Inmunología

Inmunología

Cuando un patógeno ingresa al cuerpo de un individuo el organismo responde de dos maneras distintas frente a este patógeno, estas son las respuestas no específicas y las respuestas específicas; a continuación explicaremos detalladamente en que consiste cada una de ellas.

*Durante la inflamación, ciertas células liberan citocinas que
 activan respuestas inmunológicas específicas.

Respuestas inmunológicas no específicas

Barreras físicas:

Estas comprenden a el sistema tegumentario como órgano de defensa, este sistema no solo sirve como órgano de "barrera" si no también secrete una serie de "armas químicas" que evitan que la integridad del individuo en cuestión se vea afectada, las cuales son: Defensinas, presentes en la piel y saliva, Mucina, presente en las secreciones mucosas y la Lisozima, en las lágrimas y saliva. Todas estas "armas" tiene actividad antimicrobiana.

 Receptores de reconocimiento de patrones:

Las bacterias tienen ciertas proteínas y otras moléculas que no están presentes en las células de los humanos y otros mamíferos. Patrones asociados a patógenos ( PMAP ).

Han evolucionado receptores de reconocimiento de patrones que reconocen PMAP como ajenos. Cuando estos receptores sobre fagocitos se unen con PMAP, se activan respuestas inmunológicas no específicas. Estos receptores también pueden transducir señales que estimulan la respuesta inflamatoria.

Los receptores tipo Toll son los más importantes, estos receptores activan factores de transcripción que estimulan la expresión de ciertas proteínas, como las citoquinas.

Células del sistema inmunológico no específico:

Los neutrófilos y los macrófagos son los fagocitos más importantes del cuerpo, un neutrófilo puede fagocitar 20 bacterias antes de ser desactivado.

Los macrófagos se desarrollan a través de un monocito, puede fagocitar 100 bacterias durante su vida útil, también liberan sustancias anti-virales. Los macrófagos tienen receptores de tipo Toll que reconocen ciertos PMAP y producen citocinas.

Las células asesinas naturales (NK) son grandes linfocitos que se originan en la médula ósea; son activas contra células células tumorales y células infectadas por virus. Las NK liberan citocinas y demás enzimas que destruyen la célula objetivo. Las perforinas son enzimas que forman un poro en la membrana plasmática de la célula objetivo permitiendo la entrada de granzimas a la célula, luego las granzimas provocan la apoptosis de la célula objetivo.

Las células dendríticas se desarrollan en la médula ósea y también de monocitos diferenciados. Estas células están en todo los tejidos del cuerpo que entran en contacto con el medio externo. Un tipo de células dendríticas son activadas por PMAP, una vez activadas producen interferonas (citocinas antivirales).

Un macrófago extiende un pseudópodo hacia una bacteria invasora
 Escherichia coli que ya está multiplicándose.

 Citocinas:

Funcionan como moléculas de señalización y reguladoras. Una citocina puede afectar a muchos tipos diferentes de células. Estas moléculas están implicadas en ambos tipos de respuestas inmunológicas.

Por ejemplo: Las citocinas producidas por células no específicas como los macrófagos pueden activar linfocitos implicados en respuestas inmunológicas específicas.

Las principales funciones son:

• Regular la intensidad y duración de las respuestas inmunológicas.
• Regular el crecimiento.
• Regular la reparación y activación celular.

Las citocinas se unen a receptores de membrana; pueden actuar como agentes autocrinos o paracrinos y, cuando se producen en grandes cantidades, endocrinos.

Tipos de citocinas:

-Interferonas: Producidas por macrófagos o por fibroblástos.

Las interferonas tipo I inhiben la replicación viral y activan a las células NK.

Las interferonas tipo II estimulan  a los macrófagos para destruir células tumorales y células que han sido infectadas por virus.

-Factores de necrosis tumoral: Es producido en respuesta a bacterias gram-negativas y algunos tumores, el factor de necrosis tumoral (FNT) estimula a las células inmune a iniciar una respuesta inflamatoria. Es secretada principalmente por macrófagos y por células T. Al circular en la sangre el FNT actúa sobre el hipotálamo, induciendo la fiebre.

-Interleucinas: Son secretadas principalmente por macrófagos y linfocitos. Regulan interacciones entre linfocitos y macrófagos.

La interleucina I  funciona con el FNT en la mediación de la inflamación.

La interleucina II estimula a las células NK, así como a las células T para producir interferonas tipo II.

-Quimiocinas: Moléculas de señalización que atraen, activan y dirigen el movimiento de varias células del sistema inmunológico.

Sistema de complemento:

Consta de más de 20 proteínas presentes en el plasma. El sistema del complemento actúa para destruir a patógenos. Ciertos patógenos activan este sistema, así como también la unión de un antígeno y un anticuerpo estimula la activación.

Las funciones son:

• Lisan virus, bacterias y otras células.
• Recubre patógenos, facilitando la fagocitosis por medio de macrófagos y neutrófilos.
• Atraen leucocitos al sirio de infección.

Inflamación

El péptido bradicina media el proceso inflamatorio, dilata los vasos sanguíneos y aumenta la permeabilidad capilar. La inflamación también activa el sistema de complemento.

Procesos principales:

1. Vasodilatación: Los mastocitos de los tejidos responden al daño tisular  liberando histamina, citocinas y otros compuestos que dilatan y permeabilizan los vasos.

2. Aumento en la permeabilidad de los vasos: Fluido y anticuerpos salen de la circulación y entran a los tejidos. A medida que el volumen del fluido intersticial aumenta ocurre edema.

3. Aumento de la fagocitosis: El aumento del flujo sanguíneo lleva grandes cantidades de neutrófilos a la región inflamada a pocas horas de ocurrida la lesión o infección del tejido.

Los macrófagos secretan quimiocinas que reclutan y activan más neutrófilos.

La respuesta inflamaoria-Biología, Solomon, Berg, Martin,
CENGAGE learning novena edición pag 970,971.

"La fiebre, un síntoma clínico común de inflamación extendida, ayuda al cuerpo a combatir la infección. Una elevada temperatura corporal aumenta la fagocitosis, se interfiere con el crecimiento y la replicación de microorganismos. La fiebre  también promueve la actividad de ciertos linfocitos , la fiebre baja acelera la recuperación a largo plazo."- P. Solomon.

 Respuestas Inmunológicas Específicas

Células que participan en la respuesta inmunológica específica:

-Linfocitos:

Las células T son responsables de la inmunidad mediada por células. Las células T de desplazan hacia el sitio de infección y atacan las células del cuerpo infectadas por patógenos invasores, así como células extrañas, también destruyen células mutantes.

Las células B son responsables de la inmunidad mediada por anticuerpos (humoral). Estas células maduran en células de plasma, que producen anticuerpos específicos que se unen a antígenos inhibiéndolos o marcándolos para su destrucción. Estas células son producidas diariamente a diferencia de las células T.

Biología, Solomon, Berg, Martin,

CENGAGE learning novena edición pag 972.

Cuando una célula B entra en contacto con un antígeno que se une a sus receptores, la célula B es activada. La activación de la célula B es un proceso complicado que requiere la participación de las células T. Cuando la célula B es activada se divide repetidamente para formar un clon de células idénticas, estas células se diferencian en células de plasma, que producen grandes cantidades de anticuerpos. Algunas células B no se convierten en células de plasma, si no que se diferencian en células B de memoria que producen anticuerpos constantemente incluso luego de haber sido superada la infección.

Los linfocitos maduran en la médula ósea, las células B completan su desarrollo en la médula ósea, mientras que las células T maduran en la glándula timo. Grandes cantidades de linfocitos maduros residen en órganos linfáticos posicionados estratégicamente en todo el cuerpo.

A mediada que las células T se desplazan por el timo, se dividen muchas veces y desarrollan proteínas superficiales específicas con sitios receptores distintos.

La población de células T pasa por dos tipos de selección: una positiva y una negativa.

-El 90% de las células en el timo que reaccionan a antígenos propios experimentan apoptosis (selección negativa).

-A las células T se les permite madurar si reconocen antígenos propios y se unen con antígenos extraños. Estas células T se diferencian y abandonan el timo (selección positiva).   

La mayoría de las células T se diferencian justo antes del nacimiento y durante los primeros mese de vida postnatal.

La células T se clasifican en:

-Células T citotóxicas (Tc): También conocidas como células CD8 por la glicoproteína llamada CD8 en la membrana plasmática. Estas células reconocen y destruyen células que tienen antígenos extraños sobre sus superficies.

-Células T ayudadoras (Th):  También conocidas como células CD4 ya que poseen una glicoproteína llamada CD4 en su superficie. Las células Th secretan citocinas que activan a las células B, a las células T y a los macrófagos. Las células T reguladoras constituyen una subpoblación de las células Th. Suprimen las funciones de algunas células T. Después de una infección las  células T de memoria (Tc y Th) permanecen en el cuerpo.  

-Las células presentadoras de antígenos (CPA):

Son un grupo de células constituidas por macrófagos, células dendríticas y células B. Las CPA se activan cuando sus receptores de reconocimiento de patrones reconocen patrones moleculares asociados a patógenos  (PMAP). 

Unas vez activadas una CPA ingiere el patógeno, donde es casi completamente degradado. Los CPA muestran fragmentos de los antígenos (no degradados) disueltos sobre su superficie en asociación con un tipo de molécula.  Estas células presentadoras de antígeno, ahora funcionales, presentan los antígenos procesados a las células T.

Las células dendríticas están especializadas para unir, procesar, transportar y presentar a las células T.

Complejo mayor de histocompatibilidad:

En los humanos, en CHM también se denomina  sistema antígeno de leucocitos humanos (ALH). Mientras más relacionadas estén dos personas, más genes CHM tienen en común.

Los genes CHM codifican antígenos CHM, denominados auto-antígenos, que difieren en cada tejido del organismo.

-Los genes CHM clase I codifican glicoproteínas de membrana de la mayoría de células nucleadas, estas glicoproteínas se unen con una antígeno extraño en el interior de la célula formando al complejo distrofinoglicoproteico CHM clase I. La célula muestra este complejo en su superficie y lo presenta a las células Tc. De esta manera cualquier célula infectada puede funcionar como una célula presentadora de antígeno y así activar células Tc. 

-Los genes CHM clase II codifican glicoproteínas de membrana principalmente en las verdaderas células presentadoras de antígenos: células dendríticas, macrófagos y células B. Estas glicoproteínas se combinan con antígenos extraños y las presentan a las células Th.

Inmunidad mediada por células

Las células T y las células presentadoras de antígenos son las responsables de esta clase de inmunidad. La células T destruyen células infectadas por un virus y macrófagos que han ingerido bacterias que escapan de las vacuolas digestivas. También a las células cancerígenas y a los injertos extraños.

Las células T no reconocen antígenos a menos que se los presenten apropiadamente. Sólo las células T con receptores que se unen a l complejo CHM-antígeno específico se vuelven activos.

Existen dos tipos de células T, las células Th y las células Tc.
Una vez que las células Th son activadas por el complejo glicoproteico CHM clase II antígeno extraño las células secretan interleucina 2. Esta citocina es un factor de crecimiento que estimula la proliferación de las células activadas. Las células Th se dividen múltiples veces dadno origen a un clon de células Th. Este mecanismo es conocido como expansión clonal. Algunas células Th atraen macrófagos al sitio de infección.

Las células Tc reconocen antígenos que se les presentan como parte de un complejo glicoproteico CHM clase I-antígeno extraño. La activación de células Tc requiere por lo menos de dos señales además del antígeno presentado: una señal coestimuladora y una señal interleucina. Una vez activadas las células Tc se produce la expansión clonal. 

Las células efectoras abandonan los nodos linfáticos y viajan hacia el área infectada. Estas células Tc secretan perforinas y granzimas.

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Inmunidad mediada por anticuerpos

Las células B son responsables de la inmunidad mediada por anticuerpos. Una célula B dada puede producir muchas copias de una anticuerpo específico. Los anticuerpos sirven como receptores de la superficie celular que se combina con antígenos. Primero el antígeno entra en la célula B por endocitosis mediada por receptor, luego el antígeno es degradado en fragmentos que luego serán mostrados por la célula B junto con proteínas CHM clase II sobre la superficie de su membrana plasmática.

Las células B sirven como células presentadoras de antígenos para las células T. Una célula Th activada se une con el complejo CHM-antígeno extraño sobre la célula B. Posteriormente, la célula Th libera interleucinas, que junto con el antígeno activa  a la célula B.

Una vez activada, la célula B se divide mitóticamente dado origen a un clon de células idénticas. Esta expansión clonal en respuesta a un antígeno específico se conoce como  selección clonal. Las células B maduran como células de plasma secretoras de anticuerpos. Estos anticuerpos son específicos al antígeno que activo a la célula B original.

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Anticuerpos:

Una molécula anticuerpo, también conocida como inmunoglobulina (Ig), sirven para rotular un antígeno para su destrucción (estimula la fagocitosis).

Una molécula anticuerpo consta de un fragmento Fc ("crystallizing") que se une con receptores sobre fagocitos y otras células del sistema inmune, esta región de la molécula también se une con el sistema de complemento. Los dos "brazos" se denominan fragmentos Fab  ("antigen binding")  de unión a antígeno. La configuración del anticuerpo permite que se combine con dos moléculas antígenos.

Cada molécula consta de cuatro cadenas polipeptídicas de dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras. Cada cadena tiene una región constante y una región variable. La región constante de las cadenas pesadas es la "cola" del anticuerpo.

La región variable tiene una secuencia de aminoácidos única que se pliega de manera tridimensional, asumiendo una configuración que le permite unirse con un antígeno específico.

La parte específica del antígeno que es reconocida por el anticuerpo se denomina determinante antigénico, o epítopo. Diferentes tipos de anticuerpos pueden combinarse con un solo antígeno. Un anticuerpo dado puede unirse con distintas afinidades a antígenos diferentes. En el trascurso de una respuesta inmunológica, se generan anticuerpos de afinidad superior. Esto se debe a que cuando las células B activadas son replicadas, ocurren mutaciones en los genes que codifican anticuerpos. Las células con anticuerpos más afines al antígeno son seleccionadas durante la respuesta inmune en curso.

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-Clases de anticuerpos:

Los anticuerpos comprenden cinco clases, estas clases están definidas por las secuencias en la región constante de la cadena pesada. Estas son: IgG, IgM, IgA, IgD e IgE. En la especie humana, alrededor del 75% de los anticuerpos que circulan pertenecen a la clase IgG, este anticuerpo cruza la placenta y protege al feto y despues al recién nacido. El anticuerpo predominante en una respuesta inmune es IgG, mientras que IgM es el primer anticuerpo que elaboramos en la respuesta inmune primaria.

La IgA está presente en moco, lágrima, saliva y leche materna; evita que los virus y bacterias se unan a superficies epiteliales. Esta Ig es secretada hacia los tractos: respiratorio, digestivo, urinario y reproductor.

La IgD así como la IgM, es una inmunoglobulina importante sobre la superficie de la célula B, desempeña un papel fundamental en la maduración de las células B, también puede activar a la célula B después de unirse con el antígeno.

La IgE se une con mastocitos e induce la liberación de compuestos químicos contenidas en el mastocito (histamina, etc). La IgE también es reponsable de la respuesta inmunológica a gusanos parásitos.

Los anticuerpos de los grupos IgM e IgG trabajan principalmente a través del sistema de complemento.

-Complejo antígeno-anticuerpo:

La  combinación de antígenos y anticuerpos activa varias respuestas defensivas, entre ellas tenemos:

1. El complejo puede inactivar al patógeno o a su toxina.
2. El complejo antígeno-anticuerpo estimula a las células fagocitas a ingerir al patógeno.

Bibliografía

-Biología; Solomon, Berg, Martin, CENGAGE learning, novena edición.