¿Por qué es tan importante la inmunología? El sistema inmune participa en casi todos los campos relacionados con la salud y la enfermedad. Las infecciones continúan confrontando salud y bienestar humanos a escala mundial. La inflamación contribuye a la enfermedades pulmonares, cardíacas y articulares, y diabetes mellitus; los cánceres tienen que evadir la vigilancia inmune y la desregulación inmune conduce a alergias que son cada vez más frecuente en todo el mundo. Solo mejor comprensión de la los mecanismos por los cuales los microbios, los alérgenos y las células tumorales causan enfermedades resultar en el desarrollo de estrategias diagnósticas, terapéuticas y preventivas para combatir esta amenaza.
EL ORIGEN Las células madre hematopoyéticas que se autorrenuevan dan lugar a progenitores linfoides y mieloides. Casi todas las células inmunitarias maduran en la médula ósea y después viajan a órganos periféricos por medio de la sangre. Algunas, entre ellas los mastocitos y los macrófagos, pasan por maduración adicional fuera de la médula ósea. Las células T se desarrollan hasta alcanzar la madurez en el timo.
Inmunidad -nuestra capacidad de protegernos de enfermedades. -Reconocimiento y remoción de material extraño que ingresa al cuerpo -Se basa en nuestra capacidad de distinguir entre uno propio y lo extraño. -Puede ser innato o adquirido Sistema inmune. -las células y moléculas responsables de la inmunidad y su respuesta colectiva y coordinada a la introducción de sustancias extrañas (no solo infecciosas) Inmunología -estudio de células, órganos, moléculas responsables de inmunidad y cómo responden e interactúan -efectos y consecuencias (deseable / indeseable) - Se puede aumentar / reducir ventajosamente la respuesta TERMINOS
INMUNIDAD ADQUIRIDA INNATA (al nacer) Factores genéticos Pasiva Anticuerpos preparados Activo Anticuerpos propios Exposición natural a agentes infecciosos Inmunización artificial Anticuerpo snaturales maternos Anticuerpos artificiales de otras fuentes
EL SISTEMA INMUNITARIO El sistema inmunitario se refiere al conjunto de células, productos químicos y procesos que funcionan para proteger la piel, las vías respiratorias, el tracto intestinal y otras áreas de antígenos extraños, como los microbios (organismos como bacterias, hongos y parásitos), virus y cáncer. células y toxinas Dos " líneas de defensa ": inmunidad innata e inmunidad adaptativa .
INMUNIDAD INNATA INMUNIDAD ADQUIRIDA Animales todos Solo vertebrados Propiedades. Provee defensa general contra una amplia variedad de patógenos Se dirige a patógenos con antígenos específicos Respuesta Rápida Lenta , pero la memora resulta en una respuesta secundaria rápida Defensas. Barreras: Piel Membranas mucosas. Secreciones. Mediada por células: Fagocitos. Células con actividad mortal. Humoral: opsoninas Mediada celular -linfocitos T Mediada humoral: Linfocitos B / anticuerpos.
ATRIBUTO INMUNIDAD INNATA INMUNIDAD ADAPTATIVA
LOS DOS BRAZOS DEL SISTEMA INMUNE
LÍNEAS DE DEFENSA DEL SISTEMA INMUNE PIEL, MUCOSAS, PARED INTESTINAL CELULAS ASESINAS, MACROFAGOS, NEUTROFILOS , BASOFILOS, MONOCITOS … LINFOCITOS B LINFOCITOS T ANTICUERPOS
SISTEMA INMUNITARIO INNATO Definición • Sin especificidad contra un antígeno. • Sin memoria contra un antígeno. • Entre 80 y 90% de todas las respuestas inmunitarias se genera por medio de esta ramificación del sistema.
INMUNIDAD INNATA: Mecanismos de acción Defensas externas: Defensas físicas: • Piel – células epiteliales. • Cilios – ubicados sobre las células de la mucosa, que baten hacia el exterior. • Moco – cuenta con efecto de lavado. • Ácido gástrico – pH 1.5 a 2.0. • Lágrimas – efecto de lavado. Defensas bioquímicas: • Enzimas – degradan proteínas y ácidos nucleicos (p. ej., lisozima en el líquido lagrimal). • Glándulas sebáceas – liberan aceites bacteriostáticos o bactericidas. • Microorganismos comensales – “flora normal” en el intestino, la región vaginal y otras mucosas.
SITIOS PROTEGIDOS POR EL SISTEMA INMUNE
INMUNIDAD INNATA : CELULAS CÉLULAS: • Fagocitos . Mientras que muchos tipos de células cuentan con capacidad fagocítica, las dos células principales del sistema inmunitario que realizan esta función son: • Fagocitos mononucleares 1. Macrófagos – término general que se refiere a las células de este tipo distribuidas en todo el organismo. 2 . Monocitos – células ubicadas en la sangre. 3. Histiocitos – células específicas de un tejido. i Células de Kupffer = hígado. ii Células de la microglía = cerebro. iii Células A del tejido sinovial = articulaciones. iv Células mesangiales = riñón. • Neutrófilos 1. Neutrófilos polimorfonucleares. 2. Células predominantes en el conteo leucocitario (~ 70% de los leucocitos). 3. Cuentan con gránulos intracelulares que contienen enzimas.
PRINCIPALES LEUCOCITOS QUE PARTICIPAN EN LA INMUNIDAD INNATA
RECONOCIMIENTO DE “AGENTES EXTRAÑOS”. • Los patrones moleculares asociados a patógenos (PMAP) comprenden: azúcares, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos o sus combinaciones. • Los receptores de reconocimiento de patrones (RRP) son receptores toll-like o receptores de captura. • Los PMAP en un patógeno son reconocidos por los RRP en los fagocitos, lo que genera: 1. Aumento de la actividad antimicrobiana : peróxido, superóxido , enzimas desintegradoras y otros mecanismos. 2. Aumento de la expresión de moléculas d e adhesión y moléculas coestimuladoras . 3 . Fagocitosis . i Endocitosis y destrucción del patógeno. ii Opsonización. a) Algunas moléculas (proteínas de fase aguda, como la proteína C reactiva [PCR], el amiloide sérico tipo A, la lectina de unión a manosa y otras) se adhieren a la superficie del patógeno (opsoninas) y se unen a los receptores en los fagocitos. b) Esto trae consigo la facilitación de la fagocitosis. INMUNIDAD INNATA
FAGOCITOSIS
EJEMPLOS DE PAMPs Y DAMPs Patrones Moleculares Asociados al Patógeno Tipo de microorganismo Patrones moleculares asociados al Daño
¿COMO SON RECONOCIDOS LOS PAMPs Y DAMPs ? Receptores del patrón de reconocimiento (PRR). Muchas celas expresan los PRR y son capaces de participar en respuesta inmune innata. Fagocitos y células dendríticas expresan la amplia variedad y en gran cantidad de estos receptores de acuerdo a su rol fundamental. Expresadas en la superficie de las celas, en vesículas de fagocitos y en citosol de las células – todas las cuales están localizadas donde el microbio puede estar presente. Cuando estos receptores unen los PAMPs y DAMPs ellas activan las señales de transducción y las vías que promueven las funciones antimicrobianas y proinflamatorias de las células en las cuales están expresadas.
Mundo exterior
Dos listas clave para caracterizar la respuesta inflamatoria Tétrada de Celsius Propiedades de los fagocitos Rubor Calor Tumor Dolor Quimiotaxis Diapédesis Ameboidismo Fagocitosis
PATOGENESIS DE LA SEPSIS
ESTIMULACIÓN DE LA INMUNIDAD ADAPTATIVA El reconocimiento del antígeno por los linfocitos proporciona la señal 1 para la activación de los linfocitos, y las moléculas inducidas en las células del anfitrión durante las respuestas inmunitarias innatas a los microbios proporcionan la señal 2 . En la figura, los linfocitos son linfocitos B , pero se aplican los mismos principios a los linfocitos T. La naturaleza de las segundas señales difiere en los linfocitos B y T.
ACCIÓN DE LOS LT CITOTÓXICOS Una vez efectuado el reconocimiento, los linfocitos T citotóxicos destruyen a la célula infectada . Para hacerlo, utilizan distintas estrategias que terminan induciendo a la célula a la apoptosis. La apoptosis es una especie de suicidio celular. La maquinaria para la apoptosis consta de proteínas llamadas caspasas , que normalmente están inactivas. El contacto del linfocito T citotóxico con la célula infectada activa una cascada de caspasas que conducen a la muerte celular. Una de las estrategias utilizadas por los linfocitos para activar la cascada de caspasas consiste en la secreción de perforinas . Las perforinas se introducen en la membrana plasmática de la célula blanco y forman un canal (semejante al que produce el sistema del complemento). A través del canal ingresan otros componentes que activan las caspasas .
SISTEMA INMUNITARIO ADAPTATIVO Definición El sistema inmunitario adaptativo es : • Específico contra un antígeno . • Célula T = receptor de células T (TCR; • Célula B = inmunoglobulina de superficie ( sIg ) receptora (anticuerpo que nunca se libera; • Capaz de desarrollar memoria contra un antígeno . • La primera exposición prepara el sistema y genera una respuesta nula o escasa. • La segunda exposición da por resultado un aumento de la memoria y la amplificación del sistema inmunitario. • Una respuesta aprendida que aumenta la especificidad y la memoria de los linfocitos . • En este concepto se basa la vacunación.
Células B • Tienen inmunoglobulina de superficie como receptor para el antígeno, compuesta por: • Dos cadenas pesadas idénticas (de una de las cinco clases: IgA , IgD , IgE , IgM , IgG ). • Dos cadenas ligeras idénticas ( kappa o lambda, pero no ambas). • Enlaces disulfuro inter- e intracadenas , que confieren estructura y estabilidad. • Cuando se selecciona una célula B, se convierte en una célula plasmática y secreta un anticuerpo con la misma especificidad que su sIg. INMUNIDAD ADAPTATIVA: MECANISMO DE ACCION
1) El LB competente se une al Ag (selección clonal). 2) El LB se activa y prolifera. 3) Algunos LB se diferencian a células de memoria. 4) Otros LB se diferencian a células plasmáticas. 5) Las células plasmáticas secretan Ig (anticuerpos) a la circulación.
CÉLULAS T: ¿CÓMO RESPONDE UNA CÉLULA T A UN ANTÍGENO? El TCR entra en contacto con un epítope que ha sido procesado y presentado por medio de las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) de clase I o clase II. • Las MHC de clase II originan respuestas mediadas por células T cooperadoras (CD4+) y desencadenan la secreción de citocinas, que potencian la respuesta inmunitaria y dirigen a otras células para llevar a cabo sus funciones: • Activar las células T citotóxicas CD8+. • Ayudar a las células B para cambiar de clase, convertirse en células plasmáticas y secretar anticuerpos. • Activar los macrófagos. • Activar las células asesinas naturales (NK). • La secreción de citocinas determina el tipo de células T cooperadoras (Th): 1. Th1 = interferón gamma (IFN-γ), interleucina 12 (IL-12). 2. Th2 = IL-4, IL-10. 3. Th17 = IL-17, IL-23. 4. T reg = factor de crecimiento transformador beta (TGF- β). • Las MHC de clase I dan origen a respuestas mediadas por células T citotóxicas (CD8+). • Genera la secreción de perforina y granzimas para atacar y matar la célula a la que está unido el TCR.
El CMH funciona como un carnet de identidad para las células propias.
INTERACCIONES DE LAS CÉLULAS T COOPERADORAS La molécula CD4 en la célula T se une a las moléculas de clase II en las células presentadoras de antígenos. El TCR interactúa con el péptido que se presenta en las moléculas del MHC de clase II. Las moléculas coestimuladoras se enlazan y la célula T responde.
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN Las células del sistema inmunitario presentan el antígeno a las células T tras procesarlo y obtener péptidos, que se ensamblan a las moléculas del MHC. MHC de clase I • Cadena polipeptídica única que cuenta con una microglobulina β2 para estabilizar la molécula. • Se une a péptidos que se producen dentro de la célula y los coloca en la superficie celular, con el objetivo de que las células CD8+ identifiquen: • Las proteínas propias. • Los parásitos intracelulares, como virus y bacterias. • Se encuentran en todas las células nucleadas del organismo. • Sus moléculas derivan de los genes A, B, C, E, F, G. MHC de clase II • Dos cadenas polipeptídicas (alfa y beta) • Se une a péptidos que provienen del exterior de la célula (materiales extracelulares) y se procesan (escinden) en el endosoma. Los péptidos se ensamblan en el MHC de clase II y luego se conducen hacia la superficie celular para reaccionar con las células de CD4+. • Sólo se encuentra en las células que presentan antígenos, como macrófagos, células B y células dendríticas. • Deriva de los genes D = DR, DP, DQ.
OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LAS MOLÉCULAS DEL MHC • Son polimorfas (es decir, formas múltiples de una misma molécula). • Tienen expresión codominante (es decir, para cada molécula del MHC se requiere un gen de la madre y uno del padre). • La determinación de su haplotipo (es decir, los grupos de genes vinculados que están determinados por genética mendeliana) es útil en : • El transplante tisular. • Las pruebas de paternidad. • La identificación del ácido desoxirribonucleico (DNA ). Son promiscuas. Los sitios de unión para epítopes tanto de las moléculas del MHC de clase I y II son muy “promiscuos”, y se unen a todos los péptidos (sean o no propios) que encajan en ellas e interactúan con los aminoácidos en la hendidura de unión.
Un anticuerpo tiene dos regiones : La fracción de unión al antígeno ( Fab ) y la fracción de cristalización ( Fc ). • La región Fab se une al antígeno: • El antígeno encaja como una llave en su cerrojo. • Hay sitios en los que los epítopes de un antígeno entran en contacto con los sitios de unión del anticuerpo. Éstos se denominan regiones hipervariables. • Por medio de esta unión, la estructura de la cadena pesada del anticuerpo se modifica y expone los sitios en que tienen lugar las acciones biológicas. • La región Fc del anticuerpo determina su clase y subclase ( isotipo ): • Hay cinco clases de inmunoglobulinas ( IgM , IgD , IgE , IgA e IgG ). • Hay subclases de IgA (IgA1 e IgA2) e IgG (IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4). • Esta región del anticuerpo le confiere su actividad biológica . 1. La Opsonización ocurre por medio del receptor para Fc de neutrófilos y macrófagos. 2. El complemento puede ser activado por la región Fc del anticuerpo, lo que da origen a: i Producción de C3b, que se une al antígeno y luego a su receptor específico en los fagocitos. ii Síntesis de todos los componentes del complemento y lisis del antígeno por medio del complejo de ataque a la membrana (MAC). iii Permeabilidad de la placenta. La IgG puede atravesar la barrera placentaria, pero las otras clases y subclases no. ¿CÓMO EJERCE UN ANTICUERPO SU FUNCIÓN BIOLÓGICA?
TOLERANCIA INMUNOLOGICA Puesto que todas las células inmunitarias sintetizan sus receptores antígenos por medio de reacomodos genéticos espontáneos, es muy probable que puedan responder a las proteínas mismas, a menos que exista un mecanismo que abata esa respuesta (llamado tolerancia). La pérdida de la tolerancia conduce a la enfermedad autoinmunitaria. Hay dos tipos de tolerancia: • Tolerancia central o deleción clonal : • Células T: Desde el periodo neonatal hasta la pubertad, las células T que reaccionan contra las proteínas mismas se destruyen en el timo. 2. Después de la pubertad, el timo involuciona y deja de ser eficiente. Se piensa que el hígado y la médula ósea adoptan esta función. • Células B : tiene lugar en la médula ósea. • Tolerancia periférica: • Carencia de moléculas coestimuladoras . • Anergia clonal. • El antígeno tipo 4 de los linfocitos T citotóxicos (CTLA-4) o el receptor CD154 presentan regulación positiva en las células T activadas. Se unen a las proteínas coestimuladoras B7-1 (CD80) y B7-2 (CD86) en las células que presentan antígenos, de tal manera que el receptor CD28 no pueda interactuar con B7-1 y B7-2. Por ende, la coestimulación no tiene lugar y la respuesta inmunitaria se aleja. • Hay sitios privilegiados desde la perspectiva inmunitaria: 1. Antígenos secuestrados: antígenos que no pueden entrar en contacto con las células T o B. 2. Ligando Fas/fas. Las células T activadas cuentan con receptores Fas (CD95) que interactúan con su ligando Fas (CD178) en la superficie de las células blanco. Esto indica que la célula T sufre apoptosis.
ALTERACIONES DEL SISTEMA INMUNE El sistema inmune es incapaz de detener una infección aunque sea causada por un agente de baja patogenicidad. Pueden ser congénita o adquirida (ej. SIDA) INMUNOPATOLOGIA Enfermedad autoinmune Hipersensibilidad (alergias) Inmunodeficiencia Se produce cuando algunos linfocitos inmaduros responden contra elementos del propio organismo. Ejemplo: artritis reumatoide, LES, esclerosis múltiple, etc La respuesta alérgica es una reacción intensa contra sustancias extrañas por lo general inofensivas
AUTOINMUNIDAD El quebrantamiento o la pérdida de la tolerancia dan origen a la reacción del sistema inmunitario contra el propio organismo . Algunos elementos comunes de la enfermedad autoinmunitaria son: Sexo del paciente: afecta con mayor frecuencia a mujeres que a varones. • Edad del paciente: más frecuente en el anciano. • Factores ambientales (p. ej., el tabaquismo se relaciona con la artritis reumatoide y el lupus). • Susceptibilidad genética: moléculas del MHC específicas (HLA-DRB1 en la AR; HLA-B27 en la espondiloartritis seronegativas). Entre los mecanismos para la evasión de la tolerancia al propio organismo y el desarrollo secundario de la enfermedad autoinmunitaria pueden mencionarse: • Disrupción de las barreras celulares o tisulares (liberación de antígenos secuestrados). • Inducción de moléculas coestimuladoras en las células que presentan antígenos tras la infección. • Mimetismo molecular (antígeno exógeno que “se asemeja” al antígeno propio). • Superantígenos . • Regulación de las respuestas inmunitarias –la célula T cooperadora tipo 1 produce una regulación negativa sobre la célula T cooperadora tipo 2, y viceversa. • Células Th17: el fenotipo “ autoinmunitario ”.
Complemento El complemento es el mediador principal de la inflamación y da inicio a: • Quimiotaxis. • Activación de las células cebadas. • Fagocitosis y opsonización . • Lisis de los patógenos. • Eliminación de los complejos inmunes.
Características • Consta de alrededor de 20 proteínas plasmáticas diferentes. • Reúne cerca de 10% de las proteínas séricas. • Es un sistema importante de defensa del hospedero. • Actúa a manera de cascada. • Está involucrado en la fisiopatología de muchas enfermedades. Su activación puede ocurrir por las vías: clásica, de la lectina o alterna. • Vía clásica: • Anticuerpo: 1. Un anticuerpo IgM . 2. Dos anticuerpos IgG . 3. Virus de la inmunodeficiencia humana (HIV) y otros retrovirus. 4. Micoplasma . • Vía de la lectina : • HIV y otros retrovirus. • Microorganismos grampositivos y gramnegativos . • Moléculas con grupos terminales de manosa. • Vía alterna: • Microorganismos grampositivos y gramnegativos . • Hongos.
COMPLEMENTO
Función • Lisis = MAC: C5b, C6, C7, C8 y C9 se combinan sobre la membrana celular para formar un poro que permite la fuga de los elementos intracelulares y la muerte de la célula. • Anafilotoxinas = C3a y C5a. • Quimiotaxis : C3a y C5a. • Opsoninas = C3b. • Las deficiencias del sistema del complemento afectan varias vías y causan patologías distintas: • Vía clásica : • Enfermedad similar al lupus. • Infecciones bacterianas graves y recurrentes. • Vía de la lectina . • Infecciones recurrentes por Neisseria . • Vía alterna: • Infecciones bacterianas graves y recurrentes. • Infecciones por Neisseria . • Deficiencia del inhibidor de C1: • Angioedema hereditario.
LAS “HIPERSENSIBILIDADES” Se ha demostrado que el sistema inmunitario opera por medio de cuatro mecanismos básicos. Es importante mencionar que, si bien pueden clasificarse por separado, no siempre actúan de manera aislada.
HIPERSENSIBILIDAD TIPO I (INMEDIATA) • Se desarrolla en minutos tras la exposición a un antígeno. • Depende de la activación de las células cebadas y la liberación de mediadores de inflamación aguda. • El antígeno forma un enlace cruzado con la IgE sobre la célula cebada por medio del receptor de superficie Fcε. La célula cebada se degranula y libera: • Aminas vasoactivas . • Prostaglandinas y leucotrienos que se sintetizan a partir del metabolismo del ácido araquidónico ; estas sustancias dan origen a un componente tardío de esta respuesta, que se identifica varias horas después de la exposición original al antígeno. • Puede generar: • Asma alérgica. • Fiebre del heno. • Eccema. • Urticaria. • Choque e incluso muerte.
HIPERSENSIBILIDAD TIPO II (MEDIADA POR ANTICUERPOS) • Se desarrolla después de la unión de un anticuerpo a los antígenos de superficie celular. Esta unión puede dar inicio a: • Citotoxicidad dependiente de anticuerpos (CDA) a cargo de las células asesinas. • Lisis mediada por complemento. • Puede tener como consecuencia: • Eliminación del patógeno ofensor o el agente extraño. • Enfermedades autoinmunitarias o inflamatorias: 1. Reacciones transfusionales . 2. Enfermedad hemolítica del recién nacido. 3. Miastenia grave. 4. Otras enfermedades autoinmunitarias mediadas por anticuerpos.
HIPERSENSIBILIDAD TIPO III (MEDIADA POR COMPLEJOS INMUNES) • Se desarrolla tras el depósito de complejos antígeno-anticuerpo (inmunes) en el tejido o los vasos sanguíneos. • La activación del complemento atrae a los leucocitos polimorfonucleares hacia el área, lo que tiene como consecuencia daño local. • Todas estas condiciones derivan de una carga antigénica elevada (antígeno persistente) debido a una respuesta de anticuerpos débil o ineficaz. • Puede tener como consecuencia: • Eliminación normal de patógenos o agentes extraños. • Reacción de Arthus : un anticuerpo preformado reacciona con un antígeno en el sitio de la vacunación. • Enfermedad autoinmunitaria: alveolitis alérgica extrínseca por inhalación de antígenos persistentes.
HIPERSENSIBILIDAD TIPO IV (TARDÍA) • Se desarrolla entre 24 y 72 h después del encuentro con el antígeno. • Es el único tipo de hipersensibilidad que median las células T: • Liberación de citocinas, la cual atrae a los macrófagos. • Activación local de macrófagos y generación de daño tisular. • Si existe activación persistente, puede inducir la formación de granulomas . • Puede tener como consecuencia: • Eliminación de los patógenos intracelulares o los agentes extraños. • Hipersensibilidad por contacto, p. ej., con hiedra venenosa, roble venenoso, níquel. • Reacciones tipo tuberculina = respuesta a la prueba con derivado proteico purificado (PPD) para tuberculosis (TB). • Granulomas (p. ej., infecciones crónicas, TB, blastomicosis, coccidioidomicosis ).
BARRERA MECANISMO ANATÓMICO Piel • La barrera mecánica retarda la entrada de microbios • El ambiente ácido (pH 3–5) retarda el crecimiento de microbios Membrana mucosa • La flora normal compite con los microbios por los sitios de fijación • La mucosa atrapa microbios extraños • Los cilios impulsan a los microbios fuera del cuerpo FISIOLÓGICO Temperatura • La temperatura corporal / respuesta a la fiebre inhibe el crecimiento de algunos patógenos. PH bajo • El pH ácido del estómago mata a la mayoría de los microbios no digeridos. Mediadores químicos • La lisozima escinde la pared celular bacteriana • El interferón induce defensas antivirales en las células no infectadas • Complementa los microbios lisados o facilita la fagocitosis BARRERAS FAGOCÍTICAS / ENDOCÍTICAS • Varias células se internalizan ( endocitosis ) y descomponen macromoléculas extrañas • Células especializadas (monocitos sanguíneos, neutrófilos , macrófagos tisulares) se internalizan (fagocitosis), matan y digieren organismos enteros BARRERAS INFLAMATORIAS. • El daño tisular y la infección inducen fugas de líquido vascular que contiene proteína sérica con actividad antibacteriana, lo que conduce a la entrada de células fagocíticas en el área afectada.