La Autodefensa de los Organismos: Inmunología y Aplicaciones

1. Concepto de Infección

Microorganismos patógenos: aquellos que ocasionan daño o lesión al organismo parasitado.

Patogenicidad: capacidad del microorganismo para producir enfermedad.

Infección: invasión y proliferación de un microorganismo patógeno en un hospedador. El estado de anormalidad que producen los microorganismos patógenos es la enfermedad infecciosa.

Muchas veces la adherencia de los microorganismos es específica, ya que estos se adhieren selectivamente a células de una zona particular del cuerpo.

Contagio: mecanismo por el que un microorganismo patógeno llega hasta un organismo sano produciendo en él infección. Es directo si el patógeno pasa de enfermo a sano por contacto de ambos y es indirecto si lo hace por agentes intermediarios. Estos pueden ser activos o pasivos.

Enfermedad contagiosa: cuando la enfermedad se transmite fácilmente.

Epidemia: cuando una enfermedad infecciosa se presenta de forma brusca en una población y se propaga fácilmente.

2. Mecanismos de Defensa Orgánica

Pueden ser inespecíficos o innatos (defensa contra todo) y específicos o adquiridos (solo contra un agente extraño).

2.1. Mecanismos Inespecíficos: Barreras Naturales y Respuesta Inflamatoria

Se oponen a la entrada de agentes invasores, pero no son específicos para el agente extraño.

Mecanismos:

• BARRERAS NATURALES: son las superficies externas que constituyen verdaderas barreras físicas y químicas de defensa.
  • Piel: barrera infranqueable para los microorganismos gracias al espesor y al proceso de queratinización y descamación de las capas celulares más externas.
  • Mucosas: revisten las aberturas naturales del cuerpo. Menos resistentes que la piel.
• La saliva, secreción lacrimal y secreción nasal contienen la lisozima con función bactericida.
• Microbiota autóctona: de las vías digestivas y genitourinarias compiten con microorganismos patógenos, impidiendo su proliferación. Las bacterias normales del organismo inhiben la proliferación de las especies bacterianas patógenas y de los hongos, por liberación de sustancias bactericidas.

DEFENSAS CELULARES INESPECÍFICAS:

Cuando las barreras son superadas, los microorganismos pueden ser eliminados por células presentes en todos los tejidos. Las principales son fagocitos y células NK.

• Neutrófilos: leucocitos que se encuentran en gran número en el torrente sanguíneo y pueden salir hacia los tejidos para actuar en la infección.
• Macrófagos: leucocitos que filtran la sangre, linfa o aire (bazo…).
• Células NK: leucocitos que segregan perforinas que destruyen células infectadas por virus y células tumorales.

RESPUESTA INFLAMATORIA:

Respuesta inespecífica local que aparece cuando un agente invasor atraviesa las barreras pasivas. Su finalidad es detener al agente invasor destruyéndolo y reparar los daños ocasionados al tejido y órgano por donde entró. Aquí intervienen los mediadores de la inflamación, liberados por mastocitos y basófilos. Entre los mediadores destacan:

• Factor de estimulación de leucocitos, que provoca un aumento del número de fagocitos circulantes.
• Histaminas y bradiquininas que producen vasodilatación y aumentan la permeabilidad capilar.
• Prostaglandinas que producen vasodilatación prolongada y atraen y activan fagocitos.
• Los componentes del complemento que provocan vasodilatación y atraen y activan a fagocitos.

Los mediadores actúan sobre los capilares de la zona afectada causando vasodilatación, incremento del flujo sanguíneo, aumento de la permeabilidad capilar, activación y quimiotactismo de fagocitos.

Todos estos efectos se producen en hinchazón (por la vasodilatación), enrojecimiento (aumento del aporte sanguíneo), calor y dolor.

Las células que intervienen en la respuesta inflamatoria son:

• Neutrófilos: leucocitos circulantes que actúan fagocitando microorganismos.
• Monocitos: en el lugar de la infección se transforman en macrófagos que fagocitan gran cantidad de microorganismos patógenos.
• Basófilos, Eosinófilos.

Fagocitos constituyen una línea de defensa inespecífica importante, ya que eliminan microorganismos y cualquier estructura extraña de los tejidos invadidos en la fagocitosis.

Para que la fagocitosis sea eficaz es necesaria la activación previa de los fagocitos, que se consigue gracias a los mediadores de la inflamación. Este proceso es la producción de moléculas de glucoproteínas en la membrana celular del fagocito que aumentan su capacidad de adhesión a estructuras extrañas.

Los primeros fagocitos que actúan son los histiocitos, pero su capacidad fagocítica no es grande y comienza la acción de los neutrófilos sanguíneos de los capilares. Estos tienen vida corta y enseguida actúan los macrófagos libres con mayor actividad fagocítica.

RESPUESTA INESPECÍFICA HUMORAL:

Corre a cargo del interferón y el sistema del complemento.

• Interferón: son una serie de glucoproteínas sintetizadas por algunos leucocitos y por células infectadas por virus que difunden a las células de alrededor, impidiendo que la infección se propague. El interferón actúa en dos niveles: por un lado, evita la replicación vírica en células aún sanas y, por otro, favorece la destrucción de células ya infectadas.
• El sistema del complemento: está constituido por unas 30 proteínas del tipo de las globulinas que se encuentran presentes en el plasma sanguíneo de forma inactiva, pero ante la presencia de ciertos factores desencadenantes se activan en cascada. La activación se produce por proteólisis. Desempeña 3 funciones:
  • Actúa como mediador de la inflamación, provocando vasodilatación y atracción y activación de fagocitos.
  • Interviene en la opsonización de células extrañas para facilitar la acción de los fagocitos.
  • Provoca la lisis de bacterias, células extrañas y propias que han sido modificadas o lesionadas.

Para llevar a cabo estas acciones debe producirse antes una activación del complemento que se puede iniciar de dos formas:

• Vía clásica: donde es necesaria la presencia del complejo Antígeno-Anticuerpo.
• Vía alternativa: que entra en funcionamiento al unirse algunos componentes del complemento a los polisacáridos que se encuentran en la superficie de las bacterias.

La activación del complemento provoca la escisión del C3 en dos subunidades, C3a (mediador de la inflamación) y C3b (opsonina).

2.2. Mecanismos de Defensa Específicos: Concepto de Respuesta Inmunitaria

Son inducidos por un agente extraño. Para cada agente extraño hay una respuesta que actúa específicamente contra él.

La respuesta inmunitaria se puede definir como la respuesta desencadenada por la presencia en el organismo de agentes extraños o antígenos encaminada a neutralizarlos o destruirlos. La respuesta inmunitaria se produce por:

• Invasión de microorganismos.
• Introducción de sustancias extrañas en el organismo.
• Introducción de sustancias extrañas ligadas a células extrañas.
• Sustancias propias reconocidas como extrañas.

Las células implicadas son los Linfocitos.

3. Inmunidad y Sistema Inmunitario

La inmunidad es la capacidad de destruir o desactivar a un agente extraño sin sufrir ninguna patología.

3.1. Componentes del Sistema Inmunitario

Está diseminado por todo el cuerpo. Forman parte de él órganos y tejidos linfoides, células inmunocompetentes y mediadores solubles de la inmunidad.

ÓRGANOS Y TEJIDOS LINFOIDES:

Formación, maduración y acumulación de linfocitos.

• Órganos linfoides primarios: aquellos donde se generan y maduran los linfocitos. Son la médula ósea roja y el timo.
  • Médula ósea roja: localizada rellenando huecos en el tejido óseo esponjoso localizado en el interior de huesos planos y cortos. Aquí maduran los linfocitos B.
  • Timo: órgano bilobulado y esponjoso sobre el corazón y vasos sanguíneos mayores. Aquí tienen lugar los procesos de diferenciación y maduración de los linfocitos T.
• Órganos linfoides secundarios: se acumulan los linfocitos e interaccionan con los antígenos. Son el bazo, los ganglios linfáticos y el tejido linfoide.
  • Bazo: detrás del estómago que se encarga de filtrar la sangre. En él se eliminan eritrocitos y leucocitos defectuosos.
  • Ganglios linfáticos: masas de tejido esponjoso, divididas en compartimentos por tejido conjuntivo. Actúan a modo de filtros que extraen de la linfa microorganismos, partículas extrañas, restos de tejidos y células muertas.
  • Tejido linfoide asociado a mucosas: agrupación de células linfoides sin organización o estructura, que se encuentra asociado a la mucosa de los aparatos digestivo, respiratorio y genitourinario.

CÉLULAS INMUNOCOMPETENTES:

Por las que se produce la acción del sistema inmunitario. Mayoritariamente son leucocitos.

Son células inmunocompetentes:

• Neutrófilos: fagocitos profesionales.
• Eosinófilos: luchan contra parásitos grandes.
• Basófilos y mastocitos.
• Monocitos y macrófagos.
• Células NK.
• Células dendríticas.
• Linfocitos T y B.

Los basófilos son polimorfonucleares y los mastocitos se encuentran en los tejidos. Ambos participan en la respuesta inflamatoria y en la hipersensibilidad inmediata.

Los macrófagos son leucocitos monocitos que emigran del torrente sanguíneo, atraviesan los capilares y penetran en el tejido. Su función es fagocitar y digerir todos los cuerpos extraños que se introducen en el organismo y actuar como células presentadoras del antígeno. Participan en la iniciación de la respuesta inmunitaria mediante la liberación de citoquinas que sintetizan.

La característica de las células NK es su capacidad para actuar frente al crecimiento de células tumorales impidiendo su expansión y la formación de metástasis. Son citotóxicas.

Las células dendríticas son las células presentadoras de antígenos más potentes. Con la adecuada estimulación migran a los tejidos linfoides secundarios donde presentan antígenos a los linfocitos T e inducen la respuesta inmune.

Los linfocitos se originan en la médula ósea roja, a partir de los hemocitoblastos. Después, estos sufren maduración. Los linfoblastos que maduran en la propia médula se transforman en linfocitos B y otros migran a la octava semana fetal al timo donde maduran y se transforman en linfocitos T.

MEDIADORES SOLUBLES DE LA INMUNIDAD:

Que son anticuerpos, proteínas del complemento y citoquinas.

• Los anticuerpos son un grupo de proteínas producidas por los linfocitos B. Actúan como adaptadores dotados de versatilidad, siendo capaces de conjuntar varios elementos del sistema inmunitario.
• Las citoquinas son pequeñas proteínas sintetizadas y liberadas por células inmunitarias y no inmunitarias, y por macrófagos y linfocitos T. Estas controlan el sistema de dos maneras:
  • Regulando la activación, proliferación y diferenciación de células.
  • Regulando la secreción de anticuerpos y otras citoquinas.

3.2. Concepto y Naturaleza de Antígenos

Antígeno: cualquier sustancia que es reconocida como extraña y que es capaz de inducir una respuesta inmunitaria específica cuando toma contacto con el organismo.

Las características de las sustancias antigénicas son:

• Inmunogenicidad: capacidad de inducir una respuesta inmunitaria específica.
• Antigenicidad: capacidad de combinarse de manera específica con efectores de la inmunidad.

Los antígenos son proteínas y polisacáridos complejos.

En el antígeno hay un determinante antigénico por donde se une al anticuerpo.

Por su procedencia pueden ser: Heteroantígenos, isoantígenos, autoantígenos.

El reconocimiento del antígeno es la base de todas las respuestas inmunitarias y con este fin son utilizados por el sistema inmunitario tres tipos de moléculas: inmunoglobulinas, receptores para antígenos de linfocitos y moléculas del complejo de histocompatibilidad.

Especificidad antigénica: cada linfocito está programado para reconocer un único antígeno. Los diferentes tipos de linfocitos específicos son los clones de linfocitos. Existen tantos clones como antígenos.

Cuando un antígeno se une a los escasos linfocitos capaces de reconocerlos, se inicia una proliferación masiva. Al tiempo, el antígeno puede ejercer una respuesta inmunitaria eficaz. El antígeno selecciona el clon de linfocitos que son capaces de unirse a él y promueve su proliferación: Selección clonal.

4. Respuesta Humoral

4.1. Concepto, Estructura y Tipos de Anticuerpos

Los anticuerpos son proteínas globulares presentes en el plasma sanguíneo producidas por los linfocitos B en respuesta a un estímulo antigénico y capaces de reaccionar con los antígenos que han provocado su síntesis.

Todos los anticuerpos presentan la misma estructura química básica formada por 4 cadenas polipeptídicas. Las cadenas H y L están unidas por puentes disulfuro. Se combinan 2 cadenas pesadas y dos cadenas ligeras para formar una estructura tridimensional. En la base de los brazos de las cadenas H está la bisagra, constituida por unos cuantos aminoácidos por donde los brazos pueden moverse libremente respecto de la molécula.

Cada una de las cadenas ligeras y pesadas incluye una región variable y una región constante. En la región variable se comprende la mitad de las cadenas ligeras y la cuarta parte de las cadenas pesadas y, además, ciertas zonas hipervariables. La región constante de las cadenas pesadas interacciona con diversos elementos del sistema inmunitario como los fagocitos.

A los distintos tipos de inmunoglobulinas que se producen en una especie, frente a un antígeno concreto, se les llama Isotipos.

Hay 5 isotipos en la especie humana:

• Inmunoglobulinas G: localizadas en sangre y líquidos extracelulares. Favorecen la fagocitosis, ya que actúan como opsoninas al unirse con antígenos situados en la superficie de estructuras microbianas. Son las únicas que atraviesan la placenta.
• Inmunoglobulinas M: responsables de la respuesta inmunitaria primaria. Aumentan la fagocitosis al ser opsoninas.
• Inmunoglobulinas A: evitan al recién nacido infecciones gastrointestinales. Protegen las cavidades externas del cuerpo y sus membranas mucosas contra la infección.
• Inmunoglobulinas D: anticuerpos de la superficie de los linfocitos B, sirviendo como receptores de antígenos específicos.
• Inmunoglobulinas E: en mastocitos y basófilos. Es mediadora de las reacciones de hipersensibilidad inmediata.