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ISSN: 1988-2688
http://www.ucm.es/BUCM/revistasBUC/portal/modulos.php?name=Revistas2&id=RCCV&col=1
Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2008 2(1): 1-16
EL SISTEMA INMUNE INNATO I: SUS MECANISMOS
THE INNATE IMMUNE SYSTEM I: ITS MECHANISMS
Victorio M. Collado, Rebeca Porras, Mª Teresa Cutuli, Esperanza Gómez-Lucía*
Departamento de Sanidad Animal, Facultad de Veterinaria,
Universidad Complutense, 28040 Madrid – España,
*Correspondencia: duato@vet.ucm.es
Resumen
El sistema inmune innato surgió muy tempranamente en la evolución y, con escasas
variaciones, es el que defiende a la mayoría de los animales de las agresiones externas,
aunque se suele prestar más atención a la inmunidad adaptativa. En esta revisión se repasan
aspectos tales como las similitudes y diferencias entre los sistemas inmunes innato y
adquirido, el reconocimiento de los patógenos y los mecanismos que se desencadenan para
eliminarlos, empezando por la activación del complemento que dispara una serie de
respuestas, y la fagocitosis, que mejora también tras activarse el complemento. Además, el
sistema inmune innato ha evolucionado para colaborar con el adquirido, y sin esta
colaboración apenas se formarían anticuerpos ni se daría la denominada respuesta inmune de
base celular. En conclusión, el sistema inmune innato es un pilar fundamental en el
mantenimiento de la integridad del organismo.
Palabras clave: inmunidad innata, PAMP, TLR, PRR, fagocitosis, complemento, inflamación
Summary
The innate immune system emerged very early in the evolution and, with few variations,
defends most animals from the external aggressions, although usually the adaptive immunity
receives more attention. In this review several of aspects of the innate immune system are
revised, such as the similarities and differences between the innate and adaptive immune
systems, the recognition of the pathogens, and the mechanisms that are triggered to eliminate
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-162
them, which start with the activation of complement that shoots a series of responses, and
phagocytosis, which also improves with complement activation. In addition, the innate
immune system has evolved to collaborate with the acquired immunity. Without this
collaboration most of the antibodies would not be formed, or the so called cellular base
immunity would not occur. In conclusion, the innate immune system is a fundamental pillar
for maintaining the integrity of the organism.
Keywords: innate immunity, PAMP, TLR, PRR, phagocytosis, complement, inflammation
Introducción
Alrededor de cada uno de nuestros animales, o de nosotros mismos, pululan constantemente
millones de agentes patógenos, entre bacterias, hongos, parásitos y virus, todos ellos con
potencial para producirnos la muerte. Sin embargo, desde muy temprano en la evolución, los
seres vivos han desarrollado mecanismos para identificar a esos agentes patógenos y
eliminarlos, diferenciándolos de los componentes propios del organismo, frente a los que
muestran tolerancia. Esta labor de defensa de las agresiones externas está a cargo del sistema
inmune, compuesto por un conjunto de órganos, tejidos, células y moléculas, que elabora una
respuesta coordinada. De forma histórica se concede gran importancia a los mecanismos
inmunes adaptativos, adquiridos o específicos, representados fundamentalmente por los
linfocitos y las inmunoglobulinas. Aunque a finales del siglo XIX Metchnikoff se afanó en
convencer a la comunidad científica sobre la importancia de células inespecíficas, los
fagocitos, hasta recientemente no se ha empezado a analizar en mayor profundidad la
importancia capital de la respuesta inmune innata, natural o inespecífica.
Las primeras defensas con las que se enfrentan los agentes externos al intentar penetrar en el
organismo son totalmente inespecíficas y están constituidas por las barreras anatómicas, de
índole física, química o biológica características de cada localización, mientras que algunas,
como la temperatura, son sistémicas (Figura 1). Entre todas conforman la inmunidad innata, y
aunque se la denomina inespecífica, algunos de sus elementos son capaces de discriminar lo
propio de lo ajeno y actuar de forma rápida frente a los segundos. La importancia de estas
barreras está reflejada en la facilidad con la que se adquieren infecciones cuando falla alguna
de ellas.
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-163
Figura 1. Defensas innatas de los animales. En los recuadros verdes se indican los mecanismos
sistémicos, y en los blancos, los locales.
La inmunidad innata constituye una defensa menos evolucionada y específica que la
adaptativa, ya que el mismo mecanismo (células, factores solubles, etc) actúa frente a
diferentes agentes. Además, en exposiciones repetidas de una molécula o agente extraño se
desencadena una respuesta similar y con la misma intensidad en todas ellas; es decir, carece
de memoria inmunológica. El hecho de ser una respuesta menos evolucionada y específica
está compensado por la rapidez de la misma, ya que se produce en horas, y porque su
intensidad no está ligada a un contacto previo con el agente extraño. Además, su actuación es
fundamental para el desarrollo posterior de la defensa inmune adaptativa, a la que ha de
exponerse el agente una vez superadas estas barreras.
Mecanismos y elementos que componen la inmunidad innata
La respuesta innata requiere la actuación de varios mecanismos y elementos (Figura 2):
1. Barreras físicas, químicas y biológicas: tales como, la piel y las mucosas, diferentes
enzimas de secreciones corporales (lisozima, lactoperoxidasa, etc) y la microbiota
autóctona (intestinal, vaginal, etc) (O’Hara y Shanahan, 2006), correspondiente a cada
órgano o sistema, tal y como se refleja en la Figura 1.
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-164
2. Factores solubles: cuyos principales componentes son el complemento, las proteínas
de inflamación y las citoquinas.
3. Células: incluyendo, las células fagocíticas, tanto polimorfonucleares (neutrófilos,
eosinófilos y basófilos), como mononucleares (macrófagos y células dendríticas), y
células asesinas: K (killer), NK (natural killer) y LAK (lymphokine activated killer)
(Whiteside, 2001a y 2001b).
Figura 2. Mecanismos externos e internos de la inmunidad innata y principales elementos.
Las barreras externas (físicas, químicas y biológicas) actúan, todas ellas, de forma constante
como primer nivel de defensa, impidiendo la entrada de los microorganismos hacia el interior
del organismo y su proliferación. En el supuesto que el agente extraño supere estas barreras se
produce la activación de los mecanismos innatos internos (factores solubles y el componente
celular) tratando de evitar su establecimiento, desarrollo y acción patógena.
Similitudes y diferencias entre el sistema inmune innato y el adquirido
Todas las respuestas inmunes tienen dos fases o aspectos:
- fase de reconocimiento
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-165
- fase efectora o de respuesta.
Así, para que los agentes patógenos sean eliminados deben ser reconocidos como extraños, y
esto ocurre porque durante la evolución se han conseguido identificar moléculas que les son
propias. Estas moléculas son de dos tipos (Cutuli de Simón, 2007):
- Algunas son comunes a multitud de patógenos. Tal es el caso del lipopolisacárido
(LPS) de la pared de todas las bacterias gram negativas, tales como Salmonella o
Escherichia coli, del peptidoglicano de la pared de las bacterias gram positivas, como
en los estafilococos o los clostridios que producen enterotoxemias, o el ARN de doble
cadena presente en varios virus.
- Otras son compartidas por agentes próximos, como las moléculas de grupo de los
virus influenza A o propias y características de agentes concretos (como la toxina
tetánica o la botulínica).
La inmunidad innata y la adquirida se diferencian, en primer lugar, en la fase de
reconocimiento. En la inmunidad adquirida el reconocimiento se realiza a través de unos
receptores sumamente específicos, capaces de diferenciar moléculas muy similares propias de
agentes concretos, a las que denominamos antígenos. Por otra parte, los sistemas de
reconocimiento de la inmunidad innata son capaces de identificar las moléculas comunes a los
grandes grupos de patógenos (Beutler, 2004). Por este motivo conforman la primera línea de
defensa del organismo, puesto que con pocos elementos son capaces de combatir multitud de
agentes extraños. Por tanto, aunque el objetivo de los dos tipos de inmunidad es defenderse
frente a elementos que se consideran potencialmente agresivos, poseen una serie de
características que las diferencian (Tabla 1).
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-166
Tabla 1. Características de las respuestas inmunes innatas y adquiridas.
INMUNIDAD INNATA INMUNIDAD ADQUIRIDA
Primera línea de defensa Segunda línea de defensa
Innata: se nace con las células y moléculas
que la identifican
Adquirida: aunque se nace con el repertorio
de células capaces de responder al antígeno,
éstas no alcanzan un número suficientemente
elevado hasta que no se enfrentan al
antígeno.
Inespecífica: los receptores que reconocen a
muchas de las moléculas están sobre una
misma célula.
Específica: cada célula posee sólo receptores
que reconocen a uno y sólo un antígeno
concreto.
Independiente de antígeno: las células y
moléculas están preparadas para la defensa
desde antes de enfrentarse con el agente
patógeno.
Dependiente de antígeno: los linfocitos con
un receptor concreto proliferan cuando su
receptor reacciona con el antígeno,
adquiriendo sólo entonces funciones
efectoras
Inespecífica de antígeno: no discierne entre
agentes próximos o incluso alejados
Específica de antígeno: ante la llegada del
antígeno sólo proliferan los linfocitos que
poseen el receptor específico para el mismo
Respuesta máxima inmediata: como los
elementos y mecanismos están siempre
presentes, se ponen en marcha de forma
inmediata
Respuesta máxima retardada o con fase de
latencia: los efectos de esta inmunidad no se
notan hasta que las células no han proliferado
hasta alcanzar un número elevado que
garantice su éxito
Sin memoria inmunológica: la respuesta es
similar independientemente del número de
veces que se haya respondido a un agente
concreto previamente
Con memoria inmunológica: la respuesta es
por lo general muy superior (en rapidez e
intensidad) en exposiciones sucesivas al
mismo antígeno
Reconocimiento de los agentes patógenos por el sistema inmune innato
Recientemente se ha evidenciado que las células del sistema inmune innato poseen unos
receptores que se ha dado en denominar “receptores de reconocimiento de patrones” (PRRs).
Éstos reconocen estructuras concretas en los agentes patógenos, los denominados “patrones
moleculares asociados a patógenos” (PAMPs), que realmente son activadores microbianos de
la respuesta inmune innata (Janeway, 1989). Este paso es esencial para la activación de
mecanismos innatos internos.
Entre los PRRs se encuentran los “toll-like receptors” o TLRs, unos receptores identificados
ya en insectos, y de los que hasta la fecha se ha descrito alrededor de una docena (Chuang y
Ulevitch, 2000; Du et al., 2000; Chuang y Ulevitch, 2001). Cada TLR confiere la capacidad
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-167
de reconocer un número discreto de ligandos, presentes en bacterias, hongos, protozoos y
virus (Campos et al., 2001; Alexopoulou et al., 2001). Otro tipo de PRR lo constituye el
grupo de receptores de lectinas tipo C (CLR), presentes en macrófagos, células dendríticas,
polimorfonucleares, etc. Estos CLR establecen interacciones con ligandos específicos de
linfocitos T y células endoteliales y son capaces de reconocer y unirse a moléculas con
estructura glucano presentes en patógenos, de forma independiente o cooperando con los TLR
(McGreal et al., 2005; Aarnoudse et al. 2006; Van Vliet et al., 2007). Existen además varias
otras moléculas que pueden reconocer microorganismos, tales como el receptor de f-metionil-
leucil-fenil-alanil (fMLP) o NOD1 y NOD2 (nucleotide-binding oligomerization domain),
que son moléculas en el interior de células epiteliales que detectan peptidoglicano y muramil
dipéptido (Girardin et al., 2003).
Los patrones moleculares asociados a patógenos son estructuras y moléculas (lípidos,
hidratos, de carbono, proteínas, ácidos nucleicos) que comparten ciertos grupos de
microorganismos (algunos ejemplos son el lipopolisacárido de las bacterias Gram negativas,
los ácidos teicoicos de las bacterias Gram positivas, etc) mencionados anteriormente. Pero la
diversidad de estos patrones moleculares es limitada, y por tanto, la respuesta también.
Cuando uno de estos receptores reacciona con su ligando en el agente patógeno, se inicia una
cascada de señales intracelulares que culminan con el internamiento del patógeno, con la
secreción de citoquinas que actuarán sobre el patógeno o sobre otras células, o con otras
reacciones encaminadas a eliminar al patógeno. Esto se une a otros mecanismos efectores
humorales (Tabla 2), tales como la activación del complemento, la presencia de interferón, la
lactoferrina o los péptidos antimicrobianos.
Componentes de los mecanismos internos de la inmunidad innata
La inmunidad innata surgió evolutivamente antes que la adaptativa y funcionó perfectamente
durante millones de años en seres progresivamente más complejos. Es la inmunidad más
universal (la mayor parte de los seres sobreviven exclusivamente gracias a los mecanismos
innatos) y, según varios autores, la más importante (Beutler, 2004); la eliminación de incluso
una subpoblación de células innatas, tales como los neutrófilos, puede ser causa suficiente
para inducir un estado de inmunodeficiencia profunda más grave que la observada como
resultado de una aplasia linfoide (Beutler, 2004). La inmunidad innata se ha refinado durante
un periodo de tiempo superior que la inmunidad adaptativa. Tan sólo los vertebrados han
desarrollado la inmunidad adaptativa como sistema complementario de reconocimiento de
patógenos.
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-168
Los principales componentes del sistema inmune incluyen elementos humorales y celulares
(Tabla 2), participando ambos en las fases de reconocimiento y de respuesta.
Tabla 2. Componentes de las respuesta inmunes innata y adquirida. TNF, factor de necrosis tumoral;
NK, natural killer o asesina natural; K, killer o asesina; LAK, lymphokine activated killer o asesina
activada por linfoquinas.
Componentes
Inmunidad Humoral Celular
Innata
Complemento
Interferón
TNF
etc
Macrófagos y células dendríticas
Neutrófilos
Otros (basófilos, eosinófilos, mastocitos)
Células NK, K, LAK
Adquirida
Anticuerpos
IL-2, IFNγ, etc.
Linfocitos T y B
Mecanismos internos del sistema inmune innato
Los mecanismos internos consisten en:
• la activación del complemento
• el proceso de fagocitosis, y
• la generación de una respuesta inflamatoria.
Su acción suele comenzar con la activación y fijación del complemento a los agentes
exógenos. Inmediatamente se inicia el proceso de fagocitosis, por el que se destruyen y
eliminan los agentes extraños. Simultáneamente, las células fagocíticas producen señales
químicas (citoquinas, tales como el factor de necrosis tumoral) y otros mediadores, que
también inducen inflamación. La inflamación a su vez, atrae y concentra nuevas células y
moléculas en los lugares de invasión, intentando erradicar la infección y reparando los tejidos
dañados (Figura 3).
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-169
Figura 3. Cascada de eventos que pone en marcha la inmunidad innata ante la llegada de un agente
extraño. Como resultado de la activación del complemento tras la entrada de un microorganismo, se
liberan moléculas que atraen a células implicadas en reacciones anafilácticas. La desgranulación de
éstas provoca una serie de efectos por los que se concentran células en el lugar de activación del
complemento, generando inflamación y favoreciendo la fagocitosis.
El complemento y su papel en la defensa frente a las infecciones
Llamamos complemento a un sistema funcional presente en el suero, integrado por unas 30
proteínas que interaccionan entre sí de modo regulado dando lugar a una cascada enzimática,
la cual estimula las respuestas defensivas del organismo.
Para que se produzca la cascada enzimática se precisa su activación, que se puede realizar por
tres vías o rutas diferentes (Figura 4):
• La vía alternativa: corresponde a la inmunidad innata y se inicia interaccionando
directamente con la superficie del microorganismo.
• La vía de la lectinas: también de la inmunidad innata, es una variante de la ruta clásica
que se menciona a continuación, pero su inicio no requiere la presencia de anticuerpos.
Se activa por la unión de la proteína lectina fijadora de manosa (MBL) a moléculas de
manosa en la superficie de los microorganismos.
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1610
• La vía clásica: se inicia fundamentalmente por la interacción con inmunocomplejos y,
por lo tanto, corresponde a la inmunidad adaptativa. También se puede activar por la
proteína C reactiva (CRP), a través de su unión con monoésteres fosfato (Mortensen,
2001).
Figura 4. El sistema del complemento. El complemento se puede activar por tres vías distintas (la
clásica, la alternativa y la de las lectinas), liberando moléculas que, además de producir la lisis de los
agentes patógenos, tienen otras funciones, tales como la de opsonizar a los microorganismos, para que
sean fagocitados más fácilmente, y el reclutamiento de células inflamatorias, lo que contribuye a
amplificar el proceso.
Cualquiera de estas tres vías de activación del complemento reconoce la llegada de un
material extraño, hecho que provoca el reclutamiento secuencial de los distintos componentes
y el ensamblaje, sobre la superficie del microorganismo, del denominado complejo de ataque
a la membrana (CAM). Este complejo CAM forma un canal totalmente permeable a iones y
agua, provocando la lisis del agente extraño. Durante la activación se generan y liberan una
serie de proteínas que tienen actividades accesorias en la defensa frente a las infecciones. Por
ejemplo, varias de las proteínas que se escinden de los factores iniciales del complemento (en
concreto C4a, C3a y C5a, en orden ascendente de actividad) funcionan como anafilotoxinas,
es decir, activan a los basófilos y mastocitos para que liberen el contenido de sus gránulos.
Las moléculas contenidas en estos gránulos inducen incremento de la permeabilidad vascular
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1611
y la contracción de las células del músculo liso, lo que conduce a la anafilaxia, de donde se
deriva el nombre.
Otros componentes de la cascada del complemento (C5a y C5b67) son factores
quimiotácticos, que atraen a otros componentes inmunes hacia el foco donde se ha activado
el complemento, merced a que se establece un gradiente de concentración reconocido por
células distantes que recorren el organismo hasta donde comenzó el proceso. C5a también es
un activador potente de neutrófilos, basófilos y macrófagos y produce inducción de moléculas
de adhesión sobre células endoteliales vasculares (Foreman et al., 1996). Cuando las células
fagocíticas acceden reconocen a las moléculas del complemento que funcionan como
opsoninas, C3b y C4b, que, depositadas sobre la superficie del agente extraño, facilitan la
fagocitosis del mismo por estas células.
La fagocitosis y sus consecuencias
La fagocitosis es un proceso por el que células especializadas (neutrófilos y macrófagos)
eliminan microorganismos y grandes partículas insolubles. Se trata de un mecanismo
inespecífico de reconocimiento de lo ajeno con la interiorización, destrucción en el interior
Figura 5. Proceso de fagocitosis. Tras su adhesión, el microorganismo es incorporado en una vesícula
fagosómica que se fusiona con un lisosoma. El faglisosoma resultante contiene enzimas y radicales
libres que producen su degradación. Finalmente, el resultado de esta digestión se elimina al exterior, o
dependiendo del tipo de células, se presenta a células de la inmunidad adquirida.
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1612
celular del material extraño y eliminación del mismo (Figura 5). La destrucción del agente
extraño supone fragmentar dicho material en moléculas de menor tamaño (por ejemplo,
péptidos). Estas pequeñas moléculas del agente extraño no supondrán un ataque a la
integridad del individuo, aunque presentan carácter antigénico, y así pueden estimular a la
inmunidad adquirida.
En el proceso de fagocitosis se pueden diferenciar cinco fases:
1- En primer lugar la célula fagocítica reconoce un patrón molecular de la partícula
extraña y se adhiere a él (Blander y Medzhitov, 2004; Sanjuan et al., 2007)..
2- La adherencia activa a la membrana, la cual emite pseudópodos que engloban a la
partícula extraña formando la vesícula fagocítica o fagosoma.
3- Una vez que el fagosoma se encuentra en el citoplasma celular, se fusiona con
vesículas que contienen enzimas (lisosomas) formando el llamado fagolisosoma.
4- Dentro del fagolisosoma se producen los mecanismos necesarios para la destrucción
del material ingerido. Estos mecanismos consisten en reacciones dependientes de
oxígeno, independientes de oxígeno o por reacciones dependientes de óxido nítrico,
así como en la acción de enzimas lisosomales (hidrolasas, proteasas, etc).
5- Una vez que han actuado los sistemas de digestión, la vesícula se fusiona de nuevo
con la membrana celular y elimina al exterior el material digerido, o, dependiendo del
tipo de célula, lo presenta a otras células muy especializadas, los linfocitos T.
Presentación de antígeno
En los vertebrados, la inmunidad innata depende enormemente de las células mieloides: los
inmunocitos profesionales que fagocitan y/o destruyen a los patógenos. En su mayoría, estas
células son eficaces por sí mismas, pero han evolucionado para funcionar mejor en
combinación con las moléculas y células del sistema inmune adaptativo, los linfocitos. Por
otra parte, los linfocitos son dependientes y subordinados de las células de la inmunidad
innata (Beutler, 2004). Un elemento clave en la respuesta inmune es la presentación de
antígeno. Los neutrófilos captan y destruyen a los agentes patógenos, pero los macrófagos, y
aún más las células dendríticas, además de eso, lo procesan y lo presentan combinado con
moléculas especiales, denominadas del complejo mayor de histocompatibilidad o CMH, a una
subpoblación especializada de linfocitos T, los linfocitos T colaboradores (Th, CD4+). Sin la
función vital de presentación de antígeno y sin la producción de citoquinas activantes
originadas por células de la inmunidad innata (tales como IL-12, IL-1, los interferones de tipo
I o el TNF) las respuestas inmunes adaptativas no se producen (Aparicio Alonso, 2007). Las
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1613
moléculas del CMH, codificadas por un conjunto organizado de genes, intervienen regulando
el proceso de presentación de antígenos. Estas moléculas tan específicas son glucoproteínas y
se encuentran en la superficie de determinadas células del individuo, distinguiéndose:
• moléculas CMH de clase I (presentes en todas las células nucleadas, a excepción de
espermatozoides porcinos y algunas células embrionarias tempranas, Gómez-Lucía
Duato, 2007) y
• moléculas CMH de clase II (sólo en células presentadoras de antígeno).
Durante la fagocitosis, los péptidos antigénicos resultantes de la digestión se unen a moléculas
CMH de clase II que se encuentran en el fagolisosoma. En el momento de eliminación de los
desechos, las membranas del fagolisosoma y la célula se fusionan, y las moléculas de CMH
II + péptido quedan orientadas hacia el exterior del macrófago, permitiendo que los linfocitos
Th CD4+ las reconozcan, se activen por las citoquinas (fundamentalmente la IL-1) secretadas
por las células presentadoras de antígeno, y elaboren una respuesta inmune específica
(humoral o celular) frente a dicho antígeno (Figura 6).
Figura 6. Presentación de antígeno por un macrófago a un linfocitos Th (CD4+). Tras su degradación,
partes antigénicas de agentes patógenos se unen a las moléculas de clase II del CMH y son así
expresadas en la superficie de la célula presentadora de antígeno. Los linfocitos T colaboradores
(CD4+) reconocen el complejo CMH II+péptido, y, activados por citoquinas, dan comienzo a las
respuestas inmunes humorales y celulares.
Colaboración entre la inmunidad innata y la adquirida
Posiblemente porque la inmunidad adaptativa surgió evolutivamente mucho después que la
innata, se encuentra muy subordinada a ésta (Beutler, 2004). Son muchas las formas en las
que la inmunidad innata y adaptativa colaboran (Figura 7). Una vez que ha reconocido al
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1614
antígeno en el contexto del CMH, los linfocitos Th activan a dos subpoblaciones de células de
la inmunidad adaptativa:
• los linfocitos T citotóxicos (Tc) que destruirán células infectadas o alteradas, y
• los linfocitos B, que madurarán hacia células plasmáticas que secretan anticuerpos.
Son estos anticuerpos, al reaccionar con los patógenos, los que van a contribuir a que la
inmunidad innata mejore sustancialmente. Por una parte, los complejos patógeno-anticuerpo
van a adherirse a las células que poseen un receptor para la fracción constante de las
inmunoglobulinas, tales como los macrófagos o los polimorfonucleares neutrófilos, y así
serán fagocitados más fácilmente. Por otra, estos complejos van a activar al complemento,
una molécula típica de la inmunidad innata. El resultado de esa activación va a ser triple: lisis
del agente patógeno, inflamación por reclutamiento de otras células y extravasación celular, y
estimulación de la fagocitosis u opsonización.
Figura 7. Red de colaboración entre la inmunidad innata y la adquirida. Una vez que han entrado en el
animal los primeros mecanismos de respuesta corresponden a la inmunidad innata. Los
microorganismos son fagocitados y además, se activa el complemento. Los macrófagos y células
dendríticas procesan estos microorganismos para ser reconocidos por los linfocitos T colaboradores,
que a su vez activarán la respuesta inmune adaptativa, tanto humoral como celular. Por otra parte, los
anticuerpos formados se unirán a los microorganismos potenciando la activación del complemento y la
fagocitosis.
Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1615
¿Se puede prevenir y luchar frente a las infecciones, estimulando la respuesta inmune
innata?
Sin duda, estimular y/o facilitar el desarrollo de esta respuesta permite que el número y la
gravedad de las infecciones se reduzca. Así, el mantenimiento de la integridad de la piel y
mucosas, de una buena microbiota autóctona (intestinal, genital, etc) y de una correcta tasa de
células fagocitarias, impide en gran medida el desarrollo de microorganismos patógenos. Pero
además, las respuestas inmunes innata y adaptativa están íntimamente relacionadas; la
respuesta inmune innata influye, por la actuación de sus elementos y mecanismos, en la
proliferación y diferenciación de las poblaciones linfocíticas, así como en su activación y
estimulación, de tal forma que aumenta la velocidad y calidad de la respuesta adaptativa
(Tosi, 2005).
La estimulación de esta defensa innata puede realizarse mediante el establecimiento de un
buen manejo animal, que incluye actuaciones en la alimentación, en el uso de medicamentos,
en la reproducción, en el nivel de estrés, etc.
En conclusión, la inmunidad innata tiene una importancia capital en la defensa del organismo,
tanto de forma individual, ya que ha sido la única inmunidad para trillones de seres, como
colaborando con la adaptativa. Sin duda alguna, el sistema inmune innato es capaz de prevenir
infecciones y actuar de forma fundamental frente a la invasión de agentes patógenos.
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  • 1. ISSN: 1988-2688 http://www.ucm.es/BUCM/revistasBUC/portal/modulos.php?name=Revistas2&id=RCCV&col=1 Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2008 2(1): 1-16 EL SISTEMA INMUNE INNATO I: SUS MECANISMOS THE INNATE IMMUNE SYSTEM I: ITS MECHANISMS Victorio M. Collado, Rebeca Porras, Mª Teresa Cutuli, Esperanza Gómez-Lucía* Departamento de Sanidad Animal, Facultad de Veterinaria, Universidad Complutense, 28040 Madrid – España, *Correspondencia: duato@vet.ucm.es Resumen El sistema inmune innato surgió muy tempranamente en la evolución y, con escasas variaciones, es el que defiende a la mayoría de los animales de las agresiones externas, aunque se suele prestar más atención a la inmunidad adaptativa. En esta revisión se repasan aspectos tales como las similitudes y diferencias entre los sistemas inmunes innato y adquirido, el reconocimiento de los patógenos y los mecanismos que se desencadenan para eliminarlos, empezando por la activación del complemento que dispara una serie de respuestas, y la fagocitosis, que mejora también tras activarse el complemento. Además, el sistema inmune innato ha evolucionado para colaborar con el adquirido, y sin esta colaboración apenas se formarían anticuerpos ni se daría la denominada respuesta inmune de base celular. En conclusión, el sistema inmune innato es un pilar fundamental en el mantenimiento de la integridad del organismo. Palabras clave: inmunidad innata, PAMP, TLR, PRR, fagocitosis, complemento, inflamación Summary The innate immune system emerged very early in the evolution and, with few variations, defends most animals from the external aggressions, although usually the adaptive immunity receives more attention. In this review several of aspects of the innate immune system are revised, such as the similarities and differences between the innate and adaptive immune systems, the recognition of the pathogens, and the mechanisms that are triggered to eliminate
  • 2. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-162 them, which start with the activation of complement that shoots a series of responses, and phagocytosis, which also improves with complement activation. In addition, the innate immune system has evolved to collaborate with the acquired immunity. Without this collaboration most of the antibodies would not be formed, or the so called cellular base immunity would not occur. In conclusion, the innate immune system is a fundamental pillar for maintaining the integrity of the organism. Keywords: innate immunity, PAMP, TLR, PRR, phagocytosis, complement, inflammation Introducción Alrededor de cada uno de nuestros animales, o de nosotros mismos, pululan constantemente millones de agentes patógenos, entre bacterias, hongos, parásitos y virus, todos ellos con potencial para producirnos la muerte. Sin embargo, desde muy temprano en la evolución, los seres vivos han desarrollado mecanismos para identificar a esos agentes patógenos y eliminarlos, diferenciándolos de los componentes propios del organismo, frente a los que muestran tolerancia. Esta labor de defensa de las agresiones externas está a cargo del sistema inmune, compuesto por un conjunto de órganos, tejidos, células y moléculas, que elabora una respuesta coordinada. De forma histórica se concede gran importancia a los mecanismos inmunes adaptativos, adquiridos o específicos, representados fundamentalmente por los linfocitos y las inmunoglobulinas. Aunque a finales del siglo XIX Metchnikoff se afanó en convencer a la comunidad científica sobre la importancia de células inespecíficas, los fagocitos, hasta recientemente no se ha empezado a analizar en mayor profundidad la importancia capital de la respuesta inmune innata, natural o inespecífica. Las primeras defensas con las que se enfrentan los agentes externos al intentar penetrar en el organismo son totalmente inespecíficas y están constituidas por las barreras anatómicas, de índole física, química o biológica características de cada localización, mientras que algunas, como la temperatura, son sistémicas (Figura 1). Entre todas conforman la inmunidad innata, y aunque se la denomina inespecífica, algunos de sus elementos son capaces de discriminar lo propio de lo ajeno y actuar de forma rápida frente a los segundos. La importancia de estas barreras está reflejada en la facilidad con la que se adquieren infecciones cuando falla alguna de ellas.
  • 3. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-163 Figura 1. Defensas innatas de los animales. En los recuadros verdes se indican los mecanismos sistémicos, y en los blancos, los locales. La inmunidad innata constituye una defensa menos evolucionada y específica que la adaptativa, ya que el mismo mecanismo (células, factores solubles, etc) actúa frente a diferentes agentes. Además, en exposiciones repetidas de una molécula o agente extraño se desencadena una respuesta similar y con la misma intensidad en todas ellas; es decir, carece de memoria inmunológica. El hecho de ser una respuesta menos evolucionada y específica está compensado por la rapidez de la misma, ya que se produce en horas, y porque su intensidad no está ligada a un contacto previo con el agente extraño. Además, su actuación es fundamental para el desarrollo posterior de la defensa inmune adaptativa, a la que ha de exponerse el agente una vez superadas estas barreras. Mecanismos y elementos que componen la inmunidad innata La respuesta innata requiere la actuación de varios mecanismos y elementos (Figura 2): 1. Barreras físicas, químicas y biológicas: tales como, la piel y las mucosas, diferentes enzimas de secreciones corporales (lisozima, lactoperoxidasa, etc) y la microbiota autóctona (intestinal, vaginal, etc) (O’Hara y Shanahan, 2006), correspondiente a cada órgano o sistema, tal y como se refleja en la Figura 1.
  • 4. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-164 2. Factores solubles: cuyos principales componentes son el complemento, las proteínas de inflamación y las citoquinas. 3. Células: incluyendo, las células fagocíticas, tanto polimorfonucleares (neutrófilos, eosinófilos y basófilos), como mononucleares (macrófagos y células dendríticas), y células asesinas: K (killer), NK (natural killer) y LAK (lymphokine activated killer) (Whiteside, 2001a y 2001b). Figura 2. Mecanismos externos e internos de la inmunidad innata y principales elementos. Las barreras externas (físicas, químicas y biológicas) actúan, todas ellas, de forma constante como primer nivel de defensa, impidiendo la entrada de los microorganismos hacia el interior del organismo y su proliferación. En el supuesto que el agente extraño supere estas barreras se produce la activación de los mecanismos innatos internos (factores solubles y el componente celular) tratando de evitar su establecimiento, desarrollo y acción patógena. Similitudes y diferencias entre el sistema inmune innato y el adquirido Todas las respuestas inmunes tienen dos fases o aspectos: - fase de reconocimiento
  • 5. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-165 - fase efectora o de respuesta. Así, para que los agentes patógenos sean eliminados deben ser reconocidos como extraños, y esto ocurre porque durante la evolución se han conseguido identificar moléculas que les son propias. Estas moléculas son de dos tipos (Cutuli de Simón, 2007): - Algunas son comunes a multitud de patógenos. Tal es el caso del lipopolisacárido (LPS) de la pared de todas las bacterias gram negativas, tales como Salmonella o Escherichia coli, del peptidoglicano de la pared de las bacterias gram positivas, como en los estafilococos o los clostridios que producen enterotoxemias, o el ARN de doble cadena presente en varios virus. - Otras son compartidas por agentes próximos, como las moléculas de grupo de los virus influenza A o propias y características de agentes concretos (como la toxina tetánica o la botulínica). La inmunidad innata y la adquirida se diferencian, en primer lugar, en la fase de reconocimiento. En la inmunidad adquirida el reconocimiento se realiza a través de unos receptores sumamente específicos, capaces de diferenciar moléculas muy similares propias de agentes concretos, a las que denominamos antígenos. Por otra parte, los sistemas de reconocimiento de la inmunidad innata son capaces de identificar las moléculas comunes a los grandes grupos de patógenos (Beutler, 2004). Por este motivo conforman la primera línea de defensa del organismo, puesto que con pocos elementos son capaces de combatir multitud de agentes extraños. Por tanto, aunque el objetivo de los dos tipos de inmunidad es defenderse frente a elementos que se consideran potencialmente agresivos, poseen una serie de características que las diferencian (Tabla 1).
  • 6. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-166 Tabla 1. Características de las respuestas inmunes innatas y adquiridas. INMUNIDAD INNATA INMUNIDAD ADQUIRIDA Primera línea de defensa Segunda línea de defensa Innata: se nace con las células y moléculas que la identifican Adquirida: aunque se nace con el repertorio de células capaces de responder al antígeno, éstas no alcanzan un número suficientemente elevado hasta que no se enfrentan al antígeno. Inespecífica: los receptores que reconocen a muchas de las moléculas están sobre una misma célula. Específica: cada célula posee sólo receptores que reconocen a uno y sólo un antígeno concreto. Independiente de antígeno: las células y moléculas están preparadas para la defensa desde antes de enfrentarse con el agente patógeno. Dependiente de antígeno: los linfocitos con un receptor concreto proliferan cuando su receptor reacciona con el antígeno, adquiriendo sólo entonces funciones efectoras Inespecífica de antígeno: no discierne entre agentes próximos o incluso alejados Específica de antígeno: ante la llegada del antígeno sólo proliferan los linfocitos que poseen el receptor específico para el mismo Respuesta máxima inmediata: como los elementos y mecanismos están siempre presentes, se ponen en marcha de forma inmediata Respuesta máxima retardada o con fase de latencia: los efectos de esta inmunidad no se notan hasta que las células no han proliferado hasta alcanzar un número elevado que garantice su éxito Sin memoria inmunológica: la respuesta es similar independientemente del número de veces que se haya respondido a un agente concreto previamente Con memoria inmunológica: la respuesta es por lo general muy superior (en rapidez e intensidad) en exposiciones sucesivas al mismo antígeno Reconocimiento de los agentes patógenos por el sistema inmune innato Recientemente se ha evidenciado que las células del sistema inmune innato poseen unos receptores que se ha dado en denominar “receptores de reconocimiento de patrones” (PRRs). Éstos reconocen estructuras concretas en los agentes patógenos, los denominados “patrones moleculares asociados a patógenos” (PAMPs), que realmente son activadores microbianos de la respuesta inmune innata (Janeway, 1989). Este paso es esencial para la activación de mecanismos innatos internos. Entre los PRRs se encuentran los “toll-like receptors” o TLRs, unos receptores identificados ya en insectos, y de los que hasta la fecha se ha descrito alrededor de una docena (Chuang y Ulevitch, 2000; Du et al., 2000; Chuang y Ulevitch, 2001). Cada TLR confiere la capacidad
  • 7. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-167 de reconocer un número discreto de ligandos, presentes en bacterias, hongos, protozoos y virus (Campos et al., 2001; Alexopoulou et al., 2001). Otro tipo de PRR lo constituye el grupo de receptores de lectinas tipo C (CLR), presentes en macrófagos, células dendríticas, polimorfonucleares, etc. Estos CLR establecen interacciones con ligandos específicos de linfocitos T y células endoteliales y son capaces de reconocer y unirse a moléculas con estructura glucano presentes en patógenos, de forma independiente o cooperando con los TLR (McGreal et al., 2005; Aarnoudse et al. 2006; Van Vliet et al., 2007). Existen además varias otras moléculas que pueden reconocer microorganismos, tales como el receptor de f-metionil- leucil-fenil-alanil (fMLP) o NOD1 y NOD2 (nucleotide-binding oligomerization domain), que son moléculas en el interior de células epiteliales que detectan peptidoglicano y muramil dipéptido (Girardin et al., 2003). Los patrones moleculares asociados a patógenos son estructuras y moléculas (lípidos, hidratos, de carbono, proteínas, ácidos nucleicos) que comparten ciertos grupos de microorganismos (algunos ejemplos son el lipopolisacárido de las bacterias Gram negativas, los ácidos teicoicos de las bacterias Gram positivas, etc) mencionados anteriormente. Pero la diversidad de estos patrones moleculares es limitada, y por tanto, la respuesta también. Cuando uno de estos receptores reacciona con su ligando en el agente patógeno, se inicia una cascada de señales intracelulares que culminan con el internamiento del patógeno, con la secreción de citoquinas que actuarán sobre el patógeno o sobre otras células, o con otras reacciones encaminadas a eliminar al patógeno. Esto se une a otros mecanismos efectores humorales (Tabla 2), tales como la activación del complemento, la presencia de interferón, la lactoferrina o los péptidos antimicrobianos. Componentes de los mecanismos internos de la inmunidad innata La inmunidad innata surgió evolutivamente antes que la adaptativa y funcionó perfectamente durante millones de años en seres progresivamente más complejos. Es la inmunidad más universal (la mayor parte de los seres sobreviven exclusivamente gracias a los mecanismos innatos) y, según varios autores, la más importante (Beutler, 2004); la eliminación de incluso una subpoblación de células innatas, tales como los neutrófilos, puede ser causa suficiente para inducir un estado de inmunodeficiencia profunda más grave que la observada como resultado de una aplasia linfoide (Beutler, 2004). La inmunidad innata se ha refinado durante un periodo de tiempo superior que la inmunidad adaptativa. Tan sólo los vertebrados han desarrollado la inmunidad adaptativa como sistema complementario de reconocimiento de patógenos.
  • 8. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-168 Los principales componentes del sistema inmune incluyen elementos humorales y celulares (Tabla 2), participando ambos en las fases de reconocimiento y de respuesta. Tabla 2. Componentes de las respuesta inmunes innata y adquirida. TNF, factor de necrosis tumoral; NK, natural killer o asesina natural; K, killer o asesina; LAK, lymphokine activated killer o asesina activada por linfoquinas. Componentes Inmunidad Humoral Celular Innata Complemento Interferón TNF etc Macrófagos y células dendríticas Neutrófilos Otros (basófilos, eosinófilos, mastocitos) Células NK, K, LAK Adquirida Anticuerpos IL-2, IFNγ, etc. Linfocitos T y B Mecanismos internos del sistema inmune innato Los mecanismos internos consisten en: • la activación del complemento • el proceso de fagocitosis, y • la generación de una respuesta inflamatoria. Su acción suele comenzar con la activación y fijación del complemento a los agentes exógenos. Inmediatamente se inicia el proceso de fagocitosis, por el que se destruyen y eliminan los agentes extraños. Simultáneamente, las células fagocíticas producen señales químicas (citoquinas, tales como el factor de necrosis tumoral) y otros mediadores, que también inducen inflamación. La inflamación a su vez, atrae y concentra nuevas células y moléculas en los lugares de invasión, intentando erradicar la infección y reparando los tejidos dañados (Figura 3).
  • 9. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-169 Figura 3. Cascada de eventos que pone en marcha la inmunidad innata ante la llegada de un agente extraño. Como resultado de la activación del complemento tras la entrada de un microorganismo, se liberan moléculas que atraen a células implicadas en reacciones anafilácticas. La desgranulación de éstas provoca una serie de efectos por los que se concentran células en el lugar de activación del complemento, generando inflamación y favoreciendo la fagocitosis. El complemento y su papel en la defensa frente a las infecciones Llamamos complemento a un sistema funcional presente en el suero, integrado por unas 30 proteínas que interaccionan entre sí de modo regulado dando lugar a una cascada enzimática, la cual estimula las respuestas defensivas del organismo. Para que se produzca la cascada enzimática se precisa su activación, que se puede realizar por tres vías o rutas diferentes (Figura 4): • La vía alternativa: corresponde a la inmunidad innata y se inicia interaccionando directamente con la superficie del microorganismo. • La vía de la lectinas: también de la inmunidad innata, es una variante de la ruta clásica que se menciona a continuación, pero su inicio no requiere la presencia de anticuerpos. Se activa por la unión de la proteína lectina fijadora de manosa (MBL) a moléculas de manosa en la superficie de los microorganismos.
  • 10. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1610 • La vía clásica: se inicia fundamentalmente por la interacción con inmunocomplejos y, por lo tanto, corresponde a la inmunidad adaptativa. También se puede activar por la proteína C reactiva (CRP), a través de su unión con monoésteres fosfato (Mortensen, 2001). Figura 4. El sistema del complemento. El complemento se puede activar por tres vías distintas (la clásica, la alternativa y la de las lectinas), liberando moléculas que, además de producir la lisis de los agentes patógenos, tienen otras funciones, tales como la de opsonizar a los microorganismos, para que sean fagocitados más fácilmente, y el reclutamiento de células inflamatorias, lo que contribuye a amplificar el proceso. Cualquiera de estas tres vías de activación del complemento reconoce la llegada de un material extraño, hecho que provoca el reclutamiento secuencial de los distintos componentes y el ensamblaje, sobre la superficie del microorganismo, del denominado complejo de ataque a la membrana (CAM). Este complejo CAM forma un canal totalmente permeable a iones y agua, provocando la lisis del agente extraño. Durante la activación se generan y liberan una serie de proteínas que tienen actividades accesorias en la defensa frente a las infecciones. Por ejemplo, varias de las proteínas que se escinden de los factores iniciales del complemento (en concreto C4a, C3a y C5a, en orden ascendente de actividad) funcionan como anafilotoxinas, es decir, activan a los basófilos y mastocitos para que liberen el contenido de sus gránulos. Las moléculas contenidas en estos gránulos inducen incremento de la permeabilidad vascular
  • 11. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1611 y la contracción de las células del músculo liso, lo que conduce a la anafilaxia, de donde se deriva el nombre. Otros componentes de la cascada del complemento (C5a y C5b67) son factores quimiotácticos, que atraen a otros componentes inmunes hacia el foco donde se ha activado el complemento, merced a que se establece un gradiente de concentración reconocido por células distantes que recorren el organismo hasta donde comenzó el proceso. C5a también es un activador potente de neutrófilos, basófilos y macrófagos y produce inducción de moléculas de adhesión sobre células endoteliales vasculares (Foreman et al., 1996). Cuando las células fagocíticas acceden reconocen a las moléculas del complemento que funcionan como opsoninas, C3b y C4b, que, depositadas sobre la superficie del agente extraño, facilitan la fagocitosis del mismo por estas células. La fagocitosis y sus consecuencias La fagocitosis es un proceso por el que células especializadas (neutrófilos y macrófagos) eliminan microorganismos y grandes partículas insolubles. Se trata de un mecanismo inespecífico de reconocimiento de lo ajeno con la interiorización, destrucción en el interior Figura 5. Proceso de fagocitosis. Tras su adhesión, el microorganismo es incorporado en una vesícula fagosómica que se fusiona con un lisosoma. El faglisosoma resultante contiene enzimas y radicales libres que producen su degradación. Finalmente, el resultado de esta digestión se elimina al exterior, o dependiendo del tipo de células, se presenta a células de la inmunidad adquirida.
  • 12. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1612 celular del material extraño y eliminación del mismo (Figura 5). La destrucción del agente extraño supone fragmentar dicho material en moléculas de menor tamaño (por ejemplo, péptidos). Estas pequeñas moléculas del agente extraño no supondrán un ataque a la integridad del individuo, aunque presentan carácter antigénico, y así pueden estimular a la inmunidad adquirida. En el proceso de fagocitosis se pueden diferenciar cinco fases: 1- En primer lugar la célula fagocítica reconoce un patrón molecular de la partícula extraña y se adhiere a él (Blander y Medzhitov, 2004; Sanjuan et al., 2007).. 2- La adherencia activa a la membrana, la cual emite pseudópodos que engloban a la partícula extraña formando la vesícula fagocítica o fagosoma. 3- Una vez que el fagosoma se encuentra en el citoplasma celular, se fusiona con vesículas que contienen enzimas (lisosomas) formando el llamado fagolisosoma. 4- Dentro del fagolisosoma se producen los mecanismos necesarios para la destrucción del material ingerido. Estos mecanismos consisten en reacciones dependientes de oxígeno, independientes de oxígeno o por reacciones dependientes de óxido nítrico, así como en la acción de enzimas lisosomales (hidrolasas, proteasas, etc). 5- Una vez que han actuado los sistemas de digestión, la vesícula se fusiona de nuevo con la membrana celular y elimina al exterior el material digerido, o, dependiendo del tipo de célula, lo presenta a otras células muy especializadas, los linfocitos T. Presentación de antígeno En los vertebrados, la inmunidad innata depende enormemente de las células mieloides: los inmunocitos profesionales que fagocitan y/o destruyen a los patógenos. En su mayoría, estas células son eficaces por sí mismas, pero han evolucionado para funcionar mejor en combinación con las moléculas y células del sistema inmune adaptativo, los linfocitos. Por otra parte, los linfocitos son dependientes y subordinados de las células de la inmunidad innata (Beutler, 2004). Un elemento clave en la respuesta inmune es la presentación de antígeno. Los neutrófilos captan y destruyen a los agentes patógenos, pero los macrófagos, y aún más las células dendríticas, además de eso, lo procesan y lo presentan combinado con moléculas especiales, denominadas del complejo mayor de histocompatibilidad o CMH, a una subpoblación especializada de linfocitos T, los linfocitos T colaboradores (Th, CD4+). Sin la función vital de presentación de antígeno y sin la producción de citoquinas activantes originadas por células de la inmunidad innata (tales como IL-12, IL-1, los interferones de tipo I o el TNF) las respuestas inmunes adaptativas no se producen (Aparicio Alonso, 2007). Las
  • 13. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1613 moléculas del CMH, codificadas por un conjunto organizado de genes, intervienen regulando el proceso de presentación de antígenos. Estas moléculas tan específicas son glucoproteínas y se encuentran en la superficie de determinadas células del individuo, distinguiéndose: • moléculas CMH de clase I (presentes en todas las células nucleadas, a excepción de espermatozoides porcinos y algunas células embrionarias tempranas, Gómez-Lucía Duato, 2007) y • moléculas CMH de clase II (sólo en células presentadoras de antígeno). Durante la fagocitosis, los péptidos antigénicos resultantes de la digestión se unen a moléculas CMH de clase II que se encuentran en el fagolisosoma. En el momento de eliminación de los desechos, las membranas del fagolisosoma y la célula se fusionan, y las moléculas de CMH II + péptido quedan orientadas hacia el exterior del macrófago, permitiendo que los linfocitos Th CD4+ las reconozcan, se activen por las citoquinas (fundamentalmente la IL-1) secretadas por las células presentadoras de antígeno, y elaboren una respuesta inmune específica (humoral o celular) frente a dicho antígeno (Figura 6). Figura 6. Presentación de antígeno por un macrófago a un linfocitos Th (CD4+). Tras su degradación, partes antigénicas de agentes patógenos se unen a las moléculas de clase II del CMH y son así expresadas en la superficie de la célula presentadora de antígeno. Los linfocitos T colaboradores (CD4+) reconocen el complejo CMH II+péptido, y, activados por citoquinas, dan comienzo a las respuestas inmunes humorales y celulares. Colaboración entre la inmunidad innata y la adquirida Posiblemente porque la inmunidad adaptativa surgió evolutivamente mucho después que la innata, se encuentra muy subordinada a ésta (Beutler, 2004). Son muchas las formas en las que la inmunidad innata y adaptativa colaboran (Figura 7). Una vez que ha reconocido al
  • 14. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1614 antígeno en el contexto del CMH, los linfocitos Th activan a dos subpoblaciones de células de la inmunidad adaptativa: • los linfocitos T citotóxicos (Tc) que destruirán células infectadas o alteradas, y • los linfocitos B, que madurarán hacia células plasmáticas que secretan anticuerpos. Son estos anticuerpos, al reaccionar con los patógenos, los que van a contribuir a que la inmunidad innata mejore sustancialmente. Por una parte, los complejos patógeno-anticuerpo van a adherirse a las células que poseen un receptor para la fracción constante de las inmunoglobulinas, tales como los macrófagos o los polimorfonucleares neutrófilos, y así serán fagocitados más fácilmente. Por otra, estos complejos van a activar al complemento, una molécula típica de la inmunidad innata. El resultado de esa activación va a ser triple: lisis del agente patógeno, inflamación por reclutamiento de otras células y extravasación celular, y estimulación de la fagocitosis u opsonización. Figura 7. Red de colaboración entre la inmunidad innata y la adquirida. Una vez que han entrado en el animal los primeros mecanismos de respuesta corresponden a la inmunidad innata. Los microorganismos son fagocitados y además, se activa el complemento. Los macrófagos y células dendríticas procesan estos microorganismos para ser reconocidos por los linfocitos T colaboradores, que a su vez activarán la respuesta inmune adaptativa, tanto humoral como celular. Por otra parte, los anticuerpos formados se unirán a los microorganismos potenciando la activación del complemento y la fagocitosis.
  • 15. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1615 ¿Se puede prevenir y luchar frente a las infecciones, estimulando la respuesta inmune innata? Sin duda, estimular y/o facilitar el desarrollo de esta respuesta permite que el número y la gravedad de las infecciones se reduzca. Así, el mantenimiento de la integridad de la piel y mucosas, de una buena microbiota autóctona (intestinal, genital, etc) y de una correcta tasa de células fagocitarias, impide en gran medida el desarrollo de microorganismos patógenos. Pero además, las respuestas inmunes innata y adaptativa están íntimamente relacionadas; la respuesta inmune innata influye, por la actuación de sus elementos y mecanismos, en la proliferación y diferenciación de las poblaciones linfocíticas, así como en su activación y estimulación, de tal forma que aumenta la velocidad y calidad de la respuesta adaptativa (Tosi, 2005). La estimulación de esta defensa innata puede realizarse mediante el establecimiento de un buen manejo animal, que incluye actuaciones en la alimentación, en el uso de medicamentos, en la reproducción, en el nivel de estrés, etc. En conclusión, la inmunidad innata tiene una importancia capital en la defensa del organismo, tanto de forma individual, ya que ha sido la única inmunidad para trillones de seres, como colaborando con la adaptativa. Sin duda alguna, el sistema inmune innato es capaz de prevenir infecciones y actuar de forma fundamental frente a la invasión de agentes patógenos. Bibliografía Alexopoulou L, Holt AC, Medzhitov R, Flavell RA (2001) Recognition of double-stranded RNA and activation of NF-κB by Toll-like receptor 3. Nature 413: 732-738. Aparicio Alonso P (2007) Respuesta inmune de base celular y mecanismos de activación celular. En “Manual de Inmunología Veterinaria”. Gómez-Lucía E, Blanco MM y Doménech A (eds.). Pearson-Prentice Hall. Madrid. Pp. 229-254. Beutler B (2004) Innate immunity: an overview. Mol. Immunol. 40: 845-859. Blander JM, Medzhitov R (2004) Regulation of phagosome maturation by signals from toll- like receptors. Science 304:1014-1018. Campos MA, Almeida IC, Takeuchi O, Akira S, Valente EP, Procopio DO, Travassos LR, Smith JA, Golenbock DT, Gazzinelli RT (2001) Activation of Toll-like receptor-2 by
  • 16. Collado V. M. et al. Revista Complutense de Ciencias Veterinarias 2 (1) 2008: 1-1616 glycosylphosphatidylinositol anchors from a protozoan parasite. J. Immunol. 167: 416- 423. Chuang TH, Ulevitch RJ (2000) Cloning and characterization of a sub-family of human toll- like receptors: hTLR7, hTLR8 and hTLR9. Eur. Cytok. Netw. 11 : 372-378. Chuang TH, Ulevitch RJ (2001) Identification of hTLR10: a novel human Toll-like receptor preferentially expressed in immune cells. Biochim. Biophys. Acta 1518: 157-161. Cutuli de Simón MT (2007) Inmunidad innata. En “Manual de Inmunología Veterinaria”. Gómez-Lucía E, Blanco MM y Doménech A (eds.). Pearson-Prentice Hall. Madrid. Pp. 63-83. Du X, Poltorak A, Wei Y, Beutler B (2000) Three novel mammalian toll-like receptors: gene structure, expression and evolution. Eur. Cytok. Netw. 11: 362-371. Foreman KE, Glovsky MM, Warner RL, Horvath SJ, Ward PA (1996) Comparative effect of C3a and C5a on adhesion molecule expression on neutrophils and endothelial cells. Inflammation 20:1-9. Girardin SE, Travassos LH, Herve M, Blanot D, Boneta LG, Philpott DJ, Sansonetti PJ, Mengin-Lecreulx D (2003) Peptidoglycan molecular requirements allowing detection by Nod1 and Nod2. J. Biol. Chem. 278: 702-708. Gómez-Lucía Duato E (2007) El complejo mayor de histocompatibilidad. En “Manual de Inmunología Veterinaria”. Gómez-Lucía E, Blanco MM y Doménech A (eds.). Pearson- Prentice Hall. Madrid. Pp. 117-136. Janeway Jr CA (1989) Approaching the asymptote? Evolution and revolution in immunology. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 54: 1-13. Mortensen RF (2001) C-reactive protein, inflammation, and innate immunity. Immunol Res. 24:163-176. O’Hara AM y Shanahan F (2006) The gut flora as a forgotten organ. EMBO Reports 7: 688- 693. Sanjuan MA, Dillon CP, Tait SW, Moshiach S, Dorsey F, Connell S, Komatsu M, Tanaka K, Cleveland JL, Withoff S, Green DR (2007) Toll-like receptor signalling in macrophages links the autophagy pathway to phagocytosis. Nature 450: 1253-1257. Tosi MF (2005) Innate immune responses to infection. Allergy Clin Inmunol:116:241-249. Whiteside TL (2001a) Isolation of human NK cells and generation of LAK activity. Curr. Protoc. Immunol. May. Chapter 7: Unit 7.7. Whiteside TL (2001b) Measurement of cytotoxic activity of NK/LAK cells. Curr. Protoc. Immunol. May. Chapter 7: Unit 7.18.