Inmunidad

INMUNOLOGÍA, SISTEMA INMUNE E INMUNIDAD

La Inmunología es un disciplina dentro de la Biología que se ocupa del estudio del reconocimiento de "lo propio" frente a "lo extraño". ¿Qué significa esto?

La Inmunología es una ciencia relativamente joven. En 1796, Edward Jenner descubrió una sustancia que ofrecía protección frente a una enfermedad, llamada viruela. A esta sustancia la denominó vacuna. Desde este momento, se puede decir que nace la Inmunología. Inicialmente, la Inmunología estudió los elementos implicados en la defensa del organismo frente a ataques externos. En una fase posterior, la Inmunología analizó, además, los procesos de transformación de células sanas en células tumorales, así como las respuestas del organismo frente a esas células, reconociendo estas células tumorales como unas células extrañas. Actualmente, la Inmunología abarca también el estudio de las enfermedades autoinmunes, las alergias y los fenómenos de rechazo que aparecen en los trasplantes. El sistema inmune, sistema inmunitario, es un sistema difuso, ya que está constituido por un gran número de órganos y tejidos diseminados por todo el cuerpo. Se encarga de elaborar la respuesta inmune frente a un antígeno.

La capacidad de resistir a un agente infectivo, ya sea por la defensa que realiza el sistema inmune o sea por otro tipo de barrera que defienda al organismo de la infección, se denomina Inmunidad.

DEFENSAS DEL ORGANISMO

Los humanos, y también otros animales, poseemos una serie de barreras de defensa que impiden la entrada de agentes dañinos. Estas barreras se denominan: Externas: como la piel o las mucosas, que están en contacto con el exterior. Funcionan como un muro que impide el paso de agentes externos. Internas: se localizan dentro del organismo, como los macrófagos o los linfocitos. Atendiendo a la acción que tienen las barreras de defensa, se pueden clasificar en: Inespecíficas: como las lágrimas, que atacan a cualquier tipo de agente. Específicas: como las inmunoglobulinas, que están elaboradas para un agente concreto. Atendiendo al modo de aparición, las barreras de defensas pueden ser: Innatas: se originan en el desarrollo embriológico del individuo, con independencia de la presencia de antígenos. Adquiridas: sólo se forman cuando aparece un antígeno, como ocurre en el caso de formación de inmunoglobulinas. BARRERAS EXTERNAS Las barreras externas se encuentran delimitando nuestro organismo en contacto con el exterior. Son barreras físicas, químicas o biológicas. Se caracterizan por ser inespecíficas e innatas. Estas barreras son: Los epitelios, externos, como la epidermis de la piel, e internos, como los que tapizan el tubo digestivo, que funcionan como un muro, debido a lo unidas que se encuentran sus células. La epidermis de la piel es un tejido prácticamente impenetrable por los microorganismos, gracias que es una gruesa capa de células queratinizadas, con una continua descamación de células muertas, lo que impide la fijación de microorganismos. Las mucosas, que envuelven estructuras que están abiertas al exterior, como la boca, el ano o la vagina. El mucus producido en estas zonas impide la fijación de microorganismos a sus paredes. Determinadas sustancias químicas que impiden el desarrollo de microorganismos, como el cerumen de la oreja o la lisocima de las lágrimas. La flora microbiana, alojada en la boca, en el intestino o la vagina, que impide el desarrollo de hongos o bacterias ajenos a esta flora BARRERAS INTERNAS Este tipo de barrera está constituido por el Sistema Inmune. El sistema inmune, o inmunitario, se encuentra diseminado por todo el organismo, por lo que se dice de él que es un sistema difuso. Está constituido por vasos linfáticos, órganos linfáticos, tejidos linfáticos y células y moléculas distribuidas por el torrente sanguíneo hacia otros tejidos. Vasos linfáticos Los vasos linfáticos pertenecen al sistema circulatorio linfático. Éstos forman una red de vasos abierta por donde circula la linfa. En la linfa aparecen las células y moléculas del sistema inmune. La linfa es drenada en los ganglios linfáticos, donde se detectan los antígenos, que pondrán en marcha la respuesta del sistema inmune. Órganos del sistema inmune Existen órganos linfoídes primarios. Constituyen los órganos donde se forman las células del sistema inmune. Son la médula ósea y el timo. Los órganos linfoides secundarios forman el lugar donde las células del sistema inmunitario terminan su diferenciación o bien se activan produciendo la respuesta inmune. Son el bazo y los ganglios linfáticos. Médula ósea: Es un órgano linfoide primario. Se encuentra en el interior de los huesos cortos y planos, en la zona esponjosa de los huesos largos. Tiene capacidad hemopoyética, lo que significa que en su interior aparecen células madre, indiferenciadas, pluripotentes, capaces de originar las células que fluyen por la sangre. En la médula ósea se forman las células del sistema inmune, como son los linfocitos, los macrófagos o los monocitos. Timo: Es un órgano linfoide primario. Se encuentra en la zona superior del tórax. Es un órgano que reduce mucho su tamaño después de los 7 primeros años de vida. Está formado por dos lóbulos que se subdividen en lobulilos, separados por un tejido conjuntivo (trabéculas). En cada lobulillo se diferencia una corteza y una médula. En la corteza, las células que provienen de la médula ósea proliferan, transformándose en timocitos. Los timocitos maduros se alojan en la médula de los lobulillos del timo. Los timocitos maduros se denominan linfocitos T o células T, que migran hacia la sangre a través de los vasos linfáticos Bazo: El bazo es un órgano linfoide secundario, situado en la zona abdominal, por detrás del estómago. En él aparecen dos tipos de tejidos, la pulpa roja y la pulpa blanca. La función de la pulpa roja consiste en filtrar la sangre y capturar y destruir los eritrocitos viejos, que han perdido o mermado su función de transporte de oxígeno. La pulpa blanca contiene tejido linfoide en forma de una vaina, en torno a una arteriola. Este tejido recibe el nombre de PALS (vaina arteriolar linfoide - periarteriolar lymphoid shealth). En el PALS se encuentran los linfocitos T y los linfocitos B, que se activan en presencia de antígenos. Ganglios linfáticos: Son órganos linfoides secundarios. Se encuentran repartidos por todo el sistema circulatorio linfático. En un ganglio linfático se distingue una corteza, donde se sitúan los linfocitos B, una paracorteza por debajo, en la que se hallan los linfocitos T, y una médula en posición central. Los ganglios linfáticos filtran la linfa, presentando los antígenos a los linfocitos B y T, con la consiguiente activación de estas células CONCEPTO DE ANTÍGENO Los antígenos son moléculas extrañas al organismo, que se unen a anticuerpos específicos, uno para cada uno de ellos. No son células completas, ni virus completos. Son sólo fragmentos de las moléculas externas de virus o moléculas externas de células extrañas (como por ejemplo una bacteria o una célula tumoral). También pueden ser toxinas liberadas por células extrañas. Los antígenos pueden ser cualquier tipo de molécula, aunque los más abundantes son los antígenos con estructura proteica. No todo el antígeno se une al anticuerpo; sólo se une una pequeña parte, conocida con el nombre de determinante antigénico o epítopo. La zona del anticuerpo que se une al epítopo se denomina paratopo. En ocasiones, el antígeno puede unirse a un anticuerpo, pero sin provocar respuesta inmune. Éstos son moléculas con actividad antigénica pero sin actividad inmunogénica. Estas moléculas reciben el nombre de haptenos. Si un hapteno se une a una proteína grande produce inmunogenicidad TIPOS DE CÉLULAS Estirpe celular Células Imagen Estirpe mieloide Eritrocitos Granulocitos Neutrófilos Eosinófilos Basófilos Mastocitos Monocitos Macrófagos Megacariocitos Estirpe linfoide Linfocitos B Linfocitos T TCD4 TCD8 ? Células asesinas MECANISMOS DE ACCIÓN DEFENSIVA Las barreras físicas del organismo impiden la entrada de cuerpos extraños, pero, si alguno logra saltarse estas barreras se dispara una serie de mecanismos inespecíficos y otros específicos, que tienen como fin la destrucción del agente extraño. Los mecanismos inespecíficos que se ponen en marcha son la respuesta inflamatoria, la activación del sistema del complemento y la acción del interferón. Estos mecanismos son muy eficaces y pocos elementos extraños escapan a este control. Sin embargo, cuando alguno escapa, se activan los mecanismos específicos, que son la respuesta inmune celular y la respuesta inmune humoral. Mecanismos inespecíficos La respuesta inflamatoria Este mecanismo entra en acción cuando la piel o las mucosas sufren una lesión. Es fácil reconocer los síntomas de una inflamación. Éstos son enrojecimiento, hinchazón, dolor y fiebre local. ¿A qué se deben estos síntomas? El enrojecimiento de una herida se debe a un aumento del flujo sanguíneo hacia la zona. Este aumento es consecuencia de la liberación de sustancias piretógenas, como la histamina, por parte de las células dañadas. Al aumentar el flujo de sangre, el volumen de la zona aumenta, provocando hinchazón en los tejidos y presión sobre las terminaciones nerviosas, con lo que aparece el dolor. La fiebre local es también consecuencia de los agentes piretogénicos. La temperatura elevada activa el metabolismo de los macrófagos e inhibe la división bacteriana. MECANISMOS ESPECÍFICOS DE ACCIÓN DEFENSIVA Se denomina defensa específica a los mecanismos que se desencadenan cuando un determinado antígeno, y no otro, ha penetrado en el interior del organismo. Esta respuesta inmune presenta las siguientes características: Especificidad Sólo actuarán aquellas células activadas por el antígeno que penetró en el organismo, y no otras. Además, esas células sólo actúan sobre antígenos externos, no sobre células propias. Especialización Actúan células o moléculas que puedan atacar a ese antígeno, y no otras. Diversidad Al existir un gran número de antígenos debe existir una gran cantidad de receptores antigénicos que desencadenan la respuesta. Memoria inmunológica La memoria inmunológica es la capacidad que tiene el sistema inmune para producir una respuesta rápida, eficaz y duradera frente a un antígeno que sea presentado por segunda vez. Regulación de la respuesta El proceso finaliza de forma gradual, atendiendo a la disminución de antígeno. INMUNIDAD CELULAR La inmunidad celular es la respuesta específica en la que intervienen los linfocitos T en la destrucción de los agentes patógenos. Los linfocitos T atacan y destruyen células propias, tumorales o infectadas. TIPOS DE LINFOCITOS T Tipo Subtipo Función TCD4 TH1 o inflamatorios Activan o destruyen células infectadas. TH2 o cooperadores Estimulan a los linfocitos B para producir la liberación de anticuerpos. TCD8 o citotóxicos Matan células cancerosas o que contienen patógenos intracelulares. Inducen a la apoptosis. El mecanismo de actuación para cada linfocito T es distinto. No obstante, todos se disparan mediante la presentación de antígenos. El agente patógeno es capturado por la llamadas células presentadoras de antígenos (CPA), generalmente, macrófagos, que degradan esos antígenos. Al degradarlos, pequeños péptidos (unos 10 aminoácidos, aproximadamente) de las proteínas externas del agente patógeno se unen de forma específica en un surco existente en el MHC del macrófago. El tandem MHC y el péptido de la célula presentadora del antígeno es expuesto en la membrana. Este macrófago activado se moviliza por el torrente sanguíneo hasta encontrar linfocitos, a los que activará. ANTICUERPOS Los anticuerpos constituyen glucoproteínas plasmáticas globulares, llamadas Inmunoglobulinas. Son moléculas formadas por los linfocitos B maduros. La función del anticuerpo consiste en unirse al antígeno y presentarlo a células efectoras del sistema inmune. Esta función está relacionada con la estructura de los distintos tipos de inmunoglobulinas. Estructura de las Inmunoglobulinas Son proteínas globulares de gran peso molecular, formadas por 4 cadenas polipeptídicas, dos pesadas, llamadas H (heavy), y dos ligeras, denominadas L (light). Estas cadenas se unen mediante puentes disulfuro, uno entre las cadenas L y H, y dos entre las cadenas H. Estas cadenas proteicas presentan radicales glucídicos. Las cadenas H y L presentan dos regiones, o dominios, diferenciados: el dominio variable, V, y el dominio constante, C. El dominio variable es el responsable de reconocer al antígeno y unirse a él, ya que ahí se encuentra el paratopo. El dominio constante se une a las células del sistema inmune para activarlas. En las cadenas H aparece una zona denominada región bisagra. Esta región posee la característica de ser muy flexible, permitiendo adquirir distintos ángulos entre las regiones V y C, y entre los brazos de la inmunoglobulina. Existe una gran variedad de anticuerpos, tantos como antígenos. Esta gran variedad se obtiene como consecuencia de la reordenación y la mutación de los genes que codifican la región V. La reordenación, o recombinación somática, es un mecanismo que sólo ocurre en un momento temprano del desarrollo de los linfocitos B. Los genes que codifican para la región V y C, que se encuentran separados en todas las células, se reordenan para juntarse , en el caso de los linfocitos B. Cuando estos genes se juntan reciben el nombre de segmentos génicos. Los segmentos génicos pueden combinarse entre sí, llegando a generar, aproximadamente 3.400.000 regiones V distintas. Esta gran variedad de combinaciones recibe el nombre de diversidad combinatorial. La mutación, o hipermutación somática, que se produce en esta zona del material genético corresponde a adiciones o sustracciones de bases nitrogenadas en los segmentos génicos que codifican para la región V. Tipos de inmunoglobulinas Los isótopos de inmunoglobulina que aparecen en la especie humana son las inmunoglobulinas A, D, E, G y M. Inmunoglobulina G: Es la más abundante (80% del total de inmunoglobulinas). Se une rápidamente con macrófagos y neutrófilos, provocando la destrucción del microorganismo. Puede atravesar la barrera placentaria y se secreta en la leche materna. Por ello, es responsable de la inmunidad fetal y la del recién nacido. Inmunoglobulina A: corresponde al 13% del total de inmunoglobulinas. Se encuentra específicamente en secreciones serosas y mucosas, como son la leche o las lágrimas. Actúa protegiendo la superficie corporal y los conductos secretores. Genera, junto con la inmunoglobulina G, la inmunidad al recién nacido, al encontrarse en la leche Inmunoglobulina M: representa el 6% del total de inmunoglobulina. Aparece en los linfocitos B naïve unida a su membrana plasmática. Se manifiesta en la respuesta primaria activando el sistema del complemento. Inmunoglobulina D: aparece en muy baja concentración (1%). Son las primeras inmunoglobulinas sintetizadas por los linfocitos B naïve. Su función puede estar relacionada con la activación de estas células. Su estructura es similar a la estructura de la inmunoglobulina G, aunque varía en la posición de los restos glucosídicos de las cadenas proteicas.  Inmunoglobulina E: se encuentra en concentraciones muy bajas en el suero y secreciones al exterior (0'002%). Sin embargo, su concentración aumenta en los procesos alérgicos Funciones de las inmunoglobulinas La principal función de los anticuerpos consiste en reconocer y unirse al antígeno, para la destrucción de éste. Para conseguir este fin, el dominio constante de la inmunoglobulina puede activar los siguientes mecanismos: Activación del sistema del complemento, que termina con la lisis del microorganismo. Opsonización de los microorganismos. Los anticuerpos se unen al antígeno, presentándolo a un macrófago para su destrucción. Precipitación de toxinas disueltas en el plasma. Así, son fácilmente destruidas por los macrófagos. Aglutinación de antígenos en una determinada zona, facilitando la acción de los fagocitos y los linfocitos. Activación de linfocitos DISFUNCIONES Y DEFICIENCIAS DEL SISTEMA INMUNITARIO Una de las características más importantes del sistema inmunitario es la capacidad de reconocimiento de lo propio frente a lo extraño. Esta capacidad se conoce con el nombre de tolerancia. Cuando el sistema inmune actúa por defecto o por exceso, la tolerancia se ve afectada, apareciendo distintos tipos de enfermedades, como la autoinmunidad, las inmunodeficiencias y la hipersensibilidad. Autoinmunidad La autoinmunidad es un proceso que se desencadena por una alteración en el reconocimiento de lo propio. Los mecanismos de control existentes en el organismo no actúan correctamente, de forma que un linfocito o un anticuerpo reconocen como extrañas a las células o moléculas del propio organismo. Algunas de las enfermedades autoinmunes más conocidas son la diabetes juvenil, la esclerosis múltiple, la artritis reumatoide, el lupus eritematoso, la psoriasis, etc. Hipersensibilidad La hipersensibilidad es una disfunción del sistema inmune, debido a que se produce una respuesta inmune frente a una sustancia prácticamente inocua, como puede ser el polen, las heces de los ácaros del polvo, la fresa, el melón, etc. Las sustancias frente a las que se produce la respuesta reciben el nombre de alérgenos, y la reacción que se desata se conoce como alergia o hipersensibilidad. El proceso alérgico se desencadena con una primera exposición al alérgeno. Los macrófagos lo degradan y lo presentan en sus membranas a los linfocitos. Éstos producen inmunoglobulinas E, con lo que se produce la memoria inmunológica. Una segunda exposición al alérgeno puede provocar una hipersensibilidad inmediata (fase aguda) y una hipersensibilidad retardada (fase retardada o celular). En la hipersensibilidad inmediata, la inmunoglobulina E sintetizada contra el alérgeno se une a éste, activándose los monocitos y basófilos. Se liberan sustancias piretógenas (histamina, serotonina, heparina, etc.) responsables de la respuesta inflamatoria. La sensibilidad inmediata de gran intensidad recibe el nombre de choque o shock anafiláctico. Se produce un aumento de la permeabilidad en los vasos sanguíneos, con lo que el volumen de líquido es mayor. Así, la presión arterial cae. A nivel respiratorio, los bronquios se contraen, produciendo asma y asfixia. En la zona intestinal, aparecen contracciones, nauseas, vómitos y diarreas. Todo este cuadro sintomático puede llevar a una brusca bajada de la presión sanguínea en la zona cerebral y a la pérdida del conocimiento. También puede ocurrir en la zona cardiaca, produciendo un ataque cardiaco e, incluso, la muerte. La hipersensibilidad retardada se denomina sí porque aparece varias horas, incluso días, después. Es producida por el ataque de linfocitos T, al alérgeno cuando éste es transportado por la sangre a los distintos tejidos. El tratamiento normal a la hipersensibilidad se realiza con antihistamínicos. Estos fármacos son sólo útiles cuando hay liberación de histamina. El asma, asociada a estos casos, se trata con bronquiodilatadores, que favorecen la entrada de aire por las vías respiratorias, desapareciendo la sensación de angustia. En los casos graves de shock anafiláctico, la solución consiste en la inyección intravenosa de adrenalina. En algunos casos se han creado vacunas antialérgicas. El procedimiento consiste en inocular al paciente cierta cantidad de alérgeno. En posteriores dosis (inóculos) se aumenta de forma progresiva la concentración de alérgeno. Esto proporciona al paciente resistencia frente a ese alérgeno. El problema que se plantea en las alergias es que no siempre puede detectarse el alérgeno SUEROS Y VACUNAS. IMPORTANCIA INDUSTRIAL La inmunidad que aparece en el cuerpo como consecuencia de una respuesta inmune no provocada se conoce con el nombre de inmunidad natural. Existe otro tipo de inmunidad, la inmunidad artificial, que se adquiere suministrando al individuo un suero o una vacuna. Hay dos tipos de inmunidad artificial, la pasiva y la activa. La inmunidad artificial pasiva se adquiere cuando al sujeto se le administra directamente anticuerpos específicos para un patógeno determinado. Los anticuerpos producen inmunidad rápidamente (unas pocas horas), pero su efecto no es de larga duración (sólo unos meses), debido a que no se activa la memoria inmunológica. Estos anticuerpos reciben el nombre de suero o antídoto. Los anticuerpos se obtenían de animales domésticos. En la actualidad se utilizan imunoglobulinas humanas. Este tipo de sueros se utilizan para inmunizar contra el tétanos, la difteria, la hepatitis (A y B), etc. La inmunidad artificial activa se produce por inoculación de una vacuna. La inmunidad generada por la vacuna es efectiva al cabo de varios días, pero, al crear memoria inmunológica, su capacidad de acción es duradera. La vacuna contiene antígenos contra los que reacciona el sistema inmune. Estos antígenos inducen a la formación de sus anticuerpos correspondientes, que activarán a los linfocitos T y B, creando las "células de memoria". Si el antígeno vuelve a presentarse, el organismo está preparado para actuar sobre el patógeno de forma rápida y selectiva, impidiendo su propagación.   En la actualidad se utilizan varios tipos de vacunas: Vacunas con patógenos vivos atenuados: el patógeno se trata en el laboratorio para que pierda virulencia. Este tratamiento se sigue con virus, consiguiendo esos patógenos atenuados por mutaciones espontáneas en algunos casos. Este tipo de vacunas se utiliza contra el sarampión, la rubeola, las paperas o la poliomielitis, etc. El riesgo de estas vacunas es que una mutación origine la aparición de un virus infeccioso que provoque la enfermedad. Vacunas con cepas no peligrosas: por mutación espontánea y natural aparecen bacterias o virus que no son capaces de producir una determinada enfermedad, pero disparan la respuesta inmune. Algunas veces se utilizan patógenos que causan enfermedad en una especie (la vaca, por ejemplo) y no la produce en la especie humana. Vacunas con patógenos muertos (bacterias) o inactivados (virus): para provocar la muerte o la inactividad de patógeno se utilizan métodos físicos (alta temperatura, luz ultravioleta, radiaciones, etc.) Suele ser utilizado este método para la obtención de las vacunas de la gripe, la tos ferina, el cólera... Vacunas de antígenos purificados: se utilizan técnicas de ingeniería genética, obteniéndose generalmente una proteína. Esta técnica se ha utilizado para la obtención de la vacuna contra la hepatitis B.