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Sistema inmune y glóbulos bl�ncos "La abundancia de conocimientos no enseña al hombre a ser sabio" INTRODUCCIÓN A pesar de estar compuestos por millones de cé lulas especializadas de diferentes tipos, todas po seen la misma identidad molecular ( determinada por la estructura del DNA), establecida con el inter cambio del material genético de nuestros padres. Esta identidad genética se refleja en las proteínas codificadas por las células y se expresa en la super ficie de las membranas celulares como un patrón antigénico característico, una especie de documen to de identidad exhibido por éstas. SISTEMA INMUIQE Eduardo Ch u luyan, Judith Sara no y Mario A. Dvorkin Uno de los tres grandes sistemas de control de la homeostasia es el sistema inmune (los otros dos son el sistema nervioso y el endocrino). Su función es mantener la integridad antigénica del organismo destruyendo toda célula o partícula no identificada como propia. Para ello el sistema inmune debe po seer la habilidad de reconocer un amplio repertorio de sustancias, partículas y microorganismos (para diferenciarlos de las células propias) y montar una respuesta capaz de contenerlos y destruirlos. Heráclito Los malos de la película Para aclarar los conceptos vamos a referirnos a los microorganismos como delincuentes o criminales, cu ya función es provocar daño a nuestro organismo por medio de distintas estrategias. Algunos micoorganis mos se ubicarán en el nivel extracelular (p. ej., como las bacterias, hongos y parásitos extracelulares), vio lentando las puertas de nuestro organismo, robando y secuestrando a los habitantes honestos. Otros, como los virus y parásitos intracelulares, toman como rehe nes células indefensas y, por último, algunos crimina les son células propias de la comunidad que se co rrompen y se dedican a enriquecerse en forma desme dida a expensas del bien común (células cancerosas). Y ahora ¿quién podrá ayudarnos? Nuestro sistema inmunitario posee herramientas de empleo inmediato (inmunidad innata inespecífica o natural) pero a otras hay que elaborarlas (inmunidad adaptativa, específica o adquirida) Inmunidad innata Imaginemos nuestro organismo como un país o una región. La inmunidad natural sería el sistema Patógenos Fig. 23-1. Esquema general de la inmunidad natural. IgA, inmunoglobulina A; PMN, polimorfonucleares o neu trófilos. compuesto por las barreras físicas que lo protegen y la policía local que reacciona ante ataques a la in tegridad del sistema (fig. 23-l ). La frontera estaría representada por la piel y las mucosas, que funcio nan como una barrera mecánica que impide el in greso de los microorganismos (algunos microorga nismos utilizan Ja piel como puerta de entrada, en especial los que crecen habitualmente en ella como Staphylococcus epidermidis). Las secreciones de la piel (sudor y sebo), al contener ácidos, determinan un ambiente poco favorable al desarrollo de mi croorganismos: en las mucosas, el moco junto al barrido, y sustancias bactericidas como la lisozima, protegen orra puerta de entrada de microorganis mos al sistema. Por ejemplo, en la cavidad oral las sustancias bactericidas ( 1 isozima, lactoferrina, de fensinas e histatinas) se encuentran en la saliva (es to explicaría en parte la acción instintiva de los ani males de lamer sus heridas). Convivencia pacífica: muchas cepas bacteria nas se han adaptado a la vida en distintas regiones del cuerpo. como la piel, Jas cavidades oral y va ginal, y el colon. en un gran ejemplo de coopera- tivismo. A cambio de un Jugar para vivir en paz, estas cepas proveen otra línea de defensa contra microorganismos patógenos, al competir con ellos por sitios de unión y nutrientes, o al fabricar sus tancias que inhiben su crecimiento. La destruc ción de esta flora saprófita, por ejemplo por algu nos antibióticos, vulnera un mecanismo de defen sa y favorece la colonización por gérmenes peli grosos. Fagocitos ("para servir y proteger") Si las barreras aduaneras (barreras naturales) son violadas, se pone en funcionamiento la policía del sistema: los fagocitos Entre los fagocitos están comprendidos los neutrófilos circulantes y Jos macrófagos tisulares (que derivan de los monocitos circulantes). Los neutrófilos y los monocitos, como la policía cami nera, patrullan el sistema vascular y responden al llamado del endotelio en caso de invasión o lesio nes (véase fig. 23-1). La diferencia entre los neu- RECUADRO 23-1. llya Mechnikov, discípulo de Pasteur Observando las células móviles presentes en las estrellas de mar, se le ocurrió que debían te ner algo que ver con la inmunidad. Al colocar distintas partículas junto a las células, éstas alar gaban un extremo, rodeaban la partícula y ésta al final quedaba atrapada dentro de las células. A las células las denominó fagocitos y al fenó meno lo llamó fagocitosis por sugerencia de Clauss (un zoólogo de Viena). trófilos y los monocitos consiste en que si bien ambos se desplazan, los segundos representan un equipo SWAT, que coloca retenes y destacamen tos en sitios estratégicos (macrófagos tisulares), lo que les permite detener y destruir microorga nismos patógenos dentro de ciertas células que han sido tomadas como rehenes por éstos. Este . sistema, conocido como sistema monocito-macro fágico (el antiguo sistema reticuloendotelial), está presente en el parénquima hepático (las células de Kupfer), en el pulmón (macrófagos alveolares), en el sistema nervioso (microglia), en los ganglios linfáticos, en el bazo y en el mesangio renal, entre otros sitios. Dentro de este equipo SWAT existe otro tipo es pecializado de célula, denominado célula dendríti ca. Estas células, ubicadas en sitios estratégicos, ac túan como nexo entre la inmunidad innata y la ad quirida (una especie de cuerpo de radiocomunica ciones); son unas de las llamadas células presenta doras de antígenos profesionales ( véase más adelan te, inmunidad adquirida o adaptativa). Complemento' Como su nombre lo indica, el complemento brinda ayuda táctica a las células de defensa, para auxiliar con su llegada los tejidos lesionados y facilitar la destrucción de los invasores El complemento está compuesto por una serie de proteínas plasmáticas solubles, sintetizadas en el hí gado, que se activan ante las brechas de seguridad. Pero para la nusma época otros investigado res presentaban una teoría diametralmente opuesta a la de Mechnikov. Ellos creían, y de mostraron que las bacterias eran eliminadas por sustancias especiales presentes en la sangre, los anticuerpos. A esta teoría, defendida por Paul Ehrlich, se la denominó inmunidad humoral. Ambos, Paul Ehrlich e llya Mechnik:ov compar tieron el premio Nobel de medicina en 1908. A través de una "cascada" enzimática el comple mento activado adquiere la habilidad de reclutar fa gocitos al sitio de lesión (quimiotaxis), marcar las bacterias como blancos (opsonización) y hasta per forar el chaleco antibalas de éstas (formación de un poro de ataque lítico) (fig. 23-2). Son tres las vías por las cuales se puede activar el complemento: la vía clásica, que requiere la presencia de anticuerpos específicos (véase inmu nidad humoral); la vía alternativa, que se activa por componentes bacterianos, y la vía de las lec tinas, representada por la proteína de unión a ma nosa. La vía clásica forma parte de la respuesta específica, ya que requiere un tiempo de latencia hasta montarse la respuesta inmune con la produc ción de anticuerpos específicos. La alterna, por otro lado, interviene en la inmunidad innata (vía más primitiva) y es filogenéticamente anterior a la mediada por anticuerpos, por lo cual debiera de nominarse "clásica". Sin embargo, la primera que se descubrió fue la vía específica. Louis Pillemer, descubridor de la properdina, una proteína que es tabiliza la activación de la vía "alterna",quien sostuviera que ésta vía era la clásica fue desauto rizado y ridiculizado. Esto lo llevó al suicidio con una sobredosis de barbitúricos (nuestro tributo al Dr. Pillemer, a quien la posteridad dio la razón ne gada por sus presuntuosos colegas). La tercera vía, filogenéticamente intermedia, fue descrita para destrucción de bacterias encapsuladas y algunos virus. Esta vía, llamada de las lectinas, se activa cuando la proteína de unión a la manosa (sin tetizada en el hígado y presente normalmente en el plasma) se une a los glucolípidos y glucoproteínas de la superficie del agente infectante (más precisa- Vía clásica Lactina � tJ Activación del complemento C3a Opsonización C4a de C5a patógenos e] mente a las manosas o fucosas). Una vez unidas a la superficie del agente patógeno estos complejos son capaces de adherirse a receptores de complemento, sobre la superficie del macrófago, y activar la vía del complemento. Las tres vías desencadenan un mecanismo final co mún cuyo resultado es el reclutamiento de fagocitos (quimiotaxis), la fagocitosis de los complejos inmu nes, y la lisis de bacterias y células (véase fig. 23-2). Si bien hay tres vías de activación inicial diferentes, todas convergen en una común, a partir de la activación del componente CJ, la cual es catalizada por una CJ convertasa I er paso: (activación de C3). La C3 es clivada por la C3 convertasa (ya sea la de la vía clásica, de la al terna o de la intermedia) en dos componentes, uno Alternativa [!] Destrucción C5b C6 C7 es C9 Fig. 23-2. Las tres vías de activación del com plemento. de bajo PM, C3a, que pasa a la circulación y tiene actividad quimiotáctica, y C3b, de alto PM, que se une a la superficie del patógeno con actividad opso nínica, o sea marcadora del blanco (véase fig. 23-3). 2cto paso: (activacion de CS). La CS se une a la molécula de C3b y esa unión permite la acción de la CS ·convertasa. A su vez ésta cliva la CS para produ cir CSa, de bajo PM, que pasa a la circulación y tie ne actividad quimiotáctica (mayor que la C3a), y CSb, que queda adherida a la superficie celular en el tejido lesionado. 3cr paso: (acontecimientos tardíos). Estas reac ciones involucran no ya el clivaje proteolítico, sino la polimerización de los componentes tardíos (C6, C7, CS y C9). La molécula de C6 se une al CSb, lo que permite la unión de moléculas de C7 y de CS. Este último es el primer componente capaz de atra vesar la membrana celular y producir una lesión moderada. Por otro lado pe1mite la unión de mu- A e) Quimiotaxina /\ PMN Macrófagos Fig. 23-3. Activación del complemento. Vía común. A. Activación de C3; B. A�tivación de C5; C. Acon tecimientos tardíos. chas moléculas de C9 (unas 16), que forman un po ro a través de la membrana bacteriana, que permite el pasaje de solutos y agua al interior y provoca la lisis osmótica. (Las celulas NK y algunas T produ cen lesiones similares a través de la perforinas, véa se más adelante.) Efecto sobre los fagocitos Hay cinco variedades de receptores para el comple mento (CR) (cuadro 23-1) en diferentes células que B C5 C5 proteasa C3b Opsonina C3b participan en la respuesta inmune. Así el complemen to contribuye a mejorar la perfom1ance de los fagoci tos (la opsonización promueve la fagocitosis), estimu la la respuesta inflamatoria (por reclutamiento y acti vación de leucocitos) y promueve la lisis microbiana, lo que limita localmente la respuesta inflamatoria. Componentes iniciales: activación VÍA CLÁSICA. El primer componente de la vía clásica es el Cl , complejo de tres moléculas: Clq. Cuadro 23-1. Receptores para componentes del complemento. (Modificado de Janeway CA, Travers, P Immunology. The immune system in health and disease cap. 8, 3a ed., 1997.) Receptor Células Funciones CRl CR2 CR3 CR4 GR,GB Linfocitos B Fagocitos Fagocitosis Células B, macrófagos, células endoteliales, plaquetas Fig. 23-4. Activación del complemento por la vía clásica. Estimula la fagocitosis y el transporte de complejos inmunes al GR Correceptor de linfocitos B, receptor para virus E-B Fagocitosis Fagocitosis Unión de complejos inmunes a los fagocitos , Clr y CI s. Se activa por la unión del anticuerpo es pecífico al antígeno (bacteria, virus, etc). La por ción Fe del anticuerpo (IgM e IgG; la primera es la más eficiente en fijar complemento por su estructu ra de pentámero) activa el Cl y ello produce una se cuencia de activación que culmina con la produc ción de Cls. Esto activa el C4 y el C2, lo que crea C4b y C2b que juntos conforman la enzima C3 con vertasa de la vía clásica (fig. 23-4). VÍA ALTERNATIVA. El C3b unido a la pared celular del patógeno induce la activación del C3. El C3b que queda adherido a la membrana inicia una secuencia de formación de C3 convertasa, diferente de la vía clásica, que implica la acción de proteínas plasmáticas (llamadas factor B y D). El factor B unido al C3b permite la acción del factor D y el cli vaje del factor B para producir una molécula llama da Bb; se conforma así una enzima, C3bBb (conver tasa de C3 alterna). La properdina o factor P inter viene estabilizando este complejo. Regulación. La activación del CI de la vía clási ca está regulada por el inhibidor de Cl, que al diso ciar la Ciq del resto disminuye el tiempo durante el cual el C J está activado. La deficiencia de esta pro teína se observa en el edema angioneurótico here ditario, que al producir la activación espontánea del complemento, induce una respuesta inflamatoria que puede ser mortal. La actividad de los componentes tardíos puede regularse por componentes de la superficie de célu las como la protectina y DAF (decay accelerating Cuadro 23-2. Citocinas INMUNIDAD INNATA Antiviral Regulatoria Proin:flamatoria Interferón gamma IL-15 e IL-12 IL-10 TNF alfa IL-1 IL-6 Quimiocinas INMUNIDAD ESPECÍFICA Factor de crecimiento linfocitario IL-2 Fenómenos alérgicos IL-4 Activación de fagocitos IF gamma Regulatoria TGF beta HEMATOPOYESIS C-kit IL-7 .IL-3 Citocinas estimulantes de colonias GM-CSF factor). El defecto de éstas induce, por ejemplo, la destrucción de GR circulantes, por activación es pontánea de la cascada de complemento, lo que da lugar a una patología denominada hemoglobinuria paroxística nocturna. Otros factores humorales de lo respuesto de fose agudo Además del complemento hay otros factores hu morales que colaboran en la inmunidad innata, deno minado proteínas o reactantes de fase aguda (entre ellos la proteína C reactiva, la proteína A am.iloide, la proteína de unión a manósa, la alfa I antitripsina, el fibrinógeno, la haptoglobina, la ceruloplasmina, y ci tocinas como IL-1 e IL-6, entre otras) que contribu yen a incrementar la respuesta defensiva. Muchas de estas proteínas son sintetizadas en el hígado. Otros agentes solubles son citocinas como TNFa (factor de necrosis tumoral a) e interferones. De es tos últimos se conocen tres: a, � y y. El interferón a ([FNa) y el IFN� son moléculas muy parecidas pro ducidas rápidamente por los macrófagos y los fibro blastos, luego de una infección viral. El tercer miembro de la familia, el lFNy, es estructuralmente distinto. Es producido por los linfocitos y NK, y se relaciona más con la respuesta inmune adaptativa (cuadro 23-2). "División inmigraciones,,: los células NK (asesinas por naturaleza) Estas células, derivadas de un progenitor linfoi de, destruyen células infectadas por virus en otros microorganismos intracelulares. También se descri be una actividad antitumoral. Su activación (que es el resultado del equilibrio entre señales activadoras e inhibidoras) puede pro ducir la lisis de la célula indocumentada, mediante perforinas, o inducir la síntesis y liberación de gran des cantidades de IFNy, el cual activa los macrófa gos para que finalmente destruyan a los microorganismos. Una de las señales inhibitorias para la activación de las NK proviene de las moléculas del CMH cla se [ (véase recuadro 23-2), presentes en la mayoría de las células del organismo. La presencia de estas moléculas funciona como la cédula de identidad que las células normales presentan a este rudo agen te del orden, lo que inhibe su tendencia al gatillo fácil. Si por otro lado la célula no exhibe este docu mento (p. ej., por alteración o ausencia de expresión de CMH I, como sucede en algunas infecciones vi rales), las NK se activan y provocan la muerte de las células indocumentadas (células infectadas o co rruptas). Ciertas células, como los eritrocitos, no poseen estos documentos (moléculas de CMH clase I) en su membrana y sin embargo, no son atacadas Movilización, respuesta inmune específica Vasodilatación (rubor, calor) Edema (fpermeabilidad vascular) Respuesta local Proteínas de fase aguda Proteína C reactiva, lectina, fibrinógeno Movilización de reservas energéticas Fiebre Fig. 23-5. Respuesta in flamatoria. RESPUESTA SISTÉMICA (SIRS) .___!_Pe_rf _u_s--. ió _ n _ti_su_ l_ar _ __,J ◄�t---- ..,a.. Activación de la coagulación CID (coagulación intravascular diseminada) Shock séptico ...... Falla multiorgánica RESPUESTAINTRAVASCULAR GENERALIZADA por las NK. Esto se debe a que los eritrocitos pre sentan otras moléculas capaces de inhibir la acción de las NK. Las células NK actuarían como una primera lí nea de defensa hasta que otros linfocitos vengan al rescate. Respuesta inflamatoria aguda Una vez traspasadas las barreras naturales y dis parados los mecanismos efectores del sistema natu- (todo el endotelio) ral de defensa (respuesta inmune innata), se co mienzan a evidenciar las reacciones de la ciudad in vadida o violada por el microorganismo. Localmen te se produce una gran confusión: gritos que tratan de avisar a las fuerzas del orden, nerviosismo, in dignación y dolor de los habitantes. La liberación de citocinas endoteliales y fagocíticas, y la activa ción del complemento por la vía alternativa, junto con la liberación de sustancias químicas (bradicini na, histamina y prostaglandinas entre otras) deter minan un cuadro clínico dominado por la vasodila tación (con el fin de aportar elementos defensivos, La respuesta desencadenada por la respuesta inmune innata no es tan inespecífica como se creía en un primer momento y es capaz de reco nocer la presencia de ciertos p._atrones molecula res asociados al patógeno: Estos patrones moleculares son compartidos por varios patógenos y reconocidos por recep tores presentes sobre las células del huésped, llamados receptores para los patrones m9lecu lares asociados al patógeno. Hay distintos tipos de receptores para los patrones asociados al pa tógeno: algunos son receptores capaces de in- fagocitos y monocitos), el edema local (producto del aumento de la permeabilidad vascular) y la sen sibilización de los nociceptores polimodales. La zo na lesionada se evidencia roja y caliente (por la va sodilatación), con tumoración (edema) y dolor. Es te último determina una contracción muscular para inmovilizar el área. Estos signos fueron enunciados ya en la antigüedad por Aulo Comelio Celso (53 aC-7 dC) y se conoce como tétrada de Celso ( dolor, tumor, calor, rubor) (véase fig. 23-5). Este cuadro in flamatorio se produce de la misma manera cualquie ra fuere el patógeno que lo origina. De ahí el nom bre de inmunidad inespecífica. Véase recuadro 23-2. Los macrófagos que responden al ataque bacte riano despliegan una serie de moléculas proteicas, citocinas y quimiocinas que promueven y amplifi can la respuesta defensiva innata. El patrón de citocinas liberadas dependerá del ti po de agente invasor' (véase más adelante, citoci nas). En términos generales, algunas de ellas son TNFa,, IL-1, IL-6, IL-4, IL-12, IFNy y quimioci nas (véase más adelante). SIRS yMODS Como vimos, la respuesta inflamatoria producto del ataque trata de circunscribir el daño a una zona limitada liberando citocinas en forma local (efecto paracrino y autocrino). Sin embargo, en ciertas cir cunstancias las citocinas pueden pasar a la circula ción (efecto endocrino) y determinar efectos sisté micos sobre el hígado, aumentando la síntesis de las temalizar el patógeno (receptores endocíticos), otros son proteínas secretadas por el huésped capaces de reconocer componentes propios del huésped que han reaccionado con el patógeno (proteína de unión a manosa, proteína C reacti va) y los receptores de señalización denomina dos Toll. Un ejemplo de la "especificidad" de la respuesta inmune inespecífica está dado por el reconocimiento de las bacterias gramnegati vas por el receptor Toll 4, las grampositivas por el receptor Toll 2 y el RNA viral por el recep tor Toll 3. proteínas de fase aguda, y en el nivel hipotalámico provocando un aumento de la temperatura corporal (fiebre). Estas respuestas sistémicas colaboran con los mecanismos de defensa y ayudan a la curación. De persistir el cuadro y aumentar la liberación de estos mediadores (en particular el TNFa), se produ ce un cuadro clínico denominado SIRS (síndrome de respuesta inflamatoria sistémica), caracterizado por alguno de los siguientes signos: temperatura mayor de 38ºC o menor de 36ºC (en particular en ancianos), frecuencia cardíaca mayor a los 90 lati dos por minuto, frecuencia respiratoria de 20 por minuto o PaCO 2 menor a 32 mm Hg y un recuento leucocitario mayor a 12.000/mm3 o menor a 4.000/rnm3 o la presencia de un 10% de neutrófilos en cayado (véase fig. 23-5). Si el cuadro sistémico no se resuelve y se disemina, se produce un verda dero incendio endotelial, en el que la liberación de mediadores termina amenazando la integridad de varios órganos hasta producir la llamada disfunción multiorgánica (MODS). Inmunidad adquirida La prevención de delitos ( o sea la detención de criminales antes de que cometan el crimen) ha dado mayor beneficio que la represión Esto quedó demostrado con la poütica de tole rancia cero, montada por el alcalde de New York, Rudolph Giulliani. En este sentido, nuestro sistema Timo Activación l li lL � &� Linfocitos TH1 TH2 de memoria 1 CDS T Ganglios linfáticos Linfocitos de memoria Fig. 23-6. Sistema inmune es pecífico. CPA, célula presenta dora de antígenos profesional. ,t Anticuerpos Macrófagos ha desarrollado una estructura defensiva que per mite desarrollar tareas de inteligencia, llevar archi vos de los criminales más conocidos y montar ope rativos muy efectivos, para cazarlos y destruirlos antes de que puedan cometer delitos graves, y mantenerlos en la memoria por si son vistos una segunda vez. Este tipo de operativos sólo puede ser montado por un sistema inmune denominado adaptativo, adquirido o específico (la policía fede ral o FBI de los estadounidenses), basado princi palmente en dos tipos celulares: los linfocitos T y B (fig. 23-6). Ambos derivan de la misma academia (la médu la ósea), pero el linfocito T madura en otra reparti ción (el timo). Si bien tienen funciones distintas, hay características comunes: l . Pueden recircular (o sea pasar de la circulación a los tejidos y volver por una vía propia de los lin focitos, denominada vía linfática), a diferencia de otros leucocitos que sólo abandonan el torren te sanguíneo para morir en el campo de batalla ti sular. 2. Poseen receptores capaces de reconocer el antí geno (especificidad): el complejo receptor B (BCR) y el complejo receptor T (TCR), para los linfocitos B y T, respectivamente. 3. Presentan proliferación clona! cuando se activan (se producen clones de la célula activada) (¿será por eso que los agentes federales son tan parecidos?). 4. Presentan memoria, lo que determina que la res puesta inmune sea más rápida y de mayor mag nitud ante la segunda entrada del patógeno. El BCR está compuesto por moléculasde Ig de superficie. Ésta y otras moléculas presentes sobre la superficie de los leucocitos pueden detectarse utilizando anticuerpos marcados con sustancias fluorescentes. Los antígenos detectados por estos anticuerpos fluorescentes sobre la superficie de los leucocitos han sido definidos en "clusters de diferenciación"(CD) según su peso molecular y la distribución.ce lular; a cada uno de ellos se le asignó un nú mero. Es posible así identificar distintas po- Reconocimiento del antígeno A diferencia de los fagocitos, que disparan todo su arsenal en forma indiscriminada y generan un importante conflicto local (respuesta inflamatoria) que suele cobrar víctimas en la población civil (cé lulas propias que mueren en dicha respuesta), el sis tema específico genera agentes especializados para cada tipo criminal en particular (linfocitos). O sea que cada tipo de linfocito activado está entrenado en reconocer un "solo tipo" de criminal a través del pa trón antigénico. ¿Qué es un antígeno? Antígeno: para el sistema inmune específico los antígenos son las señas particulares del criminal al que puede identificar. El reconocimiento de este cri minal (antígeno) puede desencadenar una respuesta policial (sistema inmune) o no. Cuando lo hace, el antígeno se denomina inmunógeno., Los sistemas de reconocimiento están compuestos por receptores específicos ubicados sobre la superficie del linfocito En algunos casos estos receptores o sistemas de reconocimiento son liberados por los linfocitos. A estas moléculas liberadas por un tipo particular de linfocitos se las denomina anticuerpos (linfocitos B). En cambio, el otro tipo particular de fuerza po licial sólo es capaz de reconocer a través de recep tores ubicados en la superficie de la célula. A este ti po particular de agentes se los llama linfocitos T y sus receptores constituyen el TCR. Volviendo al an tígeno, se lo podría definir como cualquier sustan- blaciones y subpoblaciones de linfocitos, se gún un patrón de CD específico para cada tipo celular. Por ejemplo, todo leucocito que expre se CD19 es un linfocito B; en cambio, todo linfocito que exprese CD3 es un linfocito T. Todos los linfocitos T CD3+ pueden expresar la molécula CD4 o CD8. En el primer caso los linfocitos ayudarán y amplificarán la respues ta inmune; en cambio, los linfocitos T CD8 matarán toda aquella célula a la que se le asig ne (véase más adelante). cía capaz de unirse al BCR o al TCR. Esta unión no implica la generación de una respuesta inmune, pe ro tiene el potencial de producirla. En algunos casos los antígenos necesitan alguna sustancia que actúe como transportadora (carrier) para desencadenar una respuesta inmune, de esta manera se convierte en inmunógeno. Los transportadores muchas veces pueden ser proteínas normales presentes en nuestro organismo. Un ejemplo de esto es la penicilina. És ta es una sustancia inerte desde el punto de vista in munitario, pero en algunos individuos es capaz de desencadenar una respuesta inmune al unirse a un transportador presente en el organismo. Hay diferencias entre los sistemas de reconoci miento de los linfocitos B y T. Por ejemplo, el BCR está constituido por moléculas de anticuerpos (es pecíficos para el criminal) capaces de reconocer como antígenos casi todo tipo de moléculas (azúca res, lípidos, hormonas, macromoléculas, ácidos nu cleicos y proteínas). En cambio, el TCR es más se lectivo y sólo es capaz de reconocer moléculas de natural.eza peptídica que se encuentren encastradas sobre otras moléculas especiales, denominadas mo léculas del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH). O sea que para que la fuerza policial T reconoz ca a un criminal como tal, tiene que estar en un am biente adecuado (molécula de CMH). Estas molé culas de CMH se encuentran en casi todas las célu las del organismo; por lo tanto, todas las células del organismo tendrían la probabilidad de presentar al criminal (en el formato peptídico) a los linfocitos T. A las células que tienen la capacidad de presentar un antígeno se las llama células presentadoras de Las CMH son moléculas altamente polimor fas en la superficie de las células. Esto significa que entre las moléculas de CMH de Xia Jin y las de Pepe hay diferencias en la secuencia de unos pocos aminoácidos. Incluso hay diferencias en tre Pepe y Gonzalo, amigos y vecinos de toda la vida. Estas moléculas son las responsables del rechazo de trasplante y por eso se hace tan difí cil conseguir donantes compatibles, por más que vivamos en el mismo barrio y seamos amigos. antígenos (CPA); pero algunas fueron entrenadas para esa función. A este tipo de células presentado ras de antígenos especiales se las llama células pre sentadoras de antígenos profesionales (policías entrenados para presentar a determinado criminal) y son las células dendríticas, los linfocitos B y los macrófagos (fig. 23-7). La inmunidad adquirida o específica se basa en el reconocimiento, por parte de los linfocitos, de una señal específica de las células presentadoras de antígeno profesionales (macrófagos, células dendríticas y linfocitos B) División identificaciones. Las CPA profesiona les presentan a los linfocitos una carpeta com puesta por las señas particulares de los invasores. Esta información está autenticada por los datos de la CPA que la presenta (moléculas de CMH). De esta manera, el linfocito será capaz de leer en la membrana de las CPA los datos del malhechor. Sin embargo, para que los linfocitos se activen, las CPA deben suministrar una clave de reconocí mento adicional, que sirve como mecanismo de seguridad para que el sistema de linfocitos de ata que no se active por error (una especie de clave secreta que usan los espías para reconocerse). La clave la proveen las moléculas coestimulatorias (CD80 y CD86). En resumen, la activación de un linfocito virgen o novato requiere una CPA profesional en cuya su perficie se encuentren las moléculas de CMH, por tadoras de los péptidos derivados del patógeno, y Existen dos tipos de CMH, las de tipo I y las de tipo 11. Las primeras se hallan en casi todas las células del organismo (excepto glóbulos ro jos, neuronas y sincitiotrofoblasto). Las de clase II se hallan en linfocitos B, células dendríticas y monocitos; o sea todas las células presentadoras de antígenos ... profesionales (células capaces de presentar eficientemente los péptidos a los linfo citos). ¿Cuáles son los novatos? el resto de las células que sólo expresan las CMH de clase I. las moléculas coestimulatorias. El primero (com plejo CMH-péptido) es reconocido por los recepto res del linfocito T virgen y las moléculas coestimu latorias interactúan con la molécula CD28 presente sobre el mismo linfocito virgen. Sólo la presencia de estas dos señales (mediadas por el TCR y por el CD28) permite la activación del linfocito virgen y da lugar a una compleja trama de acontecimientos digna del mejor thriller. � Recuerde: la interacción entre las células ill presentadoras de antígeno y los linfocitos es un buen ejemplo de comunicación intercelular yux tacrina (véase cap. 5). Los dos largos brazos de la ley: la respuesta celular y la humoral Respuesta celular Es mediada por los linfocitos T que patrullan el organismo, piden documentos a las células y detec tan a los extranjeros ilegales, los sediciosos y los inadaptados sociales identificados y buscados, los destruye o los denuncia a la inmunidad humoral, para que éstos se encarguen de ellos. En general la respuesta celular se realiza contra células tumora les, hongos p células tomadas como rehenes por vi rus y parásitos. A diferencia del sistema de inmunidad inespecí fico, el específico se basa en la identificación exac- Fig. 23-7. Sistema inmune especí fico (comparar con fig. 23-6). Células presentadoras de antígeno profesionales Macrófago Célula dendrítica UnfocitoB J Linfocito T Linfocito. TLinfocito B wgeo ➔o.,,;,.do J\ CD-8 ✓ CD-4 ✓ Crtotó,;oos ✓D-4 TI<, Activan Plasmocito ? macrólagos Inmunidad celular Producción de anticuerpos (Inmunidad humoral) ta del bandido. Por lo tanto el primer paso en la ac tivación de este sistema es la identificación. En el timo se produce la selección de linfo citos T. ¿Por qué hay que seleccionar los LT? Primero, para que todos tengan receptores (TCR) capaces de reconocer a las CMH pro pias, y segundo, para que no existan LT capa ces de reconocer péptidos propios sobre CMH propias y desarrollar una respuesta autoinmu ne. ¿Cómo se hace el proceso de selección? demasiado complicado para este libro. Sección identificación: presentación de antíge nos. Como ya dijimos, las células presentadoras procesan el antígeno patógeno y lo expresan en sus propias membranas, asociado a una molécula del CMH y a un coestimulador. Los linfocitos novatos recién salidos de la acade mia (timo), también llamados linfocitos "naive" o vírgenes, interactúan con las células presentadoras en los ganglios linfáticos. Allí completan un curso sobre el patógeno específico y, luego de algunos La activación de los linfocitos T requiere dos señales: Señal 1, dada por el TCR que reconoce el pép tido sobre la CMH propia (en la superficie de la célula presentadora de antígenos). Señal 2, dada por la presencia de moléculas coestimulatorias (llamadas de la familia B7) so bre las células presentadoras de antígenos, que interactúan con otra molécula (CD28) sobre la superficie del linfocito T. Esto significa que si no hay coestimulación, no hay activación T. Por días de entrenamiento, abandonan los ganglios, ar mados y con una foto del sospechoso. Por cada ras go presentado (huella dactilar, foto, descripción) se designa un nuevo agente policial específico. De es to se deduce que cada malhechor puede ser buscado por varios agentes que se basan en la identificación de distintos rasgos (p. ej., algunos buscarán las hue llas y otros la cara del mismo criminal). Una vez activado, el linfocito debe proliferar; la interleucina 2 y su receptor son los responsables de la proliferación y diferenciación que convierte las células naive o novatas en células efectoras arma das. Al parecer la función del correceptor de las cé lulas presentadoras de antígeno sería promover la síntesis de IL-2. Los principales fármacos inmunosupresores uti lizados para evitar el rechazo de trasplantes (como las ciclosporinas, FK 506 o tacrolimo) inhibirían la producción de IL-2. Hay distintos tipos de respuesta inmune, según el tipo de patógeno y la vía de procesamiento utiliza da por la CPA. La presentación de antígenos puede seguir dos caminos: • Vía endocítica: péptidos presentados por el CMH de clase II a LT CD4 (las que llevarán a respues tas de tipo inflamatoria Thl o a la producción de anticuerpos Th2). ¿Qué determina que se produz ca respuesta Th 1 o Th2? si el patógeno se desarro lla dentro de compartimientos vacuolares, se pro- ejemplo, hay tumores que tienen CMH clase I pero carecen de la familia B7. La activación del linfocito T lleva a la pro ducción de IL-2 y a la síntesis del receptor pa ra IL-2 sobre el LT, por lo tanto comienza la proliferación de LT. ¿Cómo se para la prolife ración? Se comienza a expresar una molécula (CTLA4) que compite con la molécula CD28 por las moléculas de la familia B7. Esta molé cula en lugar de estimular al linfocito a produ cir IL-2, lo inhibe y limita la producción de IL- 2 y en consecuencia la proliferación de los lin focitos. ducen citocinas IL-12 e IL-18 (por las CD y ma crófagos) y esto lleva a Thl; si el patógeno es ex tracelular, se estimulan mastocitos, NK y eosinó filos para producir IL-4, lo que lleva a Th2. Por lo tanto, el camino se determina por las propiedades del proceso infeccioso (patógeno y microambien te de citocinas). ¿Dónde se produce la respuesta?: sólo en los órganos linfáticos secundarios. • Vía endógena o biosintética: presenta péptidos por CMH de clase I a LT CD8 (citotóxicos y de memoria). Los péptidos provienen de la degrada ción de proteínas presentes en el citosol (proteí nas propias o derivadas del patógeno). Colaboradores. Los linfocitos CD4 naive son ac- tivados por las CPA en dos direcciones, los linfoci tos helper (colaboradores) tipo l(Th l ) o los helper tipo 2 (Th2). Los helper 1 colaboran en la inmuni dád celular al activar a los macrófagos para que des- truyan la célula portadora del antígeno, mientras que las helper tipo 2 son responsables de activar las células B para la producción de anticuerpos (res puesta humoral). My name is 8, CDS ... Las células novatas CD8, al ser activadas por las células presentadoras a tra vés del antígeno extraño más la combinación con antígenos del CMH clase I y el correceptor se con vierten en linfocitos T con licencia para matar (cito tóxicos). Una vez que localizan su blanco (antíge no) destruyen la célula portadora sin necesidad de Cuadro 23-3. Funciones de los distinto� tipos de inmunoglobulinas. Modificado de Janeway C, Travers P, Immunobiology 3rd ed. Current Biolgy Ltd/Garland 1997. Actividad lgM lgG lgA . lgE Activación del complemento Sí Opsonización Sensibilización de mastocitos Neutralización Sí coestimulación. Para ello utilizan proteínas que in ducen la apoptosis (véase cap. 41 y epílogo) de la célula alterada ("que parezca un suicidio, James .. ") o bien por medio de citocinas. Citocinas, armas de la inmunidad celular. Co mo ya se mencionó en el capítulo 5 y en otras par tes de este capítulo, las citocinas son una familia de moléculas proteicas, elaboradas por diferentes tipos celulares, que a su vez producen efectos sobre di versos tipos celulares. Ejercen acciones autocrinas, paracrinas y hasta endocrinas. Se sintetizan ante es tímulos específicos durante la inflamación y por la presencia de antígenos; la respuesta que se obtiene es de tipo cooperativo, con acciones redundantes y amplificadas. Podemos agruparlas según participen en la inmunidad innata, la inmunidad espedfica y en aquellas con actividad sobre la hematopoyesis (cuadro 23-2) Respuesta humoral La inmunidad humoral es mediada por anticuerpos Estas moléculas glucoproteicas son fabricadas por los linfocitos B cuando son activados por la identificación de moléculas extrañas. Según el tipo de antígeno, el linfocito B puede producir anticuer pos de dos maneras distintas. En un caso el linfoci to B necesitará la ayuda del linfocito T. La otra ma nera es independiente del linfocito T y se da por ac tivación directa del linfocito B. Sí (lgGl, 3 y Sí en menor medida lgG2) Sí (lgGl) Sí Sí Sí Sí Sabemos que el sistema específico no se activa si primero no hay una identificación positiva del sospechoso por parte de la división identificación (CPA), luego con este dato se asigna a un linfoci to T novato con la tarea de capturarlo. Si el linfo cito T es un CD4 de tipo H2, activará al linfocito B para que fabrique anticuerpos específicos contra el invasor. Por otro lado, la activación directa se da en casos de antígenos formados por una molécula grande que tenga sitios de reconocimiento repetidos, y requiere un entrecruzamiento de los receptores del linfocito B (Ig de superficie). Imaginemos que el linfocito B, siendo a su vez una CPA, observa una camioneta lle na de sujetos encapuchados armados con ametralJa doras. Es casi evidente que se trata de asaltantes, por lo cual el linfocito B no se va a detener a pedir la identificación de esos sujetos, como se hace en el procedimiento normal a través de CPA- linfocito TH, sino que procederá a aimar un operativo para dete nerlos por su cuenta. En este segundo caso la res puesta humoral será cuantitativa y cualitativamente distinta (véase respuesta primaria y secundaria). Anticuerpos o inmunoglobulinas (lg): Existen 101º-1011 moléculas de anticuerposdiferentes. Esta diversidad se gesta antes de la presencia del antíge no y surge de reordenarnientos génicos al azar (pro ceso de recombinación génica). Pero también exis ten mutaciones somáticas en los genes que codifi can para la región del anticuerpo capaz de recono cer al antígeno, una vez que éste penetra en el orga nismo. Este proceso, denominado hipe1mutación somática, también es al azar y confiere a los anti- F(ab) ZONA DE RECONOCIMIENTO DEL ANTÍGENO lg A Fe ZONA DE FIJACIÓN A CÉLULAS Y COMPLEMENTO 1 1gA 11gG lgM secretoria 11gE 1190 Fig. 23-8. Inmunoglobulinas: estructura general y variedades. cuerpos secretados mayor afinidad por el antígeno (maduración de la afinidad). En su estructura los anticuerpos presentan dos cadenas pesadas y dos livianas Cada una de estas cadenas tienen, a su vez, regio nes variables (Fab) y regiones constantes (Fe). Las primeras son las que reconocen y se unen a los an tígenos. En cambio, la región constante es la encar gada de ejercer la mayoría de las funciones del an ticuerpo, ya que se une a receptores Fe presentes en la superficie de las células (p. ej., fagocíticas). Se gún el tipo de región constante se distinguen cinco tipos distintos de inmunoglobulinas: A, M, G, D y E (fig. 23-8). La respuesta humoral se basa en los isotipos de anticuerpos IgM, IgG e IgA. Las IgE se relacionan con fenómenos de tipo alérgico. La función de la IgD se desconoce, aunque se sabe que está presente en la superficie de la ma yoría de los linfocitos B. La lgA es el anticuerpo más importante en las mucosas (tracto respiratorio, calostro). La lgG es la inmunoglobulina predominante en la sangre. Atraviesa la barrera fetoplacentaria, por lo cual la IgG materna, constituye los anti cuerpos del recién nacido hasta la formación de IgM propia. Las IgM son los receptores de inmunoglobuli na en la superficie de los linfocitos B, pero tam bién se encuentra en la circulación formando un pentámero que le confiere una alta avidez por el antígeno, ya que cada subunidad de este pentáme ro tiene una baja afinidad por él (véase cuadro 23-3) Fig. 23-9. Respuesta inmune primaria y secundaria. Título de anticuerpos (µg/ml) 104 103 102 Respuesta primaria y secundaria: Los linfoci tos B fabrican en primera instancia anticuerpos IgM (de la misma especificidad que la IgM de su perficie). Luego de la colaboración T-B se produce lo que se llama el cambio de isotipo (ahora la célu la comienza a secretar IgG, que tiene la misma es pecificidad que la lgM). Ante una segunda entrada del mismo antígeno, y dada la presencia de linfoci- La capacidad de memoria de los linfocitos les permite mantener carteles con los nombres de los criminales más famosos y mantener así una vigilancia permanente y una rápida respuesta a repetidas agresiones del mismo agente. Esta ca pacidad es aprovechada por la medicina para la elaboración de vacunas. Éstas son componentes antigénicos de microorganismos que desencade nan el reconocimiento del antígeno pero sin pro ducir infección relevante, es decir, dejan las hue llas de un asesino pero sin cometer un crimen. Cuando el verdadero asesino serial ingresa, es Respuesta primaria Respuesta secundaria Linfocitos de memoria tos B de memoria, se produce una alta y rápida se creción de IgG (aun mayor que la primera vez) y baja secreción de IgM. Este tipo de respuesta se de nomina respuesta inmune secundaria (fig. 23-9). Este patrón diferencial de anticuerpos entre la res puesta inmune primaria y la secundaria permite di ferenciar las infecciones recientes de otra pasada con memoria inmunitaria. La presencia de IgM y rápidamente reconocido y eliminado. Este inge nioso mecanismo iniciado por el médico inglés Edward Jenner en 1796, para tratar la viruela va cuna (de ahí el nombre), produjo el arma tera péutica más fabulosa de la medicina actual. Gra cias a este principio ha sido erradicada la virue la y contenidas la poliomielitis, el tétanos y otros flagelos de la humanidad. El bajo costo de la vacunación en relación con el tratamiento de la enfermedad establecida hace de la medicina preventiva la herramienta de mayor costo-efecti vidad con la que contamos. bajos niveles de IgG contra el antígeno revela una infección temprana. Por ejemplo, en una madre embarazada es importante detectar una infección por virus de la rubéola, por sus efectos teratógenos sobre el feto. Si se detectan altos valores de lgG contra el virus, es probable que estemos en presen cia de una infección anterior o que la paciente está vacunada (véase fig. 23-9). Es importante resaltar que la memoria inmunitaria, el cambio de isotipo y la maduración de la afinidad dependen de l&. pre sencia de la colaboración T-B. GLÓBULOS BLANCOS Basilio Pertiné Con frecuencia los términos leucocito y granuloci to se usan como sinónimos, a pesar de que son dife rentes. Leucocito deriva del griego leukos, que signi fica blanco, y comprende los granulocitos, los mono citos y los linfocitos, mientras que entre los granulo citos propiamente dichos se incluyen los neutrófi.los polimorfonucleares, los eosinófi.los y los basófilos. Recuento de blancos y fórmula El recuento de leucocitos por mm3 de sangre es una prueba de laboratorio de inestimable ayuda en la práctica médica. El recuento total es de ·4.400 a 11.300 GB/mm3 y las cifras altas se utilizan como· parámetro de infección. Fórmula: tanto el porcentaje como el número to tal de los diferentes leucocitos son importantes cuando hay que evaluar pacientes con sospecha de infecciones. PMN: l .800-7.700/mm3 [59%] Segmentados: [56%] En cayado: [3%] Basófilos: 0-2 [0,5%] Eosinófilos: 3-48/mm3 [2,7%] Monocitos: 180-620/mm3 [4%] Linfocitos: 1.000-4.800/mm3 [34%] La presencia de formas menos maduras de poli morfonucleares ( desviación a la izquierda) es carac teóstica de los procesos infecciosos bacterianos agudos, mientras que la linfomonocitosis se presen ta más en trastornos crónicos o específicos. Granulopoyesis La primera célula reconocible de la serie granulocítica es el mieloblasto Siguiendo la división y diferenciación, puede ob servarse la siguiente frecuencia: • Promielocito, que contiene gránulos primarios • Mielocito • Metamielocito • Neutrófilos en cayado • Neutrófilos segmentad.os o granulocitos madu- ros .. Los gránulos específicos (secundarios) aparecen a partir de la etapa de promielocito y son diferentes para cada seri.e (neutrófilos, eosinófilos y basófilos) (véase fig. 23-10). Todas estas células desempeñan un papel esen cial en la inflamación. Son principalmente fagoci tos, y junto con los linfocitos productores de anti cuerpos y linfocinas, son responsables de la defen sa contra los diferentes microorganismos (véase antes Inmunidad natural). Neutrófilos La producción y diferenciación de los neutrófilos en la médula ósea lleva entre 6 y lO días. En este lu gar encontramos gran cantidad de neutrófilos en ca yado y segmentados (10-15 veces el número de los neutrófilos circulantes), que son retenidos como pool de reserva. Una vez liberados de la médula ósea, permanecen en circulación por 6-12 horas an tes de migrar hacia los tejidos, donde desarrollan su actividad fagocítica. Alli p�rmanecen 2-4 días antes de· su destrucción, debido a la muerte en acción o . por envejecimiento. Siguiendo la atracción quimiotáctica de las célu las fagocíticas hacia los sitios de inflamación, los microorganismos son ingeridos y retenidos dentro del fagosoma. Los neutrófilos tienen gránulos primarios o azu rófilos, con contenido rico en lisozima y otras enzi mas responsables de la destrucción bacteriana, y . gránulos secundarios o específicos, cuyo mecanis mo de destrucción de bacterias se basa en el daño oxidativo por el peróxido de hidrógeno y superóxi do generado por elmetabolismo de la glucosa a tra- G-CSF UFC-GM .,, o .. O--+• o SF o "1' · UFC-G Mieloblasto Granulocítico IL3 granulocítico maduro O� o,;r '-O M-CSF • o-�-· o--•-0 se UFC-GEMM UFC-M \ UFC-EOs GM-CSF O +IL5+1L3 - UFC- Basof IL3 + SF Monoblasto Monocito Macrófago .. o .. o Mieloblasto Eosinófilo eosinófilo maduro o --+•T•G•F•+--�-it ► o ► o UFC-GM: colonias macrofágicas - granulocíticas GM-CSF: factor estimulante granulocítico macrofágico M-CSF: factor estimulante monocítico IL3: interleucina 3 IL5: interleucina 5 TGF-3: factor de crecimiento transformante � Mieloblasto Basófilo basófilo maduro Compartimiento óptico Fig. 23-10. Mielopoyesis. vés del NADH y NADPH (véase más adelante PMN en la salud y en la enfermedad). La lactoferrina contenida en los gránulos secun darios favorece la bacteriostasis, al privar de Fe2• a las células infectadas. Eosinófilos El mecanismo de producción, diferenciación, circulación y migración es similar al de los neu trófilos. Los eosinófilos también tienen capaci dad fagocítica. Los gránulos son organelas unidas a la membrana con un cuerpo cristaloide. Las granulaciones primarias son ricas en peroxidasa, fosfatasa ácida y arilsulfatasa, y los secundarios son ricos en peroxidasa, fosfatasa ácida y fosofo lipasa. Siguiendo un estímulo apropiado, el contenido de los gránulos es liberado hacia un blanco específico, como puede ser un parásito helmíntico (un gusano). Los eosinófilos son importantes en particular en las enfermedades alérgicas y parasitarias. Basófilos A pesar de que los granulocitos basófilos y las células cebadas o mastocitos comparten el origen medular, los primeros circulan en sangre periféri ca,. mientras que los segundos se ubican en los te jidos. Los gránulos de ambas células contienen hista mina, heparina y sustancia de reacción lenta de la anafilaxia (SRS-A). La liberación de estas sustan cias por lo general sigue una reacción entre la IgE y un alérgeno, que forman un complejo y se unen a la membrana del basófilo a través del segmento Fe (véase Anticuerpos). Los basófilos y las células cebadas también par ticipan en reacciones alérgicas y en la defensa con tra parásitos. Sistema mononuclear fagocítico Monocitos Los monocitos tienen un origen medular, a pesar de que pasan poco tiempo dentro de la médula ósea. Sus precursores monoblastos y promonocitos son difíciles de distinguir de los mieloblastos (véase fig. 23-10). Los monocitos son fagocitos activos. La inges tión de los microorganismos y la adhesión a ellos es facilitada por los receptores para la porción Fe de las inmunoglobulinas y el complemento, en espe cial la fracción C3b, con los cuales los microorga nismos pueden estar cubiertos. Los monocitos tie nen otros marcadores de superficie, entre los que se incluyen HLA-DR, CD13 y CD33, receptores de linfocinas como el interferón gamma y el factor in hibidor de la migración (FIM). Las armas del macrófago (véase antes, Inmuni dad innata). Sus gránulos contienen hidrolasas áci das y peroxidasa, que son importantes para la des trucción intracelular de microorganismos. También producen componentes del complemento, interfero nes, prostaglandinas, monocinas, TNF y factores de crecimiento hematopoyético, como factores estimu- lantes de colonias. Luego de circular por 20-40 horas los monocitos abandonan la circulación y penetran en los tejidos, donde maduran y llevan a cabo sus funciones. Su ci clo de vida fuera de la circulación puede ser de va rios meses. En los tejidos se dividen para dar origen a los ma:crófagos y las células presentadoras de antígenos (CPA), cuyas funciones son la remoción de antíge nos particulados y la presentación de éstos a los lin focitos, respectivamente. Las células fagocíticas derivadas de los monoci tos forman una red que se conocía como sistema re ticuloendotelial (en la actualidad monocito-macro fágico), que se encuentra en muchos órganos: célu las de Kupfer en el hígado, macrófagos alveolares en los pulmones, macrófagos de las serosas, células mesangiales de los riñones, y macrófagos de la mé dula ósea y ganglios linfáticos. Células presentadoras de antígenos Las células presentadoras de antígenos se en cuentran principalmente en la piel, los ganglios lin- fáticos, el bazo y el timo. Siguiendo un estímulo, las células de Langerhans de la piel migran a través de los linfocitos aferentes a las áreas paracorticales; allí se encuentran con los linfocitos T, a los que pre sentan el antígeno. Otras células presentadoras de antígenos especia lizadas pueden encontrarse en los centros granula res de los ganglios linfáticos y en otros tejidos lin foides como el timo. Linfocitos Los linfocitos son células que asisten en la fago citosis y la defensa del organismo contra las infec ciones, agregando especificidád a la defensa (véase antes Sistema inmune). Su origen se encuentra en las células madre plu ripotentes, cuando se diferencian como células ma dre linfoides, que darán origen a las células B y T; pero la adquisición de competencia inmunHaria es diferepte (fig. 23-11). Las células T se procesan inicialmente en el timo y las B deben su nombre a que en las aves se dife rencian en un órgano llamado bursa de Fabricio, que en el ser humano corresponde a la medula ósea. UnfocitosT Las células T maduras, que abarcan el 65-80% de la población linfocitaria circulante, posee un marca dor (Ag CD2), que se une a los eritrocitos de carne ro. Otros marcadores de superficie como el CDS se pueden identificar mediante inmunofluorescencia o técnicas de inmunoperoxidasa con anticuerpos mo noclonales. Las células T se subdividen en 2 subpoblaciones principales, que se detectan por anticuerpos mono- clonales contra los antígenos de membrana CD4 y CDS. Las células CD8+, la mayor subpoblación de cé lulas T en la médula ósea, son células supresoras/ci totóxicas, mientras que las CD4+, o células helper, predominan en la circulación periférica (véase In munidad específica). Las células T también contienen un importante número de gránulos con hidrolasas ácidas, como ¡3- glucuronidasa y fosfatasa ácida. La superficie del linfocito T contiene un receptor de antígeno, llamado receptor de célula T o TCR, UFC-GM o lgM lgM Precursor mieloide restringido 0-+0-+0--+0-+0 / Células Células Células lgD Plasmocito l Pro-B Pro-B inmaduras Células B CD 10 CD 19 CD 20 maduras 0+0 CD117._ se IL7 +FL Reordena miento del TCR ex Precursor linfoide restringido \ del TCA p TCA p Rearreglo Pre-Ta/ 1 CD25 + + �o CD4+T gg1110-+0-+0-+ 0-+0�Protimocito Pro-T Pro-T Pro-T Q CD 8 + T precoz tardío Fig. 23-11. Linfopoyesis. que consiste en cadenas a y p, cada una con regio nes variables y constantes. Existen dos tipos de TCR: uno constituido por cadenas a y P (90%) y otro por cadenas 'Y y 8 ( 10% ). Los genes para estas cadenas polipeptídicas se encuentran en los cromo somas 14 y 17, y se reordenan en una forma similar a los genes de inmunoglobulinas de linfocitos B, de lo que resulta una gran diversidad en las poblacio- nes de linfocitos T. ' Muy cerca del TCR se encuentra un complejo de proteínas, llamado complejo CD3, que consiste en cadenas a, p y E, cuya función es el transporte de los TCR a la superficie y la transducción de se ñales al interior de la célula. Este receptor es fun damental para la inmunidad específica, ya que, co mo hemos visto antes, gracias al TCR el linfocito naive puede ser activado para una respuesta celu lar o humoral. La secuencia de maduración a linfocito maduro tiene 3 etapas: l . Etapa de timocito inmaduro, en la corteza tímica Tdt+ CD44 y CD25 + CD4 y CD8 + Reordena.miento de las cadenas a y p, y p del TCR. Expresión de CD3 citoplasmático 2. Timocito intermedio, en la parte profunda de la corteza tímica Pierde expresión de TdT CD44y CD25- CD4 y CD8 + Reordenamiento de los genes que codifican la cadena a CD3 en la superficie celular 3. Linfocito T maduro, en la médula tímica Intensa expresión de CD3, junto al TCR a y p Una subpoblación expresa CD4 y otra subpobla ción, el CD8 La población CD4 o helper ayuda o facilita la respuesta inmune, ya que tiene un receptor para el fragmento Fe de la IgM y facilitan la diferenciación de células B. Unfocitos B Esta subpoblación comprende del 5 al 15% de los linfocitos circulantes. La célula B madura se define por la presencia de moléculas de inmunoglobulinas producidas por el linfocito, ensambladas en la superficie de la mem brana donde actúan como receptores de antígenos específicos. Para demostrar la presencia de estas in munoglobulinas de superficie pueden usarse �nti cuerpos marcados con fluorescencia; las células B pueden identificarse mediante anticuerpos mono clonales contra ciertos antígenos de superficie, co mo COI.O, CD19, CD20 y CD22. También expresan HLA-DR. Los linfocitos B que han madurado y secretan inmunoglobulinas se llaman células plasmáticas o plasmocitos (véase fig. 23-11 ). Las inmunoglo bulinas son individuales de cada clon de células B y pueden ser de 5 clases: Ig G, A, M, D, E (véase antes). Al igual que los linfocitos T, los linfocitos B al canzan su madurez cuando expresan en la membra na los receptores antigénicos, pero en los linfocitos B estos receptores son las inmunoglobulinas. La célula plasmática productora de inmunoglo bulina constituye el estadio final de Ja transforma ción antigénica del linfocito 8, que comienza con el precursor más inmaduro llamado linfocito pro-B. Éste expresa CD34, CDlO y TdT; en este estadio aparece el CD20, la molécula específica del linfoci to B, el CD22 y el CD45. También expresa CD79a, que se asocia con las Ig de superficie, igual que el CD3 con el TCR en el linfocito T. La célula luego expresa IgM de superficie, y pasa a llamarse linfo cito B inmaduro, y va perdiendo el CDIO. Luego se transforma en linfocito B maduro, que sintetiza IgD, y sigue expresando CD19, CD20, CD22 y CD21. Células natural killer (NK) Una población menor de células linfoides no po see marcadores T o B, por lo que sus integrantes se conocen como No-B y No-T. Tienen la apariencia de linfocitos granulares. Es tas células tienen la capacidad de destruir células blanco o diana, sobre todo las infectadas por virus y las células tumorales. También participa del recha zo de injertos. LOS NEUT RÓFILOS: SU IMPORTANCIA EN LA SALUD Y EN LA ENFERMEDAD Judith Sarano El 55-60% de la médula ósea está involucrada en la producción de neutrófilos Los neutrófilos o polimorfonucleares (PMN) en el individuo adulto se encuentran en la medula ósea, en la circulación y en los tejidos. La médula es el sitio de proliferación y maduración (blasto, promielocito y m.ielocito). Luego del estadio de mielocito las células entran a formar parte del pool de depósito, donde permanecen unos cihco días y luego son liberados en la circulación; donde perma necen por alrededor de diez horas. Los procesos que tienen lugar cuando migran a los tejidos no se conocen con exactitud, pero es probable que vivan uno o dos días. Gránulos En los PMN hay al menos dos tipos de gránu los, los azurófilos o gránulos primarios que con tienen peroxidasa, y un segundo tipo, el específi co o secundario, que no tienen peroxidasa. En los PMN maduros los gránulos específicos pequeños, perox.idasa-negativos, son dos veces más abun dantes que los azurófilos peroxidasa-positívos. Los PMN maduros también presentan vesículas pequeñas, unidas a las membranas, las cuales con tienen catalasa, enzima que cataliza el agua oxige nada. Receptores de membrana Algunos antígenos de superficie aparecen duran te el proceso de maduración, como receptores para la porción Fe de las inmunoglobulinas, y de molé culas quimiotácticas. El 90% de los PMN maduros poseen por lo menos dos clases de receptores para fragmentos del componente C3 del complemento denominados CRl y CR3 (véase cuadro 23-1). Re ceptores para péptidos quimiotácticos como FMLP se encuentran presentes en los estadios tardíos de maduración de los neutrófilos. Función (y disfunción) de los neutrófilos Se han informado alteraciones en la función de los neutrófilos, moderadas a severas, en enferme dades congénitas y adquiridas, por alteraciones morfológicas o bioquímicas, a veces bien docu mentadas y en otras las causas-aun son poco cono cidas. Éstas han permitido una mejor comprensión de los mecanismos por el cual determinados com ponentes de los neutrófilos median su función nor mal y su papel en la defensa del huésped contra las infecciones. Los defectos de las células fagocíticas permiten infecciones bacterianas diseminadas Como hemos visto, la activación del complemen to por la vía alternativa y la ingestión de los mi croorganismos por las células fagocíticas se produ ce en las primeras horas de la infección local. La respuesta temprana es importante por dos motivos: el primero es que ésta, en algunas ocasiones, es ca paz de repeler la infección o, lo que es más frecuen te, controlarla hasta que pueda una respuesta inmu ne específica. La segunda razón es que esta primera respuesta inmediata modula de varias formas la res puesta inmune específica, que es más tardía porque necesita de la expansión clonal. Una importante función de esta respuesta tem prana, también denominada respuesta inmune inna ta o natural (véase antes), es reclutar más células fa gocíticas y moléculas efectoras al sitio de la infec ción, a través de la liberación de una batería de ci tocinas y otros mediadores de la inflamación (véase antes, Respuesta inflamatoria aguda y fig. 23-1) . Citocinas Las citocinas involucradas son un grupo de mo léculas de diversa estructura, como interleucina- l (IL-1 ), interleucina-6 (Il..-6), interleucina-8 (IL-8), interleucina-12 (Il..-12) y factor de necrosis tumoral alfa (TNF-a.) (véase antes, Respuesta inflamatoria aguda). Estas moléculas tienen importante actividad local y sistémica (véase fig. 23-5). Otros mediadores liberados por los fagocitos en respuesta a las infec ciones comprenden una variedad de moléculas, como prostaglandinas, activador del plasminógeno y fosfo lipasa; radicales del oxígeno, peróxidos, óxido nítri- co (NO), leucotrienos, en especial leucotrieno B4 (LTB4), y factor activador de plaquetas. Migración En condiciones normales los leucocitos circulan por el centro de los vasos, donde el flujo es más rá pido. En los sitios de inflamación, donde hay vaso dilatación la lentificación del flujo permite a los PMN moverse fuera del centro de los vasos sanguí neos e interactuar con el endotelio vascular. A estos cambios se agrega un aumento de la permeabilidad vascular, que determina la acumulación local de lí quido que produce edema, y dolor loc_al. Los media dores inflamatorios además tienen un segundo efec to sobre los endotelios al inducir la expresión de moléculas de adhesión, lo que permite la adhesión de monocitos y neutrófilos circulantes, con aumen to de su migración hacia los tejidos (véase cap. 4 ). La migración de los leucocitos fuera de los vasos se conoce como extravasación y ocurre tanto para los neutrófilos como para los monocitos. Esto suce de en varios pasos sucesivos, el primero es mediado por moléculas denominadas selectinas (fig. 23-12). La interacción de las selectinas con las glucoproteí nas de superficie de los polimorfonucleares y mono citos permite la adhesión reversible de estas células a la pared de los vasos, lo que determina que los leu cocitos rueden a lo largo del endotelio (rolling). Es te aumento de la adhesividad permite una segunda etapa en la migración leucocitaria. Esta segunda fa se está mediada por moléculas leucocitarias, las in tegrinas, éntre ellas LFA-1 (CD1l a-CD18) y CR3 (CD1 l b-CD18 -también llamado MACl-). Estas moléculas interactúan con otras presentes en el en doteliovascular activado por mediadores inflamato rios pertenecientes a la superfamilia de las inmuno globuli.oas (p. ej., ICAM-1; véase también cap. 4) (véase fig. 23-12). Mediadores de la inflamación co mo Il..-8 u otros quirnioatrayentes producen cambios conformacionales en las integrinas de los leucocitos, lo que aumenta su afinidad por las moléculas de la superfamilia de las inmunoglobulinas y convierte en estable la unión entre el endotelio y el leucocito. Destrucción del invasor Los neutrófilos expuestos a la Il..-8 y al TNF ac tiva.o la cadena respiratoria intracelular, lo que de- Fig. 23-12. Mecanismo de reclutamiento de fagocitos hacia los tejidos (comparar con fig. 4-19). termina la producción de radicales libres del oxígeno y óxido nítrico (NO), y la liberación del contenido de los gránulos citoplasmáticos; esto contribuye a la de fensa del huésped, pero también a la destrucción del tejido local que circunda el sitio de infección. Los neutrófilos son las primeras células en ser re clutadas y tienen la capacidad de eliminar muchos de los patógenos por fagocitosis (pueden eliminar bacterias aun sin que se encuentren opsonizadas por el anticuerpo específico). Este mecanismo protector se verifica en el primer encuentro del huésped con un microorganismo patógeno, mediante la unión neutrófilo-patógeno directa o a través de compo nentes del complemento activado como el C3b o iC3b depositados en la superficie del microorganis mo por activación de la vía alternativa del comple mento. En el caso de que el huésped posea anticuer pos específicos recubriendo los microorganismos, sintetizados en un contacto previo, la unión estaría mediada por receptores Fe de los PMN. Los neutró filos sintetizan productos tóxicos y bacteriostáticos que matan los microorganismos fagocitados con ra pidez. Entre los más importantes están el peróxido de hidrógeno (Hz0 2 ), el anión superóxido (Ot) y el óxido nítrico (NO), los cuales son directamente tó xicos para las bacterias. Son generados en un proce- so conocido como estallido respiratorio, inducido por la agregación de los receptores Fcy de los anti cuerpos. En el caso de los parásitos, por ejemplo, que son de mayor tamaño y no se pueden fagocitar, el fago cito se pega a éste a través de receptores Fcy o Fce, y los lisosomas se fusionan con la membrana celu lar y forman el fagolisosoma. Las enzimas lisosó micas son liberadas sobre la superficie del parásito, lo que produce daño directo a éste en el espacio ex tracelular. La importancia de los neutrófilos en la defensa del huésped se ve con más claridad en pacientes con deficiencias heredadas o adquiridas de la función de estas células. Por ejemplo, la deficiencia de la inte grina CD 18 (LAD tipo I: leukocyte adhesion defi ciency) se asocia a pacientes con respuesta inflama toria deprimida e infecciones bacterianas o micóti cas severas. Alteraciones del metabolismo oxidativo Enfermedad granulomatosa crónica: los PMN y los monocitos activados por un estímulo fagocíti co o sustancias quimiotácticas producen oxidantes microbicidas. El proceso denominado estallido res piratorio celular da como resultado la reducción del oxígeno molecular a superóxido. La reducción del oxígeno molecular requiere la transferencia de una serie de electrones usando el NAOPH como da dor de electrones, e involucra una flavina adenina dinucleótido y un citocromo b558. El anión superó xido se convierte con rapidez en peróxido de hidró geno y radicales hidroxilo, los cuales proveen la mayor actividad microbicida oxidativa para los mi croorganismos patógenos y también para el entorno extracelular. La miel�peroxidasa de los neutrófilos, en presencia de peróxido de hidrógeno y iones ha luro, es la responsable de continuar los procesos de catalización y la formación de otras moléculas oxi dantes como el cloro libre. La enfermedad granulomatosa crónica es, en rea lidad, un grupo heterogéneo de patologías de altera ciones genéticas del metabolismo o�dativo, que afecta la cascada de acontecimientos requeridos en el metabolismo oxidativo para la producción de pe róxido de hidrógeno por los fagocitos. La expresión clínica de estas alteraciones es un aumento de la fre cuencia y severidad de las infecciones por bacterias catalasa-positivas y hongos. Además presentan difi cultad en la resolución de los focos innflamatorios aun cuando el agente patógeno ha sido eliminado, lo que conlleva a la formación de granulomas. Deficiencias específicas de los gránulos Los gránulos específicos se movilizan con rapi dez cuando el neutrófilo es activado y se fusionan con el fagosoma. La fusión de los gránulos especí ficos con la membrana plasmática va acompañada por la liberación del contenido de los gránulos a la superficie celular y al entorno, durante la migración de éstos a los sitios de infección. En cambio, los azurófilos se fusionan con el fagosoma sin liberar su contenido, salvo que exista un potente estímulo de sustancias quimiotácticas. La importancia de los gránulos específicos en la respuesta inflamatoria se evidencia en las deficiencias congénitas de éstos. Los pacientes con esta alteración tienen una res puesta inflamatoria deprimida, además de infeccio nes bacterianas severas y recurrentes. También se han comunicado deficiencias de gránulos azurófilos con ausencia de alguno de sus componentes, como las defensinas. Estos estudios con deficiencias con génitas de los gránulos de los PMN o adquiridas in vitro en el laboratorio han permitido entender el pa pel crítico que tienen éstos en la etapa temprana de la inflamación. Deficiencia de mieloperoxidasa: la mieloperoxi dasa, una bemoproteína que contiene hierro, es res ponsable de la actividad de peróxido característica de los gránulos azurófilos, y es la que le confiere el tinte verdoso a la secreciones purulentas. En presen cia de peróxido de hidrógeno, cloro y baluro produ cen ácido hipocloroso y cloro, que es un potente mecanismo de halogenación y de destrucción de la células blanco. La deficiencia de mieloperoxidasa determina in vitro un defecto parcial en la muerte de bacterias y un déficit más severo en la de bongos. Sin embargo, pacientes con esta alteración no pre sentan infecciones graves, probablemente porque es compensada por otros mecanismos. Enfermedad inflamatoria no infecciosa rela cionada con neutrófilos: los neutrófilos tienen un papel importante en la defensa del huésped contra bongos y bacterias, pero a la vez su activación de termina la puesta en marcha de mecanismos que se acompañan con daño tisular del huésped; se ha do cumentado con claridad la relación entre acumula ción de neutrófilos y destrucción articular, por ejemplo en la gota y en artritis autoinmunes. Infil. trados de neutrófilos se encuentran en algunas vas culitis autoinmunes y en algunas formas de glome ruJonefritis, así como en algunas patologías cutá neas, por ejemplo dermatitis psoriasiforme, derma tosis ampollares autoinmunes y pioderma gangre noso. Más recientemente se demostró que los PMN aumentan el daño tisular en el infarto agudo de mio cardio y metabolitos del ácido araquidónico han si do involucrados en el reclutamiento de estas células en el sitio de lesión. Los neutrófilos también han sido implicados en enfermedades respiratorias, como el síndrome de distrés respiratorio del adulto (SORA); enfisema y asma {véase cap. 11). El SORA puede sobrevivir en presencia de bacteriemia con producción del com ponente C5a (quimiotáctico), lo que determina la acumulación de PMN en los vasos pulmonares. Sin embargo, el SORA se presenta aun en pacientes con neutropenia severa, por lo cual estas células serían sólo parcialmente responsables. La acumulación de neutrófilos con liberación de elastasa se ha conside rado un factor patogénico en la destrucción pulmo nar que tiene lugar en el enfisema. El desarrollo de métodos tendientes a inhibir La activación delos neutrófilos y la producción de metabolitos oxidati vos. así como la desgranulación, sería útil para limi tar el daño tisular en este grupo de enfermedades in flamatorias no infecciosas. RESUMEN El sistema inmune está diseñado para mantener la identidad antigénica de nuestro organismo. Cuenta con una rama natural o inespecífica, que funciona como primera línea de defensa y com prende las barreras naturales con sus secreciones, los fagocitos y el complemento. El sistema inmu ne específico o adaptativo permite identificar el patrón antigénico del invasor y movilizar una res puesta celular (linfocitos T) o humoral (linfocitos B), que no sólo es efectiva para combatir una in fección sino que también permite mantener una vi- - � CLINICO MODELO Pedro D., hermano de Juan Sastre, sufrió un infarto de miocardio importante en el capítulo de cardiovascular que alteró mucho su fimción de bomba. A pesar de la cirugía de revasculari zación, la enfermedad siguió progresando hasta terminar en una insuficiencia cardíaca refracta ria al tratamiento. En esas condiciones de dete rioro masivo del miocardio se decidió colocar a Pedro en un plan de trasplante cardíaco. Unos meses después, Pedro recibe la llamada de un corazón disponible y es sometido con éxito al trasplante. Cuando abandona el hospital lo ha ce con la siguiente medicación: ciclosporina B, azatioprina y corticoides. a) ¿Qué efecto producen esos fármacos? b) ¿Por qué se los administran? Diez días después Pedro D. presenta fiebre, decaimiento y palpitaciones. El ECG (véase cap. 19) evidencia arritmia ventricular. Un eco- gilancia inmunitaria e impedir o combatir con ra pidez un segundo ataque. En el trasplante de órga nos el sistema inmune debe ser tratado de manera que no responda contra las células del órgano do nado. Ello favorece la aparición de infecciones oportunistas. LECTURAS RECOMENDADAS Gallin JI, Goldstein IM, Snyderman R. lnflammation, basic principies and clinical correlates, 2nd Ed., cap. 17, p. 303. Janeway CA, Travers P. Immunobiology. The immune sys tem in health and disease. 3rd Ed. Cu1Tent Biology Ltd., 1997. Nairn R, Helbat M. lmrmfnology for medica] students. Mosby lnt. Ltd., 2002. Parham P. The Immune System. Garland Publishing/Else vier Science Ltd., 2000. Roitt I. Inmunología. Fundamentos JO" ed, Editorial Médi ca Panamericana, Buenos Aires, 2003. cardiograma (véase cap. 14) revela signos de disfunción diastólica ventricular. Sospechando un rechazo, se decide realizar una biopsia endo miocárdica ( extracción de un trozo de miocar dio del ventrículo derecho, por medio de una pinza de biopsia introducida por la vena yugu lar) que confirma las sospechas. Se aumenta la dosis de ciclosporina y corticoides. c) ¿Qué rama de la inmunidad es responsable del rechazo de trasplante? - Pedro D. mejora pero a la semana presenta fiebre, malestar general y palpitaciones. El eco cardiograma revela derrame pericárdico. La sospecha es una infección. d) ¿ Qué tipo de infección le parece más proba ble que sobrevenga? e) ¿A qué se debe la predisposición a las infec ciones?
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