Estructura general y clasificación

Las quimiocinas son proteínas de 8 a 15 kD de peso molecular caracterizadas por terer una estructura funcional característica que da nombre a este grupo de moléculas: el dominio quimiocina. Este dominio tiene una función quimiotáctica y está definido por la presencia de cuatro cisteínas en posiciones muy conservadas. La posición de los dos aminoácidos cisteína más próximos al extremo NH2 determina la existencia de dos subgrupos: las quimiocinas llamadas CXC, debido a que las dos cisteínas N- teminales están separadas por un único aminoácido, y las quimiocinas CC en las que estos dos aminoacidos son adyacentes (Ernst CA et al, 1994). Posteriormente se ha sugerido la existencia de dos subfamilias más, la subfamilia C, debido a la caracterización de linfotactina, una potente molécula quimioatrayente para linfocitos que tiene una única cisteína en el dominio N-terminal (Kelner GS et al, 1994) y la subfamilia CX3C, representada por la molécula fractalcina (o neurotactina) que es un proteína de membrana con un dominio quimiocina en su porción N-terminal que se caracteriza por la presencia de tres aminoácidos entre las dos cisteínas (Bazan JF et al, 1997). La mayoría de los genes que codifican para las quimiocinas de la familia CC y la familia CXC han sido identificados y localizados respectivamente en el

cromososma 17q11.2-12 y 14q12-21. Las quimiocinas C y C X3C se localizan en el

cromosoma 1q23 y 16 respectivamente.

La subfamilia de las quimiocinas CXC, también llamadas quimiocinas α, se subdivide a su vez en 2 grupos, aquellas que contienen inmediatamente antes del primer residuo de cisteína la secuencia ácido glutámico-leucina-arginina (ELR) que son quimiotácticas para los PMN, principalmente para el neutrófilo, y participan en la inflamación y aquellas que no contienen la secuencia ELR, que atraen a las células mononucleares, fundamentalmente a monocitos y linfocitos. Esta secuencia ELR parece ser necesaria, aunque no suficiente, para la unión de las quimiocinas con sus receptores (Baggiolini M et al, 1997).

El prototipo de quimiocinas CXC es la IL-8, que fue purificada en ensayos de quimiotaxis como un factor derivado de monocitos que atrae neutrófilos (Schröder JM

et al, 1987). Desde entonces se han identificado otras moléculas de este grupo que también son quimiotácticas para los neutrofilos (tabla 7).

Las fuentes celulares de las quimiocinas CXC son principalmente células NK, monocitos-macrófagos, eosinófilos así como células epiteliales, células endoteliales, fibroblastos, hepatocitos y células del músculo liso. Las células diana sobre las que actúan son principalmente células leucocitarias, en particular neutrófilos, basófilos, monocitos y linfocitos T; y también fibroblastos, células endoteliales y células hematopoyéticas. Los efectos biológicos que ejercen sobre dichas células son numerosos y cabe destacar, además de la quimiotaxis, la activación y proliferación celular, la regulación del crecimiento de células hematopoyéticas, la liberación de histamina en mastocitos, la inducción de síntesis de colágeno en fibroblastos, entre otras. (Revisado por Cano NF y Montoya CJ, 2001).

En los procesos inflamatorios la síntesis de las quimiocinas se induce

fundamentalmente por citocinas, de modo que IL-1 y TNF-α estimulan principalmente

la producción de quimiocinas CXC ELR+ y en cambio IFN-γ estimula la secreción de

las CXC ELR-. En la tabla 7 se presentan las quimiocinas CXC más estudiadas, junto con la nomenclatura actual y los principales receptores sobre los que actúa cada quimiocina, asi como la presencia o ausencia del motivo ELR.

Tabla 7: Quimiocinas α y receptores. ELR indica presencia (+) o ausencia (-) del motivo Glu- Leu-Arg antes del primer resiudo de cisteina. R1-R6: Receptores CXCR1-CXCR6.

CXC Nombre ELR R1 R2 R3 R4 R5 R6 CXCL1 GROα + CXCL2 GROβ + CXCL3 GROγ + CXCL4 PF4 - CXCL5 ENA-78 + CXCL6 GCP-2 + CXCL7 NAP-2 + CXCL8 IL-8 + CXCL9 MIG - CXCL10 IP-10 - CXCL11 ITAC - CXCL12 SDF-1 - CXCL13 BCA-1 -

BCA: B cell-attracting chemokine; ENA-78: epithelial cell derived neutrophil-activating; GCP: granulocite chemottactic protein; GRO:growth regulated oncogene; IL-8: interleukin-8; IP-10: interferon inducible protein 10; ITAC: interferon inducible T cells α chemoattractant; MIG: monokine induced by IFN-α; PF-4: platelet factor; SDF-1: stromal cell derived factor.

La subfamilia de las quimiocinas CC, también conocida como β, no actúa

generalmente sobre neutrófilos y atrae principalmente a monocitos y a linfocitos T, y también a eosinófilos, basófilos, linfocitos B, células NK y células dendríticas, con diferente grado de selectividad. Esta subfamilia puede ser a la vez dividida en tres grupos: moléculas quimiotácticas para el monocito, moléculas quimiotácticas de la familia eotaxina y quimiocinas que no pertenecen a ninguno de los dos grupos anteriores. También en este caso es fundamental el papel de los 2 residuos aminoacídicos presentes en la zona N-terminal, en el reconocimiento del receptor y en la activación de los linfocitos, aunque a diferencia de las quimiocinas CXC, la secuencia que ha de conservarse para la total activación del neutrófilo es de 10 residuos que preceden al dominio CC. La subfamilia de quimiocinas CC es también

variada, con moléculas que tienen diversas propiedades funcionales, como la MCP-1 (del inglés: Monocyte Chemoatractant Protein-1) caracterizada por su propiedad de atraer, in vitro, monocitos pero no neutrófilos (Valente AJ et al, 1988), la MIP-1α y MIP-1β (del inglés: Macrophages Inflammatory Proteins) purificadas a partir de líneas monocitarias estimuladas con lipopolisacáridos (Wolpe SD et al, 1988) entre otras (tabla 8).

Las quimiocinas CC que atraen y activan a los eosinófilos son las quimiocinas de la familia eotaxina, RANTES, MCP-2, MCP-3, MCP-4 y MIP-1α.

Las fuentes celulares de estas quimiocinas son principalmente los monocitos, las células endoteliales y las células epiteliales, así como los linfocitos T activados, eosinófilos, fibroblastos, células NK y células del músculo liso. Las células diana sobre las que actuan son fundamentalmente eosinófilos, basófilos, linfocitos T, monocitos, células dendríticas y células hematopoyéticas. Los efectos biológicos que ejercen sobre dichas células son numerosos: quimiotaxis de eosinófilos, basófilos, monocitos, linfocitos T, células dendríticas; activación y proliferación de células endoteliales; regulación del crecimiento de células hematopoyéticas; degranulación y liberación de enzimas de células NK; diferenciación Th1/Th2; modulación de la apoptosis; inducción de la síntesis de IgE e IgG4 (revisado por Cano NF y Montoya CJ, 2001). Las citocinas inducidas en los procesos inflamatorios regulan la síntesis de las quimiocinas, de modo que, por ejemplo IL-4 e IL-13 estimulan principalmente la

producción de eotaxina y en cambio IFN-γ estimula la secreción de RANTES, MCP-4 y

eotaxina. Las citocinas IL-10 y TGF- β disminuyen, generalmente, la producción de quimiocinas (Nickel R et al, 1999).

En la tabla 8 se presentan las quimiocinas CC más estudiadas, junto con la nomenclatura actual y los principales receptores sobre los que actúa cada quimiocina.

Tabla 8: Quimiocinas β y receptores. R1-R10: Receptores CCR1 a CCR10. CC ó β Nombre R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 CCL1 I-309 CCL2 MCP-1 CCL3 MIP-1α CCL4 MIP-1β CCL5 RANTES CCL7 MCP-3 CCL8 MCP-2 CCL11 EOTAXINA CCL13 MCP-4 CCL14 HCC-1 CCL15 MIP-1δ CCL16 HCC-4 CCL17 TARC CCL18 PARC CCL19 MIP-3β CCL20 MIP-3α CCL21 6Ccina CCL22 MDC CCL23 MPIF-1 CCL24 EOTAXINA-2 CCL25 TECK CCL26 EOTAXINA-3 CCL27 CTACK CCL28 MEC

CTACK: cutaneous T-cell attracting chemokine; HCC: hemofiltrate CC chemokine; MCP: monocyte chemoattractan protein; MDC: macrophage derived chemokine; MIP: macrophage inflammatory protein; MPIF: myeloid progenitor inhibitory factor; RANTES: regulated upon activation Normal T cell expresed and secreted; TARC: thymus and activation regulated chemokine; PARC: pulmonary and activation regulated chemokine; TECK: thymus expresed chemokine; MEC: mammary enriched chemokine; 6CKine: 6 cisteine chemokine.

La subfamilia de las quimiocinas C, también llamadas quimiocinas γ, incluyen la linfotactina ó XCL1 y la SCM-1 (motivo C solitario) ó XCL2, son sintetizadas por linfocitos T CD8+, timocitos, células NK y mastocitos. Sus células diana son linfocitos T, linfocitos B y células NK, induciendo su activación y la quimiotaxis. También inducen la activación de las células endoteliales. El receptor para ambas quimiocinas recibe el nombre de XCR1.

La subfamilia de las quimiocinas CX3C, o quimiocina δ, constituida sólo por la fractalcina (también llamada neurotactina), es producida por las células endoteliales y actúa sobre los monocitos y los linfocitos T, favoreciendo la adherencia al endotelio y la quimiotaxis. Su receptor es conocido con el nombre CXR.