Download Biología. 2º Bachillerato. Tema 12: Inmunología

TEMA XIV
INMUNOLOGÍA
Inmunología
Parte de la Biología que estudia los mecanismos que mantienen la
integridad de los organismos.
Actúa frente a agentes externos y frente a células propias
modificadas
Defensas:
inespecíficas: contra todo tipo de invasores.
específicas: reconoce un agente y lucha contra él. Constituye
el Sistema Inmunológico.
Factores intervinientes:
celulares
humorales
Visión global de la Respuesta
inmunitaria
Primer nivel defensivo:
barreras físicas: piel (queratina) y mucosas (cilios)
químicas: secreción de sudor y grasas (pH ácido). lisozimas
biológicas: competencia ecológica
Segundo nivel defensivo:
mediadores de respuesta inflamatoria
interferones
fagocitos, células NK.
Tercer nivel defensivo: linfocitos T y B
Mecanismos defensivos innatos o inespecíficos
Mecanismos de respuesta adaptativa o específicos
Origen de las células
Leucocitos
Macrófagos en la respuesta innata
Reconocen y fagocitan
Si no pueden fagocitarlas
intervienen las opsoninas
Cerebro
IL-8
Una vez fagocitadas se activan
distintos mecanismos:
Macrófagos
y
Fagolisosomas
granulocitos
Defensinas (antimicrobianas)
Óxido nítrico (tóxico para
bacterias
Actividad secretora:
TNF
IL-I
IL-6
Factor
estimulador
de colonias
Hígado
Hueso
Citocinas, TNF, IL-1 e IL-6: pirógenos y estimulan la secreción de opsoninas
Factor estimulador de colonias de macrófagos y granulocitos e IL-8 que atrae a
los neutrófilos al lugar de la infección
Características de leucocitos
Neutrófilos
(lisosomas)
Libres en el torrente sanguíneo. Ante la infección atraviesan
los vasos y alcanzan el lugar de infección. Son los primeros en
llegar y fagocitan los agentes externos.
Eosinófilos
(lisosomas)
También son fagocitos. Relación con los parásitos externos.
Basófilos
(lisosomas)
Liberan histamina que aumenta la respuesta inflamatoria.
Existen basófilos no circulantes llamados mastocitos que se
encuentran en tejidos conectivos. También llamados células
cebadas.
Monocitos
Llegan después de los neutrófilos atraídos por las toxinas
liberadas. Se transforman en macrófagos. En casi todo el
organismo existen macrófagos residentes. Activan a los
linfocitos de la respuesta inmunitaria.
linfocitos
Los más abundantes. Su actividad es la respuesta específica.
Quimiotaxis leucocitaria
Respuesta inmunitaria frente a
patógenos extracelulares
Objetivos: destruir el patógeno y neutralizar sus productos
Principales agentes defensivos:
Fagocitos: macrófagos y polimorfonucleares
neutrófilos.
Proteínas: opsoninas (anticuerpos, proteínas del
complemento y proteínas de fase aguda)
En muchos casos respuesta inflamatoria
Actúan en
colaboración
Inflamación
Reacciones que se desencadenan ante una alteración. Estas
son las siguientes:
las células de la zona liberan histamina que
incrementa el flujo sanguíneo y la
permeabilidad de los capilares
son atraídos los leucocitos circulantes, actúan
las integrinas y selectinas y se produce el
proceso de diapedesis. Llegan a donde se
encuentran los agentes y los fagocitan
formando pus.
se acelera el flujo de granulocitos.
Aparecen los tres síntomas: calor, rubor y
dolor o picor.
Extravasación o diapedesis
Extravasación leucocitaria
Interferón
Grupo de glucoproteínas muy estable en zonas de alta temperatura y
variaciones de pH.
Intervienen en la defensa frente a virus.
Otras aplicaciones.
Complemento
Sistema inespecífico que colabora con la respuesta inmunitaria. Son
un conjunto de proteínas que están en la sangre en forma de
proenzimas y se activan en cascada.
Actividad del complemento
Se conocen dos formas de activación del complemento:
Vía clásica: unión a inmunocomplejos entre microorganismos y
anticuerpos.
Vía alternativa: se dispara en presencia de partículas extrañas.
Ambas siguen hasta la proteína C3.
Acciones del complemento:
aumento de la permeabilidad vascular
contracción del músculo liso
desgranulación de mastocitos
ayuda a la fagocitosis
activación y quimiotaxis de neutrófilos
lisis de bacterias
lisis de células extrañas.
Órganos linfoides
Órganos linfoides primarios: médula ósea roja (linfocitos B) y timo
(linfocitos T)
Órganos linfoides secundarios: bazo, tejidos linfoides asociados a
mucosas como placas de Peyer (MALT) y ganglios linfáticos.
Relación entre órganos linfoides
Las células se forman en los la médula de
los huesos largos. En ésta se forman los
linfocitos B y los linfocitos T se
especializan en el Timo. Ambos tipos de
linfocitos circulan hasta los órganos
secundarios.
Los ganglios linfáticos están distribuidos
por todo el cuerpo, especialmente en cuello
axilas e ingles. Ahí llegan por los vasos
linfáticos y sanguíneos todas las partículas
recogidas en el organismo. Estos están
repletos de macrófagos y linfocitos.
Bazo: procedentes de la vía sanguínea
Amígdalas: de las vías respiratorias
Placas de Peyer: intestino
Formación y Maduración
Órgano
hematopoyético
Timo
Órganos linfoides
secundarios
Médula ósea
T
B
Líneas celulares que
intervienen en la respuesta inmunitaria
Células que intervienen en la lucha frente
al antígeno.
Respuesta humoral: linfocitos B producen
anticuerpos (Ab)
Respuesta celular: linfocitos T producen
Tc (T8) y Th (T4)
Ambos se producen a partir de una
célula madre, pequeña y con un gran
núcleo, que en contacto con el antígeno
en los órganos linfoides secundarios se
estimulan y diferencian
Respuestas inmunológicas
tanto para células B como para T
Estimulación de linfocitos
Los linfocitos B se transforman
en células plasmáticas
(producen anticuerpos) y en
células de memoria
Los linfocitos T también
producen células activas y
células de memoria.
Este proceso explica las
respuestas primaria y secundaria
Respuesta primaria y secundaria
Antígenos. Determinantes
antigénicos
Antígeno: cualquier sustancia capaz de
poner en marcha la respuesta
inmunitaria, más específicamente,
induce la formación de anticuerpos. En
general, podemos decir que son
moléculas de gran tamaño: proteínas y
polisacáridos.
Epítopo o determinante antigénico:
región implicada en la unión con el Ab
. Un Ag puede tener varios epítopos.
Hapteno: pequeñas moléculas sin
carácter antigénico y lo adquieren al
unirse a moléculas mayores.
Anticuerpos
También llamados inmunoglobulinas (Ig): son proteínas globulares
complejas y están producidas por los linfocitos B.
Estructura de un anticuerpo
V
Dos cadena cortas, ligeras e
idénticas y dos cadenas
largas, pesadas y también
idénticas.
Cada cadena tiene una región
constante (C), propia de la especie
y del tipo de inmunoglobulina y
una región variable por la que se
une al antígeno.
Tipos de anticuerpos o inmunoglobulinas
Anticuerpos o inmunoglobulinas: proteínas globulares complejas
(glucoproteínas), con una estructura tridimensional que les permite
la unión a los antígenos.
Anticuerpo / fracción
Acción
G/γ
Clase principal. Atraviesa la placenta y activa el
complemento.
A / α (4)
Mucosas: saliva, leche, lágrimas y moco.
D/δ
En la superficie de linfocitos B. Se unen los antígenos en la
primera fase.
M / μ (10)
En la superficie de linfocitos B. Primeras en secretarse en la
infección. Activan el complemento.
E/ε
Contra parásitos. En reacciones alérgicas e inflamación.
Linfocitos B
Llevan en su membrana anticuerpos IgD. Con la unión al antígeno
se produce un incremento en la síntesis de macromoléculas y el
linfocito empieza a dividirse. Esto sucede en los folículos de los
ganglios linfáticos (inflamación). Los linfocitos T participan en la
regulación del proceso mediante linfocinas.
Se forman células plasmáticas y células de memoria.
Mecanismos de acción de los anticuerpos
Los anticuerpos se unen a los antígenos por las zonas variables. La
mayoría son bivalentes. IgA (tetravalente) e IgM (decavalentes).
Aglutinación: agregados de células. Los Ags.
de superficie se llaman aglutinógenos y los
Abs aglutininas.
Precipitación: varios Ags. Se producen
complejos muy grandes que precipitan.
Opsonización: recubrimiento de las
partículas extrañas que se aglomeran y son
fagocitadas por células fagocíticas.
Neutralización: interferencia con zonas de
actividad vital del patógeno, como la zona de
unión de un virus a la célula huésped.
Teoría de la selección clonal (Susumu Tonegawa, 1987):
¿Cómo es posible que se formen millones de anticuerpos? Inicialmente se habló
de la teoría de la articulación precisa.
Cuatro familias de minigenes: Variables, diversidad, unión (joining) y constantes.
Genes V, 100
Gen variable
Genes D, 12
Genes J, 4
Genes C, varios
Gen constante
Cadena pesada del anticuerpo
100 x 12 x 4 = 4800
errores en el corte y empalme
mutaciones
Se calcula que las posibles combinaciones en el ser humano
producen alrededor de 18000 millones de anticuerpos diferentes.
Síntesis de anticuerpos
Tonegawa observó que los nucleótidos de los linfocitos maduros se encuentran en
diferente posición que la encontrada en las células embrionarias.
Complejos de histocompatibilidad
Todas las células del organismo poseen, en sus membranas, glucoproteínas con
carácter antigénico que son sus señas de identidad. Están codificadas por los genes
del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). En la especie humana son 20
genes, cada uno con 8 a 10 alelos diferentes, y se denomina HLA. 1,15* 1018
Dos clases de MHC: MHC de clase I: en todas las células para ser identificadas
por Tc. Contiene una cadena α y otra proteína no codificada
por genes MHC.
MHC de clase II: en células presentadoras de antígenos.
Presentan una cadena α y otra
β, ambas codificadas por genes
de MHC.
Células presentadoras de
antígenos
Los macrófagos y los
linfocitos B. Capturan el
antígeno por endocitosis, lo
degradan los lisosomas hasta
péptidos simples que los
unen a MHC de clase II y
los exponen en la superficie
para que sean reconocidos
por las células del sistema
inmunitario.
Respuesta inmunitaria
Anticuerpos: se unen a virus, bacterias, toxinas y otros agentes.
Linfocitos T: interaccionan con células eucariotas, especialmente las
del propio organismo.
Tres tipos de linfocitos T:
Th (helpers) o colaboradores
Ts o supresores
Reguladoras del sistema
inmunitario, incluidas las
actividades de linfocitos B
Tc o citotóxicos: contra células eucarióticas extrañas o contra
las del propio organismo alteradas por estar infectadas con
virus, bacterias o en procesos de tumoración
Linfocitos T. origen y desarrollo
Se generan en la médula ósea y en el timo se diferencian seleccionan
y maduran.
Diferenciación: se producen tres tipos diferentes de glucoproteínas
de membrana que se sitúan en la superficie del linfocito T.
Primer tipo: los linfocitos Th presentan la proteína CD4 que se une a
MHC II de células presentadoras de antígenos. Ts y Tc presentan
CD8 que se une a MHC I.
Segundo tipo: el receptor de todos los linfocitos
T; TCR. Reconoce las células propias y los
antígenos desplegados en ellas. Se generan por
un sistema genético semejante a MHC. Tienen
como correceptores a T4 y T8.
Tercer tipo: proteínas asociadas a receptores de
linfocitos y se conocen como T3. Median en el
proceso de activación de linfocitos T
Maduración de linfocitos
Selección: los linfocitos T en desarrollo se presentan ante las MHC
del timo. Los linfocitos que destruirían células del propio organismo
son eliminados.
Maduración: aquellos que reconocen y unen el antígeno con sus
receptores de superficie. Se forman células activas y células de
memoria.
Función de los linfocitos Tc
La célula infectada presenta oligopéptidos en su
membrana unidos a MHC I.
Un linfocito Tc los detecta y se une en colaboración con
CD8.
El linfocito Tc se activa y produce un clon de Tc idénticos
activos y otro de memoria.
El linfocito Tc induce apoptosis en la célula
mediante perforinas y libera interleucinas para
atraer macrófagos.
Linfocitos Th o cooperadores
Tienen TCR que se unen a antígenos, en
colaboración con CD4, que están unidos a MHC
II en la superficie de células presentadoras de
antígenos.
Al entrar en contacto, los linfocitos Th liberan
interleucinas que estimulan la diferenciación y
proliferación de linfocitos B y linfocitos Tc
Actuación de linfocitos TH
Linfocitos Ts o supresores
Se supone que actúan desactivando los linfocitos T y B una vez
desaparecida la infección.
No existen criterios fiables para distinguirlos de Tc por lo que
algunos científicos piensan que son linfocitos Tc.
Células asesinas o NK
Células linfáticas. Secretan citoxinas contra células infectadas,
células recubiertas de anticuerpos y células tumorales. Liberan
interferón y sustancias reguladoras de la hematopoyesis y de la
respuesta inmunitaria. Actúan en la respuesta inespecífica.
Carecen de receptores antigénicos de superficie.
Esquema de defensas internas
Unión TCR-MHC clase I
Uniones antígeno-anticuerpo
Inmunidad y tipos
Inmunidad: capacidad del organismo para defenderse o resistir
elementos extraños.
Tipos:
Natural: se posee y desarrolla por procesos naturales (peste
bovina, TMV, etc.)
activa: el individuo pone en marcha la respuesta
inmunitaria (gripe)
pasiva: no actúa el sistema inmunitario (transmisión
de inmunoglobulinas vía placentaria o lactancia)
Artificial: mediante intervención humana
activa: interviene el sistema inmunitario (vacunas)
pasiva: no interviene el sistema inmunitario
(sueroterapia y quimioterapia)
Inmunidad artificial
Vacunación: descrita por Jenner, E. (1749 – 1823) para la viruela.
Se trata de introducir antígenos para desarrollar la respuesta
inmunitaria y que se formen células de memoria.
Se pueden utilizar patógenos relacionados, patógenos muertos,
patógenos debilitados y fracciones del patógeno (proteínas)
Sueroterapia: introducir anticuerpos contra el patógeno. Es
temporal, pues los anticuerpos se destruyen. Antes se obtenían de
animales, actualmente también se obtienen anticuerpos
monoclonales.
Quimioterapia: administración de fármacos o medicamentos para
colaborar con el sistema inmune o para prevenir posibles
infecciones. Antibióticos y sulfamidas.
Transplantes
Sustitución de un órgano o parte del mismo por que su estado le
impide desarrollar su función
Tipos: autotrasplante; del propio paciente
isotransplante; de otro ser genéticamente idéntico (gemelo)
alotransplante; de otro ser de la misma especie
xenotransplante: de otro ser de una especie diferente.
Rechazo: es consecuencia de los distintos antígenos MHC del
donante y receptor. La compatibilidad se debe a la semejanza entre
MHC de ambos.
Para que el transplante tenga éxito se inmunodeprime al paciente.
Actualmente se hace con ciclosporina (hongos) que actúa sobre los
linfocitos T, pero no afecta al resto de las células del S. inmunitario.
Grupos sanguíneos
El más antiguo de los transplantes. Las complicaciones fueron
descritas por Landsteiner, K a principios del siglo XX.
Los glóbulos rojos no tienen MHC, pero presentan aglutinógenos: IA,
IB e i. El plasma tiene anticuerpos: aglutininas; contra los antígenos
no propios.
Eritroblastosis fetal. Rh
Posteriormente se describieron otros
antígenos en los glóbulos rojos. Uno de ellos
es el factor Rh.
Una persona es Rh + si tiene ese antígeno y
es Rh – si no lo tiene.
La eritroblastosis fetal puede ocasionarse si
la madre es Rh – y el padre Rh +. Si el feto
es Rh +, la madre creará anticuerpos que
atacarán al segundo hijo en el caso de que
este sea Rh +.
La enfermedad consiste en la destrucción de
los glóbulos rojos.
Alteraciones del sistema inmunitario
Autoinmunidad: el sistema inmunitario deja de distinguir lo propio
de lo ajeno y ataca a las células del organismo. Se denomina
enfermedad autoinmune. Ej. Esclerosis múltiple: linfocitos T4
atacan a la mielina; artritis reumatoide: linfocitos B y T inflaman las
articulaciones; etc.
Inmunodeficiencia: el sistema no es capaz de cumplir su función.
Dos tipos:
congénita: se nace con ella. Ej. TICS Trastorno de
inmunodeficiencia severa, debido a una mutación en el
cromosoma X que impide la producción de anticuerpos. La
padecen los llamados niños burbuja.
adquirida: surgen durante la vida por enfermedades, virus
(VIH), malnutrición, etc.
Alergias
Respuestas muy ampliadas a antígenos normalmente inofensivos a
los que denominamos alergenos. Estos estimulan la producción de
IgE por las células plasmáticas. Ante una nueva exposición, los Abs
se unen a mastocitos y basófilos que hacen que se libere histamina y
prostaglandinas. Si se produce de forma generalizada hablamos del
choque anafiláctico.