Factores de quimiotaxis
La migración dirigida de las células inmunitarias comienza con el reconocimiento de sustancias específicas: los quimioatrayentes. Estos se pueden dividir provisionalmente en externos e internos.
- Péptidos bacterianos. Contienen N-formilmetionina, que inicia la síntesis de proteínas en las bacterias. Los eucariotas carecen de ella, por lo que para el sistema inmunitario actúa como una clara señal de peligro (PAMP). Neutrófilos, monocitos y macrófagos responden a ella.
- Factores proinflamatorios endógenos. Se forman directamente en el foco de inflamación. Estos incluyen anafilotoxinas (pequeños fragmentos del complemento C3a y C5a), leucotrienos (derivados lipídicos del ácido araquidónico), neuropéptidos, productos de degradación de la fibrina y pentraxinas (por ejemplo, la proteína C reactiva).
- Quimiocinas (Chemotactic cytokines). Es una familia de citocinas especializadas en la atracción celular. Son producidas por células mieloides y endoteliales activadas directamente en la zona de inflamación (un ejemplo clásico es la citocina proinflamatoria IL-1β o quimiocinas específicas como la interleucina-8).
Recepción y regulación de señales
Para captar los factores quimiotácticos, las células utilizan receptores de la familia similar a la rodopsina (por ejemplo, FPR y FPLR). Estas moléculas cruzan la membrana celular siete veces y funcionan en estrecha asociación con proteínas G.
La unión del ligando al receptor activa la proteína G, desencadenando el intercambio intracelular de GDP. Esto conduce a la reorganización del citoesqueleto y a la migración.
Es importante destacar que el sistema cuenta con un mecanismo de autolimitación (desensibilización). La cadena α de la proteína G posee una débil actividad GTPasa. Durante su funcionamiento, hidroliza el GTP a GDP. Tras esto, la subunidad α se reasocia con el dímero βγ formando un trímero inactivo. El complejo se vuelve a unir al receptor de quimiocinas y la transmisión de la señal hacia el interior de la célula se detiene.
Mecanismo de movimiento celular (polarización)
Para que una célula pueda moverse, debe producirse una estricta coordinación de los procesos intracelulares en su interior. La célula se divide morfológica y funcionalmente en varias zonas:
- Borde delantero (seudópodo / lamelipodio). Aquí los receptores registran el gradiente químico. La señal de las proteínas G activa la fosfoinositida 3-cinasa (PI3K) con la formación de PIP3, así como pequeñas GTPasas (Cdc42, Rac). El efecto principal es la polimerización de actina F, gracias a la cual la célula emite una prolongación anterior.
- Zona de adhesión celular. La señal, a través de la fosfolipasa C (PLC) y el diacilglicerol (DAG), se transmite a la molécula RAPL. Esto conduce a la activación de integrinas, las cuales aseguran una fuerte adhesión de la célula al sustrato o a la pared del vaso.
- Borde posterior (uropodo). La pequeña GTPasa Rho y la cinasa asociada ROCK estimulan la formación de complejos actomiosínicos. Su contracción provoca la retracción del borde posterior, completando así el paso celular.
De este modo, el ciclo de movimiento incluye: aumento de la adhesión $\rightarrow$ polarización $\rightarrow$ ensamblaje de actina polimérica $\rightarrow$ proyección del lamelipodio $\rightarrow$ contracción de la actiomiosina.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué clases de quimiocinas se distinguen según la disposición de los residuos de cisteína?
Dependiendo de la disposición mutua de los residuos de cisteína, se distinguen cuatro grupos de quimiocinas.
- α-quimiocinas (quimiocinas CXC): los residuos de cisteína están separados por cualquier otro aminoácido.
- β-quimiocinas (quimiocinas CC): los residuos de cisteína se encuentran uno tras otro.
- γ-quimiocinas (quimiocinas C): tienen solo dos residuos de cisteína, uno de los cuales se localiza cerca del extremo N-terminal.
- δ-quimiocinas (quimiocinas CX3C): los residuos de cisteína del extremo N-terminal están separados por tres aminoácidos cualesquiera.
¿Qué receptores se unen específicamente a las quimiocinas de las familias CC y CXC?
Las quimiocinas de las familias CC y CXC se unen específicamente a los receptores correspondientes similares a la rodopsina, que se denominan con las abreviaturas CCR y CXCR.
| Familia de quimiocinas | Receptores específicos |
|---|---|
| Quimiocinas CXC | CXCR1, CXCR2, CXCR3, CXCR4, CXCR5, CXCR6, CXCR7 |
| Quimiocinas CC | CCR1, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CCR6, CCR7, CCR8, CCR9, CCR10 |
Al mismo tiempo, un receptor puede interactuar con múltiples quimiocinas, y una quimiocina puede ser reconocida por diferentes receptores. Por ejemplo, las quimiocinas proinflamatorias CXC 1–8 interactúan con CXCR1 y CXCR2, mientras que los ligandos de la subgrupo MIG, IP-10, ITAC se unen a CXCR3.
¿Qué mecanismos y mediadores aseguran la supresión y detención de la quimiotaxis de los leucocitos?
La supresión y detención de la quimiotaxis de los leucocitos están garantizadas por mecanismos de desensibilización de receptores e inactivación enzimática de quimiocinas.
- Desensibilización del receptor (autolimitación): la cadena Gα hidroliza el GTP a GDP, tras lo cual se reasocia con el dímero Gβγ. El trímero inactivo formado restablece la unión con el receptor de quimiocinas, deteniendo la transmisión de la señal intracelular.
- Inhibición enzimática (por metaloproteinasas): la parte N-terminal individual de la quimiocina puede ser escindida por metaloproteinasas. Como resultado, la molécula modificada adquiere propiedades inhibidoras.
Cómo recordar las zonas de una célula en movimiento: PAR — Proyección anterior / Borde delantero (Polimerización de actina), Adhesión (Activación de integrinas), Retracción del uropodo (acción de la actiomiosina).
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué los péptidos bacterianos atraen a las células inmunitarias?
Contienen N-formilmetionina, que es esencial para que las bacterias sinteticen proteínas, pero totalmente ausente en los eucariotas. Para los leucocitos, este es un marcador infalible de un agente extraño.
¿Cómo se detiene la señal proveniente del receptor de quimiocinas?
La proteína G escinde el GTP en GDP gracias a su actividad enzimática intrínseca. Después de esto, sus subunidades se ensamblan en un complejo inactivo, bloqueando el receptor.
¿Mediante qué mecanismo se retrae el borde posterior de la célula durante el movimiento?
Gracias a la acción de la pequeña GTPasa Rho y la cinasa ROCK, que desencadenan la formación y contracción de los complejos actiomiosínicos en el uropodo.
Qué más repasar sobre el tema
- Modelado de la quimiotaxis in vitro utilizando un análogo sintético de fMLP.
- El papel de las anafilotoxinas (C3a, C5a) en el desarrollo de reacciones inflamatorias sistémicas.
- Metabolismo del ácido araquidónico y funciones de los leucotrienos en la alergia.
- Diversidad de los receptores similares a la rodopsina en los leucocitos.
- Cascadas de pequeñas GTPasas (Cdc42, Rac, Rho) y sus dianas en el citoesqueleto.
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