Respuesta Innata Inmediata II: Células NK y Mecanismos de Apoptosis

Tipos de Muerte Celular

En los vertebrados se han descrito dos formas de muerte celular:

Necrosis (o muerte celular patológica pasiva)

Afecta a un grupo de células. Se refiere a cambios morfológicos, como la pérdida precoz de la integridad de la membrana plasmática, hinchazón celular y cambios precoces en los orgánulos. La destrucción final de la membrana plasmática permite que el contenido celular, incluidas las enzimas lisosomales, se vierta en el espacio extracelular y provoque un daño tisular extenso así como una respuesta inflamatoria fuerte.

Apoptosis (o muerte celular programada)

Afecta a una célula aislada. Muerte por fragmentación del DNA, condensación del citoplasma y formación de prominencias en la membrana, seguidos por la fragmentación de la célula y la formación de vesículas con membrana llamadas cuerpos apoptóticos que, in vivo, se endocitan rápidamente por macrófagos o células epiteliales con lo que no se produce ninguna respuesta inflamatoria.

Papel fisiológico de la apoptosis

La muerte de células individuales en los organismos pluricelulares es un fenómeno bien conocido y que puede observarse en muchas especies y situaciones:

• En la eliminación de células indeseables durante la embriogénesis.
• En la formación de la mano.

De forma general el proceso de apoptosis tiene lugar en los siguientes casos:

• Células sin función.
• Células formadoras en exceso.
• Células defectuosas.
• Células con defectos deletéreos.
• Células que han completado su ciclo de vida.

El proceso de apoptosis, también, interviene en la finalización de la respuesta, pues en este periodo la mayoría de las células T activadas mueren por apoptosis y los órganos linfoides periféricos recuperan su población celular normal. No obstante la apoptosis está ligada a ciertas patologías. Así una activación incorrecta de la apoptosis llevaría a enfermedades degenerativas y una falta de inhibición a enfermedades proliferativas.

Proceso de apoptosis y vías de señales de la apoptosis

El proceso de la apoptosis tiene lugar por la existencia de una serie de procaspasas, que son sintetizadas como procaspasas (desactivadas) y tras recibir el estímulo se convierten en caspasas. Resultado final: se activan las endonucleasas à fragmentación DNA y, por último, la muerte.

La familia génica de las caspasas contiene 14 miembros en mamíferos de los que se conocen 11 enzimas humanas. No todas intervienen en el proceso de apoptosis. Existen dos grandes grupos: las iniciadoras y las efectoras. Las caspasas iniciadoras, como la caspasa 8 y 9 activan a las caspasas efectoras como la 3, 6 y 7. Estas activan a una nucleasa que será la encargada de la fragmentación del DNA celular provocando la muerte celular. Una caspasa iniciadora puede activar a muchas caspasas efectoras. De este modo ocurre una cascada proteolítica, amplificándose el número de caspasas activas finales. El inicio de la cascada se produce en respuesta a estímulos que disparan el proceso de la apoptosis. La diferencia en la activación entre las dos caspasas iniciadoras es que mientras la caspasa 8 lo hace por proteólisis, la 9 lo hace por un cambio conformacional.

Activación de la apoptosis

Existen básicamente dos vías de señales para producir la apoptosis:

Señales internas (Intrínsecas)

Están implicadas las membranas mitocondriales, del retículo endoplasmático y de la envoltura nuclear. Controlada por receptores. La puesta en marcha del mecanismo apoptótico depende del:

• Balance entre las proteínas Bcl2 (antiapoptótica) y Bax (proapoptótica).
• Aumento de P53 produce apoptosis (caspasa 8).

Señales externas (Extrínsecas mediadas por receptores)

Estas moléculas se exponen en la superficie celular y su activación pone en marcha la vía de activación de la apoptosis (caspasa 8). Células NK/ LTc (CD8+).

• Mecanismo secretor: perforinas y granzimas à apoptosis (caspasa 8).
• Mecanismos no secretor: Fas-FasL à apoptosis (caspasa 8).

Vía intrínseca (Regulación por Bcl 2/Bax y p53)

Cuando una célula está bien va a recibir estímulos de supervivencia y va a haber una estabilización de la membrana, aumenta la Bcl2 à presencia de moléculas antiapoptóticas y no vía de las caspasas. En el momento que se produce una agresión física o química se va a producir una desestabilización de la membrana y disminuye la Bcl2 y aumenta la Bax. La activación tiene lugar por medio de una serie de mediadores entre los que se encuentran el citocromo c y la proteína Apaf-1. La unión de ambas, provoca la unión de la procaspasa 9. El conjunto recibe el nombre de apoptosoma. En presencia de ATP se provoca un cambio de conformación de la procaspasa 9 a la forma activa de caspasa 9 que es capaz de activar la cascada de caspasas que conducirá finalmente a la muerte celular. Así mientras que la proteína Bax induce la permeabilidad de la membrana al citocromo c, promoviendo así la apoptosis, la Bcl.2 se une al citocromo c impide su paso por la membrana. Los agentes patógenos se ven favorecidos por las proteínas Bcl-2 antiapoptóticas.

Proteínas de la familia Bcl-2

Guardián del genoma p53. La proteína p53 o “guardián del genoma” es otro factor que interviene en el control de la apoptosis. Esta proteína se encuentra en un estado latente y no-funcional en las células no expuestas a agresiones. En condiciones de agresión o daño celular, p53 se activa, incrementa sus niveles, principalmente aumentando la vida media de la proteína y genera una respuesta que conduce a una parada del ciclo celular. Si el daño es grande y no puede repararse provoca la entrada de la célula en apoptosis. Cuando se ha producido un daño en el DNA à estés celular à aumento p53 à induce que se exprese el inductor de muerte (Fas) cuando esa célula está alterada Recibe estrés y aumento p53. Como consecuencia se produce la apoptosis de la célula. La activación de p53 se produce en situaciones de estrés celular (célula es sometida a agresiones físicas, químicas,…). De esta manera p53 presenta dos funciones primordiales; una la inhibición de la división celular y por otro la apoptosis celular. De este modo, p53 disminuye la probabilidad de que se generen clones celulares llevando defectos genéticos (mutaciones, delecciones, inversiones) y actúa como “guardián del genoma”. Paraliza el crecimiento del tumor o bien le hace entrar en regresión por apoptosis.

Células NK

Provienen de la célula madre hematopoyética pluripotencial à progenitor linfoide à células NK o grandes linfocitos granulares (con muchos gránulos en el citoplasma, que van a contribuir a la actividad citocida). Abundantes en bazo, sangre y médula ósea, y menor en los ganglios. Son células que van a estar vigilando, si encuentran alguna célula infectada o alterada será reconocida por ellos y se activa la vía de las caspasas y se les induce al suicidio. Expresan en su superficie: CD16 y CD56. No presentan moléculas CD3 ni CD4 (LT). El 50% presentan una variante de CD8 y algunas presentan el receptor (CCR7) para la quimioquina CCL19. Representan el 10-15% de la población linfocitaria.

Tenemos dos tipos:

• Células NK citotóxicas: matar células infectadas. 90% . Mucho CD16 y poco CD56. Circulando por sangre periférica principalmente.
• Células NK secretoras: 10% . Mucho CD56 y poco CD16. Se localizan principalmente en el ganglio linfático. CD16 = Receptor de unión a Fc de IgG (RFcγ), media la citotoxicidad dependiente de anticuerpos [ADCC]. IL-8 es una quimioquina, no una citoquina. Esta mal nombrada. El mecanismos de citoxicidad de las NK es igual que el de los linfocitos T citotóxicos. Lo único que las NK no necesitan ser activadas.

Funciones NK

NKs Citotóxicas (Circulación)

• Lisis de células tumorales
• Lisis de células infectadas

NKs Secretoras (O. Linfoides 2º)

• Citocinas: TNF-α, IFN-γ, GM-CSF, M-GSF (Th1).
• Quimioquinas: MIP-1a, MIP-1b, RANTES. MIP = Proteína Inflamatoria de Macrófagos???? RANTES = de la familia de la quimioquina IL-8 = Quimioquina para LT de memoria (no es una citoquina, está mal nombrada)

Vía extrínseca

Mecanismo secretor. Mecanismo de la Apoptosis mediada por granzimas. Hasta hace poco, se creía que en el mecanismo de citotoxicidad intervenían tan solo dos proteínas las perforinas y las granzimas. Según este modelo la célula orientaba su citoesqueleto hacia la célula blanco y secretaba el contenido de sus gránulos. En esta situación la perforina formaba poros en la pared celular, de modo similar a como lo hacía el componente 9 del complemento. Por esos poros penetraban las granzimas que eran en definitiva las que provocaban la muerte celular al activar una cascada que lleva finalmente a la fragmentación del DNA. Sin embargo este modelo no es único. Hoy día se sabe que en el proceso intervienen tres proteínas, las perforinas, las granzimas y una proteína transportadora denominada serglicina. El proceso, es también ligeramente diferente. Las tres proteínas forman un complejo que es liberado en la zona de contacto. Este complejo es entonces endocitado por la célula diana (a través de un receptor de manosa MPR). En la vesícula endocítica, el pH ácido, hace que se active la perforina, que provoca una degradación en la membrana de la vacuola, permitiendo así el paso de las granzimas al citosol celular. Los granzimas son proteasas que activan una cascada enzimática en la célula blanco. La acción comienza al romper una (enzima celular), denominada CPP-3, que es miembro de la familia de las caspasas (proteasas), provocando su activación. Esta a su vez destruye el inhibidor (ICAD) de una endonucleasa (Desoxirribonucleasa Activada por Caspasas = CAD),m que puede así ejercer su acción y fragmentar el DNA nuclear. Las células muertas por apoptosis se ingieren con rapidez por los macrófagos próximos, que reconocen algún cambio sobre la membrana celular, probablemente la exposición hacia el exterior de fosfatidil-serina (que normalmente solo se encuentra en la cara interior de la membrana). Las células ingeridas se destruyen y digieren por el fagocito sin necesidad de proteínas coestimuladoras, lo que indica que la apoptosis “per se” no contribuye a la estimulación de la respuesta inmune.

Mecanismo no secretor. Fas = CD95: receptor de muerte. En este mecanismo, participan miembros de la familia de TNF-∀. De todos ellos el mas conocido es el de Fas/FasL. La molécula fas(CD95) es expresada de forma constitutiva en la mayoría de los tipos celulares. Cuando al célula NK se activa expresa el receptor del Fas, denominado FasL. Este se une a su correspondiente par sobre la célula diana provocando la activación de una caspasa que a su vez, y al igual que ocurre en la vía secretora, destruye el inhibidor, permitiendo la acción dela desoxirribonucleasa (CAD). Este mismo mecanismo se pone en marcha a través de otras parejas de moléculas (TRAIL/DR4,DR5,TR2,DCR1 y DCR2). Los receptores de muerte de la familia del receptor de TNF (TNFR) incluyen TNFR1, Fas (CD95), DR3/WSL y los receptores del ligando inductor de apoptosis relacionado con el TNF (TNF-related apoptosis-inducing ligand, TRAIL)/Apo-2L (TRAIL-R1/DR4, TRAIL-R2/DR5). Los miembros de esta familia están caracterizados por presentar de dos a cinco copias de un dominio extracelular rico en cisteína.