REVISIONES

 

Células linfoides innatas y células T natural killer en el sistema inmune del tracto gastrointestinal

Innate lymphoid cells and natural killer T cells in the gastrointestinal tract immune system

 

 

Enrique Montalvillo¹, José Antonio Garrote^1,2, David Bernardo³ y Eduardo Arranz¹

¹Laboratorio de Inmunología de las Mucosas. IBGM, Universidad de Valladolid-CSIC.
²Servicio de Análisis Clínicos. Hospital Universitario Río Hortega. Valladolid.
³Antigen Presentation Research Group. Imperial College London, Northwick Park & St Mark's Campus. Harrow, Reino Unido

Este trabajo se ha realizado gracias a la financiación del Instituto de Salud Carlos III-Fondos FEDER (PI10/01647) (a EA); Junta de Castilla y León (SAN673/VA22-08) (a JAG), BBSRC Institute Strategic Programme for Gut Health and Food Safety BB/J004529/1", Reino Unido (a DB) y Beca FPI-Junta de Castilla y León / Fondo Social Europeo (a EM).

Dirección para correspondencia

 

 

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RESUMEN

El tracto gastrointestinal está equipado con un sistema inmune intrínseco altamente especializado. Sin embargo, el intestino soporta una gran carga antigénica que requiere de una respuesta rápida e inespecífica, denominada inmunidad innata, para mantener la homeostasis y proteger al organismo de la entrada de patógenos. En la última década, numerosos estudios han contribuido a desentrañar los requisitos particulares de desarrollo y las funciones específicas de las células que intervienen en la inmunidad innata. En esta revisión, nos centraremos en las células linfoides innatas, un nuevo y heterogéneo grupo de células derivadas de una población linfoide progenitora Id2-dependiente. Estas células han sido categorizadas en base al patrón de citocinas que producen y los factores de transcripción que regulan su desarrollo y funciones. Las células linfoides innatas intervienen en la respuesta temprana contra agentes patógenos, la contención anatómica de la flora comensal, y el mantenimiento de la integridad epitelial. Dentro de las distintas células linfoides innatas haremos especial hincapié en una subpoblación con diversas particularidades, las células T natural killer, un subtipo de linfocitos T que expresan receptores de células T y NK. La fracción más numerosa de células NKT son las denominadas NKT invariantes o iNKT. Las células iNKT, poseen un TCR invariante y reconocen estructuras glicolípidicas presentadas por la molécula CD1d, homóloga de MHC de clase I. Tras su activación, adquieren rápidamente actividad citotóxica y producen citocinas tanto Th1 como Th2, e incluso IL-17. Aunque su papel concreto no está determinado, las células iNKT intervienen en una gran variedad de respuestas inmunes intestinales, desde la tolerancia oral hasta su implicación en diversas patologías del tracto gastrointestinal.

Palabra clave: Inmunidad innata intestinal. Células linfoides innatas. Células T natural killer. Células NKT invariantes. CD1d. Enfermedades inflamatorias intestinales.

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ABSTRACT

The gastrointestinal tract is equipped with a highly specialized intrinsic immune system. However, the intestine is exposed to a high antigenic burden that requires a fast, nonspecific response -so-called innate immunity- to maintain homeostasis and protect the body from incoming pathogens. In the last decade multiple studies helped to unravel the particular developmental requirements and specific functions of the cells that play a role in innate immunity. In this review we shall focus on innate lymphoid cells, a newly discovered, heterogeneous set of cells that derive from an Id2-dependent lymphoid progenitor cell population. These cells have been categorized on the basis of the pattern of cytokines that they secrete, and the transcription factors that regulate their development and functions. Innate lymphoid cells play a role in the early response to pathogens, the anatomical contention of the commensal flora, and the maintenance of epithelial integrity. Amongst the various innate lymphoid cells we shall lay emphasis on a subpopulation with several peculiarities, namely that of natural killer T cells, a subset of T lymphocytes that express both T-cell and NK-cell receptors. The most numerous fraction of the NKT population are the so-called invariant NKT or iNKT cells. These iNKT cells have an invariant TCR and recognize the glycolipidic structures presented by the CD1d molecule, a homolog of class-I MHC molecules. Following activation they rapidly acquire cytotoxic activity and secrete both Th1 and Th2 cytokines, including IL-17. While their specific role is not yet established, iNKT cells take part in a great variety of intestinal immune responses ranging from oral tolerance to involvement in a number of gastrointestinal conditions.

Key words: Intestinal innate immunity. Innate lymphoid cells. Natural killer T cells. Invariant NKT cells. CD1d. Inflammatory bowel disease.

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Abreviaturas:
CEI, célula epitelial intestinal;
LP, lámina propia;
LIE, linfocitos intraepiteliales;
CD, célula dendrítica;
CLI, célula linfoide innata;
NKT, célula T natural killer;
PRR, receptor de reconocimiento de patrones;
CPA, célula presentadora de antígeno;
NK, célula natural killer;
LTi, célula inductora de tejido linfoide;
IL, interleuquina;
IFN, interferón;
EII, enfermedad inflamatoria intestinal;
NCR, receptor de citotoxicidad natural;
TNF, factor de necrosis tumoral;
ECr, enfermedad de Crohn;
MHC, complejo mayor de histocompatibilidad;
TCR, receptor de células T;
iNKT, célula NKT invariante;
mNKT, célula NKT mucosa;
vNKT, célula NKT variable;
xNKT, célula NKT-like;
αGalCer, α-galactosilceramida;
iGb3, isoglobotrihexosylceramida;
Treg, célula T reguladora;
EC, enfermedad celiaca;
CU, colitis ulcerosa.

 

Sistema inmune del tracto gastrointestinal

El tracto gastrointestinal contiene la mayor concentración de células inmunes del organismo humano, y recibe continuamente una gran carga antigénica compuesta no sólo por nutrientes sino también por la flora saprófita del intestino (1). La mucosa intestinal incluye una primera barrera defensiva de células epiteliales intestinales (CEI), o enterocitos, que mantienen la integridad del epitelio, y a su vez, están especializadas en la absorción de fluidos y nutrientes. Además, la mucosa está equipada con un sistema inmune intrínseco altamente especializado (Fig. 1), que garantiza este transporte óptimo de nutrientes y previene la traslocación de las bacterias comensales o patógenas. El tejido linfoide asociado a la mucosa intestinal incluye agregados linfoides como las Placas de Peyer y los ganglios linfáticos mesentéricos del intestino delgado, y los folículos linfoides aislados del intestino grueso, implicados en la captación, procesamiento y presentación de antígenos. Incluye también una gran variedad de células linfoides localizadas en la lámina propia (LP), y los linfocitos efectores intraepiteliales (LIE) intercalados en el revestimiento epitelial (2).

 

 

Las respuestas inmunes innata y adaptativa constituyen un sistema integral de defensa del huésped. La principal diferencia entre ambas reside en la especificidad de la respuesta inmune adaptativa, que mejora con los sucesivos contactos con el mismo antígeno, aunque requiere más tiempo para desarrollarse. Sin embargo, el intestino soporta de forma continua una gran carga antigénica que requiere de una respuesta rápida aunque inespecífica, para mantener la homeostasis intestinal y proteger al organismo de la entrada de patógenos. Esta respuesta depende de la inmunidad innata (3).

En la última década, numerosas publicaciones han desentrañado los requisitos particulares de desarrollo y las funciones específicas de las células que intervienen en la inmunidad innata intestinal, como son monocitos/macrófagos, eosinófilos, las células dendríticas (CD) y un heterogéneo grupo recientemente identificado de células linfoides innatas (CLI). En esta revisión nos centraremos en los distintos tipos de CLI del tracto gastrointestinal y su contribución a la inmunidad intestinal tanto en la salud como en la enfermedad, con especial hincapié en una subpoblación linfoide innata de carácter especial como son las células T natural killer o NKT.

 

Células innatas no linfoides

Aunque la integridad de la unión entre las células epiteliales y la diferenciación de algunas de estas células en células caliciformes productoras de mucus son de vital importancia para defensa de la mucosa intestinal, cada vez está más claro que los enterocitos contribuyen de una manera mucho más compleja a la respuesta inmune que simplemente regulando la permeabilidad (4). Análogamente a las células inmunes clásicas, las CEI también expresan varios receptores de reconocimiento de patrones (PRR), lo que les permite detectar ligandos afines producidos tanto por agentes comensales como por enteropatógenos. La relevancia de dichos PRR en los CEI se aprecia por ejemplo en las células de Paneth, un subtipo de CEI con capacidad de detectar señales derivadas de la flora comensal y responder a ellas mediante la secreción de diversos péptidos antimicrobianos que contribuyen a mantener la homeostasis intestinal. Dada la capacidad de las CEI de regular la flora saprófita intestinal, algunos autores han sugerido recientemente la posibilidad de considerar a las CEI como células innatas por sí mismas (5).

Las CD son las células presentadoras de antígeno (CPA) más potentes del organismo y actúan como centinelas o sensores del sistema inmune mediante la expresión de una gran cantidad de PRR, como los receptores toll-like (TLR) (6,7). Las CDs tienen a su vez la capacidad de activarse en presencia de señales innatas tales como citocinas y/o especies reactivas del oxígeno (8). Por lo tanto, las CDs son el nexo de unión entre la respuesta inmune innata (no específica de antígeno) y la altamente especializada respuesta inmune adaptativa. El papel de las CDs intestinales ha sido recientemente revisado en esta misma revista (9). En condiciones normales, las células epiteliales favorecen la diferenciación de CDs inmaduras a CDs tolerogénicas gracias a la producción de TGFβ y la síntesis de ácido retinoico a partir de vitamina A. Estas CDs tolerogénicas que controlan los mecanismos de la tolerancia oral se caracterizar por ser CD103⁺. Sin embargo, existen otros subtipos de CD intestinales como la población CX3CR1⁺ que puede emitir prolongaciones entre las células epiteliales hasta la luz intestinal para captar directamente antígenos. Estas CD CX3CR1⁺ tienen la capacidad de inducir una respuesta Th17 in vitro (10), son capaces de destruir ciertas bacterias (11-13) y sin embargo, no tienen capacidad de migrar a los nódulos linfáticos mesentéricos (14). Por todo ello las CDs CX3CR1⁺ se encuentran más cerca de la definición de macrófagos que de la de CDs clásicas (4,15). Estas observaciones han aumentado el interés por los macrófagos intestinales, que son las células mononucleares más abundantes en el intestino, intervienen en la presentación antigénica en la lámina propia y juegan un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis intestinal (11,16).

Hasta ahora, se ha considerado a los eosinófilos como células efectoras dependientes de IgE en procesos inflamatorios, como la hipersensibilidad alérgica o la parasitosis. Sin embargo, en condiciones normales, los eosinófilos son muy frecuentes en la mucosa intestinal y autores como Svenson-Frej y cols. (17) defienden la idea de que estas células juegan un papel crucial en la homeostasis intestinal. Otros autores como Johnsson y cols. (18) observan propiedades más convencionales de estas células en el intestino, sugiriendo su papel activo en diversas patologías tales como colitis ulcerosa y esofagitis eosinofílica de forma semejante a como ocurre en las alergias respiratorias.

En resumen, las células no linfoides con características innatas tienen una importancia vital en la defensa del tracto gastrointestinal. Sin embargo, las CLI son consideradas a día de hoy como la llave maestra de la respuesta inmune innata en las superficies mucosas siendo el principal objeto de estudio de esta revisión como discutiremos a continuación.

 

Células linfoides innatas

Introducción

El término célula linfoide innata se refiere a las poblaciones bien establecidas y de reciente identificación que parecen compartir un origen común, derivadas de una población linfoide progenitora Id2-dependiente (19-23). Las CLI se definen por tres características principales: ausencia de receptores antígeno-específicos y funciones de memoria, falta de marcadores fenotípicos de células mieloides, y morfología linfoide (24). De hecho, estas células no reconocen patógenos de forma directa, pero responden a los cambios de patrones de citocinas inducidos por infecciones patógenas (21,22,25,26). El prototipo de población linfoide innata son las células natural killer (NK) y las células inductoras de tejido linfoide (LTi). Las células NK median la respuesta inmune temprana frente a los virus y están implicadas en la protección frente a células cancerosas (27,28). Las LTi son esenciales para la formación de los ganglios linfáticos durante la embriogénesis (27,29).

Recientemente, se han identificado otras poblaciones de CLI que, al igual que las células NK y las LTi, dependen de γc y de ID2 para su desarrollo. Estas diferentes poblaciones de CLI tienen distintos patrones de producción de citocinas que reflejan las distintas subpoblaciones de linfocitos Th (22). Por ejemplo, tras su activación, algunas poblaciones de CLI secretan citocinas asociadas a células Th17 como interleuquina (IL)-17 e IL-22, mientras que, otras subpoblaciones de CLI secretan citocinas de tipo Th2 (IL-5 e IL-13) (22).

Las poblaciones de CLI podrían tener funciones efectoras en la respuesta inmune temprana contra agentes patógenos (30,31), además de contribuir a la reparación de los tejidos mucosos (32,33), la contención anatómica de la flora comensal, y el mantenimiento de la integridad epitelial (34). Por otra parte, se han encontrado subpoblaciones de CLI involucradas en varias enfermedades inflamatorias. Por ejemplo, las CLI productoras de IL-17 e interferón (IFN)-γ han demostrado ser mediadores de la colitis en un modelo murino de enfermedad inflamatoria intestinal (EII) (35), mientras que las CLI productoras de citocinas Th2 causan inflamación pulmonar en ciertos modelos de asma alérgica (36).

Clasificación de las células linfoides innatas

La identificación reciente de distintas subpoblaciones de CLI ha llevado a establecer una nueva clasificación de estas células. Actualmente, la más aceptada es la propuesta por Spits y cols. (24) que se basa en el fenotipo celular y en sus características funcionales, permitiendo establecer tres grupos (Fig. 2):

 

 

- Grupo 1 de CLI, que incluye a las células NK clásicas (28,37-39). Estas células dependen de la expresión de T-bet y de IL-15 para su diferenciación y función óptimas (40,41). Su estimulación se puede realizar también a través de la señalización de IL-12 e IL-18, y la activación de los receptores de citotoxicidad natural (NCRs). La activación lleva a la producción de citocinas pro-inflamatorias, como IFNγ o factor de necrosis tumoral (TNF)α, o la liberación de perforina y granzimas para inducir la lisis de las células diana, procesos vitales para la supresión tumoral y la inmunidad frente a algunos patógenos intracelulares (37-39,42). Por tanto, las células NK comparten similitudes homeostáticas y funcionales con las células T CD8⁺.

Recientemente se ha identificado otra subpoblación del grupo 1 de CLI en humanos, que es distinta de las células NK, y produce IFNγ pero ninguna de las citocinas de células Th17 o Th2 (43). Son las denominadas CLI1 para diferenciarlas de las células NK clásicas. En humanos, se caracterizan por secretar IFNγ, carecen de la expresión de KIT (CD117) y expresan niveles altos de T-bet y bajos de RORγt (43). Se piensa que son CLI RORγt⁺ (clasificadas en el grupo 3) que aumentan la expresión de T-bet y la producción de IFNγ y, tras su estimulación, se acompaña de la pérdida de RORγt (35,43,44).

- Grupo 2 de CLI, requieren IL-7 para su desarrollo (31) y producen citocinas de tipo Th2 en respuesta a la estimulación con IL-25 (IL-17E) (45,46), IL-33 (31) y linfopoyetina tímica estromal (TSLP) (47). En el hombre, se ha identificado una sola subpoblación de este grupo. Son células que se caracterizan por expresar ST2 (conocido también como IL-1RL1), que es un componente del receptor de IL-33, e IL-17RB que es una subunidad del receptor de la IL-25 (33,48). Además, las CLI2 humanas expresan CRTH2 (molécula análoga del receptor quimioatrayente 2 de la prostaglandina D2 expresado en linfocitos Th2) y CD161. Únicamente las CLI2 humanas son capaces de producir IL-4, a diferencia del ratón (48). El desarrollo de estas células es mediado por el factor de transcripción GATA3 (49).

- Grupo 3 de CLI, definido por su capacidad para producir IL-17A y/o IL-22, expresando o no receptores de tipo NCR. Al igual que las células Th17, el desarrollo y función de estas células dependen del factor de transcripción RORγt y del receptor de la IL-7. Las células prototípicas de este grupo son las LTi, que son cruciales para la formación de los órganos linfoides secundarios durante la embriogénesis. También se ha sugerido una función efectora de estas células en la inmunidad innata debido a que producen IL-17A e IL-22 tras ser estimuladas (50). Los marcadores de superficie de las células LTi humanas son idénticos a los de sus homólogas en ratón, excepto CD4, que se expresa en la mayoría de las células LTi de ratón pero no en las humanas (51). Por otra parte, las células LTi humanas expresan NKp46 como sus homólogas en ratón, pero también otros NCRs, como NKp30 y NKp44 (30). Esta población de CLI del grupo 3 es heterogénea y comprende varios tipos de células productoras de IL-17A y/o IL-22, o IL-17A, IL-22 e IFNγ, que podrían ser consideradas como subpoblaciones celulares estables distintas o, alternativamente, como formas diferentes de un mismo tipo celular con capacidad plástica (24).

Funciones de las células linfoides innatas

Se han identificado varias subpoblaciones de CLI en tejidos humanos sanos y con diversas patologías, incluyendo órganos linfoides secundarios, sangre periférica, pulmones e intestino (26,52,53). Las más estudiadas han sido las células NK, y se han descrito alteraciones en su número y/o función relacionadas directamente con algunas enfermedades (54). Además, las células NK juegan un papel importante en diversos procesos tales como infecciones virales, trastornos inflamatorios, embarazo, cáncer y trasplante de médula ósea (37,54). Del mismo modo, se han caracterizado recientemente células CLI del grupo 2 secretoras de IL-5 e IL-13 en sangre de pacientes sanos, en el pulmón e intestino de donantes fetales y adultos, en el fluido broncoalveolar de receptores de trasplante de pulmón y en pólipos nasales de pacientes con rinosinusitis crónica (33,48). Las CLI del grupo 3, productoras de IL-17A e IL-22, aparecen en los tejidos linfoides secundarios y en tejido intestinal de donantes fetales y adultos (30,34,51). En experimentos de co-cultivo con células madre mesenquimales de modelos murinos, se ha observado que las células CLI RORγt⁺ pueden promover la expresión de moléculas de adhesión asociadas con la organogénesis linfoide (51) y la proliferación de células epiteliales intestinales (30).

Las CLI realizan sus funciones principalmente mediante la secreción de citocinas, aunque podrían modificar también la respuesta adaptativa mediada por linfocitos B y T a través de interacciones célula-célula. Un ejemplo de ello es la capacidad de las células Lti para interactuar con células de memoria CD4⁺ a través de OX40L y CD30L (55,56). Así mismo, las CLI podrían interactuar directamente con la flora bacteriana intestinal. Mientras que la detección de ciertos componentes bacterianos específicos es vital para el desarrollo de las células del sistema inmune adaptativo, este requerimiento no parece tan importante en el desarrollo de células innatas, tales como macrófagos y células NK, debido a su presencia en ratones libres de bacterias (5). Sin embargo, estudios recientes han demostrado que la flora bacteriana regula directamente la función de las células innatas, al igual que el sistema inmune innato actúa directamente sobre la composición de la flora bacteriana (42,57).

Varios estudios han caracterizado también la contribución de las CLI RORγt+ a la patogénesis y a la progresión de algunas enfermedades en las que las interacciones huésped-flora comensal están alteradas. Geremia y cols. (58) han observado un incremento considerable de CLI NCR-RORγt⁺ productoras de IL-17A e IL-22 en los tejidos intestinales inflamados de pacientes con enfermedad de Crohn (ECr). La importancia potencial de los cambios en el balance de la producción de IL-22 entre CLI NCR⁺ y CLI NCR-RORγt en pacientes con EII se podría explicar por la expresión diferencial de IL-17A en estas dos subpoblaciones (26,53,59), debido a la función pro-inflamatoria de la IL-17A frente al papel protector de la IL-22 en la mucosa intestinal (60).

 

Células NKT

Las células T natural killer (NKT) son una subpoblación de linfocitos T que expresan receptores característicos de células T y NK (61-65). Como las células NK, se engloban dentro del grupo 1 de CLI (24) y contienen perforinas y granzimas que permiten su participación en la respuesta inmune innata (61-63). A diferencia de las células T convencionales que reconocen péptidos unidos a moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) de clase I o II, las células NKT reconocen estructuras lipídicas y glicolípidicas unidas a moléculas CD1d (66). Se encuentran principalmente en el hígado, bazo y médula ósea, y dependen del timo para su desarrollo. En el intestino, se han descrito varias subpoblaciones de células NKT entre los LIE y en la LP (66). La activación de las células NKT intestinales contribuye a la inmunidad mucosa frente a bacterias patógenas y comensales. Además, la activación incontrolada o insuficiente de las células NKT puede contribuir a la patogénesis de las enfermedades inflamatorias intestinales (67).

Las células NKT se definieron originalmente por la co-expresión del receptor de antígeno de células T (TCRαβ) y receptores de células NK, especialmente NK1.1 en ciertas cepas de ratón, y CD161 en el hombre (64). Sin embargo, las células T convencionales pueden expresar receptores de tipo NK (61,68). En la actualidad, la clasificación más aceptada es la propuesta por Wingender y cols. (69) basada en la composición de su TCR y en la molécula presentadora de antígeno que reconocen, distinguiéndose entre cuatro poblaciones (Tabla I). Las dos primeras tienen un TCR canónico o invariante e interactúan con moléculas no-polimórficas semejantes a los MHC de clase I (69). La primera población, denominada células NKT invariantes o células iNKT, incluye células que expresan un TCR semi-invariante compuesto por las cadenas Vα14 - Jα18 y Vβ8.2, -7, o -2 en ratones, o las cadenas homólogas Vα24 - Jα18 y Vβ11 en el hombre (63). La segunda incluye células NKT de mucosa o mNKT, que se caracterizan por expresar un TCR Vα7.2 invariante en ratones, y su homólogo Vα19 en humanos (66). Un tercer grupo, denominado células NKT variantes o vNKT, incluye linfocitos NKT reactivos a CD1d pero sin TCR de composición fija (70,71). El cuarto grupo, de células xNKT o células NKT-like, es el más heterogéneo por incluir todas las células T que expresan receptores de tipo NK. En este grupo se encuentran las células T que no dependen de la expresión de la molécula CD1d para su desarrollo o reactividad, y pueden reconocer lípidos presentadas por moléculas de la familia CD1 (CD1a, -b , -c), pero cuyo reconocimiento antigénico no se limita a los lípidos sino también antígenos peptídicos en el contexto de las moléculas MHCs de clase I o II (69).

 

 

Como hemos descrito en esta revisión, las CLI tienen una gran importancia en la inmunidad intestinal. Para profundizar al respecto, ahora nos centraremos principalmente en las células NKT pertenecientes al grupo 1 de las CLI, en particular en la subpoblación con TCR invariante o iNKT y su relevancia en la respuesta inmunitaria del tracto gastrointestinal.

 

Células NKT invariantes o iNKT

Biología de las células iNKT

La fracción más numerosa y mejor estudiada de las células NKT son las denominadas NKT invariantes o iNKT. Como se ha comentado previamente, estas células se caracterizan por poseer un TCR compuesto por las cadenas Vα14 - Jα18 y Vβ8.2, -7, o -2 en los ratones o las cadenas homólogas Vα24 - Jα18 y Vβ11 en el hombre (63). Las células iNKT reconocen estructuras glicolípidicas, presentadas por la molécula CD1d, homóloga de MHC de clase I (63). Aunque hay un sorprendente grado de reactividad cruzada entre especies, ya que las células iNKT de ratón pueden reconocer antígenos presentados por moléculas CD1d humanas y viceversa, existen importantes diferencias entre las células iNKT de ambas especies (72).

Al igual que las células T convencionales, las células NKT se desarrollan a partir de células precursoras tímicas. Las células T CD4⁺CD8⁺ inmaduras derivadas de estos precursores dan lugar al linaje de células NKT dependiente de la señalización vía moléculas CD1d expresadas por los timocitos corticales, que podrían presentar auto-glicolípidos (73). A medida que se diferencian en el timo, las células iNKT van expresando un patrón de marcadores de superficie (CD69⁺, CD44^alto, CD11a^alto, CD62^bajo, CD122⁺) asociado típicamente a linfocitos T de memoria o activados (69). Tras la activación, las células iNKT adquieren rápidamente actividad citotóxica y producen citocinas tanto Th1 (IFNγ y TNFα) como Th2 (IL-4, IL-10 e IL-13) (74), y recientemente se ha observado que algunas iNKT pueden producir IL-17 (74,75). Las células iNKT pueden estar implicadas en las primeras fases de una gran variedad de respuestas inmunes, desde la tolerancia oral hasta el desarrollo de autoinmunidad, incluyendo respuestas frente a agentes patógenos y tumorales (64,68).

Tras desarrollarse en el timo, una buena parte de las células iNKT permanece allí y el resto emigran a la periferia, formando una subpoblación relevante de células T en la médula ósea, bazo, sangre, e hígado, siendo más raras en los ganglios linfáticos (67). Algunas de estas células llegan a la mucosa intestinal y pulmonar. Curiosamente, el número de células iNKT es menor en la mayoría de los órganos del hombre, comparado con los ratones, y su prevalencia varía mucho entre sujetos, por razones aún sin aclarar (67). Estudios recientes muestran que el envejecimiento produce un descenso rápido y significativo del número de células iNKT en sangre periférica, asociado a un aumento en la proporción de células iNKT CD4⁺ y una disminución en las células iNKT doble-negativas. Además, las células iNKT de sujetos de edad avanzada secretan más IL-4 que las de los sujetos jóvenes (76). Estos resultados podrían explicar también los cambios en el perfil de citocinas Th1/Th2 relacionados con la edad y arrojar luz sobre el mecanismo de inmunosenescencia. Dada la importancia de las células iNKT en el inicio y regulación de la respuesta inmune, también podría ayudar a entender el aumento de incidencia de enfermedades infecciosas y cancerosas, y de la severidad de los procesos autoinmunes en las personas de edad avanzada (76,77).

Se han identificado varios antígenos lipídicos o glicolipídicos que pueden ser presentados por CD1d y activar las células iNKT. El antígeno prototípico es KRN7000, una α-galactosilceramida (α-GalCer) descubierta originalmente en una esponja marina y que posee actividades anti-metastáticas en ratones (78). Es probable que α-GalCer derive de bacterias Sphingomonas que colonizan las esponjas (79-81). La hipótesis actual establece que las células iNKT son capaces de reconocer estructuras glicolipídicas naturales presentes en varios agentes bacterianos patógenos, tales como Borrelia burgdorferi, Ehrlicha bacteria, Streptococcus pneumoniae (79) y Bacteroide fragilis (82).

El fenotipo efector de las células iNKT y la expresión constitutiva de RNAm de IL-4 e IFNγ sugieren que estas células están sometidas a una fuerte estimulación antigénica durante su diferenciación (64). En este sentido, se sugiere que las células iNKT maduras pueden, en algunas circunstancias, reconocer glicolípidos endógenos unidos a CD1d. Hasta la fecha, el mejor candidato es un glicoesfingolípido presente en los lisosomas de algunas células, el isoglobotrihexosylceramida (iGb3) (83). Sin embargo, datos recientes plantean dudas sobre el papel de iGb3 como único antígeno endógeno en el desarrollo de las células iNKT debido al hallazgo de ratones con déficit de iGb3 sintasa que tienen un número normal de células iNKT funcionales (84). Se ha identificado una tercera clase de ligandos de células iNKT procedentes de lípidos alimentarios utilizados como emulsionantes y espesantes. Estos compuestos son similares a glicolípidos de la pared de ciertas bacterias, como Mycobacteria (85), y pueden activar a las células iNKT. La afinidad del TCR de las células iNKT por el antígeno junto a CD1d no siempre es suficiente para predecir el tipo de respuesta de citocinas (Th1 o Th2). Los datos sugieren que la polarización de la respuesta de la célula iNKT está determinada por la fuerza de interacción entre el antígeno y CD1d, la longevidad del complejo en la superficie celular, y el tipo de CPA (86).

Las células iNKT también pueden ser activadas de una manera directa a través de citocinas proinflamatorias, tales como IFNγ, IL-12 e IL-18, aisladas o en combinación, las cuales son producidas por macrófagos y CD de manera temprana tras cualquier infección de origen bacteriano o vírico (87). Mientras que, en algunos casos se ha demostrado que las células iNKT requieren el reconocimiento de ligandos autoendógenos presentados por CD1d para su activación en este contexto, la mayoría de las veces se produce una activación directa de las mismas sin la necesidad de que reconozcan el antígeno vía TCR. Este tipo de activación directa de las células iNKT conduce a la producción de IFNγ pero no de IL-4 (87).

Células iNKT en el intestino humano

El porcentaje de células iNKT presentes en el intestino humano es un tema controvertido. Hasta la fecha, estas células sólo pueden detectarse inequívocamente por cuantificación de RNAm codificante para las cadenas invariantes del TCR o por citometría de flujo con tetrámeros de CD1d-αGalCer (69). Mediante citometría de flujo, las proporciones de células T que expresan CD161 respecto al total de linfocitos son: 50-70 % de LIE de intestino delgado (88,89), 40-45 % de LIE de intestino grueso (88,89), y 9 % de linfocitos de la LP del intestino grueso (90). Sin embargo, sólo un 1,6 -1,7 % de las células CD3ε/CD161 intestinales expresa Vα24 (88, 89), y los datos de inmunohistoquímica sugieren que la mayoría de estas células están en la LP (91). Mediante tetrámeros de CD1d-αGalCer para citometría de flujo, se puede estimar que la proporción de células iNKT en el intestino humano es del 0,4 % del total de células T y están localizadas principalmente en la LP (90). Sin embargo, a pesar de su número bajo, estas células son capaces de producir gran cantidad de citocinas tras ser activadas con α-GalCer (89).

La expresión de CD1d es un requisito previo para la activación antígeno-específica de las células iNKT (86). Esta es una molécula semejante a las del MHC de clase I, consistente en una cadena ligera (β2-microglobulina) asociada covalentemente a una cadena pesada (92), y está estructuralmente relacionada con las moléculas HLA-A, HLA-B, y HLA-C presentes en las CEI (62). CD1d es expresada por las CPA profesionales, como células dendríticas, macrófagos y células B, así como por CPA no profesionales, como hepatocitos y CEI (93-95).

Un aspecto controvertido de las CEI humanas es la expresión de CD1d, debido a que la mayoría de estas células expresan una forma de CD1d no asociada a β2-microglobulina, de localización principalmente intracelular y expresión superficial limitada a la zona apical (93,96-98). Aunque su función no está clara, y no hay datos que confirmen el reconocimiento de esta forma de CD1d por las células iNKT, se ha sugerido que algunas células T, probablemente células vNKT, sí lo hacen (93,99,100). Las CEI expresan débilmente la forma nativa de la molécula CD1d, preferentemente en la zona basal (98). Sin embargo, estas CEI humanas pueden activar células iNKT in vitro a través de CD1d (101,102). También se ha descrito una vía de retroalimentación dependiente de CD1d que participa en la señalización y producción de IL-10 en la mucosa intestinal a través de la activación de CEI (86). La abundancia de CD1d en el intestino y la potente activación dependiente de CD1d de las células iNKT, sugieren su implicación en la homeostasis intestinal, en la regulación de la colonización bacteriana intestinal y en la protección frente a patógenos como Salmonella typhimurium y Toxoplasma gondii (103-105).

La capacidad del sistema inmune para discriminar entre antígenos patógenos y no patógenos es la base de la tolerancia inmunológica. Un componente importante de la tolerancia oral frente a los antígenos de la dieta y la flora saprófita está representado por las células intestinales con función reguladora, como los linfocitos T reguladores (Treg) productores de IL-10, las CD tolerogénicas y las células iNKT (106). Los linfocitos Treg pueden inhibir la actividad de las células iNKT por contacto celular (107), mientras que las células iNKT incrementan la actividad de las células reguladoras intestinales mediante la producción de citocinas como IL-2 y TGFβ (108). Los linfocitos Treg son capaces de suprimir las respuestas Th1 y Th2 (109), mientras que las células iNKT suprimen la activación de linfocitos T CD8⁺ y, por tanto, la respuesta Th1, y aumentan o suprimen la respuesta de tipo Th2 (110,111). Además, las células iNKT son capaces de inducir la maduración de CDs inmaduras hacia CD tolerogénicas (106). Cuando los mecanismos de tolerancia fallan se desencadena una respuesta inmune inadecuada frente a los antígenos alimentarios y la flora saprófita, dando lugar a patologías inflamatorias del intestino como la enfermedad celiaca (EC) o las EII respectivamente.

Papel de las células iNKT en la patología intestinal

No hay muchos estudios sobre la activación de las células iNKT en pacientes con EII, sin embargo, los estudios realizados en modelos murinos y el conocimiento actual de la biología de las células iNKT sugieren que estas células juegan un papel importante. Además, se ha observado un aumento de la expresión de CD1d en el epitelio del ileon terminal de pacientes con ECr, y en la zona cecal afectada de pacientes con colitis ulcerosa (CU), lo que podría aumentar el reclutamiento de células proinflamatorias dependientes de CD1d y la destrucción de la mucosa intestinal en la EII (112). Sin embargo, un estudio más reciente sugiere que, al contrario de las CEI de pacientes sanos, las CEI de pacientes con EII no expresan CD1d, dando lugar a una regulación anómala de la función de las células NKT (101).

En estudios clínicos se ha observado una reducción significativa de células iNKT en sangre periférica de pacientes con ECr, cuantificado como células Vα24/Vβ11⁺ o células reactivas frente al tetrámero CD1d-αGalCer (113,114), así como una expresión reducida de Vα24 y del número de células iNKT en el intestino de estos pacientes (113). Sin embargo, podría haber una activación aberrante de las células iNKT debido a que estas células pueden producir grandes cantidades de IFNγ mediado por IL-12 (89). Curiosamente, las CEI del íleon terminal, ubicación preferente donde se asienta la ECr, contienen numerosos lisosomas con contenido lipídico que pueden actuar como potentes activadores de las células iNKT (115,116). En la CU se han encontrado células NKT productoras de IL-13. Al contrario que en el modelo murino de colitis inducida por oxazolona, estas células no expresan la cadena invariante Vα24 del TCR, por lo que no se trata de iNKT, aunque su activación depende de CD1d (117).

En la EII, se ha propuesto también una posible implicación de las células iNKT como células reguladoras o protectoras. En el modelo murino de colitis inducida por sulfato de sodio dextrano (DSS) se ha observado que la utilización del activador de células iNKT αGalCer (118,119), o su análogo OCH (120), lleva a una gran mejoría. Esto se debe a la polarización de las células iNKT hacia un perfil Th2, con aumento de la producción de IL-4 e IL-10, y disminución de IFNγ (120).

Las características innatas y adaptativas de las células iNKT, y su capacidad para producir grandes cantidades de IL-4 e IFNγ sugieren también su implicación en la EC (91,114,121). Los diferentes estudios de cuantificación de células iNKT circulantes e intestinales en pacientes celiacos han sido contradictorios (91,114). En algún caso se ha descrito una disminución de las células iNKT en el duodeno de los pacientes (91,122). Sin embargo, resultados previos de nuestro grupo muestran un aumento de estas células únicamente en el compartimento epitelial en la fase activa de la enfermedad. Estos resultados, junto con la correlación entre la expresión de RNAm de Vα24 y el número total de células iNKT intraepiteliales, sugieren que las células iNKT pueden ser una fuente de IFNγ en la EC (manuscrito pendiente de publicación). En la actualidad, se considera que los ligandos naturales de las células iNKT son glicolípidos del citoplasma de los enterocitos, liberados a la matriz extracelular por apoptosis o necrosis (123), favorecida por la presencia de IFNγ e IL-15, como ocurre en la EC (124), a la vez que la IL-15 desempeña un papel central en la activación y función biológica de estas células (125). Por último, en la EC refractaria se ha descrito una disminución del número total de células iNKT circulantes, aunque no se conoce si es causa o consecuencia del progreso malignizante de la enfermedad (126).

Recientemente, se ha descrito que en los individuos sanos predomina el fenotipo regulatorio CD4⁺ de las células iNKT intestinales frente al fenotipo pro-inflamatorio. Sin embargo, la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) produce una disminución de esta población intestinal de células iNKT que se correlaciona directamente con el empeoramiento de la respuesta inmune, sello inequívoco de la progresión de la enfermedad (127).

Numerosos estudios han demostrado el gran potencial de las células iNKT para iniciar una respuesta antitumoral eficaz. La activación de estas células estimuladas por αGalCer, ha demostrado tener efectos antitumorales en varios modelos experimentales y de metástasis espontánea de piel, hígado, pulmón e intestino, como el adenocarcinoma 26 de colon, linfoma de células T EL-4, sarcoma, melanoma y carcinoma (128-130). El αGalCer produce una rápida activación de las células iNKT, seguido de apoptosis, lo que indica que las células iNKT inician la respuesta primaria antitumoral por citotoxicidad directa y activan mecanismos inmunes más persistentes para la destrucción de las células tumorales (121).

 

Conclusión

La respuesta inmune innata es fundamental en el mantenimiento de la integridad epitelial, la homeostasis y la respuesta temprana frente a patógenos dentro de la mucosa intestinal. Las células linfoides innatas parecen ser la clave de esta respuesta. Dentro del grupo 1 de CLI se engloban las células NKT, una subpoblación con diversas particularidades que hacen que participen activamente en esta respuesta. La fracción más importante de esta subpoblación son las células iNKT. Debido a su fenotipo efector y su gran capacidad de producir gran cantidad de citocinas tras su activación, se ha propuesto su participación en diversos procesos inmunológicos que van desde el mantenimiento de la homeostasis intestinal, la defensa antitumoral y frente a diversos patógenos hasta un papel activo en el desarrollo de ciertas patologías inflamatorias. Su activación se produce por el reconocimiento de glicolípidos presentados por CD1d. Aunque el origen de estos glicolípidos inmunogénicos que desencadenan una respuesta activa mediada por iNKT no se conoce todavía en el humano, cabe especular sobre diversas fuentes tanto endógenas como exógenas. Entre ellas destacan lípidos intracelulares de los enterocitos apoptóticos liberados en procesos inflamatorios, glicolípidos alimentarios modificados por enzimas no fisiológicas o glicolípidos provenientes de bacterias del lumen intestinal. La identificación del papel concreto que cumplen estas células en cada proceso y de sus posibles ligandos resulta clave para el desarrollo de terapias prometedoras para el tratamiento de las patologías inflamatorias intestinales.

 

 

Dirección para correspondencia:
David Bernardo.
Antigen Presentation Research Group.
Imperial College London.
Northwick Park &
St Mark's Campus, Level 7W,
St. Mark's Hospital, Watford Road,
Harrow, HA1 3UJ, UK
e-mail: d.bernardo-ordiz@imperial.ac.uk

Recibido: 17-02-2014
Aceptado: 10-03-2014

 

 

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