Biología, la vida en la tierra con fisiología TOMO 02-páginas-55

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E s t u d io d e c a s o
Bacterias "come carne"
EL 4 D E M AYO D E 1990, JIM HENSON, creador d e los 
M uppets y vo z de la Rana René, se sintió cansado y ten ía 
la garganta irritada. Para e l 13 d e m ayo su situación 
había em peorado, por lo que consu ltó a l m édico, qu ien 
no encontró signos de neum onía n i d e otra enferm edad 
grave. Pero e l l 5 de m ayo em pezó a toser sangre.
Apenas tres horas después, en e l New York-Presbyterian 
Hospital (Hospital Presbiteriano d e N ueva York), no 
podía respirar y lo conectaron a un respirador. A pesar 
de la m ejor atención m édica y d e múltiples antibióticos 
sum inistrados, Jim Henson m urió 20 horas después.
La Streptococcus pyogenes mató a Henson. Las 
probabilidades son que, si te infectas con este tipo de 
bacteria, se provoque una "garganta estreptocócica '.
S n em bargo, algunas cepas d e S. p yo gen es son más 
peligrosas que otras y ciertas personas son más 
susceptib les q u e otras. En estas circunstancias,
S . pyogenes puede causar una o dos enfermedades 
estreptocócicas m ortales. Henson m urió d e un síndrom e 
sim ilar d e choque tóx ico eslrep tocócico cuando la 
S. pyogenes in vad ió sus pu lm ones, lo q u e provocó 
una inflam ación m asiva y falla multiorgánica.
En la otra enferm edad estreptocócica invasiva , las 
bacterias S. p yo gen es se introducen en una cortada o 
una irritación ab ierta y destruyen rápidam ente enormes 
cantidades d e tejido, lo que les d a e l nom bre de bacterias 
"com e carne". Aunque suena dem asiado dram ático, no es 
exagerado. En agosto de 2007, M ónica Jo rg e d io a luz por 
cesárea program ada a una bebé sana. N adie sabe cómo 
se introdujeron las bacterias en e l cuerpo de la señora 
Jo rge, pero en cuestión d e ho ras la S. pyogenes había 
destru ido cas i toda su pared abdom inal. Antes d e que 
esto se controlara, los ciru janos tuvieron que extirparle el 
útero, los ovarios, parte de l intestino grueso y am putarle 
gran parte de am bos brazos y piernas.
¿Cóm o pueden se r las bacterias tan letales, tan 
ráp ido? ¿P o r qué no pudieron com batirlas los cuerpos 
de H enson y d e Jo rg e ? Po r o tro lad o , ¿cóm o elim ina 
genera lm ente e l sistem a inm unitario de l se r humano 
las ho rdas d e bacterias y o tro s m icrobios q u e invaden 
nuestro cuerpo todos los d ías?
En este cap ítu lo se estud ian las m uy eficaces y 
com plejas defensas q u e desp liega e l cuerpo humano 
para com batir una infección. Se ve rá q u e e l sistem a 
inm unitario reconoce a las bacterias y a o tros m icrobios 
com o "ex traños" y m oviliza un e jé rc ito de célu las 
y m oléculas para e lim inarlas de l cuerpo. Conform e 
aprendes sobre la respuesta inm un itaria . considera 
algunas p reg un tas : ¿qué hace q u e se etiquete a las 
bacterias y a o tros m icrobios com o ex traños? ¿Cóm o 
m ata e l sistem a inm unitario a los invasores? ¿C óm o te 
vuelves inm une a una enferm edad?, y p o r últim o, ¿cóm o 
pueden m icrobios com o la 5 . p yo gen es resp on d er el 
ataque y e v a d ir a l sistem a inm un itario ?
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6 9 2 Anatom ía y fisiología animal
D e u n v i s t a z o
Estu d io d« caso Bacterias ‘ com e carne*
36 .1 ¿ C u á le s s o n lo s m e c a n is m o s d e d e fen sa 
c o n t r a la s e n fe rm e d a d e s ?
Los anim ales vertebrados benen tres líneas principales 
d e defensa
Los anim ales invertebrados poseen las dos prim eras líneas 
d e defensa
3 6 .2 ¿ C ó m o fu n c io n a n la s d e fe n s a s n o e s p e c íf ic a s ?
La p ie l y las m em branas m ucosas form an barreras extemas 
contra la invasión
La respuesta inm unitaria innata com bate a los m icrobios 
invasores
Estu d io da caso continuación Bacterias ‘ co m e ca rne '
3 6 .3 ¿ C u á le s s o n lo s c o m p o n e n te s c la v e d e l 
s is te m a in m u n ita r io d e a d a p ta c ió n ?
E l sistem a inm unitario de adap tación consta d e células 
y m oléculas dispersas en todo e l cuerpo
3 6 .4 ¿ C ó m o id e n t if ic a e l s is te m a in m u n ita r io 
d e a d a p ta c ió n a lo s in v a s o r e s ?
E l sistem a inm unitario de adap tación identifica las complejas 
m oléculas de los invasores
Los anticuerpos y receptores d e ünfocitos T identifican y se 
adhieren a antígenos extraños 
E l sistem a inm unitario puede identificar a m illones de 
antígenos diferentes
E l sistem a inm unitario d istingue lo p rop io d e lo extraño
3 6 .5 ¿ C ó m o a ta c a e l s is te m a ¡n m u n ita r io d e 
a d a p ta c ió n ?
U n a respuesta r im un ita ria tarda e n desarrollarse 
Los anticuerpos disueltos en la sangre producen la 
inm unidad hum oral
V
Estudio de caso continuación Bac ter ia s 'com e carne"
Los lin foc itosTc ito tóx icos producen la rim unidad 
m ed iada p o r células
Los lin fo c ito sT auxiliares mejoran la respuesta 
inm unitaria hum oral y la m ediada p o r células
3 6 .6 ¿ C ó m o re c u e rd a su s v ic to r ia s p re v ia s 
e l s is te m a in m u n ita r io d e a d a p ta c ió n ?
3 6 .7 ¿ C ó m o lo g ra la a te n c ió n m é d ic a m e jo ra r 
la re s p u e s ta in m u n ita r ia ?
Los antib ióticos dism inuyen la producción m icrobiana 
U s vacunas estim ulan el desarro llo de célu las d e memoria 
y una fu tu ra inm unidad contra enferm edades
3 6 .8 ¿ Q u é p a s a c u a n d o n o fu n c io n a 
c o r re c ta m e n te e l s is te m a in m u n ita r io ?
Las alergias son respuestas rim un ita rias m al d irig idas
Guard ián d a la sa lud V iru s g rip a le s exó ticos 
investigación c ien tífica El descubrim ien to de las 
vacunas
U n a enfermedad autoinm une es un a respuesta 
inm unitaria contra las m oléculas del m ism o cuerpo 
Las enferm edades de deficiencia inm une ocurren cuando 
el cuerpo n o puede establecer un a respuesta rim unitaria 
eficaz
3 6 .9 ¿ C ó m o c o m b a te e l c á n c e r a l s is te m a 
in m u n ita r io ?
E l sistem a inm unitario identifica a casi todas U s células 
cancerosas com o extrañas
La vacunación puede prevenir a lgunos tipos d e cáncer 
Q u izá algún d ía las vacunas ayuden a cu ra r e l cáncer 
l a m ayoria d e los tratam ientos médicos para el cáncer 
dependen d e e lim inar selectivamente las células cancerosas
Estud io d e caso o tro v is taz o Bacterias "co m e ca rne '
✓
36.1 ¿CU ÁLES SO N LOS M E C A N ISM O S 
D E D EFEN SA C O N T R A LAS 
EN FERM ED A D ES?
lín e l m e d io am b iente abundan los m ic ro b io s , en tre los cuales se 
inc luyen organism os m icroscópicos co m o bacterias, protistas y m u­
chos hongos y virus. C as i todos los m icrob ios v iv e n e n e l agua y 
en la t im a , l a m ayo ria d e los q ue v iven e n los cuerpos an im ales 
n o causan daño e inc luso pueden ser beneficiosos. Po r e jem p lo , 
el gan ado m oriría d e ham bre e n m e d io de pastizales llenos d e ve­
getación, s i n o con taran e n su tubo digestivo con las bacterias que 
dig ieren celulosa. S in em bargo, a lgunos m icrob ios so n p a tóg en os 
(té rm ino d e origen griego q ue significa 'p ro d u c ir en fe rm ed ad '). 
U n a ve z q ue se reproducen buscan nuevos huéspedes. En algunos 
casos, este proceso resulta inconveniente ; así, s i tienes resfriado, tu 
estornudo transm ite los v irus a todos los q ue te rodean. Otras en­
fermedades son m u cho m ás peligrosas; p o r e jem p lo , el cólera se 
esparce a l entrar en e l sum in istro d e agua por m ed io d e la diarrea y a 
m enu do es ü n devastador q ue la v íctim a m uere de deshidratación.
La m ayo ría d e las enferm edades m icrob ianas, co m o el có ­
lera, e l saram p ión , la p laga, el té tano s y la v i n ie la , han estado con
nosotros d u ran te d en lo s o in d u s o m ile s d e años. Po r o traparte, 
pueden atacar nuevos patógenos o nuevas cepas m ás m ortales 
que los patógenos ya conocidos. Éstas se llam an e n fe rm e d ad es 
in fe c c io sas e m e rg e n te s y so n p rio rid ad m áx im a para la investi­
gad ón, p reven d ó n y tratam iento .
A p rin d p io s d e la década de 1980, varios v im s surgieron 
co m o am enazas graves para la salud hu m ana, tal es e l caso de: v i­
rus d e l s id a (V IH ) , v irus del É.boia, v irus d e l N ilo Occidental, s ín ­
d rom e resp iratorio agudo grave (SARS, p o r sus siglas e n inglés), 
in fluenza hum an a (H 1 N 1 ) y gripe av iar (H 5 N 1 ) . T am b ié n existe 
Lt am enaza d e cepas m ortales d e bacterias. Po r e jem p lo , la bacteria 
in testina l co m ú n E . col i generalm ente inofensiva, in d u s ive benefi- 
dosa , porque produce v itam in a K e n nuestro in testino grueso. S in 
embargo, un a cepa llam ada 0157:117 q ue se adqu iere a l com er 
c u n e m o lid a p oco codda, puede causar ¡n tox icadón a lim enticia, 
a veces con consecuencias fatales. Ijas bacterias Stúphylococcus au- 
reus ('e s ta f” ) se presentan co n frecuencia (n o rm a lm en te d e m odo 
ino fensivo ) e n la p ie l y e n los conductos nasales, pero m an d o 
penetran la p ie l o m em branas mucosas, algunas cepas causan un 
sínd rom e d e choque tóxico fatal o ¡n fecdones prolongadas. Éstas 
pueden se r resistentes a m uchos an tib ió ticos de u so com ún, l o que
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Las defensas contra las enfermedades 6 9 3
d ificu lta tratarlas. C iertas cepas de M)'Cobacterium tuberculosis (bac­
teria q ue causa la tubercu losis) tam bién so n resistentes a casi todos 
los an tib ió ticos. C o m o se m encionó e n e l estud io de caso inicial, 
la bacteria 'c o m e c a rn e ' Streptococcus pyogenes puede destru ir gran 
parte d e l cuerpo de una persona e n un as horas.
D ad o e l núm ero y la d iversidad d e organism os causantes de 
enfermedades, quizá te preguntes: '¿ P o r q ué n o nos enferm am os 
con m ayor frecuencia?' A lo largo del tiem p o evo lu tivo , los an im a­
les y sus patógenos han entrado e n una batalla cada vez m ás inten­
sa. A m edida q ue los an im ales desarro llan sistemas de defensa más 
com plejos, los patógenos, a sai vez, desarro llan tácticas m ás eficaces 
para penetrar d ichas defensas. Esta 'carrera a rm am entista 'evo lu tiva 
Ira perfeccionado nuestras defensas hasta convertirse e n u n sistema 
m u cho m ás com p le jo , q ue resiste la m ayoría de los ataques d e los 
microbios.
L o s a n im a le s v e r t e b r a d o s t ie n e n t r e s l ín e a s 
p r in c ip a le s d e d e fe n s a
lo s vertebrados (an im a les con esp ina dorsa l) h a n desarro llado 
tres form as p rincipa les d e protección contra las enferm edades 
(F IG U R A 36-1):
Ba rre ras externas no específica 
p ie l, m e m b r a n a s m u c o s a s
4
s e atraviesan estas barreras, 
e l cuerpo respondo con
Respuesta inmunitaria Innata 
fagocitos y có M a s asesinas naturales, 
inflamación, fiebre
4
rtata
jspo
4
la respuesta inm unitaria Innata os Insuficiente, 
el cuerpo responde con
Respuesta Inmunitaria de adaptación 
hmunldad m odada por cóM as, Inmunidad hunoral
• Barre ras externas n o esp ec ificas So n barreras q ue im p id en 
q ue la m ayoría d e los m icro b io s causantes d e enferm edades 
entren al cuerpo. Estas barreras so n estructuras anatóm icas 
co m o la p ie l, los c ilios y secreciones co m o lágrim as, sa liva y 
m o co , que cubren las superficies externas del cuerpo y rev is ­
ten las cavidades co rpora les q ue están e n co n tin u o contacto 
con e l exterior, p o r e jem p lo , las superficies d e l aparato respi­
rato rio , tu b o d igestivo y vías urinarias.
• Barre ras in te rn as n o esp ec íficas A l traspasar las barreras ex­
ternas, un a variedad de defensas in ternas n o específicas ( l la ­
m ada co lectivam ente re sp u e s ta in m u n ita r ia in n a t a ) entran 
en acc ión . A lgunos g lóbulos b lancos fagoritan las partículas 
extrañas o destruyen las células infectadas. Las sustancias 
q u ím icas liberadas p o r las célu las co rpora les dañadas y
las proteínas liberadas p o r los g lóbulos b lancos so n respon­
sables d e la in flam ac ión y la fiebre (e n aque llos an im a les q ue 
regulan su tem peratura co rpora l). Las barreras externas n o 
específicas y las defensas in ternas n o específicas operan s in 
im p o rta r la natura leza exacta d e l invasor a com batir, ex term i­
na r y neu tra lizar la am enaza.
• D e fe n sa s in te rn a s e sp ec íficas La ú lt im a línea d e defensa 
es la re s p u e s ta In m u n it a r ia d e a d a p ta c ió n , d o n d e las 
célu las in m u n es destruyen se lectivam ente la to x in a invasora 
o el m icro b io específico y luego 'r e c u e rd a n ' a l invasor, lo 
q ue p erm ite un a respuesta m ás ráp id a s i éste reaparece en
el futuro. Las p rin c ipa les sem ejanzas y d iferencias e n tre la 
respuesta in m u n ita r ia in n a ta y la de ad ap ta c ió n se describen 
e n la Tab la 36-1.
las defensas in ternas in vo lu cran a d iferentes tipos d e cé lu ­
las, co m o se describe e n la Tab la 36-2. Es p rob ab le q u e la m ayoría 
d e estas células y e l papel que juegan e n la defensa d e l cuerpo 
sean to d av ía desconocidos para t i, p ero la tab la te serv irá d e guía 
con fo rm e lees el resto del cap itu lo .
L o s a n im a le s in v e r t e b r a d o s p o s e e n 
la s d o s p r im e r a s l ín e a s d e d e fe n s a
lo s invertebrados poseen las dos prim eras líneas n o especificas de 
defensa recién descritas. Ix » diversos invertebrados presentan una 
eno rm e gam a d e barreras físicas, q ue v a n desde los esqueletos ex-
R e s p u e s ta s in m u n ita r ia s in n a ta s y d e 
a l a in va s ió n
Característica
Respuesta Respuesta Inmunitaria
inm unitaria Innata d e attoptadón
Especificidad de respuesta No especifica 
a la invasión 
Velocidad de respuesta a Inmediata 
la primera Invasión de 
un microbio determinado 
Magnitud de la Idéntica a la
respuesta a una primera
segunda invasión del respuesta
mismo microbio
Distribución en el reino 
animal
Invertebrados y 
vertebrados
Especifica para microbios 
en particular 
Retraso de vanos días 
a dos semanas
Mejora de sobremanera 
la respuesta: por lo 
general no ocurren 
síntomas de la 
enfermedad (el animal 
se vuelve Inmune a ese 
microbio especifico) 
Sólo vertebrados
A FIGURA 36-1 N iveles de defensa contra infecciones
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6 9 4 | f J ? M * ¿ 1 r J J Anatom ía y fisiología animal
í
E l a r s e n a l c e lu la r d e l c u e rp o c o n t r a 
la s e n fe rm e d a d e s
T ip o d e célula 
Neutrófllos
Célu las
d endrltlcas
Macrófagos
Célu las ases in as 
naturales 
Mastocitos
U n fo d to s B
llnfocltos B de 
memoria
Pías mocitos 
Llnfocltos T
llnfocltos T 
citotóxlcos 
llnfocltos T 
auxiliares
llnfocltos T de 
memoria
llnfocltos T 
reguladoras
Función
Glóbulos blancos que fagocrtan a los microbios 
Invasores
Glóbulos blancos que fagocrtan a los microbios 
invasores y prese man antigenos a los linfocitos 
Glóbulos blancos que fagocrtan a los microbios 
Invasores y presentan antigenos a los llnfocltos 
Glóbulos blancos que destruyen las células 
Infecciosas o cancerosas 
Células de tejidos conectivos que liberan 
hlstamina; Importante en la respuesta 
inflamatoria 
Glóbulos blancos que producen anticuerpos 
Producto de los linfocitos B; proporcionan una 
futura Inmunidad contra una invasión del 
mismo antigeno 
Producto de los llnfocltos B; secretan anticuerpos 
en el torrente sanguíneo 
Glóbulos blancos que regulan la respuesta 
Inmunltaría o matan a las células infectadas o 
cancerosas 
linfocitos T que destruyen a las células 
Infectadas o cancerosasen el cuerpo 
linfocitos T que estimulan las respuestas 
Inmunltarias a través de los llnfocltos B 
y linfocitos T citotóxlcos 
Producto de los llnfocltos T citotóxlcos o 
auxiliares; proporcionan inmunidad futura 
contra la invasión del mismo antigeno 
linfocitos T que suprimen el ataque Inmune 
contra las células y moléculas del propio 
cuerpo; Importantes en la prevención de 
enfermedades autoinmunes
tem os hasta secreciones de consistencia viscosa. In ternam ente, los 
invertebrados tienen g lóbulos b lancos q ue atacan a los patógenos y 
secretan proteínas para neutralizar a estos invasores o a las toxinas 
q ue liberan. L o interesante es que las secuencias d e am inoácidos 
de algunas proteínas de defensa, co m o la lisozim a (véase m ás ade­
lante), son sem ejantes e n los vertebrados (entre ellos, peces, aves 
y seres h u m an o s ) y los invertebrados (co m o moluscos, lom brices 
e insectos). Ba to ind ica q u e la cod ificación genética de estas m olé­
cu las se h a transm itido duran te cientos d e m illones d e años, desde 
un ancestro co m ú n a la m ayoría d e las especies an im a les d e la ac­
tua lidad.
36.2 ¿C Ó M O F U N C IO N A N LA S D E FE N S A S 
N O E S P E C ÍF IC A S ?
la defensa ideal so n , e n prim er lugar, las barreras q ue im p iden a 
los invasores ingresar a l cuerpo. S in em bargo, s i traspasan estas b a ­
tieras, e l cuerpo tiene varios m étodos n o específicos d e m atar a una 
gran variedad d e m icrob ios invasores.
La piel y las m em branas m ucosas form an 
barreras externas con tra la invasión 
Rn el cuerpo an im a l, la p rim era línea d e defensa está conform ada 
por las dos superficies q ue están expuestas a l am biente: la p ie l y 
las m em branas mucosas d e l tubo digestivo, aparato respiratorio 
y v ía s urinarias.
La p ie l y su s secreciones b loq uean la en trad a y p roveen 
u n am b ien te inh ó sp ito p a ra el c red m ien to m icrob iano 
La superfide exterior d e la p ie l h u m an a consta de cé lu las m uer­
tas llenas de proteínas resistentes semejantes a las d e l cab e llo y las 
uñas. M u ch o s m icrob ios q ue llegan a esta superfide n o pueden o b ­
tener el agua y los nutrim entos necesarios para sobrev iv ir. La piel 
tam b ién se protege con secrcdones de las g lándu las sudoríparas y 
sebáceas (sebo/grasa), l i t a s secredones con tienen antib ióticos na­
turales, co m o á d d o láctico, q ue inh ib e e l cred m ien to d e muchas 
b aae ria s y hongos. La p ie l es un verdadero zoo lóg ico de m ia o b io s 
a pesar d e estas defensas, se in d u y e n m icrob ios exóticos q ue se 
especializan en crecer e n e l re lativo desierto d e la piel, s ie n d o los 
más co n od d o s y peligrosos: el Stnptocaccus y e l Suphylococcus. S in 
em bargo, con un a buena hig iene personal, su p ob ladó n sue le ser 
baja y rara vez penetran e n la p ie l intacta hacia los tejidos.
La s se cred o nes and m ic ro b ian as , d m oco y la acc ión 
a l ia r defienden a las m em b ran as m ucosas 
con tra lo s m icrob ios
la s tibias y húm edas m em branas mucosas so n m u cho m ás h o sp i­
talarias para los m icrobios q ue la p ie l seca y grasosa, pero au n así 
despliegan defensas eficaces. Prim ero , co m o lo dice su nom bre, las 
m em branas m ucosas secretan m oco, que atrapa a los m ia o b io s 
q ue ingresan a l cuerpo a través d e la nariz o la boca (F IG U R A 36-2). 
Adem ás, el m o co con tiene enz im as an tibaaerianas, co m o la liso­
zim a, q ue m atan a las bacterias al digerir las paredes celulares de 
éstas, y defensina, que perfora las m em branas plasmáticas baaeria- 
nas. P o r ú ltim o, los c ilios d e las m em branas que revisten las vías 
Respiratorias barren el m oco, con to d o su conten ido , in c lu yen do a 
los m iao b io s , hasta q ue esto se expulsa d e l cuerpo a través de la los 
o d e l estornudo, o b ien se traga.
S i se tragan los m ia o b io s , éstos entran al estóm ago, donde 
se encuen tran con las enz im as q ue d ig ieren proteínas y un a aci-
A F IG U R A 36-2 L a ftx ic ió n p ro te c to ra d d m o co El moco atrapa 
microbios y basura del conducto respiratorio. En esta micrografia, 
b s b aaerias quedan atrapadas e n el moco por encima de tos cilios. 
Después, los d itos barren al moco y las b aaerias fuera del cuerpo.
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