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LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 1 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 1 Sistema inmunológico humano Cada uno de nosotros vive en un ambiente hostil, y aunque usted no lo crea eso es cierto. Sólo tenga en cuenta que alrededor de nuestra piel, y en contacto con ella, están millones de bacterias que viajan en el aire así como virus asoladores que no pueden penetrarla. Del mismo modo, estos invasores entran por la respiración para asediar las mucosas del tracto respiratorio, y aunque estas mucosas permiten el intercambio de sustancias con el aire, no deja pasar a los "seres indeseables" presentes. Igualmente sucede en el tracto digestivo, en la superficie de los ojos etc. donde hay contacto abundante con los "intrusos" que intentan penetrarnos. Sin embargo, en general resistimos muy bien tal ataque severo y nos mantenemos la mayor parte del tiempo con una buena salud. Pareciera como si el cuerpo estuviera envuelto en una "coraza" protectora con la mente enfocada de una manera simple: si no estás conmigo, entonces estás contra mi. Para implementar tal postura nos apoyamos principalmente en dos sistemas de defensa, que son independientes pero cooperativos, y logramos con ellos resistencia a las enfermedades o inmunidad. Estos son: 1.- Sistema de defensa innato o no específico: que como su nombre indica nacemos con él, y erige dos "barreras" difíciles de franquear: (1) la piel y las mucosas, especialmente diseñadas para evitar la penetración de microorganismos, y (2) una segunda linea de combate que equivale a un ejército de soldados que son llamados a acción por señales químicas si los invasores lograron penetrar la primera barricada. Esta nueva defensa usa proteínas antimicrobiales así como fagocitos y otras células para evitar la diseminación de los invasores a lo largo del cuerpo. El sello distintivo de esta modalidad "combativa" de defensa es la inflamación. 2.- Sistema de defensa adaptativo o adquirido: esta modalidad se parece más a una fuerza élite de combate equipada con armas de alta tecnología que pueden estar apuntando a dianas específicas. El sistema de defensa adquirido monta su ataque contra sustancias extrañas particulares, proporcionando al cuerpo de esta forma de una tercera linea de defensa. Esta tercera linea de defensa toma mucho más tiempo en entrar en acción que las defensas innatas y aunque las hemos separado para la descripción, todas las lineas de defensa funcionan "hombro con hombro". Con independencia de que ciertos órganos del cuerpo, particularmente aquellos del sistema linfático, están íntimamente involucrados con nuestra respuesta inmunológica protectora, el sistema inmunológico es un sistema http://www.sabelotodo.org/anatomia/sistemalinfatico.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 2 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 2 funcional en lugar de un sistema de órganos en el sentido anatómico. En realidad, los "órganos" del sistema inmunológico son muchos millones de células inmunológicas individuales, especialmente linfocitos, que habitan en los tejidos linfáticos y circulan en los fluidos corporales, así como una diversa colección de moléculas. La tarea protectora se lleva a cabo, o bien por ataque directo a las células, o bien indirectamente liberando sustancias químicas móviles y moléculas protectoras o anticuerpos. Como tratar de abarcar todos los pormenores del tema del sistema inmunológico haría el artículo excesivamente extenso lo hemos separado en los artículos siguientes: 1.- Sistema de defensa innato. 2.- Sistema de defensa adquirido. Sistema inmunológico innato Cuando nacemos ya traemos "de fábrica" una de las divisiones del sistema inmunológico, y esta división innata, capaz de defendernos de la hostilidad ambiental forma parte del paquete anatómico. Las primeras defensas son las barreras mecánicas que cubren la superficie del cuerpo, y las segundas, las células encargadas de formar un frente de batalla interno contra los patógenos que logran penetrar la primera barrera mecánica y alcanzar acceso al interior del cuerpo, ya están presentes y en su puesto de combate al nacer, listas para entrar en acción. En muchos casos nuestras defensas innatas son capaces de detener y destruir los patógenos actuando solas, evitando la infección, pero en otros, necesitan el refuerzo de las defensas inmunológicas adquiridas y entonces son llamadas a la acción. Pero aun así, las defensas inmunológicas innatas producen una importante reducción de la carga a las defensas adquiridas. Barreras superficiales La primera linea de defensa del cuerpo son la piel y las membranas mucosas que constituyen las fronteras entre el interior y el exterior del cuerpo. Estas barreras son muy efectivas, no solo por su estructura, si no también por las sustancias que segregan. Mientras que la epidermis no se http://www.sabelotodo.org/fisiologia/anticuerpos.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/defensainnata.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/defensaadquirida.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/sistemainmunologico.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/sistemainmunologico.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/piel.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/membranas.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/membranas.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 3 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 3 rompa, su membrana epitelial fuertemente queratinizada es una excelente barricada física contra la mayoría de los microorganismos que pululan sobre la piel. Adicionalmente, la queratina es resistente a los ácidos y bases débiles, a las enzimas bacteriales y a las toxinas. La mucosa intacta proporciona una protección mecánica similar dentro del cuerpo. Junto a su capacidad de formar una barrera física difícil de penetrar, estas membranas epiteliales producen un conjunto de sustancias químicas protectoras, veamos: 1.- La acidez de las sustancias segregadas por la piel (sudor + sebo) tienen en conjunto un pH que puede estar entre 3 y 5 y esta acidez es suficiente como para inhibir el crecimiento bacterial, además, el sebo contiene sustancias químicas tóxicas para las bacterias. Las secreciones vaginales de la mujer adulta son también bastante ácidas. 2.- La saliva y las lágrimas, encargadas de limpiar las estructuras bucales y la superficie de los ojos respectivamente contienen lisozima, una enzima que destruye las bacterias. 3.- La mucosa del estómago segrega ácido clorhídrico concentrado y enzimas digestoras de proteínas, siendo ambas sustancias letales para las bacterias. 4.- Un moco pegajoso segregado por las mucosas atrapa muchos microorganismos que entran a los pasajes respiratorios y digestivos. Este moco, en conjunto con ciertas modificaciones estructurales de la mucosa del tracto respiratorio contrarrestan el potencial ataque de invasores, veamos: *.- La malla de pelos finos recubiertos con moco en las narices atrapa partículas inhaladas impidiendo así su acceso a las zonas más internas del tracto respiratorio donde pueden ser un peligro potencial. El moco cargado con impurezas termina finalmente en el exterior. *.- La mucosa de la parte superior del tracto respiratorio es ciliada. Los cilios "barren" el moco cargado de polvo y bacterias superiormente hacia la boca a fin de evitar que alcancen los pasajes respiratorios bajos, donde la calidez y humedad del ambiente son ideales para la proliferación bacterial. Aunque las barreras superficiales son bastante efectivas, ocasionalmente son vulneradas por invasores, especialmente cuando se producen brechas en su http://www.sabelotodo.org/anatomia/epitelial.html http://www.sabelotodo.org/cuerpohumano/queratina.html http://www.sabelotodo.org/sustancias/acidoclorhidrico.html http://www.sabelotodo.org/quimica/proteinas.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/cilios.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 4 LUCIA GHIO – BANCODE APUNTES MNR 4 integridad por pequeños pinchazos o cortaduras y es, en estos casos, que la segunda linea de defensa entra en acción. Defensas internas El cuerpo posee un enorme grupo de células y sustancias químicas de combate general y no específico que usa para su protección. Aunque son muchos los mecanismos de defensa interna, los principales se basan en: 1.- El poder destructivo de los fagocitos y las células NK. 2.- La actividad de las proteínas antimicrobiales presentes en la sangre y los fluidos de los tejidos. 3.- La respuesta inflamatoria, que alista la ayuda de los macrófagos, mastocitos y todos los tipos de glóbulos blancos de la sangre, así como a decenas de sustancias químicas que participan eliminando patógenos y en la reparación de los tejidos 4.- La fiebre, que es también una respuesta defensiva innata. Todas las estrategias defensivas identifican las sustancias potencialmente dañinas al reconocer carbohidratos superficiales únicos de los organismos infecciosos como bacterias, virus y hongos. Veamos ahora algunos detalles sobre cada una de las estrategias de defensa. Fagocitos Los patógenos que alcanzan cruzar la piel y las mucosas se ven confrontados por los fagocitos (fago = devorar) que yacen en el tejido conectivo subyacente. Existen diferentes células pertenecientes, o derivadas de los leucocitos (glóbulos blancos) con capacidad de fagocitosis: 1.- Macrófagos: son los fagocitos principales y se derivan de los monocitos, un tipo de leucocito en circulación. Los monocitos que abandonan el torrente sanguíneo y entran a los tejidos se agrandan y desarrollan como macrófagos. Los macrófagos, de acuerdo a su movilidad pueden ser: (1) macrófagos libres como los de los alveolos pulmonares o de células dendríticas de la epidermis, los que andan deambulando por la región en busca de desechos celulares o invasores extraños; (2) macrofagos fijos que son residentes permanentes en órganos, como las células de Kupffer del hígado y http://www.sabelotodo.org/anatomia/sangre.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/reparaciontejidos.html http://www.sabelotodo.org/quimica/carbohidratos.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/conectivo.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/conectivo.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/leucocitos.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/pulmones.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/higado.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 5 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 5 las microglias del cerebro. Con independencia de la movilidad, todos los macrófagos son estructural y funcionalmente similares. 2.- Neutrófilos: estos son el tipo de linfocito más abundante y adquieren carácter de fagocitos cuando encuentran material infeccioso en los tejidos. 3.- Eosinófilos: otro tipo de glóbulo blanco que son débiles fagocitos. Su acción principal está dirigida al combate de gusanos parásitos. Cuando encuentran tales parásitos se colocan junto a él y descargan el contenido destructivo de sus grandes gránulos citoplasmáticos contra la presa. 4.- Mastocitos: aunque se han considerado más importantes en su rol en las alergias, se ha detectado también más recientemente que tienen una notable actividad para unirse e ingerir un amplio rango de bacterias que luego matan. Normalmente no se consideran fagocitos de oficio pero no hay duda que tienen esas capacidades. Mecanismo de la fagocitosis El modo en el que los fagocitos engullen las partículas de material sigue el proceso que se muestra en la figura 1: 1.- El fagocito se adhiere a la partícula (microbio). 2.- Se producen extensiones tentaculares del citoplasma, llamados seudópodos que rodean la partícula. 3.- La partícula es llevada al interior del fagocito envuelta en una vacuola recubierta de membrana que constituye el fagosoma. 4.- El fagosoma formado se funde con un lisosoma y forma el fagolisosoma. 5.- La enzimas digestivas del lisosoma matan y digieren la partícula quedando uncuerpo residual que contiene el material indigerible y los residuos de la digestión. 6.- La parte indigerible y residual es expulsada al exterior del fagocito porexocitosis. Para iniciar el proceso de fagocitosis, el fagocito debe, ante todo, adherirse a la partícula, y esto se logra debido al reconocimiento de un carbohidrato en particular que es el "carné de identidad" del microorganismo. No siempre el http://www.sabelotodo.org/anatomia/nervioso.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/lisosomas.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/alimentacioncelular.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 6 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 6 intento de fagocitosis es exitoso, en los casos de ciertos microorganismos, como lospneumococos, que están rodeados de una cápsula hecha de azúcares complejos se elude la captura ya que el fagocito no pueden unirse a la cápsula de polisacáridos . La adherencia es más eficiente y probable cuando las proteínas complemento (que serán tratadas más abajo) y los anticuerpos (tratados en el artículo Sistema inmunológico adquirido) forman una capa sobre la partícula, un proceso llamado opsonización. La opsonización proporciona "mangos" o "agarraderas" a las cuales los receptores del fagocito se pueden unir. En ocasiones, la forma en que los fagocitos y los neutrófilos matan y digieren las presas no es tan simple como la acción de las enzimas de los lisosomas. Por ejemplo, algunos patógenos como el bacilo de la tuberculosis y ciertos parásitos son resistentes a las enzimas de los lisosomas y pueden incluso multiplicarse dentro de la vacuola en el interior del fagocito. En estos casos, sin embargo, el macrófago puede ser estimulado por sustancias químicas que libera el sistema inmunológico adquirido, a segregar enzimas adicionales que producen lo que se conoce como explosión respiratoria, un evento que libera un diluvio de radicales libres, como el monóxido de nitrógeno (NO), con elevada capacidad para matar bacterias. Adicionalmente, los neutrófilos también producen sustancias de carácter antibiótico llamadas defensinas que causan el efecto de la generación y liberación más amplia de sustancias oxidantes asesinas de bacterias al espacio extracelular. Desgraciadamente el neutrófilo resulta destruido también en la acción jugando el papel de un combatiente "suicida", mientras los macrófagos, que se basan solo en la muerte intracelular sobreviven y pueden continuar su trabajo otro día. Células NK El nombre de NK de estas células proviene de las siglas del nombre en inglés, natural killer, de modo que literalmente podíamos llamarlas en español "células asesinas naturales". Ellas resultan una suerte de "patrulleros" dentro del cuerpo que se mueven en la sangre y la linfa. Son un grupo único de células defensivas capaces de producir lisis celular y consecuentemente la muerte de células cancerosas o infectadas por virus, antes de que el sistema inmunológico se aliste y entre en acción. Las células NK, también conocidas como linfocitos nulos son parte de un pequeño grupo de linfocitos grandes granulares. A diferencia con los linfocitos del sistema http://www.sabelotodo.org/fisiologia/anticuerpos.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/defensaadquirida.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/sistemalinfatico.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 7 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 7 inmunológico adquirido, los que reaccionan y atacan solo a células cancerosas o infectadas con virus específicas, ellas pueden eliminar una variedad de estas células de manera no específica, lo que les proporciona el "apellido" de naturales. Su trabajo de defensa no se basa en la fagocitosis, en su lugar dirigen el ataque a la membrana de las células diana liberando sustancias químicas llamadas perforinas. Las perforinas pronto producen canales en la membrana celular de la "víctima" con lo que su núcleose desintegra rápidamente. Además, las células NK segregan sustancias químicas poderosas que mejoran la respuesta inflamatoria. Respuesta inflamatoria Esta respuesta se dispara en cualquier lugar del cuerpo en el que resulten dañados los tejidos, por ejemplo, debido a un golpe, calor intenso, sustancias irritantes o debido a la infección por bacterias, virus u hongos. Las cuatro etiquetas básicas de la inflamación aguda son (1) enrojecimiento, (2) calor, (3) hinchazón, y (4) dolor. Especialmente los dos últimos, dolor e hinchazón, son elementos que tienden a hacer reposar la región afectada, por ejemplo, una articulación, lo que favorece la sanación. La inflamación es útil desde el punto de vista imunológico ya que proporciona las ventajas siguientes: 1.- Previene que los agentes dañinos se dispersen a los tejidos adyacentes. 2.- Desecha los residuos celulares y patógenos. 3.- Prepara el camino para la reparación del daño. Examinemos ahora los principales eventos que se producen en la inflamación. Vasodilatación e incremento de la permeabilidad capilar La inflamación la inician señales químicas puestas en juego por la entrada al espacio extracelular de ciertas sustancias liberadas por las células dañadas, los fagocitos, los linfocitos, los mastocitos así como proteínas sanguíneas. Las más significativas de estas sustancias son: la histamina, las prostaglandinas, http://www.sabelotodo.org/cuerpohumano/dolor.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 8 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 8 los complementos (descritos más adelante) y las citocinas. A pesar de que cada uno de estos mediadores tiene un rol individual en la inflamación, todos ellos causan que los pequeños vasos sanguíneos en la vecindad se dilaten. Al llegar más sangre a la zona se produce la congestión con sangre (hiperemia) dando lugar al enrojecimiento y al acaloramiento de la región inflamada. Además de dilatar los vasos, las sustancias químicas liberadas también aumentan la permeabilidad de los capilares locales, y como consecuencia, se produce un exudado fluido que contiene proteínas tales como factores de coagulación y anticuerpos, filtrados desde el torrente sanguíneo al espacio de los tejidos. La acumulación de fluido exudado produce la hinchazón o edema que presiona las terminales nerviosas adyacentes y produce dolor. La sensación de dolor también esta motivada por la liberación de toxinas bacteriales, la pérdida de la nutrición a las células de la región, así como a los efectos sensibilizadores de las prostaglandinas y las cininas. El molesto y desagradable edema que todos hemos sufrido alguna vez, puede parecer a primera vista un factor que empeora la situación pero no es así, la oleada de fluido rico en proteínas que llega al espacio de los tejidos es ventajosa ya que: 1.- Ayuda a diluir las sustancias dañinas que pueden estar presentes. 2.- Proporciona una abundante fuente de oxígeno y nutrientes necesarios para la reparación. 3.- Permite la entrada de las proteínas coagulantes que forman una red gelatinosa de fibrina en el espacio de los tejidos que separa, de manera efectiva, el área afectada de los tejidos adyacentes para evitar la diseminación de los patógenos. Esta red también sirve como andamiaje previo a la reparación definitiva. Cuando la zona inflamada incluye la ruptura de la barrera epitelial, entran en combate nuevas sustancias químicas, las β-defensinas, que son sustancias con carácter antibiótico de amplio espectro; y aunque presentes siempre en pequeñas cantidades en las células de los epitelios como medio de protección, se disparan en número de forma dramática cuando las mucosa se rompe o erosiona y el tejido conectivo subyacente se inflama. La invasión de β-defensinas ayuda a controlar la colonización bacterial y por hongos del LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 9 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 9 área expuesta. Movilización de los fagocitos Una vez comenzada la inflamación, el área dañada se inunda de fagocitos, luego le siguen mastocitos, después neutrófilos y como último macrófagos. Si la inflamación ha sido consecuencia de patógenos, se activan un grupo de proteínas del plasma conocidas comocomplemento y llegan también elementos del sistema inmunológico adquirido como linfocitos y anticuerpos. La secuencia de eventos que suceden durante el proceso de llegada de los fagocitos es como sigue: 1.- Leucocitosis: ciertas sustancias químicas conocidas en conjunto como factores inductores de la leucocitosis se liberan por las células dañadas. Estas sustancias promueven la rápida liberación de netrófilos en la médula roja de los huesos y en pocas horas la cantidad de neutrófilos en la sangre puede haberse cuadruplicado. 2.- Marginación: como existe un gran derrame de fluido desde la sangre en el sitio del daño, la sangre fluye lenta en la zona, y los neutrófilos comienzan a rodar a lo largo del endotelio del vaso como si estuvieran "degustando" el ambiente local. En la parte inflamada, desde las células endoteliales del vaso comienzan a brotar moléculas específicas de adhesión llamadas selectinas. Las selectinas constituyen una suerte de aviso a otras moléculas específicas de la superficie de los neutrófilos, las integrinas, diciéndoles "estas en el lugar correcto". Cuando ambas moléculas complementarias se unen, los neutrófilos se quedan pegados a las paredes de los capilares y de las vénulas postcapilares. Este fenómeno se conoce como marginación o pavimentación. 3.- Diapédesis: Con la continuación de las señales químicas los neutrófilos se escurren a través de las paredes del capilar y este proceso se llama diapédesis. 4.- Quimiotaxis: normalmente los neutrófilos una vez fuera de los vasos sanguíneos se desplazan al azar, pero cuando hay una inflamación, las sustancias químicas liberadas en esa zona funcionan como mensajeras que los atraen así como a otras células sanguíneas hacia el sitio del daño. A estas sustancias químicas se les conoce como agentes quimiotácticos. El conjunto de todos los eventos sucede bastante rápido, y una hora más tarde del http://www.sabelotodo.org/anatomia/huesos.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 10 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 10 comienzo de la inflamación, los netrófilos se han reunido en la zona de la inflamación y están devorando los materiales extraños presentes. Continuando el contraataque llegan más tarde a la zona los monocitos. Estas células sanguíneas son fagocitos pobres, pero dentro de las 8 a 12 horas de haber abandonado al torrente sanguíneo y entrado a los tejidos, ellos crecen y desarrollan grandes cantidades de lisosomas convirtiéndose en macrófagos de apetito insaciable. Los tardíos macrófagos sustituyen a los neutrófilos en el frente de batalla para continuar la guerra. Los macrófagos finalmente se convierten en los actores principales que dan cuenta de los residuos celulares y predominan si la inflamación es prolongada o crónica. Proteínas antimicrobiales Son varias las proteínas que participan en las defensas contra los microoganismos, ellas mejora la eficacia del sistema inmunológico innato luchando contra los patógenos directamente o dificultando sus posibilidades de reproducción. Dos de estas sustancias son las más importantes: el interferón y las proteínas complemento. Interferón Los virus son en esencia ácidos nucleicos rodeados por una capa de proteínas, de modo que no cuentan con la maquinaria presente en la célula normal para producirATP y proteínas y así poder reproducirse. Para su supervivencia y reproducción lo que hacen los virus es invadir las células de los tejidos y tomar el control del mecanismo metabólico celular para conseguir lo que necesitan, y aunque las células infectadas poco pueden hacer para salvarse, pueden ayudar a proteger otras células que no han sidoaun infectadas segregando pequeñas proteínas llamadasinterferones. La acción protectora de los interferones se basa en que cuando son liberados difunden a las células cercanas estimulando en ellas la síntesis de una proteína conocida como PKN que "interfiere" con la replicación de los virus en esas células al bloquear la síntesis de proteínas en los ribosomas . Esta característica hace que el trabajo protector de los interferones no sea específico contra un virus en particular, y el interferón producido contra un virus nos sirve de protección contra una variedad de otros. En la actualidad se sabe que el interferón es una familia de sustancias proteicas relacionadas, cada una de las cuales presenta un efecto fisiológico ligeramente diferente y se producen por diversas células del cuerpo, http://www.sabelotodo.org/anatomia/acidonucleico.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/ATP.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/metabolismo.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 11 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 11 principalmente por los leucocitos y fibroblastos . Con independencia de su acción antiviral, los interferones también activan macrófagos y movilizan las células NK que actúan sobre las células malignas, de modo que juegan algún rol anticáncer. Sistema del Complemento Se ha acuñado el término de complemento para referirse a un grupo de al menos 20 proteínas del plasma que normalmente circulan en la sangre en forma inactiva. Los complementos se nombran con la letra C seguida de un número del 1 al 9, de modo que la lista de complementos propiamene dichos va del C1 al C9, pero además están los factores B, D y P así como varias proteínas reguladoras. El complemento proporciona un importante mecanismo para destruir sustancias extrañas en el cuerpo, ya que su activación libera mediadores químicos que amplifican virtualmente todos los aspectos de la respuesta inflamatoria. Otra actividad protectora radica en que puede producir la muerte de bacterias, así como de ciertos tipos de otras células por lisis celular . La activación del complemento se puede producir por dos vías (figura 2 abajo): 1.- La vía clásica: esta vía depende del enlace de anticuerpos al organismo invasor y el posterior enlace del complemento C1 al complejo organismo- anticuerpo. La vía alternativa: que se dispara por la interacción entre los factores B, D, y P y un polisacárido presente en la superficie de ciertos organismos. Cada una de las vías involucra una activación en cascada en la cual las proteínas complemento se activan en una secuencia ordenada y en la que cada una de las etapas cataliza la que sigue. LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 12 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 12 Figura 2. Eventos y resultados de la activación del complemento Note en la figura 2 que tanto la vía clásica como la alternativa convergen en C3, el que se divide en dos fragmentos, C3a y C3b. Estos fragmentos constituyen un punto terminal de inicio que causa la lisis celular, promueve la fagocitosis y ayuda a la inflamación. El curso de los eventos lísicos que suceden, comienzan cuando C3b se une a la superficie de la célula diana, el hecho dispara la inserción de un grupo de proteínas complemento que se conoce como MAC (del inglés "membrane attack complex") y que traducido al español podría sercomplejo de ataque a la membrana. La afluencia de MAC crea y estabiliza un orificio en la membrana de la célula diana, lo que asegura la lisis. Las moléculas de C3b que recubren el microorganismo proporcionan puntos de agarre a los receptores de los macrófagos y neutrófilos lo que permite que la partícula sea devorada más rápidamente. Este proceso, como ya se apuntó arriba, se denomina opsonización. Por su parte C3a y otros productos de división (como C5a de la figura 2) formados en el proceso, amplifican la respuesta inflamatoria al estimular a los mastocitos y basófilos a liberar histamina y atrayendo neutrófilos y otras células inflamatorias a la región. Fiebre La fiebre es una respuesta más generalizada a las infecciones por microorganismos que la inflamación. Esta última es normalmente local, mientras que la fiebre involucra a todo el organismo. La temperatura corporal se regula por un racimo de neuronas en el hipotálamo (una región del cerebro) y normalmente está ajustada a unos 36.2°C. La liberación de sustancias, conocidas como pirógenos, por los leucocitos y macrófagos en contacto con bacterias y otras sustancias extrañas, ajusta este "termostato" http://www.sabelotodo.org/anatomia/cerebro.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 13 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 13 al alza. La fiebre alta es peligrosa debido a que el calor en exceso desactiva las enzimas, pero una fibre moderada parece ser beneficiosa. Se atribuye el beneficio de la fiebre moderada a dos cuestiones: 1.- Las bacterias requieren mucho zinc e hierro para multiplicarse y durante los estados febriles el hígado y el bazo "secuestran" esos nutrientes disminuyendo con ello su disponibilidad. 2.- La alta temperatura aumenta el ritmo del metabolismo celular en general, y esto acelera los procesos de reparación de los tejidos dañados. Sistema inmunológico adquirido El sistema inmunológico adquirido, también llamado específico o adaptado no se tiene listo cuando se nace como el sistema inmunológico innato pero se va perfilando a través de la vida para dotarnos de defensas que reconocen sustancias extrañas específicas que hayan entrado al cuerpo y las inmovilizan, neutralizan o destruyen. En realidad este sistema adquirido no es un sistema anatómico de órganos como otros muchos del cuerpo, es un sistema funcional que cuando funciona bien nos protege contra una amplia gama de agentes infecciosos, así como de las células anormales en el cuerpo. Si falla su trabajo, las consecuencias para el organismo son devastadoras y pueden resultar de ello enfermedades muy graves como el cáncer, la artritis reumatoide y el SIDA. El trabajo del sistema de defensa adquirido amplifica en mucho la respuesta inflamatoria y es el responsable de la activación de la mayoría de los agentes del sistema del complemento, tratados ambos en el artículo Sistema de defensa innato. A diferencia con la división innata del sistema inmunológico que siempre está listo para entrar en acción rápidamente, esta división adquirida de las defensas inmunológicas debe primero "ponerse a punto" a través del contacto con una sustancia extraña específica (antígeno) para luego proteger el cuerpo ante esa sustancia, y debe transcurrir un tiempo entre la "carnada" y la acción protectora ya establecida. Desde el siglo XIX los investigadores habían observado que los animales que http://www.sabelotodo.org/fisiologia/defensainnata.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/defensainnata.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 14 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 14 habían sobrevivido a infecciones bacteriales serias tenían factores protectores en susangre (que ahora se conocen como anticuerpos) que los defendían de forma efectiva contra infecciones posteriores del mismo patógeno. Las pruebas con inyecciones de suero, extraído de los animales sobrevivientes, a otros animales, demostraron que estos últimos adquirían también la protección, lo que constituyó un notable avance en la lucha contra las enfermedades ya que de los experimentos se podían sacar tres conclusiones importantes sobre el sistema inmunológico adquirido: 1.- Su acción es específica a un antígeno: reconoce y se dirige hacia un antígeno en particular, esto es, el que inició la respuesta inmunológica. 2.- Funciona para todo el organismo: la inmunidad no está restringida a la zona donde se produjo la infección inicialmente. 3.- Tiene "memoria": después que se produce exposición inicial al "intruso"este hace que se organize y desarrolle un ataque más fuerte sobre ese patógeno, si vuelve a entrar al cuerpo más tarde. Al principio se creyó que los anticuerpos eran la única forma de lucha del sistema de defensa adquirida, pero luego, a mediados del siglo XX se vió que la inyección de suero que contiene anticuerpos, no siempre produce, para el que lo recibe, la protección a la enfermedad a la que sobrevivió el donante. En esos casos se demostró que la inyección de leucocitos del donante si proporcionaba inmunidad. A medida que se armaba el "rompecabezas" se llegó a la conclusión de que el sistema inmunológico adquirido tenia dos divisiones separadas pero que se superponían, cada una de las cuales tiene una variedad de mecanismos de ataque que difieren con la naturaleza del intruso. Las dos ramas se conocen como: 1.- Inmunidad humoral: conocida también como inmunidad mediada por anticuerpos la producen los anticuerpos presentes en los fluidos del cuerpo como la sangre y la linfa. Estos anticuerpos se producen por los linfocitos y circulan libremente en la sangre y la linfa para enlazarse a las bacterias y sus toxinas, así como a los virus libres inactivándolos temporalmente. La unión también "marca" a los extraños para su destrucción por los fagocitos o el http://www.sabelotodo.org/anatomia/sangre.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/leucocitos.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/sistemalinfatico.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 15 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 15 sistema del complemento (que veremos más adelante). 2.- Inmunidad celular: se produce por la acción de los linfocitos, que son células vivas, contra otros organismos vivos como parásitos que infectan tejidos, virus, células cancerosas y células no propias en los casos de injertos de tejidos. Más adelante se describirán con detalle ambos modos de defensa, pero antes, debemos considerar algunos elementos importantes sobre los antígenos y las células del sistema inmunológico adquirido. Antígenos Un antígeno es una sustancia capaz de movilizar y producir una respuesta del sistema inmunológico, y con ello convertirse en el objetivo de tal respuesta. La mayoría de los antígenos son grandes y complejas moléculas, lo mismo naturales como producidas por el hombre, que no están normalmente presentes en el cuerpo y por tanto, en cuanto a lo que concierne al sistema inmunológico, son "extrañas" o no propias. Antígenos completos e incompletos (antígenos y haptenos) Una sustancia resulta un antígeno (completo) cuando en ella se presentan dos propiedades funcionales importantes: 1.- Inmunogenicidad: la sustancia debe ser capaz de estimular la proliferación de linfocitos específicos y la producción de anticuerpos. 2.- Reactividad: la sustancia debe interactuar con los productos desarrollados, es decir con los linfocitos y los anticuerpos que ha generado. La lista de sustancias o moléculas ajenas que pueden resultar antígenos completos es casi interminable, y estas incluyen casi la totalidad de las proteínas, ácidos nucleicos , algunos lípidos, y muchos grandes polisacáridos no propios. De todas, las proteínas son la de mayor fuerza antigénica. La presencia de grandes moléculas ajenas a nosotros en la superficie de los granos de polen, las bacterias, los hongos y los virus los hace inmunogénicos. http://www.sabelotodo.org/quimica/proteinas.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/acidonucleico.html http://www.sabelotodo.org/quimica/lipidos.html http://www.sabelotodo.org/quimica/carbohidratos.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 16 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 16 En términos generales, las moléculas pequeñas como los péptidos y varias hormonas no son imunogénicas, pero si estas moléculas se unen a proteínas propias del cuerpo, el sistema inmunológico las reconoce como extrañas y monta un ataque en su contra que lejos de ser protector es dañino al organismo. A este tipo de reacciones se les conoce como alergias. Las moléculas pequeñas y problemáticas involucradas en estos procesos se les llama haptenos o antígenos incompletos. Los haptenos pueden encontrarse en ciertos medicamentos, la hiedra venenosa, la caspa de los animales, algunos detergentes, cosméticos y otros muchos productos domésticos e industriales La capacidad de una molécula de actuar como antígeno depende tanto de su tamaño como de su complejidad, y solo ciertas partes de ella, denominadas determinantes antigénicos, son inmunogénicas. A esas partes es que se unen los linfocitos activos o los anticuerpos libres. La mayoría de los antígenos naturales tienen más de un determinante antigénico en sus superficies cada uno de los cuales tiene una "potencia" antigénica mayor o menor en la generación de la respuesta inmunológica. Esta situación conduce a que en ciertos antígenos, cada uno de los determinantes sea reconocido por un tipo diferente de leucocito, movilizando de esta forma a varias poblaciones de linfocitos y a la generación de diferentes anticuerpos en su contra. Las grandes proteínas pueden tener cientos de determinantes diferentes en sus moléculas haciéndolas altamente inmunogénicas y reactivas. Sin embargo, esto no sucede con frecuencia en las grandes moléculas poliméricas (como los plásticos) en los cuales la molécula es una repetición de las mismas unidades simples, de este modo, este tipo de sustancias tienen muy poco o ningún efecto inmunogénico y se usan normalmente para hacer prótesis sin que reciban una respuesta combativa del sistema inmunológico. Si consideramos estrictamente lo que hemos descrito sobre los antígenos, podemos concluir que nuestras propias células, con múltiples y complejas proteínas en su superficie, son también antígenos (autoantígenos), pero si consideramos además que nuestro sistema inmunológico esta bien "programado" esos autoantígenos no resultan intrusos para nosotros, pero sí para otros individuos y esto constituye la base de las reacciones de rechazo http://www.sabelotodo.org/procesos/polimerizacion.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 17 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 17 en los trasplantes o las transfusiones de sangre. Células de sistema inmunológico adquirido Se distinguen tres tipos de células cruciales en esta división del sistema inmunológico: dos poblaciones de linfocitos, y las células presentadoras de antígenos (CPA). Los dos tipos de linfocitos se conocen como linfocitos B o células B que participan en la inmunidad humoral produciendo anticuerpos; y los linfocitos T o células T que no forman anticuerpos y son "guerreros" de la división de inmunidad celular. Por su parte, las células presentadoras de antígenos se diferencian de los dos tipos de linfocitos en que no responden a antígenos específicos pero juegan un papel esencial auxiliar como veremos más adelante. Linfocitos Los linfocitos, al nacer partiendo de los hemocitoblastos (células madres hematopoiéticas) en la médula roja de los huesos son, por decirlo de alguna manera, "genéricos" y no están especializados, están aun inmaduros y son esencialmente idénticos. La maduración como célula B o célula T depende del lugar en el que el linfocito madura, es decir, donde se hace inmunocompetente o dicho con otras palabras donde "aprende" a reconocer un antígeno específico al unirse a él. Los infocitos T llevan a cabo este proceso en unos dos o tres días en el timo bajo la tutela de las hormonas de ese órgano. Dentro del timo, los infocitos inmaduros se multiplican e incrementan en cantidad grandemente, pero solo sobreviven aquellos que tienen una elevada capacidad de reconocer antígenos foráneos. El proceso de selección de los linfocitos T apropiados se hace durante la etapa fetal. Durante tal proceso los linfocitos que se unen con fuerza y arman un ataque vigoroso contra nuestros autoantígenosse destruyen, lo que se conoce como selección negativa y ocurre en la médula del timo. Es evidente que esta destrucción de linfocitos "desorientados" es extremadamente importante para evitar que luego se reproduzcan y se conviertan en agentes que ataquen a nuestros propios tejidos, es decir generen reacciones de autoinmunidad si se les permite vivir. Los linfocitos que se enlazan débilmente con los autoantígenos y no provocan una reacción de activación fuerte, continúan desarrollándose, proceso que se conoce como selección http://www.sabelotodo.org/anatomia/timo.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 18 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 18 positiva y se lleva a cabo en la corteza del timo. La selección positiva termina por seleccionar y dejar vivos a aquellos linfocitos mejores dotados en el reconocimiento de nuestras propias células, de modo que los hace imunocompetentes con la habilidad de ser relativamente insensibles a los auto antígenos. Por su parte, los linfocitos B se hacen inmunocompetentes y tolerantes a los autoantígenos en la médula de los huesos, no se conoce muchos de este proceso en los humanos, pero se sabe que algunas células auto-reactivas resultan inactivadas, fenómeno conocido comoanergia, mientras otras son absolutamente destruidas. Una vez que los linfocitos, T o B se hacen inmunocompetentes muestran un receptor de tipo único en sus superficies, repetitivo unas 104 - 105 veces y habilitados para reconocer y enlazarse a un determinante antigénico específico. Una vez que los receptores aparecen, el linfocito está comprometido a reaccionar con solo un antígeno ya que todos los receptores son iguales. Por ejemplo, ciertos linfocitos pueden reconocer un determinante antigénico específico de la hepatitis A, mientras otros se unen solo a cierto determinante de neumococos. Aunque los linfocitos B y T difieren en la estructura general, ambos pueden reaccionar al mismo antígeno. Note que aunque aun no se conocen todos los pormenores del proceso de los linfocitos, lo cierto es que ellos se hacen inmunocompetentes antes de entrar en contacto con el antígeno que luego combatirán, por lo tanto son nuestros genes y no los antígenos, los que determinan contra cuales sustancias se montará la resistencia de parte de nuestro sistema inmunológico, o, dicho con otras palabras, los receptores de las células inmunológicas son el resultado del conocimiento adquirido de los microbios que probablemente estarán en nuestro entorno. El contacto con el antígeno lo que hará es determinar cual de todas las posibles células B o T proliferarán para montar el ataque en su contra y solamente algunos de los linfocitos que están programados para resistir la invasión de elementos extraños entrarán en acción, el resto de mantendrán en reposo por toda la vida. Después de convertirse en inmunocompetentes, los linfocitos T y B "ingenuos" se exportan a los ganglios linfáticos, el bazo y otros órganos http://www.sabelotodo.org/anatomia/gaglioslinfaticos.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/bazo.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 19 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 19 linfáticos para que se encuentren con los antígenos, para de esa forma, cuando reconozcan a los antígenos, completen su diferenciación a células inmunológicas completamente funcionales o sea a células B o T maduras y activadas contra el antígeno. Células presentadoras de antígenos El papel principal de las CPA en la inmunidad es el de engullir las partículas extrañas y presentar en sus superficies pequeños fragmentos de esas partículas de modo que puedan ser reconocidas por las "combativas" células T y de ahí lo de presentadoras de antígenos. Los principales tipos de CPA son: 1.- Las células dendríticas : entre las que están las células intersticiales del tejido conectivo presente en todo el cuerpo y las células de Langerhans de la epidermis de la piel. 2.- Los macrófagos: que están distribuidos ampliamente a lo largo de los órganos linfáticos y los tejidos conectivos y tienen la tendencia de mantenerse fijos, como a la espera de que los antígenos lleguen a ellos. 3.- Los linfocitos B: que tienden a estar en gran número en los centros germinales de los ganglios linfáticos pero que además mantienen una cierta circulación a todo el cuerpo en el torrente sanguíneo. Los más "viajeros" de los linfocitos, los que además cuentan entre el 65 y el 85% de todos los linfocitos que circulan en la sangre son los linfocitos T, la circulación de los linfocitos en la sangre facilita el contacto con antígenos ubicados en cualquier parte del cuerpo. Aunque la recirculación de linfocitos parece ser al azar, la emigración a aquellos tejidos del cuerpo donde hace falta su trabajo protector es altamente específico, regulado por señales orientadoras mostradas en las células del endotelio de los vasos. Note que todas las células vinculadas con la división adquirida del sistema inmunológico, linfocitos y CPAs, están situadas en la vanguardia, o en la propia frontera del cuerpo, es decir, en lugares estratégicos para encontrar y procesar los antígenos actuando como centinelas. Además de su trabajo como CPA las células dendríticas y los macrófagos segregan proteínas solubles que activan las células T. Las células T activadas, a su vez liberan sustancias químicas que aceleran la movilización y maduración de las células http://www.sabelotodo.org/anatomia/conectivo.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/piel.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 20 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 20 dendríticas y empujan a los macrófagos a convertirse en macrófagos activados, una suerte de fagocitos "asesinos" de apetito insaciable y que segregan sustancias químicas bactericidas. Note que la interacción entre los linfocitos, y entre los linfocitos y las células presentadoras de antígenos está subyacente en casi todas las fases de la respuesta inmunológica. Debido a que los capilares linfáticos recolectan y transportan en la linfa proteínas y patógenos de casi todos los tejidos del cuerpo, las células inmunológicas ubicadas en los ganglios linfáticos están en un lugar clave para encontrar una gran variedad de antígenos. Los linfocitos y las células presentadoras de antígenos que están en las amígdalas actúan principalmente contra los microorganismos que invaden las cavidades oral y nasal, mientras que el bazo funciona como un filtro que atrapa los antígenos del torrente sanguíneo. Respuesta inmunológica humoral El primer encuentro del linfocito inmunocompetente "ingenuo" y el antígeno retador se produce generalmente en el bazo o en algún ganglio linfático, pero puede producirse en cualquier tejido linfático. Si el encuentro del antígeno "desafiante" es con un linfocito B se dispara la respuesta inmunológica humoral durante la cual se producen anticuerpos en contra del retador. La respuesta humoral incluye (1) la activación del linfocito contactado por el antígeno retador; (2) su posterior crecimiento y rápida clonación repetida para formar un ejército de células todas exactamente iguales a la iniciadora del proceso; (3) la diferenciación de la mayoría de las células clonadas como células plasmáticas; y (4) la permanencia de un remanente de células clonadas que se convierten en las células de memoria. Veamos los detalles. Selección clonal y diferenciación de las células B. El aun "cándido" linfocito B inmunocompetente resulta activado para completar la diferenciación cuando el antígeno se enlaza con sus receptores superficiales y se entrecruzan juntos los receptores adyacentes. Luego el antígeno se interioriza a la célula por endocitocis de todo el conjunto entrecruzado antígeno-receptores. La activación, unida a cierta interacción con los linfocitos T que se verá más adelante, dispara la selección clonal, es decir,estimula las células B a crecer y entonces dividirse rápidamente para http://www.sabelotodo.org/anatomia/amigdalas.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/boca.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/boca.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/nariz.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/alimentacioncelular.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 21 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 21 generar una gran cantidad de células exactamente iguales a sí mismas y portando los mismos receptores específicos a un antígeno. La familia de células iguales traídas de un mismo ancestro se denomina clon. Es el antígeno el que "escoge" el linfocito con los receptores complementarios adecuados que sufrirá la selección clonal. La mayoría de las células del clon se convierten en células plasmáticas que son las células efectoras de la secreción de anticuerpos para la respuesta humoral, aunque las células B producen también una cantidad limitada de anticuerpos. La especialización en células plasmáticas hace que estas elaboren la maquinaria interna necesaria para segregar anticuerpos en gran escala (unas 2000 moléculas por segundo) y mantienen este vertiginoso ritmo durante unos 4 o 5 días para entonces morir. Los anticuerpos segregados, cada uno con las mismas propiedades de unión al antígeno, circulan en la sangre o la linfa como moléculas receptoras, de modo que en el lugar donde encuentren y se adhieran a un antígeno libre lo marcan para ser destruido por algún otro mecanismo innato o adquirido. Las células clonales que no se diferenciaron como células plasmáticas se convierten en células de larga vida llamadas células de memoria capaces de montar casi inmediatamente una respuesta humoral si encuentran el mismo antígeno de nuevo. Memoria inmunológica Lo que se ha descrito en relación con la proliferación y diferenciación constituye la respuesta inmunológica primaria, es la que ocurre en la primera exposición a un antígeno en particular, y típicamente tiene un retraso de entre 3 y 6 días después del contacto con el antígeno retador. El retraso se debe al tiempo requerido para que algunas células B específicas al antígeno proliferen y que sus clones se diferencien como células plasmáticas. Pasado este período de movilización, los niveles de anticuerpos en el plasma crecen alcanzando un pico en unos 10 días a partir de los cuales comienza a declinar. Si se produce uno o varios nuevos contactos con el antígeno en el futuro, ocurre la respuesta inmunológica secundaria y esta respuesta es más rápida, más prolongada, y más efectiva debido a que el sistema inmunológico ya fue "imprimado" al antígeno y las sensibles células de memoria están listas, en su lugar, y en alerta. El resultado de la acción de las células de memoria es lo que se conoce como memoria inmunológica. En solo horas, después de LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 22 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 22 detectarse la presencia del antiguo retador, se alista un nuevo ejército de células plasmáticas. En solo 2 o 3 días el nivel de anticuerpos en el torrente sanguíneo crece abruptamente para alcanzar rangos mucho más altos que cuando se generó la respuesta inmunológica primaria y estos altos niveles se pueden sostener por semanas e incluso meses. Las células de memoria pueden persistir por largos períodos en los humanos y algunas pueden durar, manteniendo la capacidad de respuesta secundaria potente, por toda la vida. Inmunidad humoral activa y pasiva La inmunidad humoral activa se produce cuando los linfocitos B encuentran un antígeno y desatan la respuesta inmunológica para producir anticuerpos contra él. La inmunidad activa puede ser: 1.- Naturalmente adquirida: que es la que se adquiere durante una infección viral o bacterial y en la cual hemos sentido los síntomas de la enfermedad con mayor o menor rigor. 2.- Artificialmente adquirida: cuando se reciben vacunas. Una vez que se supo que las respuestas secundarias eran mucho más vigorosas, se inició la búsqueda de vacunas que dieran la "imprimación" a la respuesta inmunológica proporcionando el primer contacto con el antígeno. La mayor parte de las vacunas contienen patógenos muertos o atenuados (muy débiles) o bien sus componentes lo que proporciona dos beneficios. 1.- Nos ahorran los síntomas y el malestar típico de la dolencia, los que de otra forma se producen cuando se desarrolla la respuesta inmunológica primaria. 2.- Los antígenos debilitados proporcionan los determinantes antigénicos funcionales que son tanto inmunogénicos como reactivos. Las vacunas prácticamente han hecho desaparecer terribles enfermedades como la viruela y reducido a casos aislados otras como la tos ferina, la poliomielitis, y el sarampión, estas tres últimas causantes de muchas muertes de niños. Aunque originalmente se creyó que las vacunas proporcionaban el mismo nivel de inmunidad que cuando el antígeno entra al cuerpo, la realidad es que no es así y las vacunas convencionales se quedan cortas. LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 23 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 23 Aparentemente las vacunas centran su acción en los llamados linfocitos T colaboradores (una subclase de linfocitos) que aceleran las defensas de las células B y la formación de anticuerpos con la consecuente protección inmediata, pero la memoria inmunológica celular se establece pobremente. La inmunidad humoral pasiva difiere de la activa tanto en la fuente de anticuerpos como en el grado de protección que ofrece. En este tipo de inmunidad los anticuerpos no se fabrican por las células plasmáticas, si no que se obtienen del suero sanguíneo de un donador inmune, humano o animal. En este caso las células B no entran en contacto con el retador, la memoria inmunológica no se establece y la protección proporcionada por los anticuerpos "prestados" termina cuando se degradan naturalmente en el cuerpo. Al igual que la inmunidad activa, la pasiva puede ser: 1.- Naturalmente adquirida: lo que corresponde al caso de la transmisión de anticuerpos a través de la placenta desde la madre al feto. Durante varios meses después del parto el infante estará protegido de todos los antígenos a los que la madre se haya expuesto. 2.- Artificialmente adquirida: se confiere cuando se inyecta suero como gamma globulina. Otros sueros inmunológicos en la forma deantídotos se inyectan en el caso de las mordeduras venenosas, botulismo (intoxicación con una nerurotoxina elaborada por una bacteria), rabia, y tétanos que son enfermedades letales de rápida evolución y pueden matar a una persona antes de que la inmunidad activa se establezca. Los anticuerpos se han tratado en detalle aquí. Respuesta inmunológica celular Con independencia de su gran versatilidad, los anticuerpos proporcionan solamente inmunidad parcial, sus "presas" son los patógenos que están "a la vista", pero son ineficaces en los casos de aquellos que pueden penetrar con rapidez las células de los tejidos para multiplicarse allí. Para estos casos es que entra en acción la segunda división del sistema inmunológico adquirido, la respuesta inmunológica celular. Los linfocitos T o células T que median la inmunidad celular son mucho más http://www.sabelotodo.org/fisiologia/anticuerpos.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 24 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 24 diversos y mucho mas complejos que las células B, tanto en clasificación como en función. Existen dos poblaciones principales de células efectoras T de acuerdo a si estas exhiben un cierto tipo de un par de glucoproteínas relacionadas estructuralmente que diferencian las células maduras en células CD4 o células CD8. Esos receptores superficiales son diferentes a los receptores de antígenos de las células T, pero juegan un rol en la interacción que ocurre entre una célula de tejido con otrascélulas o con los antígenos extraños. Las células CD4 o células T4, son primariamente células colaboradoras conocidas como TH (del inglés "T helper cells"), mientras que la mayoría de las células CD8 (o células T8) son células citóxicas (TC) cuyo papel es destruir cualquier cosa extraña que se introduzca y se albergue en cuerpo. Cuando se describió la acción de los linfocitos B mas arriba, se destacó el hecho de que las células plasmáticas (descendencia de los linfocitos B) producían anticuerpos solubles que se aferran a las bacterias intactas y a las moléculas extrañas en el entorno extracelular, es decir en las secreciones del cuerpo como el fluido de los tejidos, la sangre o la linfa. Los anticuerpos nunca invaden la parte sólida de los tejidos a menos que exista una lesión. Esto hace que los anticuerpos sean, utilizando diversas maneras, el armamento más simple de la respuesta inmunológica. Si consideramos el trabajo de las células B de manera muy simplificada, la producción de anticuerpos es una "competencia" entre su velocidad de producción y la multiplicación del patógeno, pero nunca el anticuerpo destruye por sí mismo el antígeno, si no que lo prepara para ser eliminado por el sistema inmunológico innato o las células T. A diferencia con los linfocitos B y los anticuerpos, las células T no están entrenadas para detectar los antígenos libres, o a aquellos que estén en su estado natural. Las células T responden solo a fragmentos de las proteínas de los antígenos que han sido previamente "procesadas" y que se muestran en la superficie de las células del cuerpo bajo ciertas condiciones específicas. De este modo la acción de los linfocitos T es del tipo célula-célula y la mayoría de sus ataques directos contra antígenos (mediados por las células T citotóxicas) tienen como objetivo las células del cuerpo infectadas por virus, bacterias, parásitos intracelulares, células anormales o cancerosas, y células de transfusiones o trasplantes procedentes de tejidos extraños. Adicionalmente a los dos tipos principales de leucocitos T mencionados arriba, existen los llamados leucocitos de hipersensibilidad retardada (TDH), LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 25 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 25 que es un tipo especial de células TH, las células supresoras (TS) y las células T de memoria. Más adelante se describirá el rol de cada uno de los tipos de leucocitos. Selección clonal, diferenciación y activación de las células T. El estímulo para la selección clonal y la diferenciación de las células T es el mismo (enlace a un antígeno) que en las células B, sin embargo el modo en el que las células T reconocen a "sus antígenos" es muy diferente. Aunque la activación se produce cuando ciertas regiones de la superficie del linfocito se unen a sus antígenos "reconocidos" el proceso de activación se produce por doble reconocimiento, durante el cual la célula T desarrolla la capacidad de reconocer simultáneamente el antígeno (elemento no propio), y las llamadas proteínas CMH de las células propias del cuerpo. Existen varios tipos de proteínas CMH (complejo mayor de histocompatibilidad) dos de ellas, denominadas como CMH Clase I y CMH Clase II son las que juegan el rol más importante en la activación de las células T. Veamos. Reconocimiento del antígeno por los linfocitos T La proteína CMH Clase I se exhibe en la superficie de prácticamente todas las células del cuerpo excepto en los glóbulos rojossanguíneos, y ella se reconoce siempre por las células T CD8. Esta Clase I, una vez sintetizada en el retículo endoplasmático de las células se enlaza a un fragmento péptido de una longitud de entre 8 y 9 aminoácidos transportado desde el citosol al interior de retículo endoplasmático con acierto por proteínas especiales llamadas TAPs (transportador asociado con el procesamiento de antígenos). La proteína CMH Clase I ya con su "carga" se desplaza a la membrana plasmática y muestra al exterior de la célula el fragmento de proteína que tiene acoplado. El péptido exhibido en este caso ha sido sintetizado dentro de la célula, y puede ser un fragmento de alguna proteína celular propia (autoantígeno), o procedente de una proteína extraña sintetizada dentro de la célula (antígeno endógeno). Note que el antígeno endógeno es un fragmento de proteína no propia sintetizada en el interior de la célula y puede resultar debido a la infección celular por virus (que sintetiza proteínas extrañas) o por células mutantes del cuerpo como las células cancerosas que producen proteínas "foráneas". A diferencia con las proteínas CMH Clase I, ampliamente distribuidas por el http://www.sabelotodo.org/fisiologia/ertirocitos.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/reticuloendoplasmatico.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/membranaplasmatica.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/membranaplasmatica.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 26 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 26 cuerpo, las del tipo Clase II se encuentra típicamente solo en las células B maduras, algunas células T y las células presentadoras de antígenos (CPA), dándole a las células del sistema inmunológico la capacidad de reconocerse unas a otras. De igual forma que las proteínas CMH Clase I, las CMH Clase II se sintetizan en el retículo endoplasmático y luego se enlazan a fragmentos péptidos, sin embargo, los péptidos a los que se enlazan son de mayor longitud (14 a 17 aminoácidos) que provienen de antígenos exógenos. Estos antígenos exógenos no se sintetizan dentro de la células, y son el resultado de antígenos extraños fagocitados (vea el artículo Intercambio entre la célula y el medio) y desglosados dentro del vesículo fagosómico. Mientras la molécula de proteína CMH Clase II sintetizada está dentro del retículo endoplasmático está unida a las llamadas proteínas invariantes que impiden que se produzca el enlace con el fragmento péptido del antígeno extraño. Luego la CMH Clase II se mueve al interior del fagosoma (por la vía del aparato de Golgi ) donde la cadena proteica invariante se pierde permitiendo la unión con los fragmentos péptidos del antígeno. Más adelante la vesícula migra a la superfice de la célula y permite que la proteína CMH Clase II muestre su "botín" val exterior de la célula para ser reconocido por las células CD4. Salta a la vista que las proteínas CMH son notablemente importantes en la respuesta inmunológica, al ser estas las que proporcionan el medio para avisar a las células del sistema inmunológico que existen microorganismos infecciosos escondidos dentro de las células del cuerpo. De no existir este mecanismo, los virus y ciertas bacterias que prosperan dentro de las células se pueden multiplicar sin antagonismo y de manera desapercibida. El mecanismo funciona de la siguiente manera: 1.- Cuando el complejo mayor de histocompatibilidad está complementado con fragmentos de proteínas de nuestras proteínas propias, las células T reciben el mensaje "sigue de largo y deja esta célula tranquila, es propia". 2.- Cuando el complejo mayor de histocompatibilidad de la célula contiene fragmentos de proteínas antígénicas, lo mismo endógenas que exógenas ellas delatan los invasores dando una alarma que dice "yo tengo en el interior proteínas extrañas". http://www.sabelotodo.org/fisiologia/alimentacioncelular.html http://www.sabelotodo.org/fisiologia/alimentacioncelular.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 27 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 27 Activación de los linfocitos T La activación de las células T es un proceso de dos etapas que involucra (1) el enlace al antígeno y (2) la coestimulación. Todo el proceso en su conjunto es muy complejo y aun no totalmente comprendido en todas su extensión, no obstante presentaremos una descripción simplificada que permita comprender su esencia. Enlace al antígeno Esta primeraetapa corresponde en gran parte a lo que se acaba de describir: los receptores de antígenos de las células T se enlazan con el complejo proteico CMH mostrado en la superficie del cuerpo de la célula. Las células T colaboradoras y las citotóxicas tienen preferencias diferentes por la Clase de proteína CMH que ayuda a liberar la señal de activación y a esta restricción, aprendida durante el proceso de "educación" en el timo, se le conoce como restricción CMH. Los linfocitos T colaboradores o TH (CD4) solo se enlazan a los antígenos vinculados a las proteínas CMH Clase II que aparecen principalmente en la superficie de las células presentadoras de antígenos (CPA), siendo las células dendríticas las más potentes en este menester. Ya se ha dicho arriba que las CPA se enlazan a pequeños fragmentos de antígenos, y ahora podemos agregar que estas uniones se hacen a las CMH Clase II que portan, lo que representa clave en el trabajo de reconocimiento de antígenos por parte de los linfocitos T. En contraste, las células T citotóxicas o TC (CD8) se activan por fragmentos de antígenos que forman complejos con las proteínas CMH I; y como casi todas las células del cuerpo exhiben proteínas CMH Clase I, los linfocitos T citotóxicos no requieren de células especiales presentadoras, y cualquier célula del cuerpo puede presentar el fragmento de antígeno reconocible en su superficie y convertirse de esta manera en una célula autopresentadora. Sin embargo, las células que presentan los antígenos producen moléculas co- estimuladoras que son requeridas para la activación de las células T citotóxicas, por lo tanto, si una célula T colaboradora o una citotóxica está involucrada, el proceso de presentación del antígeno es el mismo, lo que difiere es el tipo de célula y de proteína CMH. Aun así muy pequeñas variaciones en los péptidos antigénicos mostrados pueden al final resultar en muy diversos grados de activación de las células T. LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 28 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 28 Adicionalmente, los receptores de antígenos de las células T que actúan para reconocer el complejo portador de antígenos propios y no propios, se vinculan con otras múltiples vías intracelulares portadoras de señales que no serán descritas aquí, pero que forman parte del proceso global de activación. Una vez que se ha producido el enlace con el antígeno, la célula T se estimula, pero se mantiene aun en "ralentí" del mismo modo que un motor en funcionamiento que aun no arrastra el automóvil, es aun una célula T "ingenua". Coestimulación Una vez que la célula T ha sido estimulada por el contacto con el antígeno y puede por lo tanto proliferar para formar un clon necesita aun reconocer una o más señales coestimuladoras. La variedad y complejidad de las señales coestimuladoras es amplia y puede ir desde el enlace adicional a otros receptores superficiales en las células presentadoras de antígenos, hasta el contacto con sustancias químicas liberadas por otras células. Lo importante que hay que saber es, que en dependencia de los receptores a los que se enlaza el coestimulador, el linfocito ingenuo recibe el empujón final para completar su proceso de activación o para abortar la activación completamente. El linfocito T que ha tenido el contacto con el antígeno y con ello recibido la primera etapa de la activación se vuelve tolerante al antígeno si no recibe la señal coestimuladora; no es capaz de dividirse ni segregar sustancias activas como las citoquinas. Este estado inactivo que no responde al antígeno se le conoce como anergia. No se sabe con exactitud las razones de esta situación pero se asume que la duplicidad de señales necesarias para la activación es una situación de seguridad para prevenir que el sistema inmunológico pueda volverse contra nuestras propias células sanas. Clonación y muerte de las células T Una vez completada la activación, la célula T se agranda y prolifera para formar un clon de células que se diferencian a fin de desarrollar las funciones típicas de cada clase de células T, esta respuesta primaria alcanza un pico dentro de una semana después de haber tenido la primera exposición al antígeno. Entonces ocurre un período de muerte durante el cual las células T LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 29 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 29 activadas sufren un proceso deapoptosis entre 7 y 30 días; la actividad efectora declina a medida que la cantidad de antígenos se reduce. Esta eliminación programada y natural de los linfocitos T juega un rol protector crítico ya que los linfocitos T activados son potencialmente nocivos. Ellos producen grandes cantidades de citoquinas inflamatorias que pueden contribuir a la hiperplasia de los ganglios linfáticos inducida por infección (un factor de riesgo en los daños malignos linfáticos). Además después que las células T han "hecho el trabajo" resultan innecesarias y por lo tanto desechables. En todos los casos persisten miles de células T que se convierte en células de memoria y que duran incluso de por vida, lo que proporciona un depósito de células T que pueden desarrollar una respuesta secundaria rápida al mismo antígeno. Funciones específicas de las diferentes células T. A continuación un resumen de las funciones específicas de las diferentes tipos de células T. 1.- Células T colaboradoras (TH): Son células reguladoras que juegan un rol central en la respuesta inmunológica. Una vez estimuladas por el contacto con un antígeno presentado por las CPA su función principal es estimular química, o directamente, la proliferación de otros linfocitos T y B. De hecho sin la "dirección" de las células T colaboradoras no hay respuesta inmunológica. Las citoquinas liberadas por las células T colaboradoras no solo moviliza a las células inmunológicas y los macrófagos, ellas también atraen a otros tiposglóbulos blancos (leucocitos) a la zona, amplificando tremendamente las defensas innatas. 2.- Células T citotóxicas (TC): las también llamadas células T asesinas son las únicas células T que pueden atacar directamente y matar a otras células. Se mantienen vagando por los fluidos del cuerpo entrando y saliendo a la sangre y la linfa así como a los órganos linfáticos en busca de células que muestren antígenos a los que ellas son sensibles. Sus objetivos principales son las células infectadas por virus; pero también pueden atacar a células de tejidos infectados por ciertas bacterias como el bacilo de la tuberculosis o por parásitos; las células cancerosas; y las células foráneas introducidas al cuerpo por transfuciones o trasplantes de órganos. LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 30 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 30 3.- Células supresoras (TS): Son células reguladoras al igual que las (TH) y segregan citoquinas que suprimen la actividad de las células T y B. Esta acción previene la actividad inmunológica descontrolada o innecesaria y pone fin a la respuesta inmunológica una vez que el antígeno ha sido satisfactoriamente desactivado o destruido. 4.- Células de hipersensibilidad retardada (TDH): Funcionalmente perece ser que su actividad está vinculada a la promoción de las reacciones alérgicas llamadas reacciones hipersensibles demoradas. Por la secreción de gamma interferón y otras citoquinas movilizan los macrófagos a su estado asesino, y estos entonces adquieren la responsabilidad de eliminar el antígeno. Anticuerpos Los anticuerpos, también llamados inmunoglobulinas, o Igs, constituyen la partegamma globulina de las proteínas de la sangre, y son proteínas solubles segregadas por los linfocitos B activados o las células plasmáticas en respuesta a unantígeno. Estas proteínas, de tipo glicoproteínas (o también conocidas como glucoproteínas), son capaces de ligarse de modo específico con tal antígeno y se erigen comoelementos vitales del sistema inmunológico en la lucha del organismo contra los "intrusos" que penetran al interior del cuerpo. La formación de anticuerpos se produce en respuesta a una enorme diversidad de antígenos, y con independencia de su variaciones, todos los anticuerpos se pueden agrupar en cinco clases de Igs (inmunoglobulinas) cada una de las cuales con ligeras variaciones en estructura y función. Antes de entrar en las descripción de las diferencias entre las clases de anticuerpos, veamos primero las cuestiones comunes a todos en relación con su estructura básica. Estructura básica del anticuerpo Con independencia de la clase a la que pertenece, cualquier anticuerpo tiene una estructura básica que consiste en cuatro cadenas polipéptidas serpenteantes unidas unas a otras por enlaces azufre-azufre (disulfuro), vea la figura 1 a la derecha. Dos de esas cadenas, conocidas como cadenas pesadas, son idénticas mutuamente y presentan unos 400 amino ácidos (representadas con tonos de rojo en la figura 1). Las otras dos, o cadenas http://www.sabelotodo.org/anatomia/sangre.html http://www.sabelotodo.org/quimica/proteinas.html http://www.sabelotodo.org/cuerpohumano/antigenica.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/sistemainmunologico.html http://www.sabelotodo.org/anatomia/sistemainmunologico.html LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 31 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 31 ligeras (representadas con tonos de azul), son igualmente idénticas entre ellas pero tienen una longitud alrededor de la mitad que las pesadas. Las cadenas pesadas, en su zona más o menos central, tienen una "bisagra" flexible. Observe en la figura 1 que los enlaces azufe-azufre no solo unen las cadenas entre sí, si no que también enlazan juntos ciertos amino ácidos dentro de las cadenas pesadas y ligeras. Los enlaces azufre-azufre dentro de una misma cadena se producen cada unos 110 amino ácidos de distancia, lo que hace que la parte entre ellos de la cadena se doble formando un bucle. Cuando las cuatro cadenas se combinan de la forma descrita forman una molécula conocida como monómero (de anticuerpo) con dos mitades idénticas y cada una consistente en dos cadenas pesadas y dos ligeras. La molécula en conjunto puede tener forma de T o de Y. Cada una de las cuatro cadenas que forman el anticuerpo presentan dos zonas diferenciables en un extremo, que es diferente de unos anticuerpos a otros, y conocida como región variable (V); y otra mucho mayor región constante (C) en el otro extremo que es igual (o casi igual) para todos los anticuerpos de una misma clase. Las regiones variables de las cadenas pesada y ligera se combinan para dar lugar a la zona de enlace del antígeno, especializadas para unirse a un determinado tipo de antígeno o a un determinante antigénico. Ello implica que cada monómero de anticuerpo tiene dos de tales regiones de enlace. La región del vástago (o tallo) del anticuerpo, parte de la cadena pesada, determina la clase de anticuerpo y proporciona funciones comunes a todos los anticuerpos. Estos vástagos son las regiones que determinan lo siguiente: 1.- El tipo de célula o sustancia química a las que el anticuerpo se puede enlazar (vea los puntos de enlaces representados en la figura 1). 2.- Cómo la clase de anticuerpo funcionará en la eliminación del antígeno. Así por ejemplo, de la estructura del vástago, y con ello el tipo de anticuerpo, dependerá si este puede sujetar un complemento ; si circulará principalmente en la sangre o estará en las secreciones corporales; si puede atravesar la barrera de la placenta etc. LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 32 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 32 Figura 1. Estructura básica del anticuerpo Tipos de anticuerpos Hay cinco clases principales de inmunoglobulinas y se designan como IgM, IgA, IgD, IgG, e IgE sobre la base de la región constante de sus cadenas pesadas. La tabla 1 a continuación muestra esquemáticamente la estructura de las cinco clases así como un resumen de las características únicas de cada una. Como se ilustra en la tabla 1, IgD, IgG, e IgE tienen la misma forma básica en Y y por tanto son monómeros. El tipo IgA existe como monómero y dímero (dos monómetros enlazados). Si se compara con otros anticuerpos, el IgM es enorme, un pentámero nacido de la unión de cinco monómeros. Los anticuerpos de cada clase tienen diferentes roles biológicos y diferente localización en el cuerpo. Por ejemplo, los tipo IgM son los primeros que liberan las células plasmáticas y su aparición en el plasma es un indicador muy útil para el diagnóstico de alguna invasión de patógenos que inducen a su formación. El IgG es el más abundante en el plasma sanguíneo y la única clase de inmunoglobulinas que puede cruzar la barrera de la placenta; proporcionan la inmunidad pasiva que la madre da al feto a través de sus anticuerpos IgG. Solo los IgM y los IgG pueden fijar complementos. El dímero IgA, también llamado anticuerpo de secreciones, se encuentra principalmente en el moco y otras secreciones que bañan las superficies del cuerpo, con la función primaria de evitar que los patógenos puedan penetrar al interior del organismo. Los de tipo IgD siempre están ligados a las superficies de los linfocitos B, y por ello actúan como los receptores de estas células. Los IgE LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 33 LUCIA GHIO – BANCO DE APUNTES MNR 33 casi nunca aparecen en el plasma sanguíneo y constituyen los anticuerpos "problemáticos" involucrados en algunas reacciones alérgicas. Origen de la diversidad de anticuerpos Se estima que nuestras células plasmáticas pueden elaborar alrededor de mil millones de anticuerpos diferentes. Debido a que la manufactura de los anticuerpos, al igual que las otras proteínas del organismo, está codificada en los genes se puede pensar, a primera instancia, que cada uno de nosotros tiene varios miles de millones de genes. Pero esto no es así, cada células del organismo quizás tenga 100 000 genes que codifican todas las proteínas que el cuerpo puede fabricar. Entonces aparentemente algo anda mal, ¿cómo es que un número limitado de genes puede codificar la producción de una cantidad casi ilimitada de anticuerpos diferentes? La respuesta viene de los estudios de recombinación de ADN, los que demuestran que los genes que determinan la estructura de cada anticuerpo no están presentes como tales en las células embriónicas. En lugar de un "juego completo de genes de anticuerpos" las células embriónicas lo que tienen son unos pocos cientos de pedacitos genéticos y piezas que pueden considerarse como el juego de partes que sirve para ensamblar los genes de anticuerpos. Esos segmentos de genes se barajan y combinan de diferentes formas por cada célula B cuando esta se hace inmunocompetente, proceso conocido como recombinación somática. La información que aparece en los recién nacidos genes ensamblados a continuación se expresa en los receptores de la superficie de las células B y luego en los anticuerpos liberados por la prole de células plasmáticas. La mezcla al azar de los segmentos de genes para fabricar un anticuerpo único con zonas L y P determinadas, solo cuentan por una fracción de la enorme variabilidad vista en los anticuerpos, sin embargo la situación se explica por el hecho de que ciertas zonas de los segmentos de genes, conocidas como regiones hipervariables, son zonas susceptibles a mutaciones que incrementan enormemente la variabilidad de los anticuerpos. Una misma célula plasmática puede "cambiar" su "linea de ensamblaje" a fin de construir diferentes tipos de cadenas pesadas (recuerde que esta parte del anticuerpo es el que determina el tipo) y con ello producir dos o más clases diferentes de anticuerpos dedicados específicamente para el mismo antígeno. Por ejemplo, el primer tipo de anticuerpo
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