Sistema Inmunitario

Belén González S.Zenón González P.

Origenes de la InmunologíaOrigenes de la InmunologíaOrigenes de la InmunologíaOrigenes de la Inmunología

El primer acercamiento a la inmunización con criterios racionales fue realizado por el médico inglés Edward Jenner (1749-1823) en la imagen superior, tras su constatación de que las tamberas que habían adquirido la viruela de la vaca o vacuna (una forma benigna de enfermedad que sólo producía pústulas en las manos) no eran atacadas por la grave y deformante viruela humana.En 1796 inoculó a un niño, fluido procedente de las pústulas vacunales de Sarah Nelmes; semanas después el niño fue inyectado con pus de una pústula de un enfermo de viruela, comprobando que no quedaba afectado por la enfermedad. El primer abordaje se debió a Louis Pasteur (imagen inferior). Estudiando la bacteria responsable del cólera aviar (Pasteurella aviseptica), observó (1880) que la inoculación en gallinas de cultivos viejos y poco virulentos de esa bacteria, las protegía de contraer la enfermedad cuando posteriormente eran inyectadas con cultivos normales virulentos. De esta forma se obtuvo la primera vacuna a base de microorganismos atenuados.

El médico británico Edward Jenner realizó la primera inmunización moderna en 1796, inoculando el virus de la Viruela Vacuna para obtener respuesta inmune frente a la viruela. En 1885 el científico francés Louis Pasteur fue el primero en utilizar un virus atenuado, el de la rabia, para lograr la inmunización frente a la infección natural.

•La inmunidad es un mecanismo de defensa de los seres vivos que en sus formas natural o adquirida, pasiva o activa permite mantenerse en un estado saludable a pesar de convivir con grandes cantidades de agentes patógenos. •La inmunidad se adquiere al nacer, y va madurando y consolidándose durante los primeros años de vida. •La Inmunidad implica un conjunto de respuestas mediante las cuales el organismo se opone a determinadas sustancias reconocidas como extrañas llamadas antígenos.•La respuesta inmunitaria es la resistencia que opone un organismo ante la invasión de cualquier sustancia que el organismo reconoce como extraña, consistiendo la autotolerancia en evitar que la respuesta inmunitaria ataque a sus propios tejidos (autoinmunidad).•La Inmunología es la rama de la biología que estudia todos los mecanismos fisiológicos de defensa de la integridad biológica del organismo. Dichos mecanismos consisten esencialmente en la identificación de lo extraño y su destrucción.

Inmunidad

Los AntígenosAntígeno es toda sustancia que introducida en un organismo inmunocompetente da lugar a una

respuesta inmunológica.Una sustancia, para poder ser antigénica, necesita reunir una serie de condiciones:1. tener un origen genéticamente extraño al organismo receptor, es decir que en el huésped no exista

una sustancia propia con similitud estructural al antígeno en cuestión. 2. No es necesario que toda la molécula sea químicamente distinta; es suficiente que sólo parte de la

superficie molecular sea distinta para que no sea reconocida como propia y se desencadene en consecuencia la respuesta inmune. Esta es una condición necesaria pero no suficiente, ya que no todas las sustancias, por el solo hecho de ser extrañas, son antigénicas.

3. Es necesario además que la molécula posea ciertas propiedades físicas y químicas para funcionar como antígeno.

Se denomina antigenicidad a la propiedad que posee una sustancia de desencadenar la respuesta inmunológica. Esto está ligado fundamentalmente al peso molecular, complejidad y rigidez que presenta la molécula. Es por ello que sustancias como las proteínas resultan ser los mejores antígenos.

Se denomina especificidad al carácter complementario y altamente selectivo que presenta la respuesta inmune frente al antígeno que le da origen.

Ejemplos de agentes que portan antígenos: el HPV o virus papiloma, Trypanosoma sp., un parásito, Helicobacter sp., una bacteria y células tumorales humanas.

Vías de Ingreso de los Antígenos

Estructuras del Sistema Inmune•Los principales integrantes del sistema inmune son la médula ósea y el timo, órganos de diferenciación inicial de los linfocitos B y T, que son los ejecutores de la respuesta inmune. •Otros órganos son los vasos linfáticos, los ganglios linfáticos, el bazo, las amígdalas, el apéndice, las placas de Peyer, las adenoides y los acúmulos linfoides asociados a los bronquios.•Los vasos del sistema linfático son la vía de retorno del fluido intersticial al sistema circulatorio. Dentro de este sistema de vasos están los ganglios linfáticos. Los microorganismos o partículas extrañas y los desechos son llevados a los canales del sistema linfático y atrapados en los ganglios linfáticos que actúan como filtro. Los ganglios linfáticos también atrapan a las bacterias y a otros microorganismos. Están densamente poblados por linfocitos y macrófagos y dentro de estas estructuras ocurren las interacciones esenciales entre las células que intervienen en la respuesta inmune.•El bazo y el tejido linfoideo asociado a mucosas también son ricos en linfocitos y en células fagocíticas que atrapan partículas. •Las amígdalas atrapan partículas que ingresan por vía nasal o bucal. •En la pared del intestino se encuentran las placas de Peyer, que defienden al resto del cuerpo contra los miles de millones de microorganismos que habitan el tracto intestinal normal.

Mecanismos de Defensa Inespecíficos y Específicos

Inmunidad inespecífica y específicaEl sistema inmunitario se divide en dos ramas funcionales: la inmunidad innata (inespecífica) y la adaptativa (específica). La inmunidad innata, o natural, actúa como primera línea de defensa contra los agentes infecciosos, y la mayoría de los agentes patógenos son controlados antes de que produzcan una infección franca. Cuando estas primeras defensas son superadas, entra en acción el sistema inmunitario adaptativo, que da lugar a una reacción específica contra cada agente infeccioso, lo que normalmente permite erradicarlo. Además, el sistema inmunitario adaptativo recuerda a ese agente infeccioso particular y puede evitar que más adelante vuelva a causar enfermedades. Es el caso de enfermedades tales como el sarampión y la difteria, en las que se produce inmunidad para toda la vida.   La inmunidad innata y la adaptativa son el resultado de diversas moléculas y células distribuidas por el organismo. Las células más importantes son los leucocitos o glóbulos blancos de la sangre, que podrían describirse como "células involucradas en la respuesta inmune". Esos leucocitos se clasifican en dos categorías amplias:   * Fagocitos: incluyen polimorfonucleares neutrófilos, monocitos y macrófagos. Forman parte del sistema inmune innato.   * Linfocitos: median la inmunidad adaptativa.             

Sistema inmune innatoSistema inmune adaptativo

La respuesta no es específicaRespuesta específica contra patógenos y antígenos

La exposición conduce a la respuesta máxima inmediata

Tiempo de demora entre la exposición y la respuesta máxima

Inmunidad mediada por células y componentes humorales

Inmunidad mediada por células y componentes humorales

Sin memoria inmunológicaLa exposición conduce a la memoria inmunológica

Presente en casi todas las formas de vida Presente solo en vertebrados mandibulados

Mecanismos Inespecíficos

La primera línea de defensa de la mayoría de los organismos contra invasores extraños está constituida por la piel y las membranas mucosas. La piel, cuando se daña, gran cantidad de microorganismos pueden entrar rápidamente al cuerpo. El epitelio que forma las membranas mucosas es frágil, pero está bañado por fluidos que contienen sustancias antimicrobianas o por cilios, que barren los microorganismos que entran al sistema respiratorio. El pH extremadamente ácido de los contenidos del estómago crea un ambiente inhóspito, y el tubo intestinal inferior alberga poblaciones residentes de bacterias que defienden su territorio contra otros microorganismos. A pesar de estas defensas, las membranas mucosas son los sitios más comunes de entrada de los microorganismos o de sus toxinas.

Mecanismos Inespecíficos

Si un microorganismo penetra la barrera externa, encuentra una segunda línea de defensa que consiste en una variedad de agentes transportados por la sangre y la linfa circulantes. La respuesta inflamatoria que se produce, una respuesta local, hace que el área dañada se hinche y se torne caliente, rojiza y dolorosa.

Barreras de defensa del cuerpo atravesadas por una astilla. Las propias células del cuerpo y las células bacterianas secretan diversos compuestos químicos que se liberan en el lugar de la herida. Estas sustancias, entre ellas la histamina, hacen aumentar el flujo de sangre en la zona, aumentan la permeabilidad de los capilares y atraen a los leucocitos que migran desde los capilares hacia la herida. Se forma también un coágulo que da comienzo al proceso de cicatrización. Cuando los leucocitos entran en escena, fagocitan a los microorganismos y partículas extrañas.

• (a) Cuando la piel es atravesada por un agente punzante que alberga algún microorganismo, (b) los mastocitos o basófilos secretan histamina, que aumenta el flujo de sangre en la zona y la permeabilidad de los capilares. (c) Simultáneamente, la histamina activa el sistema de la coagulación y se generan pequeños coágulos, lo que da comienzo al proceso de cicatrización. (d) Los leucocitos fagocíticos que ingieren microorganismos y partículas extrañas llegan atraídos por sustancias quimiotácticas producidas localmente. Algunos leucocitos liberan más histamina, lo cual aumenta la respuesta inflamatoria; otros producen citocinas proinflamatorias que cambian el valor de referencia del termostato hipotalámico, en correlación con el inicio de la fiebre. La zona afectada se congestiona y se torna caliente, rojiza y dolorosa.

El Sistema Inmune y sus CélulasLos granulocitos son las células con núcleo más abundantes en la sangre. Estas células fagocitan (ingieren) los antígenos que penetran en el cuerpo, sobre todo si estos antígenos han sido recubiertos en la sangre por inmunoglobulinas o por proteínas del sistema del complemento. Una vez ingeridos, los antígenos suelen ser destruidos por las potentes enzimas de los granulocitos.Los monocitos constituyen un pequeño porcentaje de la totalidad de las células sanguíneas; cuando se encuentran localizados en los tejidos, fuera de la circulación sanguínea, experimentan cambios físicos y morfológicos, y reciben el nombre de macrófagos. Al igual que los granulocitos, los monocitos también ingieren sustancias extrañas, interaccionan con las inmunoglobulinas y con las proteínas del complemento, y contienen enzimas potentes dentro de su citoplasma. Sin embargo, los monocitos alteran además los antígenos, haciendo que la respuesta inmune del tercer tipo de células inmunológicas, los linfocitos, sea más fácil y más eficaz.

SangreSangreSangreSangre PlasmaPlasma Leucocitos, Plaquetas y Leucocitos, Plaquetas y EritrocitosEritrocitos

Proteinas SéricasProteinas SéricasProteinas SéricasProteinas Séricas Células Células MononuclearesMononucleares

Células Células MononuclearesMononucleares

PMNs (Polimorfo PMNs (Polimorfo nucleares) o nucleares) o granulocitosgranulocitos

PMNs (Polimorfo PMNs (Polimorfo nucleares) o nucleares) o granulocitosgranulocitos

•InmunoglobulinasInmunoglobulinas•ComplementoComplemento•Factores coagulaciónFactores coagulación•OtrosOtros

•InmunoglobulinasInmunoglobulinas•ComplementoComplemento•Factores coagulaciónFactores coagulación•OtrosOtros

•NeutrofilosNeutrofilos•EosinofilosEosinofilos•BasofilosBasofilos

•NeutrofilosNeutrofilos•EosinofilosEosinofilos•BasofilosBasofilos

•Linfocitos Linfocitos (células T, (células T, células B & células B & células NK)células NK)•MonocitosMonocitos

•Linfocitos Linfocitos (células T, (células T, células B & células B & células NK)células NK)•MonocitosMonocitos

Células de la Sangre

Los Leucocitos o Glóbulo Blancos normalmente se encuentran de 5000 a 10000 por /mm3 en el adulto. Pueden desplazarse y hasta deslizarse a través de los vasos sanguíneos para penetrar en los tejidos corporales y cumplir funciones de protección del organismo (eliminar bacterias, por ejemplo). Se dividen en dos grandes grupos, de acuerdo con la presencia o ausencia de gránulos: granulocitos o agranulocitos.

a) Los granulocitos comprenden los siguientes tipos celulares:Neutrófilos: su función es dirigirse a áreas del organismo infectadas y fagocitar el material nocivo para el organismo.Eosinófilos: concurren hacia las áreas en que se acumulan complejos antígeno-anticuerpo, a los que fagocitan y neutralizan, disminuyendo la intensidad de las reacciones alérgicas.Basófilos: fija anticuerpos sobre su membrana plasmática. Cuando penetra en el organismo un antígeno específico, se forma el complejo antígeno-anticuerpo sobre su superficie y la célula puede destruirse.

b) los agranulocitos se agrupan en dos tipos:Linfocitos: sintetizan anticuerpos e intervienen en los procesos inmunológicos.Monocitos: migran al tejido conectivo en donde eliminan bacterias, hongos, virus, etc.

Leucocitos o Glóbulos Blancos

Mecanismos Específicos

La respuesta inmune específica o adaptativa difiere de los otros mecanismos de defensa del cuerpo en que identifica específicamente al invasor a través de estructuras de la superficie de un tipo particular de glóbulos blancos, los linfocitos. Cuando los linfocitos involucrados son los linfocitos B se dice que la respuesta inmune es humoral. En cambio, si los linfocitos responsables son los linfocitos T, la respuesta inmune es celular. La respuesta inmune consta de una etapa inicial de reconocimiento, una etapa de diferenciación de los linfocitos específicos que conduce a una tercera etapa efectora en la cual se ponen en acción una serie de mecanismos de destrucción del agresor de acuerdo con las características del antígeno. Cada antígeno estimula diferentes poblaciones de linfocitos, lo que hace que se desarrollen mecanismos apropiados que conducen a la eliminación del agresor.

Mas sobre los Linfocitos B y T

Los linfocitos T y B son células que adquieren inmunocompetencia, es decir, la capacidad de llevar a cabo respuestas inmunitarias ante los estímulos apropiados. Ambos tipos se desarrollan a partir de células madre pluripotenciales con origen en la médula ósea roja. La maduración de los linfocitos B en células inmunocompetentes se completa en la médula ósea, proceso que continúa de por vida, mientras que los linfocitos T se desarrollan a partir de células pre-T que emigran de la médula ósea al timo. Aunque la mayoría de las células T se forman antes de la pubertad, la maduración de algunas prosigue durante toda la vida.Antes de que las células T salgan del timo y las células B de la médula ósea roja, adquieren diversas proteínas de superficie características. Algunas de estas sustancias funcionan como receptores de antígenos, que son moléculas capaces de reconocer antígenos específicos. Además, las células T salen del timo como células CD4+ o CD8+, lo cual significa que poseen en su membrana plasmática las proteínas CD4 o CD8, que desempeñan funciones muy distintas.  Los linfocitos B son los protagonistas principales de la formación de anticuerpos. Los anticuerpos son grandes moléculas de proteína cuyos sitios de unión son complementarios de moléculas extrañas llamadas antígenos. La combinación del antígeno y el anticuerpo inmoviliza al invasor, destruyéndolo o volviéndolo susceptible a la fagocitosis. Se conocen cinco clases de anticuerpos -o inmunoglobulinas-, de los cuales las IgG circulantes son las más intensamente estudiadas. Los linfocitos T, que se diferencian y maduran en el timo, son responsables de la inmunidad mediada por células. Existen varios tipos de linfocitos T que se distinguen por el tipo de glucoproteína que portan en su superficie: las células T colaboradoras, las T citotóxicas y las T supresoras.

Dos Tipos de Respuesta Inmune

La inmunidad consiste en dos tipos de respuestas que guardan relación muy estrecha, ambas desencadenadas  por antígenos. En el primer tipo, las respuestas inmunitarias mediadas por células, los linfocitos T8 proliferan en linfocitos T que atacan directamente a los antígenos invasores. En el segundo tipo, las respuestas inmunitarias mediadas por anticuerpos o humorales, los linfocitos B se transforman en células plasmáticas que sintetizan y secretan proteínas específicas, los anticuerpos o inmunoglobulinas. Estos últimos se unen con antígenos específicos y los inactivan. Muchos linfocitos T4 se convierten en linfocitos T auxiliadores, que ayudan en las respuestas inmunitarias mediadas por células y por anticuerpos.De algún modo, cada tipo de respuesta inmunitaria se especializa en enfrentar determinados tipos de invasores. La inmunidad mediada por células es particularmente eficaz contra:1) microbios patógenos intracelulares, que residen en células huésped (ante todo, hongos, parásitos y virus).2) ciertas células cancerosas.3) transplantes de tejidos extraños. Así pues, la inmunidad mediada por células siempre implica la participación de unas células que atacan a otras. Por su parte, la inmunidad mediada por anticuerpos funciona en especial contra:1) antígenos presentes en los líquidos corporales.2) microbios patógenos extracelulares, que proliferan en los líquidos corporales y pocas veces entran en las células (principalmente bacterias).No obstante, es frecuente que un antígeno dado provoque ambos tipos de respuestas inmunitarias.

La Respuesta inmune humoral puede ser resumida de la siguiente manera:A) Un antígeno se une al linfocito B que presenta inmunoglobulinas con mayor afinidad B) Esta interacción dispara la multiplicación del linfocito B específico C) Se origina una población de células plasmáticas idénticas D) Las células plasmáticas sintetizan anticuerpos específicos contra el antígeno E) Algunos linfocitos B originan células con memoria que responderán rápidamente frente a nuevas apariciones del antígeno

Respuesta Inmune Humoral a partir de los Linfocitos B

• A) un linfocito B madura virgen expone un anticuerpo específico en su superficie.

• B) cuando el linfocito se une a moléculas de antígeno con un epitope complementario al sitio de unión de un anticuerpo, se induce su activación.

• C) el linfocito B comienza a dividirse y a diferenciarse.

• D) origina células plasmáticas y células de memoria.

• Las células plasmáticas secretan grandes cantidades de anticuerpos circulantes, todos con una especificidad idéntica a la de los anticuerpos presentes originalmente sobre los linfocitos B.

• Las cel de memoria portadoras de los mismos anticuerpos persisten indefinidamente en la circulación y secretan anticuerpos sólo después del encuentro posterior con el mismo antígeno diferenciandose en cel plasmáticas

Respuesta Inmune CelularImportante como mecanismo inmunológico de defensa, actuando principalmente frente a virus, así como evitando la aparición y desarrollo de células tumorales. En ella participan esencialmente los linfocitos T colaboradores (Th) y citotóxicos (Tc). Para que los linfocitos T, tal como se ha dicho anteriormente puedan reconocer el antígeno, éste debe ser debidamente presentado. Esta función se realiza por las células presentadoras de antígeno (APC) y sus determinantes antigénicos son expuestos en la superficie de estas células en el seno de las moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). Las Moléculas de Histocompatibilidad se encuentran de la superficie de las células y se unen a fragmentos de proteínas extrañas a fin de presentarlos a las células T específicas.

Reconocimiento y Presentación de Antígenos

Las células presentadoras de antígeno (CPA en el esquema) tienen como misión captar, procesar proteolíticamente en el interior de estas células y después presentar el antígeno a los linfocitos T conjuntamente con las moléculas de histocompatibilidad.

Activación de Linfocitos y Producción de Interleucinas

Para que la activación del Antígeno se lleve a cabo se requiere que previamente se halla producido la interacción entre las células presentadoras (APC en el esquema) y las respondedoras (Linfocito Th en el esquema). Este fenómeno se lleva a cabo prioritariamente por las moléculas de adhesión que son un grupo muy heterogéneo de sustancias que se encuentran en la superficie de las células presentadoras y respondedoras y que hacen posible la adherencia entre ellas y en consecuencia permiten la unión entre el receptor de las células T y el complejo MHC-Ag (Molécula de Histocompatibilidad – Antígeno) de la APC.

Se denominan interleucinas o interleukinas a un conjunto de proteínas que son sintetizadas y expresadas por los leucocitos, más específicamente por los Linfocitos TCD4 y que tienen como función la intercomunicación (de servir como mensajeros) entre los distintos leucocitos, participando en la respuesta del sistema inmunitario. NK: Natural Killer o Célula CitolíticaM0: MacrófagoB: Linfocito BTc: Linfocito T CitotóxicoTh: Linfocito T Helper

Sistema Inmune - Proteínas Inmunitarias

Los tres tipos de proteínas que forman parte del sistema inmunológico, y se encuentran disueltas en el suero (la porción líquida de la sangre), son las inmunoglobulinas, las citoquinas y las proteínas del complemento. Hay miles de clases diferentes de inmunoglobulinas, que reciben el nombre de anticuerpos; cada una de ellas se combina de manera exacta con un tipo específico de antígeno y contribuye a su eliminación. Esta inmensa diversidad es la característica principal del sistema inmunológico en conjunto.

Las citoquinas son compuestos solubles, responsables en gran parte de la regulación de la respuesta inmunológica. Si son segregadas por los linfocitos, reciben el nombre de linfoquinas; si son segregadas por los monocitos, se denominan monoquinas. Algunas citoquinas amplifican o incrementan una respuesta inmunológica que está en curso, otras hacen que las células proliferen, y otras pueden suprimir una respuesta inmunológica en funcionamiento. El sistema inmunológico, al igual que otros sistemas corporales, debe ser regulado de esta forma, de modo que el sistema esté activo cuando sea necesario, pero que no lo esté de una manera patológica.

Las proteínas del complemento forman una familia de compuestos que, junto con las inmunoglobulinas, actúan para propiciar una respuesta inmunológica adecuada. Una vez que un anticuerpo se une específicamente a su antígeno, las proteínas del complemento pueden unirse al complejo formado de esta forma, y facilitan que las células inmunológicas lleven a cabo la fagocitosis.

Los Anticuerpos (también conocidos como inmunoglobulinas) son glucoproteínas. Pueden encontrarse disueltas en la sangre o en otros fluidos corporales de los vertebrados y son empleados por el sistema inmunitario para identificar y neutralizar elementos extraños tales como bacterias, virus o parásitos.Tras la unión antígeno-anticuerpo (Ag-Ac), las sustancias extrañas (o antígenos) son neutralizadas y posteriormente destruidas por las inmunoglobulinas a través de mecanismos, que pueden ser diferentes según el tipo de inmunoglobulina que participa.

Existen cinco clases de anticuerpo: las inmunoglobulina “M”, “G”, “A”, “E”, y “D”Ig M es la dominante después que se ha producido el contacto con el antígenoIg G es la predominante en la respuesta secundaria de anticuerpoIg A es el principal anticuerpo de las mucosas, en la saliva y en las lagrimas.Ig E produce efectos nocivos por ejemplo en los cuadros alérgicosIg D se desconoce exactamente cual es su función.

Anticuerpos o Inmunoglobulinas

Diferentes Inmunoglobulinas

Etapas de la Respuesta Inmune

Se puede simplificar la respuesta inmune planteándola por etapas:A) A partir de un pool de linfocitos, sucede el reconocimiento directo de un antígeno por parte de linfocitos B y captación, procesamiento y presentación por células presentadoras de antígeno a los linfocitos T.B) Activación por expansión clonal y diferenciación. Se produce la proliferación de los linfocitos activados.C) Respuesta efectora que incluye la diferenciación en células de memoria.

Las VacunasUna Vacuna es un preparado de antígenos procedentes de microorganismos patógenos, cuya finalidad es la creación de anticuerpos que reconozcan y ataquen a la infección y, por lo tanto, produzcan la inmunidad del organismo inoculado.La vacuna suele consistir en dosis muy pequeñas del propio agente (forma inactiva o atenuada) que origina la enfermedad, por lo que provoca la creación de anticuerpos que permanecen en el organismo y lo protegen en el caso de futuros contagios. La técnica de administración depende del tipo de vacuna; la más común es la inoculación, pero en algunos casos es la ingestión o el spray nasal.