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Fisiopatología Inmunológica Reacciones de Hipersensibilidad Inmunodeficiencias primarias y secundarias Autoinmunidad Inmunología del trasplante Depto. de Fisiopatología Hospital de Clínicas SISTEMA INMUNE INMUNIDAD INNATA INMUNIDAD ADAPTATIVA Fagocitos Linfocitos B y T Células Natural killer Componentes solubles (complemento) Anticuerpos 1. RECONOCIMIENTO 2. ELIMINACIÓN – funciones efectoras 3. REGULACIÓN de la respuesta / TOLERANCIA 4. MEMORIA (inmunidad adaptativa) INMUNIDAD INNATA INMUNIDAD ADAPTATIVA Fagocitos Linfocitos B y T Células Natural killer Componentes solubles (complemento) Anticuerpos Horas Días ADAPTATIVA INNATA INSTRUCCIÓN MECANISMOS EFECTORES - más eficiente - memoria - primera línea de defensa contra las Barreras Epiteliales infecciones (altamente eficiente) Células - presente en el organismo ANTES del encuentro con el patógeno Macrófagos Fagocitos profesionales INMUNIDAD INNATA Neutrófilos Células Natural killer - especificidad RESTRINGIDA - discriminación PROPIO-NO PROPIO perfecta Mastocitos Sistema del complemento y otros mediadores solubles Células dendríticas BARRERAS EPITELIALES CONTRA LA INFECCIÓN EPITELIOS – barreras físicas entre el medio interno y el medio ambiente/ patógenos - PREVENCIÓN de la INVASIÓN PIEL (2 m2) Epidermis - células muertas/ recambio Dermis - pH ácido (ácido láctico y ácidos grasos de las secreciones sebáceas) MUCOSAS - (400 m2) – intercambio con el medio exterior Cilias Uniones ocluyentes Mucus Glicocálix Otros factores químicos y microbiológicos – componentes anti-microbianos en secreciones - pH del jugo gástrico - lisozima - DEFENSINAS - péptidos anti-microbianos - activos contra bacterias y hongos - barrera MICROBIOLÓGICA - flora normal - competencia por nicho y nutrientes - producción de sustancias inhibidoras (ej. bacteriocinas) - CITOQUINAS - mensajeros químicos - comunicación con otros componentes de la inmunidad innata Citoquinas y quimioquinas CÉLULAS: MACRÓFAGOS Y NEUTRÓFILOS - reconocimiento, ingestión y destrucción de patógenos Interacción NK-célula blanco Receptores inhibidores y activadores SISTEMA DEL COMPLEMENTO: - más de 20 proteínas plasmáticas y de membrana - expresión constitutiva - distribuidas por todos los tejidos - sintetizadas por las células hepáticas, macrófagos, fibroblastos, células epiteliales y endoteliales Inicio de la inmunidad adaptativa: Acumulación de líquido y células • La inflamación dirige el tránsito de las células y moléculas de las defensas innatas desde el lugar del daño hacia los ganglios linfáticos que drenan la zona. • En los ganglios se encuentran los linfocitos T y B: respuesta adaptativa • Los componentes de la respuesta innata van a instruir a los componentes de la inmunidad adaptativa para generar una respuesta adecuada para la eliminación del patógeno LAS CÉLULAS DENDRÍTICAS SON CLAVE PARA LA INSTRUCCIÓN DE LA INMUNIDAD ADAPTATIVA La activación de los linfocitos T requiere el reconocimiento del Ag y de moléculas co-estimuladoras Receptor Moléculas coestimuladoras Linfocito T APC citoquinas TCR Antígeno La activación de los linfocitos T está influenciada por citoquinas producidas en la respuesta innata Comunicación/colaboración INNATA-ADAPTATIVA Horas Infección Días Inmunidad innata Inmunidad adaptativa INSTRUCCIÓN MECANISMOS EFECTORES INMUNIDAD ADAPTATIVA Linfocitos Células B: (inmunidad humoral) El receptor para el antígeno son anticuerpos asociados a la membrana celular. Se diferencian en plasmocitos, especializados para la secreción de anticuerpos Células T: (inmunidad mediada por células) El receptor de superficie para el antígeno se denomina TCR Dos principales tipos: Linfocitos T citotóxicos (LTC): co-receptor CD8 Linfocitos T cooperadores (LTH): co-receptor CD4 Linfocito B Linfocito T Subpoblaciones de células T Células T CD4+ Células Th1 IL-2, IFNg, TNFb Células Th2 IL-4, IL-5 IL-6, IL-10 Células T CD8+ Células Tc1 IL-2 IFNg Citotóxicas Células Tc2 IL-2/4 IL-10 En el Sistema Inmune adaptativo existen tres tipos de moléculas que intervienen en el reconocimiento del antígeno Linfocito B (2) Linfocito T Plasmocito Receptor T (TCR) Receptor B (BCR) Anticuerpos (1) Moléculas del Complejo Mayor de Compatibilidad (MHC) (3) Célula presentadora Reconocimiento del antígeno: BCR - Anticuerpos El receptor de los linfocitos B (BCR) o su forma secretada, los anticuerpos, reconocen cualquier tipo de estructura química Características de las Clases de Ig Funciones de los Anticuerpos Neutralización Opsonización Citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC) Activación del complemento Reconocimiento del antígeno: TCR El reconocimiento del receptor de los linfocitos T (TCR) está restringido a péptidos asociados a un tipo particular de receptores celulares propios, las moléculas del MHC Estructuras de los co-receptores CD4 y CD8 Presentan dominios tipo-inmunoglobulina CD8 se une a MHC- clase I CD4 se une a MHC- clase II Inmunidad Comparación: Innata Inmunidad Adaptativa “Línea de defensa” “primera” “segunda” Especificidad Mejor respuesta ante re-exposición Memoria inmunológica general alta No Si No Fagocitos Células NK Si Linfocitos (T y B) Células Hay células de la inmunidad innata que influyen en la inmunidad adaptativa La inmunidad adaptativa puede controlar el funcionamiento de la inmunidad innata HIPERSENSIBILIDAD Reacciones de Hipersensibilidad Reacciones inmunológicas excesivas o descontroladas que resultan de las interacciones entre antígenos, y anticuerpos o células linfoides sensibilizadas. Reacciones de Hipersensibilidad. Clasificación de Gell y Coombs (1963) Hipersensibilidad Inmediata mediada por IgE Hipersensibilidad citotóxica mediada por anticuerpos Hipersensibilidad mediada por complejos Inmunes Hipersensibilidad mediada por células T Hipersensibilidad Inmediata mediada por IgE (Tipo I) Es inducida por ciertos tipos de antígenos referidos como alergenos, desencadenando una respuesta humoral que resulta en la generación de células plasmáticas secretoras de IgE. Componentes de las Reacciones Tipo I • Alergeno • IgE • Mastocitos y Basófilos • Receptores Fc para IgE Componentes de las Reacciones Tipo I • Alergeno: Antígenos capaces de estimular respuestas de hipersensibilidad en individuos alérgicos. • Atopia: Predisposición hereditaria de desarrollar reacciones de hipersensibilidad contra Ag ambientales comunes. Hipersensibilidad Inmediata mediada por IgE (Tipo I) Fase 1 Sensibilización Exposición previa al Ag Fase 2 Fase temprana Liberación de mediadores Fase 3 Fase tardía Influjo de células inflamatorias Hipersensibilidad Inmediata mediada por IgE (Tipo I) Consecuencias de las Reacciones Tipo I • Anafilaxia sistémica • Anafilaxia localizada: Rinitis alérgica Asma Alergia Alimentaria Dermatitis atópica ASMA BRONQUIAL Algunos factores que desencadenan un episodio asmático • • • • • • • • Exposición al alergeno Infecciones respiratorias Ejercicio e hiperventilación Conservadores y aditivos Alimentos, fármacos, químicos Emociones Cambios climáticos / contaminantes Aspiración de sustancias irritantes El asma es una enfermedad pulmonar que se presenta con: • Inflamación crónica de la vías aéreas. • Obstrucción de vías aéreas, que por lo general es reversible ya sea de manera espontánea o en respuesta al tratamiento. • Hiperreactividad de las vías aéreas a una variedad de estímulos. Inflamación crónica en el asma • La inflamación es característica prominente en la vías aéreas del paciente asmático. • El origen de la inflamación puede ser o no de origen alérgico. • La infiltración eosinófila es una característica que define la inflamación asmática. Causas de obstrucción de las vías aéreas • Hipersecreción de moco. • Cambios crónicos de adaptación: Hipertrofia y/o hiperplasia del músculo liso de las vías aéreas. Depósito de colágeno por abajo de la membrana basal. • Contracción del músculo liso de las vías aéreas (broncoespasmo). • Edema. Mecanismos en el asma Mastocito Histamina, leucotrienos • Síntomas inmediatos • Sibilancias episódico Producción IgE linfocito B Alergeno Contracción del músculo liso IL-4 Inflamación Eosinófilo linfocito T IL-5 Leucotrienos Proteínas básicas Síntomas crónicos • Sibilancias Hiperrespuesta bronquial Producción de leucotrienos A. ¿DONDE? Eosinófilos Neutrófilos Mastocitos Células mononucleares Fagocitos Macrófagos Basófilos Todas las cel. de la economía, excepto los eritrocitos. B ¿POR QUE? después de un estímulo específico IgE Complejos de IgG Endotoxinas Estímulos fagocíticos Vías de producción de los leucotrienos ACIDO ARAQUIDONICO 5-LO CO PG, TX 5 HPETE LTA4 cisteinil leucotrienos LTC4 LTD4 LTE4 Broncoespasmo Edema Moco LTB4 Quimiotaxis de neutrófilos INMUNODEFICIENCIAS Inmunodeficiencias Las inmunodeficiencias derivan de la falta o del fallo de las funciones inmunológicas normales. ID Primarias y Secundarias Las ID primarias se deben a defectos intrínsecos en las células del sistema inmune y son por regla general de origen genético. Las ID secundarias derivan de factores extrínsecos como fármacos, radiaciones, desnutrición y malnutrición, infecciones, deficiencias debidas a etapas fisiológicas, etc. Inmunodeficiencias Primarias • Inmunodeficiencias Combinadas • Inmunodeficiencias predominantemente de Anticuerpos • Deficiencias de Complemento • Deficiencias de función fagocítica • Etc. Inmunodeficiencias Secundarias • Desnutrición o malnutrición • Desórdenes linfoproliferativos • Agentes físicos y químicos, como rayos X, fármacos citotóxicos y otros • Infecciones virales como VIH • Edad (niños, ancianos) Infección por VIH El VIH infecta células T CD4+ y conduce a su destrucción con la pérdida concomitante de la inmunidad mediada por células, lo que conduce al desarrollo de infecciones oportunistas graves y muerte. VIH: Lentivirus de la familia Retroviridae PROTEÍNA P24 DEL CORE •PROTEINA DE CUBIERTA EXTERNA GP120 TRANSCRIPTASA INVERSA •RNA GENÓMICO DE 8500 NUCLEÓTIDOS MEMBRANA LIPÍDICA Ciclo Vital del VIH •Rápida replicación •10 billones de viriones diarios •Alta tasa de mutación •1 sustitución del genoma por ciclo •Recombinación •7-30 recombinaciones por ciclo VIH : Diagnóstico AUTOINMUNIDAD Autoinmunidad • La enfermedad autoinmune se presenta cuando aparece una respuesta específica contra antígenos propios. • La autoinmunidad es la ruptura de la tolerancia. Mecanismos de tolerancia Tolerancia central Linfocitos inmaduros autoreactivos que reconocen antígenos propios experimentan selección negativa (deleción clonal) Tolerancia periférica Linfocitos T maduros autoreactivos que escapan a la tolerancia central y reconocen antígenos propios en tejidos periféricos deben ser inactivados (anergia), muertos (deleción) o regulados (suprimidos) Mecanismos de autoinmunidad • El fenómeno de autoinmunidad se produce por múltiples factores, entre los cuales destacan: »Anormalidades en los linfocitos »Factores genéticos »Papel de la infecciones »Factores hormonales »Otros mecanismos Anormalidades en los linfocitos • Pueden ocurrir en los linfocitos B, T o en ambos. La pérdida de la autotolerancia puede ser consecuencia de: – Selección o regulación anómalas de los linfocitos autorreactivos. – Alteración en la presentación autoantígenos al sistema inmunitario. de Factores Genéticos Las enfermedades autoinmunes pueden presentarse en familias: - familiares de pacientes con tiroiditis de Hashimoto o anemia perniciosa tienen niveles elevados de autoanticuerpos anti-tiroides o anti-mucosa gástrica - en ambos grupos se pueden presentar niveles anormales de autoanticuerpos hacia otros órganos Papel de las infecciones • Las lesiones de la autoinmunidad no se deben al agente infeccioso (virus o bacterias) propiamente dicho, sino que son el resultado de las respuestas inmunitarias del hospedero que pueden haber sido desencadenadas o alteradas en su regulación por el microorganismo. Factores hormonales • La mayoría de las enfermedades autoinmunes ocurre en mujeres. En el LES la frecuencia de la enfermedad en mujeres con respecto a los hombres es 10:1. • El papel de las hormonas sexuales se puede relacionar con que: – Los estrógenos estimulan la producción de IgG que puede formar complejos inmunes. – Los andrógenos tienen cierto efecto inmunosupresor ya que favorecen el desarrollo de linfocitos T reguladores. Otros factores • Existen auto-antígenos que normalmente no son visibles para el sistema inmune por lo tanto no han inducido tolerancia. • En situaciones donde hay alteraciones en los tejidos (por ejemplo inflamación) se pueden exponer estos auto-antígenos y generar anticuerpos con el consecuente daño tisular. • Algunas personas con inmunodeficiencias tienen mayor riesgo de desarrollar enfermedades autoinmunes. Por ej. en la hipogammaglobulinemia. Dependiendo si la respuesta está dirigida principalmente a: Antígenos localizados en un tejido específico (ÓRGANO-ESPECÍFICAS). Antígenos sistémicos (NO ÓRGANO-ESPECÍFICAS). INMUNOLOGÍA DEL TRASPLANTE Rechazo de trasplantes Se produce cuando el sistema inmune del receptor detecta en el injerto moléculas extrañas (diferencias genéticas). Las principales dianas del rechazo son las moléculas de histocompatibilidad extrañas al receptor. El rechazo destruye el injerto. Dianas y efectores del rechazo 1. Azucares no propios Anticuerpos naturales 2. Moléculas de histocompatibilidad alogénicas Linfocitos T alorreactivos 3. Proteínas antigénicas con secuencias extrañas Linfocitos T 4. Carencia de moléculas de histocompatibilidad propias Células NK Tipos de trasplante • No generan rechazo – Autogénico o autólogo a uno mismo (trasplantes de piel) – Isogénico entre individuos genéticamente idénticos (gemelos) • Genera rechazo y requiere inmunosupresión – Alogénico o heterólogo entre individuos distintos de una misma especie • Con relación consanguínea alelos en común • Sin relación consanguínea – Xenogénico entre individuos de especies distintas Proceso de rechazo 1. Fase aferente: El material antigénico del injerto es recogido por células dendríticas y transportado por los vasos linfáticos aferentes. 2. Fase central: Los linfocitos T y B se activan en los ganglios linfáticos en respuesta al material antigénico. 3. Fase eferente: Los anticuerpos producidos y los linfocitos T activados vuelven a la circulación e infiltran y destruyen el órgano. Mecanismos de rechazo 1. Anticuerpos preexistentes. Frente a: – Azucares no propios. – Antígenos de recuerdo que inmunizaron previamente 2. Presentación por vía directa por Alorreconocimiento de moléculas de APC del donante. histocompatibilidad extrañas. 3. Presentación por vía indirecta por APC del receptor. Reconocimiento de antígenos del donante presentados por DC propias en moléculas de histocompatibilidad propias. Tipos de rechazo (Cinética) • Rechazo hiperagudo. En menos de 24 horas. • Rechazo agudo. En los primeros tres meses. • Rechazo crónico. Rechazo tardío posterior a tres meses. R. crónico 1 90 Enfermedad injerto contra huésped (Graft Versus Host Disease) • En pacientes transplantados inmuno-deprimidos los linfocitos del donante reconocen moléculas de histocompatibilidad del huésped extrañas y atacan sus tejidos. Prevención: eliminando los linfocitos T del injerto Efectos benéficos de la GVHD: GVL • Los pacientes con leucemias sometidos a TMO heteróloga que sufren GVHD tienen menor frecuencia de recidivas • La enfermedad GVHD tiene un efecto antileucémico: Graft Versus Leukemia (GVL) • Linfocitos T del donante se usan como terapia contra las leucemias recidivantes