Servicio de Aparato Digestivo. ¹Departamento de Cirugía General. Unidad de Trasplante Hepático. Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca. Murcia

Los avances en el tratamiento inmunosupresor han tenido un gran impacto en la evolución y en el éxito de los trasplantes de órganos y en particular del trasplante hepático. Con la introducción de los nuevos fármacos inmunosupresores, la incidencia de rechazo agudo ha disminuido de forma considerable, y la supervivencia de los pacientes trasplantados hepáticos es del 83 y del 70% al año y 5 años respectivamente (1). Sin embargo, la toxicidad asociada con el uso de estos fármacos es importante, condicionando la aparición de hipertensión arterial, hiperlipemia, diabetes, insuficiencia renal y tumores de novo en los pacientes trasplantados (2,3). Por todo ello, y para mejorar la eficacia y la especificidad de los tratamientos inmunosupresores, es imprescindible profundizar en el conocimiento de los mecanismos de la respuesta alogénica primaria contra antígenos extraños y en los mecanismos de tolerancia específica de antígeno, para que nos pueda ayudar a evitar o disminuir al máximo posible el uso de fármacos inmunosupresores.

Es un hecho conocido que el trasplante hepático entre especies animales como el cerdo y entre ciertas combinaciones de ratas y ratones, puede realizarse sin inmunosupresión (4-6). Esta observación en animales y la posibilidad de retirar completamente los fármacos inmunosupresores en pacientes seleccionados con trasplante hepático (7-10), nos permite afirmar que el hígado es un órgano inmunológicamente privilegiado (11), que puede tolerarse tras el trasplante con menor inmunosupresión y en ocasiones es posible retirar completamente los fármacos inmunosupresores (tolerancia operacional) (12). Datos experimentales apoyarían la idea de poder inducir tolerancia en humanos sometidos a trasplante de órganos. Aunque la tolerancia sería el objetivo ideal, la heterogeneidad de combinaciones posibles entre donante y receptor, el estado inmune del receptor, la enfermedad de base del paciente trasplantado, y las consecuencias imprevisibles de las infecciones hacen que una tolerancia estable sea extremadamente difícil en todos los pacientes (13).

La tolerancia en el ámbito del trasplante sería la falta de respuesta inmune a los aloantígenos (antígenos extraños) del órgano trasplantado, en ausencia de inmunosupresión (14). El fenómeno de tolerancia inmunológica es la ausencia de respuesta a un antígeno con el que ha habido un encuentro propio, y es por tanto, un fenómeno activo (15). La tolerancia a antígenos propios, al igual que la tolerancia a los aloantígenos es una función del sistema inmune. Los mecanismos implicados en la tolerancia a los órganos trasplantados son complejos y no totalmente conocidos. El objetivo de esta revisión es describir los mecanismos implicados en la tolerancia, en especial en el ámbito del trasplante hepático, destacando el papel del quimerismo celular y los fenómenos de inmunorregulación en el desarrollo de tolerancia.

El linfocito T tiene la capacidad de recibir estímulos, procesarlos y enviarlos al núcleo a través de señales de transducción de la activación intracelular. Estas señales modifican lípidos intracelulares que inician una vía que finaliza en la activación y translocación al núcleo de factores de transcripción que regulan la activación y expresión de genes (23).

Las señales coestimuladoras entre linfocitos T y APC están mediadas por dos grupos moleculares principalmente: grupo I: superfamilia de la inmunoglobulinas (CD28/CD80-CD86, CTLA4/CD80-CD86, ICOS/ICOS-L, PD1/PD1l); y grupo II: superfamilia de receptores del TNF (CD40/CD40L, OX40/OX40L, 4-1BB/4-1BB-L, RANKL/TRANCE y LIGHT/LIGHT-L).

Las dos señales coestimuladoras más conocidas e importantes son las formadas por CD28 y CD40. La molécula CD28 se expresa en los linfocitos CD4 y CD8 y su ligando B7-1 (CD80) y B7-2 (CD86) se expresa en diversas APC (DC, linfocitos T, y macrófagos). Mediante esta señal aumenta la producción de IL-2, se produce proliferación de los linfocitos y se inducen proteínas antiapoptóticas (26). La molécula CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte associated antigen 4) es una proteína relacionada con CD28 que se expresa en los linfocitos T activados y, como CD28, se une a CD80 y CD86, pero produciendo una señal negativa que atenúa la función de los linfocitos T (26).

La coestimulación a través de CD40, expresado en las APC y CD40-L o CD154, expresado en los linfocitos T, linfocitos B y células NK (natural killer), es crítica en la respuesta inmune a los aloantígenos. Este tipo de coestimulación CD40/CD154, aumenta la función de APC, con un aumento en la expresión de MHC clase II, CD80 y CD86, así como un aumento en la producción de citoquinas como IL-12 (27).

Cuando los linfocitos T reciben las señales de estimulación y coestimulación se produce la lesión del injerto fundamentalmente por los linfocitos T citotóxicos (CD8+) que producen la apoptosis celular en el injerto. En el rechazo del injerto hepático, la apoptosis mediada por la vía perforina/granzima (28) es uno de los mecanismos de rechazo mas importantes junto a la vía Fas/Fas ligando (29), ambos mecanismos inducidos por las células T citotóxicas.

La estructura del hígado tiene profundas implicaciones para su función inmune. El hígado está expuesto continuamente a grandes cantidades de antígenos que llegan fundamentalmente a través del sistema portal. Aproximadamente un 30% de la sangre total pasa por el hígado cada minuto, transportando al hígado cerca de 108 linfocitos periféricos en 24 horas (30).

El contexto en el que se presentan los antígenos en el hígado a los linfocitos T favorece un ambiente tolerogénico. Este incluye la naturaleza de las APC del hígado donante, de la presencia o ausencia de moléculas coestimuladoras y del microambiente de citoquinas. En particular, las APC hepáticas tienen una capacidad constitutiva de inducir respuestas tolerogénicas en los linfocitos T (32).

Las células endoteliales sinusoidales hepáticas (CESH) tienen un fenotipo único que expresa marcadores típicos de células de tipo mieloide (CD1,CD4,CD11c). Dichas CESH tienen parecido con DC inmaduras, constituyendo un nuevo tipo de APC órgano-específica. Los linfocitos CD4+ activados por las CESH son incapaces de diferenciarse hacia células Th1 (productoras de IL-2), y expresan altos niveles de la IL-10 inmunosupresora (33). Además los linfocitos CD8+ estimulados por las CESH no pueden responder a nuevas estimulaciones antigénicas (32).

Diversos estudios han planteado la cuestión sobre la renovación de las células endoteliales en los órganos trasplantados y su relación con la tolerancia o el rechazo. El recambio endotelial se ha demostrado en corazón (34), riñones (35), y en el hígado (36) trasplantado. Laggij y cols. (35) demostraron que tras el trasplante renal, el recambio endotelial de las células endoteliales del donante por células endoteliales del receptor se correlacionaban con rechazo vascular. Se ha propuesto que en el hígado trasplantado, el recambio endotelial por células endoteliales del donante procedentes de células de médula ósea, podría favorecer la tolerancia del injerto (36,37). Sin embargo se pudo demostrar posteriormente, que el quimerismo endotelial en el injerto hepático no se relaciona con la inducción de tolerancia en los pacientes trasplantados hepáticos después de la retirada completa de inmunosupresión (9).

Diversas observaciones experimentales y a nivel clínico indican que el hígado es "menos inmunogénico" que otros órganos vascularizados, y que el injerto hepático puede inducir propiedades tolerogénicas a otros órganos.

Un fenómeno inusual en otros órganos trasplantados es la tolerancia espontánea del injerto hepático en ciertas especies como el ratón, la rata y el cerdo en ausencia de inmunosupresión (40-42), a pesar de una estimulación inicial del sistema inmune (15). Además el hígado trasplantado puede actuar como inmunosupresor cuando se trasplanta a animales con rechazo después de un trasplante de páncreas o corazón, revirtiendo dicho rechazo (43,44).

El injerto hepático en humanos es menos susceptible al rechazo humoral (45) y no requiere compatibilidad MHC entre donante y receptor (46). El trasplante hepático protege habitualmente al riñon trasplantado del mismo donante, del rechazo agudo humoral y celular (47). En pacientes trasplantados hepáticos seleccionados es posible retirar definitivamente toda la inmunosupresión hasta en un 25-30% de casos (7-10), permaneciendo sanos en algunos casos hasta 30 años después de la retirada, lo que viene considerándose una tolerancia "operacional" (12).

La existencia de tolerancia en modelos animales y en humanos después del trasplante hepático, ha llevado a utilizar dichos modelos en la investigación de los mecanismos intrínsecos de tolerancia.

Los fenómenos de tolerancia central se desarrollan fundamentamente en el timo. Las células precursoras de los linfocitos T procedentes de las stem cell de la médula ósea maduran en el timo y aprenden a distinguir lo propio de lo extraño. Durante el proceso de diferenciación de las células T, los precursores linfoides CD4-CD8- se convierten en células T doble positivas CD4+CD8+ y posteriormente en CD4+TCR+ si se presentaron a moléculas HLA de clase II o CD8+TCR+ si se presentaron a moléculas HLA de clase I. Cuando la unión del linfocito T al complejo péptido-moléculas HLA presentado por las células epiteliales tímicas se realiza con un TCR linfocitario de baja afinidad se produce la llamada "selección positiva", que permite la supervivencia de dichos linfocitos que pasan al torrente circulatorio para colonizar los órganos linfoides secundarios. Por el contrario, los linfocitos con receptores que se unen con alta afinidad a estos complejos, experimentan muerte celular por apoptosis (selección negativa) (49). Algunos linfocitos autorreactivos escapan a la periferia y por este motivo es necesario contemplar la existencia de mecanismos reguladores naturales periféricos que puedan controlar este tipo de autorreactividad. Estos mecanismos reguladores han recobrado una relevancia fundamental en la investigación del trasplante y la autoinmunidad, y están mediados por células T reguladoras y células dendríticas tolerogénicas.

En modelos murinos existen dos aproximaciones experimentales que pueden generar tolerancia central muy estable, bien mediante trasplante alogénico de timo o bien mediante trasplante de médula ósea, pero ambas estrategias son de difícil aplicación clínica.

Con el trasplante alogénico de timo fetal o neonatal en un receptor que se ha timectomizado y deplecionado de células T CD4 y CD8, el receptor queda a merced de las células T que se generan de novo y que son capaces de reconocer lo propio y lo alogénico, impidiéndose el rechazo de un injerto alogénico del mismo haplotipo que el timo (50).

El fundamento de la estrategia de inducción de tolerancia mediante el trasplante de médula ósea se basa en el establecimiento de un quimerismo hematopoyético mixto. Cuando el timo del receptor se coloniza por DC del donante se produce un quimerismo central. Durante el proceso de diferenciación de las células T en el timo, las DC del donante, podrían participar en la purga de linfocitos T alorreactivos a través de selección negativa o deleción clonal y así generar un repertorio de células T tolerantes frente a lo propio y a los aloantígenos del donante (51). Sin embargo, si no se produce una deleción completa de linfocitos alorreactivos a través del quimerismo mixto después del trasplante de médula ósea, la posibilidad de rechazo, persiste, y la tolerancia sólo es posible si se desarrollan mecanismos inmunorreguladores que controlen dichos linfocitos (52,53).

La aplicación clínica de los modelos animales de trasplante de médula ósea con protocolos de acondicionamiento con irradiación linfoide total, o con protocolos no mieloablativos con anticuerpos deplecionantes anti-CD4 y anti-CD40L o proteínas de fusión CTLA4-IG que inhiben la unión CD28 con CD80 o CD86, es difícil de establecer. Desde las primeras experiencias de Monaco y cols. (54) en trasplante renal, se han realizado diversos estudios en trasplante de hígado, páncreas, corazón y pulmón (55), pero sin conseguir tolerancia completa. Quedan por resolver todavía muchos problemas y en especial, se debe conseguir la depleción de las células alorreactivas periféricas que escapan a la deleción central tras la el quimerismo central conseguido con la transfusión de células de médula ósea (56).

En los modelos de tolerancia espontánea del injerto hepático se produce precozmente una activación importante de los linfocitos del receptor a nivel de los órganos linfoides secundarios y una posterior deleción por agotamiento de los mismos (15). El estímulo es producido por la gran cantidad de leucocitos del donante que migran rápidamente a los tejidos linfoides y estimulan la producción de grandes cantidades de IL-2 e IFN-g por parte de los linfocitos CD4 del receptor, agotándose y muriendo posteriormente por apoptosis (57).

Además de los mecanismos descritos de muerte celular inducida por activación, y otros mecanismos de tolerancia como la anergia o la desviación inmune o ignorancia, la presencia de células reguladoras parece jugar un papel central en los mecanismos de tolerancia hacia los órganos trasplantados (58). Se han identificado diversos subtipos de células T reguladoras: células T CD4+CD25+ supresoras, células T reguladoras tipo 1 (Tr1) productoras de IL-10, células Th3 productoras de "transforming growth factor-b-producing (TGF-b), células natural killer (NKT), CD8+CD28-CD27+ y CD4-CD8- (12,59).

Los linfocitos T reguladores CD4+CD25+, junto a los NKT aparecen de forma espontánea en el timo, ejercen su actividad inmunorreguladora de forma innata y su efecto no parece ser antígeno-dependiente (60). Las células T reguladoras CD4+CD25+ fueron descritas por Sakaguchi y cols. en 1990 (61) observando que suponían el 5-15% de las células CD4+ periféricas. Este tipo de células T reguladoras expresa también fenotipo de memoria (CD45RA^negCD45RO+CD45RB^low), CTLA-4 o CD152 y GITR (glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor). Recientemente se demostró que un marcador discriminativo de células T reguladoras CD4+CD25+ era el factor de transcripción Foxp3 (62). Las células T reguladoras CD4+CD25+ disminuyen la respuesta inmune alterando la respuesta T alogénica, la producción de anticuerpos, la secreción de citoquinas y la presentación antigénica (63). Este tipo de células reguladoras, además de inhibir la capacidad citolítica de los linfocitos T efectores, convierten otras células T respondedoras CD4+CD25- mediante contacto intercelular, a fenotipo regulador, amplificando el efecto supresor de las células reguladoras (tolerancia infecciosa) (64). Este tipo de linfocitos T reguladores inducidos en sangre periférica suprimen la respuesta alogénica a traves de mediadores solubles como la IL-10 y/o TGF-b.

El hecho de que las células T reguladoras CD4+CD25+ de sangre periférica de humanos sean capaces de suprimir la respuesta a aloantígenos (65), ha despertado interés en la generación de este tipo de células como una herramienta terapéutica que induzca tolerancia en trasplantes. Un ejemplo de ello sería estimular de forma repetitiva de células T naïve con DC inmaduras, lo cual induce la producción de linfocitos T reguladores CD4+CD25+ (66).

Recientemente se ha podido observar en sangre periférica de los pacientes con trasplante hepático y tolerancia operacional (tolerancia sin inmunosupresión después de varios años con la misma) un incremento de células CD4+CD5+^high+ foxp3 (67,68). Este hallazgo, junto a la mayor expresión de genes codificadores de células Tgd, receptores NK y de proteínas involucradas en la finalización de proliferación (68) parece constituir una huella de los pacientes trasplantados hepáticos capaces de tolerar la retirada de inmunosupresión.

Las células dendríticas juegan un papel crucial en el establecimiento de tolerancia tanto central como periférica. En la periferia, las DC inducen tolerancia a través de la neutralización de linfocitos T reactivos (deleción, anergia, o inactivación). Además las DC inmaduras son capaces de inducir linfocitos T reguladores CD4+CD25+ de una forma antígeno-específica (69). La generación de DC tolerogénicas mediante diversas estrategias, como la utilización de rapamicina (70) podría inducir tolerancia, como se ha demostrado en modelos animales. Clásicamente se ha considerado la existencia de DC monocitoides (DC1) que inducen una respuesta Th1 (IL-2) y DC plasmocitoides (DC2) que inducen respuesta Th2 (IL-10) (71). En trasplantados hepáticos a los que se pudo retirar la inmunosupresión de forma definitiva, se observó que existía una proporción de precursores inmaduros de DC2 mayor que en los que no toleraban la retirada de inmunosupresión (72), aunque este hallazgo no ha sido confirmado por otros autores (68).

Quizás el inicio de la era moderna del trasplante, comienza con la demostración en 1943 por Medawar y Gibson que el rechazo de tejidos era una reacción inmune (73). Diez años después Billingham, Brent y Medawar (74) observan que tras el trasplante de leucocitos o de médula ósea en el embrión o recié.n nacido de ratón, con un sistema inmunológico inmaduro, desarrollaban quimerismo de leucocitos del donante y aceptaban trasplantes de piel del ratón donante de leucocitos, pero no de otro tipo de ratón. Por tanto, la tolerancia adquirida dependía del quimerismo leucocitario.

El concepto de microquimerismo natural (estado en el que células alogénicas hematopoyéticas coexisten con células del receptor) que aparece después del trasplante de órganos sólidos, fue sugerido por observaciones clínicas en las que el receptor de un riñon de un donante con pruebas cutáneas positivas adquiría dicha positividad que era negativa antes del trasplante (75). En 1992 Starzl y cols. (76) describieron un bajo nivel de leucocitos del donante en receptores humanos de riñon e hígado hasta 30 años antes. Starzl sugirió que la respuesta mutua de leucocitos de donante y receptor coexistiendo, causaban agotamiento clonal seguido de deleción periférica clonal de las células alorreactivas y de las células T del donante (73). El fenómeno del microquimerismo se asoció con la existencia de tolerancia, pero se ha cuestionado posteriormente y actualmente se interpreta más como un consecuencia que como la causa de la tolerancia de los injertos (77).

El hígado tiene una gran población de células hematopoyéticas que migran después del trasplante, por lo que se piensa que ocasiona un mayor grado de microquimerismo de stem cell y leucocitos atípicos como las DC que inducen hiporrespuesta de los linfocitos T alorreactivos, pero este mecanismo tolerogénico es distinto al propuesto por Starzl (15).

El hígado tiene unas propiedades tolerogénicas particulares que le permiten ser aceptado espontáneamente en algunas especies animales. Este proceso de tolerancia espontánea es un proceso activo dependiente de la transferencia de leucocitos del donante transportados con el hígado. La migración dentro del sistema linfoide del receptor da lugar a una activación inmune precoz de los linfocitos del receptor con la sucesiva deleción por agotamiento. Un mecanismo muy importante en la inducción de tolerancia es la supresión de la respuesta alogénica por linfocitos T reguladores. El microquimerismo leucocitario ha sido cuestionado como un mecanismo primordial en el mantenimiento de tolerancia.

En el contexto clínico, será importante monitorizar diversos parámetros inmunológicos de forma sistemática después del trasplante, para poder identificar los fenotipos y quizás los polimorfismos genéticos que se asocian con la tolerancia del injerto. Actualmente existen diversos estudios en marcha que analizan este aspecto, dirigidos a conocer parámetros que en un paciente concreto nos permitan predecir si podrá ser tolerante a la retirada de inmunosupresión tras un periodo de adaptación al nuevo órgano trasplantado.

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Recibido: 19-02-07.
Aceptado: 27-02-07.