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Objetivo particular: Se identificarán los tipos de respuesta inmunitaria, así como los componentes celulares y moleculares del SI innato y adaptativo. Sesiones: 1.1 Introducción a la Inmunología. . 1.3 Hematopoyesis. 1.4 Función de los órganos linfoides secundarios. 1.5 Células del sistema inmunitario innato (y adaptativo). 1.6 Componentes moleculares y bioquímicos del sistema inmunitario. Importantes para la maduración de las células linfoides o el inicio de la respuesta adaptativa. a) Primarios o Centrales Órganos liberadores de linfocitos: - Médula ósea - Timo b) Secundarios o Periféricos Órganos y tejidos donde se inicia la respuesta inmunitaria adaptativa: - Nódulos linfáticos - Bazo - Mucosa linfoide - Epidermis linfoide MALT (mucosa – associated lymphoid tissue, Tejido linfoide asociado a mucosas) Órganos linfoides Secundarios o periféricos Primarios o centrales CLASIFICACIÓN DE LOS ÓRGANOS LINFOIDES POR FUNCIÓN Y TEJIDO Médula ósea Bazo Ø Tejido linfoide asociado al intestino- GALT Ø Tejido linfoide asociado a bronquiolos-BALT Ø Urogenital Ø Tejido linfoide asociado a nasofaringe-NALT Tejido linfoide asociado a mucosas- MALT Tejido linfoide asociado a piel - SALT Ganglios linfáticos Timo Órganos de maduración de linfocitos: - Médula ósea (Células B) - Timo (Células T) Timo Médula Ósea Bolsa de Fabricio Imágenes de MEB de células madre de médula ósea humana Mamíferos Aves Humanos 2.1. Médula ósea La médula ósea roja está formada por una estructura reticular esponjosa situada entre trabéculas largas. La médula ósea es el origen de todas las células sanguíneas circulantes del adulto, incluidos los linfocitos inmaduros, y es el lugar donde los linfocitos B maduran. glóbulos rojos plaquetas leucocitos linfocitos monocitos tiene la función hematopoyética y ocupa el tejido esponjoso de los huesos planos, como el esternón, las vértebras, la pelvis y las costillas. es el tejido adiposo y se localiza en los canales medulares de los huesos largos. vDurante la respuesta secundaria, la mayoría de las células de memoria productoras de anticuerpos (células plasmáticas) se localizan en la médula ósea. vLa médula ósea es el principal órgano responsable de la inmunidad humoral en las respuestas secundarias. 2.2. Timo v Órgano bilobulado, que se localiza atrás del esternón y entre los pulmones. v Cada lóbulo está enclaustrado por una cápsula de tejido conectivo. vEl timo se divide en 2 zonas definidas histológicamente: Corteza y médula El timo está completamente formado y es funcional en el nacimiento. Las estructuras características del timo se mantienen hasta la pubertad, cuando el procesamiento y proliferación de linfocitos disminuye dramáticamente y eventualmente involuciona de modo que no es detectable en los adultos. Abbas, Abul K.,Lichtman, Andrew H.,Pillai, Shiv. Inmunología celular y molecular (Spanish Edition) (p. 31). Elsevier Health Sciences. Edición de Kindle. Desde la corteza hasta la médula existe un gradiente de diferenciación: - en la corteza se encuentran los timocitos más inmaduros, - en la médula se localizan los timocitos en fases maduras más avanzadas. TEC: different thymic epithelial cell subtypes; pTECs: progenitor thymic epithelial cells; cTEC: cortical thymic epithelial cell; mTEC: medullary thymic epithelial cell; DN: CD4-CD8- double-negative thymocytes; DP: CD4+CD8+ double-positive thymocytes generated in the outer cortex; SP: differentiate CD4 or CD8 single-positive thymocytes; DC: dendritic cell; CEC: cortical epithelial cell; MEC: medullary epithelial cell. 1. Sitio de entrada de los precursores DN1 2. Diferenciación a DN2, expansión clonal; pérdida del potencial a células B y NK 3. Rearreglo de la cadena β del receptor TCR en células DN3 4. Transición de DN a DP (CD4+CD8+ double- positive ) 5. Las céulas DP migran nuevamente a la corteza, donde se diferencian en células positivas sencillas (CD4+ o CD8+ single-positive SP) en la médula. Selección positiva ocurre principalmente en la corteza y requiere cortical TECs. Selección negativa ocurre en la médula y está mediada por TECs medulares y DCs tímicas. 6. Células SP completamente diferenciadas egresan de la médula a la periferia. S1P1, Mature SP thymocytes express sphingosine-1-phosphate receptor 1; PSGL1, platelet-selectin glycoprotein ligand 1; CCR9, C-C chemokine receptor type 9, G protein-coupled receptor (ligand CCL25); CCR7, C-C chemokine receptor type 7, G protein-coupled receptor (ligands ligands CCL19 and CCL21); CXCR4, C-X-C chemokine receptor type 4, also known as fusin or CD184 (cluster of differentiation 184); (ligand CXCL12, also called SDF-1); Órganos y tejidos donde se inicia la respuesta inmunitaria adaptativa: - Nódulos/ganglios linfáticos - Bazo - Mucosa linfoide - Epidermis linfoide LINFOCITOS MADUROS/ VÍRGENES TORRENTE SANGUÍNEO ÓRGANOS LINFOIDES SECUNDARIOS BAZO GANGLIOS LINFÁTICOS GALT FUNCIÓN DE LOS ÓRGANOS Y TEJIDOS LINFOIDES SECUNDARIOS: LLEVAR A SU MÁXIMO “LOS ENCUENTROS” ENTRE LOS LINFOCITOS Y LAS SUSTANCIAS EXTRAÑAS (ANTÍGENOS). BALT NALT SALT 3.1. Bazo Situado por debajo del diafragma, en el lado izquierdo del abdomen. Peso entre 150 y 200 g. Órgano esponjoso, suave y color púrpura, cuyas funciones son eliminar materiales de desecho de la sangre y defender al organismo de agresiones externas. Irrigación por única arteria esplénica. activación y proliferación de linfocitos, producción de anticuerpos, remoción de antígenos de la sangre. formación de células sanguíneas durante la etapa fetal, remoción y destrucción de células rojas “viejas”, dañadas o anormales y plaquetas, recuperación de hierro a partir de la degradación de hemoglobina, almacenamiento de células rojas (reserva). FUNCIONES Production of opsonins, properdin, and tuftsin. After birth, erythropoietic functions cease, and as a major lymphoid organ and a central player in the reticuloendothelial system, the spleen retains the ability to produce lymphocytes. OTRAS FUNCIONES DEL BAZO In mice, the spleen stores half the body's monocytes so that upon injury they can migrate to the injured tissue and transform into dendritic cells and macrophages and so assist wound healing. Activated monocytes can differentiate into different types of dendritic cell (DC) after encounter with different cytokines. Banchereau and Karolina , Nature Reviews Immunology 5, 296-306. ESTRUCTURA INTERNA La pulpa blanca del bazo contiene linfocitos. La pulpa roja del bazo contiene un gran número de células rojas que son filtradas y degradas en este órgano. 3.2. Ganglios linfáticos Ganglios subcutáneos; ganglios viscerales o profundos Diámetro de 2-10 mm Forma de riñón con depresión, denominada hilio (entrada y salida) Armazón de trabéculas radiales y fibras de reticulina Se ubican a lo largo del trayecto de los vasos linfáticos formando cadenas o racimos. Corteza: área rica en linfocitos B (y macrófagos), se organiza en folículos primarios (linfocitos B maduros en reposo) y secundarios (a partir de estimulación génica). Médula: células B y T, células plasmáticas y abundantes macrófagos. Seno subcapsular: con células endoteliales y fagocíticas; donde “terminan” los antígenos timo- independientes. Estrcutura o zonas histológicas del ganglio linfático Paracorteza: área rica en linfocitos T (y células dendríticas interdigitantes). Cápsula de colágeno o tejido conectivo, por la cual entran y salen los vasos linfáticos. El sistema linfático: • Llega por vasos aferentes. • Sale por vasos eferentes. • Tejido linfoide en región cortical y paracortical. • En la corteza, las células B forman folículos primarios y secundarios. • Folículo primario: Zona del manto M que rodea al centro germinal (CG) y que es rica en linfocitos pequeños no estimulados. • Los folículos secundarios estimulados (por el antígeno) poseen centrosgerminales (CG). • Los CG son “sitios” de proliferación de células B. • Las células presentadoras de antígenos (CPA o APC-antigen presenting cell) proceden de la piel o mucosa y transportan hasta el ganglio los antígenos procedentes del organismo. Órganos linfoides Secundarios o periféricos Primarios o centrales CLASIFICACIÓN DE LOS ÓRGANOS LINFOIDES POR FUNCIÓN Y TEJIDO Médula ósea Bazo Ø Tejido linfoide asociado al intestino- GALT Ø Tejido linfoide asociado a bronquiolos-BALT Ø Urogenital Ø Tejido linfoide asociado a nasofaringe-NALT Tejido linfoide asociado a mucosas- MALT Tejido linfoide asociado a piel - SALT Ganglios linfáticos Timo 3.3. MALT Los elementos linfoides de las mucosas se agrupan bajo el término "tejido linfoide asociado a la mucosa" (mucosa-associated lymphoid tissue) "tejido linfoide asociado al intestino" (GALT, gut- associated lymphoid tissue), "tejido linfoide asociado al bronquio" (BALT, brochus- associated lymphoid tissue), "tejido linfoide asociado a la nasofaringe" (NALT, nasopharynx- associated lymphoid tissue), los tejidos linfoides asociados a glándulas mamarias y órganos genito-urinarios GALT BALT NALT 3.3.a. TEJIDO LINFOIDE ASOCIADO AL TEJIDO GRASTROINTESTINAL (GALT): Delineation of lymphoid-cell distribution in various compartments of the gut wall with some species differences indicated. Lymphocytes can leave the gut wall via draining lymphatics afferent to mesenteric lymph nodes (MLNs), or via portal blood reaching the liver where important regulation of immunity apparently takes place, particularly induction of tolerance. The frequency of M cells in the follicle-associated epithelium of Peyer's patches (PPs) is highly variable among different species, and a reliable marker for these specialized epithelial cells has not been identified in humans. Note also that, in contrast to the antigen-dependent priming of B cells that takes place in PPs of mammals and birds, the continuous ileal PP present in ruminants, pigs, and dogs appears to be a primary lymphoid organ responsible for antigen-independent B- cell development, similar to the bursa of Fabricius in chicken (not indicated). This PP can be up to 2 m long and constitute 80–90% of the intestinal lymphoid tissue. Reptils and fish do not have PPs. In these species, the gut immune system is composed of leukocytes scattered in the epithelium and occasional small non- organized lymphoid aggregates. (Modified from Brandtzaeg and Pabst1 with permission from Elsevier.) Brandtzaeg, P., Kiyono, H., Pabst, R. et al. Terminology: nomenclature of mucosa-associated lymphoid tissue (MALT). Mucosal Immunol 1, 31–37 (2008). https://doi.org/10.1038/mi.2007.9 Barreras intestinales: Microbiota intestinal Patógenos invasivos Antígenos inocuos Enzimas Anaerobiosis pH ácido Enzimas digestivas, pancreáticas Epitelio intestinal GALT (Gut-Associated Lymphoid Tissue) DIFUSO ORGANIZADO Figura 1 Representación del sistema inmunológico de la mucosa humana. Brandtzaeg, P., Kiyono, H., Pabst, R. et al. Terminology: nomenclature of mucosa-associated lymphoid tissue. Mucosal Immunol 1, 31–37 (2008). https://doi.org/10.1038/mi.2007.9 Los sitios inductivos para la inmunidad de la mucosa están constituidos por MALT regionales con sus folículos de células B y epitelio asociado al folículo que contiene células M (M) a través del cual los antígenos exógenos se transportan activamente hasta llegar a las APC, incluyendo DC, macrófagos, células B y FDC. Además, las CD intra o subepiteliales inactivas pueden capturar antígenos en el sitio efector (ejemplificado por mucosa en el medio) y migran a través de vasos linfáticos de drenaje a los ganglios linfáticos locales/regionales donde se convierten en APC activas, que estimulan las células T para respuestas inmunitarias productivas o reguladoras a la baja (supresoras). Las células B y T maduras ingresan a MALT (y a los ganglios linfáticos) a través de HEV. Después de convertirse en células B y T de memoria/efectoras, migran desde MALT y los ganglios linfáticos a la sangre periférica para su posterior extravasación en la mucosa sitios efectores (ejemplificados por la mucosa intestinal a la derecha). Este proceso está dirigido por el conjunto local de moléculas de adhesión vascular y quimiocinas, las células endoteliales ejercen así una función de guardián local de la inmunidad de la mucosa. La lámina propia del intestino contiene pocos linfocitos B pero muchos plasmablastos y células plasmáticas de IgA (dímeros/polímeros) e IgM (pentámeros) que expresan la cadena J. Además, normalmente hay algunas células plasmáticas IgG escasas con un nivel variable de cadena J (J) y muchas células T (principalmente CD4 +). Las características adicionales son la generación de SIgA y SIgM a través del transporte en el epitelio mediado por pIgR (mSC), así como la fuga paracelular de cantidades más pequeñas (flecha rota) de anticuerpos IgG, tanto producidos localmente como derivados del plasma hacia la luz. También puede haber algún transporte activo de IgG mediado por el receptor Fc neonatal (no indicado). Tenga en cuenta que la IgG no puede interactuar con la cadena J para formar un sitio de unión para pIgR. También se representa la distribución de linfocitos intraepiteliales (principalmente receptor de células T / + CD8 + y algunas células T / +). El recuadro (esquina inferior izquierda) muestra detalles de una celda M y su "bolsillo" que contiene varios tipos de celda. La caricatura está modificada de Brandtzaeg y Pabst con permiso de Elsevier. APC, células presentadoras de antígenos; DC, células dendríticas; FDC, células dendríticas foliculares; HEV, vénulas endoteliales altas; MALTA, tejido linfoide asociado a mucosas; mSC, componente secretor de membrana; pIgR, receptor de Ig polimérico; SIgA, IgA secretora; SIgM, IgM secretora. ORGANIZADO FAE IFR Fo SED Epitelio asociado al folículo (FAE) Células M (Bolsillo) Linfocitos intraepitel. Macrófagos Células dendríticas Área domo subepitelial (SED) Área Folicular (Fo) Linfocitos B IgM Células dendríticas Área inter- folicular (IFR) Células T CD4 y CD8 Vénulas de endotelio alto (HEV) Vasos linfáticos eferentes Células M • Células epiteliales especializadas (ricas en moléculas de complejo de histocompatibilidad- MHC-II) para la “ingesta” de antígenos. • Tienen una membrana muy invaginada (ribete en cepillo) hacia la luz intestinal y una concavidad (llamada bolsillo basolateral) que alberga varios linfocitos B, T y macrófagos. • Las células M se sitúan en sitios inductivos (regiones “cortas” de la membrana mucosa emplazadas sobre folículos linfoides). • Los Ag endocitados por la célula M son transportados al bolsillo basolateral (probablemente ya procesados) para ser presentados a alguno de los linfocitos TH. GC, germinal center; TDA, T-cell dependent area. Murphy, Kenneth. Janeway's Immunobiology (p. 22). CRC Press. Edición de Kindle. Epitelio Lámina propia Linfocitos Transporte de sustancias a través del epitelio DIFUSO Y ORGANIZADO Linfocitos LÁMINA PROPIA LPL (CD4 activados y CD8) (tejido conjuntivo laxo) Linfocitos T Células plasmáticas Mastocitos Eosinófilos Macrófagos Linfocitos B activados Linfocitos intraepiteliales La mayoría son linfocitos T CD8 (citotóxicos) Secreción de IgA en la mucosa epitelial En GALT se localiza el 80% de las células B activadas del organismo, y un 80 a 90% de éstas se diferencia a células plasmáticas productoras de IgA. - Presente en grandes concentraciones en las membranas mucosas (paredes internas de las vías respiratorias y tracto gastrointestinal), también en la saliva y las lágrimas. - Su función primordial es identificar e impedir que los microbios que ingerimos con los alimentos, con el agua que bebemos y con el aire que inhalamos cuando respiramos, se localicen en nuestras mucosas y nos causen enfermedad. 1. IgA bind topoly-Ig receptor on epithelial cells 2. Endocytosis of IgApoly-IgR complex 3. Vesicles containing IgA fuse with plasma membrane and release IgA Luz intestinal Célula plasmática submucosa (Lámina propia) Ig A dimérica Receptor de Ig polimérica (p Ig R) Ig As Componente secretor Enterocito Mecanismo de TRANSPORTE y SECRECIÓN de IgA en la mucosa epitelial “Nasopharynx-Associated Lymphoid Tissues“. 3.3.b. TEJIDO LINFOIDE ASOCIADO A LA NASOFARINGE (NALT): Textbook of Anatomy: Head, Neck and Brain, Volume III, 2e. Vishram Singh. © 2014 Second edition Reed Elsevier India Private Limited. Fig. 14.1 The sagittal section through the nose, mouth, pharynx, and larynx Pathways for food (red arrow) and air (green arrow) through the pharynx. Tonsila faríngea (adenoides) Tonsila palatina Corte de tonsila palatina Tonsila lingual Corte de tonsila lingual Histological structure of the palatine tonsil Tonsila faríngea (adenoides) Las amígdalas (tonsilas faríngeas) son extensiones de tejido linfoide situados en la faringe (hipertrofia: amigdalitis) The Waldeyer’s ring is formed by Pharyngeal tonsil (nasopharyngeal tonsil), postero-superiorly; lingual tonsil, anteriorly; tubal and palatine tonsils, laterally. It is thought that, Waldeyer’s ring prevents the invasion of microorganisms from entering the air and food passages and this helps in the defense mechanism of the respiratory and alimentary systems. En el anillo linfático de Waldeyer, los linfocitos entran enseguida en contacto con los gérmenes patógenos que hayan podido penetrar por la nariz o por la boca y de esta forma pueden desencadenar una pronta respuesta defensiva de nuestro organismo, lo que es muy útil en el caso de los recién nacidos y menores de tres años de edad. Sin embargo, esto mismo puede ser el causante de problemas de infección en personas a partir de los tres años (como la amigdalitis). Especímenes de mucosa nasal (A) y bronquial (B) tomados antes (1 y 2) y 24 h después (3 y 4) de realizar una estimulación nasal con alérgeno. En 3 y 4 se ha realizado tinción de inmunohistoquímica para las moléculas 1 de adhesión intercelular y vascular (ICAM-1 y VCAM-1), respectivamente. (Reproducida de Braunstahl et al., con autorización de la Academia Americana de Alergia, Asma e Inmunología.) A: nasal B: bronquial ICAM-1 VCAM-1 VCAM-1ICAM-1 3.3.c. TEJIDO LINFOIDE ASOCIADO A LOS BRONQUIOS (BALT): "Broncus Associated Lymphoid Tissues“. BALT está menos organizado que NALT y se localiza principalmente en las bifurcaciones del árbol bronquial. Figura 1. El tejido linfoide asociado a los bronquios (BALT). BALT es una estructura con áreas de linfocitos T y linfocitos B, vénulas endoteliales altas (HEV) en la zona de linfocitos T y un linfoepitelio suprayacente que contiene células similares a las de las células de micropliegue (M). BALT está compuesto por macrófagos y linfocitos indiferenciados en una red estromal laxa, con un epitelio que carece de células caliciformes y cilios. Organización de folículos linfoides Vénulas de endotelio alto (HEV) Dendritic cells and epithelial cells: linking innate and adaptive immunity in asthma. Huda M. Hammad, Bart N Lambrecht Nature Reviews Immunology 2008; DOI:10.1038/nri2275 Dendritic cells (DCs) are generally held responsible for initiating and maintaining allergic T helper 2 (TH2)-cell responses to inhaled allergens in asthma. Although the epithelium was initially considered to function solely as a physical barrier, it is now seen as a central player in the TH2-cell sensitization process by influencing the function of DCs. Clinically relevant allergens, as well as known environmental and genetic risk factors for allergy and asthma, often interfere directly or indirectly with the innate immune functions of airway epithelial cells and DCs. A better understanding of these interactions, ascertained from human and animal studies, might lead to better prevention and treatment of asthma. VÍAS URINARIAS: Acción lavado. pH bajo. HEMBRAS: Epitelio escamoso de la vagina ÁCIDO LÁCTICO 3.3.d. SISTEMA URINARIO: 3.3.e. GLÁNDULA MAMARIA: HEMBRA NO LACTANTE: TETILLA SELLADA POR QUERATINA HEMBRA EN LACTANCIA: • EYECCIÓN DE LA LECHE • INHIBIDORES BACTERIANOS DE LA LECHE LACTENINAS: - LISOZIMA (también llamada muramidasa) - LACTOFERRINA (conocida como lactotransferrina) - LACTOPEROXIDASA La leche materna contiene IgA Órganos linfoides Secundarios o periféricos Primarios o centrales CLASIFICACIÓN DE LOS ÓRGANOS LINFOIDES POR FUNCIÓN Y TEJIDO Médula ósea Bazo Ø Tejido linfoide asociado al intestino- GALT Ø Tejido linfoide asociado a bronquiolos-BALT Ø Urogenital Ø Tejido linfoide asociado a nasofaringe-NALT Tejido linfoide asociado a mucosas- MALT Tejido linfoide asociado a piel - SALT Ganglios linfáticos Timo DERMIS EPIDERMIS QUERATINOCITOS LINFOCITOS INTRAEPIDÉRMICO (2%) CÉLULAS DE LANGERHANS MACRÓFAGOS LINFOCITOS (98%) Vaso linfático Ganglio regional 3.4. TEJIDO LINFOIDE ASOCIADO A LA PIEL: SALT “Skin Associated Lymphoid Tissue“ Figure 2. The strategy of ‘layered’ AMPs used by human skin. A representative but incomplete list of antimicrobial peptides (AMPs) expressed by human skin. Epidermal keratinocytes constitutively express human β-defensin 1 (hBD1) and RNase7, whereas other AMPs are either downregulated in atopic dermatitis (AD) or upregulated during infection and inflammation or in psoriasis. Commensal bacteria, such as S. epidermidis, produce a number of AMPs, such as phenol-soluble modulins (PSMs). In the dermis, sebaceous glands and eccrine sweat glands also secrete AMPs. Immunocytes, including neutrophils, dendritic cells (DC), T cells, mast cells and monocytes, are recruited to skin upon infection or inflammation, and AMPs produced by those cells are listed. In the dermal adipose layer, cathelicidin is produced during the differentiation of adipocytes (Ad) from preadipocytes (pAd). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982215014098#fig3 Células epiteliales especializadas de la piel. - La porción más externa conformada por queratinocitos muertos, actúa pasivamente de manera física formando una barrera que impide la entrada de agresores. - La porción más interna conformada por queratinocitos vivos con función más activa y es componente importante del sistema inmune cutáneo. Figura. Inmunotinción de cultivos primarios de queratinocitos - Producen varias citocinas (IL-1, GM- CSF, IL-3,TNF,IL-6), - Pueden ser inducidos a expresar en su superficie moléculas de clase II del MHC (Complejo Principal de Histocompatibilidad), - Pueden ocasionalmente funcionar como células presentadoras de antígeno (CPA) de tipo facultativo. Su “presencia” está relacionada con la expresión de moléculas de adhesión antígeno de linfocito cutáneo -CLA- Los linfocitos CLA circulantes son capaces de atravesar el endotelio y penetrar de manera específica a la piel, y unirse a la selectina E expresada en célula endotelial de los vasos sanguíneos. Los linfocitos dérmicos T CD4 se localizan alrededor de los vasos sanguíneos, en tanto los CD8 están dispersos en la dermis. Función: Mecanismos de inmuno- vigilancia que garantizan el combate contra patógenos que amenazan la integridad de la piel. Figura. Detección de linfocitos T CD4 y CD8 atacando las células tumorales de un linfoma folicular Los linfocitos T CD4 suelen expresar marcadores de memoria o activados. Se encuentran dispuestos de una manera dispersa en la dermis, siendo capaces de activarse y destruir diversos microorganismos. Estimulan la inflamación a través de la secreción de citocinas por-inflamatorias. Modifican el ambiente tisular. Son células dendríticas neuroectodérmicas que sintetizan melanina, la cual actúa como protección a la radiación ultravioleta. La síntesis de melanina se realiza en gránulos llamados melanosomas, que son transferidos a los queratinocitospor sus extensiones citoplásmicas, a lo que se conoce como unidad pigmentaria. Sintetizan de manera constitutiva numerosas citocinas que actúan como mediadores en los procesos inflamatorios en la dermis y epidermis. Cuando son estimulados por citocinas específicas o neuropéptidos son capaces de sintetizar IL-8. Son células que pertenecen a la línea de las células dendríticas y cumplen función de centinelas en la piel. La función más importante es atrapar antígenos, internarlos por fagocitosis o endocitosis, procesarlos y por medio de la linfa llevarlos desde la epidermis hasta el ganglio linfático regional. En el ganglio, las células de Langerhans se diferencian en DCs interdigitantes, expresan altos niveles de moléculas Clase II del MHC, son capaces de presentar el Ag a los linfocitos T CD4 presentes en las zonas-timo dependientes de dicho ganglio. Órganos linfoides Secundarios o periféricos Primarios o centrales CLASIFICACIÓN DE LOS ÓRGANOS LINFOIDES POR FUNCIÓN Y TEJIDO Médula ósea Bazo Ø Tejido linfoide asociado al intestino- GALT Ø Tejido linfoide asociado a bronquiolos-BALT Ø Urogenital Ø Tejido linfoide asociado a nasofaringe-NALT Tejido linfoide asociado a mucosas- MALT Tejido linfoide asociado a piel - SALT Ganglios linfáticos Timo Encapsulado o difuso Objetivo particular: Se identificarán los tipos de respuesta inmunitaria, así como los componentes celulares y moleculares del sistema inmunitario. Sesiones: 1. Introducción a la Inmunología. 2. Órganos y tejidos del sistema inmune. 4. Función de los órganos linfoides secundarios. 5. Células del sistema inmunitario. 6. Componentes moleculares y bioquímicos del sistema inmunitario. Es una serie de fenómenos concatenados que se inician a nivel unicelular en la médula ósea con la: Autoduplicación Diferenciación y maduración Células madre hematopoyéticas (de adulto) en una cavidad de la médula ósea. Producción de elementos o formas sanguíneos funcionales Células troncales Células linfoides y mieloides Célula madre pluripotencial (PSC) Del gr. αἷμα, -ατος-, 'sangre' y ποίησις, 'creación’ Proceso de formación, desarrollo y maduración de los elementos de la sangre (eritrocitos, leucocitos, plaquetas, entre otras) a partir de un precursor celular común e indiferenciado conocido como célula madre hematopoyética pluripotencial (HSC) o Unidad Formadora de Clones/colonias (UFC) o Hemocitoblasto La hematopoyesis tiene lugar en la médula ósea, en donde una intrincada red de células estromales y sus productos regulan cada una de las etapas que conducen a la generación de células primitivas, intermedias y maduras. Aportar la celularidad y el microambiente tisular necesario para generar los diferentes constituyentes de la sangre. La hematopoyesis es un proceso finamente regulado que se lleva a cabo únicamente en ciertos órganos, denominados órganos hematopoyéticos (saco vitelino, bazo, hígado y médula ósea). La hematopoyesis se desarrolla en un ambiente específico denominado microambiente hematopoyético (MH). Aportar la celularidad y el microambiente tisular necesario para generar los diferentes constituyentes de la sangre. MH consiste en una estructura tridimensional altamente organizada (red) de células estromales y sus productos (matriz extracelular, citocinas, quimiocinas, entre otras) que regulan la localización y cada una de las etapas (fisiológicas) que conducen a la generación de células primitivas, intermedias y maduras. El MH se compone principalmente de cuatro tipos celulares: 1) macrófagos, 2) fibroblastos estromales, 3) adipocitos y 4) osteoblastos. Esquema representativo de los diferentes tipos celulares (4) que integran el MH y los mecanismos de regulación (3) de la hematopoyesis. El MH se compone principalmente de cuatro tipos celulares: 1) macrófagos, 2) fibroblastos estromales, 3) adipocitos y 4) osteoblastos. El MH regula la proliferación, sobrevida, maduración, auto-renovación y migración de las células hematopoyéticas a través de tres mecanismos: (1) el humoral, a través de la secreción de citocinas y quimiocinas, (2) la interacción a través de matriz extracelular y (3) el contacto célula-célula a través de moléculas de adhesión y morfógenos. El MH se compone principalmente de cuatro tipos celulares: 1) macrófagos, 2) fibroblastos estromales, 3) adipocitos y 4) osteoblastos. El MH regula la proliferación, sobrevida, maduración, autorrenovación y migración de las células hematopoyéticas a través de tres mecanismos: (1) el humoral, a través de la secreción de citocinas y quimiocinas, (2) la interacción a través de matriz extracelular y (3) el contacto célula-célula a través de moléculas de adhesión y morfógenos. Dentro del microambiente hematopoyético, los osteoblastos forman el nicho hematopoyético, regulando a las células troncales hematopoyéticas Genes Dev. 2018 Mar 1;32(5-6):359-372. doi: 10.1101/gad.311068.117. Stem cell niche-specific Ebf3 maintains the bone marrow cavity. Seike M, Omatsu Y, Watanabe H, Kondoh G, Nagasawa T. Abstract Bone marrow is the tissue filling the space between bone surfaces. Hematopoietic stem cells (HSCs) are maintained by special microenvironments known as niches within bone marrow cavities. Mesenchymal cells, termed CXC chemokine ligand 12 (CXCL12)-abundant reticular (CAR) cells or leptin receptor-positive (LepR+) cells, are a major cellular component of HSC niches that gives rise to osteoblasts in bone marrow. However, it remains unclear how osteogenesis is prevented in most CAR/LepR+ cells to maintain HSC niches and marrow cavities. CXC chemokine ligand 12 (CXCL12)-abundant reticular (CAR) cells Transcription factor early B-cell factor 3 (Ebf3) Leptin receptor-positive (LepR+) cells Stem cell niche-specific Ebf3 maintains the bone marrow cavity. Here, using lineage tracing, we found that the transcription factor early B-cell factor 3 (Ebf3) is preferentially expressed in CAR/LepR+ cells and that Ebf3-expressing cells are self-renewing mesenchymal stem cells in adult marrow. When Ebf3 is deleted in CAR/LepR+ cells, HSC niche function is severely impaired, and bone marrow is osteosclerotic with increased bone in aged mice. In mice lacking Ebf1 and Ebf3, CAR/LepR+ cells exhibiting a normal morphology are abundantly present, but their niche function is markedly impaired with depleted HSCs in infant marrow. Subsequently, the mutants become progressively more osteosclerotic, leading to the complete occlusion of marrow cavities in early adulthood. CAR/LepR+ cells differentiate into bone-producing cells with reduced HSC niche factor expression in the absence of Ebf1/Ebf3 Thus, HSC cellular niches express Ebf3 that is required to create HSC niches, to inhibit their osteoblast differentiation, and to maintain spaces for HSCs. CAR: CXC chemokine ligand 12 (CXCL12)- abundant reticular cells MH consiste en una estructura tridimensional altamente organizada (red) de células estromales y sus productos (matriz extracelular, citocinas, quimiocinas, entre otras) que regulan la localización y cada una de las etapas (fisiológicas) que conducen a la generación de células primitivas, intermedias y maduras. FROM: Regulation of hematopoietic stem cells by bone marrow stromal cells. Anthony BA, Link DC. Trends Immunol. 2014, 35(1):32-7. doi: 10.1016/j.it.2013.10.002. PSC: Pluripotent stem cell HSC: Hematopoietic stem cell LT: Long-term ST: Short-term MPP: Multipotent progenitor CMP: Common myeloid progenitor CLP: Common lymphoid progenitor MEP: Megakaryocyte erythroid progenitor GMP: Granulocyte macrophage progenitor http://www.fcnym.unlp.edu.ar/catedras/histol ogia/archivos%20MatDid/Atlas%20Di%20Fiore /018.gif Consta de tres fases secuenciales según los sitios hematopoyéticos: 1. Fase mesoblástica: Fase inicial en el pedúnculo del tronco y el saco vitelino (estructuras con pocos mm de longitud), ocurre en la 2ª semana embrionaria a partir de células mesodérmicas (capacesde generar hematopoyesis y células endoteliales): hemangioblastos. 2. Fase hepática: En la 6ª semana de vida embrionaria, el hígado es sembrado por células madres del saco vitelino. 3. Fase mieloide: El bazo y la médula ósea fetal presentan siembras de células madres hepáticas. Después de la semana 10, las células madre residen en médula ósea. SI competente a partir de las semanas 20-24. Las células hematopoyéticas pluripotenciales (células madres) aparecen en el saco vitelino (uterino) en los islotes hemáticos a las 2.5-3 semanas de edad gestacional. El SI surge en el embrión a partir del tejido asociado al tubo digestivo. Entre las semanas 5-6 de gestación, el hígado es el principal órgano de hematopoyesis. Estas células madres migran al hígado fetal en las semanas 4-5. Jerarquía de células progenitoras, en la que cada estadio sucesivo se distingue del siguiente por un fenotipo característico, así como por el número y tipo(s) de células hijas maduras que son capaces de generar. 1. Inmunofenotipo 2. Ensayos funcionales 3. Funcionamiento INMUNOFENOTIPO ENSAYOS FUNCIONALES FUNCIONAMIENTO El funcionamiento normal de la hematopoyesis resulta de la interacción entre mecanismos intracelulares y la influencia del microambiente donde se desarrollan las células hematopoyéticas. Fig. 1.3 All the cellular elements of the blood, including the cells of the immune system, arise from pluripotent hematopoietic stem cells in the bone marrow. Murphy, Kenneth. Janeway's Immunobiology (p. 4). CRC Press. Edición de Kindle. CÉLULAS DEL SISTEMA INMUNITARIO Célula madre pluripotencial Progenitor linfocítico Linfocito B Célula plasmática Linfocito T Linfocito cooperador Linfocito citotóxico Linfocito Th1 Linfocito Th2 Linfocito Tc activado Linfocito T gd Linfocito citolítico natural (NK) Célula dendrítica linfoide Célula madre autorregeneradora Progenitor mielocítico EritroblastoEritrocitos MegacariocitoPlaquetas Mastocito Macrófago Monocito Célula dendrítica CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS GRANULOCITOS basófilo Eosinófilo Neutrófilo Precursor desconocido ? Linfocito B Craig Murdoch, Munitta Muthana, Seth B. Coffelt & Claire E. Lewis. 2008. The role of myeloid cells in the promotion of tumour angiogenesis. Nature Reviews Cancer. 8, 618-631. doi:10.1038/nrc2444 Craig Murdoch, Munitta Muthana, Seth B. Coffelt & Claire E. Lewis. 2008. The role of myeloid cells in the promotion of tumour angiogenesis. Nature Reviews Cancer. 8, 618-631. doi:10.1038/nrc2444 Damiana Álvarez-Errico, Roser Vento-Tormo, Michael Sieweke & Esteban Ballestar. Epigenetic control of myeloid cell differentiation, identity and function. Nature Reviews Immunology 15, 7– 17 (2015). doi:10.1038/nri3777 Objetivo particular: Se identificarán los tipos de respuesta inmunitaria, así como los componentes celulares y moleculares del SI innato y adaptativo. Sesiones: 1. Introducción a la Inmunología. 2. Órganos y tejidos del SI. 3. Hematopoyesis. 5. Células del sistema inmunitario. 6. Componentes moleculares y bioquímicos del sistema inmune. Ya que muy pocos linfocitos poseen un receptor que pueda unir a un antígeno dado (1/10,000 a 1/100,000), las oportunidades para un encuentro exitoso con una célula presentadora de antígeno sólo se puede dar cuando los linfocitos circulan a través de los tejidos linfoides. Convergencia de elementos en la defensa Órgano periférico Antígeno/ patógenos Linfocitos VELLOSIDADES 1) Difusión simple 3) Ósmosis (movimiento de agua) Co-transporte Transporte activo Transporte facilitado 2) Difusión facilitada: poros, canales y transportadores/acarreadores 1) Transportadores/acarreadores/bombas 2) Endocitosis: Pinocitosis («cell drinking») y fagocitosis («cell eating») 3) Exocitosis (específicos, con gasto de energía, en contra del gradiente químico) 1) El transporte de sustancia se lleva a cabo en vesículas transportadores 2) Consumo de energía Tumor derived exosomes (TDEs) carry epithelial mesenchymal transition inducers to invade organ- specific cells and induce organotropic metastasis through stromal remodeling and pre-metastatic niche formation. (Trends in Pharmacological Sciences,2016) Ingestión Inhalación Intravenoso Hígado Bilis Sangre y Linfa Sangre porta Heces ExpiraciónOrina Riñón Pulmones AlveolosVejiga Tracto gastrointestinal Intramuscular Dérmico Subcutáneo Fluidos extracelulares Grasas Secreciones Estructuras secretoras Órganos Pulmones Tejidos Huesos Capilares linfáticos Red capilar pulmonar Flujo sanguíneo Red sistémica de capilares: - Tracto GI - Hígado - Miembros inferioresCapilares linfáticos Flujo linfático Ganglio linfático Ganglio linfático Vasos linfáticos Vena yugular - El componente fluido de la sangre (plasma) se extravasa desde los capilares a los tejidos, generando el líquido intersticial. - Parte de éste retorna a la sangre a través de las membranas capilares. Aorta (Arteria más grande del corazón) Arterias Pequeñas Arterias Arteriolas Metarteriolas Vénulas (Hacia el corazón) Venas (Drenaje) Vena Cava (Inferior y Superior) Capilares (Intercambio de nutrientes y desperdicios celulares) ARTERIAS VENAS Células epiteliales Tejido conectivo Músculo liso Elastina Células endoteliales Válvula Parte de red que captura y transporta los antígenos. Sistema linfático Líquido intersticial y linfa hacia el conducto torácico y conductos colectores primarios. Ramificación de vasos linfáticos Zonas que drenan Red capilar pulmonar Flujo sanguíneo Red sistémica de capilares: - Tracto GI - Hígado - Miembros inferiores Flujo linfático Ganglio linfático Ganglio linfático Vena yugular -El resto del líquido intersticial, llamado linfa, fluye desde los tejidos conectivos a una red de finos capilares linfáticos abiertos, y de allí va pasando a vasos cada vez mayores (vasos linfáticos). Fluidos, Macromoléculas Apertura Capilar sanguíneo Red capilar pulmonar Flujo sanguíneo Red sistémica de capilares: - Tracto GI - Hígado - Miembros inferiores Flujo linfático Ganglio linfático Ganglio linfático - Finalmente, la linfa llega al mayor vaso linfático, denominado conducto torácico, que descarga a circulación sanguínea a nivel de la subclavia izquierda (cerca del corazón). Dirección del flujo capilar Válvula cerrada Válvula abierta Células endoteliales sobrepuestas Linfa proveniente del capilar Una vez capturado el antígeno, éste es transportado por el sistema linfático a algunos de los órganos linfoides secundarios, donde quedarán retenidos para su interacción con las células del sistema inmune. Fluidos, Macromoléculas Apertura Capilar sanguíneo Capilar linfático Vasos linfáticos aferentes (entrada) Vasos linfáticos eferentes (salida) Vasos linfáticos aferentes Vasos linfático eferente inferior Vénula endotelial alta Vaso sanguíneo Recirculación de linfocitos T y B desde órganos primarios a secundarios Recirculación de linfocitos T (desde el timo) Recirculación de linfocitos en ganglio Naive lymphocytes recirculate to secondary lymph node tissue Naive cells do not exhibit a preference for a particular type of secondary lymphoid tissue but instead circulate indiscriminately to secondary lymphoid tissue throughout the body by recognizing adhesion molecules on HEVs. The initial attachment of naive lymphocytes to HEVs is generally mediated by the binding of the homing receptor L-selectin to adhesion molecules such as GlyCAM-1 and CD34 on HEVs. The trafficking pattern of naive cells is designed to keep these cells constantly recirculating through secondary lymphoid tissue, whose primary function is to trap blood-borne or tissue- borne antigen. Recirculación de linfocitos nativos (vírgenes) y efectores a través del corazón Del sitio de infección al órgano linfoide secundario y nuevamente al sitiode infección WIREs Syst Biol Med 2015, 7:13–38. doi: 10.1002/wsbm.1288 FIGURE 4 | Illustration of an organ-level network in adaptive immunity. (a) Generation of an adaptive immune response after exposure to an antigen in the periphery represented as a biological system. Under steady-state conditions (a, left), T cells enter lymph nodes (LNs) via high endothelial venules (HEVs) and then migrate within LNs in search for antigen. They then exit the LN via efferent lymphatics and eventually return to the systemic circulation. Exposure to antigen in the periphery (a, right), for example, through skin injury, leads to either active transport or passive drainage of antigens into the draining LN. Here, antigens can be taken up, processed, and presented by LN-resident antigen-presenting cells (APCs) on major histocompatibility complex (MHC) molecules. Upon recognition of cognate peptide–MHC complex, naïve T cells are activated, proliferate, and subsequently exit the LN via lymphatic conduits. The lymphatic system then connects to the venous circulation and therefore activated T cells have access to perfused peripheral tissues. Activated T cells migrate within the affected tissue and upon receiving appropriate signals secrete effector cytokines. (b) Network rendition of the biological system in (a). WIREs Syst Biol Med 2015, 7:13–38. doi: 10.1002/wsbm.1288 Exposure to antigen in the periphery, for example, through skin injury: antigens can be taken up, processed, and presented by LN-resident antigen-presenting cells (APCs) on major histocompatibility complex (MHC) molecules. Upon recognition of cognate peptide–MHC complex, naïve T cells are activated, proliferate, and subsequently exit the LN via lymphatic conduits. The lymphatic system then connects to the venous circulation and therefore activated T cells have access to perfused peripheral tissues. Activated T cells migrate within the affected tissue and upon receiving appropriate signals secrete effector cytokines. Objetivo particular: Se identificarán los tipos de respuesta inmunitaria, así como los componentes celulares y moleculares del SI innato y adaptativo. Sesiones: 1. Introducción a la Inmunología. 2. Órganos y tejidos del SI. 3. Hematopoyesis. 4. Función de los órganos linfoides secundarios. PRESENTACIONES PSC: Pluripotent stem cell HSC: Hematopoietic stem cell LT: Long-term ST: Short-term MPP: Multipotent progenitor CMP: Common myeloid progenitor CLP: Common lymphoid progenitor MEP: Megakaryocyte erythroid progenitor GMP: Granulocyte macrophage progenitor
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