Sistema inmune: mecanismos del sistema inmune - anatomía y fisiología


Anatomía y Fisiología del sistema inmune. Mecanismos y evolución del sistema inmune o inmunológico. Inmunidad innata no específica e Inmunidad específica adquirida. El desarrollo de la inmunidad en los principales grupos de animales. Orígenes genéticos del sistema inmunológico.

Sistema inmunitario, el grupo complejo de respuestas de defensa encontradas en humanos y otros vertebrados avanzados que ayudan a repeler los organismos que causan enfermedades (patógenos). La inmunidad contra la enfermedad es conferida en realidad por dos sistemas de defensa cooperativos, llamados inmunidad inespecífica, innata e inmunidad adquirida específica.

Los mecanismos de protección inespecíficos repelen igualmente a todos los microorganismos, mientras que las respuestas inmunitarias específicas se adaptan a tipos particulares de invasores. Ambos sistemas trabajan juntos para impedir que los organismos entren y proliferen dentro del cuerpo. Estos mecanismos inmunes también ayudan a eliminar las células anormales del cuerpo que pueden convertirse en cáncer.

Inmunidad mediada por células: estimulación de la respuesta inmune.

Inmunidad mediada por células: estimulación de la respuesta inmune.

Estimulación de la respuesta inmunitaria por células T auxiliares activadas: activada por interacción compleja con moléculas en la superficie de un macrófago o alguna otra célula presentadora de antígeno, una célula T auxiliar prolifera en dos subtipos generales, TH1 y TH2. Estos a su vez estimulan las vías complejas de la respuesta inmune mediada por células y la respuesta inmune humoral, respectivamente.

Célula B de memoria: selección clonal de una célula B

Célula B de memoria: selección clonal de una célula B
Selección clonal de una célula B: activado por la unión de un antígeno a un receptor de adaptación específico en su superficie, una célula B prolifera en un clon. Algunas células clonales se diferencian en células plasmáticas, que son células de corta vida que secretan anticuerpos contra el antígeno. Otros forman células de memoria, que son de vida más larga y que, al proliferar rápidamente, ayudan a montar una defensa eficaz sobre una segunda exposición al antígeno.

Las siguientes secciones proporcionan una explicación detallada de cómo la función inmunológica no específica y específica y cómo evolucionó el sistema inmunológico. Para información sobre cómo estos sistemas pueden ir mal y dar lugar a la enfermedad, ver el trastorno del sistema inmunológico. Para obtener información adicional sobre leucemias, linfomas y mielomas, consulte el artículo cáncer.

Mecanismos del sistema inmunológico


Inmunidad innata no específica


La mayoría de los microorganismos encontrados en la vida diaria son repelidos antes de que causen signos y síntomas detectables de la enfermedad. Estos patógenos potenciales, que incluyen virus, bacterias, hongos, protozoos y gusanos, son muy diversos, por lo que un sistema de defensa inespecífico que desvía todos los tipos de esta horda microscópica variada es igualmente útil para un organismo. El sistema inmune innato proporciona este tipo de protección inespecífica a través de una serie de mecanismos de defensa, que incluyen barreras físicas tales como la piel, barreras químicas tales como proteínas antimicrobianas que dañan o destruyen invasores y células que atacan células extrañas y células corporales que albergan agentes infecciosos . Los detalles de cómo estos mecanismos funcionan para proteger el cuerpo se describen en las siguientes secciones.

BARRERAS EXTERNAS A LA INFECCIÓN

La piel y los revestimientos mucosos de los tractos respiratorio, gastrointestinal y genitourinario constituyen la primera línea de defensa contra la invasión por microbios o parásitos.

Piel

La piel humana tiene una capa externa resistente de células que producen queratina. Esta capa de células, que se renueva constantemente desde abajo, sirve como barrera mecánica para la infección. Además, las glándulas de la piel segregan sustancias oleosas que incluyen ácidos grasos, como el ácido oleico, que pueden matar algunas bacterias; Las glándulas de la piel también segregan lisozima, una enzima (también presente en las lágrimas y la saliva) que puede romper la pared externa de ciertas bacterias. Las víctimas de quemaduras severas suelen ser víctimas de infecciones de bacterias normalmente inofensivas, lo que ilustra la importancia de la piel intacta y saludable para un sistema inmunológico saludable.

Membranas mucosas

Al igual que la capa exterior de la piel, pero mucho más suave, las membranas mucosas de los tractos respiratorio, gastrointestinal y genitourinario proporcionan una barrera mecánica de células que se renuevan constantemente. El revestimiento del tracto respiratorio tiene células que secretan moco (flema), que atrapa a partículas pequeñas. Otras células en la pared del tracto respiratorio tienen pequeñas proyecciones similares a los cabellos llamadas cilios, que golpean constantemente en un movimiento de barrido que propulsa el moco y las partículas atrapadas arriba y fuera de la garganta y la nariz. También están presentes en el moco anticuerpos protectores, que son productos de inmunidad específica.

Las células del revestimiento del tracto gastrointestinal secretan moco que, además de ayudar al paso de los alimentos, pueden atrapar partículas potencialmente dañinas o impedir que se adhieran a las células que forman el revestimiento del intestino. Los anticuerpos protectores son secretados por las células subyacentes al revestimiento gastrointestinal. Además, el revestimiento del estómago secreta ácido clorhídrico que es lo suficientemente fuerte como para matar a muchos microbios.

BARRERAS QUÍMICAS A LA INFECCIÓN

Algunos microbios penetran las barreras protectoras del cuerpo y entran en los tejidos internos. Allí encuentran una variedad de sustancias químicas que pueden prevenir su crecimiento. Estas sustancias incluyen sustancias químicas cuyos efectos protectores son incidentales a su función primaria en el cuerpo, sustancias químicas cuya función principal es dañar o destruir invasores y productos químicos producidos por bacterias naturales.

Productos químicos con efectos protectores incidentales

Algunos de los productos químicos involucrados en los procesos normales del cuerpo no están directamente involucrados en la defensa del cuerpo contra la enfermedad. Sin embargo, ayudan a repeler a los invasores. Por ejemplo, los productos químicos que inhiben las enzimas digestivas potencialmente dañinas liberadas de las células del cuerpo que han muerto en el curso natural de los acontecimientos también pueden inhibir enzimas similares producidas por las bacterias, limitando así el crecimiento bacteriano.

Otra sustancia que proporciona protección contra los microbios incidentalmente a su función celular primaria es la transferencia de proteínas de la sangre. La función normal de la transferrina es unir moléculas de hierro que se absorben en el torrente sanguíneo a través del intestino y para entregar el hierro a las células, que requieren el mineral para crecer. El beneficio protector transferrina confiere resultados del hecho de que las bacterias, como las células, necesitan hierro libre para crecer. Cuando se unen a la transferrina, sin embargo, el hierro no está disponible para los microbios invasores, y su crecimiento se origina.

Proteínas antimicrobianas

Complemento

Un número de proteínas contribuyen directamente al sistema de defensa inespecífico del cuerpo ayudando a destruir microorganismos invasores. Un grupo de tales proteínas se denomina complemento porque trabaja con otros mecanismos de defensa del cuerpo, complementando sus esfuerzos para erradicar a los invasores. Muchos microorganismos pueden activar el complemento en formas que no implican inmunidad específica. Una vez activadas, las proteínas del complemento trabajan juntas para lisar o separar los organismos infecciosos dañinos que no tienen capas protectoras. Otros microorganismos pueden evadir estos mecanismos, pero caen presa de las células limpiadoras, que engullen y destruyen los agentes infecciosos, ya los mecanismos de la respuesta inmune específica. El complemento coopera con sistemas de defensa no específicos y específicos y se describe con más detalle bajo los mecanismos inmunes mediados por anticuerpos.

Interferones

Otro grupo de proteínas que proporcionan protección son los interferones, que inhiben la replicación de muchos, pero no todos los virus. Las células que han sido infectadas con un virus producen interferón, que envía una señal a otras células del cuerpo para resistir el crecimiento viral. Cuando se descubrió por primera vez en 1957, se pensó que el interferón era una sola sustancia, pero desde entonces se han descubierto varios tipos, cada uno producido por un tipo diferente de célula. El interferón alfa es producido por glóbulos blancos distintos de los linfocitos, el interferón beta por los fibroblastos y el interferón gamma por las células asesinas naturales y los linfocitos T citotóxicos (células T asesinas). Todos los interferones inhiben la replicación viral interfiriendo con la transcripción del ácido nucleico viral. Los interferones ejercen efectos inhibidores adicionales regulando la medida en que los linfocitos y otras células expresan ciertas moléculas importantes en sus membranas superficiales.

Proteínas de bacterias naturales

En el intestino delgado y del intestino grueso, el crecimiento de las bacterias invasoras puede ser inhibido por bacterias intestinales que no causan enfermedades. Estos microorganismos intestinales segregan una variedad de proteínas que aumentan su propia supervivencia al inhibir el crecimiento de las especies bacterianas invasoras.

DEFENSAS CELULARES

Si un agente infeccioso no es repelido con éxito por las barreras químicas y físicas descritas anteriormente, se encontrará con células cuya función es eliminar las sustancias extrañas que entran en el cuerpo. Estas células son las células efectoras inespecíficas de la respuesta inmune innata. Incluyen células captadoras, es decir, diversas células que atacan directamente a agentes infecciosos y células asesinas naturales, que atacan células del cuerpo que albergan organismos infecciosos. Algunas de estas células destruyen los agentes infecciosos al engullirlos y destruirlos a través del proceso de fagocitosis, mientras que otras células recurren a medios alternativos. Como sucede con otros componentes de la inmunidad innata, estas células interactúan con los componentes de la inmunidad adquirida para combatir la infección.

Células Scavenger (receptores)

Todos los animales superiores y muchos más bajos tienen células de depredación-principalmente leucocitos (glóbulos blancos) -que destruyen los agentes infecciosos. La mayoría de los vertebrados, incluyendo todas las aves y los mamíferos, poseen dos tipos principales de células limpiadoras. Su importancia fue reconocida por primera vez en 1884 por el biólogo ruso Élie Metchnikoff, que los llamó microfagos y macrófagos, después de las palabras griegas que significan "pequeños comedores" y "grandes comedores".

Estructura de macrófagos

Estructura de macrófagos
Los macrófagos, los principales componentes fagocíticos (que engullen las células) del sistema inmunológico, injeren y destruyen partículas extrañas tales como bacterias.

Granulocitos

Los microfagos se llaman ahora granulocitos, debido a los numerosos gránulos que contienen químicos que se encuentran en su citoplasma o leucocitos polimorfonucleares, debido al extraño núcleo formado por estas células. Algunos gránulos contienen enzimas digestivas capaces de descomponer las proteínas, mientras que otros contienen bactericidas (bacterias). Existen tres clases de granulocitos: neutrófilos, eosinófilos y basófilos, que se distinguen de acuerdo con la forma del núcleo y la forma en que los gránulos en el citoplasma están teñidos por el colorante.

Las diferencias en las características de tinción reflejan diferencias en la composición química de los gránulos. Los neutrófilos son el tipo más común de granulocitos, constituyendo alrededor de 60 a 70 por ciento de todos los glóbulos blancos. Estos granulocitos ingeren y destruyen microorganismos, especialmente bacterias. Menos comunes son los eosinófilos, que son particularmente eficaces para dañar las células que componen la cutícula (pared del cuerpo) de los parásitos más grandes. Menos aún son los basófilos, que liberan heparina (una sustancia que inhibe la coagulación de la sangre), histamina y otras sustancias que juegan un papel en algunas reacciones alérgicas (ver trastorno del sistema inmune: Alergias). Muy similares en estructura y función a basófilos son las células de tejido llamadas mastocitos, que también contribuyen a las respuestas inmunes.

Los granulocitos, que tienen una vida útil de sólo unos pocos días, se producen continuamente a partir de células madre (es decir, precursoras) en la médula ósea. Entran en el torrente sanguíneo y circulan por unas pocas horas, después de lo cual salen de la circulación y mueren. Los granulocitos son móviles y son atraídos a materiales extraños por señales químicas, algunos de los cuales son producidos por los mismos microorganismos invasores, otros por tejidos dañados y otros por la interacción entre microbios y proteínas en el plasma sanguíneo. Algunos microorganismos producen toxinas que envenenan los granulocitos y por lo tanto escapan a la fagocitosis; Otros microbios son indigeribles y no mueren cuando se ingieren. Por sí mismos, entonces, los granulocitos son de eficacia limitada y requieren refuerzo por los mecanismos de inmunidad específica.

Macrófagos

El otro tipo principal de célula captadora es el macrófago, la forma madura del monocito. Al igual que los granulocitos, los monocitos son producidos por las células madre en la médula ósea y circulan a través de la sangre, aunque en menor número. Sin embargo, a diferencia de los granulocitos, los monocitos experimentan diferenciación, convirtiéndose en macrófagos que se depositan en muchos tejidos, especialmente en los tejidos linfoides (por ejemplo, el bazo y los ganglios linfáticos) y el hígado, que sirven como filtros para atrapar microbios y otras partículas extrañas que llegan a través de la sangre o La linfa Los macrófagos viven más tiempo que los granulocitos y, aunque eficaces como depuradores, básicamente proporcionan una función diferente.

En comparación con los granulocitos, los macrófagos se mueven con relativa lentitud. Son atraídos por estímulos diferentes y generalmente llegan a sitios de invasión más tarde que los granulocitos. Los macrófagos reconocen e ingieren partículas extrañas por mecanismos que son básicamente similares a los de los granulocitos, aunque el proceso digestivo es más lento y no tan completo. Este aspecto es de gran importancia para el papel que desempeñan los macrófagos en estimular respuestas inmunitarias específicas, algo en el cual los granulocitos no desempeñan ningún papel (ver Activación de los linfocitos T y B).

Células asesinas naturales (NK)

Las células asesinas naturales no atacan directamente a los organismos invasores, sino que destruyen las propias células del cuerpo que se han vuelto cancerosas o infectadas con un virus. Las células NK fueron reconocidas por primera vez en 1975, cuando los investigadores observaron células en la sangre y tejidos linfoides que no eran ni los eliminadores descritos anteriormente, ni los linfocitos ordinarios, pero que sin embargo eran capaces de destruir células. Aunque son similares en apariencia a los linfocitos, las células NK contienen gránulos que contienen sustancias químicas citotóxicas. Las células NK reconocen las células en división por un mecanismo que no depende de la inmunidad específica. A continuación, se unen a estas células en división y la inserción de sus gránulos a través de la membrana externa y en el citoplasma. Esto hace que las células que se dividen se escapen y mueran. No es seguro si las células NK pertenecen a un linaje distinto o son una forma especial de linfocitos. Se sabe que producen interferón gamma. Su función biológica principal puede ser regular el crecimiento de las células madre en la médula ósea y en otras partes.

Respuestas no específicas a la infección

El cuerpo tiene una serie de métodos no específicos de lucha contra la infección que se llaman respuestas inducidas temprano. Incluyen la respuesta de fase aguda y la respuesta inflamatoria, que pueden eliminar la infección o mantenerla en jaque hasta que las respuestas inmunitarias específicas adquiridas tengan tiempo de desarrollarse. Las respuestas inmunes no específicas ocurren más rápidamente que las respuestas inmunes adquiridas, pero no proporcionan inmunidad duradera a patógenos específicos.

Las respuestas inmunitarias no adaptativas dependen de una serie de señales químicas, llamadas colectivamente citoquinas, para llevar a cabo sus efectos. Estas citocinas incluyen miembros de la familia de las proteínas llamadas interleuquinas, que inducen fiebre y respuesta de fase aguda, y factor de necrosis tumoral alfa, que inicia la respuesta inflamatoria.

Respuesta en fase aguda

Cuando el cuerpo es invadido por un patógeno, los macrófagos liberan las señales de proteína interleucina-1 (IL-1) e interleucina-6 (IL-6) para ayudar a combatir la infección. Uno de sus efectos es elevar la temperatura del cuerpo, causando la fiebre que a menudo acompaña a la infección. (Las interleucinas aumentan la temperatura corporal actuando sobre el hipotálamo regulador de la temperatura en el cerebro y afectando la movilización de energía por parte de las células grasas y musculares). Se cree que la fiebre ayuda a eliminar las infecciones porque la mayoría de las bacterias crecen óptimamente a temperaturas inferiores a la normal. Pero la fiebre es sólo parte del mecanismo de defensa innato más general llamado respuesta de fase aguda.

Además de elevar la temperatura corporal, las interleucinas estimulan las células hepáticas a secretar cantidades incrementadas de varias proteínas diferentes en el torrente sanguíneo. Estas proteínas, llamadas colectivamente proteínas de fase aguda, se unen a las bacterias y, al hacerlo, activan las proteínas del complemento que destruyen el patógeno. Las proteínas de fase aguda actúan de forma similar a los anticuerpos pero son más democráticas, es decir, no distinguen entre patógenos como los anticuerpos, sino que atacan a un amplio rango de microorganismos por igual. Otro efecto de las interleucinas es aumentar el número de neutrófilos circulantes y eosinófilos, que ayudan a combatir la infección.

Respuesta inflamatoria

La infección a menudo resulta en daño tisular, que puede desencadenar una respuesta inflamatoria. Los signos de inflamación incluyen dolor, hinchazón, enrojecimiento y fiebre, que son inducidos por sustancias químicas liberadas por los macrófagos. Estas sustancias promueven el flujo sanguíneo al área, aumentan la permeabilidad de los capilares e inducen la coagulación. El aumento del flujo sanguíneo es responsable de enrojecimiento, y la filtración de los capilares permite que las células y los líquidos entren en los tejidos, causando dolor e hinchazón.

Estos efectos traen más células fagocíticas al área para ayudar a eliminar los patógenos. Las primeras células que llegan, generalmente dentro de una hora, son neutrófilos y eosinófilos, seguidos pocas horas después por los macrófagos. Los macrófagos no sólo engullen patógenos, sino que también ayudan al proceso de curación mediante la eliminación de desechos celulares que se acumulan a partir de células de tejidos destruidos y neutrófilos que se autodestruyen después de ingerir microorganismos. Si la infección persiste, los componentes de inmunidad-anticuerpos específicos y células T-llegan al sitio para combatir la infección.

Inmunidad específica adquirida


Se sabe desde hace siglos que las personas que contraen ciertas enfermedades y sobreviven generalmente no contraen esas enfermedades nuevamente. El historiador griego Tucídides señaló que, cuando la peste se desarrollaba en Atenas durante el siglo V aC, los enfermos y los moribundos no habrían recibido ninguna enfermería si no hubiera sido por la devoción de los que ya se habían recuperado de la enfermedad; Se sabía que nadie había atrapado la peste por segunda vez. Lo mismo se aplica, con raras excepciones, a muchas otras enfermedades, como la viruela, la varicela, el sarampión y las paperas. Sin embargo, el tener sarampión no impide que un niño contraiga la varicela, o viceversa. La protección adquirida al experimentar una de estas infecciones es específica para esa infección; En otras palabras, se debe a la inmunidad adquirida específica, también llamada inmunidad adaptativa.

Existen otras enfermedades infecciosas, como el resfriado común, la gripe, la neumonía y las enfermedades diarreicas, que pueden ser capturadas una y otra vez; Estos parecen contradecir la noción de inmunidad específica. Pero la razón por la que tales enfermedades pueden repetirse es que muchos agentes infecciosos diferentes producen síntomas similares (y por lo tanto la misma enfermedad). Por ejemplo, más de 100 virus pueden causar el grupo de síntomas conocido como el resfriado común. En consecuencia, aunque la infección con un agente particular protege contra la reinfección por ese mismo patógeno, no confiere protección a otros patógenos que no se han encontrado.

La inmunidad adquirida depende de los glóbulos blancos especializados conocidos como linfocitos. Esta sección describe las diversas formas en que los linfocitos operan para conferir inmunidad específica. Aunque se iniciaron estudios pioneros a finales del siglo XIX, la mayor parte del conocimiento de la inmunidad específica se ha ganado desde la década de 1960, y se están obteniendo continuamente nuevos conocimientos.

LA NATURALEZA DE LOS LINFOCITOS

Características generales

Ubicación en el sistema linfático

Los linfocitos son las células responsables de la capacidad del cuerpo para distinguir y reaccionar a un número casi infinito de diferentes sustancias extrañas, incluyendo aquellas de las que están compuestos los microbios. Los linfocitos son principalmente una población inactiva, esperando las señales apropiadas para ser movidas a la acción. Los linfocitos inactivos son células pequeñas y redondas llenadas en gran parte por un núcleo. Aunque sólo tienen una pequeña cantidad de citoplasma en comparación con otras células, cada linfocito tiene organelos citoplasmáticos suficientes (pequeñas unidades funcionales como las mitocondrias, el retículo endoplásmico y un aparato de Golgi) para mantener la célula viva.

Los linfocitos se mueven sólo lentamente por sí mismos, pero pueden viajar rápidamente alrededor del cuerpo cuando se llevan a lo largo de la sangre o la linfa. En cualquier momento un humano adulto tiene aproximadamente 2 × 1012 linfocitos, aproximadamente 1 por ciento de los cuales están en el torrente sanguíneo. La mayoría se concentra en diversos tejidos dispersos por todo el cuerpo, particularmente la médula ósea, el bazo, el timo, los ganglios linfáticos, las amígdalas y el revestimiento de los intestinos, que constituyen el sistema linfático. Los órganos o tejidos que contienen tales concentraciones de linfocitos se llaman linfoides. Los linfocitos en las estructuras linfoides son libres de moverse, aunque no están sueltos; Más bien, están confinados dentro de una delgada red de capilares linfáticos ubicados en tejidos conectivos que canalizan los linfocitos para que entren en contacto con otras células, especialmente macrófagos, que recubren las mallas de la red. Esto asegura que los linfocitos interactúan entre sí y con materiales extraños atrapados por los macrófagos de una manera ordenada.

células B y T

Los linfocitos se originan de células madre en la médula ósea; Estas células madre se dividen continuamente, liberando linfocitos inmaduros en el torrente sanguíneo. Algunas de estas células viajan al timo, donde se multiplican y se diferencian en linfocitos T o células T. El T significa el timo derivado, refiriéndose al hecho de que estas células maduran en el timo. Una vez que han dejado el timo, las células T entran en el torrente sanguíneo y circulan hacia y dentro del resto de los órganos linfoides, donde pueden multiplicarse más en respuesta a la estimulación apropiada. Aproximadamente la mitad de todos los linfocitos son células T.

Algunos linfocitos permanecen en la médula ósea, donde se diferencian y luego pasan directamente a los órganos linfoides. Se denominan linfocitos B o células B y, como las células T, pueden madurar y multiplicarse más en los órganos linfoides cuando se estimulan adecuadamente. Aunque es apropiado referirse a ellos como células B en humanos y otros mamíferos, debido a que son derivados de médula ósea, el B en realidad representa la bolsa de Fabricius, un órgano linfoide que se encuentra sólo en las aves, los organismos en los que las células B fueron Descubierto por primera vez.

Las células B y T reconocen y ayudan a eliminar moléculas extrañas (antígenos), como las que forman parte de los organismos invasores, pero lo hacen de diferentes maneras. Las células B secretan anticuerpos, proteínas que se unen a los antígenos. Dado que los anticuerpos circulan a través de los humores (es decir, fluidos corporales), la protección proporcionada por las células B se llama inmunidad humoral. Las células T, por el contrario, no producen anticuerpos, sino que atacan directamente a los invasores. Debido a que este segundo tipo de inmunidad adquirida depende de la participación directa de las células en lugar de anticuerpos, se llama inmunidad mediada por células.

Las células T reconocen sólo los agentes infecciosos que han entrado en las células del cuerpo, mientras que las células B y los anticuerpos interactúan con los invasores que permanecen fuera de las células del cuerpo. Estos dos tipos de inmunidad adquirida específica, sin embargo, no son tan distintos como se podría inferir a partir de esta descripción, ya que las células T también juegan un papel importante en la regulación de la función de las células B. En muchos casos, una respuesta inmune implica tanto ataques humorales como mediados por células sobre la sustancia extraña. Además, ambas clases de linfocitos pueden activar o potenciar una variedad de respuestas inmunes no específicas.

Capacidad para reconocer moléculas extrañas

Moléculas receptoras

Los linfocitos se distinguen de otras células por su capacidad para reconocer moléculas extrañas. El reconocimiento se realiza mediante moléculas receptoras. Una molécula receptora es una proteína especial cuya forma es complementaria a una porción de una molécula extraña. Esta complementariedad de forma permite que el receptor y la molécula extraña se adapten entre sí de una manera aproximadamente análoga a la forma en que una llave encaja en una cerradura.

Las moléculas receptoras están unidas a la superficie del linfocito o secretadas en fluidos del cuerpo. Los linfocitos B y T tienen moléculas receptoras en sus superficies celulares, pero sólo las células B fabrican y secretan un gran número de moléculas receptoras no unidas, llamadas anticuerpos. Los anticuerpos corresponden en estructura a las moléculas receptoras en la superficie de la célula B.

Antígenos

Cualquier material extraño -normalmente de naturaleza compleja ya menudo una proteína- que se une específicamente a una molécula receptora hecha por linfocitos se denomina antígeno. Los antígenos incluyen moléculas encontradas en microorganismos invasores, tales como virus, bacterias, protozoos y hongos, así como moléculas localizadas en la superficie de sustancias extrañas, tales como polen, polvo o tejido trasplantado. Cuando un antígeno se une a una molécula receptora, puede o no evocar una respuesta inmune. Los antígenos que inducen una respuesta de este tipo se llaman inmunógenos. Por lo tanto, se puede decir que todos los inmunógenos son antígenos, pero no todos los antígenos son inmunógenos. Por ejemplo, un grupo químico simple que puede combinarse con un receptor de linfocitos (es decir, es un antígeno) pero no induce una respuesta inmune (es decir, no es un inmunógeno) se llama hapteno. Aunque los haptenos no pueden evocar una respuesta inmune por sí mismos, pueden llegar a ser inmunogénicos cuando se unen a una molécula más grande y más compleja, tal como una proteína, una característica que es útil en el estudio de respuestas inmunes.

Antígeno; anticuerpo; Linfocito

Antígeno; anticuerpo; Linfocito
Las células fagocíticas destruyen los antígenos virales y bacterianos al comerlos, mientras que las células B producen anticuerpos que se unen a los antígenos y los inactivan.

Muchos antígenos tienen una variedad de patrones tridimensionales distintos en diferentes áreas de sus superficies. Cada patrón se llama un determinante antigénico, o epítopo, y cada epítopo es capaz de reaccionar con un receptor de linfocitos diferente. Los antígenos complejos presentan un "mosaico antigénico" y pueden evocar respuestas de una variedad de linfocitos específicos. Algunos determinantes antigénicos son mejores que otros para efectuar una respuesta inmune, presumiblemente porque hay un mayor número de linfocitos que responden. Es posible que dos o más sustancias diferentes tengan un epítopo en común. En estos casos, los componentes inmunes inducidos por un antígeno son capaces de reaccionar con todos los otros antígenos portadores del mismo epítopo. Tales antígenos se conocen como antígenos de reacción cruzada.

Las células T y las células B difieren en la forma del antígeno que reconocen, y esto afecta a los antígenos que pueden detectar. Las células B se unen al antígeno de los invasores que se encuentran en la circulación fuera de las células del cuerpo, mientras que las células T sólo detectan los invasores que de alguna manera han entrado en las células del cuerpo. Así, los materiales extraños que han sido ingeridos por las células del cuerpo o microorganismos tales como los virus que penetran las células y se multiplican dentro de ellos están fuera del alcance de los anticuerpos pero pueden ser eliminados por las células T.

Diversidad de linfocitos

El sistema inmune específico (en otras palabras, la suma total de todos los linfocitos) puede reconocer virtualmente cualquier molécula compleja que la naturaleza o la ciencia haya ideado. Esta notable capacidad resulta de los trillones de diferentes receptores de antígenos que son producidos por los linfocitos B y T. Cada linfocito produce su propio receptor específico, que está organizado estructuralmente de manera que responde a un antígeno diferente. Después de que una célula encuentra un antígeno que reconoce, se estimula para multiplicarse, y la población de linfocitos que llevan ese receptor particular aumenta.

¿Cómo es que el cuerpo tiene una increíble diversidad de receptores que están siempre listos para responder a las moléculas invasoras? Para entender esto, una revisión rápida de los genes y las proteínas será útil. Las moléculas receptoras de antígeno son proteínas, que están compuestas de unas pocas cadenas polipeptídicas (es decir, cadenas de aminoácidos unidas entre sí por enlaces químicos conocidos como enlaces peptídicos). La secuencia en la que los aminoácidos se ensamblan para formar una cadena polipeptídica particular se especifica mediante una región discreta de ADN, denominada gen. Pero si cada región polipéptica de cada receptor de antígeno estuviera codificada por un gen diferente, el genoma humano (toda la información genética codificada en el ADN que se lleva en los cromosomas de las células) necesitaría dedicar billones de genes a codificar sólo para estos Proteínas del sistema inmunológico. Puesto que todo el genoma humano contiene aproximadamente 30.000 genes, los individuos no pueden heredar un gen para cada componente de receptor de antígeno particular. En su lugar, existe un mecanismo que genera una enorme variedad de receptores a partir de un número limitado de genes.

Lo que se hereda es un conjunto de segmentos génicos para cada tipo de cadena polipeptídica. A medida que cada linfocito madura, estos segmentos de genes se unen para formar un gen para cada polipéptido que forma un receptor de antígeno específico. Este reordenamiento de segmentos génicos alternativos ocurre predominantemente, aunque no enteramente, al azar, de modo que puede resultar un número enorme de combinaciones. La diversidad adicional se genera a partir de la recombinación imprecisa de los segmentos génicos -un proceso llamado diversificación de la unión- a través de la cual se pueden acortar o alargar los extremos de los segmentos génicos. El reordenamiento genético tiene lugar en la etapa en que los linfocitos generados a partir de células madre se convierten en funcionales, de manera que cada linfocito maduro es capaz de producir un solo tipo de receptor. Por lo tanto, a partir de un grupo de sólo cientos de genes, se puede crear una variedad ilimitada de diversos receptores de antígeno.

Todavía otros mecanismos contribuyen a la diversidad de receptores. Superpuesto al mecanismo esbozado en términos simplificados arriba es otro proceso, llamado mutación somática. La mutación es la aparición espontánea de pequeños cambios en el ADN durante el proceso de división celular. Se llama somático cuando ocurre en las células del cuerpo (el soma griego significa "cuerpo") en lugar de en las células de la línea germinal (huevos y esperma). Aunque la mutación somática puede ser un evento fortuito en cualquier célula del cuerpo, ocurre regularmente en el ADN que codifica los receptores de antígeno en los linfocitos. Por lo tanto, cuando un linfocito es estimulado por un antígeno para dividir, nuevas variantes de su receptor de antígeno pueden estar presentes en sus células descendientes, y algunas de estas variantes pueden proporcionar un ajuste aún mejor para el antígeno que fue responsable de la estimulación original.

RECEPTORES DE ANTÍGENOS DE CÉLULAS B Y ANTICUERPOS

Los receptores de antígeno en linfocitos B son idénticos a los sitios de unión de anticuerpos que estos linfocitos fabrican una vez estimulados, excepto que las moléculas receptoras tienen una cola extra que penetra en la membrana celular y las ancla a la superficie celular. Por lo tanto, una descripción de la estructura y propiedades de los anticuerpos, que están bien estudiados, será suficiente para ambos.

Estructura básica de la molécula de inmunoglobulina

Los anticuerpos pertenecen a la clase de proteínas llamadas globulinas, así llamadas por su estructura globular. Colectivamente, los anticuerpos se conocen como inmunoglobulinas (Ig abreviada). Todas las inmunoglobulinas tienen la misma estructura molecular básica, que consiste en cuatro cadenas polipeptídicas. Dos de las cadenas, que son idénticas en cualquier molécula de inmunoglobulina dada, son cadenas pesadas (H); Las otras dos son idénticas cadenas ligeras (L). Los términos pesado y ligero significan simplemente más grande y más pequeño. Cada cadena se fabrica separadamente y está codificada por diferentes genes. Las cuatro cadenas se unen en la molécula de inmunoglobulina final para formar una forma Y flexible, que es la forma más simple que puede tomar un anticuerpo.

Disulfuro: estructura del anticuerpo

Disulfuro: estructura del anticuerpo
La estructura de cuatro cadenas de un anticuerpo, o inmunoglobulina, molécula. La unidad básica está compuesta por dos cadenas ligeras idénticas (L) y dos cadenas pesadas (H) idénticas, que se mantienen juntas por enlaces disulfuro para formar una forma Y flexible. Cada cadena está compuesta por una región variable (V) y una región constante (C).

En la punta de cada brazo de la molécula en forma de Y hay un área denominada sitio de unión al antígeno o combinación de anticuerpo, que está formada por una porción de las cadenas pesada y ligera. Cada molécula de inmunoglobulina tiene al menos dos de estos sitios, que son idénticos entre sí. El sitio de unión al antígeno es lo que permite al anticuerpo reconocer una parte específica del antígeno (el epítopo, o determinante antigénico). Si la forma del epítopo corresponde a la forma del sitio de unión al antígeno, puede encajar en el sitio, es decir, ser "reconocido" por el anticuerpo. Los enlaces químicos denominados enlaces débiles se forman para mantener el antígeno dentro del sitio de unión.

Las cadenas pesadas y ligeras que componen cada brazo del anticuerpo están compuestas por dos regiones, llamadas constante (C) y variable (V). Estas regiones se distinguen en base a la similitud de aminoácidos, es decir, las regiones constantes tienen esencialmente la misma secuencia de aminoácidos en todas las moléculas de anticuerpo de la misma clase (IgG, IgM, IgA, IgD o IgE), pero las secuencias de aminoácidos De las regiones variables difieren bastante de un anticuerpo a otro. Esto tiene sentido, porque las regiones variables determinan la forma única del sitio de unión al anticuerpo. La cola de la molécula, que no se une a los antígenos, se compone enteramente de las regiones constantes de cadenas pesadas.

Las regiones variables y constantes de las cadenas ligera y pesada se pliegan estructuralmente en unidades funcionales denominadas dominios. Cada cadena ligera consta de un dominio variable (VL) y un dominio constante (CL). Cada cadena pesada tiene un dominio variable (VH) y tres o cuatro dominios constantes (CH1, CH2, CH3, CH4). Los dominios que forman la "cola" de la molécula básica en forma de Y (es decir, todos los dominios constantes de la cadena H excepto CH1) son responsables de las propiedades biológicas especiales de las inmunoglobulinas -excepto, por supuesto, la capacidad de Se unen a un determinante antigénico específico. La cola del anticuerpo determina el destino del antígeno una vez que se une al anticuerpo.

Dominio: molécula de anticuerpo

Dominio: molécula de anticuerpo
Dominios variables (V) y constantes (C) dentro de las cadenas ligera (L) y pesada (H) de un anticuerpo, o molécula de inmunoglobulina. Las formas plegadas de los dominios se mantienen mediante enlaces disulfuro (-S-S-).

La región bisagra del anticuerpo es un corto tramo de aminoácidos en la cadena pesada situada entre las regiones CH1 y CH2 de la cadena. Proporciona a la molécula flexibilidad, que es muy útil en la unión de antígenos. Esta flexibilidad puede mejorar realmente la eficacia con la que un antígeno se une al anticuerpo. También puede ayudar en la reticulación de antígenos en una gran red de complejos antígeno-anticuerpo, que son fácilmente identificados y destruidos por los macrófagos.

Sitio de unión al antígeno

Sitio de unión al antígeno
(A) La región bisagra de una molécula de anticuerpo se abre y cierra para permitir una mejor unión entre el anticuerpo y los determinantes antigénicos en la superficie de un antígeno. (B) La flexibilidad de las bisagras también facilita la reticulación de antígenos en grandes complejos antígeno-anticuerpo.

Clases de inmunoglobulinas

El término región constante es un poco engañoso en que estos segmentos no son idénticos en todas las inmunoglobulinas. Más bien, son básicamente similares entre los grupos más amplios. Se dice que todas las inmunoglobulinas que tienen los mismos tipos básicos de dominios constantes en sus cadenas H pertenecen a la misma clase. Existen cinco clases principales: IgG, IgM, IgA, IgD e IgE, algunas de las cuales incluyen una serie de subclases distintas. Cada clase tiene sus propias propiedades y funciones determinadas por las variaciones estructurales de las cadenas H. Además, existen dos tipos básicos de cadenas L, llamadas cadenas lambda y kappa, cualquiera de las cuales puede estar asociada con cualquiera de las clases de cadenas H, aumentando así aún más la enorme diversidad de inmunoglobulinas.

IgG: clasificación de anticuerpos

IgG: clasificación de anticuerpos
Las cinco principales clases de anticuerpos (inmunoglobulinas): IgG, IgA, IgD, IgE e IgM.

IgG

IgG es la clase más común de inmunoglobulina. Está presente en las cantidades más grandes en sangre y fluidos del tejido fino. Cada molécula de IgG consiste en la estructura básica de inmunoglobulina de cuatro cadenas-dos cadenas H idénticas y dos cadenas L idénticas (ya sea kappa o lambda) y por lo tanto lleva dos sitios idénticos de unión al antígeno. Hay cuatro subclases de IgG, cada una con pequeñas diferencias en sus cadenas H, pero con propiedades biológicas distintas. IgG es la única clase de inmunoglobulina capaz de atravesar la placenta; Por consiguiente, proporciona cierto grado de protección inmunitaria al feto en desarrollo. Estas moléculas también son segregadas en la leche materna y, una vez que han sido ingeridas por un bebé, pueden ser transportadas a la sangre, donde confieren inmunidad.

IgM

IgM es la primera clase de inmunoglobulina producida por las células B a medida que maduran, y es la forma más comúnmente presente como receptor de antígeno en la superficie de las células B. Cuando la IgM es secretada de las células, cinco de las unidades básicas en forma de Y se unen para formar una molécula de pentámero grande con 10 sitios de unión al antígeno. Esta molécula de anticuerpo grande es particularmente eficaz al unirse a determinantes antigénicos presentes en las capas externas de bacterias. Cuando esta unión de IgM ocurre, provoca que los microorganismos se aglutinen, o se aglutinen.

IgA

IgA es la principal clase de anticuerpos encontrados en muchas secreciones corporales, incluyendo lágrimas, saliva, secreciones respiratorias e intestinales y calostro (la primera leche producida por madres lactantes). Muy poca IgA está presente en el suero. La IgA es producida por células B localizadas en las membranas mucosas del cuerpo. Dos moléculas de IgA se unen y se asocian con una proteína especial que permite que la molécula de IgA recién formada sea secretada a través de células epiteliales que recubren varios conductos y órganos. Aunque la IgG es la clase más común de inmunoglobulina, más IgA es sintetizada por el cuerpo diariamente que cualquier otra clase de anticuerpos. Sin embargo, IgA no es tan estable como IgG, y por lo tanto está presente en cantidades más bajas en un momento dado.

IgD

Las moléculas IgD están presentes en la superficie de la mayoría de las células B, pero no todas, tempranamente en su desarrollo, pero se libera poco IgD en la circulación. No está claro qué función desempeña IgD, aunque puede desempeñar un papel en la determinación de si los antígenos activan las células B.

IgE

La IgE está hecha por una pequeña proporción de células B y está presente en la sangre en bajas concentraciones. Cada molécula de IgE consiste en una unidad de cuatro cadenas y tiene así dos sitios de unión al antígeno, como la molécula de IgG; Sin embargo, cada una de sus cadenas H tiene un dominio extra constante (CH4), que confiere a la IgE la propiedad especial de unirse a la superficie de basófilos y mastocitos. Cuando los antígenos se unen a estas moléculas de IgE unidas, la célula es estimulada para liberar sustancias químicas, tales como histaminas, que están implicadas en reacciones alérgicas (véase trastorno del sistema inmune: Hipersensibilidad de Tipo I). IgE anticuerpos también ayudan a proteger contra las infecciones parasitarias.

La producción normal de anticuerpos

La mayoría de los individuos tienen cantidades bastante constantes de inmunoglobulina en su sangre, lo que representa el equilibrio entre la degradación continua de estas proteínas y su fabricación. Hay aproximadamente 4 veces más IgG (incluyendo sus subclases) como IgA, 10 a 15 veces más que IgM, 300 veces más IgD, y 30.000 veces más IgE.

Parte de la producción normal de inmunoglobulina, sin duda, representa la respuesta a la estimulación antigénica que sucede continuamente, pero incluso los animales criados en un entorno completamente libre de microbios y sus productos hacen cantidades sustanciales, aunque menores, de inmunoglobulina. Por lo tanto, gran parte de la inmunoglobulina debe representar el producto de todas las células B que están, por así decirlo, "tictacando" aunque no se estimulen específicamente. Por lo tanto, no es sorprendente que los métodos extremadamente sensibles puedan detectar rastros de anticuerpos que reaccionan con determinantes antigénicos a los que un animal nunca ha sido expuesto, pero para los cuales están presentes células con receptores.

Todas las células B tienen el potencial de utilizar cualquiera de las clases de regiones constantes para formar la inmunoglobulina que secretan. Como se ha indicado anteriormente, cuando se estimula por primera vez, la mayoría de los secretos de IgM. Algunos continúan haciéndolo, pero otros más tarde cambian a producir IgG, IgA o IgE. Las células B de memoria, que están especializadas para responder a infecciones repetidas por un antígeno dado, producen IgG o IgA inmediatamente (ver Activación de los linfocitos T y B). Lo que determina el equilibrio entre las clases de anticuerpos no se entiende completamente. Sin embargo, está influenciada por la naturaleza y el sitio de deposición del antígeno (por ejemplo, los parásitos tienden a provocar IgE), y su producción está claramente mediada por factores, llamados citoquinas, que son liberados localmente por las células T.

RECEPTORES DE ANTÍGENO DE CÉLULAS T

Estructura del receptor de células T

Los receptores de antígeno de células T se encuentran sólo en la membrana celular. Por esta razón, los receptores de células T eran difíciles de aislar en el laboratorio y no se identificaron hasta 1983. Los receptores de células T consisten en dos cadenas polipeptídicas. El tipo más común de receptor se llama alfa-beta porque está compuesto de dos cadenas diferentes, una llamada alfa y la otra beta. Un tipo menos común es el receptor gamma-delta, que contiene un conjunto diferente de cadenas, una gamma y una delta. Una célula T típica puede tener hasta 20.000 moléculas receptoras en su superficie de membrana, todas de tipo alpha-beta o gamma-delta.

estructura básica de un típico receptor de antígeno de células T.

La estructura básica de un típico receptor de antígeno de células T.

La molécula receptora de células T está incrustada en la membrana de la célula y una porción de la molécula se extiende desde la superficie de la célula hacia el área que rodea a la célula. Las cadenas contienen cada una dos dominios plegados, una constante y una variable, una disposición similar a la de las cadenas de moléculas de anticuerpo. Y, como es cierto de la estructura del anticuerpo, los dominios variables de las cadenas forman un sitio de unión al antígeno. Sin embargo, el receptor de células T tiene sólo un sitio de unión al antígeno, a diferencia de la molécula de anticuerpo básico, que tiene dos.

Existen muchas similitudes entre las estructuras de los anticuerpos y las de los receptores de las células T. Por lo tanto, no es sorprendente que la organización de genes que codifican las cadenas de receptores de células T es similar a la de los genes de inmunoglobulina. También existen similitudes entre los mecanismos que utilizan las células B para generar diversidad de anticuerpos y los utilizados por las células T para crear diversidad de células T. Estos puntos comunes sugieren que ambos sistemas evolucionaron a partir de un sistema de reconocimiento más primitivo y más simple (ver orígenes genéticos del sistema inmune).

Función del receptor de células T

A pesar de las similitudes estructurales, los receptores de las células T funcionan de manera diferente de los de las células B. La diferencia funcional subyace en los diferentes papeles desempeñados por las células B y T en el sistema inmunológico. Las células B secretan anticuerpos contra antígenos en la sangre y otros fluidos corporales, pero las células T no pueden unirse a antígenos que flotan libremente. En su lugar se unen a fragmentos de proteínas extrañas que se muestran en la superficie de las células del cuerpo. Por lo tanto, una vez que un virus logra infectar una célula, se elimina del alcance de los anticuerpos circulantes sólo para hacerse susceptible al sistema de defensa de la célula T.

Pero, ¿cómo aparecen fragmentos de una sustancia extraña en la superficie de una célula corporal? En primer lugar, la sustancia debe entrar en la célula, que puede pasar a través de la fagocitosis o la infección. A continuación, el invasor es parcialmente digerido por la célula del cuerpo, y uno de sus fragmentos se mueve a la superficie de la célula, donde se une a una proteína de la superficie celular. Esta proteína de la superficie celular es el producto de uno de un grupo de moléculas codificadas por los genes del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). En humanos, las proteínas MHC se descubrieron por primera vez en leucocitos (glóbulos blancos) y, por lo tanto, se denominan a menudo HLA (antígenos de leucocitos humanos). Existen dos tipos principales de moléculas de MHC: moléculas de clase I, que están presentes en las superficies de prácticamente todas las células del cuerpo que contienen núcleos, es decir, La mayoría de las células del cuerpo y las moléculas de clase II, que están restringidas a las superficies de la mayoría de las células B y algunas células T, macrófagos y células similares a macrófagos.

Se conocen dos tipos principales de células T maduras: las células T citotóxicas y las células T auxiliares. Algunos científicos plantean la hipótesis de la existencia de un tercer tipo de células T maduras llamadas células T reguladoras. Algunas células T reconocen moléculas MHC clase I en la superficie de las células; Otros se unen a moléculas de clase II. Las células T citotóxicas destruyen las células del cuerpo que representan una amenaza para el individuo, a saber, células cancerosas y células que contienen microorganismos dañinos. Las células T auxiliares no matan directamente otras células, sino que ayudan a activar otros glóbulos blancos (linfocitos y macrófagos), principalmente secretando una variedad de citoquinas que median los cambios en otras células.

La función de las células T reguladoras es poco conocida. Para llevar a cabo sus funciones, las células T auxiliares reconocen antígenos extraños en asociación con moléculas de MHC clase II en las superficies de los macrófagos o células B. Las células T citotóxicas y las células T reguladoras generalmente reconocen células diana que portan antígenos asociados con moléculas de clase I. Debido a que reconocen la misma clase de molécula de MHC, las células T citotóxicas y reguladoras se agrupan a menudo; Sin embargo, se han descrito poblaciones de ambos tipos de células asociadas con moléculas de clase II. Las células T citotóxicas pueden unirse a prácticamente cualquier célula del cuerpo que haya sido invadida por un patógeno.

Célula T asesina: destrucción de células infectadas

Célula T asesina: destrucción de células infectadas
Una célula T citotóxica (izquierda) reconoce antígenos en la superficie de una célula infectada con un virus (derecha), permitiendo que la célula T se una a la célula infectada y la mate.

Las células T tienen otro receptor, o coreceptor, en su superficie que se une a la molécula de MHC y proporciona resistencia adicional a la unión entre la célula T y la célula diana. Las células T Helper muestran un coreceptor llamado CD4, que se une a las moléculas del MHC de clase II, y las células T citotóxicas tienen en sus superficies el cororreptor CD8, que reconoce las moléculas del MHC de clase I. Estos receptores accesorios añaden resistencia al enlace entre la célula T y la célula diana.

El receptor de células T está asociado con un grupo de moléculas llamado complejo CD3, o simplemente CD3, que también es necesario para la activación de células T. Estas moléculas son agentes que ayudan a transducir, o convertir, la unión extracelular del antígeno y receptor en señales celulares internas; Por lo tanto, se llaman transductores de señal. Las moléculas de transducción de señal similares están asociadas con receptores de células B.

CICLO DE VIDA DE LOS LINFOCITOS T Y B

Células T

Cuando los precursores de células T dejan la médula ósea en su camino para madurar en el timo, todavía no expresan receptores de antígenos y por lo tanto son indiferentes a la estimulación por ellos. Dentro del timo las células T se multiplican muchas veces a medida que pasan a través de una malla de células del timo. En el transcurso de la multiplicación adquieren receptores de antígeno y se diferencian en células T auxiliares o citotóxicas. Como se mencionó en la sección anterior, estos tipos celulares, similares en apariencia, se pueden distinguir por su función y por la presencia de las proteínas superficiales especiales, CD4 y CD8. La mayoría de las células T que se multiplican en el timo también mueren allí.

Esto parece desperdiciar hasta que se recuerda que la generación aleatoria de diferentes receptores de antígenos produce una gran proporción de receptores que reconocen los antígenos propios, es decir, moléculas presentes en los propios constituyentes del cuerpo y que los linfocitos maduros con tales receptores atacarían los propios tejidos del cuerpo. La mayoría de estas células T auto-reactivas mueren antes de abandonar el timo, de modo que las células T que emergen son las que son capaces de reconocer antígenos extraños. Estos viajan a través de la sangre a los tejidos linfoides, donde, si se estimulan adecuadamente, pueden multiplicarse nuevamente y tomar parte en las reacciones inmunes. La generación de células T en el timo es un proceso continuo en animales jóvenes. En los seres humanos se producen grandes cantidades de células T antes del nacimiento, pero la producción disminuye gradualmente durante la edad adulta y se reduce mucho en la vejez, momento en el cual el timo se ha vuelto pequeño y parcialmente atrofiado. La inmunidad mediada por células persiste a lo largo de la vida, sin embargo, debido a que algunas de las células T que han surgido del timo continúan dividiéndose y funcionando durante un tiempo muy largo.

Células B

Los precursores de células B se generan continuamente en la médula ósea durante toda la vida, pero, al igual que con la generación de células T, la tasa disminuye con la edad. A menos que se estimulen a madurar (como se describe más adelante), la mayoría de las células B también mueren, aunque aquellos que han madurado pueden sobrevivir durante mucho tiempo en los tejidos linfoides. En consecuencia, existe un suministro continuo de nuevas células B a lo largo de la vida. Aquellos con receptores antigénicos capaces de reconocer antígenos propios tienden a ser eliminados, aunque con menor eficacia que las células T autorreactivas. Como resultado, algunas células autorreactivas están siempre presentes en la población de células B, junto con la mayoría que reconocen antígenos extraños. La razón por la que las células B auto-reactivas normalmente no dañan se explica en la siguiente sección.

ACTIVACIÓN DE LOS LINFOCITOS T Y B

En su vida, un linfocito puede o no entrar en contacto con el antígeno que es capaz de reconocer, pero si lo hace puede activarse para multiplicarse en un gran número de células idénticas, llamadas clones. Cada miembro del clon lleva el mismo receptor de antígeno y por lo tanto tiene la misma especificidad de antígeno que el linfocito original. El proceso, llamado selección clonal, es uno de los conceptos fundamentales de la inmunología.

Dos tipos de células se producen por selección clonal-células efectoras y células de memoria. Las células efectoras son las células activadas de relativamente corta duración que defienden al cuerpo en una respuesta inmune. Las células B efectoras se denominan células plasmáticas y secretan anticuerpos, y las células T activadas incluyen células T citotóxicas y células T auxiliares, que realizan respuestas mediadas por células. La producción de células efectoras en respuesta a la exposición por primera vez a un antígeno se denomina respuesta inmune primaria. Las celdas de memoria también se producen en este momento, pero no se activan en este punto. Sin embargo, si el organismo se vuelve a exponer al mismo antígeno que estimula su formación, el cuerpo monta una segunda respuesta inmune que es conducida por estas células de memoria de larga duración, que dan lugar a otra población de células efectoras y de memoria idénticas. Este mecanismo secundario se conoce como memoria inmunológica y es responsable de las inmunidades de por vida a enfermedades como el sarampión que surgen de la exposición infantil al patógeno causante.

Activación de las células T

Activación de Helper-T-cell

Las células T auxiliares no matan directamente las células infectadas, como lo hacen las células T citotóxicas. En su lugar, ayudan a activar las células T citotóxicas y los macrófagos para atacar a las células infectadas, o estimulan a las células B a secretar anticuerpos. Las células T auxiliares se activan interactuando con células presentadoras de antígenos, tales como macrófagos. Las células presentadoras de antígeno ingeren un microbio, lo degradan parcialmente y exportan fragmentos del microbio, es decir, antígenos, a la superficie celular, donde se presentan en asociación con moléculas del MHC de clase II. Un receptor en la superficie de la célula T auxiliar se une entonces al complejo MHC-antígeno. Pero este evento por sí solo no activa la célula T auxiliar. Se requiere otra señal, y se proporciona de una de dos maneras: ya sea por estimulación mediante una citoquina o por una reacción coestimuladora entre la proteína de señalización B7 encontrada en la superficie de la célula presentadora de antígeno y la proteína receptora CD28 , Sobre la superficie de la célula T auxiliar. Si se recibe la primera señal y una de las segundas señales, la célula T auxiliar se activa para proliferar y estimular la célula inmune apropiada. Si sólo se recibe la primera señal, la célula T puede hacerse anérgica, es decir, no puede responder al antígeno.

Una discusión de la activación de células T auxiliar es complicada por el hecho de que las células T auxiliares no son un grupo uniforme de células, sino que pueden dividirse en dos subpoblaciones generales-células TH1 y TH2 que tienen una química y una función significativamente diferentes. Estas poblaciones se pueden distinguir por las citoquinas que secretan. Las células TH1 producen principalmente las citoquinas interferón gamma, el factor de necrosis tumoral beta y la interleucina 2 (IL-2), mientras que las células TH2 sintetizan principalmente las interleucinas IL-4, IL-5, IL-6, IL-9, IL- 10, e IL-13. El papel principal de las células TH1 es estimular las respuestas mediadas por células (aquellas que implican células T citotóxicas y macrófagos), mientras que las células TH2 ayudan principalmente a estimular las células B para producir anticuerpos.

Una vez que se han producido los pasos iniciales de activación, las células T auxiliares sintetizan otras proteínas, tales como proteínas de señalización y los receptores de superficie celular a los que se unen las proteínas de señalización. Estas moléculas de señalización desempeñan un papel crítico no sólo en la activación de la célula T auxiliar particular sino también en la determinación del rol funcional final y del estado de diferenciación final de esa célula. Por ejemplo, la célula T auxiliar produce y muestra receptores de IL-2 en su superficie y también segrega moléculas de IL-2, que se unen a estos receptores y estimulan a la célula T auxiliar a crecer y dividirse.

Resultados de la activación de células T auxiliar

El resultado global de la activación de las células T auxiliares es un aumento en el número de células T auxiliares que reconocen un antígeno específico extraño, y se producen varias citoquinas de células T. Las citoquinas tienen otras consecuencias, una de las cuales es que la IL-2 permite que las células T citotóxicas o reguladoras que reconocen el mismo antígeno se activen y se multipliquen. Las células T citotóxicas, a su vez, pueden atacar y matar a otras células que expresan el antígeno extraño en asociación con las moléculas del MHC de clase I, que -como se ha explicado anteriormente- están presentes en casi todas las células. Así, por ejemplo, las células T citotóxicas pueden atacar a las células diana que expresan antígenos producidos por virus o bacterias que crecen dentro de ellos (ver Mecanismos inmunes mediados por células). Las células T reguladoras pueden ser similares a las células T citotóxicas, pero son detectadas por su capacidad para suprimir la acción de las células B o incluso de las células T auxiliares (tal vez matándolas). Por lo tanto, las células T reguladoras actúan para amortiguar la respuesta inmune y, a veces, pueden predominar para suprimirla completamente.

Activación de las células B

Una célula B se activa cuando su receptor reconoce un antígeno y se une a él. En la mayoría de los casos, sin embargo, la activación de células B depende de un segundo factor mencionado anteriormente, la estimulación por una célula T auxiliar activada. Una vez que una célula T auxiliar ha sido activada por un antígeno, se convierte en capaz de activar una célula B que ya ha encontrado el mismo antígeno. La activación se lleva a cabo a través de una interacción célula a célula que se produce entre una proteína llamada el ligando CD40, que aparece en la superficie de las células T auxiliares activadas, y la proteína CD40 en la superficie de las células B. La célula T auxiliar también secreta citoquinas, que pueden interactuar con la célula B y proporcionar estimulación adicional. Los antígenos que inducen una respuesta de esta manera, que es el método típico de activación de células B, se llaman antígenos dependientes de T.

La mayoría de los antígenos son dependientes de T. Algunos, sin embargo, son capaces de estimular las células B sin la ayuda de las células T. Los antígenos T-independientes son generalmente grandes polímeros con repetición, idénticos determinantes antigénicos. Tales polímeros a menudo forman las capas exteriores y los flagelos largos, parecidos a la cola de las bacterias. Los inmunólogos piensan que la enorme concentración de antígenos T-independientes idénticos crea un estímulo suficientemente fuerte sin requerir una estimulación adicional de las células T auxiliares.

La interacción con antígenos hace que las células B se multipliquen en clones de células secretoras de inmunoglobulina. Entonces las células B son estimuladas por varias citoquinas para desarrollarse en las células productoras de anticuerpos llamadas células plasmáticas. Cada célula plasmática puede secretar varios miles de moléculas de inmunoglobulina cada minuto y seguir haciéndolo durante varios días. Una gran cantidad de ese anticuerpo particular se libera en la circulación. La explosión inicial de la producción de anticuerpos disminuye gradualmente a medida que se elimina el estímulo (por ejemplo, mediante la recuperación de la infección), pero algunos anticuerpos continúan estando presentes durante varios meses después.

El proceso que acabamos de describir tiene lugar entre los linfocitos B circulantes. Sin embargo, las células B que se llaman células de memoria se encuentran con antígenos en los centros germinales-compartimentos de los tejidos linfoides donde hay pocas células T presentes y se activan de una manera diferente. Las células de memoria, especialmente aquellas con los receptores más eficaces, se multiplican ampliamente, pero no segregan anticuerpos. En cambio, permanecen en los tejidos y la circulación durante muchos meses o incluso años. Si, con la ayuda de células T, las células B de memoria encuentran de nuevo el antígeno activador, estas células B responden rápidamente dividiéndolas para formar células activadas que fabrican y liberan su anticuerpo específico y otro grupo de células de memoria. El primer grupo de células de memoria se comporta como si "recuerde" el contacto inicial con el antígeno. Así, por ejemplo, si el antígeno es microbiano y un individuo es reinfectado por el microbio, las células de memoria desencadenan un rápido aumento en el nivel de anticuerpos protectores y, de este modo, evitan que la enfermedad asociada se apodere.

MECANISMOS INMUNE MEDIADOS POR ANTICUERPOS

Acoplamiento protector a los antígenos

Muchos microorganismos y toxinas patógenos pueden ser inofensivos por la simple fijación de anticuerpos. Por ejemplo, algunas bacterias dañinas, como las que causan la difteria y el tétanos, liberan toxinas que envenenan las células esenciales del cuerpo. Los anticuerpos, especialmente los IgG, que se combinan con tales toxinas los neutralizan. También son susceptibles a la fijación de anticuerpos simples son los muchos microbios infecciosos-incluyendo todos los virus y algunas bacterias y protozoarios-que viven dentro de las células del cuerpo. Estos patógenos llevan moléculas especiales que usan para unirse a las células del huésped para que puedan penetrarlas e invadirlas. Los anticuerpos pueden unirse a estas moléculas para prevenir la invasión. La fijación de anticuerpos también puede inmovilizar bacterias y protozoos que nadan por medio de flagelos parecidos a un hilo. En estos casos, los anticuerpos protegen simplemente combinándolos con las unidades repetitivas de proteínas que constituyen estas estructuras, aunque no matan ni eliminan los microbios. La destrucción real de microbios implica fagocitosis por granulocitos y macrófagos, y esto se facilita en gran medida por la participación del sistema del complemento.

Activación del sistema del complemento

Complemento es un término utilizado para denotar un grupo de más de 30 proteínas que actúan en concierto para mejorar las acciones de otros mecanismos de defensa del cuerpo. Las proteínas del complemento son producidas por las células del hígado y, en muchos tejidos, por los macrófagos. La mayoría de estas proteínas circulan en la sangre y otros fluidos corporales en forma inactiva. Se activan de manera secuencial; Una vez que se activa la primera proteína en la vía, las siguientes proteínas del complemento se convierten en acción, con cada proteína girando sobre la siguiente en línea.

Complemento: vías de activación

Complemento: vías de activación
Caminos de la activación del complemento. La función principal de las proteínas del complemento es ayudar a la destrucción de patógenos perforando sus membranas externas (lisis celular) o haciéndolas más atractivas a las células fagocíticas como los macrófagos (un proceso conocido como opsonización). Algunos componentes del complemento también promueven la inflamación estimulando las células para liberar histamina y atrayendo las células fagocíticas al sitio de la infección.

La acción del complemento es inespecífica, es decir, las proteínas del complemento no son reconocidas por y no interaccionan con los sitios de unión al antígeno. De hecho, las proteínas del complemento probablemente evolucionaron antes de los anticuerpos. Las funciones de complemento son similares entre muchas especies, y los componentes correspondientes de una especie pueden llevar a cabo las mismas funciones cuando se introducen en otra especie. El sistema del complemento es ingenioso para proporcionar una forma de anticuerpos, cualquiera que sea su especificidad, para producir los mismos efectos biológicos cuando se combinan con antígenos.

Originalmente, los inmunólogos pensaban que el sistema del complemento se inició sólo por complejos antígeno-anticuerpo, pero pruebas posteriores demostraron que otras sustancias, como los componentes superficiales de un microorganismo por sí solo, podrían desencadenar la activación del complemento. Por lo tanto, hay dos vías de activación del complemento: la primera a ser descubierta, la vía clásica, que se inicia por los complejos antígeno-anticuerpo; Y la vía alternativa, que es activada por otros medios, incluyendo patógenos invasores o células tumorales. (El término alternativo es algo inapropiado porque esta vía casi sin duda evolucionó antes de la vía clásica.La terminología refleja el orden de descubrimiento, no la edad evolutiva de las vías). Las vías clásicas y alternativas están compuestas por diferentes proteínas en la primera Parte de sus cascadas, pero eventualmente ambas vías convergen para activar los mismos componentes del complemento, que destruyen y eliminan patógenos invasores.

La vía clásica del complemento se activa más eficazmente por la IgM y la más abundante de las inmunoglobulinas, IgG. Pero, para que ocurra la activación, los anticuerpos deben estar unidos a antígenos (el complejo antígeno-anticuerpo mencionado anteriormente). Los anticuerpos libres no activan el complemento. Para iniciar la cascada, la primera proteína del complemento en la vía, C1, debe interactuar con una inmunoglobulina unida. Específicamente, C1 interactúa con la cola de la parte Y de la molécula de anticuerpo unida, es decir, la parte no específica del anticuerpo que no se une al antígeno. Una vez unido al anticuerpo, Cl se escinde, un proceso que activa C1 y le permite dividir y activar el siguiente componente del complemento en la serie. Este proceso se repite en las siguientes proteínas en el camino hasta que se activa la proteína C3 del complemento, el componente más abundante y biológicamente más importante del sistema del complemento. Las vías clásicas y alternativas del complemento convergen aquí, en la escisión de la molécula C3, que, una vez dividida, produce C3a y la forma activa grande de C3, el fragmento llamado C3b.
C3b realiza varias funciones:
1. Produce la lisis (ruptura) de la célula diana mediante la activación de etapas subsiguientes en la cascada, dando lugar a la formación de una estructura anular llamada complejo de ataque de membrana. Esta estructura, que está compuesta por las proteínas del complemento C5 a C9, se inserta en la membrana del patógeno invasor y crea un agujero a través del cual el contenido celular se filtra, matando a la célula.

2. C3b puede combinarse con otra proteína que convierte más proteína C3 en C3b.

3. C3b puede iniciar la vía alternativa de activación del complemento.

4. Pero quizás el resultado más importante de la producción de C3b es que un gran número de moléculas C3b se depositan en la superficie de un patógeno invasor en un proceso llamado Opsonización. Esto hace que el microorganismo sea más atractivo para las células fagocíticas, como los macrófagos y los neutrófilos. La atracción ocurre porque los receptores en la superficie de los fagocitos reconocen y se unen a la molécula C3b en la superficie del patógeno, estimulando la fagocitosis. El microbio es entonces destruido por las enzimas digestivas presentes en los fagocitos. Si los microbios no mueren inmediatamente y son capaces de alcanzar el torrente sanguíneo o el hígado, el bazo o la médula ósea, pueden volverse recubiertos con anticuerpos y complementarse allí y ser ingeridos por los fagocitos.


Los pequeños fragmentos proteicos que se liberan durante la activación del complemento son potentes agentes farmacológicos que ayudan a promover una respuesta inflamatoria al hacer que los mastocitos y los basófilos liberen histamina, lo que aumenta la permeabilidad de los vasos sanguíneos y atrae granulocitos y monocitos.

Por lo tanto, cuando un microbio penetra en el cuerpo, si los anticuerpos reactivos con su superficie ya están presentes (o si el microorganismo activa el complemento sin la ayuda de anticuerpos, a través de la vía alternativa del complemento), la secuencia completa del complemento puede ser activada y el microbio matado por Daño a su membrana externa. Este mecanismo es eficaz sólo con bacterias que carecen de capas protectoras y con ciertos virus grandes, pero es importante. Las personas que carecen de C3 y por lo tanto no pueden completar los pasos posteriores en la secuencia del complemento son vulnerables a infecciones bacterianas repetidas.

Claramente, una cadena de reacciones tan biológicamente importantes podría hacer más daño que bien si sus efectos se extendieran más allá del sitio de invasión de antígenos. Afortunadamente, los intermedios activos en cada etapa en la secuencia del complemento se vuelven rápidamente inactivados o destruidos por los inhibidores si fallan en iniciar el paso siguiente. Con raras excepciones, esto limita la activación al lugar en el cuerpo donde se necesita.

Activación de células asesinas

Algunas células que portan complejos antígeno-anticuerpo no atraen complemento; Sus moléculas de anticuerpo están muy separadas en la superficie celular o son de una clase que no activa fácilmente el sistema del complemento (por ejemplo, IgA, IgD e IgE). Otras células tienen membranas externas que son tan resistentes o pueden ser reparadas tan rápidamente que las células son impermeables al complemento activado. Aún otros son tan grandes que los fagocitos no pueden ingerirlos. Tales células, sin embargo, pueden ser atacadas por células asesinas presentes en la sangre y tejidos linfoides. Las células asesinas, que pueden ser células T citotóxicas o células asesinas naturales, tienen receptores que se unen a la porción de cola de la molécula de anticuerpo IgG (la parte que no se une al antígeno). Una vez enlazadas, las células asesinas insertan una proteína llamada perforina en la célula diana, haciendo que se hinche y se rompa. Las células asesinas no dañan las bacterias, pero juegan un papel en la destrucción de las células del cuerpo infectadas por virus y algunos parásitos.

Otros mecanismos mediados por anticuerpos

La protección conferida por los anticuerpos IgA, que son transportados a la superficie de los pasajes con membranas mucosas, es algo diferente. La activación del complemento no está involucrada; No hay proteínas del complemento en el revestimiento del intestino o del tracto respiratorio. Aquí el mecanismo de defensa inmune disponible es principalmente la acción de la combinación de IgA con microbios para evitar que entren en las células del revestimiento. Los microbios unidos son entonces barridos fuera del cuerpo. La IgA también parece dirigir ciertos tipos de muerte celular mediada por células.

Los anticuerpos IgE también invocan mecanismos únicos. Como se ha indicado anteriormente, la mayoría de las moléculas de IgE están unidas a receptores especiales en mastocitos y basófilos. Cuando los antıgenos se unen a anticuerpos IgE en estas células, la interacción no provoca la ingestión de los antıgenos, sino que provoca la liberación de contenidos quımicos farmacológicamente activos de los gránulos de las células. Los productos químicos liberados causan un aumento repentino en la permeabilidad de los vasos sanguíneos locales, la adhesión y activación de plaquetas (fragmentos de células sanguíneas que desencadenan la coagulación), que liberan sus propios agentes activos, la contracción del músculo liso en el intestino o en los tubos respiratorios , Y la secreción de líquidos, todos los cuales tienden a desalojar a los grandes parásitos multicelulares como los anquilostomas. Los granulocitos de eosinófilos y la IgE juntos son particularmente eficaces en la destrucción de parásitos tales como los gusanos planos que causan la esquistosomiasis. Los eosinófilos se yesifican a los gusanos unidos a IgE y liberan químicos de sus gránulos que descomponen la piel resistente y protectora del parásito. Por lo tanto, los anticuerpos IgE -aunque pueden ser una molestia cuando reaccionan con antígenos inofensivos, como se discute en el trastorno del sistema inmune: hipersensibilidad tipo I- parecen tener un papel protector especial contra los parásitos más grandes.

Transferencia de anticuerpos de la madre al hijo

Un mamífero recién nacido no tiene oportunidad de desarrollar anticuerpos protectores por sí solo, a menos que, como sucede muy raramente, fue infectado mientras estaba en el útero. Sin embargo, nace en un entorno similar al de su madre, que contiene todos los potenciales invasores microbianos a los que está expuesta. Aunque el feto posee los componentes de la inmunidad innata, tiene pocos o ninguno de los linfocitos de su madre. La placenta generalmente impide que los linfocitos maternos atraviesen el útero, donde reconocerían los tejidos fetales como antígenos extraños y causaría una reacción similar al rechazo de un trasplante de órgano incompatible.

Lo que se transfiere a través de la placenta en muchas especies es una muestra justa de los anticuerpos de la madre. Cómo esto sucede depende de la estructura de la placenta, que varía entre las especies. En humanos, los anticuerpos IgG maternos, pero no los de las otras clases de inmunoglobulina, se transportan a través de la placenta al torrente sanguíneo fetal durante las dos terceras partes del embarazo. En muchos roedores ocurre una transferencia similar, pero principalmente a través del saco vitelino.

En los caballos y ganado, que tienen más capas de células en sus placentas, no se transfieren anticuerpos durante la vida fetal, y el recién nacido llega al mundo sin componentes de inmunidad específica. Hay, sin embargo, un segundo mecanismo que compensa esta deficiencia. La leche temprana (calostro) es muy rica en anticuerpos, principalmente IgA, pero también algunos IgM e IgG, y durante los primeros días de vida el mamífero recién nacido puede absorber estas proteínas intactas del tracto digestivo directamente en el torrente sanguíneo. Por lo tanto, el consumo de calostro es esencial para los caballos recién nacidos y el ganado vacuno y, en menor medida, para otros mamíferos. La capacidad del tracto digestivo para absorber las proteínas intactas no debe durar más de una o dos semanas, ya que una vez que se ingieren otros alimentos que la leche, las proteínas y otros antígenos en ellos también serían absorbidos intactos y podrían actuar como inmunógenos a los que el animal en crecimiento Se vuelven alérgicos (ver trastorno del sistema inmune: Alergias). IgA en la leche es, sin embargo, bastante resistente a la digestión y puede funcionar dentro del intestino incluso después de la absorción intacta en el torrente sanguíneo ha terminado. El calostro humano también es rico en IgA, con la concentración más alta inmediatamente después del nacimiento.

Después de que un recién nacido ha recibido su suministro de anticuerpos maternos, está tan protegido como su madre. Esto significa, por supuesto, que si la madre no ha desarrollado inmunidad a un patógeno particular, el recién nacido también estará desprotegido. Por esta razón, un médico puede recomendar que una posible madre reciba inmunizaciones contra el tétanos y ciertos otros trastornos. (No obstante, debe evitarse la inmunización activa de las mujeres embarazadas contra determinadas enfermedades virales, como la rubéola, ya que el agente inmunizante puede atravesar la placenta y producir complicaciones fetales graves).

Tan importantes como los anticuerpos maternos pasivamente transferidos son, sus efectos son sólo temporales. Los anticuerpos maternos en la sangre se diluyen a medida que el animal crece; Además, sucumben gradualmente a la descomposición metabólica normal. Debido a que el desarrollo activo de la inmunidad adquirida es un proceso lento y gradual, los mamíferos jóvenes se vuelven más susceptibles a la infección durante sus primeras etapas de crecimiento que inmediatamente después del nacimiento.

Ocasionalmente la transferencia de anticuerpos maternos durante la vida fetal puede tener consecuencias dañinas. Un ejemplo bien conocido de esto es la eritroblastosis fetal, o enfermedad hemolítica del recién nacido, un trastorno en el que los anticuerpos maternos destruyen los glóbulos rojos del niño durante el último embarazo y poco después del nacimiento. La forma más grave de la eritroblastosis fetal es la enfermedad hemolítica Rh, que se desarrolla cuando:

- El feto es Rh-positivo; Es decir, sus glóbulos rojos llevan un antígeno conocido como el factor Rh.

- La madre es Rh-negativa, es decir, sus glóbulos rojos carecen del factor Rh.

- El sistema inmunológico de la madre se ha activado previamente contra el antígeno Rh; Esto suele ser el resultado de la exposición a las células fetales durante el nacimiento de un bebé Rh-positivo anterior o de una transfusión de sangre Rh-positiva.


La enfermedad hemolítica Rh se puede prevenir administrando a la madre inyecciones de anticuerpos anti-Rh poco después del nacimiento de un niño Rh-positivo. Este anticuerpo destruye cualquier célula fetal Rh-positiva en la circulación materna, impidiendo así la activación del sistema inmune de la madre si ella concibe otro feto Rh-positivo.

Mecanismos inmunes mediados por células

Además de su importancia en la cooperación con células B que secretan anticuerpos específicos, las células T tienen papeles importantes e independientes en la protección contra antígenos que han escapado o han evitado las defensas de anticuerpos. Los inmunólogos han reconocido desde hace mucho tiempo que los anticuerpos no necesariamente protegen contra las infecciones virales, porque muchos virus pueden propagarse directamente de célula a célula y evitar así encontrar anticuerpos en el torrente sanguíneo. También se sabe que las personas que no producen anticuerpos son muy susceptibles a las infecciones bacterianas, pero no son indebidamente responsables de infecciones virales. La protección en estos casos se debe a la inmunidad celular, que destruye y elimina células del cuerpo en las que crecen activamente virus u otros parásitos intracelulares (como las bacterias que causan la tuberculosis y la lepra), privando así a los microorganismos de su lugar de crecer y exponer Anticuerpos.

Como se ha discutido en la sección Activación de linfocitos T y B, la inmunidad mediada por células tiene dos mecanismos. Uno de ellos incluye células T auxiliares activadas, que liberan citoquinas. En particular, el interferón gamma producido por las células T auxiliares aumenta en gran medida la capacidad de los macrófagos para matar los microbios ingeridos; Esto puede inclinar la balanza contra los microbios que de otro modo se resisten a matar. El interferón gamma también estimula las células asesinas naturales. El segundo mecanismo de inmunidad mediada por células implica células T citotóxicas. Se unen por sus receptores a las células diana cuya superficie expresa los antígenos apropiados (especialmente los producidos por el desarrollo de virus) y dañan las células infectadas lo suficiente como para matarlas.

Las células T citotóxicas pueden destruir células infectadas de varias maneras. El mecanismo de matanza utilizado por una determinada célula T citotóxica depende principalmente de una serie de señales coestimuladoras. En resumen, las células T citotóxicas pueden matar a sus células diana mediante el uso de moléculas formadoras de poros, tales como perforinas y diversos componentes de gránulos citoplásmicos, o desencadenando una serie de eventos con la célula diana que activan un programa de muerte celular Proceso llamado apoptosis. En general, las células T citotóxicas granulares tienden a matar células directamente liberando el potente contenido de sus gránulos citotóxicos en el sitio de contacto célula a célula. Esto hace que la membrana celular de la célula diana sea permeable, lo que permite que el contenido celular se escape y la célula muera. Las células T citotóxicas no granulares matan a menudo las células induciendo la apoptosis, generalmente a través de la activación de una proteína de la superficie celular llamada Fas. Cuando una proteína en la superficie de la célula T citotóxica interactúa con la proteína Fas en la célula diana, Fas se activa y envía una señal al núcleo de la célula diana, iniciando así el proceso de muerte celular. La célula objetivo comete suicidio, destruyendo así el virus dentro de la célula también.

INMUNIDAD CONTRA EL CÁNCER

Las células cancerosas son células normales del cuerpo que han sido alteradas de una manera que les permite dividirse implacablemente, ignorando las señales normales de restricción. Como resultado, las células cancerosas forman grupos de células, llamadas tumores, que invaden y colonizan los tejidos, eventualmente socavando la función del órgano y causando la muerte. A comienzos del siglo XX, el inmunologista pionero Paul Ehrlich señaló que la enorme multiplicación y diferenciación de las células durante la vida prenatal debe proporcionar muchas oportunidades para que las células aberrantes aparezcan y crezcan, pero que los mecanismos inmunológicos eliminen dichas células. La idea de que dicho mecanismo continúa funcionando a lo largo de la vida, eliminando las células cancerosas recién surgidas, se hizo popular en los años cincuenta y sesenta cuando varios inmunólogos postularon la vigilancia inmunológica, la teoría de que la inmunidad mediada por células T evolucionó como defensa específica Contra las células cancerosas y que las células T patrullan constantemente el cuerpo, buscando células anormales del cuerpo que llevan antígenos en su superficie que no se encuentran en las células sanas del cuerpo. Aunque tiene sus aspectos convincentes, la teoría de la inmunorreservación sigue siendo sólo una teoría, y una controversial en eso.

El papel del sistema inmune en la protección contra el cáncer no se ha explicado completamente, pero no hay duda de que en algunos casos el sistema inmunológico puede distinguir las células cancerosas de las células normales. El estudio de la inmunología tumoral ha demostrado inequívocamente que las células cancerosas portan antígenos que no están presentes en las células sanas. Los inmunólogos distinguen ampliamente entre dos tipos de antígenos tumorales: los antígenos específicos del tumor, que se encuentran sólo en las células cancerosas y no en sus homólogos normales, y los antígenos asociados a tumores, que se encuentran tanto en las células normales como en las cancerosas pero que se expresan anormalmente - Por ejemplo, están sobreproducidas en las células cancerosas. En ambos casos se ha demostrado que estos antígenos evocan una respuesta inmune, aunque no necesariamente uno lo suficientemente fuerte como para eliminar el tumor.

¿Por qué sigue creciendo un tumor si se induce una respuesta inmune contra el mismo? A través de experimentos con animales, se han identificado una serie de mecanismos que permiten a los tumores evitar el reconocimiento y la destrucción por el sistema inmune:

- Las superficies de las células cancerosas pueden perder antígenos que son reconocibles por el sistema inmunológico.

- Las células cancerosas pueden perder todas las moléculas MHC clase I de su superficie, lo que impide que las células T citotóxicas reconozcan las células.

- Algunas células cancerosas producen productos inmunosupresores que pueden inhibir las células T directamente o que pueden activar las células T reguladoras.

- Algunas células cancerosas arrojan algunos de sus antígenos, y estos antígenos liberados recientemente pueden unirse a los receptores de las células T citotóxicas, tapándolos para que las células T no puedan unirse a las células cancerosas y eliminarlas.

- Ciertas células cancerosas pueden superar una respuesta inmune al crecer tan rápidamente o convertirse en una masa tan densa que las células inmunes no pueden entrar en contacto con la mayoría de ellos.

Otras disfunciones del sistema inmune, como la inmunosupresión y la deficiencia inmunológica, pueden contribuir al desarrollo y crecimiento del cáncer. Los individuos como los pacientes trasplantados que han sido tratados con fármacos inmunosupresores durante un largo período de tiempo tienen más probabilidades de desarrollar ciertos tipos de cáncer, al igual que los pacientes con enfermedades de inmunodeficiencia. Por ejemplo, las personas con SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida) son más propensas a desarrollar cánceres asociados con virus, como el sarcoma de Kaposi. La incidencia de cáncer también aumenta mucho en la vejez, cuando algunas respuestas inmunes disminuyen. Pero las respuestas inmunes defectuosas pueden no ser el principal factor implicado en el desarrollo del cáncer en los ancianos, ya que las mutaciones genéticas que están vinculadas al cáncer también se acumulan con la edad.

Muchas investigaciones se han dedicado a desarrollar inmunoterapias eficaces contra el cáncer, pero la efectividad de este enfoque ha sido marginal. Sin embargo, los investigadores siguen buscando enfoques inmunoterapéuticos. Una avenida de la investigación se ha centrado en encontrar maneras de inmunizar a pacientes contra el cáncer específico que crece dentro de ellos. Este enfoque se dirige a los antígenos específicos del tumor que se encuentran en las células cancerosas. Debido a que estos antígenos son formas alteradas de antígenos propios normales, son "extraños" y podrían ser reconocidos por el sistema inmunológico como tales, pero a menudo no lo son. Sin embargo, los investigadores están trabajando para desarrollar vacunas que estimulen una respuesta inmune a estos antígenos, con la esperanza de que la reacción sería lo suficientemente fuerte para eliminar el cáncer.

INMUNIZACIÓN PROFILÁCTICA

La inmunización profiláctica se refiere al establecimiento artificial de inmunidad específica, una técnica que ha reducido significativamente el sufrimiento y la muerte de una variedad de enfermedades infecciosas. Existen dos tipos de inmunización profiláctica: la inmunización pasiva, en la que la protección se confiere mediante la introducción de anticuerpos o linfocitos preformados de otro individuo cuyo sistema inmune fue estimulado por el antígeno apropiado, y la inmunización activa, en la que la protección resulta de la administración de una vacuna, Con formas vivas muertas o inofensivas de un organismo o con una toxina inactivada, que estimula al sistema inmune a producir linfocitos y anticuerpos contra ese organismo o toxina.

Inmunización pasiva

A veces es el caso de que un organismo infeccioso o una sustancia venenosa pueda tener un efecto deletéreo tan rápido que la víctima no tiene tiempo para desarrollar una respuesta inmune espontáneamente. En estos momentos, la inmunización pasiva con anticuerpos preformados puede proporcionar ayuda para salvar vidas en la lucha contra el patógeno o el veneno. Esta situación puede surgir en las víctimas de mordeduras venenosas o botulismo, así como en aquellos en los que las infecciones como la difteria, el tétanos o gangrena de gas han progresado hasta el punto en que las toxinas bacterianas han sido absorbidos en el torrente sanguíneo. También es el caso de las mordeduras de un animal rabioso, aunque la inmunización activa se inicia al mismo tiempo, ya que la propagación de la infección de la rabia al sistema nervioso central es relativamente lenta. Los médicos usan la inmunización pasiva como protección temporal para las personas que viajan a países donde la hepatitis B es frecuente. La inmunización pasiva proporciona anticuerpos a las personas que sufren de deficiencias de células B y, por lo tanto, no pueden producir anticuerpos por sí mismos (ver trastorno del sistema inmunitario: deficiencias inmunológicas). También, como se discutió anteriormente, las inmunizaciones pasivas de anticuerpos anti-Rh pueden prevenir la eritroblastosis fetal.

Las inmunoglobulinas protectoras, principalmente de la clase IgG, se pueden preparar a partir de la sangre de seres humanos u otras especies (por ejemplo, caballos o conejos) que ya han desarrollado inmunidad específica contra los antígenos relevantes. Estas preparaciones se conocen como antisueros. (Esto explica el término original para la inmunización pasiva, que es la terapia sérica.) La IgG humana se descompone lentamente en el cuerpo del receptor, disminuyendo la concentración en aproximadamente la mitad cada tres semanas, de manera que se pueden presentar cantidades efectivas de anticuerpo durante dos O tres meses. El antisuero humano se utiliza siempre que esté disponible, ya que las IgG de otras especies son mucho más propensas a provocar una respuesta inmune que eliminará el anticuerpo y puede conducir a la enfermedad del suero (ver trastorno del sistema inmune: Hipersensibilidad de Tipo III).

Inmunización activa

La inmunización activa tiene como objetivo asegurar que un suministro suficiente de anticuerpos o células T y B que reaccionan contra un potencial agente infeccioso o toxina estén presentes en el cuerpo antes de que se produzca la infección o se encuentre la toxina. Una vez cebado, el sistema inmunitario puede impedir que el patógeno se establezca o movilizar rápidamente los diversos mecanismos protectores descritos anteriormente para abortar la infección o la toxina en sus etapas más tempranas.

Las vacunas utilizadas para proporcionar inmunización activa no necesitan contener microbios vivos. Lo que importa es que incluyan los antígenos importantes en la evocación de una respuesta protectora y que esos antígenos se administren de una forma inofensiva suficiente en cantidad y persistencia para producir una respuesta inmune similar a la infección natural. Las toxinas bacterianas, tales como las que causan tétanos o difteria, pueden ser inofensivas por tratamiento con formaldehído sin afectar su capacidad de actuar como inmunógenos. Estas toxinas modificadas, o toxoides, generalmente se adsorben sobre un gel inorgánico antes de administrarse, un enfoque que aumenta la probabilidad de que el toxoide se retenga en un macrófago.

Los toxoides provocan una inmunidad efectiva y duradera contra las toxinas bacterianas. Cuando se desea la inmunización contra varios determinantes antigénicos o no se conoce el componente antigénico importante, puede ser prudente utilizar todo el microbio, que ha sido sacrificado de una manera que no lo altera significativamente. Tales vacunas "muertas" se usan para inmunizar contra la tifoidea, la tos ferina, la peste y la gripe, por ejemplo. En otros casos, los investigadores han desarrollado cepas atenuadas (es decir, debilitadas) de bacterias o virus. Las vacunas atenuadas causan una infección pero no producen toda la variedad de signos y síntomas de la enfermedad, porque el agente infeccioso se multiplica hasta un grado limitado en el cuerpo y nunca vuelve a la forma virulenta. El uso de tales microbios vivos proporciona la profilaxis más eficaz de todos, ya que realmente imitan una forma leve de la infección natural. Tales son las vacunas para la fiebre amarilla, la poliomielitis (vacuna oral), el sarampión, la rubéola y la tuberculosis. Aunque están suficientemente atenuadas en cuanto a las personas sanas, las vacunas vivas pueden causar la enfermedad completa en las personas que tienen una deficiencia inmunológica.

La mayoría de las vacunas se administran por inyección, pero algunas se administran por vía oral. En última instancia, las vacunas de la mucosa (las que se administran a las superficies mucosas como las que recubren el intestino, las fosas nasales o el tracto urogenital) pueden ser las vacunas más efectivas disponibles debido a su capacidad única para estimular las respuestas de IgA y debido a su facilidad de administración. La tecnología del ADN recombinante ha permitido a los investigadores utilizar bacterias y virus modificados que no son nocivos para los seres humanos para inmunizar a los individuos contra un antígeno de un microorganismo patógeno. Este enfoque implica la introducción en el ADN del microorganismo inofensivo de un gen de un organismo patógeno que codifica un antígeno capaz de provocar una respuesta inmune protectora pero no la enfermedad completa. Una vez inoculado en el huésped, el microorganismo genera el antígeno protector del patógeno e inmuniza al huésped. Sobre la base de este enfoque se desarrolló una vacuna oral eficaz contra el cólera.

A veces, diferentes cepas de un microorganismo, cada una de las cuales se caracteriza por un determinante antigénico diferente, dan lugar a la misma enfermedad. En tales casos, ni la infección natural ni la inmunización profiláctica con ninguna cepa protegen contra la infección por los otros. Por ejemplo, una variedad de cepas de virus causan el resfriado común, pero no es práctico inmunizar contra cada cepa. Por otro lado, aunque hay más de 60 diferentes cepas de neumococos que pueden causar neumonía bacteriana, algunas cepas son mucho más comunes que otras. En consecuencia, una vacuna que contiene antígenos de hasta 14 de las cepas más comunes es útil para proteger a las personas con riesgo especial.

La inmunización activa es a menudo el método más eficaz y menos costoso de protección contra una enfermedad infecciosa. Las campañas de vacunación contra muchas enfermedades, como la difteria, la poliomielitis y el sarampión, han tenido un enorme éxito. En los casos en que el 95 por ciento o más de la población en riesgo está protegida y los seres humanos son el único reservorio de infección, la inmunización activa puede conducir a la erradicación mundial del agente infeccioso, como se ha logrado en el caso de la viruela.

Evolución del sistema inmunológico


Prácticamente todos los organismos tienen al menos una forma de defensa que ayuda a rechazar los organismos que causan enfermedades. Los animales vertebrados avanzados, un grupo que incluye seres humanos, se defienden contra tales microorganismos por medio de un grupo complejo de respuestas de defensa colectivamente llamado el sistema inmune. Este sistema de protección evolucionó a partir de mecanismos de defensa más sencillos, pero los giros y giros evolutivos que condujeron a su desarrollo no están del todo claros. Para desentrañar el camino que siguió el sistema inmunitario vertebrado en su evolución, los investigadores han estudiado las respuestas de defensa de varios organismos vivos. También han examinado los genes de las proteínas del sistema inmune para obtener pistas sobre los orígenes genéticos de la inmunidad. Estos enfoques y la información que han proporcionado se discuten en las siguientes secciones. Una discusión de las enfermedades inmunes humanas se proporciona en el artículo trastorno del sistema inmune.

El desarrollo de la inmunidad en los principales grupos de animales


Debido a que el sistema inmune está compuesto de células y tejidos que no se prestan a la fosilización, es imposible rastrear la evolución de la inmunidad del registro paleontológico. Pero, dado que todos los animales exhiben cierta habilidad general para reconocer el yo y para repeler sustancias extrañas, es posible estudiar la capacidad inmune de los animales vivos y, basándose en las posiciones relativas de estos animales en el árbol evolutivo, extrapolar una historia evolutiva razonable Del sistema inmunológico.

Capacidad inmune entre los invertebrados

Desde los protozoarios más bajos hasta los tunicados marinos más altos, los invertebrados tienen medios para distinguir componentes propios de componentes no propios. Las esponjas de una colonia rechazan los injertos de tejido de una colonia diferente, pero aceptarán injertos por sí mismos. Cuando los injertos de tejido se hacen en animales más arriba del árbol evolutivo, entre los gusanos anélidos individuales o las estrellas de mar, por ejemplo, el tejido extraño suele ser invadido por células fagocíticas (células que engullen y destruyen material extraño) y células similares a linfocitos (glóbulos blancos de El sistema inmunológico), y se destruye. Sin embargo, los tejidos injertados de una parte del cuerpo a otra en el mismo individuo se adhieren y sanan fácilmente y permanecen sanos. Por lo tanto, parece que algo similar a la inmunidad celular está presente en este nivel de evolución.

Los insectos engullen y eliminan invasores extranjeros a través del proceso de fagocitosis ("alimentación celular"). Tienen factores presentes en sus fluidos circulatorios que pueden unirse a células extrañas y provocar aglutinación o aglutinación de varias de estas células, un evento que facilita la fagocitosis. Los insectos también parecen adquirir inmunidad a los agentes infecciosos.

Los sistemas inmunes más sofisticados son los de los vertebrados. Los linfocitos e inmunoglobulinas reconocibles (Ig, también llamados anticuerpos) aparecen sólo en estos organismos. Los vertebrados vivos más primitivos -los peces sin mandíbula (hagfish y lamprea) - no tienen tejidos linfoides que corresponden a un bazo oa un timo, y sus respuestas inmunes, aunque demostrables, son muy débiles y lentas. Más arriba del árbol evolutivo, a nivel de los peces cartilaginosos (tiburones y rayas) y de los peces óseos, están presentes un timo y un bazo, al igual que las inmunoglobulinas, aunque sólo son detectables aquellas inmunoglobulinas de la clase IgM. Los peces carecen de ganglios linfáticos especializados, pero sí tienen grupos de linfocitos en el intestino que pueden servir a un propósito análogo.

No está presente hasta el nivel de los vertebrados terrestres-anfibios, reptiles, pájaros y mamíferos- que está presente un sistema inmunitario completo con timo, bazo, médula ósea y ganglios linfáticos y se producen anticuerpos IgM e IgG. Los anticuerpos de la clase IgA se encuentran sólo en aves y mamíferos, y los anticuerpos IgE se limitan a los mamíferos. Por lo tanto, parece que los dispositivos más primitivos para producir inmunidad adquirida específica se diversificaron gradualmente para hacer frente a los nuevos peligros ambientales cuando los animales salieron del mar hacia la tierra.

La evolución del sistema del complemento (un grupo de proteínas implicadas en respuestas inmunes) pudo haber ocurrido más rápidamente que el sistema de la inmunoglobulina. Los peces sin mandíbula tienen componentes del complemento que corresponden sólo a los aspectos de actuación tardía (es decir, citolíticos o que matan células) de la función del complemento, pero todos los vertebrados superiores tienen componentes similares al sistema completo del complemento de mamíferos. El hecho de que el sistema del complemento ha sido tan bien conservado durante la evolución implica no sólo que ha sido de gran valor biológico, sino también que el complemento y las inmunoglobulinas han interactuado a lo largo de la evolución del sistema inmunológico en los vertebrados superiores. (Para más información sobre el sistema del complemento, véase Mecanismos inmunes mediados por anticuerpos.)

Orígenes genéticos del sistema inmunológico


Los investigadores han encontrado muchas similitudes entre las estructuras de proteínas implicadas en el reconocimiento de antígeno y las de célula a célula de reconocimiento en el sistema inmunológico. Estas proteínas incluyen los receptores de antígeno de los linfocitos, las proteínas (MHC), los coreceptores implicados en el reconocimiento de células a células en las reacciones inmunitarias (tales como los receptores denominados CD4, CD8 y CD28) y el receptor FC que se une al vástago de la molécula de inmunoglobulina en forma de Y. Un número de proteínas no implicadas en el sistema inmunológico también comparten características estructurales con estas proteínas. La principal característica de similitud es una estructura llamada el dominio de la inmunoglobulina. Cada proteína está compuesta de uno o más dominios Ig de tamaño casi idéntico. Los dominios se forman en un bucle por enlaces entre átomos de azufre sobre los aminoácidos en los extremos.

Aunque cada dominio es diferente y cumple una función diferente en la molécula en su conjunto, el número y el orden de los aminoácidos que forman cada dominio son mucho más similares de lo que se esperaría si cada uno hubiera surgido independientemente en el transcurso de la evolución. Igualmente notable es el hecho de que las células nerviosas, las células del timo y los linfocitos T de ratones y ratas llevan una proteína superficial denominada Thy-1 (antígeno timo-1), cuya función es desconocida, que también tiene esta misma estructura básica y una Disposición similar de aminoácidos. Las similitudes sugieren que los genes de todas estas moléculas se originaron a partir de algún gen primitivo implicado en el reconocimiento de una célula por otra, lo cual es necesario para el desarrollo ordenado de un organismo multicelular complejo y que durante la evolución habían adquirido diferentes funciones. Los investigadores nombraron a este grupo de genes y sus productos de la proteína la superfamilia de la inmunoglobulina. Los procesos por los que un gen ancestral podría haber dado lugar a una familia de genes de este tipo incluyen la duplicación de genes, cruce y mutación, todos los cuales se discuten en detalle en genética.

Anticuerpo: proteínas

Anticuerpo: proteínas
Representación esquemática de algunas proteínas de la superfamilia de inmunoglobulina (Ig). Todos los miembros de la superfamilia están implicados en la capacidad celular para reconocer otras células o partículas extrañas. Estos comparten una similitud estructural básica en el denominado dominio Ig (mostrado sombreado en azul), lo que indica que los genes que codifican estas proteínas evolucionaron a partir de un gen ancestral común implicado en el reconocimiento célula a célula.

No es sorprendente que las moléculas que tienen una función similar en diferentes especies (por ejemplo, inmunoglobulinas o componentes de MHC) muestran un parecido aún más estrecho. Analizando el número de diferencias en los aminoácidos y su posición en las cadenas polipeptídicas que componen las moléculas de IgM e IgG en seres humanos, ratones y conejos, por ejemplo, y haciendo suposiciones razonables sobre las tasas de mutación, los científicos pueden estimar aproximadamente cuántos Las generaciones habrían tenido que transcurrir -y por tanto cuánto tiempo- para que las inmunoglobulinas presentes de estas especies hayan evolucionado a partir de una molécula ancestral común parecida a IgM. Estos cálculos sugieren que la divergencia de la inmunoglobulina ancestral tuvo lugar hace unos 200 millones de años. Eso fue aproximadamente el mismo tiempo que se cree que los anfibios se han alejado de la línea principal de vertebrados. Por lo tanto, se puede concluir que un sistema inmunológico funcional surgió aún más temprano y ha seguido proporcionando una defensa contra los agentes extranjeros desde entonces.

Bibliografía:

Tórtora y Derrickson. Principios de anatomía y fisiología (onceava edición)

https://www.britannica.com

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Oleh

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