La Susceptibilidad Genética al Desarrollo de Enfermedades

Julio Granados Arriola

Secretaría de Salud, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán. Ciudad de México, México.

 

Introducción

El MHC (complejo mayor de histocompatibilidad) se conforma por un grupo de genes extraordinariamente polimórficos. Los productos de estos genes se expresan en la superficie de las células, a las que se les denomina HLA (antígeno leucocitario humano) y anteriormente, se les describió en los linfocitos.

La región del MHC se encuentra en el brazo corto del cromosoma 6, ocupando alrededor de 4 Mb de material genético, y es la región de mayor densidad genética en el genoma humano, pues lleva a su cargo la determinación de la respuesta inmune del individuo.

Los genes del MHC desempeñan una función importante en la respuesta inmunológica; algunos de ellos, como es el caso de los genes HLA, son imprescindibles para el desarrollo de una respuesta contra los antígenos proteicos.

Por otro lado, los genes del complemento, también localizados dentro del MHC, son importantes en la respuesta inmunológica innata. En otras palabras, las moléculas de HLA de clase I y II son el mecanismo por medio del cual el organismo reconoce las estructuras propias y logra diferenciarlas de las extrañas; de lo anterior, la célula responsable es el linfocito T, que solo reconoce los antígenos cuando estos están acoplados a una molécula HLA.

Datos históricos

Los estudios de la evolución de los injertos de piel y de otros tejidos entre ratones de la misma o diferentes cepas fue el paso inicial en el descubrimiento del MHC murino. Estos estudios se basaron en el uso de herramientas genéticas, como las cepas singénicas (gnéticamnete identicos) y congénicas (genoma distinto). George Snell y sus colaboradores se percataron de que cuando los injertos de piel se realizaban entre individuos de la misma cepa, el índice de rechazo era mucho menor en relación con los realizados entre individuos de distintas.

Con el uso de las cepas de ratones de cepas singénicas y de ratones con pequeñas porciones de congénicas, se concluyó que había un grupo de genes responsables de la misma aceptación o del rechazo de los injertos; a estos se les llamaron genes de histocompatibilidad en el ratón; a este complejo se le denominó H-2-A. A través del estudio de la generación de anticuerpos contra polipéptidos sintéticos (polímeros de uno o más aminoácidos), se logró definir la importancia del MHC en la inmunología; los genes que regulaban este proceso se definieron como los genes de la respuesta inmune. Los análisis de genética clásica demostraron que estos genes se localizan dentro del MHC.

El análisis del MHC en los seres humanos comenzó con la detección del efecto citotóxico del suero de individuos politransfundidos o mujeres multíparas sobre los leucocitos de otros individuos. Este dato sugería la previa inmunización de algunos individuos contra antígenos localizados en los leucocitos, denominados antígenos de leucocitos humanos para denotar su localización. Los ensayos realizados por Jean Dausset en individuos trasplantados revelaron que estos desarrollaban anticuerpos circulantes dirigidos contra estructuras localizadas tanto en el tejido trasplantado como en los leucocitos. Con la caracterización de estos antisueros se demostró la existencia de moléculas codificadas por genes que determinaban la compatibilidad en el intercambio de tejidos; los primeros locus caracterizados fueron HLA-A, HLA-B, HLA-C y a continuación se caracterizaron los productos de los genes HLA-DR, DP y DQ.

Organización genética

El MHC está formado por un grupo de genes, algunos de ellos relacionados de manera funcional y estructural entre sí. En los humanos, el MHC se localiza en la banda 6p21.3 del brazo corto del cromosoma 6. Este complejo ocupa cerca de 4 Mb (megabases) de ADN (una megabase contienen cerca de 1 millón de pares de bases). El MHC está dividido de manera arbitraria en tres regiones designadas como región de clase I, II y III, que en conjunto tienen alrededor de 120 loci:

  • Clase I: se encuentra en el extremo mucho más telomérico, ocupa casi 2 Mb y aunque hasta ahora se conocen 25 loci, se calcula que podría contener más de 50.
  • Clase II: es la más centromérica, tiene una extensión de cerca de 0.8 Mb y contiene unos 34 loci.
  • Clase III: está distribuida entre los genes de clase I y II, ocupa alrededor de 2.2 Mb y contiene unos 63 loci.

Se calcula que cerca de 10% de la secuencia de ADN del MHC codifica proteínas funcionales, mientras que la función del 90% restante se desconoce. Figura 1

A nivel de la secuencia de ADN, el MHC humano puede dividirse en dos partes o isocoros, los cuales difieren en su contenido G-C (guanina-citocina). El límite entre los dos isocoros se encuentra alrededor de la región clase II y la III; la de clase II se caracteriza por un bajo contenido de G-C (menor que 50 %), mientras la III contiene una proporción mayor que 50 % de G-C. Debido a lo anterior, en las secuencias codificantes de las regiones de clase III y I, es más probable que el tercer nucleótido (base) de cada uno sea guanina o citocina en relación con adenosina y timina. Las regiones del MHC contienen tres tipos de genes. Figura 2

El primero comprende a los genes que codifican para proteínas que presentan péptidos procesados al receptor de las células T (TCR). Algunos de esos genes, al parecer, perdieron esa función, ya que la estructura de la proteína sugiere que en algún momento tuvieron la capacidad de presentar péptidos. El segundo tipo comprende a los genes no-MHC con funciones inmunológicas; la estructura de las proteínas codificadas por ellos es muy distinta a la de las proteínas codificadas por los genes MHC.

El tercer tipo comprende genes que están concentrados en la región de clase III, aunque también se encuentran en las regiones de clase I y II. Algunos mamíferos placentarios tienen una organización de los genes MHC similar a la de los humanos, otros difieren de manera considerable del prototipo humano. Aún entre individuos de la misma especie (esto incluye a los humanos), puede diferir el número y el arreglo de los genes del MHC que portan. Está claro que algunas asociaciones son las mismas que las observadas en el humano; sin embargo, en los pájaros o en peces con esqueleto, los genes del MHC están entremezclados con otros genes que forman parte del mismo, incluso, están distribuidos por todo el genoma.

Para determinar el orden de los genes se han utilizado distintos mecanismos. Uno de ellos es el uso de métodos de genética clásica, lo cual da como resultado un mapa genético, algunas veces referido como mapa de ligamiento porque está basado en el ligamiento de los genes; la tendencia de estos en el mismo cromosoma es de segregar o ser heredados juntos; y en los mapas genéticos, las distancias se expresan en unidades de recombinación (cM). Otros mecanismos utilizan métodos de genética molecular y dan como resultado los mapas físicos, en los cuales las distancias se miden en cuanto al número de pares de nucleótidos.

Los métodos de genética clásica se han utilizado con buen resultado en cepas de ratones, en las que su aplicación se ha facilitado por la disposición de cepas singénicas, congénicas y recombinantes. Las cepas singénicas están formadas por individuos genéticamente idénticos que son generados por cruzamiento repetido de parientes cercanos. El uso de estas cepas permite eliminar la variabilidad genética que podría influenciar el desarrollo de un experimento o dificultar su interpretación.

Las cepas congénicas están formadas por individuos genéticamente idénticos, excepto por un segmento cromosómico (las cepas que difieren en un solo locus se denominan coisogénicas). Estos modelos han ayudado a entender la importancia de los genes de MHC en la respuesta inmune, así como en la susceptibilidad a enfermedades autoinmunes. Por último, las cepas recombinantes están formadas por individuos que en sitios específicos, como el complejo H2, tienen genes que recombinaron y formaron una variante distinta. Aunque los métodos de biología molecular han suplementado estas tres herramientas de genética clásica, en algunas otras áreas, el progreso ha sido considerablemente lento; después de todo, el alto nivel de sofisticación de la biología molecular no puede usarse si el gen que codifica para un rasgo no se ha aislado (clonado). Sin embargo, para clonar un gen responsable de un fenotipo específico se necesita estudiar organismos que lo expresen. La correlación de un fenotipo con una pequeña región, en especial del genoma que controla el gen, puede aislarse con facilidad con cepas singénicas, congénicas y recombinantes en el complejo H2 (MHC murino). Los métodos moleculares incluyen la electroforesis en gel de campo pulsado y el análisis basado en clonas de fagos, clonas de cósmidos y YAC (cromosomas artificiales de levaduras); y, recientemente, la secuenciación del ADN se agregó a la lista. El proceso de mapeo del MHC no se ha completado en ninguna especie, pero donde se ha progresado significativamente es en el análisis del HLA humano y del complejo H2 en el ratón.

En la región de clase I, los loci están entremezclados con otros no relacionados de función inmunológica desconocida; algunos ejemplares son el loci que codifica para la cadena β tubulina, proteína GTP-binding, factor de transcripción de unión a octámeros, entre otros. De los loci HLA de clase I (figura 14-14), se sabe perfectamente que ocho de ellos están ocupados por genes funcionales (HLA-A, -B, -C, -E, -F, -G, MICA y MICB), cuatro por seudogenes (HLA-H, -J, -K y L), cuatro por seudogenes truncados (HLA-75, -16, -18 y – 90) y tres por fragmentos de genes (HLA-17, -21 y -30). Los genes que se expresan funcionalmente se dividen en dos categorías:

  • Clase Ia: las proteínas codificadas (genes clásicos, HLA-A y-B) unen péptidos y los presentan al receptor de los linfocitos T; estas proteínas se expresan en la superficie de las células somáticas, pero en mayor cantidad en células linfoides y existen en las poblaciones humanas en muchas versiones (alelos).
  • Clase Ib: las proteínas codificadas (genes no clásicos, HLA-E, -F, -G) presentan péptidos a un subgrupo de células T; el patrón de expresión en los tejidos es distinto al de las moléculas Ia y tienen un número reducido de variantes o alelos. El locus HLA-C parece estar en medio de esta clasificación, ya que la proteína presenta péptidos bajo condiciones fisiológicas que aún no están bien demostradas, además de que su expresión es baja y el número de alelos es reducido en relación con el HLA-A y HLA-B.

La clasificación dentro de las categorías Ia y Ib quizá es simplista; en realidad, los loci de clase I parecen tener gradientes desde el HLA-B, el cual es funcionalmente más activo y tiene mayor cantidad de alelos hasta el HLA-A, que es menos activo pero no menos importante desde el punto de vista funcional; así como el HLA-C, que parece estar en un fase funcional distinta. Los HLA-E, -F y –G parecen tener aún restos de funcionalidad, o bien ser loci especializados en presentar ciertos péptidos y con otros ligandos (en el ratón, algunas moléculas clase Ib aparentemente se han especializado en presentar péptidos codificados por genes localizados en el ADN mitocondrial). Al final de la escala, parece haber seudogenes recién inactivados y seudogenes truncados (fragmentos de genes).

Lo anterior da una idea del proceso dinámico de evolución del MHC, en otras palabras, del nacimiento y muerte de los loci del MHC. Este proceso podría ser reflejo del esfuerzo del organismo para mantener el balance entre la expresión de muchos y pocos loci del MHC; ambos extremos podrían ser desventajosos para las especies. En ocasiones, algunos de los genes han adoptado nuevas funciones; quizás este sea el caso de los CD1, FCGRT y AZGP1, que son similares a los de clase I, pero no forman parte del MHC. Por otro lado, algunos inmunólogos creen que el gen HLA-G podría estar en un proceso de adquisición de una nueva función que está conectada con la compatibilidad tisular entre el feto y la madre (el gen se expresa en los tejidos embrionarios y placentarios, los cuales no expresan otros genes MHC). Sin embargo, hay pocas evidencias experimentales que sostengan esta agravación.

La región HLA de clase II contiene una gran cantidad de genes; cuatro de ellos están involucrados en el procesamiento de proteínas durante la presentación antigénica (los genes LMP2 y LMP7 que codifican para subunidades de proteasomas y los genes TAP1 y TAP2 que codifican para proteínas transportadoras de péptidos); también se encuentra el pseudogen HLA-Z1. Los genes HLA de clase II están clasificados en varias familias: HLA-DP, -DN, -DM, -DO, -DQ y -DR. En cada una de ellas hay dos tipos de loci, A y B, los cuales codifican polipéptidos o cadenas α y β, respectivamente. Las moléculas de HLA de clase II son heterodímeros formados por una cadena α y otra β, ambas provenientes de la misma familia; por ejemplo, la cadena DP α se relaciona con la cadena DP β, DM α y DM β.

Respecto a la familia DR, todos lo humanos tienen un locus DRA (DR α), pero difieren en el número por cromosoma, pueden ser de 2 a 5. Se conocen nueve loci DR β funcionales: HLA-DR β 1, -DR β 3, -DR β4, -DR β5; y por otro lado, los seudogenes: el HLA-DR β2, -DR β6, – DR β7, -DR β8; y un fragmento del gen: el HLA-DR β9. Los diferentes números y combinaciones de los genes DR β definen varios haplotipos HLA-DR. La región de clase III contiene genes involucrados en la inmunidad; en primer lugar, se encuentran genes que codifican a los componentes iniciales de la cascada del complemento, como el C4, C2 y el factor B, así como los genes del factor de necrosis tumoral y linfotoxina. Además hay otros, como los de las proteínas de choque térmico, la 21-hidroxilasa y la valil-tRNA sintetasa.

Estructura de los genes MHC

Los genes MHC, los de clase I y los de clase II, también son conocidos como genes HLA de clase I y HLA de clase II, respectivamente. En la nomenclatura para los de clase II, la primera letra (D) identifica al gen, la segunda especifica a la familia de donde proviene (M, N/O, P, Q, R) y la tercera indica el tipo (A para α y B para β). El primer número que sigue a estas tres letras especifica el locus, y el resto denota el alelo. La designación del locus (letras) y el alelo (números) están separados por un asterisco. La nomenclatura de los de clase I sigue reglas semejantes, lo que difiere es el número de locus, por ejemplo, HLA-A*0201, la cual es el alelo I del locus A2. Tanto los genes de clase I como los de clase II están divididos en exones e intrones; el gen completo, excepto su región reguladora, es transcrito en el ARN, pero los intrones se remueven durante el proceso de transcrito primario. La organización de los exones e intrones de los genes de HLA de clase I es bastante similar a la de otras especies de vertebrados. Cada gen de esta clase consiste en 6 o 7 exones; el primero abarca la región 5’UT (no traducida) y un pequeño espacio de ADN que codifica el péptido señal (líder), la región es transcrita a ARN y forma parte de la secuencia de ARNm pero no es traducida a proteína. El péptido líder es el responsable del paso de la proteína a través de la membrana durante la síntesis en el retículo endoplásmico; después de esto, el péptido líder es eliminado, ya que no aparece en la proteína madura.

Los exones 2, 3 y 4 codifican para tres dominios, nombrados α1, α2 y α3, respectivamente. Los dominios α1 y α2 contienen los sitios que unen a los péptidos producidos durante el procesamiento de otras proteínas; a estos dominios se les llama dominios fijadores del péptido. El dominio α3 tiene una estructura característica también observada en las moléculas de inmunoglobulina; de ahí su nombre como dominio semejante a inmunoglobulina. El exón 5 codifica para la región transmembranal de la molécula. El último o los exones 6 y 7 codifican para la región citoplásmica (cola).

En cuanto a los genes de clase II, hay una variación en su organización genética entre los vertebrados, pero por lo general en los mamíferos los genes A constan de cinco exones, y los genes B de seis. En ambos genes el exón 1 contiene a la región 5’UT y la secuencia que codifica al péptido señal; el exón 2 codifica el dominio α1 (genes A) o el β1 (genes B); estos dominios contribuyen a la región captadora del péptido de la molécula de clase II; el exón 3 codifica para los dominios α2 y β2; los exones restantes codifican para el péptido conexión, la región transmembranal e intracitoplásmica.

Expresión y regulación de los genes MHC

Las moléculas HLA de clase I se expresan en la mayor parte de las células somáticas, aunque hay algunas excepciones, como las neuronas, las células del páncreas exocrino, las células del miocardio, los espermatozoides en ciertas etapas de desarrollo, algunas células de la placenta, huevos no fertilizados y las células de embriones recién formados. Entre todas las células somáticas adultas, los linfocitos T y B expresan niveles altos de moléculas clase I en relación con otras células que, por lo general, expresan niveles bajos. La expresión puede aumentar o disminuir por el estímulo de factores como las infecciones virales y citocinas, como los interferones.

La expresión de los genes de clase I está regulada por secuencias deADN localizadas corriente arriba de la región codificante. Las secuencias cortas se denominan motifs o cajas. Estas secuencias son sitios que se unen a las proteínas encargadas de iniciar la transcripción del ADN en ARN. Las proteínas suelen denominarse factores de transcripción o nucleares (porque se encuentran en el núcleo de la célula) y pueden acelerar o frenar el proceso de la transcripción. Algunos factores son específicos para ciertos genes o células, mientras que otros no.

La región que regula la trascripción se encuentra corriente arriba del sitio donde inicia la transcripción, aunque algunos motifs reguladores pueden localizarse en otras partes del gen, como los intrones. Esta región se divide en dos partes, los promotores y la aumentadora (enhancer). El promotor actúa a una corta distancia (en mamíferos este está a unos 35 pb del sitio de inicio de transcripción), siempre está en el extremo 5’ y opera sólo en la orientación correcta; contiene dos motifs que también se observan con frecuencia en otros genes, la caja TATA y la CCAAT. Las secuencias aumentadoras operan a varios kb de distancia, independiente de la orientación y localización de los extremos 5’ o 3’ del gen; y regulan la actividad del promotor.

La misma secuencia motif puede actuar en diferentes genes y en diversos tipos de células. Las tres partes esenciales de un segmento aumentador de genes MHC I son: aumentador A, elemento de respuesta a interferón y el aumentador B. A una distancia considerable corriente arriba, se sospecha de la existencia del elemento regulador negativo que suprime la expresión de los genes clase I. La expresión de genes MHC de clase II es más restringida en relación a los genes de clase I. Por otro lado, la expresión de las moléculas HLA de clase II se limita a las células inmunocompetentes, como los linfocitos B, células T activadas, macrófagos, células dendríticas, células de Langerhans y epitelio tímico. Muchas otras células son negativas para las moléculas de clase II, aunque se puede inducir la expresión mediante tratamiento con citocinas, pero en particular con interferón y otros agentes. Los elementos regulares que controlan la expresión de genes MHC de clase II están bien caracterizados; estos se han mapeado en el segmento corriente arriba del sitio de inicio de transcripción y en el primer intrón del gen DRA. La región reguladora puede dividirse en dos partes:

  1. Región proximal: refiere a la promotora y es necesaria, pero no lo suficiente como para la expresión constitutiva de los genes MHC de clase II en los linfocitos B y en el aumento en la expresión basal por la acción del INF-γ. Contiene, además de las cajas TATA y CCAAT, una serie de secuencias motifs designadas por varias letras del alfabeto (O, Y, X, X2, P, Z y V). La TATA está en todos los genes de clase II, pero no tiene mucha relevancia en la expresión de estos genes. Por otro lado, la CCAAT se encuentra en algunos genes de clase II. Cerca de la TATA en la parte superior está la secuencia octámero (O), que consiste en ocho nucleótidos; esta secuencia se ha encontrado en otros genes, incluyendo los de las inmunoglobulinas. La caja Y tiene la secuencia 5’-CTGATTGGCC-3’. La caja X consta de dos motifs parcialmente sobrepuestos (X y X2), los cuales se unen a distintos factores de transcripción, aunque X2 se encuentra en pocos genes de clase II. La caja Z varía en su secuencia y asignación en distintos genes; contiene al menos dos secuencias motifs, el primero de ellos denominado Z o SRV2 (GGACCC) y Z2 o SRV1 (GGACAC).
  2. Región distal: es relativa al sitio de inicio de transcripción. Los elementos distales no están bien caracterizados por completo y son los responsables de la expresión constitutiva de los genes de clase II en los linfocitos pero su función parece estar regulada por los elementos proximales.

El primer intrón del gen HLA-DRA contiene otros siete elementos que, posiblemente, están involucrados en la regulación de los genes: TOP II, O, CTE, otro TOP II, NMAR, switch 1g y CTE. Los dos elementos TOP II representan sitios potenciales de unión de la enzima topoisomerasa II, la cual está involucrada en el cambio de la geometría de las fibras de cromatina durante la activación. La secuencia octámero O (GTTTGCAT) es similar a la que se encuentra en la región promotora. La región asociada con el matrix nuclear (NMAR) representa secuencias importantes en la interacción entre fibras de cromatina y la armazón del matrix nuclear. La presencia de secuencias implicadas en el switch del isotipo de inmunoglobulinas (TGGGGG)4 es un misterio. El elemento CTE (Coretranscriptional Enhancer) contiene las secuencias TTGTGGTTTGG, TTGGTTTG y GTGTGTTTG, similares a los aumentadores de los virus SV40 y polioma.

Polimorfismo genético en el MHC

Las mutaciones son alteraciones en la secuencia de los genes, por lo común, ocurren a causa de errores durante la replicación del ADN. Las mutaciones en regiones no codificantes y alrededor de un tercio de las regiones codificantes no causan cambios en la secuencia de aminoácidos de la proteína codificada. Los cambios mutacionales son eventos poco frecuentes, y no es posible predecir en qué momento y en qué región del genoma van a ocurrir; sin embargo, sí es posible calcular la probabilidad de que una mutación ocurra en una unidad de información genética determinada. La medida de esta probabilidad es la tasa de mutación, la frecuencia de mutaciones por unidad de tiempo (generación, año); la tasa varía en cuanto a cada gen.

Con frecuencia se pueden encontrar genes polimórficos; si fuera posible secuenciar todos los genes de todos los individuos de una población humana quizá se encontraría que la mayor parte, sino es que todos los loci, son polimórficos. El polimorfismo puede encontrarse en las regiones codificantes (exones) o al menos en las no codificantes (intrones). El polimorfismo del MHC es en especial distinto al de otros loci, pues tiene dos aspectos notables: el primero, que es extenso, y en segundo lugar que es natural. Constantemente, en algunos genes polimórficos los alelos 1 o 2 se encuentran con mayor frecuencia y los alelos adicionales no. Sin embargo, el polimorfismo de los loci del MHC se caracteriza por la enorme cantidad de alelos de cada locus y porque muchos de estos alelos se encuentran con frecuencias similares.

Hasta hace poco, se han descrito 59, 118 y 36 alelos de HLA-A, HLA-B y HLA-C, respectivamente; mientras que para los loci HLA-DRB1,-DQA1, – DQB1,-DPB1, -DPA1 se han descrito 168, 19, 30, 73 y 8 alelos, respectivamente. La variabilidad de los loci de clase II del MHC se localiza de manera especial en el exón 2, mientras que en los genes de clase I el polimorfismo radica en los exones 2 y 3. Además, dentro de esos exones la variabilidad se concentra en ciertos sitios, mientras que el resto de la secuencia permanece constante. Aunque se piensa que la variabilidad tiene un significado funcional, es importante evaluar cuánto de la variabilidad de los nucleótidos se traduce en diferencias en la proteína.

La tasa de sustitución puede ser la respuesta a por qué hay diferencias en el polimorfismo de los genes MHC y los genes no-MHC. Ya que si ésta es 10 veces más rápida que la de otros loci, podría explicar la presencia de muchos alelos en la población y las grandes distancias genéticas entre algunos alelos; sin embargo, esta explicación se descartó al señalar que no hay nada inusual en la tasa de sustitución de los genes del MHC con respecto a otros loci, lo que condujo a determinar que la tasa de mutación de los genes del MHC es baja y que debía haber otra razón que explicara el polimorfismo de éste.

Esta razón se reveló cuando se obtuvieron los primeros datos de las secuencias del MHC de otras especies y se pudieron comparar con las del humano. Esto llevó a determinar, por ejemplo, que algunos alelos del MHC humano son más semejantes a algunos del chimpancé y del gorila que otros del humano. Cuando se generaron los árboles filogenéticos de alelos de loci homólogos, estos no se agregaron en grupos de acuerdo con las especies de origen, sino que se entremezclaron, lo que indica que algunos alelos presentes en especies más antiguas divergieron a otras especies más recientes. En la actualidad, en grupos de especies muy relacionadas (como los peces chiclid en los grandes lagos del este de África o los pinzones de Darwin en las islas Galápagos) se observan alelos idénticos.

Entre especies menos relacionadas (como el humano, chimpancé y gorilas, que tiene un divergencia de 4.5 millones de años) no se encuentran alelos idénticos, pero los alelos de una a otra especie que difieren en algunas sustituciones son comunes. Todos los que están presentes ahora en la población humana provienen de un solo gen, del cual en la progenie se acumularon sustituciones gradualmente y estas divergieron en linajes a través de las líneas de descendencia.

Como algunos de los linajes desaparecieron durante este proceso, los vínculos entre aquellos sobrevivientes se incrementaron de manera gradual; este proceso ocurrió hace millones de años, en los que las especies llegaron y se fueron, mientras que los linajes alélicos persistieron y comenzaron a ser pasados de las especies ancestrales a las nuevas. La evolución de los linajes alélicos trascendió a la evolución de las especies y este es el responsable del característico polimorfismo del MHC.

Los alelos no-MHC comenzaron a separarse mucho después de la divergencia de las especies; este tipo de genes han tenido tiempo para acumular pocas diferencias (alrededor de 2 a 3 millones de años). Por otro lado, los alelos MHC han tenido mucho más tiempo para acumular diferencias, lo que explica la enorme distancia genética entre ellos. Al parecer, el polimorfismo en los diferentes loci MHC se ha generado en tiempos diferentes en el pasado: los linajes en el locus HLA-DRB1 se generaron hace 20 a 30 millones de años; los del HLA-A hace unos 50 millones de años; el HLA-C después de la aparición de homo sapiens (menos de un millón de años).

La naturaleza transespecífica de la evolución del MHC explica la diferencia entre el polimorfismo de los genes MHC y de los no-MHC, pero no explica por qué los dos tipos de loci se comportan de distinto modo. Esta explicación se debe de buscar en los principios que rodean la generación de nuevas mutaciones. El destino final de una nueva mutación puede ser su extinción o su fijación. Una mutación neutral no persiste como un polimorfismo más allá de cuatro generaciones. Puesto que los alelos MHC han persistido mucho más que cuatro generaciones, obviamente estas no son mutaciones neutrales, ya que hay evidencia de que su evolución está influenciada por la selección natural.

Como se dijo antes, los cambios sinónimos no alteran la secuencia de aminoácidos de una proteína y, por tanto, no son afectados por la selección. Sin embrago, los cambios no sinónimos son deletéreos porque al afectar la secuencia de aminoácidos suelen reducirse u obliterar totalmente la funcionalidad de la proteína; como resultado, estos genes son eliminados por selección negativa o purificadora, y en un gen en el que esos dos tipos de cambios ocurren, la proporción de sustituciones sinónimas es mayor (dS > dN).

Muchos genes muestran este patrón de preponderancia de sustituciones sinónimas sobre las no sinónimas. Sin embargo, en ciertas partes de los genes del MHC se observa lo contrario: en la región que codifica para la captadora del péptido, las sustituciones no sinónimas son más frecuentes (dN > dS).

Esta acumulación preferencial de sustituciones no sinónimas puede ser resultado de la selección positiva, la cual favorece la diversificación de la región captadora del péptido. Además, puede cuantificarse mediante la medida de adaptabilidad (w), la supervivencia relativa y el proceso reproductivo (contribución para futuras generaciones) de un individuo. De manera convencional, al alelo con el mayor grado de supervivencia y suceso reproductivo que aporta un individuo se le asigna un valor de adaptación de w=1.

En comparación con el alelo más adaptado, todos los otros en la población tienen por definición menor adaptabilidad por un factor al que nos referimos como coeficiente de selección (s), por tanto w=1-s. El coeficiente es una medida cuantitativa de la reducción de la adaptabilidad en relación con el alelo más adaptado, una medida de desventaja selectiva (s=1-w). Se ha estimado que el coeficiente de selección de los loci polimórficos del MHC es de s < 0.01.

La naturaleza actual del proceso de selección es controvertible. Las dos hipótesis propuestas hasta ahora son la de sobredominante y selección dependiente de la frecuencia. La primera es una condición en la cual el heterocigoto manifiesta mucho más una característica de lo que lo hace el homocigoto. En el contexto de la evolución, la selección sobredominante refiere una situación en la que la adaptación del heterocigoto es mayor que la de homocigoto. El termino selección dependiente de la frecuencia en el contexto de los genes MHC refiere a cuando un alelo está en una relativa ventaja selectiva al ser raro; al aumentar su frecuencia, su ventaja selectiva es mayor que la que los alelos del MHC diversifican de manera especial por mutaciones, y no se sabe con claridad en qué grado otros mecanismos contribuyen a aumentarla.

Al momento de alinear las secuencias de un buen número de alelos, se han encontrado motifs, presentes en distintos alelos, lo que sugiere que los intercambios de pequeños fragmentos entre alelos (conversión génica) son frecuentes. Una explicación alternativa para este fenómeno es que los motifs se originaron de manera independiente en diferentes genes como resultado de una evolución convergente por repetidas mutaciones y por la selección de ciertas combinaciones de residuos de aminoácidos en las proteínas codificadas. Las restricciones de los motifs en la región captadora del péptido es consistente con esta interpretación.

Genes de MHC en las poblaciones

El termino población se define como los animales que viven en grupos ocupando regiones específicas. En determinada población, todos los genes constituyen un acervo genético en el que cada gen se encuentra con cierta frecuencia, y para calcularla , se cuentan las veces que se encuentra un determinado gen (alelo) en una muestra de población y este número se divide entre el total de genes de un determinado locus en esta muestra. Por ejemplo, si en una muestra de 100 individuos hay 80 AA, 18 Aa y 2 aa, la frecuencia del gen A es 178/200 = 0.89 (el número total de genes A en la muestra es 2 X 80 + 18 = 178; el número total de genes, A y a, es de 2 x 100 = 200).

La frecuencia de los genes HLA difiere en cuanto a cada una de las poblaciones estudiadas; por ejemplo, hay alelos que son más comunes en la población caucásica que en la mongoloide o negroide, como el HLA-A3 o el HLA-B8, lo que sugiere que estos marcadores son de origen caucásico. En la población mexicana, los genes HLA de clase I son el HLA-A2, HLA-B35, HLA-B39, HLA-B60, entre otros, y estos alelos se denotan como autóctonos. Las leyes que rigen las combinaciones de genes en una población son semejantes a las que determinan las probabilidades de encontrar un gen en una mezcla o acervo de gametos. Si las frecuencias de los genes A y a en los espermatozoides de determinado macho fueran p y q, respectivamente, así como las frecuencias de los genes A y a en el acervo de huevos de una hembra fueran los mismos, las probabilidades que los genes se juntaran en un cigoto podrían ser:

  • Huevo P q Espermatozoide p p2pq Q pq p2

En otras palabras, las probabilidades para que se puedan llevar a cabo las tres posibles combinaciones son: p2 AA, 2 pqAa, q2 aa. Una población en la que las frecuencias de homocigotos y heterocigotos se aproximan a las frecuencias calculadas por la ley de Hardy –Weinberg se dice que están en equilibrio genético. Esta ley tiene dos señalamientos importantes:

  1. Después de una generación los dos alelos A y a estarán presentes en las frecuencias p2 AA: 2pqAa: q2aa.
  2. No cambiaran en generaciones posteriores y la población permanecerá en equilibrio, solo aplica en poblaciones grandes.

Hasta aquí se ha considerado un locus con dos alelos; ahora se examinaran dos loci, cada uno con dos alelos, A, a, B y b con frecuencias p, q, r y s, respectivamente; donde son p+q=1 y r+s=1. Los genes pueden ordenarse en cuatro combinaciones: AB, Ab, aB, ab con frecuencias x1, x2, x3 y x4, respectivamente, donde x1+x2+x3+x4=1, p=x1+x2, q=x3+x4, r=x1+x3, s=x2+x4. La población estaría en equilibrio cuando x2+x3=x1x4 o x2x3- x1x4=0. Si el último valor no es cero este se denomina D o δ, lo cual sugiere un desiquilibrio.

Con el paso del tiempo, la población tiende al equilibrio debido a un paulatino descenso del valor de D. La velocidad con que se alcanza el equilibrio depende en gran parte del ligamiento o no de dos loci; y si lo están, depende de qué tan fuerte sea y lo cerrado del mismo, lo fuerte del desequilibrio genético y lo largo de un proceso acercan al equilibrio. La existencia de desequilibrio de unión en una población indica que un haplotipo del MHC se ha introducido recientemente en la población y que no ha pasado suficiente tiempo como para alcanzar el equilibrio o que la combinación de alelos está siendo favorecida por un proceso selectivo. El desequilibrio de la unión es un parámetro importante en la caracterización de una población. En diversas poblaciones es posible observar ciertas combinaciones de genes HLA que están en desequilibrio, este hecho ha sido útil para inferir detalles del origen de esas poblaciones y de los patrones de migración humana.

Estructura de las moléculas HLA

El producto de los genes de clase I y clase II del MHC (moléculas HLA de clase I y II, respectivamente) es una cadena polipeptídica que se combina con otro polipéptido producto de otro locus, y  juntos forman un heterodímero, las cuales están unidas por uniones no covalentes. Después de la agregación de cadenas de carbohidratos y la formación de complejos con péptidos procesados, la glucoproteína se expresa en la superficie de las células.

Las moléculas de clase I son glucoproteínas con una masa Mr (molecular relativa) alrededor de 44,000, y tienen unos 350 residuos de aminoácidos. Estas moléculas están unidas en forma no covalente con la β2m (β2 microglobulina), proteína soluble con Mr de 11,500 y una longitud de 99 residuos de aminoácidos.

Las moléculas HLA de clase II están formadas por dos cadenas de polipéptidos, la cadena α y la β, las cuales tienen una Mr de 31,000 a 34,000 y de 26,000 a 29,000, respectivamente. Tanto las moléculas de clase I como las de clase II tienen una región extracelular, una región transmembranal y una región intracitoplásmica. Desde el punto de vista estructural, las moléculas HLA pueden dividirse en tres secciones: la captadora del péptido, la semejante a una inmunoglobulina y la de anclaje a la membrana. Cada una de estas consta de dominios y regiones

Sección captadora del péptido

Consiste en dos dominios; en la molécula de clase I, que está formada por una cadena de polipéptido (cadena α), y en las moléculas de clase II compuesta por dos cadenas (α y β). En la molécula de clase I, los dominios se conocen como α1 y α2, mientras que en la molécula de clase II los dominios son α1 y β1. Los ensayos cristalográficos han mostrado que la región captadora del péptido se asemeja a una hendidura o canal entre dos paredes. La hendidura mide aproximadamente 30 [[Å]] de largo y 12 [[Å]] de ancho en la parte media. Es importante recordar que un angstrӧm es igual a la parte diez mil millonésima del metro.

El fondo (piso) de la hendidura está formado por una hoja β- plegada que consta de ocho cadenas, cuatro de ellas como parte de un dominio (α1 en las moléculas de clase I y clase II) y las otras cuatro de otro dominio (α2 en las moléculas de clase I y β2 en las moléculas de clase II).  Además, las dos paredes están formadas por dos α-hélices, cada una de ellas proveniente de diferentes dominios.

Sección de los dominios semejantes a una inmunoglobulina

Esta región está formada por los dominios α3 y β2m en las moléculas de clase I, y por α2, y β2 en las moléculas de clase II. Como su nombre lo dice, esta porción de la molécula HLA tiene una conformación estructural semejante a la región constante de las inmunoglobulinas; dicha estructura se conoce como pliegue de inmunoglobulina y está formada por siete cadenas β antiparalelas organizadas en dos hojas β plegadas colocadas una con otra como las caras de una sándwich, una hoja consta de tres y la otra de cuatro cadenas β.

En las moléculas de clase I, el dominio α3 y la β2m están unidos en forma no covalente, aunque la β2m interactúa con la parte baja de los dominios α1 y α2. Por otro lado, en las moléculas de clase II, los dominios α2 y β2 conforman esta región.

Sección de anclaje a la membrana

Esta sección consta de un péptido conector, una región transmembranal y la cola citoplásmica. El péptido conector es un fragmento de alrededor de una docena de residuos de aminoácidos, hidrofílicos, el cual se extiende del extremo C-terminal del dominio α3 en la molécula de clase I y de los dominios α2 y β2 de la molécula de clase II al residuo de aminoácido con el cual la cadena de polipéptido entra a la bicapa lipídica. Los péptidos conectores, probablemente, son segmentos de cadena susceptibles a la rotura por medio de enzimas como la papaína, lo que permite encontrar formas solubles de las moléculas de HLA, de manera especial de clase I.

La región transmembranal atraviesa la bicapa lipídica de la membrana plasmática, y dado que su interior es hidrofóbico, para que pueda ser cruzada es necesario que el segmento de proteína contenga muchos residuos de aminoácidos hidrofóbicos, alrededor de 19 a 26.

La cola citoplásmica tiene un largo de aproximadamente dos docenas de residuos de aminoácidos; por lo general contiene la secuencia Ser-Asp/Glu-X-Ser-Leu (donde X es cualquier aminoácido). Dicha secuencia es un sitio potencial de reconocimiento por parte de la proteincinasa, la cual cataliza la unión de un grupo fosfato a la serina para su fosforilación, la que facilita su interacción con los microtúbulos y los microfilamentos del citoesqueleto intracelular, y con frecuencia es un paso importante en la transición de señales del exterior al interior de la célula.

Función de las moléculas HLA

Las moléculas HLA tienen la función de unir péptidos que podrían ser potencialmente reconocidos por un receptor específico en los linfocitos T a causa de la unión; puede hablarse de las moléculas HLA como un tipo especial de receptores, ya que al menos hay tres características que las distinguen de otros: dependencia de la expresión de las moléculas HLA de acuerdo con la presencia de péptidos; estabilidad de las uniones péptido-molécula HLA y la relativa promiscuidad en la unión de péptidos.

Mientras que otros receptores no se unen con sus ligandos durante una buena parte de su vida media, las moléculas HLA se asocian con péptidos desde su muy temprana formación (las moléculas de clase I inmediatamente después de sintetizarse en el retículo endoplásmico y las moléculas de clase II después de la separación con la cadena invariante en el endosoma) y se mantienen así para ser presentadas en la superficie celular. Como otros complejos ligando-receptor, el ensamblaje del péptido con la molécula HLA entra en un estado dinámico en el cual los dos componentes se asocian, se disocian y se reasocian continuamente. Sin embargo, mientras que otros complejos ligando-receptor entran a un estado de equilibrio en el que la tasa de asociación y la de disociación son iguales, en el complejo HLA-péptido la tasa de disociación es menor que la de asociación; como consecuencia, el complejo HLA-péptido es en extremo estable bajo condiciones fisiológicas.

La estabilidad de este sistema asegura que el péptido será retenido en la molécula el tiempo suficiente para que se cumpla la función al momento de que los reconozca un receptor de linfocitos T. Otra característica importante de los receptores HLA es que pueden reconocer cientos o quizá miles de distintos ligandos. Las moléculas de clase I (HLA-A, -B, -C) se expresan en todas las células nucleadas del organismo y presentan péptidos endógenos al receptor de células T CD8+, por lo que es un sistema importante para el reconocimiento inmunológico de péptidos provenientes de agentes infecciosos. Por otro lado, las moléculas de clase II presentan péptidos exógenos a los linfocitos CD4+ para su reconocimiento inmunológico.

Con este mecanismo de presentación y reconocimiento antigénico, el sistema inmunológico logra distinguir entre las estructuras propias y las no propias.

Como consecuencia del polimorfismo de los genes MHC, de manera especial de las moléculas HLA de clase I y clase II, para el sistema inmunológico de un individuo A, las moléculas HLA de un individuo B son tan extrañas o ajenas como cualquier otro antígeno (proteína de bacteria o virus); por tanto, el individuo A tiene la capacidad inmunológica para responder contra las moléculas del individuo B y esta respuesta se puede dar en dos situaciones:

  1. La primera ocurre cuando el sistema inmune de la madre (individuo A) encuentra células del feto (individuo B), como sucede algunas veces durante el embarazo.
  2. La segunda se da cuando los tejidos de un donador (individuo A) se trasplantan a un receptor (individuo B).

En ambos casos, las moléculas HLA actúan como antígenos que estimulan la respuesta inmune. Ese tipo de antígenos de distintos individuos de la misma especie se denominan aloantígenos o cuando son de diferentes, xenoantígenos. Los aloantígenos HLA pueden ser reconocidos por los linfocitos T, B, o ambos, lo cual desencadena un proceso inmunológico que termina en la generación de anticuerpos y en la destrucción del tejido alogénico.

Genes del MHC y la susceptibilidad a enfermedades

Debido a la importancia de los genes del MHC y la regulación de la respuesta inmune, se ha propuesto que estos genes podrían ser importantes en la patogenia de enfermedades, en particular aquellas donde se observan fenómenos como la inmunorregulación. Además de genes que tienen funciones inmunológicas (HLA, TNF, HSP70, C4, C2), se ha sugerido otros que no las tienen, pero que están localizadas dentro del MHC, y que podrían vincularse a otras enfermedades no inmunológicas. En pacientes con ciertos padecimientos, se han encontrado algunos alelos HLA que son más frecuentes en los individuos sanos étnicamente pareados, se relacionan con enfermedades.

Estas relaciones no siempre son absolutas; como en la narcolepsia, casi todos los pacientes tienen el alelo HLA-DRB1*02. Los alelos del MHC varían en el mundo según el grupo étnico que se estudie; por ejemplo, en los caucásicos, los americanos o los europeos, el HLA-DR3 (DRB1*0301) se presenta con una frecuencia de 25 % en la población general, mientras que es extraordinariamente raro en los japoneses; más aún, el otro subtipo DRB1*0302 es casi exclusivo de la población de origen negroide. Otro ejemplo es el HLA-DR4, que en caucásicos está marcado por los subtipos DRB1*0401 y DRB1*0404, mientras que en los japoneses el subtipo más común es el DRB1*0405 y en los judíos de Israel el DRB1*0402. Por lo anterior, es evidente que en los estudios de relación con enfermedades se requiere que los individuos sanos, que sirven como controles, sean parecidos étnicamente con los pacientes.

Las correlaciones con una enfermedad pueden ser positivas o negativas: las primeras implican que un alelo predispone a una enfermedad, mientras que segunda sugiere que el alelo HLA puede tener un efecto protector. Varias asociaciones con los genes MHC se han estudiado a nivel molecular.

Artritis reumatoide

En la AR, que tiene un fuerte fondo genético, se ha estimado que los genes del MHC contribuyen en casi 30 % de la fisiopatogenia de la enfermedad; y los genes de clase II son los más involucrados. En muchas poblaciones, la AR se ha relacionado con el HLA-DRB1*04; con el uso de metodologías a nivel del ADN se han descrito al menos 24 subtipos de este alelo, que van del HLA-DRB1*0401 al *0424. Ahora se sabe que los subtipos que condicionan a la susceptibilidad de la AR son el HLA-DRB1*0401, 0404, 0405, 0408 en la población caucásica. En la población mexicana, la susceptibilidad parece estar ligada al HLA-DRB1*0407 y otros, como el HLA-DRB1*1402 y 1406, los cuales tienen en común una secuencia de aminoácidos que parece conferir el efecto deletéreo del gen; a esta hipótesis se le conoce como el epítope compartido. Por otra parte, los alelos HLA-DRB1*02 y HLA-DRB1*05 se relacionan de manera negativa, lo que sugiere un efecto protector.

En pacientes mestizos mexicanos con AR, se ha encontrado además un incremento del HLA-A1, HLA-B44 y HLA-DRB1*03, lo que sugiere que la combinación de alelos HLA-B y HLA-DR contribuye al incremento de la susceptibilidad genética a desarrollar la enfermedad. Otro claro ejemplo es la espondilitis anquilosante, que se caracteriza por inflamación, osificación de los ligamentos espinales, inmovilidad y deformaciones en la columna vertebral; este trastorno se presenta con mayor frecuencia en varones, con una relación de 9:1 con respecto a las mujeres. En la población caucásica, alrededor de 90 % de los pacientes son positivos para el HLA-B27, mientras que en la población general se observa con una frecuencia cercana a 9 %. En la población mexicana, se ha observado una tendencia semejante, alrededor de 85 % de los pacientes con espondilitis tienen el mismo alelo, y la frecuencia del gen en la población sana es menor a 5 %. Los individuos sanos positivos para el HLA-B27 tienen un riesgo 10 veces mayor de desarrollar la enfermedad en relación con uno negativo. En este caso, la vinculación del HLA-B27 con la enfermedad es casi indiscutible, ya que incluso los modelos animales a los que se les transfecta este gen desarrollan una condición patológica semejante a la espondilitis anquilosante humana.

Lupus eritematosos generalizado

Desde 1971, en el caso de LEG se han descrito relaciones, en primer lugar con el HLA-DR8, y a continuación con el HLA-DR3 y HLADQ2. Otros trabajos han descrito que en pacientes caucásicos de ascendencia europea occidental existe vinculación con el HLA-DR2 y HLA-DR3; mientras que en la población oriental, con el HLA-DR2. El dato más constante en todos los grupos étnicos estudiados hasta ahora es la relación con los alelos nulos del gen C4 (C4A*Q0) ubicado en la región de clase III del MHC. Los alelos nulos de C4 parecen trascender la barrera étnica y junto con los genes de clase II, correlacionan con la producción de anticuerpos y subgrupos clínicos de lupus.

Parece relevante la función del complemento en la fisiopatogenia del lupus, sobre todo las deficiencias del gen C4, lo cual parece ser un factor de susceptibilidad independiente al conferido por el HLA-DR y HLA-DQ. En los caucásicos, el alelo nulo de C4A*Q0 está contenido en el haplotipo HLA-A1, B8, DR3, Cw7, DQ2, aunque en otros grupos étnicos puede verse con otros alelos y otros haplotipos.

En los pacientes mestizos mexicanos con lupus se encontró un incremento del C4A*Q0, dicho aumento parece ser independiente del HLA-DR3. Otro dato importante es la disminución de alelos considerados autóctonos, como el HLA-A30, HLA-B39 y HLA-DR4. Esto sugiere que los pacientes mexicanos con LEG tienen una cantidad importante de marcadores caucásicos.

Hiperplasia suprarrenal congénita

Esta es la única de las enfermedades cuya causa se conoce; se ha vinculado con el HLA-B47 y tiene como origen una mutación en el gen que codifica para la enzima 21-hidroxilasa, relacionada con la biosíntesis de los corticosteroides. Este defecto provoca el crecimiento de las glándulas suprarrenales y una excesiva producción de hormonas suprarrenales. El gen de la enzima se localiza en la región de clase III del MHC. La razón de la relación de la enfermedad con el HLA-B47 es que los individuos que tienen la mutación en la 21-hidroxilasa, por lo general, tienen el marcador HLA-B47, y a su vez heredan este marcador junto con la mutación a sus descendientes.

Vinculaciones del HLA con enfermedades

Aún se desconocen las causas de muchas de las vinculaciones; sin embargo, se han planteado diversas hipótesis:

  1. Mimetismo moléculas: se ha establecido que los antígenos HLA (producto de los genes) tienen secuencias homólogas con ciertos patógenos. Por ejemplo, uno de los antígenos de Klebsiella tiene homología estructural con la molécula HLA-B27, y se piensa que en un individuo positivo, después de repetidas infecciones con este tipo de bacterias, puede iniciar un proceso como la espondilitis anquilosante.
  2. La hipótesis del receptor: señala que las moléculas HLA funcionan como receptores o que son necesarias para la expresión de esos receptores para patógenos, hormonas o fármacos. Por ejemplo, algunos investigadores han especulado que los pacientes con enfermedad celiaca (caracterizada por la intolerancia al gluten, una proteína presente en el trigo, centeno, avena y cebada) poseen un receptor para el gluten, y que el HLA-B*08, que se ha relacionado con la enfermedad, es necesario para la expresión de dicho receptor. Además, la hipótesis propone que los agentes responsables de la enfermedad alteran las moléculas en las células del paciente, las cuales a su vez son reconocidas como extrañas por el sistema inmunológico, convirtiéndose en un blanco de ataque.

Es posible que algunas de las hipótesis expliquen la fisiopatogenia de diferentes enfermos; sin embargo, también es posible que ninguna de ellas se aplique y que la explicación correcta se encuentre más tarde. Es necesario recordar que la función de las moléculas HLA es importante en la presentación de péptidos provenientes de parásitos u otros organismos infecciosos; por tanto, se esperaría que en los casos en donde las moléculas no presentan de manera eficiente los péptidos derivados de un parásito, el individuo se vuelva más susceptible al desarrollo de la infección; por ejemplo, en la lepra lepromatosa, que es una forma grave de infección por mycobacterium leprae incontrolable por el sistema inmune que se relaciona con la especificidad serológica HLA-DR2 (codificada por el locus DRB1). Por otro lado, existe el efecto protector del HLA-B*53 para la infección por plasmodium falciparum en algunas poblaciones de África. Las razones de estas vinculaciones no se conocen, pero podría pensarse que los alelos susceptibles podrían ser eliminados de las poblaciones humanas por selección.

Por otra parte, la criptorquidia es una entidad en la cual los testículos permanecen en la cavidad abdominal, se presenta de 1 a 2 % de los hombres dentro del primer año de vida. Respecto al mecanismo que la produce, recientemente se publicó un grupo de 94 pacientes (50 con monolateral y 44 bilateral) con edades comprendidas entre 2 y 9 años, a ellos se les realizó un análisis para evaluar el perfil hormonal junto con marcadores inmunogenéticos; el nivel de testosterona sérica (T) fue medido antes y después del tratamiento con CG (gonadotropina corionica). Los resultados mostraron datos semejantes entre pacientes y controles.

El nivel sérico basal de T media fue similar en monolaterales, bilaterales; y en los controles, después de 15 días de tratamiento, esta fue significativamente menor en los pacientes con criptorquidia bilateral (p < 0,05). La administración de CG llevó al descenso testicular en 42 pacientes (23 monolateral y 19 con criptorquidia bilateral) y falló en 41 (21 monolateral y 20 con criptorquidia bilateral), independientemente del aumento T. En el estudio de inmunogenética, se demostró que el HLA-A11 y el A23 fueron significativos estos dos haplotipos en el grupo de criptórquidos en comparación con los controles (P = 0,004 y P = 0,0123, respectivamente). El HLA-A11 fue más común en forma bilateral (P menor que 0,05), mientras que el HLA-A29 fue más frecuente en el monolateral (P menor que 0,05). El 40 % de los criptórquidos bilaterales con tratamiento sin éxito tenía el alelo HLA-A11 (P menor que 0,01) .

Moléculas relacionadas con MHC clase I

Además de las moléculas de clase I del MHC, hay un grupo de moléculas o glucoproteínas relacionadas con moléculas HLA de clase I codificadas por genes fuera del MHC. Estas glucoproteínas tienen una estructura básica semejante a las de las moléculas MHC clase I, la cual consiste en una cadena α que se relaciona con una cadena de β2m. Al parecer, los genes que codifican a las moléculas semejantes a clase I están evolutivamente relacionados con los genes MHC clase I.

CD1

Cuando se introdujo la nomenclatura CD para antígenos definidos por grupos de anticuerpos monoclonales con reactividades similares y con la capacidad de diferenciar distintos tipos de células, a los antígenos de los timocitos definidos por esos primeros anticuerpos se les llamó CD1. Estos son glucoproteínas de membrana con una cadena α unida a una molécula β2m, la cual está controlada por una familia de loci, los que varían en número de acuerdo con la especie. En los humanos, son cinco loci no polimórficos, del CD1A al CD1E y todos se localizan en una región de 200 kb en el cromosoma 1.

En el humano, el gen CD1D es el más divergente en términos de similitud en la secuencia, en relación con los otros cuatro genes. En el ratón, solo se observan formas homólogas al CD1D; al parecer los otros genes se han eliminado del genoma murino. El mismo gen se expresa significativamente en las células del epitelio gastrointestinal, mientras que los genes CD1A, B, C y E se expresan en células presentadoras de antígenos, como las de Langerhans, dendríticas y linfocitos B. Por otro lado, hay evidencias de que las moléculas CD1D se unen a péptidos de forma similar a las moléculas HLA de clase I, y es probable que los presenten a un tipo especializado de linfocitos T. Por otro lado, las moléculas del gen se unen a los lípidos, como al ácido micólico, y a los glucolípidos, como los lipoarabinómananos, los cuales se encuentran en la pared celular de las micobacterias (M. tuberculosis y M. leprae). Al parecer, los lípidos se generan por el procesamiento en los compartimentos endocíticos, aunque sin la participación de las moléculas DM o TAP.

Receptor Fc, IgG y transportador de cadena

Las moléculas de inmunoglobulinas pueden dividirse en dos partes: el Fab (fragmento que se une al antígeno) y la Fc (porción constante) que puede unirse a varios receptores membranales en diferentes tipos de células. La unión del Fc de una inmunoglobulina con un receptor es un paso primordial en el desarrollo normal de procesos como la fagocitosis. El FCGRT se describió originalmente en células epiteliales del intestino delgado en ratas recién nacidas y tiene la función de unirse al Fc de inmunoglobulinas del tipo IgG de la leche materna, así como transportarlas a través de las células epiteliales. Este proceso comienza con la endocitosis de los complejos IgG-FCGRT; después ocurre la migración de las vesículas hacia el otro lado de la célula, la exocitosis y la separación de la IgG del FCGRT. El transporte proporciona al recién nacido suficientes anticuerpos como para tener una respuesta efectiva; en el humano, este receptor parece tener la misma función.

El locus donde está codificado el FCGRT se localiza en el cromosoma 19. Hay semejanzas importantes entre el FCGRT y las moléculas HLA de clase I en cuanto a la estructura tridimensional; sin embargo, en la α hélice del dominio α2 en la posición 162, hay una prolina en vez de una valina, lo cual provoca la unión de la cadena aproximadamente a la mitad. Como resultado de esta unión, los 40 residuos del extremo N terminal de la α hélice y los residuos de las dos cadenas β de la hoja α2, se translocan y cubren la hendidura.

Lo anterior provoca que las α hélices están más cerradas y que haya cambios importantes en la estructura. Esto indica que el FCGRT ha perdido la función de unir péptidos y adquirido otra función, unirse al Fc de las moléculas de IgG.

Glucoproteína-Zn-α2

La adición de iones de cinc al plasma sanguíneo provoca la precipitación de la glucoproteína-Zn- α2; en el campo eléctrico migra en la región α2 y contiene alrededor de 18 % de carbohidratos. Esta proteína consta de una cadena sencilla de polipéptidos, y el gen que lo codifica, locus AZGP1, está en la región 7q22.1-7q22 del brazo largo del cromosoma 7. Este locus tiene cuatro exones con una secuencia homóloga con los primeros cuatro que codifican la cadena de las moléculas HLA de clase I.aL glucoproteína-Zn- α2 se encuentra en forma soluble en el plasma y otros fluidos corporales (líquido seminal, sudor, saliva, orina, liquido cerebroespinal) y no hay evidencia de que se relacione con moléculas de β2m; además, se desconoce su función, aunque se especula que podría unirse y transportar algunas sustancias invariantes en el plasma.

Evolución de los genes del MHC

Los genes del MHC se han descrito en todas las clases de vertebrados, excepto en los peces sin mandíbula (agnathao cyclostomata). Los peces con mandíbula (gnahostomata) divergen de los otros; este proceso se llevó a cabo hace unos 450 millones de años; y se piensa que los genes MHC se generaron desde ese momento. Los genes del MHC de distintas especies de gnahostomata muestran semejanzas importantes en cuanto a la organización, regulación y distribución del polimorfismo.

Por otro lado, entre taxón y taxón hay marcadas diferencias en cuanto a la organización y la región cromosómica ocupada por los genes del MHC. De manera continua, la región MHC se expande y contrae debido a la formación de nuevos genes por su duplicación o eliminación, aunque también se observa un estado de flujo con genes en distintas etapas de inactivación y otros genes con niveles diferentes de funcionalidad. Este dinamismo de la evolución del MHC puede ocurrir en respuesta a las necesidades cambiantes del sistema. Hasta ahora, sólo se puede especular acerca del origen de los genes MHC y ss probable que los tres módulos del mismo tengan distintos orígenes. El movimiento de exones en el genoma en un proceso evolutivo en el cual los genes ancestrales, en particular aquellos que se han duplicado, se utilizan para la generación de nuevos genes.

El movimiento de exones lo han usado experimentalistas para insertar partes de un gen en otro, con la finalidad de obtener información acerca de la función de ciertas porciones de un gen. En la evolución, el movimiento de exones se hizo posible por la correspondencia entre exones y dominios, lo cual provee de material para la selección de nuevas combinaciones y propiedades funcionales; esto tiene una relevancia importante en el estudio del origen del MHC. Los dominios semejantes a inmunoglobulinas están distribuidos entre una enorme variedad de proteínas; cualquiera de ellas pudo haber donado esa característica para formar los dominios semejantes a inmunoglobulina que poseen las proteínas MHC. Es necesario recalcar que los dominios semejantes a inmunoglobulina se pueden observar en especies de invertebrados mucho más antiguos que la aparición del MHC.

Por otro lado, dominios semejantes a la región de anclaje a la célula se han encontrado en distintas proteínas no relacionadas que parecen surgir de distintos momentos evolutivos. La región de unión al péptido se encuentra solo en las moléculas MHC, aunque algunas otras proteínas no necesariamente relacionadas presentan cierta similitud, como las proteínas de la familia de la IL-8 (interleucina 8) y del receptor de proteínas en la célula endotelial de la vía de la coagulación. Esto también puede observarse en el grupo de las proteínas de choque térmico.

La región de clase III del MHC contiene una constelación de loci que han permanecido conservados a través de la evolución. Algunos loci probablemente han sido enviados a otros cromosomas, y de la misma forma se han introducido a otros al complejo. Sin embargo, se podría hablar de la homología que se observa entre los genes TAP1/TAP2, LMP2/LMP7, HSP770-hom/HSPA1, HSPAL y C4 en el cromosoma 6 y una región del cromosoma 9 que parece ser producto de una duplicación a partir de una región ancestral que contenía a los genes ancestros de los loci TAP, LMP, HSP y C4.

Referencias

  1. Arnaiz VA. 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report on non-classical class I genes. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):130-1.
  2. Barquera R, Zúñiga J, Hernández DR et a Molecular HLA class I and class II haplotypes in admixed families from gravel regions of Mexico. Immunology. 2008;45:1171-8.
  3. Cano P, Klitz W, Mack SJ, Maiers M et al. Common and well documented HLA alleles: report of the Ad-Hoc committee of the American society for histocompatibility and immunogenetics. Hum Immunol. 2007;68(5):392-417. Epub 2007 Feb 15. PMID:
  4. Capittini C, Martinetti M, Cuccia M. MHC variation, mate choice and natural selection: the scent of evolution. Rev Biol. 2008;101(3):463-80. Review. PMID: 19322759.
  5. Duquesnoy RJ, Claas FH. 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report on the structural basis of HLA compatibility. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):180-4. Review. PMID: 17445196.
  6. Gourraud PA, Hoffman D, Cambon-Thomsen A, Feolo M. 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report on mapping microsatellite markers in the major histocompatibility complex region. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):206-9. PMID
  7. Holdsworth R, Hurley CK, Marsh SG et al.The HLA dictionary 2008: a summary of HLA-A, -B, -C, -DRB1/3/4/5, and – DQB1 alleles and their association with serologically defined HLA-A, -B, -C, -DR, and -DQ antigens. Tissue Antigens. 2009:73(2):95-170. PMID: 19140825.
  8. Howell WM, Carter V, Clark. The HLA system: Immunobiology, HLA typing, antibody screening and crossmatching techniques. BJ Clin Pathol. 2010;63(5):387-90. Review. PMID: 20418230.
  9. Marsh SG, Albert ED, Bodmer WF et al. An update to HLA nomenclature, 2010. Bone Marrow Transplant. 2010;45(5): 846-8. Epub 2010 Mar 29. PMID: 20348972.
  10. Mehra NK, Kaur G: 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report on joint study on MHC and infection. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):226-7. Review. PMID: 17445205.
  11. Naumova E, Pawelec G, Ivanova M et al. 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report on the immunogenetics of aging. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):304-10. PMID: 17445222.
  12. Nunes JM, Riccio ME, Buhler S, Di D et al. Analysis of the HLA population data (AHPD) submitted to the 15th International Histocompatibility/Immunogenetics Workshop by using the Gene[rate] computer tools accommodating ambiguous data (AHPD project report). Tissue Antigens. 2010;76(1):18-30. Epub 2010 Mar 22. PMID: 20331842.
  13. Sawai H, Go Y, Satta Y. Biological implication for loss of function at major histocompatibility complex loci. Immunogenetics. 2008;60(6):295-302. Epub 2008 May 7.PMID: 18461313.
  14. Steenkiste A, Valdes AM, Feolo M et al. 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report on the HLA component of type 1 diabetes. 13th IHWS 1 Diabetes Component participating investigators. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):214-25. Review. PMID:
  15. Tait BD, Garrido F, Tilanus M. 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report on HLA expression and cancer. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):245-7. Review. No abstract available. PMID: 17445212.
  16. Varla LM, Keramitsoglou T, Spyropoulou VM et al. 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report from the reproductive immunology component. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):297-303. PMID: 17445221.
  17. Zachary AA, Kopchaliiska D, Jackson AM, Leffell MS. Immunogenetics and immunology in transplantation. Immunol Res 2010;47(1-3):232-9. Review. PMID: 20101475.
  18. Zachary AA, Montgomery RA, Jordan SC, Reinsmoen NL, Claas FH, Reed EF: 14th International HLA and Immunogenetics Workshop: report on understanding antibodies in transplantation. Tissue Antigens. 2007;69(Suppl 1):160-73.

Cómo referenciar este artículo

Cómo referenciar este artículo