Introducción a la Inmunología: Conceptos y Mecanismos de Defensa

1. Conceptos Previos de Inmunidad

1.1 Antígeno

Antígeno: Sustancia capaz de inducir una reacción inmune específica.

Se define como cualquier agente extraño al organismo. Es capaz de provocar la síntesis de proteínas inmunoglobulinas específicas para él y generar una respuesta inmunitaria específica, poniendo en marcha el sistema inmunitario.

1.2 Anticuerpo

Anticuerpo: Sustancia (inmunoglobulina) capaz de reaccionar específicamente con el antígeno.

Bioquímicamente es una proteína globular, perteneciente al grupo de las gammaglobulinas o también llamadas inmunoglobulinas. Tiene una estructura cuaternaria. Una inmunoglobulina es un tetrámero construido por 4 cadenas polipeptídicas unidas por enlaces covalentes fuertes disulfuro, constituidas por 2 cadenas pesadas y otras 2 ligeras.

Definición de Inmunoglobulina (Anticuerpo): Es la molécula que sintetizan los linfocitos B (memoria) (sistema de respuesta humoral) ante la invasión por un antígeno.

1.3 Patógeno

Patógeno: Agente infeccioso o microorganismo capaz de producir una infección o enfermedad infecciosa. No provoca una respuesta inmunitaria, al contrario del antígeno.

1.4 Sistema Linfático

El sistema inmunitario está formado por los órganos linfoides y por los linfocitos, además de otros leucocitos que circulan por la sangre y la linfa. Al igual que el sistema sanguíneo (circulatorio), es un sistema diseminado por todo el cuerpo.

1.4.1 Órganos Linfoides

Son los lugares donde maduran los linfocitos. Pueden ser:

1.4.1.1 Primarios

Son los lugares principales en la formación de linfocitos. Son:

Timo: Localizado en el tórax junto al corazón. Interviene en la formación de linfocitos T.
Médula Ósea: Formación de linfocitos B.

1.4.1.2 Secundarios o Periféricos

Es el lugar donde los linfocitos ya maduros reaccionan entre sí con los antígenos y desarrollan la respuesta inmune. Son:

Ganglios linfáticos
Bazo
Tejido linfoide: Amígdalas, placas de Peyer e intersticio

Hay 2 tipos de linfa: intersticio (zona interna) y circulante (la que está en los vasos linfáticos). Su circulación es de órgano a corazón.

1.4.2 Células del Sistema Linfático

Leucocitos o glóbulos blancos que pueden ser:

1.4.2.1 Granulocitos

Son los responsables de la respuesta inespecífica. Intervienen en:

Inflamación aguda
Protección frente a microorganismos

Hay 3 tipos:

Neutrófilos: Son los más abundantes, los primeros que llegan a la infección y son macrófagos.
Eosinófilos: Son macrófagos, menos abundantes y aparecen cuando hay parásitos.
Basófilos: (liberan histaminas).

1.4.2.2 Agranulocitos

Hay de 2 tipos:

Linfocitos: Responsables de la respuesta específica. Pueden ser:
- Linfocitos T: Se forman en el Timo.
- Linfocitos B: Se forman en la Médula ósea y en el Hígado Fetal.
Monocitos: (atraídos por las toxinas que liberan los patógenos y se liberan en macrófagos y además activan a los linfocitos).

1.5 Hapteno

Hapteno: Sustancia que por su pequeño tamaño es incapaz de provocar una respuesta por sí misma, pero que cuando se asocia a una proteína o «carrier» sí que la provoca. Ejemplo: sustancias inorgánicas, lípidos, penicilina.

1.6 Tipos de Inmunoglobulinas

Las inmunoglobulinas o anticuerpos son moléculas (glucoproteínas) presentes en el suero y líquidos orgánicos que son producidos por los Linfocitos B.

IgG: Es la principal en el suero. Atraviesa la placenta por lo que podemos encontrarla en el suero del feto.
IgA: Se encuentra presente en las secreciones seromucosas, como la saliva, secreciones traqueobronquiales, calostro y leche materna. No atraviesa la placenta (se asocia con la inmunidad de las mucosas, se encuentra en la superficie de los linfocitos B).
IgM: No atraviesa la placenta. Es la predominante en la respuesta de anticuerpos contra los microorganismos infecciosos. (Se encuentran en las superficies de los linfocitos B, son los primeros que se unen al patógeno, tienen una vida corta y activan el sistema complemento.
IgE: Se halla en la membrana de los basófilos y mastocitos. Actúan en la inmunidad activa frente a parásitos y en fenómenos alérgicos. (Desempeña un papel importante en la expulsión de parásitos y están relacionados con procesos inflamatorios).

2. Defensas Inespecíficas

Dentro de este apartado se incluyen aquellas defensas del organismo cuya respuesta es la misma con independencia del tipo de microorganismo que intentan colonizarlos.

2.1 Barreras Primarias, Externas o Anatómicas

Piel: Infranqueable para los microorganismos y virus si se encuentra intacta. Es una barrera mecánica gracias a su grosor, al proceso de queratinización y la descamación. Además de ellos, la secreción de las glándulas sebáceas y sudoríparas determinan la existencia de un pH > 5.
Aberturas Naturales (Orificios Naturales): La boca, el ano, las vías respiratorias, urogenitales y digestivas; en ellas las barreras defensivas son las secreciones mucosas que recubren los epitelios. En la saliva, en la secreción lagrimal y nasal existe una lisozima que destruye la mureína de las bacterias Gram positivas. El esperma, la espermina… todas con función bactericida. La secreción ácida del epitelio vaginal y de los conductos digestivos forman un ambiente desfavorable para el desarrollo de los microorganismos.
En las mucosas respiratorias los microbios y las partículas extrañas quedan atrapados en el mucus y son eliminados mediante el movimiento ciliar de las células epiteliales por la tos y el estornudo.

2.2 Barreras Secundarias

Existe una segunda barrera de defensa inespecífica que consiste en una variedad de agentes transportados por la sangre y la linfa. Hay dos tipos:

Celular: En el que intervienen las células fagocitarias (glóbulos blancos). Los glóbulos blancos que intervienen en el proceso fagocitario pertenecen a la serie granulocítica así como los monocitos.
Humorales: El espacio intersticial que son las cavidades externas representado por el interferón y el sistema complemento.

2.2.1 Defensa Inespecífica Humoral

Interferones: Son un grupo de glucoproteínas con estabilidad ante grandes temperaturas y variaciones del pH. Se caracterizan porque se sintetizan ante enfermedades de infección producida por virus y porque no actúan directamente sobre ellos sino que estimulan a las propias células del organismo para resistir el ataque viral.

El mecanismo de acción del interferón consiste en la unión del interferón a receptores específicos en las membranas celulares interactuando con las células circundantes y en respuesta se producen enzimas antivirales que bloquean la traducción de los ARN mensajeros a proteína. Además, una segunda defensa del interferón es la estimulación conjunta de la respuesta inflamatoria e inmunitaria.

Actualmente se conocen 3 clases de interferones. Los dos primeros son del Tipo I y el tercero del Tipo II.

Hay otro tipo de defensa inespecífica que se llama el sistema de complemento que está compuesto por proteínas que atacan a la membrana del patógeno, inducen a la fagocitosis por macrófagos y colabora con la respuesta inmunitaria específica.

Su función es la de controlar la inflamación y actuar en la fagocitosis de los microorganismos.

2.2.2 Respuesta Inflamatoria

Son un conjunto de reacciones que se desencadenan cuando se produce una herida en la piel (ruptura de tejidos). Tiene 3 etapas:

Se liberan histaminas que aumentan el flujo sanguíneo y la permeabilidad de los capilares.
Los leucocitos son atraídos y fagocitan a los microbios y los tejidos rotos formando la pus.
Aumenta la temperatura local creando un ambiente adverso para la multiplicación microbiana al tiempo que se acelera el flujo de los granulocitos provocándose los 3 síntomas de la respuesta inflamatoria: calor, rubor (rojo) y dolor.

3. Barreras Específicas

Las barreras específicas se depositan en la superficie del germen patógeno o en las toxinas producidas por estos. Una vez que el sistema inmunitario reconoce al antígeno se ponen en marcha mecanismos de defensa en forma de células u otras sustancias que actúan de forma específica para neutralizar o destruir cualquier agente extraño al organismo.

Existen 2 tipos de procesos en los que siempre están implicados los linfocitos: si los responsables de la respuesta inmunitaria son los linfocitos B se dice que se trata de una respuesta humoral porque estas células producen unas moléculas llamadas anticuerpos que circulan por los fluidos del medio interno o humores y actúan directamente contra el antígeno. Si los responsables de la respuesta son los linfocitos T se trata de una respuesta celular, porque son las propias células que intervienen directamente.

Ambos tipos celulares provienen de una serie de etapas de maduración a partir de una «stem cell» o célula madre y que madurarán cuando el antígeno toma contacto con los órganos linfoides secundarios.

Para el caso concreto de los linfocitos T se diferencian en varios subtipos que producirán toxinas y mensajeros químicos: tal como las linfocinas, citoquinas, interleucinas. Al mismo tiempo que se diferencian en células activas tanto los linfocitos B como los T se diferencian en otras células memoria, que pueden permanecer en reposo pero que en caso de entrar en contacto otra vez con el mismo antígeno se activan muy rápidamente.

Este es el fundamento para diferenciar entre una respuesta primaria y secundaria ante un mismo antígeno.

3.1 Respuesta Humoral

La función de los linfocitos B es la síntesis de inmunoglobulinas. Cualquier proteína extraña, así como la mayoría de los polisacáridos, puede actuar como un antígeno, aunque deben tener un tamaño mínimo.

De todo el antígeno solo una pequeña región llamada epítopo o determinante antigénico está implicada en el reconocimiento y la unión específica con el anticuerpo. Un mismo antígeno puede tener varios epítopos que pueden ser diferentes o idénticos.

3.1.1 Reacción Antígeno-Anticuerpo

La unión antígeno-anticuerpo es específica, cada anticuerpo reconoce y se une a un determinado antígeno por medio de uniones intermoleculares entre el antígeno y la parte del anticuerpo y da lugar al complejo antígeno-anticuerpo según el modelo de «llave cerradura».

Esta reacción puede producirse de varias formas:

Aglutinación: Se forman agregados de células antígeno-anticuerpo; es decir, a un mismo antígeno se le unen varios anticuerpos y así sucesivamente hasta que por su tamaño molecular precipita.
Precipitación: Se reúnen varios antígenos que se convierten en complejos moleculares insolubles y precipitan. Este es el modelo para los antígenos solubles.
Opsonización: Se recubren los antígenos de anticuerpos que los hacen más «sabrosos» para los fagocitos.
Neutralización: Se combinan con los agentes extraños para inhibir su potencial tóxico (un patógeno que sintetiza toxinas, estas se unen con un anticuerpo perdiendo su capacidad infecciosa).
Actuando sobre el Sistema Complemento: Que aunque inespecífico complementa y amplifica la función de la respuesta inmunitaria. Las proteínas que acompañan este sistema circulan libres por la sangre y se activan y ensamblan entre sí tras el reconocimiento del antígeno mediante dos vías: la clásica y alternativa; mediante ambas vías se provoca la apertura de poros en las membranas de las bacterias y su lisis. Las funciones de este sistema son: la histolisis de bacterias, de células extrañas y de células propias modificadas o lesionadas mediante la liberación por los mastocitos de sustancias que activan la inflamación; la atracción de los fagocitos (quimiotaxis) a los lugares de la infección, la estimulación de la fagocitosis por parte de los macrófagos y monocitos; y el incremento de la permeabilidad vascular.

3.1.2 Tipos de Linfocitos que Participan en la Respuesta Inmunitaria

Linfocitos B (memoria): Se activa en presencia del antígeno y su función es sintetizar o elaborar inmunoglobulinas específicas por ese antígeno.
Linfocitos Tc (citotóxicos): Se unen especialmente a los antígenos e inyectan enzimas que degradan el citoplasma del antígeno, son los causantes del rechazo en los transplantes.
Linfocitos H o Th o Helper (cooperadores): Tienen receptores que se unen a un antígeno extraño. Cuando los linfocitos Th se unen a cualquier tipo celular (antígeno, patógeno) producen interleucinas que estimulan la diferenciación y proliferación de los linfocitos B y Tc.
Linfocito Ts (supresores): Cuando una infección cesa los linfocitos Ts desconectan la respuesta inmunitaria.
Células Nk (natural killer) (asesinas): Son linfocitos que actúan sobre determinadas células infectadas o tumorales. Las células NK se unen a estas células diana y las destruyen. Este tipo de reacción se llama citotoxicidad. Las células diana pueden hacerse más susceptible a los interferones y actuar como percusores de la respuesta inespecífica.

3.2 Comunicación entre las Células del Sistema

Ante la presencia de un antígeno los linfocitos Th reaccionan segregando una serie de mediadores químicos, interleucinas que activan otro tipo de glóbulos blancos (macrófagos, linfocitos).

Los linfocitos Tc presentan en su superficie receptores semejantes a los anticuerpos, estos se activan junto con los linfocitos B cuando los cooperadores segregan dichas interleucinas, finalmente los linfocitos Ts se encargan de detener las reacciones inmunitarias puestas en marcha.

4. Tipos de Inmunidad

Inmunidad: Es el conjunto de factores humorales y celulares que protegen al organismo frente a la agresión por agentes infecciosos.

4.1 Inmunidad Natural

Es aquella que se produce de manera natural, es decir, sin la intervención del ser humano.

A su vez se divide en: inmunidad natural activa que es la respuesta inmunitaria propiamente dicha, se adquiere durante toda la vida. Natural pasiva es aquella en la que no interviene el sistema inmunitario, se adquiere por otros medios, en concreto de la madre al feto vía placenta o mediante el calostro, que es la leche materna durante las primeras semanas de lactancia.

4.2 Inmunidad Artificial

Es aquella en la que interviene el ser humano.

La inmunidad artificial activa es cuando se adquiere la inmunidad mediante la administración de antígenos, es lo que se llama vacunación.

La inmunidad artificial pasiva es cuando se adquiere la inmunidad mediante la aplicación de anticuerpos específicos (quimioterapia, sueroterapia).

5. Respuesta Inmunitaria Global

Infección Vírica: Una célula infectada por un virus tiene en su citoplasma proteínas víricas que degeneran péptidos hacia el retículo endoplasmático donde se forman moléculas receptoras del linfocito Tc. El linfocito Tc segrega compuestos que destruyen la célula diana.
Infección Bacteriana: Un macrófago ha fagocitado a una célula. Desde el retículo endoplasmático emigran hacia la vesícula una molécula receptora de los linfocitos cooperadores. El receptor se activa mediante la unión a su antígeno y finalmente es atraído el macrófago hacia el linfocito Th que induce a la digestión de la vesícula.

6. Sueros y Vacunas

Son quimioterapias ya que se administra un compuesto químico (fármaco) para combatir una unidad infecciosa. Los tipos más comunes de quimioterapias: sulfamidas, analgésicos, antibióticos, sueros, vacunas, interferones.

6.1 Sueros

Son un tipo de inmunidad artificial pasiva puesto que no interviene el sistema inmunitario, se basa en el suministro de anticuerpos o inmunoglobulinas sin que intervengan las células memoria. Además es una unidad temporal puesto que las inmunoglobulinas se degradan con el tiempo.

6.1.1 Síntesis de Sueros

Antiguamente los sueros se obtenían inyectándole antígenos de una determinada enfermedad a animales mamíferos (en especial al caballo o al cerdo). Hoy en día se utiliza una técnica de biotecnología o ingeniería genética para sintetizar anticuerpos monoclonales: se hibridan linfocitos productores de anticuerpos con células tumorales linfáticas que producen gran cantidad de anticuerpos. Un anticuerpo monoclonal se produce por hibridomas.

Hibridomas: Son células híbridas obtenidas mediante la fusión de linfocitos B con células tumorales seleccionadas por su capacidad de crecer en cultivo y por sintetizar cadenas de inmunoglobulinas.

6.2 Vacunas

Vacuna: Producto biológico utilizado para conseguir una inmunización artificial activa.

Es un tipo de inmunidad artificial activa que consiste en administrar antígenos de una determinada actividad infecciosa para que produzca una determinada respuesta inmunitaria activa en la que estén implicadas las células B (memoria) productoras de anticuerpos. En una segunda posible infección la respuesta de los linfocitos B es mucho más agresiva y rápida.

6.2.1 Producción de Vacunas

Se utilizan generalmente los mismos patógenos que producen las enfermedades pero sin capacidad infecciosa o atenuada al máximo:

Cepas poco virulentas
Microorganismos muertos
Cepas atenuadas
Tipos de ADN recombinante mediante los cuales se sintetizan proteínas antigénicas de los patógenos aislando el gen responsable e hibridándolas con un microorganismo para producirlas en gran cantidad.

7. Enfermedades. Alteraciones del Sistema Inmunitario

7.1 Alergias

Las alergias son el resultado de una respuesta inmunitaria exagerada a antígenos que normalmente no producen alteración como por ejemplo el polen o el polvo. El alergeno desarrolla una respuesta inmune exagerada. Determinados individuos al exponerse a estos alergenos desarrollan anticuerpos inmunoglobulinas E (IgE) de forma que al volver a tomar contacto con ese alergeno se produce una respuesta celular específica, uniéndose a mastocitos y basófilos. Se provoca la liberación de histaminas, prostaglandinas, y otras sustancias que provocan vasodilatación, inflamación y rubor. El choque anafiláctico es la situación extrema de un alérgico en la que se produce a la vez una inflamación de los bronquios y vasodilatación de las arterias generalizado provocando la muerte del individuo.

7.2 Inmunodeficiencias y SIDA

Una inmunodeficiencia es una enfermedad en la que el sistema inmunitario no garantiza la función de defensa parcial o total debido a la cantidad insuficiente de linfocitos o porque no tiene defensas humorales. Como consecuencia de esto aumenta la probabilidad de padecer cualquier infección y se multiplica la de padecer tumores. La inmunodeficiencia congénita es debida a una mutación en un gen del cromosoma X que provoca la incapacidad de producir anticuerpos. El segundo tipo es inmunodeficiencia adquirida que ocurre a lo largo de la vida como consecuencia de diversas enfermedades que dejan el sistema inmunitario deteriorado como el SIDA.

7.2.1 El VIH (SIDA)

El virus del SIDA, un retrovirus (virus cuyo material genético es ARN con transcriptasa inversa), es un ARN virus típico de primates, concretamente endémico de una especie de monos que vive en África ecuatorial, donde pasó a la población humana en los años 30. El virus se transmitió entre humanos por la sexualidad o posiblemente por transfusiones e intercambios accidentales de sangre.

Aunque el virus puede estar en cualquier fluido orgánico, solo está en cantidades importantes en la sangre, semen, secreciones vaginales y en menor proporción en la leche materna.

7.2.1.1 Síntomas del VIH

Hinchazón de los ganglios linfáticos – macrófagos, linfocitos Th, linfocitos B y T.
Se desorganiza la estructura de los folículos corticales de los ganglios.
Se deteriora el sistema inmunitario y se genera una incapacidad de respuesta ante cualquier enfermedad: neumonía (Pneumocystis carinii); infecciones gastrointestinales…
Síntomas físicos como pérdida de peso; hipovitaminosis (carencia de alguna vitamina); insuficiencia cardíaca y respiratoria; muerte tras la insuficiencia cardíaca o respiratoria.
En ocasiones se aparecía una atrofia cerebral o demencia.
La esperanza de vida de un infectado por SIDA es poco más de 5 meses.

7.2.1.2 Origen y Transmisión del VIH

El virus del SIDA, retrovirus (virus cuyo material genético es ARN con transcriptasa inversa), es un ARN virus típico de primates, concretamente endémico de una especie de monos que vive en África ecuatorial, donde pasó a la población humana en los años 30. El virus se transmitió entre humanos por la sexualidad o posiblemente por transfusiones e intercambios accidentales de sangre.