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Hipersensibilidad 1. Explicar el concepto de enfermedades (o reacciones) por hipersensibilidad Los trastornos (lesiones tisulares y enfermedades) causados por respuestas inmunitarias se llaman enfermedades por hipersensibilidad y esto se debe a la definición de la inmunidad como “sensibilidad” porque un sujeto que se expone a un antígeno es “sensible” a encuentros posteriores con ese antígeno. La reacción se llama hipersensibilidad porque es una respuesta inmunitaria (es decir, hay sensibilidad a un antígeno) excesiva (por lo tanto es dañina). 2. Mencionar los factores que originan las enfermedades por hipersensibilidad Autoinmunidad. Se les llama así a aquellas respuestas inmunitarias contra las células y tejidos propios y estas se deben al fracaso de los mecanismos de tolerancia frente a lo propio. Reacciones contra microbios. Las respuestas inmunitarias contra los antígenos microbianos pueden causar enfermedad por: Reacciones excesivas frente a microbios persistentes: como por ejemplo en aquellas infecciones por microbios intracelulares que se resisten a ser erradicados por fagocitos y anticuerpos. Esto puede originar una inflamación acentuada y se pueden formar granulomas. En este tipo de reacciones intervienen los linfocitos T Producción de anticuerpos contra antígenos microbianos: los anticuerpos se unen a los antígenos y juntos forman los inmunocomplejos, estos inmunocomplejos se depositan en los tejidos y producen la inflamación. Reacción cruzada: cuando los anticuerpos o los linfocitos T contra un microbio reaccionan a su vez contra tejidos propios (debido a la similitud que puede existir en las moléculas de ambos) Respuestas contra bacterias comensales inocuas: ejemplo de esto son las respuestas inmunitarias contra bacterias comensales que residen en el intestino y que no provocan ningún daño ocasionando enfermedades inflamatorias intestinales Reacciones contra antígenos ambientales. Estos antígenos son frecuentes y generalmente son inocuos y las personas sanas no reaccionan contra ellos, sin embargo hay sujetos que responden de forma anómala a una o más de estas sustancias mediante la producción de IgE (enfermedades alérgicas o atópicas). Las enfermedades por hipersensibilidad tienden a ser crónicas y progresivas porque los estímulos para las respuestas inmunitarias anómalas que las producen son muy difíciles o imposibles de eliminar ya que son antígenos propios, microbios comensales o antígenos ambientales con una amplia distribución y también porque una vez que comienza la respuesta anómala contra esos estímulos el sistema inmunitario activa sus mecanismos de amplificación. 3. Citar la clasificación de las enfermedades por hipersensibilidad Hipersensibilidad inmediata (tipo I): En este tipo de hipersensibilidad intervienen: linfocitos TH2, IgE y los mastocitos. Las enfermedades por hipersensibilidad inmediata se llaman con frecuencia trastornos alérgicos o atópicos y son causadas por la activación del subgrupo TH2 de linfocitos T cooperadores, los cuales van a estimular la producción de anticuerpos IgE que son específicos frente a antígenos ambientales y que posteriormente van a desencadenar la inflamación mediante la activación del mastocito (por ej.: asma bronquial). Hipersensibilidad mediada por anticuerpos (tipo II): aquí intervienen los anticuerpos IgG e IgM que pueden provocar lesiones a los tejidos mediante la activación del complemento, reclutando y activando células inflamatorias (neutrófilos, macrófagos) o interfiriendo con las funciones celulares normales (por ej.: anemia hemolítica autoinmune, miastenia grave, enfermedad de Graves, diabetes mellitus tipo I). Hipersensibilidad mediada por inmuncomplejos (tipo III): en esta intervienen los inmunocomplejos formados por antígenos circulantes y anticuerpos IgG e IgM, que se depositan en los tejidos y producen lesiones (por ej.: lupus eritematoso sistémico, glomerulonefritis postestreptocócica, enfermedad del suero). Hipersensibilidad mediada por linfocitos T (tipo IV): aquí la lesión tisular se debe a linfocitos T que promueven la inflamación o aquellos que matan directamente a las células diana. En este tipo la enfermedad se debe a la activación de linfocitos TH1 o TH17, los cuales secretan citocinas que promueven la inflamación (es decir, el reclutamiento y activación de leucocitos, que en este caso son sobre todo neutrófilos y macrófagos) y la lesión tisular se debe a los leucocitos reclutados (por ej.: artritis reumatoide, esclerosis múltiple, miocarditis autoinmune). 4. Señalar las características generales de las reacciones inmunitarias dependientes de IgE La activación de los linfocitos TH2 y producción de anticuerpos IgE: los sujetos atópicos (alérgicos) tienen fuertes respuestas TH2 y producen IgE al exponerse frente a antígenos ambientales frecuentes, cosa que no pasa en los sujetos sanos que no responden o tienen respuestas inocuas frente a estos antígenos. La secuencia típica lo que ocurre en la hipersensibilidad inmediata es: Exposición a un antígeno activación de los TH2 y los linfocitos B específicos frente al antígeno producción de IgE unión de la IgE a receptores para el Fc de los mastocitos activación de los mastocitos por la reexposicion al antígeno liberación de los mediadores de los mastocitos con la posterior reacción patológica. La unión de la IgE al mastocito se llama sensibilización porque los mastocitos cubiertos de la IgE están listos para activarse por el encuentro con el antígeno (son sensibles al antígeno) Hay una fuerte predisposición génica para el desarrollo de la atopia Los antígenos que originan la hipersensibilidad inmediata (alérgenos) por lo general son sustancias químicas ambientales que pueden modificar las proteínas. Las citocinas producidas por los TH2 son responsables de muchas de las características de la hipersensibilidad inmediata. Es decir, este tipo de trastorno es mediado por los TH2. Las manifestaciones clínicas y anatomopatológicas de la hipersensibilidad inmediata luego de la exposición repetida al alérgeno consisten en: o Varias reacciones vasculares y del musculo liso que aparecen rápidamente y que corresponden a lo que se denomina reacción inmediata o Una reacción inflamatoria tardía que corresponde a lo que se denomina reacción de fase tardía Todo esto puede desencadenarlo la activación del mastocito mediada por la IgE pero diferentes mediadores son responsables de una u otra reacción. Como los mastocitos están en los tejidos conjuntivos y debajo del epitelio, estos tejidos son los lugares más frecuentes de las reacciones de hipersensibilidad inmediata. Algunas reacciones pueden desencadenarlas estímulos que no son inmunitarios, como el ejercicio y la exposición al frio. Tales estímulos provocan la desgranulación del mastocito sin la exposición al antígeno ni la producción de IgE, por ende tales reacciones no son atópicas. Las reacciones de hipersensibilidad inmediata se manifiestan de diferentes formas, dependiendo de los tejidos afectados, como los exantemas, la congestión sinusal, la constricción bronquial, el dolor abdominal, la diarrea y el shock sistémico. La forma sistémica más extrema es la anafilaxia (se designó este término porque los anticuerpos IgE podían dar lo opuesto a la protección [profilaxis]). 5. Citar ejemplos de enfermedades (o reacciones) por hipersensibilidad de tipo I o inmediata Asma bronquial Rinitis alérgica Manifestaciones en piel como urticaria o eccema Anafilaxia sistémica Alergias a los alimentos 6. Describir los antígenos que desencadenan las reacciones de hipersensibilidad tipo I con base a su naturaleza y la evolución natural de la exposición a estos antígenos Los alérgenos son proteínas o sustancias químicasunidas a proteínas (proteínas del polen, ácaros del polvo doméstico, alimentos, sustancias químicas como la penicilina). No se sabe por qué algunos antígenos inducen fuertes respuestas TH2 y otros no. Dos características importantes de los alérgenos son: Los sujetos se exponen a estos antígenos de forma repetida Estos antígenos no estimulan la respuesta por parte de la inmunidad innata, la cual se necesita para la secreción por parte del macrófago y las CD de citocinas que inducen la diferenciación de los linfocitos T CD4+ en TH1 y TH17. Esta activación crónica y repetida sin inmunidad innata lleva a la diferenciación de los CD4+ en TH2 porque los propios linfocitos producen IL-4, la principal citocina inductora de TH2 Se necesita la exposición repetida a un antígeno particular para el desarrollo de una reacción alérgica frente a ese antígeno porque el cambio al isotipo IgE y la sensibilización de los mastocitos con la IgE deben producirse antes de que ocurra la reacción de hipersensibilidad a un antígeno. 7. Mencionar los factores que inducen la activación de los linfocitos T y su diferenciación a TH2 en los individuos atópicos Presentación de los péptidos alergénicos a los linfocitos T vírgenes en los ganglios linfáticos de drenaje por parte de las CD epiteliales Los principales factores que dirigen la diferenciación de los linfocitos TH2 son las citocinas, especialmente la IL-4, que producen varios tipos celulares. Además la citocina llamada linfopoyetina estromal timica secretada por las células epiteliales de la piel, el intestino y los pulmones, que potencia la capacidad de las CD de promover la diferenciación TH2 8. Destacar los factores que determinan el cambio a IgE durante las reacciones alérgicas Los linfocitos B específicos frente al alérgeno son activados por los linfocitos TH2. Bajo la influencia del CD40L y de las citocinas producidas por los linfocitos TH2, especialmente la IL-4, los linfocitos B sufren un cambio de isotipo de cadena pesada y producen IgE. 9. Indicar cuales son las células efectoras principales de las enfermedades por hipersensibilidad de tipo I destacando sus funciones en la hipersensibilidad inmediata Los mastocitos, los basófilos y los eosinófilos son las células efectoras de las reacciones de hipersensibilidad inmediata y de las enfermedades alérgicas. Los tres contienen gránulos citoplásmicos que contienen los principales mediadores de las reacciones alérgicas y los tres tipos celulares producen mediadores lipídicos y citocinas que inducen la inflamación Los mastocitos maduros se encuentran por todo el cuerpo, sobre todo cerca de los vasos sanguíneos y los nervios, y por debajo del epitelio. También están presentes en los órganos linfáticos. Cuando son activados secretan sustancias que son mediadoras de las manifestaciones de las reacciones alérgicas . Parte de estas sustancias se almacenan en los gránulos y se liberan rápidamente tras la activación, y la otra parte se sintetizan después de la activación. Se distinguen dos subpoblaciones de mastocitos : mastocitos mucosos y mastocitos del tejido conjuntivo. Los mastocitos mucosos tienen en sus gránulos bajas cantidades de histamina y predominan en la mucosa intestinal y los espacios alveolares en el pulmón, y su presencia depende de los linfocitos T; los mastocitos del tejido conjuntivo tienen en sus gránulos altas cantidades de histamina y se encuentran en la piel y la submucosa intestinal. Es probable que los mastocitos del tipo mucoso participen en las enfermedades por hipersensibilidad inmediata dependientes del linfocito T y de la IgE que afectan a las vías respiratorias, como el asma bronquial. Por el contrario los mastocitos del tejido conjuntivo median reacciones de hipersensibilidad inmediata en la piel. El principal factor de crecimiento para los mastocitos es la IL-3. Los basófilos son granulocitos sanguíneos con similitudes estructurales y funcionales con los mastocitos. Normalmente no están en los tejidos pero pueden reclutarse en algunas zonas inflamatorias. 10. Describir el proceso de activación de los mastocitos o células cebadas señalando las consecuencias del entrecruzamiento de las moléculas FceRI Los mastocitos se activan por el entrecruzamiento de moléculas de FceRI, lo que ocurre por la unión de antígenos multivalentes a las moléculas IgE unidas a los receptores para el Fc. En un sujeto alérgico a un antígeno particular, gran parte de la IgE unida al FceRI en la superficie de los mastocitos es específica frente a ese antígeno, lo que permite que cuando haya una exposición a ese antígeno se entrecrucen suficientes moléculas de IgE para que así se activen los mastocitos. Esto no ocurre en los sujetos sanos porque las moléculas de IgE unidas a los mastocitos son especificas frente a muchos antígenos diferentes y por tanto ningún antígeno aislado va a entrecruzar suficientes moléculas de IgE para activar al mastocito. La activación de los mastocitos da lugar a tres tipos de respuestas biológicas: la secreción del contenido preformado del granulo por exocitosis (desgranulación), la síntesis y secreción de mediadores lipídicos y la síntesis y secreción de citocinas. Al entrecruzarse el antígeno con las moléculas FceRI se inician una serie de cascadas de transmisión de señales que ocasionan: 1) El desensamblaje de los complejos actina-miosina que hay por debajo de la membrana plasmática del mastocito, lo que permite a los gránulos entrar en contacto con la membrana plasmática; la membrana del granulo del mastocito se fusiona con la membrana plasmática y tras la fusión el contenido de los gránulos se libera al ambiente extracelular. Este proceso puede producirse a los pocos segundos del entrecruzamiento. 2) la activación de la fosfolipasa A2 (PLA2), que hidroliza fosfolípidos de la membrana plasmática para liberar sustratos que son convertidos por cascadas enzimáticas en los mediadores lipídicos. El principal sustrato es el ácido araquidónico, que es convertido por la ciclooxigenasa o la lipooxigenasa en diferentes mediadores. 3) la transcripción de genes que ocasionan la producción de citocinas. Es importante señalar que los mastocitos pueden activarse directamente a través de diversas sustancias biológicas independientes del entrecruzamiento del antígeno con el FceRI. Las anafilotoxinas derivadas del complemento (C5a, C4a y C3a) se unen a receptores específicos en los mastocitos y producen la desgranulación. Neuropeptidos como la sustancia P, la somatostatina y el péptido intestinal vasoactivo también inducen la liberación de histamina en el mastocito y pueden mediar la activación neuroendocrina del mastocito. Estos modos adicionales de activación pueden ser importantes en reacciones de hipersensibilidad inmediata sin mecanismo inmunitario o pueden amplificar las reacciones mediadas por la IgE. Las temperaturas frias y el ejercicio intenso pueden desencadenar también la desgranulación del mastocito. Se desconoce como ocurre esto. La activación del mastocito no es un fenómeno de todo o nada ya que diferentes grados de estímulo desencadenan distintas respuestas parciales con la producción de unos mediadores pero no de otros. Estas variaciones en la activación son responsables de las distintas presentaciones clínicas . 11. Mencionar ejemplos de mediadores preformados derivados de mastocitos y basófilos y sus efectos biológicos 1) Aminas biógenas: muchos de los efectos biológicos de la activación del mastocito están mediados por aminas biógenas que se almacenan en los gránulos citoplásmicos y se liberan a partir de ellos. La principal amina biógena es la histamina, la cual actúa uniéndose a receptores en las células diana. Sus acciones duran poco tiempo porque es eliminada rápidamente del ambiente extracelular. La unión de la histamina al endotelio provoca lacontracción de las células endoteliales, lo que ocasiona un aumento de los espacios interendoteliales, un aumento de la permeabilidad vascular y la salida del plasma a los tejidos. Además, la histamina estimula a las células endoteliales para que produzcan relajantes de la celula muscular lisa como el oxido nítrico y la prostaciclina (PGI2), que causan una vasodilatación. Estas acciones de la histamina ocasionan el clásico habón y eritema de la hipersensibilidad inmediata. También la histamina constriñe el musculo liso intestinal y bronquial, contribuyendo al aumento del peristaltismo intestinal y al broncoespasmo asociados a los alérgenos ingeridos e inhalados. 2) Enzimas y proteglucanos del gránulo: a)Enzimas: la triptasa escinde el fibrinógeno y activa la colagenasa, lo que provoca una lesión tisular. La quimasa convierte la angiotensina I en angiotensina II, degrada las membranas basales epidérmicas y estimulan la secreción de moco. b)Proteoglucanos: heparina y sulfato de condroitina. Impiden el acceso de las aminas y las proteasas al resto del mastocito . 12. Mencionar ejemplos de mediadores de nueva síntesis derivados de mastocitos y basófilos y sus efectos biológicos principales Mediadores lipídicos (prostaglandinas, leucotrienos, PAF) Prostaglandina D2 (PGD2): deriva del ácido araquidónico y es producida por la vía de la ciclooxigenasa. Se une a receptores situados en las células musculares lisas y actúa como vasodilatador y broncoconstrictor; también promueve la quimiotaxia del neutrófilo y su acumulación en las zonas inflamatorias. Leucotrienos: especialmente el LTC4. Estos derivan del ácido araquidónico por la vía de la lipooxigenasa se unen a receptores en las células musculares lisas y causan una broncoconstricción prolongada. Se cree que son mediadores de la bronconconstricción asmática. Factor activador de plaquetas (PAF): tiene acciones broncoconstrictoras directas y también provoca la retracción de las células endoteliales y puede relajar el musculo liso vascular. Sin embargo, es destruido rápidamente, lo que limita sus acciones biológicas. Citocinas: los mastocitos y los basófilos producen muchas citocinas diferentes que contribuyen a la inflamación alérgica (la reacción de fase tardía). Estas citocinas son el TNF, la IL-1, la IL-4, IL-5, IL-6, IL-13 y el factor estimulador de colonias de granulocitos y monocitos (GM-CSF). El TNF activa la expresión endotelial de moléculas de adhesión y junto con las quimiocinas es responsable de los infiltrados de neutrófilos y monocitos. 13. Describir el papel de los eosinófilos en las enfermedades (o reacciones) por hipersensibilidad de tipo I o inmediata Las citocinas producidas por los linfocitos TH2 promueven la activación de los eosinofilos y su reclatamiento en las zonas que sufren una reacción inflamatoria en fase tardía. La IL-5 es una potente citocina activadora del eosinófilo, que potencia la capacidad de los eosinófilos de liberar el contenido de sus gránulos. La IL-5 también aumenta la maduración de los precursores eosinófilos en la médula ósea. Los eosinófilos se reclutan en las zonas de reacción en fase tardía, asi como en las zonas de infección helmíntica, y su reclutamiento esta mediado por la interacción entre moléculas de adhesión y quimiocinas. La IL-4 producida por los linfocitos TH2 puede aumentar la expresión de moléculas de adhesión para los eosinófilos. Además, el C5a, el PAF y el LTB4, que producen los mastocitos, también funcionan como sustancias quimiotácticas para los eosinófilos. Los eosinófilos liberan proteínas de los gránulos que son tóxicas para los microorganismos parásitos y pueden dañar el tejido normal. Los eosinófilos expresan receptores para el Fc de la IgG, la IgA y la IgE, y probablemente sean capaces de responder al entrecruzamiento de estos receptores por la unión del antígeno a los anticuerpos asociados al receptor. Los contenidos de los granulos de los eosinófilos son tóxicos para los helmintos, los protozoos y las células del anfitrión. Los eosinófilos activados también producen y liberan mediadores lipídicos como el PAF, las prostaglandinas y los leucotrienos y diversas citocinas. Todo esto puede contribuir a los procesos patológicos de las enfermedades alérgicas. 14. Describir las manifestaciones clínicas y anatomopatológicas de la hipersensibilidad inmediata o de tipo I señalando los mediadores involucrados Reacción inmediata: cuando a un sujeto que se ha encontrado antes con un alérgeno y producido un anticuerpo IgE se le provoca mediante una inyección intradérmica con el mismo antígeno los cambios vasculares tempranos que se producen durante las reacción inmediata se demuestran por la reacción de habón y eritema, la cual se debe a la activación de los mastocitos con la posterior liberación de los mediadores, sobre todo histamina. La histamina se une a los receptores para la histamina en las células endoteliales venulares; las células endoteliales sintetizan y liberan prostaciclina, óxido nítrico y PAF y estos mediadores provocan una vasodilatación y una fuga vascular. El lugar se tumefacta con rapidez debido a la fuga de plasma de las vénulas (habón). Después los vasos sanguíneos de los bordes se dilatan y se llenan de eritrocitos, y producen un anillo rojo característico llamado enrojecimiento (eritema). Esta reacción puede aparecer al cabo de 5 a 10 minutos de la administración del antígeno y desaparece habitualmente en una hora. Reacción tardía: a la reacción inmediata de habón y eritema le sigue 2 a 4 horas después una reacción de fase tardía que consiste en la acumulación de leucocitos inflamatorios, incluidos neutrófilos, basófilos, eosinófilos y linfocitos TH2. La inflamación es máxima a las 24 horas aproximadamente y después desaparece gradualmente. Las citocinas producidas por los mastocitos, como el TNF, aumentan la expresión endotelial de moléculas de adhesión del leucocito y de quimiocinas que reclutan leucocitos sanguíneos. De este modo, la activación del mastocito promueve el reclutamiento de leucocitos en los tejidos. Los tipos de leucocitos que son típicos de las reacciones de fase tardía son los eosinófilos y los linfocitos TH2. 15. Explicar en forma general en que consiste el shock anafiláctico y cuáles son los factores que los desencadenan La anafilaxia es una reacción sistémica de hipersensibilidad inmediata caracterizada por el edema de muchos tejidos y una reducción de la presión arterial, secundaria a una vasodilatación. Esto se debe a la presencia sistémica del antígeno introducido por inyección, picadura de insectos o absorción a través de una superficie epitelial como la piel o la mucosa intestinal. El alérgeno activa los mastocitos en muchos tejidos (debido a la presencia sistémica del mismo), lo que ocasiona la liberación de mediadores que acceden a los lechos vasculares de todo el cuerpo. La reducción del tono vascular y la fuga de plasma causadas por los mediadores liberados pueden provocar una reducción de la presión arterial o un shock, lo que se llama shock anafiláctico, que es a menudo mortal. Los efectos cardiovasculares se acompañan de una constricción de la vía área, un edema laríngeo, una hipermotilidsd intestinal, la producción de moco en el intestino y la vía respiratoria, y lesiones urticariales (habones) en la piel.
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