Genetica La Histocompatiblidad

5.1 Fundamentos genticos de la compatibilidad tisular

Cuando se intenta transplantar un fragmento de tejido u rgano (injerto) de un individuo aotro podemos constatar que, en general, este injerto es rechazado. La aceptacin definitivadel injerto por parte del organismo receptor es un fenmeno raro, que se produce slo ensituaciones particulares. Uno de los factores que determina este rechazo o aceptacin es elgrado de similitud gentica entre el donante y el receptor. Es bien sabido que los mecanismosresponsables del rechazo son de naturaleza inmunolgica; en efecto, los injertos son rechaza-dos ms lentamente (e incluso aceptados) en aquellos organismos inmunodeficientes (ya seaen forma innata o adquirida). Por otro lado, se sabe que un injerto entre diferentes individuosde la misma especie provoca la aparicin, en el receptor, de anticuerpos especficos y de clu-las T especficas contra los determinantes antignicos presentes en el injerto.

Los genes que controlan estos procesos han sido llamados genricamente genes de histo-compatibilidad. El entendimiento de los mecanismos involucrados en la compatibilidad de lostejidos ha sido el resultado de la colaboracin entre diferentes disciplinas. Luego de muchosaos de trabajo los genetistas han podido identificar un gran nmero de genes implicados eneste fenmeno, localizarlos en los mapas genticos de varios mamferos y estudiar el efectoindividual de cada uno de esos genes. Finalmente, los bilogos moleculares han clonado y de-terminado la secuencia de varios de esos genes, con el propsito de comprender su organiza-cin, su funcionamiento y, en particular, su regulacin y expresin.

5.1.1 Clasificacin de los transplantes

Los transplantes se pueden clasificar de acuerdo a tres criterios independientes:

(i) El primero tiene en cuenta la naturaleza del tejido transplantado. De esta forma habla-mos de injerto o transplante de piel, de rin, de crnea o cardaco.

(ii) El segundo criterio depende del sitio elegido para la reinsercin del transplante en el re-ceptor. Podemos hablar de transplantes ortotpicos, cuando la reinsercin se realiza enun tejido de la misma naturaleza que el injerto y de transplantes heterotpicos, cuandoel injerto se implanta en un tejido diferente al de origen.

(iii) El tercer criterio de clasificacin es el ms empleado por los genetistas. Se establece apartir del grado de similitud existente entre el donante y el receptor. Si el injerto provie-ne de una especie diferente a la del receptor (por ejemplo, cerdo-hombre), el transplan-te recibe el nombre de xenotransplante. Si el donante es de la misma especie que el re-ceptor, pero no se encuentran emparentados genticamente, hablamos de un transplan-

CAPTULO VGentica de la Histocompatibilidad

te alogeneico o aloinjerto. Si el injerto proviene de un donante genticamente idnticoal receptor, situacin que se da entre los gemelos monovitelinos o entre las lneas con-sanguneas de animales de laboratorio, se lo denomina transplante singeneico o isogenei-co. Se puede tratar tambin de un autoinjerto, donde el donante y el receptor son elmismo individuo.

5.1.2 Las leyes que gobiernan la aceptacin o el rechazo de los transplantes

El estudio del determinismo gentico de la compatibilidad tisular ha sido posible gracias al es-tablecimiento de las lneas consanguneas de ratones de laboratorio (ver Captulo IV). Los tra-bajos iniciales (primera mitad del siglo XX), realizados para evaluar la compatibilidad entredos individuos (digamos A y B), consistieron en transplantar un tumor del individuo A en B (yel transplante recproco) y en observar la toma del tumor, que se traduca muchas veces en lamuerte del receptor. Esta tcnica fue reemplazada, en los aos 50, por el transplante de pe-queos fragmentos de piel, lo cual presenta varias ventajas: (i) en caso de aceptacin no pro-voca la muerte del receptor y ste puede, a su vez, servir de progenitor, (ii) es posible realizarvarios injertos de diversos orgenes sobre el mismo receptor y, (iii) la piel es un rgano extre-madamente exigente en trminos de histocompatibilidad y permite, por lo tanto, poner enevidencia diferencias genticas menores entre el donante y el receptor (por el contrario,muchos tumores pueden prender a pesar de grandes diferencias genticas).

Utilizando las lneas consanguneas disponibles en aquella poca Little, Bittner, Tyzzer, Strong yCloudmann establecieron en 1941 las bases genticas de la compatibilidad de los tejidos. Para in-terpretar sus resultados experimentales, Little desarroll (entre 1916 y 1941) la teora segn lacual la aceptacin de un injerto estaba basada sobre un determinismo gentico que implicaba va-rios genes (llamados despus genes de histocompatibilidad). La aceptacin definitiva de un injertoes slo posible si todos los alelos de histocompatibilidad presentes en el injerto (y por conse-cuencia en el donante) estn tambin presentes en el receptor. A la luz de la gentica molecular,hoy podemos decir que la aceptacin de un injerto obedece a un determinismo multifactorial,donde todos los alelos implicados se comportan en forma codominante. Cada alelo de histo-compatibilidad es responsable de la sntesis de un antgeno caracterstico situado en la superficiede las clulas, denominados aloantgenos. Las conclusiones derivadas de los estudios de Little ycolaboradores las podemos resumir, muy esquemticamente, en la forma de cinco leyes1:

Primera ley: Los transplantes efectuados entre individuos genticamente idnticos son acepta-dos (por ejemplo, las lneas consanguneas y los hbridos F1 entre s). Una excepcin a estaley es el fenmeno por el cual las hembras de ciertas lneas consanguneas rechazan (aunque

138 MANUAL DE GENTICA DE ROEDORES DE LABORATORIO

1 Como la mayor parte de las leyes biolgicas, estas leyes tienen varias excepciones pero conforman una baseslida para el anlisis de la compatibilidad tisular

lentamente) los injertos provenientes de machos de la misma cepa. Este fenmeno llev aldescubrimiento de un locus de histocompatibilidad en el cromosoma Y denominado HY, delcual existe slo un alelo.

Segunda ley: Los transplantes efectuados entre individuos genticamente diferentes son re-chazados. La aseveracin de que estos transplantes son sistemticamente rechazados es unavisin simplificada de la realidad y los ejemplos en su contra son varios: (i) Los transplantesrealizados en sitios inmunolgicamente privilegiados (por ejemplo con poca irrigacin) tie-nen mayor sobrevida y hasta pueden ser aceptados. Es el caso de los transplantes de crneaen el hombre o los transplantes de ovario en el ratn. (ii) Los tumores, especialmente en elratn, son muchas veces capaces de crecer en lneas diferentes (transplante alogeneico),siendo aceptado cada vez ms fcilmente a medida que el nmero de pasajes sobre lacepa alogeneica aumenta. (iii) Ciertos tejidos normales como el adiposo, el cartilaginoso y,en menor medida, el ovario pueden ser aceptados por receptores alogeneicos. (iv) Final-mente, el estado inmunolgico del receptor juega un papel central en el devenir del injerto.El caso ms claro es el de las lneas de ratas y ratones que portan la mutacin nude (carecende un timo normal, y por lo tanto de linfocitos T maduros), los cuales son utilizados desdehace aos para realizar todo tipo de transplantes alogeneicos y xenogeneicos en medicinaexperimental. Lo mismo ocurre con los ratones timectomizados al nacimiento y con otras l-neas de ratones severamente inmunodeficientes (ratones SCID, ratones knock out para losgenes Rag1 o Rag2 etc.).

Tercera ley: Los hbridos de primera generacin (F1) entre dos lneas consanguneas aceptanlos transplantes que provienen de sus lneas parentales, pero los transplantes en sentido in-verso (de F1 hacia las lneas parentales) son rechazados. El locus HX, ligado al cromosoma X(un locus menor de histocompatibilidad) es una excepcin a la tercera ley de transplantes.Este locus posee varios alelos, lo que hace que no siempre los trasplantes en la direccincepa parental F1 entre ratones F1 sean aceptados.

Cuarta ley: Los hbridos F1 entre dos lneas consanguneas aceptan los transplantes que pro-vienen de todos sus descendientes.

Quinta ley: Los individuos provenientes del cruzamiento de dos hbridos F1 (llamados F2)pueden aceptar (raramente) los transplantes que provienen de las lneas consanguneas pa-rentales (y menos frecuentemente de los hbridos F1), pero en general el transplante en sen-tido inverso (tejido F2 injertado en cepa parental o F1) es rechazado (Figura 5.1).

5.1.3 Biologa de los transplantes

En lo que concierne a la biologa de los transplantes, la importancia de los antgenos de his-tocompatibilidad es muy variable. Algunos de ellos, como los del Complejo Mayor de His-tocompatibilidad (CMH), son un obstculo fundamental para la toma de un injerto y son

GENTICA DE LA HISTOCOMPATIBILIDAD 139


Figura 5.1. Quinta ley de los transplantes de tejidos. El esquema representa la quinta ley de los transplantes: observar quelos ratones F2 aceptan (aunque muy raramente) los transplantes que provienen de las cepas consanguneas y que el transplante ensentido inverso (tejido F2 injertado en cepa parental) es generalmente rechazado.

denominados loci fuertes o mayores. Otros, por el contrario, representan barreras fcil-mente franqueables por lo que se los denomina loci dbiles o menores. La fuerza de unlocus puede ser evaluada midiendo el tiempo de sobrevida medio (TSM) de un injerto. Estedebe ser realizado entre ratones que difieran slo para el locus de histocompatibilidad enestudio y el TSM corresponde al momento en el cual el 50% de los individuos receptoresrechazan el injerto. Cuanto ms rpido sea ese rechazo ms fuerte ser considerado el locusestudiado.

Los loci considerados fuertes generalmente rechazan el injerto entre 12 y 14 das post-trans-plante mientras que para los dbiles hay que esperar ms de 100 das. Esta nocin de fuer-za de los loci de histocompatibilidad es muy importante, especialmente en referencia a laeleccin del donante y el receptor en medicina humana y, en menor medida, en medicina ve-terinaria. Sin embargo, hay varias situaciones a tener en cuenta que pueden modificar la fuerzaaparente de un locus de histocompatibilidad:

(i) Un segundo injerto proveniente del mismo donante siempre es rechazado ms rpida-mente que el primero debido a la memoria inmunitaria.

(ii) Al intervenir varios loci menores en conjunto su efecto aditivo puede provocar un recha-zo ms rpido.

(iii) El TSM es generalmente ms corto cuando las receptoras son hembras.

(iv) El sentido del injerto entre dos lneas de ratones tambin puede interferir en el TSM; porejemplo, cuando se realiza un injerto entre ratones H1b y H1c ste es rechazado en 250das cuando el donante es H1b y el receptor es H1c y tan slo en 25 das cuando se reali-za en el sentido inverso.

5.2 La identificacin de los genes de histocompatibilidad

La identificacin individual de todos los loci de histocompatibilidad ha sido una verdaderadiseccin gentica realizada, en su mayor parte, entre los aos 1945 y 1960 por GeorgeD. Snell y sus colaboradores, gracias al establecimiento de lneas consanguneas de ratonesque diferan slo en un locus de histocompatibilidad. El enfoque utilizado por Snell fue usarun nuevo tipo de esquema reproductivo (basado en retrocruzas repetidas) para atraparun solo gen de histocompatibilidad proveniente de una cepa donante en el fondo genticode una cepa receptora. Estas lneas fueron denominadas originalmente congnicas resis-tentes (del ingls congenic resistant, CR) pero hoy las conocemos como lneas congnicashisto-incompatibles. Fueron diseadas por un sistema de acoplamiento conocido como cru-za-intercruza-retrocruza, evaluando en cada generacin la resistencia a un tumor establecidoa partir de una de las lneas parentales (ver lneas congnicas en el Captulo IV). Veamos unejemplo terico realizado con tumores de la lnea de ratones A (Figura 5.2):



Figura 5.2. Lneas congnicas resistentes. El esquema representa el desarrollo de una lnea congnica resistente de A [CR (A)]o congnica histo-incompatible para la lnea A. El sistema de acoplamiento utilizado es llamado: cruza-intercruza-retrocruza (para msdetalles ver texto).

(i) Cruzando dos lneas consanguneas A y B (cruza) se obtienen hbridos F1 que acep-tan los tumores provenientes de la lnea A.

(ii) Cruzando entre s estos hbridos F1 (intercruza) se obtienen animales F2 de los cua-les la mayor parte no acepta los tumores de la lnea A (llamados resistentes ya queno mueren a causa del tumor).

(iii) Tomando un ratn F2 resistente -de la intercruza anterior se lo cruza con un animalde la cepa A (retrocruza), obteniendo un nuevo hbrido susceptible, o sea queacepta el tumor de la lnea A.

(iv) Se repite la operacin varias veces obteniendo individuos F2 resistentes y suscepti-bles pero reteniendo slo los resistentes para las retrocruzas. A medida que repeti-mos la operacin la situacin se simplifica en cuanto a que el nmero de genes enjuego se reduce, ya que la proporcin de fondo gentico de origen A aumenta un50% en cada retrocruza. De esta manera se observa que la proporcin de animalessusceptibles aumenta en cada generacin hasta que se estabiliza en un techo de75% (obtenido de la proporcin 25% HaHa, 50% HaHb y 25% HbHb), lo que significaque en este momento un nico gen interviene en el mecanismo de rechazo del in-jerto.

En esta forma se procedi al establecimiento de lneas congnicas a partir de los individuos F2resistentes al tumor A [lnea congnica resistente de A o CR (A)].

Con el mismo esquema de acoplamiento recin analizado se puede crear toda una serie delneas CR de A, todas ellas diferentes de A en un locus de histocompatibilidad nico. Sin em-bargo, hay que controlar si todos los loci en los que estas lneas difieren de A son diferenteso, por azar, algunas de esas lneas CR son idnticas. Para esto se inocula el tumor A en un h-brido proveniente de la cruza de dos lneas CR, de las cuales queremos saber su identidad. Latoma del tumor (que se traduce en la muerte del hbrido) indica que esas dos lneas CR sehan complementado en la F1 y que por lo tanto diferan de la lnea A en dos loci diferentes.Es con este tipo de esquemas reproductivos que el enorme y paciente trabajo de Snell y suscolaboradores (en particular Jack Stimpfling, Leroy Stevens y Donald Bailey) ha permitido re-conocer y aislar un gran nmero de genes implicados en el determinismo de la compatibilidadtisular. Como se ver, todos estos genes difieren en sus caractersticas y en la importancia querevisten para el rechazo de injertos. En 1980 Snell recibi, junto con J. Dausset y B. Benace-rraf, el Premio Nobel de Medicina y Fisiologa por estos trabajos.

Actualmente, se conocen en el ratn ms de 60 genes implicados en el determinismo de la com-patibilidad tisular y muchos de ellos han sido localizados en los mapas genticos del genoma mu-rino. En regla general son designados por el smbolo H (en cursiva) seguido de un nmero, atri-buido segn el orden cronolgico de descubrimiento (H1, H2,..., H45), aunque existe la excep-cin del H2 que fue el primero en ser descubierto y por razones histricas conserva su nombreoriginal. Si bien la mayora de estos genes de histocompatibilidad codifica para antgenos presen-


tes en la superficie de todas las clulas del organismo, en muchos casos codifican para antgenospresentes slo en algunos tipos celulares. Estos genes son designados entonces por un smbolodiferente de H que refiere a esta particularidad en su expresin, por ejemplo: Ly (Lymphocyte an-tigen), Ea (Erythrocyte antigen), Cd (cluster determinant) etc. Los loci presentes en los cromosomassexuales se denominan HX y HY. Sin embargo, los genes ms importantes con relacin a la histo-compatibilidad se encuentran formando el CMH, el cual ser visto en detalle ms adelante.

En resumen, el sistema de histocompatibilidad de los mamferos posee una estructura (mu-chos loci repartidos en el ensamble del genoma) que le permite realizar un nmero casi ilimi-tado de combinaciones de alelos. De hecho, si consideramos un modelo terico constituidopor 100 loci representados en una poblacin con 4 alelos diferentes cada uno (lo que genera10 genotipos posibles por cada locus) existen 10100 combinaciones posibles de genes de his-tocompatibilidad.

5.3 El Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH)

Entre todos los genes de histocompatibilidad aislados por los genetistas, el CMH tiene, sin du-das, una importancia primordial en los transplantes y su estructura posee una complejidad ex-cepcional. El trmino complejo hace referencia al gran nmero de genes presentes en la re-gin, el trmino mayor es debido al papel primordial de estos loci en la biologa de lostransplantes y, finalmente, el trmino histocompatibilidad recuerda que estos loci fueronidentificados por sus efectos sobre los transplantes de tejido, aunque est bien claro que nose trata de su funcin fisiolgica. Aunque los genes fueron descriptos a mediados de siglo XX,la funcin biolgica de estas molculas permaneci como una incgnita hasta el ao 1974. Enese ao Rolf Zinkernagel y Peter Doherty, trabajando con ratones y virus de la meningitis(LCMV), descubrieron el rol decisivo de las molculas del CMH en el reconocimiento de losantgenos extraos por el sistema inmune. Por estos trabajos, Zinkernagel y Doherty recibie-ron el Premio Nobel de Medicina y Fisiologa en 1996.

El CMH es una regin del genoma que juega un papel fundamental en la discriminacin entrelo propio y lo no propio. Esta regin de aproximadamente 4 Mb codifica para molculas queproveen el contexto para el reconocimiento de los antgenos por los linfocitos T. El CMHcontiene cuatro grandes categoras de genes:

(i) Genes de clase I y clase II que codifican para molculas de presentacin de pptidos. Es-tas molculas son heterodmeros (estructura formada por dos cadenas polipeptdicas di-ferentes) que se expresan en la superficie de las clulas como protenas integrales de lamembrana.

(ii) Genes involucrados en el procesamiento de los antgenos como Tap1 (transporter 1),Tap2 (transporter 2) y Tapbp (TAP binding protein).


(iii) Genes de clase III con funcin inmunolgica pero sin relacin (ni evolutiva ni funcional)aparente con los genes de clase I y II (ej.: genes que codifican para los factores de com-plemento C4 y C2).

(iv) Genes que no tienen, aparentemente, relacin con la funcin del sistema inmune (ej.: elgene Rxrb (retinoid X receptor beta) con efectos sobre el desarrollo, la diferenciacin y lahomeostasis).

Los genes del CMH se heredan generalmente en bloque, donde cada individuo obtiene ungrupo de alelos ligados (haplotipo) proveniente de la madre y otro del padre, aunque en elratn de laboratorio se conocen varios haplotipos recombinates. En el supuesto caso queambos progenitores sean heterocigotas para un locus (digamos a/b la madre y c/d el padre),existirn cuatro combinaciones posibles en los hijos: a/c, a/d, b/c y b/d. Por lo tanto, slo el25% de los hijos podr ser idntico a nivel del CMH.

5.3.1 El CMH en el ratn: H2

Ya a principios del siglo XX, Carl Jensen y Leo Loeb haban observado que si bien la mayorade las veces los transplantes de tumores entre ratones no sobrevivan, algunos de ellos eranaceptados y crecan sin inconveniente. Casi cuatro dcadas despus, Peter Gorer, un discpulodel gran genetista J.B.S. Haldane, descubre en Londres (1936) lo que posteriormente sera lla-mado el locus H2. Gorer realiz tcnicas de hemoaglutinacin en las cuales inmunizaba cone-jos contra glbulos rojos de una cepa consangunea de ratn. Con la ayuda de este antisuerode conejo puso en evidencia la existencia de un antgeno presente en las cepas A y CBA, alcual llam antgeno II. Ms tarde, trabajando con tumores de ratn (sarcomas), Gorer descu-bri que este antgeno, junto con otros factores, determinaba el rechazo del transplante tu-moral. Despus demostr que esos anticuerpos tambin podan ser hallados en el suero deratones que haban rechazado un injerto proveniente de las cepas A y CBA, por lo tanto elantgeno II deba ser un antgeno de histocompatibilidad. En 1946 Gorer viaj a los EstadosUnidos (The Jackson Laboratory) para intercambiar notas e ideas con Snell sobre estos antge-nos, y en 1948 bautizaron al gen responsable de su sntesis con el nombre de locus H2, enreferencia al antgeno II.

La idea de que el H2 posea muchos genes ligados se obtuvo de la siguiente observacin: alrealizar una cruza entre individuos de dos lneas de ratones CR (una portando H2b y la otraH2d) se obtenan hbridos F1 heterocigotas H2b/H2d. Al retrocruzar estos F1 contra cualquierade las lneas CR parentales era frecuente obtener ratones incompatibles con ambas lneas pa-rentales a la vez, lo cual implicaba la aparicin por recombinacin en los F1 de un nuevohaplotipo. El resultado esperado para un slo gen hubiese sido la incompatibilidad de los ani-males de la retrocruza con slo una cepa parental, por ejemplo, la retrocruza de un F1(H2b/H2d) con el parental (H2d/H2d) da 50% de ratones H2b/H2d (compatibles con ambosparentales, o sea que puede recibir injertos H2b/H2b y H2d/H2d) y 50% de ratones H2d/H2d


(compatibles slo con el parental H2d/H2d). Es por esta razn que el locus H2 fue llamadocomplejo H2 y el trmino alelos fue reemplazado por el de haplotipo (conjunto de alelosligados, sobre un mismo cromosoma).

La identificacin de todos los genes contenidos en esta regin fue realizada a lo largo de losaos (por varios laboratorios) haciendo uso de una caracterizacin serolgica de los indivi-duos, gracias al desarrollo de diferentes antisueros. De esta manera, conociendo el genotipode las lneas parentales resultaba fcil saber si el animal analizado era o no recombinante (osea si portaba un nuevo haplotipo no reconocido por el antisuero), sin la necesidad de reali-zar transplantes mltiples. Esta estrategia, la nica disponible en la poca, permita identificarslo los genes que eran polimrficos entre los progenitores.

A medida que se fueron acumulando los datos experimentales sobre esta zona (una de lasms estudiadas del genoma), quedaron en evidencia tres propiedades fundamentales delcomplejo H2:

(i) Se trata de varios loci de histocompatibilidad muy fuertes y representan, sin duda, elobstculo ms importante para los transplantes.

(ii) Posee muchos alelos y son sorprendentemente polimrficos en la poblacin.

(iii) Posee una estructura muy compleja que an no ha sido revelada en su totalidad.

Los genes del complejo H2 se sitan muy cerca unos de otros en un segmento del cromoso-ma 17 del ratn. Si bien se han identificado ms de 80 genes en el CMH, los loci mejor carac-terizados son divididos en dos clases: alrededor de 20 loci de clase I y 15 loci de clase II (A yB, segn codifique para las cadenas a y b, respectivamente). A su vez, los genes de clase I sedividen en clsicos (clase Ia) y no clsicos (clase Ib). Esta distincin fue hecha para separaraquellos genes que participan en la presentacin de antgenos (clsicos) de los que no tienenuna funcin definida (no-clsicos).

Dispuestos entre estos dos grupos de genes se encuentra una coleccin heterognea dems de 30 genes de clase III, incluyendo algunos factores del complemento (C2, C4 y el fac-tor B), protenas del shock calrico (HSP70) y el factor de necrosis tumoral (TNF a y b),entre otros. Esta regin de clase III tiene la particularidad de presentar una estructura muycompacta de genes, en relacin al resto del genoma, con un promedio de un gen cada 15kb. Los productos de los genes de clase I (loci H2-K, H2-D, H2-L) y clase II (loci H2-Aa, H2-Ab, H2-Ea, H2-Eb) estn involucrados en la presentacin de antgenos a los linfocitos T (Fi-gura 5.3).


5.3.2 El polimorfismo del CMH

Los genes del CMH son los genes codificantes ms polimrficos jams descriptos. Entende-mos por polimorfismo a las formas alternativas (variantes allicas) de un mismo gen presen-tes en una poblacin. El polimorfismo del CMH se caracteriza por dos aspectos: la existenciade un nmero enorme de alelos en la poblacin (presentes en una alta proporcin cada unode ellos) y la gran diversidad gentica entre estos alelos. Por ejemplo, se han secuenciado msde 200 alelos diferentes a partir de los genes de clase I en el humano (HLA-A, B y C). Debidoa esta enorme diversidad gentica y a los recientes avances en tcnicas moleculares es quelos genes HLA se han convertido en una herramienta til en los estudios de gentica pobla-cional, antropologa y diversidad del genoma humano. Esta gran diversidad de alelos existetambin en el ratn, en el que se han descripto ms de 100 alelos de clase I y muchos alelosde clase II (Tablas 5.1 y 5.2). Una de las hiptesis acerca del origen de este polimorfismoplantea que las mltiples formas allicas de las molculas de clase I expanden el repertorio de


Figura 5.3. Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH). Representacin esquemtica de las distintas regiones y locique conforman el CMH del ratn (H2) en el cromosoma 17 y el CMH del hombre (HLA) en el brazo corto (p) del cromosoma 6.

las clulas T y por lo tanto hacen ms difcil la posibilidad de que un virus epizotico puedaeliminar completamente una poblacin.

Los mecanismos moleculares implicados en el mantenimiento de este polimorfismo excepcio-nal son diversos y an generan controversia entre los investigadores. Entre ellos se destacanlas mutaciones puntuales, los entrecruzamientos (del ingls crossing over) desiguales, la con-versin gnica, la seleccin natural y la deriva gnica. Existen estudios que respaldan la hip-tesis de que el polimorfismo del CMH es mantenido, al menos en parte, por la eleccin noazarosa de la pareja reproductiva, aunque este planteo es muy discutible.


Tabla 5.2. El complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) en el ratn. Haplotipos del complejo H2 en las lneas con-sanguneas de ratones ms populares.

Tabla 5.1 El complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) en el ratn. Alelos ms comunes de los haplotipos del CMHdel ratn. Loci de clase I: K, S, D, L Qa y Tla. Loci de clase II: Ab, Aa, Eb , y Ea.

5.3.3 Origen y evolucin del CMH

La presencia de un sistema inmune adaptativo completo, definido por la presencia de receptoresde clulas T (TCR), inmunoglobulinas (Igs) y molculas del CMH, ha sido descripta en los verte-brados a partir de los peces telesteos (seos). Las dudas sobre el origen del CMH parecen ha-ber sido resueltas recientemente con el descubrimiento de regiones parlogas (que evoluciona-ron paralelamente -por duplicacin de un gen ancestral comn) del CMH en el ratn y el hom-bre. Es decir que estas regiones emergieron como resultado de una duplicacin cromosmicaproducida, aparentemente, en un ancestro comn a todos los vertebrados con mandbula, antesde su divergencia de los peces sin mandbulas (primitivos vertebrados como la lamprea que notienen un CMH ni genes de la familia de las Igs). Estas observaciones sealan la importancia evo-lutiva que tienen los fenmenos de duplicacin cromosmica en la creacin de sistemas cada vezms complejos en los organismos vivos. En los peces cartilaginosos (tiburones y rayas) fuerondescriptos genes TCR, de Ig y del CMH de clase II; aunque estos ltimos fueron descriptos comopolimrficos, aparentemente su respuesta inmune es muy primitiva, siendo muy lentos los re-chazos entre individuos no relacionados.

La aparente contradiccin entre el aspecto estable del CMH (el orden de los genes y la estructu-ra bsica de la molcula se mantienen desde hace cientos de millones de aos) y su inestabilidad(la generacin contnua de nuevos alelos por mutaciones o recombinacin gentica) puede inter-pretarse como la necesidad del CMH de acomodarse a dos fuerza evolutivas opuestas. Una es lanecesidad de entenderse con los linfocitos T, y esto requiere cierta estabilidad de las molculas,de otra forma no se reconoceran entre s. La otra fuerza es la necesidad de arreglrselas con elextremadamente variable y siempre cambiante mundo de los parsitos, lo que requiere flexibili-dad y por lo tanto cierta inestabilidad. Estas son las dos caras del CMH, una mirando hacia elmundo propio (linfocitos T) y la otra hacia el mundo exterior (parsitos).

5.3.4 El CMH en los roedores de laboratorio

Durante los aos que sucedieron al descubrimiento del CMH en el ratn, estos genes fueronhallados en las aves (1950), el hombre (1958), la rata (1960) y los animales domsticos (elCMH del gato fue uno de los ltimos en ser descripto, en 1982). Hoy en da se sabe que entodos los vertebrados existe un determinismo gentico para la compatibilidad tisular que esanlogo al descubierto originalmente en el ratn. A excepcin del CMH del ratn y la rata,los estudios sobre el CMH de los roedores no estn demasiado desarrollados.

En 1960, dos grupos de investigadores (uno en New York y otro en Praga) descubrieron enforma independiente el CMH de la rata. Recin en 1971 se estableci el nombre tal cual loconocemos actualmente: RT1. Este complejo de genes se encuentra localizado en el cromo-soma 20 de la rata y tiene una estructura en cuanto al orden de los genes similar a la des-cripta en el ratn, aunque con la particularidad de que la rata de laboratorio tiene un poli-morfismo limitado de los genes de clase I.


En 1972 fue descripto el CMH del cobayo, denominado GPLA (del ingls guinea pig). Comohemos visto en el Captulo III, a pesar de estar clasificado como roedor, segn algunos auto-res este animal originario de sudamrica pertenecera a otro orden de mamferos. El CMHdel hmster Sirio fue descripto en 1978 y fue denominado Hm1. Existe una particularidad conel Hm1 que ha llamado mucho la atencin de los investigadores: las molculas de clase I en elhmster sirio son serolgicamente idnticas (no se encuentra el polimorfismo descripto entodas las dems especies), aunque simultneamente posee molculas de clase II polimrficas.Esto sera debido fundamentalmente al hecho de que todos los hmsters Sirio disponibles enlos laboratorios tienen como nico origen tres individuos capturados en Siria en el ao 1930.Por otro lado, Watkins y colaboradores han descripto la existencia de diversidad gentica delos genes de clase I en estudios realizados con hmsters Sirio en estado salvaje. Finalmente,uno de los ltimos CMH identificado en roedores (y el primero en roedores salvajes) es el dela rata topo (en ingls, mole rat), descripto en 1984 y bautizado como Smh.

5.3.5 El CMH y la eleccin de pareja reproductiva.

Si bien es sabido que los genes del CMH juegan un papel fundamental en la respuesta inmu-ne celular, existen pocos estudios sobre otros aspectos de estos genes. En las dos ltimas d-cadas, surgieron investigaciones arrojando luz sobre otras funciones; entre ellas, unas de lasms interesantes es la influencia de estas molculas en la eleccin del compaero reproducti-vo. Los trabajos en lneas consanguneas de ratones sugieren que esta eleccin est influencia-da por la disimilitud de los genes del CMH.

Apenas dos aos despus del descubrimiento de la funcin fisiolgica del CMH, se descri-bi por primera vez que el comportamiento reproductivo de los ratones estara influencia-do por el tipo de H2. Especficamente, cuando a un ratn macho se le daba a elegir entreuna hembra similar o diferente a nivel del H2, aquel mostraba una clara preferencia hacialas hembras con H2 diferente. Vale la pena aclarar que estas experiencias fueron realizadascon lneas que diferan slo a nivel del H2 (lneas CR) y por lo tanto el resto del genomaentre los animales era idntico. En estos experimentos, la deteccin de diferencias entre in-dividuos a nivel del CMH fue relacionada a rastros olfatorios, presentes principalmente enla orina. Datos muy recientes confirman que otro grupo de protenas presente en la orinade los ratones, llamadas protenas urinarias mayores (en ingls, major urinary proteins oMUPs), estaran tambin implicadas en el reconocimiento individual entre ratones. Las MU-Ps son mucho ms abundantes en la orina que los fragmentos de CMH e incluso que lasferomonas.

De esta forma, se cree que la similitud en el CMH podra servir como un indicador generalde cercana gentica (o parentesco) dentro de la poblacin y por lo tanto la eleccin de pare-ja reproductiva basada en estas molculas sera esencial para evitar la consanguinidad extre-ma. Esto es particularmente cierto en el ratn, cuyo comportamiento social favorece la pre-sencia de parientes cercanos en el entorno.


Por otro lado, la condicin fsica en los animales de larga vida depende mucho de la habilidad quetengan para responder a las infecciones, y en este sentido, los alelos individuales del CMH son de-terminantes de la calidad de la respuesta inmune, ya que, a diferencia de los genes TCR e Ig, losgenes del CMH no se recombinan genticamente en forma somtica. Por esto, la eleccin delcompaero adecuado servira para seleccionar aquellos alelos exitosos dentro de la poblacin,proveyendo a sus cras de una buena inmunidad contra los patgenos del entorno.

5.3.6 Asociacin entre haplotipos del CMH y enfermedad

Hace ya varias dcada que se ha establecido una clara asociacin entre ciertos haplotipos delCMH y enfermedades autoinmunes como la diabetes mellitus tipo I (insulina-dependiente) y la ar-tritis reumatoidea. El primer artculo sobre una asociacin de este tipo en humanos fue publicadoen 1971 para el Lupus Eritematoso Sistmico. Desde ese entonces, ms de treinta enfermedadesautoinmunes han sido asociadas con algn genotipo particular del CMH. Recientemente, con ladisponibilidad de las secuencias de ADN de muchos genes del CMH del hombre y del ratn, laasociacin con ciertos alelos ha sido restringida a nivel de algunas secuencias polimrficas especfi-cas. Por ejemplo, en los humanos se estableci la asociacin entre la diabetes tipo I y la falta de unaminocido en ciertos alelos de clase II (HLA-DQ cadena b). Adems, estos alelos susceptiblesse encuentran presentes tambin en la lnea de ratones NOD, usados mundialmente como mo-delo de diabetes tipo I (ver Captulo IX). No slo se han encontrado alelos de clase II susceptiblessino que tambin existen alelos que tienen un efecto protector de la diabetes. Estos alelos protec-tores actuaran a travs de la seleccin positiva de clones de linfocitos T que no participan en eldesarrollo de la enfermedad autoinmune.

Nomenclatura del CMH:

El CMH recibe diferentes nombres segn las especies. A los clsicos H2 del ratn, RT1 de la rata, Bdel pollo y HLA del humano se fueron sumando nuevas siglas basadas en el smbolo LA (porLymphocyte o Leukocyte Antigen) para representar las dems especies. Anteponiendo la primera letrao primeras dos letras del nombre comn de la especie (en ingls) se logran los smbolos con loscuales se representa el CMH de la mayora de las especies. De esta manera se llama ChLA en el chim-panc, GoLA en el gorila, RLA en el conejo, BoLA en los bovinos, SLA en el cerdo, ELA en el caballo etc.A pesar de que es ampliamente utilizada, esta nomenclatura tiene dos grandes crticas. Primero, losproductos del CMH se expresan en otros tejidos (y no slo en los linfocitos) y su antigenicidad es se-cundaria a su funcin biolgica. Segundo, el uso de los nombres comunes para identificar las especieses una fuente potencial de confusiones debido a que los nombres comunes son vagos e imprecisos.Por ejemplo, el trmino ratn puede estar haciendo referencia a los gneros Mus, Notomys, Acomys,Pogomys y Peromiscus, entre muchos otros. Es por esto que Jan Klein y colaboradores (Max Plank Insti-tut, Tbingen, Alemania) propusieron una nueva nomenclatura ms apropiada para utilizar en las dife-rentes especies. Estos autores propone utilizar el smbolo Mhc (primera letra solamente en mayscula)seguido por una abreviatura de cuatro letras obtenida del nombre cientfico de las especies. De estamanera, MhcGogo es el CMH del gorila (Gorilla gorilla), MhcBota el del ganado bovino (Bos taurus),MhcMeau en el hmster (Mesocricetus auratus), MhcCapo en el cobayo (Cavia Porcellus) etc.


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Genetica La Histocompatiblidad