El gluten está compuesto por dos grupos de proteínas principales, gluteninas y gliadinas, ambas asociadas al desarrollo de enfermedad celíaca (EC) y patologías autoinmunes. Briani et al (1) han resumido elegantemente la fisiopatología de la EC y respuesta inmune hacia el gluten (dar click para agrandar. Resulta más cómodo abrirlo en una nueva pestaña para leer la descripción y seguirla en la imagen):

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A. Los péptidos producidos durante la degradación parcial del gluten cruzan la barrera intestinal, produciendo un incremento en la permeabilidad intestinal.

B. Los péptidos de gluten relevantes (a la respuesta inmune) son deamidados por la TG2 (transglutaminasa), creando epítopes (parte del antígeno reconocido por el sistema inmune) con potencial inmunoestimulante elevado. Estos péptidos también se pueden unir covalentemente a TG2 u otras proteínas mediante la actividad enzimática de TG2.

C. Los péptidos deamidados son presentados por las células presentadoras de antígenos, como células dendríticas, macrófagos o células B, a las células T CD4+.

D. Las células T específicas de gluten producen una expansión clonal de las células B y liberación de anticuerpos contra el gluten. Las células B específicas de TG2 también pueden activarse por las células T específicas de gluten, mediante ayuda intermolecular.

E. La expresión de citoquinas pro-inflamatorias por las células T activadas promueve la liberación de metaloproteinasas de matriz que causan daño epitelial y remodelación tisular.

F. La respuesta al gluten también involucra al sistema inmune innato, ya que las células epiteliales secretan IL-15 y expresan moléculas MHC-1 no clásicas en respuesta a la exposición al gluten, lo que activa las células T CD8+ citotóxicas que expresan receptores para Natural Killer, las cuales pueden reconocer y destruir las células epiteliales que contienen las moléculas inducidas por el estrés.

Pero la pregunta, fuera de los mecanismos desencadenados una vez que ya se produce el proceso autoinmune, es ¿Cómo el gluten desencadena la presentación antigénica de proteínas propias? Esto corresponde a los puntos A, B, C y D del esquema anterior.

Todo empieza con la digestión parcial del gluten a péptidos que atraviesan el borde de cepillo intestinal e interactúan con TG2. La TG2 es una enzima que cataliza el entrecruzamiento de proteínas por la formación de un enlace peptídico entre un residuo de glutamina y lisina; así como la deamidación y conversión de residuos de glutamina (carga neutra) a glutamato (carga negativa). La gliadina es uno de los sustratos preferidos por esta enzima. La reacción entre la TG2 y la gliadina se ilustra a continuación (2):

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La TG2 es activada por el calcio e inactivada por el zinc. Los residuos de glutamina (Q) presente en zonas ricas en prolina de las moléculas de gliadina sirven de sustratos para la enzima. Se forma un tioéster como intermediario de Michaelis-Menten. En ausencia de una amina primaria o a un pH bajo, el agua sirve como segundo sustrato. El ciclo se repite, dando moléculas de gliadina con residuos de ácido glutámico (E) en posiciones específicas. En esta hidrólisis, el segundo paso es el paso limitante, dando como resultado una acumulación del intermediario tioéster. En la figura, la transamidación está ilustrada como una reacción atípica cuando un residuo de lisina de TG2, en ausencia de un sustrato amino adecuado, ataca nucleofílicamente el intermediario tioéster, produciendo un complejo entre TG2 y la gliadina.

Resumiendo, la interacción de TG2 con la gliadina puede dar como resultado dos productos: el intermediario tioéster y el producto de la transamidación (última molécula de la izquierda). Debido a que la etapa limitante de la reacción completa hasta el complejo TG2-gliadina es la transaminación, el nivel del intermediario tioéster suele ser alto.

Cada cepa de trigo contiene genes que codifican más de 50 y hasta 150 diferentes gliadinas clasificadas como α/β, γ y ώ, basadas en su movilidad electroforética y secuencia de aminoácidos. Esto ocasiona un problema a la hora de encontrar epítopes y regiones específicas de reconocimiento por las células T. Sin embargo, a pesar de no conocer la secuencia total, existen algunos epítopes caracterizados, como por ejemplo:

- (141)QPQQSFPEQQ(150), γ-gliadina, restringido a DQ2
- (206)SGQGSFQPSQQ(216), α-gliadina, restringido a DQ8
- (724)QGYYPTSPQQS(734), glutenina, restringido a DQ8

Se ve más complicado de lo que es. Los números entre paréntesis indican la posición del péptido en donde comienza el epítope (en el primero, comienza en el residuo 141, Q; y termina en el residuo 150, Q). Las letras indican los aminoácidos que conforman el péptido (se utiliza la abreviación de una letra para cada aminoácido). Estos péptidos se han encontrado en diferentes tipos de gliadinas y gluteninas (en el primero, la variación γ de la gliadina). El término "restringido" hace referencia a qué tipo de receptor reconoce la secuencia (DQ2 ó DQ8). Los HLA-DQ son un tipo de receptor que se encuentra en las células presentadoras de antígenos. Los diferentes tipos de isoformas (ej. DQ2) se pueden unir y presentar diferentes antígenos a las células T, estimulando la producción de anticuerpos por las células B. Parece existir un consenso, basado en la cinética enzimática de la reacción, en que el intermediario tioéster es el neo-antígeno reconocido por las células T.

De esta manera, se reconoce a la TG2 como neo-antígeno mediado por el reconocimiento de un antígeno exógeno (gliadina).

El gluten también activa el sistema inmune innato

Recordando la respusta del sistema inmune adaptativo al gluten:

- La gliadina presente en el gluten no puede ser digerida totalmente por su alto contenido de prolinas. Las enzimas gástricas y pancreáticas no tienen actividad de clivaje post-prolina. Se forman péptidos parcialmente digeridos.

- El alto contenido en glutamina hace que sea un buen sustrato para transglutaminasa tisular (TTG). Esta tiene la capacidad de desaminar a los residuos de glutamina y convertirlos en ácido glutámico.

- Estos péptidos son reconocidos por HLA-DQ2 y HLA-DQ8, los cuales tienen preferencia por péptidos con aminoácidos cargados negativamente en diferentes regiones del péptido.

- Se produce la respuesta específica de células T.

Es importante también mencionar que la exposición de los péptidos del gluten a las células T CD4+ produce una respuesta mediada por las células Th1. Esta polarización de las células T naive hacia células Th1 parece estar mediada por T-bet, IL-18 e IFN-alfa.

A pesar de que los mecanismos por los cuales la gliadina produce una respuesta inmune adaptativa son claros, no explica todos los síntomas y cambios moleculares observados por la toxicidad del gluten. Esto ha ocasionado que la investigación no solo se centre en la respuesta inmune adaptativa, sino también en la respuesta inmune innata.

Se ha observado que la gliadina es capaz de estimular la producción de citoquinas por macrófagos y la maduración de células dendríticas (1, 2). La producción de citoquinas en células dendríticas también es estimulada por la gliadina en sujetos sin enfermedad celíaca (3). De particular relevancia resulta la estimulación directa de la producción de IL-15 por la gliadina, específicamente, por el péptido 31-43 (4). Esta citoquina es clave para la cascada de reacciones mediadas por el sistema inmune innato, particularmente, la inducción de la expresión de MICA en los enterocitos del epitelio intestinal y la up-regulation de la expresión del receptor NKG2D en los LIE (linfocitos intra-epiteliales). El modelo propuesto es como se observa a continuación (5):

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La digestión parcial del gluten va a producir dos "tipos" de péptidos: aquellos capaces de estimular la actividad de las células T CD4+. Otros péptidos (como por ejemplo el 31-43) van a estimular una respuesta inmune innata mediada por la inducción en la producción de IL-15. Esta citoquina estimula la expresión del receptor NKG2D los LIE (2) y MICA en las células epiteliales (3).

Las moléculas MICA (MHC class I polypeptide-related chain A) son ligandos naturales para los receptores NKG2D. Las MICA son moléculas inducidas por el estrés, que actúan como señal de peligro para alertar a las células Natural Killer (NK) y linfocitos CD8 T (LCD8T), mediante la activación del receptor NKG2D, en un mecanismo inespecífico y sin la necesidad de un péptido u otro ligando. La interacción entre MICA-NKG2D dirige la acción de los NK y CD8T hacia la destrucción de la célula transformada o infectada.Todos los NK y CD8T expresan el receptor NKG2D por lo que la regulación está principalmente mediada por la expresión de MIC en las células. Al activarse por la unión a MICA, el NKG2D se asocia con DAP-10 (death associated protein) e induce la fosforilación de la vía de las MAPK quinasas a través de ERK y JNK, causando lisis de los enterocitos.

La IL-15 producida en el epitelio intestinal va a causar la destrucción celular básicamente por inducción de MIC y cambio en las características de los LIE de células T antígeno-específicas hacia células T-citolíticas similares a los NK, capaces de producir daño epitelial por reconocimiento de MIC en las células epiteliales, mediante una vía antígeno-independiente.

Fuera de ser excluyentes, ambas respuestas inmunes son complementarias y sinérgicas y se cree que la respuesta inmune innata precede y define el tipo e intensidad de la respuesta inmune adquirida hacia el gluten.

Referencias

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Van Belle TL, von Herrath MG. The role of activating receptor NKG2D in autoimmunity. Mol Immunol. 2009;41(1):8-11

Londei M, et al. Gliadin as stimulator of innate responses in celiac disease. Mol Immunol. 2005;42(8):913-8

Koning F. Celiac disease: caught between a rock and a hard place. Gastroenterology. 2005;129(4):1294-301

Stepniak D, Koning F. Celiac disease--sandwiched between innate and adaptive immunity. Hum Immunol. 2006;67(6):460-8

Caillat-Zucman S. How NKG2D ligands trigger autoimmunity? Hum Immunol. 2006;67(3):204-7

Stenberg P, Roth B, Wollheim FA. Peptidylarginine deiminases and the pathogenesis of rheumatoid arthritis: a reflection of the involvement of transglutaminase in coeliac disease. Eur J Intern Med 2009 Dec;20(8):749-55

Briani C, Samaroo D, Alaedini A. Celiac disease: from gluten to autoimmunity. Autoimmun Rev 2008 Sep;7(8):644-50

K. E.A. Lundin. Coeliac disease - all questions answered? Digest Liver Dis 2002;34:238-42

Stenberg P, Roth B, Sjöberg K. Transglutaminase and the pathogenesis of coeliac disease. Eur J Intern Med 19 (2008) 83 - 91