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Universidad de Puerto Rico en Aguadilla
Departamento de Ciencias Naturales
Capítulo 17
“Genética de la Inmunidad”
Karl Bosque
Nicole Pérez
Angélica Rosado
Zahilys Soto
Nanélix Valentín
Kathleen Velázquez
BIOL-4355-L01
Objetivos
• Presentar de que consiste el sistema
inmunológico
• Conocer cuales son las importancias de la
superficie de las células
• Dar algunos ejemplos de trastornos de la
inmunidad
• Describir como la inmunidad se ve alterada
• Ver la inmunidad desde un punto de vista de
“Genomics”.
Introducción
Se estará presentando cómo funciona el
sistema inmune para proteger al cuerpo contra
enfermedades infecciosas desde el punto de vista
genético y desde el reconocimiento celular propio
hasta la producción de anticuerpos para la
eliminación de antígenos “non-self”. Además se
estará destacando la información más reciente
sobre enfermedades y tratamientos relacionados
al sistema inmune y la genética.
Sistema inmunológico
• Protege al organismo
• Reconoce las superficies de las células que no pertenecen
al cuerpo:
-Microorganismos
-Hongos
-Agentes infecciosos no vivientes como los virus y priones.
-Células tumorosas y transplantadas.
• Identifica y elimina las células enfermas del propio cuerpo.
• Se compone de 2 trillones de células aproximadamente, los
agentes bioquímicos que liberan y los órganos en donde se
producen y almacenan.
• Reacción inmunológica ineficiente
• Puede producir efectos no deseados como:
- Alergias
-Enfermedades auto inmune
-Rechazo a transplantes de órganos
• Los genes afectan la inmunidad dándole susceptibilidad y resistencia a
ciertas enfermedades infecciosas.
• Varía de persona en persona
• “Recuerda” a los invasores
• Los anticuerpos y las citocinas atacan directamente los antígenos
extraños.
Grupos sanguíneos
•
Determinados por algunos antígenos
en la superficie de los glóbulos rojos.
•
29 tipos de sangre
- Algunos son:
• Transfusiones de sangre:
-Se utilizaba la serología. La
sangre se clasificaba de acuerdo
al antígeno presente en la célula.
-Ahora se esta investigando el
método “genotyping” que identifica
los genes responsables de
codificar esas proteínas.
-Adecuado para personas con una
enfermedad crónica que necesitan
múltiples transfusiones de sangre,
como leucemia y “cicle cell”.
–
–
–
–
–
•
ABO
Kell
Lewis
Duffy
Kidd
Tienen muchos subtipos
“Major histocompatibility Complex”
• Genes que son parte de un grupo de 6 millones de bases
en el brazo corto del cromosoma 6 y codifican para las
proteínas en la superficie de nuestras células.
• Contiene 70 genes
• 50% de la influencia genética en la inmunidad sale de
estos genes
• Clasificados en tres grupos funcionales:
- Clase III
- Clase II y I
Células presentadoras de antígenos
•
Algunas glicoproteínas se pegan a
las bacterias y proteínas de virus.
•
Las muestran para alertar a otras
células del sistema inmune
•
Primer paso de la respuesta inmune
•
Macrófagos y Células T
•
La clase I contiene tres genes que
se encuentran en todas las células y
tres con distribución restringida.
•
La clase II contiene tres genes que
se encuentran en su mayoría en
células presentadoras de antígeno
Transplantes
• Los individuos tienen un tipo HLA promedio basado en la
expresión de 6 genes
• 2 de cada 20,000
• Al menos 4 de 6 deben ser iguales para poder realizar un
transplante
• Pruebas de HLA.
• Heredar un tipo de HLA en específico.
– ankylosing spondylitis
•
•
•
•
sub-tipos de B27
5% de la población
90% posee el anfígeno B27
Personas con el antígeno nunca desarrollan la condición.
Rheumatoid arthritis
• Enfermedad auto inmune
• No herencia Mendeliana
• 20,000 genes expresados, 3 sobre expresados.
• Sus proteínas correspondientes sobreabundantes.
• Dolor, hinchazón, rigidez en coyunturas o articulaciones
• Casos mas leves: presente por meses o por uno o dos años.
• Unos tienen brotes y remisiones.
• Casos mas graves puede durar muchos años o toda la vida.
Sistema Inmunológico
• Conjunto de estructuras y procesos biológicos que
nos protege de enfermedades, identificando y
matando células patógenas.
• Conexión genética a la inmunidad: las proteínas
requeridas para llevar a cabo una respuesta
inmune.
• Líneas de defensa:
• Inmunidad innata
• Inmunidad específica
Inmunidad Innata
• Defensas generales están en el cuerpo.
• Barreras no específicas.
• Defensa rápida.
• Inflamación.
Inmunidad Innata
• Proteínas que participan en la inmunidad
innata:
– Sistema de complemento
– Colectinas
– Citoquinas
• Las mutaciones en los genes que
codifican estas proteínas aumentan la
susceptibilidad a la infección.
Inmunidad Innata
• Sistema Complemento: Proteínas plasmáticas
que complementan otras defensas.
• Colectinas: Protegen ampliamente contra
bacterias, levaduras y algunos virus.
• Citoquinas: Alertan a otros componentes del
sistema inmune en presencia de células
infectadas con virus.
• Interleucinas
Inmunidad Adaptativa
• Debe ser estimulada a la acción.
Características de la adaptación
inmunológica:
– Diverso
– Específico
– Recuerda
17.2
Inmunidad Adaptativa Mediada
por Anticuerpos
• Cada día millones de células B mueren el los
nódulos linfáticos y en el bazo mientras a la
misma vez millones de células B se forman en la
medula ósea, cada una con una combinación
única de moléculas en la superficie.
• ¿Cuando comienza la respuesta de un
anticuerpo?
Inmunidad Adaptativa Mediada
por Anticuerpos
• Expansión clonal
– Células de memoria
• Ej. Pandemia del Flu en el 1918
– Células plasmáticas
• Plasma segrega de 1,000 a 2,000 anticuerpos
idénticos por segundo.
• Anticuerpos duran días, estos proveen la
primera respuesta inmune.
Anticuerpo
5 Tipos de anticuerpos
A los anticuerpos también se le
llaman inmunoglobulinas y las
cuales actúan en diferentes
etapas y se distinguen por su
función y donde actúan.
Factores que influyen en la
variabilidad de anticuerpos
• Múltiples genes en línea germinal
determinantes de regiones variables.
• Mutación somática en las regiones génicas
V.
• Recombinación entre distintos genes V, lo
que genera aún mayor diversidad.
Múltiples Mecanismo para la variabilidad de los anticuerpos
Respuesta Inmune Celular
• Células T- es una respuesta inmune celular en
la cual ella viaja hacia donde va a actuar.
– Medula ósea Timo
– Destruyen directamente las células afectadas.
– Algunas células T ayudan a suprimir una
respuesta inmune cuando esta ya no se
requiere.
• Helper T Cells
• Celulas Citotoxicas
17.3
Anormalidades Inmunitarias
• Deficiencias Inmunitarias
Heredadas
• Autoinmunidad
-Myasthenia Gravis
-Chronic
Granulomatous
Disease
• Alergias
-Asma
-SCID
• Síndrome de Inmuno
Deficiencia Adquirida
-SIDA/VIH
Deficiencia de Inmunidad Heredada
• Afecta la inmunidad innata y adaptativa
• Causas
– Mutaciones en los genes que codifican los "T cell receptors",
segmentos de anticuerpos o Citoquinas
– Células B defectuosas
• Existen más de 20 deficiencias
–
–
–
–
Chronic Granulomatous Disease
SCID
Hyper IgM Syndrome
Wiskott-Aldrich Syndrome
Chronic Granulomatous
Disease
Severe Combined Immune
Deficiencies (SCID)
• Defecto severo en las células B y T del sistema inmune
• Resulta en varias infecciones:
–
–
Neumonía
Meningitis
• Afecta inmunidad humoral y celular
• 50% casos son X-linked
Severe Combined Immune
Deficiencies (SCID)
• "Bubble boy" -David
Vetter
• Texas, 1971
• Forma autosomal
recesiva
• Nació sin la glándula del
timo
17.4
Alterando la inmunidad
Vacunas
• Preparado de antígenos que provoca la
produccion de anticuerpo y una respuesta de
defensa ante microorganismo patogenicos.
• Genes que codifican antígenos de varios
patógenos pueden ser insertados en un virus
inofensivo “Super vacuna”.
Human Papillomavirus Vaccines
“Most common viral infection of the reproductive tract and
is the cause of a range of conditions in both female and
males, including precancerous lesions”(WHO, 2014)
Dos tipos de vacunas
–Tetravalente (2006)
–Bivalente (2007)
“By August 2014, 58 countries (30%) had introduced HPV
vaccine in their national immunization program” (WHO,
2014)
Inmunoterapia
• Amplifica o redirige la respuesta inmune
Anticuerpos monoclonales
• Citoquinas también son utilizadas para tratar
condicione pero permanecen activas por poco
tiempo
“Protective Efficacy of Neutralizing Monoclonal
Antibodies in a Nonhuman Primate Model of Ebola
Hemorrhagic Fever”
• Anticuerpos monoclonales específicos para Zaire
ebolavirus han tenido éxito en modelos de roedores pero
no en primates no humanos.
• Se utilizó dos clonos (ch133 y ch226)
• Anticuerpos neutralizantes en combinación con otras
terapías podrían ser beneficiosas para reducir cargas
virales.
Transplantes
Uso del Genoma de Patógenos
• Nuevas estrategias para tratamientos
• vacunología inversa
– No es necesario cultivar patógenos
– Usamos parte del genoma
• Vacunas hechas utilizando esta estrategia
– Síndrome respiratorio (SARS) 2003
– H5N1 avian flu 2005
– H1N1 swine flu 2009
Crowd diseases - “Smallpox”(viruela)
• Uno de los enfermedades que infectó y mató a
poblaciones indígenas, o sea, no estaban adaptadas
al patógeno.
• Vaiola - el virus que causa la viruela
• Altamente infecciosa (especialmente a través del aire
) y se asocia con una alta tasa de mortalidad y
propagación secundaria
• No existe un tratamiento eficaz para la enfermedad
Propagación
• Se propaga a través del torrente sanguíneo a
los ganglios linfáticos donde continúa
multiplicándose
• Se mueve en los vasos sanguíneos más
pequeños cerca de la superficie de la piel
donde se producen los cambios inflamatorios
• Erupción de la viruela clásica comienza
Dos tipos
• Viruela mayor - la forma más severa , puede
causar la muerte hasta en el 30 % de las
personas no vacunadas que desarrollan él ( 3 %
de las personas vacunadas las personas
también pueden desarrollar la viruela mayor) .
• Viruela menor - una forma más leve de la viruela
, produce la muerte en el 1% de las personas no
vacunadas .
Bioweapons
• Biopreparat – Anthrax bombs
– Ej. Bacteria de la peste , por ejemplo , eran
genéticamente modificado para resistir
dieciséis antibióticos y para la fabricación de
una proteína que despoja a las células
nerviosas de sus abrigos grasos , añadiendo
parálisis a la lista de los síntomas naturales.
– Bioterrorists
Ántrax
• Bacillus anthracis
• Bacterias Gram positivas y en forma de
bastón
• Se encuentran naturalmente en el suelo
• Afecta tanto a los animales y los seres
humanos cuando están en contacto
• No es contagioso
• Tratadas con los antibióticos penicilina,
ciprofloxacina o doxiciclina
Signos y síntomas del Ántrax
•
•
•
•
•
•
•
Fiebre
Hemorragias
Muerte del tejido
Dolor en el cuerpo
Cansancio
Vomito
Muerte
Vacuna contra el ántrax
• Vacuna desarrollada en la década de 1950
(con licencia en 1970)
• Vacuna utiliza el antígeno protector ántrax
para hacer que el cuerpo a crear inmunidad a
la enfermedad
• Creado a partir de una cepa de ántrax que no
causa la enfermedad , y no utiliza ningún
bacterias enteras vivas o muertas
Conclusión
A traves de ésta presentación logramos
conocer:
• Como funciona el sistema inmunológico.
• Algunas enfermedades y tratamientos
relacionados al sistema inmune y la genética.
•Uso del genoma de patógenos para crear nuevas
estrategias de tratamiento.
Referencias
•
“Human Papillomavirus Vaccines: Who Position Paper, October 2014.” World Health
Organization Geneva (2014): 465-92. http://www.who.int/wer/2014/wer8943.pdf.
•
Lewis, Ricki. Human Genetics: Concepts and Applications 9th Edition. 9th ed. N.p.:
McGraw Hill, 2010.
•
Marzi A, Yoshida R, Miyamoto H, Ishijima M, Suzuki Y, et al. (2012) Protective Efficacy of
Neutralizing Monoclonal Antibodies in a Nonhuman Primate Model of Ebola Hemorrhagic
Fever. PLoS ONE 7(4): e36192. doi:10.1371/journal.pone.0036192
•
Chronic Granulomatous Disease. Immunopaedia.org. 2010. Recuperado de:
http://www.immunopaedia.org.za/index.php?id=74
•
Hooker, E. Biological Warfare: Smallpox. Recuperado el 20 de noviembre de 2014 del sitio
Web del EMedicine Health
http://www.emedicinehealth.com/biological_warfare/page11_em.htm#smallpox
•
Obringer, L.A. How Anthrax Works. Recuperado el 20 de noviembre de 2014 del sitio Web
del howstuffworks http://science.howstuffworks.com/anthrax2.htm
Dinámica
Match the cell to the type of biochemical it produces.
1.Mast cell
2.T cell
3.B cell
4.Macrophages
5.All cells with nuclei
6.Acentigen-presenting cell
factor
a. Antibodies
b. HLA class II genes
c. Interleukin
d. Histamine
e. Interferon
g. Tumor necrosis
h. HLA class I genes