timocito

En los seres humanos, las células madre hematopoyéticas CD34+ circulantes residen en la médula ósea. Estas producen precursores de linfocitos T, que colonizan el timo (convirtiéndose así en timocitos) y se diferencian bajo la influencia de la proteína Notch y sus ligandos.

Los timocitos doble negativos tempranos expresan (y pueden identificarse por) CD2 , CD5 y CD7 . Durante la etapa doble negativa, la expresión de CD34 cesa y se expresa CD1 . La expresión de CD4 y CD8 los convierte en doble positivos y maduran en células CD4+ o CD8+. ^{[ 2 ]}

Los timocitos derivan en última instancia de células progenitoras hematopoyéticas de la médula ósea [véase célula madre hematopoyética , hematopoyesis ] que llegan al timo a través de la circulación. ^{[ 4 ]} Se cree que el número de progenitores que ingresan al timo cada día es extremadamente pequeño. Por lo tanto, se desconoce qué progenitores colonizan el timo. Actualmente, se propone que los progenitores linfoides tempranos (ELP) se asientan en el timo y probablemente sean los precursores de al menos algunos timocitos. Los ELP son Linaje-CD44+CD25-CD117+ y, por lo tanto, se asemejan mucho a los ETP, los progenitores más tempranos en el timo. Los precursores ingresan al timo en la unión corticomedular. Entre las moléculas que se sabe que son importantes para el ingreso al timo se incluyen la P-selectina (CD62P) y los receptores de quimiocinas CCR7 y CCR9 . ^{[ 5 ]}

Tras su entrada en el timo, los progenitores proliferan para generar la población de ETP. A continuación, se generan los timocitos DN2, que migran desde la unión corticomedular hacia la cápsula del timo. Los timocitos DN3 se generan en la zona subcapsular.

Además de la proliferación, la diferenciación y el compromiso con el linaje T ocurren dentro de la población de timocitos DN. El compromiso, o la pérdida de potenciales de linaje alternativos (como los potenciales de linaje mieloide, B y NK), depende de la señalización Notch y se completa en la etapa DN3. Tras el compromiso con el linaje T, los timocitos DN3 experimentan selección β. ^{[ 6 ]}

La capacidad de las células T para reconocer antígenos extraños está mediada por el receptor de células T (TCR), una proteína de superficie capaz de reconocer secuencias cortas de proteínas ( péptidos ) presentadas en el MHC . El objetivo del desarrollo de los timocitos es producir células T maduras con una amplia variedad de receptores de células T funcionales, mediante el proceso de reordenamiento del gen TCR.

A diferencia de la mayoría de los genes, que poseen una secuencia estable en cada célula que los expresa, el receptor de células T está compuesto por una serie de fragmentos genéticos alternativos. Para crear un receptor de células T funcional, los timocitos doble negativos utilizan una serie de enzimas que interactúan con el ADN para cortarlo y unir los fragmentos genéticos. Como resultado, cada receptor de células T tiene una secuencia diferente, debido a la distinta selección de fragmentos genéticos y a los errores introducidos durante el proceso de corte y unión (véase la sección sobre recombinación V(D)J para obtener más información sobre el reordenamiento del TCR). La ventaja evolutiva de poseer un gran número de receptores de células T únicos radica en que cada célula T es capaz de reconocer un péptido diferente, lo que proporciona una defensa contra patógenos de rápida evolución. ^{[ 7 ]}

El reordenamiento del TCR ocurre en dos pasos. Primero, la cadena TCRβ se reordena en la etapa DN3 del desarrollo de las células T. La cadena TCRβ se empareja con la pre-Tα para generar el pre-TCR. La desventaja celular en el proceso de reordenamiento es que muchas de las combinaciones de los fragmentos del gen del receptor de células T no son funcionales. Para eliminar los timocitos que han producido un receptor de células T no funcional , solo se permite que las células que han reordenado con éxito la cadena beta para producir un pre-TCR funcional se desarrollen más allá de la etapa DN3. Las células que no producen un pre-TCR funcional son eliminadas por apoptosis . Este proceso se conoce como punto de control de selección beta. La selección beta exitosa requiere que se produzca TCRβ, que TCRβ sea capaz de emparejarse con la pre-Tα para generar el pre-TCR, y que el pre-TCR pueda interactuar en la superficie celular con las proteínas de señalización del TCR.

En la etapa de selección β, de forma similar al TCR maduro, el pre-TCR también forma una sinapsis inmunológica. ^{[ 8 ]} Aunque la interacción entre el pre-TCR y el MHC unido al péptido no es esencial para el desarrollo de las células T, ^{[ 9 ] [ 10 ]} desempeña un papel fundamental al fomentar la proliferación preferencial de células cuyo pre-TCR puede unirse al MHC propio. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Tras la selección β, los timocitos generan células doble positivas CD4+CD8+, que luego experimentan un reordenamiento del TCRα, dando como resultado un TCR completamente ensamblado.

Los timocitos que superan la selección β expresan un receptor de células T capaz de ensamblarse en su superficie. Sin embargo, muchos de estos receptores de células T seguirán siendo no funcionales debido a su incapacidad para unirse al MHC . La siguiente etapa importante del desarrollo de los timocitos es la selección positiva, que consiste en conservar únicamente aquellos timocitos que poseen un receptor de células T capaz de unirse al MHC. El receptor de células T requiere CD8 como correceptor para unirse al MHC de clase I, y CD4 como correceptor para unirse al MHC de clase II. En esta etapa, los timocitos aumentan la expresión de CD4 y CD8 , convirtiéndose en células doble positivas.

Los timocitos doble positivos que poseen un receptor de células T capaz de unirse al MHC de clase I o clase II (incluso con una afinidad débil) reciben señalización a través del receptor de células T. ^{[ 3 ]} Los timocitos que poseen un receptor de células T incapaz de unirse al MHC de clase I o clase II sufren apoptosis . Algunos timocitos pueden rescatar la selección positiva fallida mediante la edición del receptor (reordenamiento del otro alelo del receptor de células T para producir un nuevo receptor de células T).

Los timocitos doble positivos experimentan una determinación de linaje, madurando en una célula T CD8+ (que reconoce el MHC de clase I) o en una célula T CD4+ (que reconoce el MHC de clase II). La determinación del linaje ocurre en la etapa tardía de la selección positiva y funciona mediante la regulación negativa de CD4 y CD8 (reduciendo la señal del receptor de células T) y luego la regulación positiva solo de CD4. Los timocitos que comienzan a recibir señal nuevamente son aquellos que reconocen el MHC de clase II y se convierten en células T CD4+. Los timocitos que no comienzan a recibir señal nuevamente son aquellos que reconocen el MHC de clase I, y regulan negativamente CD4 y regulan positivamente CD8, para convertirse en células T CD8+. Ambos tipos de timocitos se conocen como timocitos simples positivos.

El éxito en la selección positiva permite que el timocito experimente una serie de cambios madurativos durante la transición a una célula T positiva única. Estas células T positivas únicas regulan positivamente el receptor de quimiocinas CCR7, lo que provoca su migración desde la corteza a la médula. En esta etapa, el proceso clave de maduración implica la selección negativa, es decir, la eliminación de los timocitos autorreactivos.

La principal desventaja de un proceso de reordenamiento genético para receptores de células T radica en que, por azar, algunas combinaciones de fragmentos genéticos pueden generar un receptor capaz de unirse a autopéptidos presentados en el complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) de clase I o II. Si las células T que portan estos receptores llegaran a la periferia, podrían activar una respuesta inmunitaria contra sí mismas, lo que resultaría en autoinmunidad . La selección negativa es el proceso que ha evolucionado para reducir este riesgo. Durante la selección negativa, todos los timocitos con alta afinidad por la unión a autopéptidos presentados en el CMH de clase I o II son inducidos a sobreexpresar BCL2L11 , una proteína que induce la apoptosis. Las células que no tienen alta afinidad por los autoantígenos sobreviven a la selección negativa. En esta etapa, algunas células también son seleccionadas para convertirse en células T reguladoras , generalmente aquellas con una afinidad intermedia por los autopéptidos.

La selección negativa puede ocurrir en la etapa doble positiva en la corteza. Sin embargo, el repertorio de péptidos en la corteza se limita a aquellos expresados ​​por las células epiteliales, y las células doble positivas son poco propensas a sufrir selección negativa. Por lo tanto, el sitio más importante para la selección negativa es la médula, una vez que las células están en la etapa simple positiva. Para eliminar los timocitos reactivos a órganos periféricos, los factores de transcripción Aire y Fezf2 impulsan la expresión de múltiples antígenos periféricos, como la insulina, lo que resulta en la eliminación de células específicas para esos antígenos. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Esto permite que los timocitos simples positivos se expongan a un conjunto más complejo de autoantígenos que el presente en la corteza, y por lo tanto eliminan de manera más eficiente las células T que son autorreactivas.

Los timocitos con positividad simple permanecen en la médula durante 1-2 semanas, analizando autoantígenos para detectar autorreactividad. Durante este tiempo, experimentan los cambios madurativos finales y luego abandonan el timo mediante S1P y CCR7. Al entrar en el torrente sanguíneo periférico , estas células se consideran linfocitos T maduros, y no timocitos.

La selección negativa no es 100% efectiva. Algunas células T autorreactivas escapan a la censura tímica y se liberan a la circulación. Existen mecanismos adicionales de tolerancia periférica que actúan en la periferia para silenciar estas células, como la anergia , la deleción y las células T reguladoras . Si estos mecanismos de tolerancia periférica también fallan, puede surgir autoinmunidad .

El trasplante de timo da como resultado que las células T aprendan a evitar reaccionar con los antígenos del donante, y aún pueden reaccionar con muchos autoantígenos del cuerpo. La enfermedad autoinmune es una complicación frecuente después del trasplante de timo, presente en el 42 % de los sujetos más de un año después del trasplante. ^{[ 15 ]} Sin embargo, esto se explica en parte por el hecho de que la propia indicación, es decir, el síndrome de DiGeorge completo (ausencia de timo), aumenta el riesgo de enfermedad autoinmune. ^{[ 16 ]}