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Rev Cubana Hematol Inmunol Hemoter 2006;22(2)

Instituto de Hematología e Inmunología

Moléculas de adhesión. Importancia en la respuesta inmune e inflamatoria

Dra. Consuelo Macías Abraham

Resumen

Las moléculas de adhesión son receptores funcionales que se expresan en la membrana celular y participan activamente en múltiples fenómenos fisiológicos y patológicos, como son: la organización de las células animales durante el desarrollo embrionario mediante su diferenciación, migración y localización en órganos y tejidos; en los fenómenos de la hemostasia, como la agregación plaquetaria y la formación de trombos; en la reparación tisular y la cicatrización de las heridas; en la diseminación tumoral o metástasis, y desempeñan un papel fundamental en la migración y activación de los leucocitos en la inmunovigilancia, en el desarrollo de la respuesta inflamatoria y de los mecanismos que intervienen en la respuesta inmune celular. La característica fundamental de estos receptores es la capacidad de transducir señales al interior de la célula y modular cascadas de señales inducidas por diferentes factores de crecimiento. El conocimiento de la regulación de la expresión de estas, su estado de activación en la superficie celular, la distribución celular y tisular y sus posibles interacciones, son de crucial importancia en la comprensión de los mecanismos de acción involucrados en el funcionamiento de las células que participan en la defensa inmunológica, en la fisiopatogenia de diferentes enfermedades y en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas, por lo que el estudio del comportamiento de estas moléculas en el curso de diferentes enfermedades, constituye una línea de trabajo de gran actualidad e interés en el campo de la inmunología y en la práctica médica.

Palabras clave: moléculas, adhesión, receptores.

Moléculas de adhesión

Las moléculas de adhesión son receptores celulares funcionales cuya característica principal es la capacidad de transducir señales al interior de las células en su interacción con sus ligandos o contrarreceptores, desencadenando diferentes eventos funcionales celulares como la expresión génica, cambios fenotípicos de inducción y/o sobreexpresión de determinadas moléculas en la membrana celular, y por lo tanto, cambios en el estado de activación de la célula. También estímulos externos como la acción de las citocinas o la estimulación antigénica pueden provocar cambios intracitoplasmáticos que provoquen estos cambios fenotípicos y la activación celular.1-3

Estas moléculas, para poder ejercer sus funciones, no solo necesitan de la expresión de sus ligandos o contrarreceptores al nivel del sitio con el cual interactúan, sino que también requieren de la preactivación de la propia célula, lo que induce un incremento de la afinidad del receptor por sus ligandos, colaborando a su vez en la activación celular enviando señales coestimulatorias o coactivadoras al interior de la célula.1-3

Características generales
  1. Establecen comunicación entre el medio ambiente extracelular e intracelular a través de receptores funcionales permitiendo la regulación de su expresión y cambios en el estado de activación de la célula.
  2. Su expresión fluctúa entre un estado de alta y baja afinidad por sus ligandos, lo que permite su adecuada función en la respuesta inflamatoria e inmune.
Aspectos generales de sus funciones
  1. Participan en las interacciones intercelulares y la matriz extracelular, desencadenan y participan en el desarrollo de los mecanismos de la respuesta inmune celular.
  2. Participan en la migración y activación de los leucocitos en la inmunovigilancia y la respuesta inflamatoria.

Clasificación

Basado en su homología estructural, las moléculas de adhesión se han clasificado en diferentes familias y superfamilias. La superfamilia de las inmunoglobulinas, la familia integrinas, las selectinas, las caderinas y las mucinas.1,2 Nos referiremos con mayores detalles a las 3 primeras por su importancia.

Superfamilia de las inmunoglobulinas

Esta familia agrupa aquellas moléculas que presentan dominios estructurales, variables o constantes, similares a las inmunoglobulinas, e incluye a los receptores antigénicos de las células T y B, las moléculas del sistema principal de histocompatibilidad (SPH) de las clases I y II, las moléculas accesorias de las células T en el reconocimiento del antígeno y su activación (CD3, CD2, CD58 (LFA-3), CD4, CD8, CD28), las moléculas B7-1 y B7-2 en las células presentadoras de antígenos, así como a otras moléculas de adhesión expresadas en las células endoteliales vasculares (ICAM-1, -2, -3 y VCAM-1), ligandos o contrarreceptores de las integrinas en los leucocitos 1,2 y la molécula de adhesión de la célula neural (NCAM) de 140 Kd presente en el tejido nervioso, unión neuromuscular, órganos neuroendocrinos y endocrinos.3,4 Por lo tanto, esta familia de moléculas es esencial en la presentación y el reconocimiento del antígeno, la activación linfocitaria, las interacciones celulares que ocurren durante la respuesta inmune para la cooperación entre poblaciones y subpoblaciones linfocitarias como la cooperación celular entre células presentadoras de antígenos (CPA), células B y T y la interacción entre los leucocitos y las células endoteliales vasculares durante la respuesta inflamatoria. Intervienen en la migración leucocitaria transendotelial del espacio vascular al extravascular y su reclutamiento (tabla 1).2-16

Se han descrito otras moléculas dentro de este grupo expresadas en otros tipos celulares como ICAM-4, CD47 y Lutheran en los hematíes 17 que necesitan ser más estudiadas, al igual que la molécula de citoadhesión endotelial plaquetaria PECAM-1(CD31), que se expresa en la superficie de plaquetas, monocitos, neutrófilos, subpoblaciones de células T, uniones de las células endoteliales y en células NK, participando en la migración transendotelial de estas últimas.1,12,16,18

Tabla 1. Características de algunas moléculas de la superfamilia de las inmunoglobulinas

Designación clásica

Otras designaciones

Principales ligandos

Células que las expresan

ICAM-1

CD54

LFA-1, Mac-1

Linfocitos, macrófagos, células endoteliales activadas y epiteliales

ICAM-2

CD102

LFA-1

Células endoteliales no activadas y leucocitos en reposo

ICAM-3

CD50

LFA-1, a D b 2

Células derivadas de la médula ósea incluyendo a las células de Langherans

PECAM-1

CD31

PECAM-1

 

Monocitos, neutrófilos, plaquetas, subpoblación de células T, células NK y células endoteliales

VCAM-1

CD106

VLA-4, a 4 b 7

Células endoteliales activadas, macrófagos, células dendríticas y estroma medular

Integrinas

Reciben este nombre porque integran el medio ambiente extracelular e intracelular. Esta familia está constituida por ab heterodímeros cuyas cadenas a y b transmembránicas se encuentran asociadas no covalentemente. Las cadenas a tienen un peso molecular que oscila entre 120-180 Kd y las cadenas b de 90-110 kd. Se expresan en una gran variedad de células. Se han identificado al menos 16 o más subunidades a y hasta 8 subunidades b, y existe homología en la secuencia de aminoácidos entre las cadenas a y las cadenas b de los diferentes tipos de integrinas, lo que ha permitido la asociación de determinadas cadenas a y b y la clasificación de estas mismas en subfamilias de acuerdo con la cadena b común ( b1, b2, b3 y b7). Mientras que algunas cadenas a solo se pueden asociar con una cadena b, otras pueden asociarse con distintas cadenas b. Así por ejemplo, la cadena a4 puede unirse con la cadena b1 y con la cadena b7 conformando las moléculas VLA-4 (a4b1) y LPAM-1 (a4b7), respectivamente, ambos son receptores para el ligando VCAM-1 en las células endoteliales, por lo que se han descrito hasta 22 heterodímeros agrupados en 4 diferentes subfamilias: b1, b2, b3 y b7 integrinas (tabla 2).1,2

Tabla 2. Características de las principales integrinas

Designación clásica

Otras designaciones

Principales ligandos

Células que las expresan

a1 b1

VLA-1, CD49a/CD29

Colágeno, laminina

Diversos tipos celulares

a2 b1

VLA-2, CD49b/CD29

Colágeno, laminina

Diversos tipos celulares

a3 b1

VLA-3, CD49c/CD29

Colágeno, laminina, fibronectina

Diversos tipos celulares

a4 b1

VLA-4, CD49d/CD29

VCAM-1, fibronectina, cadena a 4 integrina, MadCAM (?)

Linfocitos, monocitos, eosinófilos, céulas NK, células de melanoma

a5 b1

VLA-5, CD49e/CD29

Fibronectina

Diversos tipos celulares

a6 b1

VLA-6, CD49f/CD29

Laminina

Plaquetas, subpoblaciones leucocitarias

a1 b2

LFA-1, CD11a/CD18

ICAM-1,-2,-3

Todos los leucocitos

aM b2

Mac-1, CD11b/CD18

ICAM-1, C3bi

Células mieloides, subpoblaciones linfocitarias, células NK

ax b2

P150/95, CD11c/CD18

Fibrinógeno, C3bi

Células mieloides, células NK

aD b2

No descrito

ICAM-3, VCAM-1

Células mieloides

a IIb b 3

GpIIb/IIIa, CD41/CD61

Fibrinógeno, factor von Willebrand, fibronectina, vitronectina

Plaquetas

 

av b3

CD51/CD61

Vitronectina, fibrinógeno

Células endoteliales, plaquetas

a4 b7

CD49d/-

MadCAM-1, fibronectina, VCAM-1,

Subpoblaciones linfocitarias

aE b7

No descrito

E-caderina

Subpoblaciones linfocitarias

Una característica distintiva de las moléculas integrinas es la capacidad de modular rápida y reversiblemente su adhesividad. Esta función es mediada por 2 mecanismos principales que pueden ser influenciados por diferentes estímulos: los cambios en la conformación de los ab heterodímeros, lo cual provoca un incremento en la afinidad por los ligandos (a través de pasos secuenciales, las integrinas pasan de un estado de baja afinidad a uno de alta afinidad donde está la integrina totalmente activada), y los cambios de la localización celular de las integrinas, permitiendo la modulación de su fuerza de interacción y de su afinidad.1,2

La subfamilia b1 integrina se encuentra expresada fundamentalmente en los leucocitos, pero tiene una amplia distribución tisular, pudiendo expresarse en plaquetas, células endoteliales, células epiteliales, fibroblastos y linfocitos, fundamentalmente tras su activación, y tiene como cadena b común la cadena CD29 (cadena b1).1,2 Es la subfamilia más numerosa, e incluye a las moléculas VLA (del inglés, very late antigen), ya que fueron inicialmente identificadas como antígenos de activación tardía. Existen 6 moléculas descritas, VLA1-6, que median la adhesión de las células a las proteínas de la matriz extracelular como el colágeno, la lámina (ligandos de VLA-1, 2 y 6) y la FN (ligando de VLA-3, 4 y 5); VLA-4 se une con la FN en la secuencia tripeptídica LDV en el segmento CS1 de la misma, mientras que VLA-5 interactúa con la clásica secuencia aminoacídica Arg-Gly-Asp (RGD), si bien también median procesos de adhesión independientes de RGD. Dentro de estas, las moléculas VLA-4, VLA-5 y VLA-6 se expresan en los linfocitos T no activados y aumentan la afinidad por sus ligandos después de la activación linfocitaria. Tienen una mayor expresión en los linfocitos de memoria que en los vírgenes, lo que permite la retención de los mismos en los tejidos periféricos (tabla 2).1,2,16

La subfamilia b2 integrinas o integrinas leucocitarias, así llamadas por su expresión limitada a los leucocitos, tienen como cadena b común la cadena CD18 que se asocia con 4 cadenas a diferentes: aL (CD11a), aM (CD11b), aX (CD11c) y aD, por lo que incluye a las moléculas LFA-1 (CD11a/CD18), Mac-1 (CD11b/CD18), p150/95 (CD11c/CD18) y aDb2. La molécula LFA-1 se expresa en linfocitos T, B, granulocitos, monocitos y células NK; la molécula Mac-1 se expresa en células NK, monocitos, granulocitos y subpoblaciones de linfocitos; la molécula p150/95 en monocitos, granulocitos y células NK; y la molécula aDb2 en las plaquetas, y su expresión es incrementada por mediadores de la inflamación. Los ligandos de LFA-1 pertenecen a la superfamilia de las inmunoglobulinas y son las moléculas ICAM-1, 2 y 3. Estas interacciones representan una vía fundamental de comunicación entre los leucocitos y otras células, y son necesarias para la respuesta inmunitaria. Los ligandos de la molécula Mac-1 son tanto moléculas de origen extracelular como la fracción C3bi del complemento, el fibrinógeno, el factor X y la molécula ICAM-1 en la función de interacción celular. Los ligandos de p150/95 son moléculas extracelulares como el fibrinógeno y la fracción C3bi del complemento y los ligandos de aDb2 son la molécula ICAM-3 y VCAM-1 al nivel del endotelio vascular (tabla 2).1-3,16

La subfamilia b3 integrinas o citoadhesinas tiene como cadena b común la cadena b3 o molécula CD61 que se asocia con las cadenas aIIb (CD41) y av (CD51), y forman las moléculas gpIIb/IIIa (CD41/CD61) y el receptor de la vitronectina (VNR), (CD51/CD61). Ambas moléculas se expresan en plaquetas y megacariocitos y están implicadas en procesos de la coagulación. El receptor de la VNR se encuentra expresado también en células endoteliales. Sus ligandos son derivados del producto de la coagulación como el fibrinógeno, la FN, la VN y el factor de von Willebrand (tabla 2).1-3

Otra subfamilia que ha adquirido una gran relevancia es la asociada con la cadena b7. Esta incluye a la molécula a4b7 identificada como el receptor de asentamiento linfocitario para las placas de Peyer y la integrina aEb7. 1,2,16 Los ligandos de a4b7 corresponden con la molécula MadCAM-1 en las placas de Peyer, la molécula VCAM-1 en el endotelio activado y también la FN. La integrina aEb7 se expresa específicamente en los linfocitos intraepiteliales y en el 2-5 % de linfocitos de sangre periférica; también es un receptor de asentamiento linfocitario en la piel inflamada, y su ligando a este nivel lo constituye la molécula E- caderina. Su expresión es inducible por el factor de crecimiento de las células T (TGF b) (tabla 2).1,2,16

Dentro de esta gran familia de integrinas, las moléculas LFA-1 (b2 integrina) y VLA-4 (b1 integrina) constituyen receptores profesionales implicados en la activación del linfocito T y la cooperación celular enviando señales coestimulatorias, así como en la interacción con el endotelio vascular, facilitando la firme adhesión del leucocito al mismo y su transmigración al espacio extravascular.1,2,16

Molécula LFA-1

Su expresión está incrementada en las células T de memoria y efectoras. Su interacción con ICAM- 1 ha sido la más estudiada, y se conoce que su avidez por ICAM-1 se incrementa transitoriamente tras la activación celular durante la presentación antigénica por las CPA al receptor de las células T (RCT), transmitiendo señales coestimulatorias al interior de la célula y colaborando así en la activación del linfocito T. La avidez por sus ligandos es regulable. La estimulación del linfocito T por las vías del RCT y la molécula CD2 incrementa la interacción LFA-1/ICAM-1 de una manera transitoria y reversible, sin requerir de aumento de la expresión de la molécula, ya que se encuentra implicada la proteína tirosina-kinasa C (PKC) y la fosforilación de proteínas intracitoplasmáticas, que provocan un cambio conformacional de su dominio extracelular de unión con su ligando. Esta interacción se requiere para múltiples funciones leucocitarias como la interacción de los linfocitos T citotóxicos y las células NK con las células blanco, y por lo tanto, una citólisis efectiva de estas células y en la transmigración de los granulocitos y linfocitos en la respuesta inflamatoria. También interviene en su interacción con ICAM-2, que se expresa constitutivamente en células endoteliales no activadas, en el asentamiento de los linfocitos T de memoria y efectores en tejidos periféricos o sitios de inflamación. La interacción con ICAM-3, que solo se expresa en células linfoides, tiene mayor importancia en la hematopoyesis.1,2,16

Molécula VLA-4

Esta molécula constituye una excepción dentro de las b1 integrinas, ya que además de unirse con la proteína extracelular FN, ella, al igual que LFA-1, participa en la adhesión intercelular y muestra características funcionales comunes con LFA-1. Su expresión está aumentada en células T de memoria y efectoras, por lo que interviene en el asentamiento de los linfocitos en tejidos periféricos, participa enviando señales coestimulatorias en la activación del linfocito T y en la transmigración leucocitaria durante la respuesta inflamatoria mediante su interacción con VCAM-1, que es su ligando en las células endoteliales activadas. Su propiedad de unirse con la FN, es importante en la retención de las células T en los tejidos.1,2,16

Actualmente, las integrinas son consideradas una gran familia de receptores de adhesión celular con un amplio patrón de expresión celular que tiene un papel clave en la modulación de los eventos principales en la biología de las células, tales como la proliferación, diferenciación y muerte.1

Selectinas

Inicialmente descritas por estar implicadas en la selectividad del asentamiento linfocitario en órganos y tejidos (ELAM-1, molécula de adhesión leucocitaria al endotelio). Presentan en su estructura un dominio similar al factor de crecimiento epidérmico, un dominio similar a las proteínas reguladoras del complemento, un dominio homólogo a las lectinas implicado en sus características funcionales, una región transmembrana y un tallo citoplasmático que participa en la transducción de señales. Se han descrito 3 moléculas L (CD62L), P (CD62P) y E selectina (CD62E). La letra inicial corresponde con el sitio de expresión; L: leucocito, P: plaqueta y E: endotelio (tabla 3).1,2,16

T abla 3. Características de las selectinas

Designación clásica

Otras designaciones

Principales ligandos

Células que las expresan

L-selectina

CD62L, LAM-1

GlyCAM-1, CD34, MadCAM-1, Sgp200, PSGL-1, E-selectina

Granulocitos, subpoblaciones de linfocitos, monolitos

E-selectina

CD62E, ELAM-1

PSGL-1 (CLA), ESL-1, L-selectina

Células endoteliales activadas

P-selectina

CD62P, PADGEM

PSGL-1, CD24

Células endoteliales y plaquetas activadas

La L-selectina se expresa en la membrana leucocitaria de subpoblaciones de linfocitos, monocitos y granulocitos. Sus ligandos corresponden con la molécula MadCAM-1 (molécula de citoadhesión adresina mucosal), una adresina (receptor de asentamiento linfocitario) vascular de expresión restringida a las vénulas endoteliales altas (VEH) de las placas de Peyer en el endotelio intestinal, la molécula GlyCAM-1 (glicoproteína sintetizada por las VEH, que interactúa con alta especificidad y afinidad), la molécula CD34 (sialomucina expresada en la mayoría de las células epiteliales, así como en las células hematopoyéticas), la glicoproteína sulfatada 200 (Sgp200), la PSGL-1, sialomucina dimérica expresada por células derivadas de la médula ósea, y en ciertas condiciones patológicas en células endoteliales y la E-selectina. La molécula GlyCAM-1 no posee dominio transmembrana y no se expresa en la superficie celular, por lo que no median fenómenos de interacción celular. Se ha sugerido que es una molécula soluble que se une con la L-selectina e inhibe la adhesión de esta, sin embargo, promueve la adhesión a través de la inducción de la activación de integrinas. La expresión de la L-selectina está incrementada en los linfocitos T vírgenes, por lo que media la migración de estos a los ganglios linfáticos y está disminuida o ausente en los linfocitos de memoria. En los tejidos en condiciones de inflamación crónica, cuando el endotelio local es activado por un largo período de tiempo, ocurre una aparición anormal de células endoteliales altas, que expresan ligandos similares a los de los ganglios linfáticos, por lo que durante la extravasación o activación leucocitaria, se induce la expresión de esta molécula en los leucocitos rápidamente y puede interaccionar con sus ligandos a este nivel.1,16

Se ha demostrado que diferentes estímulos no fisiológicos como varias drogas antiinflamatorias no esteroideas, inducen la inhibición de la expresión de la L-selectina a través de un mecanismo proteolítico. Diferentes estímulos proinflamatorios, tales como el lipopolisacárido bacteriano (LPS), la histamina, los factores del complemento, la interleucina-1 (IL-1) y el factor de necrosis tumoral (TNF) a, son capaces de inducir una o más selectinas.1

La E- selectina se expresa solamente en el endotelio activado por citocinas, y la P-selectina en los gránulos a plaquetarios de las plaquetas activadas y los gránulos de los cuerpos Weiber Palade del endotelio activado. Intervienen en la migración de los linfocitos T a los órganos linfoides secundarios y en el asentamiento de estos en los tejidos periféricos de persistencia antigénica (recirculación linfocitaria), así como en la adhesión inicial y el rodamiento de los leucocitos sobre el endotelio de la pared vascular durante la respuesta inflamatoria. Sus ligandos son la PSGL-1, la glicoforma de la ESL-1 (glicoproteína de 150 Kd con carbohidratos en la región N-terminal, que se expresa en células mieloides que contienen lactosaminas sialiladas y fucosiladas) y la L-selectina sialilada, por lo que en condiciones de estrés fisiológico, los leucocitos pueden realizar su rodamiento por el endotelio vascular mediante la interacción E-selectina (endotelio)/L-selectina (leucocitos) de una manera dependiente de la L-selectina (tabla 3).1,16

Estudios anteriores han hecho evidente el papel de la L y E-selectinas como moléculas transmisoras de señales. La interacción de GlyCAM-1 con la L-selectina en la superficie de linfocitos de sangre periférica, induce la activación de las b1 integrinas y su adhesión a la FN. La estimulación linfocitaria a través de la L-selectina, incrementa la interacción de los linfocitos con las CPA a través de un mecanismo independiente de las integrinas que involucra al galectin-3. Además, el entrecruzamiento de la L-selectina en los neutrófilos induce la sobreexpresión de Mac-1, indicando la activación de estas células, y este, asociado con la acción del estímulo fisiológico de la interleucina 8 (IL-8), ejerce un efecto sinérgico sobre la adhesión leucocitaria y la transmigración.1

Las caderinas se expresan fundamentalmente en las células epiteliales y participan en las uniones intercelulares en el epitelio. Las mucinas son proteínas glicosiladas con extensión a través de la membrana, las cuales interactúan principalmente con selectinas.1

Integrinas, selectinas e interacción leucocito/endotelio

La interacción leucocito endotelio tiene un papel clave tanto en condiciones fisiológicas como patológicas. El asentamiento de las células linfoides, así como las metástasis de las células neoplásicas, la trombosis y la inflamación, involucran la interacción de las células del torrente sanguíneo con las células endoteliales, mediada por las moléculas de adhesión. La extravasación de los leucocitos ocurre en 2 situaciones diferentes en el organismo: como parte del asentamiento de los linfocitos en los ganglios linfáticos y tejidos periféricos, y como evento clave en el fenómeno inflamatorio. En ambos casos, el proceso de extravasación ocurre a través de pasos similares, aunque las moléculas atrayentes y de adhesión involucradas no son las mismas. La extravasación de las células malignas hacia el torrente sanguíneo (metástasis) también sigue un mecanismo similar, pero las moléculas de adhesión involucradas no se han definido claramente. Durante la inflamación aguda, la extravasación leucocitaria ocurre a través del endotelio aplanado, mientras que en el tejido con inflamación crónica, ocurre a través de células endoteliales altas ectópicas.1

La migración linfocitaria y el asentamiento de los linfocitos T en los tejidos periféricos se clasifica en 3 grandes grupos:2,16

Características de las vías y mecanismos de recirculación linfocitaria

La extravasación del linfocito en el ganglio linfático ocurre selectivamente al nivel de las vénulas poscapilares endoteliales altas (HEV) presentes en las mucosas del tejido linfoide (igualmente ocurre en las placas de Peyer en el intestino). El desarrollo de estas es una consecuencia de la activación de los linfocitos T y la producción de citocinas como el interferón g. La principal característica de esta extravasación, es la mayor adhesividad del linfocito circulante al endotelio alto durante varios segundos, a diferencia del aplanado, al que solo se asocian durante la fracción de un segundo. La baja afinidad de adhesión hace que por la fuerza del flujo sanguíneo, los linfocitos se separen del endotelio, aunque una pequeña parte pueden adherirse firmemente y a través de las células endoteliales penetren al estroma del ganglio linfático. Esta firme adhesión es posible por la interacción de la L-selectina expresada en los linfocitos T vírgenes con la molécula CD34, proteoglicano sobre las células endoteliales, y con la molécula MadCAM-1 expresada en la mucosa intestinal. Si las células T no interaccionan con el antígeno específico en los ganglios linfáticos, estas salen por los vasos linfáticos eferentes, continúan su recirculación linfática y regresan a la sangre a través del conducto torácico. En el intestino, el tiempo de unión de las células T es más prolongado, lo que provoca que el 50 % de estas penetren en la mucosa.2,16

Cuando por el contrario, el linfocito T interacciona con su antígeno específico en el ganglio linfático, se activa, comienza a proliferar y liberar mediadores solubles que provocan un aumento de la expresión de las moléculas de adhesión LFA-1, VLA-4, VLA-5, VLA-6 y CD44, que median su adhesión a otras células y a la matriz extracelular, aumentando así la afinidad por sus ligandos y la adherencia de las células accesorias a la matriz extracelular. Las células efectoras y de memoria permanecen en el ganglio linfático hasta que, pasado un tiempo, la avidez de estas moléculas de adhesión por sus ligandos, fluctúa nuevamente y disminuye, retornando por vía eferente a la sangre, pero ya diferenciadas como células efectoras y de memoria circulantes, con una expresión disminuida de L-selectina y con aumento en la expresión de las integrinas mencionadas y la molécula CD44.

Posteriormente, se asientan en los sitios de inflamación y los sitios de entrada y persistencia del antígeno mediando la fase efectora de la respuesta de las células T mediante las interacciones con sus ligandos LFA-1/ICAM-1, VLA-4/VCAM-1 y CD44/ hialuronato. En determinados sitios del organismo se conocen otras interacciones específicas como son: en la mucosa intestinal las interacciones a4b7 / MadCAM-1, a4b7 /VCAM-1 y CD44/hialuronato, y en la piel inflamada la interacción CLA-1 (antígeno linfocitario cutáneo-1) / E-selectina.2,16,19

Importancia de las moléculas de adhesión en la respuesta inflamatoria

La inflamación es una compleja serie de reacciones homeostáticas que involucra a los mecanismos inmunológicos humorales y celulares para proteger al organismo. Si esta reacción resulta exagerada o crónica, no cumple su función, y ocurren cambios patológicos.2,16

Se caracteriza por una reacción vascular inicial a un estímulo localizado (reconocimiento antigénico) con liberación de mediadores vasoactivos, una reacción celular de reclutamiento de células inflamatorias (leucocitos inmunocompetentes) que depende de la adhesión leucocitaria, y una reacción tisular en la que los leucocitos liberan mediadores inflamatorios, provocando los efectos deseados (eliminación del antígeno) o no (destrucción tisular).2,16

El fenómeno inflamatorio se desencadena por diferentes estímulos que inducen la liberación de mediadores proinflamatorios endógenos, que a su vez inducen la activación endotelial. El endotelio activado expresa de novo o incrementa la expresión de diferentes moléculas de adhesión, que incluyen la E y P-selectinas, VCAM-1 e ICAM-1. Además, las células endoteliales activadas liberan factores quimiotácticos con efectos sobre la síntesis de factores procoagulantes y una mayor susceptibilidad a la apoptosis. Los factores endógenos que inducen activación endotelial son sintetizados principalmente por los macrófagos como el TNF-a, la interleucina (IL) -1 y el interferón (IFN) g. El TNF es el principal estímulo que induce la expresión de las moléculas de adhesión en el endotelio activado. Una vez que el endotelio es activado, la extravasación de los leucocitos transita por los 4 pasos conocidos de: adhesión inicial, rodamiento, firme adhesión y migración transendotelial. Es importante mencionar que otro elemento clave en el fenómeno inflamatorio es el estímulo quimiotáctico, responsable de la atracción de los leucocitos al foco inflamatorio. Diferentes factores solubles son capaces de inducir quimiotaxis, incluyendo el factor de activación plaquetario (FAP), algunos leucotrienos, las prostaglandinas y el fragmento del complemento C5a. Sin embargo, el principal estímulo de extravasación leucocitaria son las quimocinas, polipéptidos de bajo peso molecular sintetizados por una amplia variedad de tipos celulares, como las células endoteliales, las plaquetas y los leucocitos.1,2,16

Los principales efectos de las quimocinas sobre los leucocitos son la quimioatracción, la inducción de activación celular, la regulación de la actividad de integrina leucocitaria y aquellos fenómenos como consecuencia de las vías de activación a través de las proteínas G, que incluye el AMPc y fosfolipasas con activación de la PKC y un incremento del Ca+ libre intracelular.1

Reacción vascular

Las células T de memoria reconocen su antígeno específico en un sitio alejado (periferia) del sitio de presentación antigénica inicial, lo cual provoca una alteración de las células endoteliales microvasculares locales, se inicia el contacto celular entre las células endoteliales y los linfocitos T activados (interacción entre el CD40 en las células endoteliales y el CD40L en los linfocitos), los cuales liberan citocinas como el TNF que provoca la liberación de sustancias vasodilatadoras endoteliales, el IFN g que induce la liberación de óxido nítrico y prostaciclina, factores liberadores de histamina y quimocinas derivadas de las células T, que actúan sobre los mastocitos provocando la liberación de histamina. Todo esto induce la activación del endotelio y vasodilatación, con incremento del flujo sanguíneo local, con optimización de la llegada de los leucocitos al sitio de inflamación e incremento del tiempo de permanencia o residencia de los leucocitos en la superficie vascular.2,16

Reacción celular

La vasodilatación, por lo tanto, favorece la adhesión inicial y el rodamiento de los leucocitos en una fase temprana sobre el endotelio vascular, el cual es mediado principalmente por las selectinas y sus ligandos, inicialmente los neutrófilos y después los linfocitos y monocitos. Entre las 1-2 horas iniciales de activación endotelial por citocinas, se expresa la E-selectina, mediante la cual se unen los neutrófilos y las células T CD4 TH1 (del inglés, T helper 1) al endotelio, por la interacción CD62E/ ESL-1. También se induce la P-selectina, ocurriendo la interacción P-selectina/ PSGL-1; a las 6-12 horas se expresa el VCAM-1, lo que permite la interacción VLA-4 / VCAM-1, a4b7 / VCAM-1 y a4b7 / MadCAM-1, mediante las cuales se unen los linfocitos, células T de memoria y eosinófilos. Los neutrófilos pueden utilizar la vía L-selectina/CD34 y L-selectina / MadCAM-1.1,2,16,19

Esta fase de rodamiento va seguida de la firme adhesión y transmigración leucocitaria, la cual es desencadenada por la acción de los mediadores solubles o quimocinas como el MIP b1(proteína inflamatoria del macrófago b1), que provocan cambios conformacionales en los receptores de adhesión y la interacción del receptor CD31 o PECAM-1 (CD31) (glicoproteína de adhesión celular endotelial/ plaquetaria, que está localizada también en el endotelio y las uniones intercelulares), que facilita la transmigración enviando señales a los leucocitos. También participa la caderina VE presente en las uniones de las células endoteliales.1,2,16 Las quimocinas como la interleucina-8 y la proteína quimiotáctica del macrófago (MCP-1), se van a unir con los glicosaminoglicanos-heparán-sulfato de la superficie de las células endoteliales, la molécula de adhesión CD44 y syndecam, y van a favorecer la óptima presentación de los leucocitos unidos con las células endoteliales promoviendo la extravasación.

Las citocinas o las señales producto del contacto intercelular de las células endoteliales con las células T activadas, provocan cambios en la forma de las células endoteliales y remodelación de la membrana basal, que favorece el escape de macromoléculas. Durante 24 horas, las células endoteliales organizan sus moléculas de adhesión concentrándose en los sitios de unión intercelular endotelial. La deposición de fibrinógeno y fibrina (macromoléculas extravasadas del plasma) en los tejidos, forman un sostén o armazón (matriz), que facilita la migración leucocitaria y la subsecuente retención de los leucocitos en los tejidos extravasculares por gradientes quimiotácticos tisulares. La interacción de las moléculas de adhesión y las quimocinas, han permitido establecer el modelo de multietapas de reclutamiento leucocitario en la respuesta inflamatoria. Los leucocitos activados por quimocinas reordenan su citoesqueleto, pasando de su forma esférica a achatada, y aumentan su afinidad de interacción con el endotelio y su motilidad.

La captura o firme adhesión de los leucocitos al endotelio y su transmigración del espacio vascular al extravascular, está mediada por las interacciones LFA-1/ICAM-1, Mac-1/ICAM-1 y VLA-4/VCAM-1. Este proceso de transmigración puede ser secuencial, primero los monocitos y después las células T de memoria. La vía de interacción utilizada es discutida por diferentes autores en cuanto a si depende del tipo celular o el tipo de quimosina liberada. Se conoce que el monocito utiliza la molécula CD18, y que cuando la IL-1 y el TNF provocan la estimulación endotelial, la transmigración ocurre a través de la vía VLA-4/VCAM-1.1,2,16

En pocos días, los neutrófilos abandonan los tejidos por la vía linfática, y posteriormente los linfocitos T y monocitos activados. Esta subsecuente migración de los leucocitos hacia el foco inflamatorio, es mediada por los receptores de la matriz extracelular, como son las b1 integrinas. Una proporción considerable de células NK se adhieren al endotelio, y aproximadamente del 30 al 40 % de las que se adhieren, migran a través del mismo, siendo más eficientes que las células T no activadas, y la estimulación de estas con IL-2 e IL-12, incrementa su capacidad adhesiva por las vías de interacción mediadas por las moléculas LFA-1 y VLA-4.16, 20,21

Una proteína endotelial recientemente descrita, homóloga a las moléculas de adhesión de unión humanas (JAM, del inglés human junctional adhesion molecule), y el antígeno A33, es la molécula endotelial vascular VE-JAM/JAM2 (VE, del inglés vascular endotelial), que interactúa con JAM3 en las células T, NK y dendríticas, que puede ser de gran importancia en el tránsito leucocitario durante el proceso inflamatorio.22

Potencial terapéutico relacionado con las moléculas de adhesión

El campo de las moléculas de adhesión como vía de nuevas estrategias terapéuticas, resulta alentadora, pues estas moléculas presentan grandes dominios extracelulares y son estrechamente reguladas por las citocinas inflamatorias, lo cual facilita su efectividad como moléculas blanco en la terapéutica antinflamatoria y su control.23

Se han empleado múltiples formas terapéuticas experimentales desde el año 1988, tratando de inducir un déficit de las moléculas b2 integrinas leucocitarias para disminuir respuestas inflamatorias exacerbadas y dañinas al organismo, como ocurre en las enfermedades autoinmunes y otras enfermedades. En un inicio, se utilizaron los AcMos anti–ICAM-1, anti-CD18 (b2 integrina) y anti-a4; también AcMos antintegrinas b1 asociados con drogas antitumorales y antiinvasivas en el tratamiento de tumores sólidos para inhibir su desarrollo y metástasis, anti-selectinas y anti a4b7 integrinas, los cuales han tenido un efecto beneficioso en diferentes modelos de enfermedades inflamatorias. Otros productos se han empleado por su acción moduladora en la expresión de estas moléculas como los retinoides, que disminuyen la expresión basal de ICAM-1 y estimulan la producción de IFNg, por lo que tienen efecto antiinflamatorio, y el óxido nítrico como modulador antiinflamatorio y antiadhesivo.24

En la actualidad se están utilizando con mejores resultados antagonistas que bloquean o inhiben específicamente la unión de la GPIIb/IIIa plaquetaria con el fibrinógeno, que inhiben la adhesión plaquetaria y su agregación por la vía RGD con el fibrinógeno. Estos medicamentos en altas dosis, pueden causar una completa inhibición de la agregación plaquetaria y una prolongación máxima del tiempo de sangramiento.25

El tratamiento oral de sustancias activas no peptídicas de bajo peso molecular está siendo evaluado, así como si estas sustancias son superiores al ácido acetil salicílico y el clopidogrel en la prevención a largo plazo de la oclusión arterial.25 De la misma forma, se está evaluando el efecto del bloqueo de las interacciones LFA-1/ICAM-1, VLA-4/VCAM-1, PECAM-1/PECAM-1 y del receptor para la vitronectina avb3, como una nueva terapia contra la angiogénesis en los tumores sólidos.18, 23,24

La interacción VLA-4/ fibronectina y VLA-4/ VCAM-1, promete ser un buen blanco terapéutico en el asma, y el AcMo anti-a4b7 en el tratamiento de las enfermedades del intestino como la colitis ulcerativa y enfermedad de Crohns.24

Un excelente AcMo anti gpIIbIIIa plaquetaria ha sido usado para prevenir estenosis después de la angioplastia, y un gran número de potentes péptidos de bajo peso molecular y antagonistas no peptídicos se encuentran en desarrollo. Se ha seleccionado un gran número de moléculas para intervenciones terapéuticas, como son la P y E selectinas y otras integrinas como LFA-1, Mac-1, avb3, VLA-4 y a4b7, L-selectina, CD44, así como otras implicadas en los mecanismos inmunes y de la respuesta inflamatoria.24

Ligandos solubles sintéticos de selectinas e integrinas se utilizan para bloquear las funciones adhesivas de estas moléculas e inhibir la inflamación. Las drogas antiinflamatorias no esteroideas inhiben la expresión de L-selectina y son muy utilizadas; drogas como el piroxicam y el meloxicam inhiben la translocación de Mac-1 hacia la membrana celular, así como la activación de integrinas inducida por quimocinas.1

La pentoxifilina inhibe los fenómenos de adhesión celular mediados por integrinas, e interfiere con la activación de las b1 integrinas. La específica inhibición de la síntesis de integrinas y selectinas por oligonucleótidos antisentidos es otro interesante avance en la terapia antiadhesiva, pero existen problemas a resolver antes de su aplicación práctica.1

El extraordinario avance alcanzado en los últimos años en el estudio de estas moléculas en diferentes procesos fisiológicos y su relación con la fisiopatogenia de procesos patológicos, permitirá el desarrollo de nuevas variantes terapéuticas futuras.

Summary

Adhesion molecules. Importance in the immune and inflammatory response

Adhesion molecules are functional receptors that appear in the cellular membrane and have an active participation in multiple physiological and pathological phenomena, such as the organization of animal cells during the embrionary development by their differentiation, migration and localization in organs and tissues; the hemostasis phenomena as the platelet aggregation and the formation of thrombi; tissular repair and wound healing; and the tumoral dissemination or metastasis. They also play an important role in the migration and activation of leukocyte sin immunosurveillance, and in the development of the inflammatory response and of the mechanisms that take part in the cellular immune response. The fundamental characteristic of these receptors is the capacity to transduce signals to the interior of the cell and to modulate cascades of signals induced by different growth factors. The knowledge of the regulation of their expression, their state of activation on the cell surface, the cellular and tissular distribution and their possible interactions, are of vital significance to understand the action mechanisms involved in the functioning of the cells participating in the immunological defense, in the physiopathogeny of different diseases and in the development of new therapeutic strategies. Therefore, the study of the behavior of these molecules in the course of different diseases is a very topical working line at present and it is also of great interest in the field of immunology and in medical practice.

Key words: Molecules, adhesion, receptors.

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Recibido: 20 de agosto de 2006. Aprobado: 13 de septiembre de 2006.
Dra. Consuelo Macías Abraham. Instituto de Hematología e Inmunología. Apartado Postal 8070, Ciudad de La Habana, CP 10800. Cuba. Tel (537) 6438268, 6438695, 6434214, Fax (537) 442334. e-mail: ihidir@hemato.sld.cu  

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