Las implicaciones de la hipe rmutación somática, en la gene ración de la diversidad en la respuesta inmunulógica

José A García

Coordinación General de lnvestigación, Universidad La Salle

<jgarc1a@c1.ulsa.mx>

RESUMEN

Se presenta un breve análisis de las implicaciones del fenómeno de hipermutación somática en los receptores linfoides inmunocompetentes. Se destaca la implicación de dicho fenómeno en el receptor de células T (TCR).

Palabras clave: hipermutación somática, receptores linfoides inmunocompetentes.

ABSTRACT

A brief analysis of lhe implications of somatic hypermutation phenomena in the lymphoid immunocompe­ tent receptors is presented. The implication of this event in the T-cell receptor (TCR) is emphasized .

Keywords. somatic hypermut alíon, l ymphoid immunocompetent receptors.

INTRODUCCIÓN

Una de las propiedades más importantes de la respuesta inmune consiste en la gran diversi­ dad de molécula que pueden ser reconocidas por sus receptores, especialmente por el anti­ cuerpo. Se puede considerar un repertorio potencial de 109 clonas de linfocitos B específi­ cos que son generados en la médula ósea de los vertebrados adultos.

La generación de la diversidad se produce mediante dos mecanismos. El primero ocurre en el proceso de diferenciación de las células B y está dado por el rearreglo de los genes varia­ bles (V), de diversidad (O) y de unión (J) de la cadena pesada del anticuerpo, asicorno de los genes V y J de la cadena ligera (1). En este pro­ ceso se genera la mayor parte del repertorio de células B. El segundo es por la hipermutación somática .

Durante la ontogenia del linfocito B, las célu­

las inmaduras al encontrarse con su antígeno

son eliminadas por apoptosis. lo que disminuye el número de células potencialmente autorreac­ tivas (2). Aquéllas que superan este proceso salen a circulación para recorrer los diferentes órganos linfáticos en busca de su antígeno.

Cuando el receptor de células B (BCR) se encuentra con su antígeno, ocurre el proceso de activación y diferenciación a células plas­ máticas. Si este proceso se lleva a cabo en los centros germinales y además interviene de manera directa el linfocito T, entonces ocurre el proceso de hipermutación somática. con lo que se aumenta el repertorio original (3). Dada la presencia del antígeno en estas zonas, se favorece la proliferación de las clonas con

mayor afinidad, por lo que la h1permutación somática está asociada a un proceso de madu­ ración de la afinidad (4).

La participación del linfocito T CD4+ en la hipermutación somática es dosis dependiente y

a través de moléculas de adhesión específicas

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como el ligando de C040 y el CD28 que interac­ túan en la célula B con CD40 y B7 respectiva­ mente (5). El proceso parece activarse en el estadio del centroblasto para que posterior­ mente las células dendríticas foliculares (FDCs) seleccionen a las células B en el estadio del centroc1to (6).

LOS CENTROS GERMINALES (GCs)

En la pulpa blanca del bazo se pueden distinguir 3 regiones: la zona marginal (MZ); la cubierta linfoide periarteriolar (PALS); y el folículo. La primera representa el sitio de entrada de los lin­ focitos de la circulación al bazo y es también hogar de macrófagos especializados y una sub­ poblac1ón de linfocitos B lgMhilgDlo. En la PA LS encontramos ei área de células T. que además es rica en células dendr íticas interdigitantes , un tipo de célula presentadora de antígeno (APC). El folículo es el área de células B de la pulpa blanca que contiene además FDCs que actúan "atrapando" de manera eficiente al antígeno (7).

Los linfocitos B y T que se encuentran en cir· culación entran a la MZ para luego ingresar a la PALS donde los linfocitos T permanecen, las células B continúan hacia el folículo. En ausen­ cia de estirnulación antigénica ambos linfocitos regresan a circulación probablemente a través del seno marginal (7).

En la presencia de antígeno el panorama anterior cambia de manera radical. El antígeno se localiza inicialmente asociado a las células dendríticas interdigitantes quienes presentan éste a las células T específicas, deteniendo su migración e induciéndolas a proliferar (8). Los linfocitos B estimulados por el antígeno, migran hacia la PALS donde reciben la cooperación de células T y proliferan en consecuencia. La mayoría de los linfocitos B sufre un proceso de diferenciación a células plasmáticas produc­ toras de anticuerpos de la clase lgM en princi­ pio, pero posteriormente pueden hacer el switch a otro isotipo (lgG, lgE, lgA). Estas células tienen un tiempo de vida media relativamente corto y mueren por apoptosis en aproximada­ mente 2 semanas tras el estimulo antigénico original. Algunas células B y T específicas migran hacia folículos adyacentes. donde el antígeno se encuentra asociado a la membrana de las FDCs (9). Las células B que migran hacia

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los folículos prolíferan localmente para formar GCs. Dentro de las moléculas que intervienen en el fenómeno se encuentran los factores de transcripción OCA-B/Bob-1/0BF-1 (1O) y SPl-B (11): los receptores para el complemento 1 y 2 (CD21/CD35) (12); así corno la expresión de 1as proteínas BCL--6 (13) y OX40 (14) .

El GC contiene inicialmente sólo centroblas­ tos en división y posteriormente presenta las caracteristicas zonas obscuras y luminosas que contienen a los centroblastos y a los centrocitos (que no se dividen) respectivamente. La zona luminosa es la región del GC rica en la red de FDCs donde gran parte de los complejos inmunes son "atrapados". Se piensa que la hipermutación somática de los genes variables de las inmunoglobulinas ocurre en los centro­ blastos lg- que subsecuentemente migran hacia la zona luminosa donde re-expresan la inmunoglobulina de superfic ie (7).

En esta zona, aquéllas clonas con suficiente afinidad por el antígeno sobreviven. mientras que el resto muere por apoptos1s, aunque se ha reportado, que algunas de estas últimas clonas pueden ser rescatadas por una nueva acti­ vación de los genes RAG-1 y RAG-2, respon­ sables de la recombinación de los genes en la región variable ( 15). Dada la alta concentración de células B en los GCs, se presenta el fenó­ meno de competencia por el antígeno que se encuentra en las FDCs, con lo que aquéllas clonas con mayor afinidad se verán favoreci­ das. Las clonas que fueron seleccionadas posi­ tivamente, pueden reingresar a la zona obscura para posterlores eventos de mutación y selec­ ción, con lo que se va mejorando la afinidad de la respL1esta Inmunológica (Fig. 1).

CARAC1ERISTICAS DE LA HIPERMUTACIÓN SOMÁTICA EN CÉLULAS B

La hipermutación somática de los genes V(D)J del anticuerpo es activada en las células B que se encuentran en los GCs, donde son introduci­ das mutaciones puntuales y, en menor grado. inserciones y deleciones en una región de 1 a 2 kilopares de bases por abajo del sitio de inicio de la transcripción (16).

La característica más sobresaliente de la hi­ permutación somática. es precisamente el rango

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A níc11 /o

Figura 1 Selección positiva de clonas inmunocompetentes tras la hipermutacíón somática del anticuer­ po. A: existe contacto con el aniígeno (vía FDC) pero no hay cooperación de T; con la consecuente apoptosis. B: hay contacto tanto con el antígeno (via FDC) como con el ligando de CD40 (CD40-L) en la superficie del linfocito T; consecuentemente la clona se activa y se generan células de memoria y células

plasmáticas productoras de anticuerpos . C y D. no se encuentra el antígeno en el GC o la afinidad del receptor es muy baja; estas clonas se eliminan por apoptosis.

tan alto de mutación que se presenta, y que se estima que puede alcanzar hasta una mutación puntual por cada 1000 bp por generación celu­ lar, la cual supera en varios órdenes de magni­ tud a ta mutación espontánea (3). Casi todas las mutaciones encontradas son por sustitución. con muy pocas inserciones o deleciones de nucleótidos. Existe evidencia de que sólo una de las cadenas del ONA sufre el proceso, lo que descarta la posibihdad de atribuir el fenómeno a la acción de la DMA polimerasa (3).

En el proceso de la hipermutación somática. se ha reportado una mayor frecuencia de mutación en ciertas regiones llamadas hot spots, las cuales se encuentran concentradas en las regiones hipervariables (CDRs) más que en las regiones del armazón (framework). La presencia de hot spots parece estar dada por los codones de serina AGY (donde Y = ?) en las regiones hípervariables (17).

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HlPERMUTACIÓN SOMÁTICA EN EL RECEP­ TOR DE CÉLULAS T (TCR)

El fenómeno de la hipermutación somática se ha considerado por años que sólo ocurre en los ge­ nes variables del anticuerpo. En uno de los pri­ meros intentos por tratar de observar este pro­ ceso en el TCR se transfectaron células B con un transgén del TCR bajo el control del amplifi­ cador de la cadena pesada de las inmunoglobu­ linas (18). En este modelo no se reportaron mutaciones en las regiones variables del TCR,

a pesar de que los anticuerpos sí la llevaron a

cabo.

La hipermutación somática en el TCR se reportó por primera vez en las cadenas alfa de un receptor murino (19). En estos experimentos no se encontró hipermutación somática en la cadenas beta y tanto la frecuencia como la na­ turaleza de las sustituciones de las mutaciones

de las cadenas alfa fueron simHarns al caso dél

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anticuerpo. Este grupo reportó evidencia directa de que una pequeña población de células T antígeno-específicas que son reclutadas de centros germinales del bazo, adquieren muta­ ciones en las regiones que codifican para los

genes variables de la cadena a del TCR (Va),

pero no en las cadenas b. Aseveraron que las mutaciones locus-especificas encontradas alcanzan frecuencias comparables con los exones de VH de inmunoglobulínas mutadas recuperadas del mismo sitio y que presentan una substitución de bases similar y polaridad en las cadenas del DNA. Linfocitos T que presen­ tan mutaciones idénticas aparecen en múltiples GCs, lo que posiblemente implique que algunas células que llevan TCRs mutados puedan recir­ cular a través delsistema linfático.

Posteriormente se reportaron mutaciones en la cadena beta de otro receptor murino, aunque no se reportaron estos cambios como hiper­ mutación somática (20). Cabe notar que el grado de mutación en este caso no fue del mismo grado que el reportado por el grupo de Kelsoe (19), donde la frecuencia de hipermuta­ ciones puede deberse al hecho de que las célu­ las T fueron aisladas de los centros germinales (GC) donde se sabe que ocurre este fenómeno en el caso del anticuerpo.

Más recientemente se reportó la presencia de hipermutación somática en la cadena beta 3 (Vb3) del TCR en muestras de bazo microdisec­ cionado de pacientes seropositivos para el virus de la inmunodeficiencia humana (HIV) (21). En dichas muestras se encontró que tanto la fre­ cuencia de mutaciones como de la naturaleza de las sustituciones era similar al caso del anti­

cuerpo. Este representa el primer reporte del fenómeno en humanos, ya que articulas anterio­ res sólo habían estudiado receptores murinos.

IMPLICACIONES DE LA HIPERMUTACIÓN

SOMATICA

La hipermutación somática genera nuevas especificida des en el repertorio de la respuesta inmunológica. Como consecuencia de este fenómeno. pueden producirse clonas potencial­ mente autorreactivas. En el caso de las células

B. las clonas autorreactivas son eliminadas dada su susceptibilidad elevada a las señales de apoptosis que no pueden ser revertidas

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debido tanto a la ausencia de antígeno específi­ co en la superficie de las FDCs, como de la falta de cooperación con las células T (Figura 1).

En el caso de las células T el mecanismo de hipermutacíón somática ha sido descrito recien­ temente, por lo que se dificulta su interpre­ tación. Es posible que este fenómeno también

genere clonas potencialmente autorreactivas. que en principio tendrían que ser eliminadas vía apoptosis. Sin embargo, permanece la posibili­ dad de que se generen clonas autorreactivas de células 8 y T de manera simultánea (es decir, para el mismo antígeno) y que esta especifici­ dad se encuentre representada dentro de las moléculas presentadas por las FDCs. En este último caso quedaria latente el desarrollo de una enfermedad autoínmune.

REFERENCIAS

(1) Bernard, O., N. Hozumi, & S. Tonegawa, "Sequences of mouse irnmunoglobulin light chaín genes befare and after somatic changes", Ce// 15, pp. 1133-1144, 1978.

(2) Burnet, F.M., The clona/ setectíon theory of acq uired immuní ty, The University Press, Cambridge, UK., 1959.

(3) Storb, U . "The molecular bas1s of somatic hypermutation of immunoglobulin genes'', Curr. Opín. lmmunol. 8, pp. 206-214, 1996.

(4) Pierre, D.M., et al. "Somalic evolution in the immune system: the need for germinal cen­ ters for efficient affinity maturation" , J. theor. Biol. 186, pp. 159-171, 1997.

(5) Han. S., et al.. "Cellular interaction in germi­ nal centers. Roles of CD40 lígand and B7-2 in established germinal centers", J. lmmunol. pp. 155, 556-567, 1995.

(6) Kelsoe, G. "In situ studies of germinal cen­ ter reactíon", Adv. lmmunol . 60, pp. 267- 288, 1995.

(7) Tarlinton, D. "Germinal centers: form and function'', Curr. Opin. lmmunol. 1O, pp. 245- 251, 1998.

(8) Kearney, E.R., et al. "Visualization of pep­ tide-specific T cell imrnunity and peripheral tolera nce índuction in vivo" , lmmunity 1,pp. 327-339, 1994.

(9) Jacobs, J. & G., Kelsoe. "In sítu studies of