también pueden presentar lípidos extraños y propios a las células T y a las células asesinas naturales mediante el uso de la familia de proteínas CD1 , que son estructuralmente similares a la familia MHC de clase I. ^[4]

Las células presentadoras de antígenos profesionales se especializan en presentar antígenos a las células T. ^[5] Son muy eficientes en la internalización de antígenos, ya sea por fagocitosis (por ejemplo, macrófagos) o por endocitosis mediada por receptores (células B), procesando el antígeno en fragmentos peptídicos y luego mostrando esos péptidos (unidos a una molécula de MHC de clase II) en su membrana. ^[1] La célula presentadora de antígeno reconoce e interactúa con el complejo de molécula de MHC de clase II-antígeno en la membrana de la célula presentadora de antígeno. Luego, la célula presentadora de antígeno produce una señal coestimuladora adicional, lo que lleva a la activación de la célula T. La expresión de moléculas coestimuladoras y MHC de clase II son características definitorias de las células presentadoras de antígenos profesionales. ^[1] Todas las células presentadoras de antígenos profesionales también expresan moléculas de MHC de clase I. ^[2]

Los principales tipos de células presentadoras de antígenos profesionales son las células dendríticas, los macrófagos y las células B. ^[1]

Las células dendríticas tienen el rango más amplio de presentación de antígenos y son necesarias para la activación de células T vírgenes. ^[1] Las DC presentan antígeno tanto a células T auxiliares como citotóxicas. También pueden realizar presentación cruzada , un proceso por el cual presentan antígeno exógeno en moléculas MHC clase I a células T citotóxicas. La presentación cruzada permite la activación de estas células T. ^[2] Las células dendríticas también juegan un papel en la tolerancia periférica , lo que contribuye a la prevención de enfermedades autoinmunes . ^[6]

Antes de encontrarse con un antígeno extraño, las células dendríticas expresan niveles muy bajos de MHC de clase II y moléculas coestimulantes en su superficie celular. Estas células dendríticas inmaduras son ineficaces para presentar antígenos a las células T colaboradoras. Una vez que los receptores de reconocimiento de patrones de una célula dendrítica reconocen un patrón molecular asociado a un patógeno, el antígeno es fagocitado y la célula dendrítica se activa, lo que regula positivamente la expresión de moléculas de MHC de clase II. También regula positivamente varias moléculas coestimulantes necesarias para la activación de las células T, incluidas CD40 y B7. Esta última puede interactuar con CD28 en la superficie de una célula T CD4 ^{+ . [2] [7] [8]} La célula dendrítica es entonces una APC profesional completamente madura. Se desplaza desde el tejido hasta los ganglios linfáticos, donde encuentra y activa células T. ^[1]

Los macrófagos pueden ser estimulados por la secreción de interferón por parte de las células T. ^[9] Después de esta activación, los macrófagos pueden expresar MHC de clase II y moléculas coestimulantes, incluido el complejo B7, y pueden presentar fragmentos de péptidos fagocitados a las células T auxiliares. ^{[7] [8]} La activación puede ayudar a los macrófagos infectados por patógenos a eliminar la infección. ^[10] Derivados de los monocitos , un tipo de glóbulo blanco , circularán en la sangre y entrarán en los sitios afectados y se diferenciarán de monocitos a macrófagos. En el sitio afectado, el macrófago rodea el sitio de infección o daño tisular con su membrana en un mecanismo llamado fagocitosis . ^[11]

Las células B pueden internalizar el antígeno que se une a su receptor de células B y presentarlo a las células T colaboradoras. ^[1] A diferencia de las células T, las células B pueden reconocer el antígeno soluble para el cual su receptor de células B es específico. Luego pueden procesar el antígeno y presentar péptidos utilizando moléculas MHC de clase II. Cuando una célula T colaboradora con un TCR específico para ese péptido se une, el marcador de célula B CD40 se une a CD40L en la superficie de la célula T. Cuando es activada por una célula T, una célula B puede experimentar un cambio de isotipo de anticuerpo, maduración de afinidad, así como la formación de células de memoria. ^[2]

Las células presentadoras de antígenos no profesionales incluyen todos los tipos de células nucleadas del cuerpo. Utilizan una molécula de MHC de clase I acoplada a la microglobulina beta-2 para mostrar péptidos endógenos en la membrana celular. Estos péptidos se originan dentro de la propia célula, en contraste con el antígeno exógeno mostrado por las APC profesionales que utilizan moléculas de MHC de clase II. Las células T citotóxicas pueden interactuar con el antígeno endógeno presentado utilizando una molécula de MHC de clase I. ^[2] Las APC no profesionales no suelen expresar moléculas de MHC de clase II. Sin embargo, se ha observado que la presentación de antígenos a las células CD4 ⁺ a través de MHC de clase II no se limita a las APC clásicamente profesionales. Otros leucocitos, incluidos los granulocitos como los mastocitos y los neutrófilos, pueden ser inducidos a hacerlo, al igual que las células endoteliales y epiteliales en determinadas circunstancias. Aun así, hay poca evidencia de que estas APC atípicas sean capaces de activar las células T CD4 ⁺ vírgenes . ^[1]

Después de que las células dendríticas han fagocitado a los patógenos, generalmente migran a la vasta red de vasos linfáticos y son transportadas por el flujo linfático a los ganglios linfáticos de drenaje . Cada ganglio linfático es un punto de recolección donde las CPA pueden interactuar con las células T. ^[1] Durante la migración, las DC experimentan un proceso de maduración: pierden la mayor parte de su capacidad para engullir más patógenos y maduran cambiando la expresión superficial del MHC y las moléculas coestimulantes, así como aumentando la producción de citocinas. El antígeno internalizado se digiere en péptidos más pequeños que contienen epítopos , que luego son presentados a las células T por el MHC. ^{[2] [12]}

Las células B residen en el ganglio linfático. Una vez que su receptor de células B se une a un antígeno, pueden interactuar con las células T auxiliares activadas, como se describió anteriormente.

Una célula dendrítica que interactúa con una célula T auxiliar ya activada puede obtener la autorización. ^[13] Esto ocurre a través de la interacción de moléculas coestimulantes, incluidas B7 y CD40 en la célula dendrítica, con el ligando CD28 y CD40 en la célula T. Solo las células dendríticas autorizadas pueden activar las células T citotóxicas. La autorización de las células T para las células dendríticas es clave para la activación de las células T citotóxicas para muchos patógenos, aunque el grado en que se necesita la ayuda de las células T puede variar. ^[14]

En las moléculas de MHC de clase I y clase II, solo se pueden presentar ciertos epítopos de un péptido internalizado. Estos epítopos se denominan inmunodominantes. ^[15]

Las células presentadoras de antígenos desempeñan un papel natural en la lucha contra los tumores, mediante la estimulación de las células B y T citotóxicas para que produzcan respectivamente anticuerpos contra el antígeno relacionado con el tumor y destruyan las células malignas. Las células dendríticas, que presentan el antígeno específico del tumor a las células T, son clave para este proceso. Las terapias contra el cáncer han incluido el tratamiento del paciente con un mayor número de células dendríticas o células T específicas del cáncer. Sin embargo, las terapias más nuevas han recurrido a células presentadoras de antígenos artificiales diseñadas genéticamente para preparar el sistema inmunológico para atacar las células malignas. Algunas células presentadoras de antígenos artificiales se derivan de células humanas; otras son acelulares y contienen proteínas MHC, moléculas coestimulantes y los péptidos necesarios. ^{[16] [17]}

El activador APC IMP321 se está probando en ensayos clínicos para acelerar la reacción inmune para eliminar el cáncer de mama metastásico o melanoma. ^{[18] [19]}

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Células presentadoras de antígenos .

• Antígeno: degradación de la proteasa en YouTube – Animación PMAP
• Células presentadoras de antígenos en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.