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El sistema inmunitario
Vocabulario
- Infección: invasión de un ser vivo por un organismo patógeno.
- Enfermedad infecciosa: enfermedad producida por un organismo patógeno
que puede transmitirse a otros individuos.
- Respuesta inmunitaria: defensa de un ser vivo contra un organismo patógeno.
- Antígeno: sustancia que es reconocida por el sistema inmunitario de un
organismo.
- Inmunidad: estado en el que un individuo no contrae una enfermedad
infecciosa.
El sistema inmunitario puede ser:
Sistema inmunitario innato
- Es un mecanismo de defensa inespecífico, es decir, que actúa siempre igual
frente a diferentes agentes patógenos.
Sistema inmunitario adaptativo (exclusivo de vertebrados). Sus características son:
- Específico: produce una respuesta diseñada contra un determinado
patógeno.
agente
- Memoria: Recuerda los contactos previos con patógenos y es capaz de
responder mejor en segundas infecciones.
- Tolerancia: es capaz de reconocer y no atacar a las células del propio
organismo.
Células del sistema inmunitario
Son los glóbulos blancos o leucocitos.
Son células con núcleo, de 6 – 20 μm.
Tienen función defensiva frente a las infecciones.
Algunos se pueden desplazar mediante pseudópodos.
Su número normal en sangre es de 5000 – 10000 por mm3.
Su cantidad aumenta durante las infecciones y también en caso de leucemia.
Los diferentes tipos de leucocitos son:
Fagocitos - Son células especializadas en fagocitar y destruir microorganismos y
restos celulares. Tienen la capacidad de salir de los vasos sanguíneos (diapédesis)
para ir a los tejidos.
- Monocitos
Emigran a los tejidos, diferenciándose en macrófagos o células dendríticas
(sistema nervioso).
- Neutrófilos
- Eosinófilos
Tienen actividad fagocitaria contra parásitos e inactivan la histamina en las
crisis alérgicas.
Células citotóxicas - Son células especializadas en destruir células del organismo que
se han vuelto peligrosas, como por ejemplo células infectadas o células cancerígenas.
-
Incluye un grupo de linfocitos llamados Natural Killer (NK), o células
asesinas naturales.
Estas células atacan la membrana de la célula diana, causando su lisis.
Células cebadas - Son células que intervienen en la inflamación, liberando histamina.
La histamina es una sustancia que:
- produce vasodilatación
- aumenta la permeabilidad de vasos sanguíneos
- facilita la quimiotaxis de los leucocitos
Son células que se producen en la médula ósea y circulan por la sangre, donde se
llaman basófilos. También pueden estar en tejidos, donde se llaman mastocitos.
Linfocitos - Son células que reconocen de forma específica a un agente patógeno.
Para ello, necesitan de la colaboración de macrófagos llamados células presentadoras
de antígeno (APC).
Las APC fagocitan y digieren los agentes patógenos, y gracias a unas proteínas
llamadas complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), presentan esos antígenos a
los linfocitos.
Los linfocitos son los encargados de producir defensas específicas contra esos
antígenos. Hay dos tipos de linfocitos:
Linfocitos T
Son células que maduran en el timo. Tienen en su membrana receptores TCR, que
reconocen a las células presentadoras de antígeno.
- Auxiliares o colaboradores (T CD4).
Tienen en membrana la glucoproteína CD4.
Th1 – activan a macrófagos
Th2 – activan a linfocitos B
- Citotóxicos (T CD8). Tienen en membrana la glucoproteína CD8.
Matan células cancerosas e infectadas por virus.
Linfocitos B - Son células que maduran en el bazo fetal y en la médula ósea en
mamíferos. Su nombre se debe a que maduran en la bolsa de Fabricio en las aves
(Bursa fabricii).
Poseen receptores de membrana específicos que reconocen antígenos. Cuando los
linfocitos B detectan un antígeno o bien son estimuladas por los linfocitos T, se activan
y se convierten en células plasmáticas que producen inmunoglobulinas (anticuerpos).
En su activación también intervienen linfocitos T auxiliares.
Los anticuerpos localizan y destruyen a los agentes patógenos con el antígeno contra
el que han sido producidos.
La inmunidad mediada por anticuerpos se conoce como inmunidad humoral.
Sistema linfático
Es un sistema de circulación abierto formado por:
- Capilares linfáticos, repartidos por todos los tejidos.
- Vasos linfáticos, de estructura similar a las venas.
- Vasos quilíferos, que recogen las grasas absorbidas
microvellosidades y desembocan en la Cisterna de Pequet.
- Ganglios linfáticos, intercalados entre los vasos linfáticos. Se
producir linfocitos.
en
las
encargan
de
- Conducto torácico y gran vena linfática que desembocan en las
subclavias.
Funciones
- Recoge el líquido intersticial que sale de los capilares y lo devuelve a la
circulación sanguínea (sistema de drenaje).
- Transporta las grasas absorbidas en el intestino.
- En los ganglios linfáticos se producen linfocitos.
Órganos linfoides
Órganos linfoides primarios
Son aquellos donde se producen y diferencian linfocitos
- Médula ósea roja o hematopoyética
Produce células sanguíneas.
Está localizada en la epífisis de los huesos largos y en los huesos esponjosos,
como esternón, vértebras y pelvis.
- Timo
En el tórax, bajo el esternón.
En él maduran los linfocitos T, a partir de células producidas en la
médula ósea. Los linfocitos sufren un proceso de maduración muy
selectivo antes de ser liberados al torrente circulatorio.
Órganos linfoides secundarios
Es el lugar donde los linfocitos toman contacto con los antígenos
- Bazo
- Ganglios linfáticos
- Tejidos linfoides asociados a mucosas (MALT)
-
Barreras de defensa
Amígdalas
Apéndice
Placas de Peyer
- Primera línea de defensa (inespecífica)
Epitelios, mucosas, secreciones y flora normal.
- Segunda línea de defensa (inespecífica)
Fagocitosis, sistema del complemento, linfocitos NK e interferón.
- Tercera línea de defensa (específica)
Linfocitos y anticuerpos
Primera línea de defensa (inespecífica)
Mecanismos químicos (secreciones corporales)
Son una serie de secreciones que van acompañadas por enzimas, sustancias
bactericidas y productos ácidos que matan o impiden el desarrollo de
microorganismos.
- Ácidos grasos de la piel
- Enzimas como la lisozima de la saliva y las lágrimas, que rompen el
peptidoglicano de la pared celular.
- Enzimas y secreciones ácidas del estómago y de la vagina, que producen un
pH ácido que mata muchos microorganismos.
- Cerumen del oído
- Espermina del semen
Mecanismos físicos
Son aquellas barreras pasivas o activas que impiden la entrada de microorganismos
en el cuerpo.
- Efecto barrera de los epitelios
- Efecto de barrido de los cilios de la tráquea
- Efecto de barrido de la orina al salir por la uretra
Mecanismos microbiológicos
Flora bacteriana normal, de la piel, mucosas y tracto digestivo.
La flora normal compite con los microorganismos patógenos e incluso produce
sustancias antibacterianas.
Segunda línea de defensa (inespecífica)
Cuando los microorganismos superan la primera línea de defensa, hay una serie de
mecanismos inespecíficos que se ponen en marcha:
- Fagocitosis (se explica más adelante).
- Sistema del complemento (se explica más adelante).
- Citotoxicidad natural (células NK), contra células infectadas por virus y células
tumorales.
Tercera línea de defensa (específica)
Se trata de una defensa específica que se basa en el reconocimiento del agente
patógeno y la activación de linfocitos.
Produce un tipo de moléculas llamadas anticuerpos que reconocen al antígeno y
colaboran en su eliminación.
Los anticuerpos permanecen en la sangre durante muchos años, lo cual permite que la
persona quede inmunizada frente a una enfermedad (memoria inmunológica).
Tipos de inmunidad
Se llama inmunidad al estado en el que se tienen suficientes defensas para evitar una
enfermedad producida por agentes patógenos.
- Innata (inespecífica)
Formada por la primera y segunda líneas de defensa, es independiente
patógeno.
del
- Adquirida (específica)
Se adquiere tras haber producido anticuerpos contra un
patógeno. Puede ser:
determinado
agente
- Activa: es el propio organismo el que fabrica los anticuerpos
- Natural, tras superar una infección
- Artificial, inducida mediante vacunas
- Pasiva: los anticuerpos los fabrica otro organismo
- Natural, cuando los anticuerpos pasan de la madre al feto
por la placenta o al bebé por la leche materna
- Artificial, al inyectar un suero con anticuerpos que ha
producido otro organismo, como por ejemplo un caballo
Diferencia entre vacuna y suero
Vacuna = Método de inmunización activa.
El organismo fabrica anticuerpos contra un agente patógeno.
Suero = Método de inmunización pasiva.
Se extraen los anticuerpos producidos por otro organismo, por ejemplo un caballo, y
se inyectan en una persona.
Vacunas
Las vacunas son métodos artificiales de inmunización en el que se introducen agentes
patógenos atenuados o muertos pero que todavía conservan su capacidad
inmunogénica.
- Es decir, los patógenos inoculados estimulan la producción de anticuerpos al
ser reconocidos por los linfocitos T.
Las vacunas pueden constar de varias dosis de recuerdo para potenciar la creación de
células memoria que reconozcan la enfermedad si se tiene contacto con ella.
Esquema de la respuesta tras la vacunación
Respuesta innata (inespecífica)
Cuando un agente patógeno es capaz de pasar las barreras externas de defensa, se
desencadenan una serie de respuestas que tratan de eliminarlo.
- Inflamación y fagocitosis
- Sistema del complemento
Reacción inflamatoria
La inflamación se produce por la necesidad de aumentar la cantidad de glóbulos
blancos y sustancias defensivas en la zona donde se ha producido una infección o
lesión. Sin embargo, esa concentración produce daño tisular. Consiste en:
- Vasodilatación capilar
Aumenta el flujo sanguíneo a la zona lesionada, produciendo un enrojecimiento
(rubor) y aumento de la temperatura (calor).
- Incremento de la permeabilidad del endotelio vascular
Las células del endotelio se retraen, dejando más espacio entre ellas, por el
que pueden salir moléculas y plasma hacia los tejidos, produciendo edema
(tumor) y dolor.
- Infiltración de glóbulos blancos (Adhesión, diapédesis, y quimiotaxis)
Adhesión y rodamiento sobre el endotelio
Los mediadores de la inflamación (complemento, histamina) activan las
células endoteliales, que producen una molécula llamada selectina P.
Los neutrófilos y monocitos tienen glucoproteínas en la membrana con
las que se unen a la selectina P, pegándose a la pared del
endotelio e iniciando un movimiento rodante sobre ella.
Diapédesis
Los glóbulos blancos unidos a la selectina P pasan al tejido por las
fenestras que deja la pared endotelial.
Quimiotaxis
En el tejido, los glóbulos blancos se dirigen a la zona con más
concentración de sustancias quimotácticas.
- Producción de citocinas y otras moléculas activas
Son mediadores de la inflamación (complemento e histamina), citocinas,
proteasas, radicales oxidantes y proteínas de la fase aguda (Proteína C
reactiva).
Esquema del mecanismo de adhesión y diapédesis
Fagocitosis
Los fagocitos (neutrófilos y macrófagos) atraídos por quimiotaxis fagocitan y destruyen
agentes patógenos. El proceso se ve facilitado porque los agentes patógenos son
recubiertos por moléculas del complemento o por anticuerpos. Dicho proceso se llama
opsonización.
Complemento
El complemento es un conjunto de 21 proteínas plasmáticas con importante función en
la defensa inmunitaria del organismo.
Algunas de estas proteínas se encuentran inactivas, en forma de proenzima,
activándose en una reacción en cascada mediante dos mecanismos:
- Vía alternativa, por la presencia de moléculas extrañas como las de la pared
microbiana.
- Vía clásica, por
inmunocomplejos.
la
unión
de
antígenos
y
anticuerpos
formando
Ambas confluyen en la vía final común, formando el complejo de ataque a membrana
(MAC).
Acciones del complemento
- Complejo de ataque a membrana (MAC)
Es un conjunto de proteínas que forma poros en la membrana de la célula
diana y produce su lisis (rotura).
- Opsonización de los agentes patógenos, que favorece su fagocitosis por parte
de los macrófagos.
- Quimiotaxis
Antígenos
Características:
- Inmunogenicidad
Los antígenos son cualquier molécula que sea capaz de producir una
respuesta inmunitaria.
- Antigenicidad
Los antígenos son reconocidos por sus anticuerpos específicos.
La región de un antígeno reconocida por un anticuerpo se llama epítopo.
Haptenos - Son moléculas con antigenicidad pero sin inmunogenicidad.
Anticuerpos
Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig) son glicoproteínas que se encuentran solubles
en sangre y fluidos corporales. Sus características son:
- Especificidad
Reconocen específicamente al antígeno y se unen a él.
- Afinidad
Dependiendo de la afinidad, la unión es más o menos fuerte.
La inmunidad mediada por anticuerpos se conoce con el nombre de inmunidad
humoral.
La parte del anticuerpo que reconoce al antígeno se llama paratopo.
Los anticuerpos están formados por:
- Dos cadenas ligeras (L)
- con un dominio variable (VL) y otro constante (CL)
- Dos cadenas pesadas (H)
- con un dominio variable (VH) y tres constantes (CH1, CH2, CH3)
- Región constante
Está formada por los dominios CH y CL y caracteriza a cada tipo de
inmunoglobulina. Se conoce como el isotipo.
Hay cinco isotipos, IgG, IgM, IgE, IgA, IgD
- Región variable
Está formada por los dominios VH y VL. Es el sitio de unión con el
antígeno, y se conoce como el idiotipo.
Cuando las inmunoglobulinas son hidrolizadas con la enzima papaína, se rompen en
dos fragmentos:
- Fragmento Fab, en el que está el sitio de unión con el antígeno.
- Fragmento Fc, que contiene el sitio por el que las inmunoglobulinas son
reconocidas por los receptores celulares (FCR).
Entre ambas fracciones se encuentra una zona de bisagra o charnela que proporciona
flexibilidad a la molécula.
Tipos de anticuerpos
IgM
Macroglobulina, pentamérica,
respuesta a una infección.
es
la
que
primero
se
produce
como
IgG
Es la más frecuente. Atraviesa la placenta y se secreta con la leche
materna.
IgA
Secreciones corporales (lagrimas, leche, mucus, saliva)
IgE
En la piel, implicada en la alergia.
IgD
Receptor de membrana en los linfocitos.
Funciones de los anticuerpos:
- Neutralizar microorganismos y sus toxinas.
- Aglutinación de agentes patógenos. Los complejos de aglutinación son
reconocidos por el complemento y por los macrófagos.
- Opsonización; recubrimiento de los agentes patógenos para facilitar su
fagocitosis
- Activación del complemento.
- Activación de la citotoxicidad celular; los anticuerpos como receptores de
membrana reconocen los antígenos de los virus con envuelta, y activan a las
células NK, que producen proteínas citotóxicas.
Formación de los anticuerpos
¿Cómo es posible sintetizar anticuerpos específicos contra los millones de antígenos
diferentes?
Se conocen 200 genes que codifican para las diferentes regiones de las cadenas
pesadas y otros 55 para las cadenas ligeras.
Las diferentes combinaciones de estos genes (recombinación somática) y el
emparejamiento al azar de cadenas ligeras y cadenas pesadas produce múltiples
combinaciones.
Además, las mutaciones introducirían cambios que aumentarían las combinaciones
posibles.
Memoria inmunológica – Teoría de la selección clonal
Los linfocitos B tienen en la membrana receptores tipo inmunoglobulina. Cuando un
antígeno entra en el organismo, solo se unen a él los linfocitos que lleven en
membrana el anticuerpo específico. El linfocito se activa y divide, formando clones:
- Células plasmáticas, que producen IgM e IgG específicas contra el antígeno
que las ha activado.
Esto se conoce como respuesta primaria.
- Células memoria, que permanecen inactivas durante años, hasta que entra
por segunda vez el mismo tipo de antígeno. Entonces se activan, se dividen, y
vuelven a producir anticuerpos, sobre todo IgG.
Esto se conoce como respuesta secundaria.
Receptores de células T
Los linfocitos T tienen en la membrana receptores TCR que se unen a los antígenos
de forma específica. Están formados por dos cadenas a y b, y cada cadena por una
región constante y otra variable.
Estos receptores TCR solo reconocen antígenos que sean presentados por los
macrófagos APC.
Complejo mayor de histocompatibilidad
Las células del organismo llevan sobre su membrana unas glucoproteínas llamadas
complejo mayor de histocompatibilidad (MHC).
Estas proteínas están codificadas por un grupo de genes (poligénico) con muchos
alelos. Esto hace muy difícil que coincidan dos individuos con exactamente las mismas
proteínas. Por eso estas proteínas se conocen como el “carnet molecular”.
Hay dos tipos:
- MHC de clase I
- MHC de clase II
MHC clase I
Está presente en todas las células nucleadas del organismo.
Intervienen en la presentación de antígenos endógenos a las células T citotóxicas (T
CD8)
- Cuando una célula es infectada por un virus, sintetiza proteínas víricas que
aparecen en su membrana, y el linfocito T CD8 las puede reconocer como
extrañas.
MHC clase II
Está presente en las células presentadoras de antígeno (APC).
Intervienen en la presentación de antígenos exógenos a las células T CD4.
- Cuando el macrófago fagocita una bacteria, fabrica y expresa en su
membrana proteínas MHC clase II con los antígenos de la bacteria. Dichos
antígenos son así reconocidos por los receptores TCR de los linfocitos T CD4.
Respuesta frente a patógenos extracelulares
El sistema inmunitario
APC
APC MHC clase II
Presentación
de antígeno
Fagocitosis
Bacteria
Linfocito B
Interleucina 1
Linfocito T CD 4 TCR
Linfocito B MHC clase II
Células plasmáticas
Anticuerpos
Células memoria
IL 4, 5, 6, 10
Respuesta frente a patógenos intracelulares
Es similar a la respuesta anterior pero con la diferencia de que los linfocitos se activan
para destruir las células infectadas por virus.
Tolerancia inmunológica
El sistema inmunitario basa su actividad en:
- aprender a reconocer lo extraño (agentes patógenos)
- aprender a reconocer lo propio (autotolerancia)
Se llama tolerancia inmunológica al estado en el que no se produce respuesta frente a
un antígeno.
Esta tolerancia se adquiere durante la maduración de los linfocitos T en el timo y de
los linfocitos B en la médula ósea. Son eliminados aquellos linfocitos que reaccionan
frente a los antígenos propios.
Autoinmunidad
Cuando se producen linfocitos y anticuerpos que atacan a moléculas propias se dice
que hay autoinmunidad. Esto produce enfermedades muy diversas:
- Tiroiditis de Hashimoto
- Anemia perniciosa
- Diabetes mellitus tipo I
- Esclerosis múltiple
- Lupus eritrematoso sistémico
Hipersensibilidad
Es una respuesta exagerada del sistema inmunitario ante un agente patógeno o
incluso ante sustancia inocua (polen, ácaros…)
La hipersensibilidad suele aparecer tras un primer periodo de sensibilización. Los
contactos repetidos producen memoria inmunológica hasta provocar respuestas
exageradas.
- Tipo I (inmediata) – Alergia
Producción de histamina e IgE contra sustancias como el polen, animales
domésticos, medicamentos, insectos, etc. Cuando la reacción es generalizada
se llama anafilaxia.
- Tipo II – citotóxica
- Tipo III – inmunocomplejos
- Tipo IV – mediada por células
Inmunodeficiencia
Es un estado patológico en el que el sistema inmunitario no cumple con su papel de
proteger al organismo.
- Primarias o congénitas. Se deben a un defecto de los componentes del
sistema inmunitario (linfocitos, fagocitos, complemento).
- Secundarias o adquiridas.
- Administración de medicamentos (transplante).
- Tumores y Quimioterapia
- Malnutrición
- Enfermedades inmunosupresoras, como el SIDA.
Rechazo en transplantes
El rechazo es el fenómeno por el cual las defensas de un organismo reconocen como
extraño un órgano de un donante y lo atacan.
La razón es que las proteínas de las células del órgano transplantado son reconocidas
como extrañas por los linfocitos T, que estimulan una respuesta inmunitaria contra
dicho órgano.
Por esta razón, se buscan donantes compatibles genéticamente, para evitar la
posibilidad del rechazo.
Además, las personas con transplante, son tratadas con corticoides, que actúan como
sustancias inmunosupresoras e impiden que el órgano sea atacado.
Los transplantes de animales se conocen como xenotransplantes.
Síndrome de inmunodeficiencia adquirida
Es una inmunodeficiencia producida por el virus VIH, un retrovirus que lleva como
material genético ARN, que se copia en ADN gracias a una enzima llamada
transcriptasa inversa.
El virus infecta linfocitos T, su ARN se copia en ADN y se integra en el material
genético de la célula, desde donde dirige la producción de nuevas partículas víricas.
La consecuencia es la muerte de los linfocitos, y con ello, el cuerpo queda
desprotegido frente a infecciones oportunistas.
Los enfermos de SIDA pueden morir por neumonías, tuberculosis, meningitis o por
tumores como el sarcoma de Kaposi.
En la actualidad, se trata con antirretrovirales, que no matan al virus pero que impiden
que se reproduzca.