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Tema 15: Inmunología
1. INTRODUCCIÓN AL SISTEMA INMUNITARIO 378
2. EL SISTEMA INMUNITARIO DIFUSO 380
2.1. El sistema inmunitario. 380
2.1.1. Los órganos linfoides pueden ser primarios o secundarios. 381
2.2. Células que participan en la defensa inmunitaria inespecífica. 382
2.2.1. Las moleculas que participan en la respuesta inmune. 384
3. LOS VERTEBRADOS POSEEMOS TRES BARRERAS DEFENSIVAS FRENTE A LA
INFECCIÓN 386
3.1. La piel y las mucosas forman la primera línea de defensa. 386
3.2. La inmunidad inespecífica es la respuesta inflamatoria. 387
3.3. Tercera barrera: inmunidad específica. 389
4. LOS ANTÍGENOS Y LOS ANTICUERPOS 390
4.1. Los antígenos señalizan a los agentes ajenos. 390
4.1.1. El epítopo es la parte reconocible del antígeno. 391
4.2. Los anticuerpos o inmunoglobulinas son proteínas globulares. 391
4.3. Reacción antígeno-anticuerpo. 393
5. ACTIVIDAD DE LAS CÉLULAS EN LA RESPUESTA INMUNITARIA 394
5.1. Los macrófagos fagocitan partículas extrañas. 394
5.1.1. Los linfocitos T han madurado en el timo. 395
5.2. Los linfocitos B activados dan lugar a células productoras de anticuerpos397
5.3. Respuestas de los linfocitos B ante la presencia del antígeno. 397
6. EL FUNCIONAMIENTO DE LA RESPUESTA INMUNITARIA 398
6.1. El sistema inmunitario actúa mediante la selección clonal. 398
6.2. Existen dos tipos de respuesta inmunitaria específica: la respuesta humoral y
la celular. 399
6.2.1. La respuesta humoral. 399
6.2.2. La respuesta celular. 401
7. AYUDANDO AL SISTEMA INMUNITARIO: INMUNIDAD ARTIFICIAL. VACUNAS Y
SUEROTERAPIA 402
7.1. Inmunidad natural. 402
7.2. Inmunidad artificial: vacunas y sueroterapia. 403
8. ALTERACIONES DEL SISTEMA INMUNITARIO 404
!377
Biología - 2º Bachillerato
1. INTRODUCCIÓN AL SISTEMA INMUNITARIO
Como vimos en el tema dedicado a la microbiología, bajo la denominación
microorganismos se agrupan seres vivos pertenecientes a grupos sistemáticos muy diferentes:
los virus y organismos procarióticos y no pocos eucarióticos (protozoos, algas microscópicas
y hongos microscópicos); algunos de estos microorganismos son parásitos y provocan
enfermedades en los seres vivos que les sirven de hospedadores. Por eso los animales, a lo
largo de su historia evolutiva, se han ido dotado de una serie de mecanismos que les permite
defenderse, formando un sistema inmunitario. La Inmunología es la rama de la biología que
estudia cómo un ser pluricelular se defiende frente a las agresiones de agentes externos, la
acción del sistema inmune es llamada respuesta inmunitaria o respuesta inmune.
La palabra inmunología deriva del término latín inmunitas, que significa libre de
enfermedad; las investigaciones realizadas a lo largo de todo el siglo XX acerca de los
mecanismos responsables de la respuesta inmunitaria han convertido la Inmunología en una
ciencia de extraordinaria importancia para nuestra comprensión de los sistemas vivos y de
gran utilidad práctica en la lucha contra las enfermedades infecciosas. Pero la Inmunología
no sólo estudia cómo se defiende el cuerpo de patógenos,
sino toda defensa del organismo frente a sustancias
extrañas, como polen o polvo, o incluso frente a sus
propias células modificadas (células cancerosas, dañadas,
envejecidas...). Todos estos agentes extraños tienen en
común que presentan moléculas llamados antígenos, que
son reconocidas por nuestras células. Esto significa el
reconocimiento de lo propio frente a lo ajeno o enfermo
e implica una defensa frente a posibles agresiones.
Estos microorganismos potencialmente causantes de enfermedades son considerados
patógenos. Por otra parte, la enfermedad es una alteración del estado normal del organismo,
que puede ser originada por factores diversos: hipovitaminosis, hipofunción endocrina... o
por acción de microorganismos. Estas últimas son las enfermedades infecciosas, ya que
tienen su origen en una infección, es decir, en la penetración y establecimiento de un
microorganismo en otro ser vivo, provocando una serie de alteraciones que conducen a este
último a una situación anormal. Las enfermedades infecciosas se dividen en contagiosas, es
decir, que se transmiten con facilidad, bien por contacto directo con el enfermo, o a través de
vectores (seres vivos que las transmiten sin sufrirlas), y no contagiosas.
8.1. Autoinmunidad. 404
8.2. Hipersensibilidad (alergias). 405
8.3. Inmunodeficiencias. 407
8.3.1. EL virus del SIDA destruye el sistema inmune. 408
Desarrollo del SIDA. 409
Lucha contra el SIDA. 409
8.4. Otros problemas del sistema inmune. 410
BIBLIOGRAFIA 410
Conceptos básico 413
Contenidos mínimos 413
!378
Tema 15: Inmunología
Para que un microorganismo pueda producir una infección es necesario que sea
patógeno, o virulento. El carácter patógeno de un microorganismo deriva de dos factores: su
invasibilidad, o capacidad de superar o destruir las barreras defensivas del huésped, y su
toxicidad, o capacidad de producir sustancias perjudiciales para éste.
Los seres vivos hemos desarrollado diversos sistemas de defensa frente a la infección,
entre los que destaca el sistema inmunitario desarrollado por los vertebrados, de cuyo
estudio se ocupa la Inmunología, palabra que deriva del latín inmunitas (estar exento, libre
de cargo).
Ya en la China del siglo XI a.C. se sabía que la inhalación de polvo
procedente de escaras de la viruela protegía frente a esa enfermedad. Esta
práctica fue introducida en Europa durante el siglo XVIII por Lady Mary
Wortley Montagu, la esposa del embajador británico en Constantinopla,
tras probar sus resultados experimentando, de manera muy poco rigurosa,
con un grupo de prisioneros de guerra. El primer estudio riguroso acerca
de las defensas naturales frente a las enfermedades infecciosas fue realizado por el médico
inglés Edward Jenner, quien en 1798 utilizó pústulas de viruela bovina para evitar la viruela
humana, cuando se comienzan a realizar inmunizaciones profilácticas. Jenner había
observado que las mujeres que trabajaban en las vaquerías no contraían la viruela, y
demostró el efecto protector de la inoculación de gérmenes de la viruela vacuna
(vacunación), no virulentos, frente a la infección por los agentes de la viruela. Los individuos
"vacunados" se encontraban en un estado refractario frente a la verdadera enfermedad:
estaban "inmunizados"; por ello, el estado de resistencia que presentan los organismos frente
a determinadas enfermedades infecciosas se denomina inmunidad.
Así pues, la función del sistema inmunitario es la defensa frente a la infección. Este
tipo de sistema es propio de los animales, aunque existen muchas diferencias entre los
distintos niveles de la escala zoológica. Así, los invertebrados han desarrollado mecanismos
de inmunidad no específica (como la fagocitosis de bacterias por células especializadas) que
los protegen frente a la infección. Los vertebrados hemos desarrollado, además, una
respuesta inmune adaptativa o adquirida, que permite una reacción específica y más efectiva
y que, por si fuera poco, deja "memoria" de los microorganismos infecciosos que han estado
en contacto con el huésped, que queda preparado para repeler hipotéticos ataques posteriores
por organismos similares.
!
!379
Biología - 2º Bachillerato
2. EL SISTEMA INMUNITARIO DIFUSO
El sistema inmunitario es un sistema difuso, constituido por un conjunto de órganos,
células y moléculas dispersos por todo el cuerpo que se organiza en una serie de barreras
sucesivas o líneas defensivas que se oponen a la entrada o acción del agente extraño. Las
primeras líneas son distintos mecanismos que actúan de forma muy general e inespecífica
contra cualquier agente ajeno al organismo. Todos los animales han desarrollado este tipo de
mecanismos de defensa inespecíficos. Además, los vertebrados hemos desarrollado un tercer
nivel de defensa, con capacidad de reconocer de manera específica a los agentes invasores y
de guardar memoria de ellos para afrontarlos más eficazmente en posteriores ocasiones.
Los mecanismos de defensa inespecíficos
que forman las dos primeras líneas defensivas son,
en primer lugar, las barreras físicas, químicas y
microbiológicas y, en segundo lugar por la acción
de las células fagocitarias, dando lugar a un tipo
de respuesta, llamada natural o innata, que se pone
en marcha inmediatamente tras una infección. Es la
misma en todos los ataques al organismo, pues la
respuesta del sistema es siempre la misma, aunque
se trate de infecciones repetidas.
En los vertebrados, y en especial en los mamíferos, hay una línea defensiva adicional
basada en la capacidad de reconocer los diferentes antígenos gracias a células especializadas.
Esta respuesta específica se llama adaptativa
o adquirida, se caracteriza por estar dotada
de memoria, pues frente a posteriores
invasiones del mismo agente, las respuestas
van a ser más intensas y eficaces.
2.1. El sistema inmunitario.
El sistema inmunitario está constituido
por un conjunto de órganos, células y
mediadores químicos que participan
cooperativamente en la defensa del
organismo frente a la infección. Es un
sistema difuso al que pertenecen también
células y moléculas situadas en distintas
partes del cuerpo.
El sistema linfático, que forma parte del
sistema circulatorio, contribuye de forma
muy importante a formar y activar las células
del sistema inmunitario. Está formado por los
órganos linfoides, en los cuales se originan,
maduran, o se almacenan linfocitos. En los
mamíferos, estos órganos son la médula ósea
roja, el timo, las placas de Peyer (en las
paredes del intestino), el bazo y los ganglios
linfáticos.
!380
Tema 15: Inmunología
2.1.1. Los órganos linfoides pueden ser primarios o secundarios.
Los principales órganos linfoides se dividen en primarios y secundarios:
• Los órganos linfoides primarios son la médula ósea y el timo, en elllos se produce la
linfopoyesis, es decir, del proceso en el que se originan y desarrollan las células del sistema
inmune a partir de las células madre.
✦ La médula ósea roja es un tejido hematopoyético que rellena el tejido óseo esponjoso,
donde se producen todas las células sanguíneas a partir de una célula madre
pluripotencial. En la médula roja humana también maduran los linfocitos B en el hígado
fetal y en la médula ósea (en las aves, los linfocitos B se diferencian en un órgano
denominado bolsa de Fabricio).
✦ El timo es una glándula situada en el cuello de los mamíferos, donde maduran los
linfocitos T. Hasta el timo emigran las células pluripotenciales de los tejidos
hematopoyéticos. El timo empieza a degenerar en la adolescencia, de ahí que se
produzcan más infecciones al aumentar la edad o que estas sean de mayor gravedad.
• En cuanto a los órganos linfoides secundarios, incluyen el bazo, los ganglios linfáticos y
el tejido linfoide asociado a las mucosas (como las amígdalas, las adenoides y las placas
de Peyer y el apéndice, en el intestino). Estos órganos funcionan como órganos de reserva
y crean el ambiente en que los linfocitos pueden interaccionar entre ellos y con los
antígenos, y también diseminan la respuesta inmune. En estos órganos se acumulan las
células del sistema inmunitario ya diferenciadas que circulan por la sangre y por la linfa,
aquí es donde se produce un primer contacto con los antígenos, de esta forma los linfocitos
son activados.
!381
Biología - 2º Bachillerato
2.2. Células que participan en la defensa inmunitaria inespecífica.
En la defensa inmunitaria intervienen, de modo cooperativo, diversos tipos celulares.
Todos ellos se originan a partir de las células madre pluripotenciales de la médula ósea roja, a
través de dos linajes principales de diferenciación:
- La línea mieloide, que produce las células de la respuesta inesspecífica que
intervienen en la inflamación y con actividad fagocitaria.
- La línea linfoide, que produce linfocitos T y B.
1. La línea mieloide está constituida por células que intervienen principalmente en la
respuesta innata, inespecífica, en las etapas iniciales de la infección, etc. Comprende tres
tipo o categorías celulares: los granulocitos, los mastocitos o células cebadas y los
agranulocitos (monocitos y macrófagos).
✴Los granulocitos son leucocitos con abundantes gránulos en el citoplasma y que
poseen núcleos polilobulados muy irregulares. La composición química de sus gránulos
varía, lo que determina que se tiñan con distintos colorantes que permiten reconocerlos y
asignarles su nombre, como neutrófilos, eosinófilos o basófilos.
• Los neutrófilos o polimorfonucleares (PMN) son los más abundantes de todos los
leucocitos y fagocitan restos celulares y bacterias mediante la emisión de
pseudópodos. Sus gránulos se tiñen con giemsa (colorante neutro), contiene gránulos
azurófilos (peroxisomas) y otros cargados de lizosima. Son atraídos por los
leucotrienos.
• Los eosinófilos presentan un núcleo lobulado y abundantes granulaciones en su
citoplasma, que se tiñen de rojo con colorantes ácidos, como la eosina. De función
poco conocida y probablemente relacionada con la finalización de la inflamación,
actúan en alergias y en las infestaciones por parásitos, mediante mecanismos de
citotoxicidad y neurotoxicidad.
• Los basófilos tienen un núcleo que puede estar multinucleado y sus gránulos se
tienen con colorantes básicos, no tienen actividad fagocítica, estos gránulos están
cargados de histamina, leucotrienos y serotonina, que contribuyen en la reacción
inflamatoria y actúan en caso de alergias. La histamina aumenta la permeabilidad de
los vasos sanguíneos, facilitando la inflamación y atracción de leucocitos al lugar.
✴Los mastocitos, o células cebadas, son similares a los basófilos, pero con núcleo
sencillo, pero no se encuentran en la sangre, sino en los tejidos conjuntivos adyacentes y
mucosas. En su citoplasma abundan los gránulos que, cuando han sido activados, liberan
histamina. Ésta disminuye la capilaridad de los vasos sanguíneos y facilita la llegada de
células fagocitarias. Los mastocitos presentan Ac específicos en su membrana, cuando se
topan con el antígeno que es reconocido por dicho anticuerpo, movilizan sus vesículas, que
liberan su contenido por exocitosis (desgranulación), de esta forma, el mastocito libera su
carga de histamina. Cuando esta liberación se realiza de manera descontrolada se provocan
los síntomas de una alergia.
✴Los agranulocitos carecen de gránulos en el citoplasma y el núcleo es redondeado,
sin lóbulos. Se llaman monocitos, presentan un gran núcleo y una gran cantidad de
lisosomas, circulan por los vasos sanguíneos y por la linfa, pero pueden escapar por
!382
Tema 15: Inmunología
diapédesis de los capilares sanguíneos y convertirse en macrófagos o en células
dendríticas.
• Los macrófagos, son células fagocíticas
de gran tamaño con un núcleo que puede
estar multinucleado. Son células que
presentan movimiento ameboide (emiten
pseudópodos) y que tienen capacidad
fagocitaria, capaces de eliminar
microorganismos y de destruir células
tumorales y envejecidas a las que engloba
y digiere. Por lo general, llegan al lugar de
la infección después que los neutrófilos,
atraídos por la quimiotaxis. Junto a los
monocitos y polimorfonucleares, forman
el sistema retículo endotelial (conjunto de
células fagocitarias dispersas por los tejidos).
• Cuando los macrófagos emigran y van a los tejidos pueden fijarse a ellos, recibiendo
nombres específicos: histiocitos (conjuntivo); alveolares (pulmones); células de
Kupffer (hígado); osteoclastos (óseo); células de la microglía (nervioso), etc.
• Las células dendríticas reciben este nombre porque presentan un citoplasma con
abundantes ramificaciones y están presentes en grandes cantidades en tejidos en
contacto con el medio exterior, como la piel (que cuenta con un tipo especializado
de células dendríticas llamadas células de Langerhans) y el revestimiento interior de
cavidades mucosas.
• Tanto macrófagos como células dendríticas tras fagocitar patógenos, son capaces de
digerir el material fagocitado, devolverlo a su membrana celular y presentarlo a los
linfocitos especializados, y en este sentido actúan como células presentadoras de
antígenos que relacionan la respuesta inespecífica y la específica.
✴Plaquetas: Son fragmentos de los megacariocitos. Cuando se produce una herida, los
factores de coagulación generan la transformación del fibrinógeno en fibras y redes de
fibrina, en las que quedan atrapadas las plaquetas, de forma que taponan las heridas.
Además, liberan serotonina, que contribuye a la reacción inflamatoria.
2. Por su parte de la línea linfoide forman parte las células que intervienen
principalmente en la respuesta adquirida específica, como son los linfocitos (T y B). Por
sus características morfológicas se incluyen en esta línea las llamadas células asesinas o NK
(del inglés natural killer) aunque trabajan en la respuesta inmune innata.
✴Los linfocitos T y B son células redondeadas grandes, sin granulaciones en su
citoplasma. No son células fagocíticas, sino que reconocen de forma altamente específica
cualquier agente extraño al organismo (antígeno -Ag-) que pueda atacarles. Para reconocer
al Ag utilizan determinados receptores de membrana. Dichos receptores se utilizan para
clasificar a los linfocitos:
• Los linfocitos T (denominados así porque se originan en la médula ósea, pero
maduran en el timo) intervienen directamente contra los Ag formando la llamada
!383
Biología - 2º Bachillerato
respuesta celular. Los linfocitos T presentan en su
membrana el receptor TCR; sólo son activados si
entran en contacto con células que presenten
antígenos. Se conocen tres tipos de linfocitos T: los
linfocitos T colaboradores (Th), los linfocitos T
citotóxicos (Tc) y los linfocitos T supresores (Ts), que
se diferencian por la presencia de otro grupo de
receptores (CD4 o CD8).
• Los linfocitos B presentan en su membrana el
receptor BCR; producen unas moléculas que son los
anticuerpos (Ac) o inmunoglobulinas (Ig), que
circulan por los fluidos del cuerpo inhabilitando los
antígenos, por lo tanto, los linfocitos B forman la
llamada respuesta humoral, en referencia a los
humores corporales. Los linfocitos B se llaman así porque en las aves maduran en un
órgano llamado la bolsa de Fabricio, aunque en los mamíferos se forman y maduran
en la médula ósea roja.
✴Linfocitos NK. (natural killer): Son células citotóxicas inespecíficas, pues no
reconocen antígenos concretos, por lo tanto no son específicos y no tienen memoria de sus
encuentros anteriores con los mismos antígenos. Son de mayor tamaño que los linfocitos T
y B y presentan granulaciones. Son capaces de destruir células infectadas por virus y
células tumorales, sin necesidad de activación. Su función es destruir las células infectadas
mediante perforinas -y otras sustancias citotóxicas- que logran formar poros en la
membrana, lo que ocasiona la lisis celular, también pueden inducir apoptosis en la célula
diana.
2.2.1. Las moleculas que participan en la respuesta inmune.
Estas células inmunes sintetizan y
segregan moléculas de distinto tipo para
comunicarse y llevar a cabo su acción de defensa.
Destacan las proteínas del complemento, las
citocinas y, principalmente, los anticuerpos.
El sistema del complemento es un
conjunto de unas veinte proteínas plasmáticas
(del suero sanguíneo) y tiene como función
controlar la inflamación. Sus componentes
interaccionan entre ellos y con otros elementos
del sistema inmunitario.
La puesta en marcha del sistema de
complemento puede hacerse por dos vías de
activación, la vía alternativa y la vía clásica.
a. La vía clásica se activa como
consecuencia de la reacción Ag-Ac en el
momento en que los anticuerpos se unen a la
superficie del agente patógeno. Se trata de una
respuesta adaptativa específica.
!384
Tema 15: Inmunología
b. La vía alternativa forma parte de la defensa inespecífica, se dispara en presencia de
estructuras extrañas en la que el complemento se activa espontáneamente por ciertos
microorganismos, que quedan recubiertos por moléculas del sistema, lo que permite su
captura por las células fagocitarias.
La activación del complemento, sea por una u otra vía, constituye una reacción en
cascada en la que cada componente actúa sobre los demás. En este proceso se generan
péptidos cuyos efectos son:
1. Opsonización (del griego opson, listo para comer): las moléculas recubren la superficie
de los microorganismos y los marca para hacerlos más atractivas a las células
fagocitarias, favoreciendo la fagocitosis.
2. Quimiotaxis: Atracción de los fagocitos hacia los lugares en que se está produciendo la
infección.
3. Vasodilatación: Aumento del flujo sanguíneo hacia los lugares de activación, y
aumento de la permeabilidad de la membrana de los capilares a las moléculas del
plasma.
4. Ataque a la membrana del microorganismo, produciendo perforaciones en ésta, lo que
provoca laa lisis celular por rotura de membranas.
Bajo la denominación genérica de citocinas se designa un amplio grupo de moléculas
que intervienen en la comunicación entre las células implicadas en la respuesta inmunitaria.
Son los llamados intermediarios o mensajeros de la inmunidad. Todas las citocinas son de
naturaleza peptídica o proteica; algunas son glucopéptidos. Entre ellas hay sustancias que
actúan en la respuesta inespecífica, como interleucina (induce crecimiento y diferenciación
de leucocitos), linfocinas, monocinas, o el interferón.
Las interleucinas son un gran grupo de
citocinas, producidas sobre todo por los
linfocitos T, aunque algunas de ellas lo son
por los fagocitos, o por otras células. Cada
interleucina (IL) actúa sobre un grupo
específico de células, normalmente
p r o m o v i e n d o s u p r o l i f e r a c i ó n y
diferenciación. Las mejor conocidas son la
IL2, que es producida por los linfocitos T4
y estimula la proliferación de los T8, y la
IL1, que es producida por los macrófagos y
actúa sobre los linfocitos B.
Las interleucinas producidas sólo por
linfocitos reciben el nombre de linfocinas.
Son producidas por los linfocitos T4 y
actúan sobre los T8, regulando su
proliferación y su transformación en células
plasmáticas (productoras de anticuerpos).
El interferón es una glucoproteína producida por células infectadas por virus, una
especie de señal de alarma que se une a las células vecinas para que éstas resistan el
ataque del virus, induciendo un estado de resistencia antivírica. Un grupo de
!385
Biología - 2º Bachillerato
interferones (IFN) es producido por linfocitos T activados y otro por células infectadas
por virus. Constituyen la primera línea defensiva frente a muchos virus; por ejemplo,
produciendo enzimas que impidan la duplicación de los virus, al interferir en la síntesis
de ADN. También pueden favorecer la lisis de células infectadas, activando las células
NK o los macrófagos y estimulando a los linfocitos B.
Existen otras citocinas que, con funciones diversas, participan en la diferenciación de
las células madre de la médula ósea roja, en la inflamación y en las reacciones
citotóxicas, entre otras.
3. LOS VERTEBRADOS POSEEMOS TRES BARRERAS DEFENSIVAS
FRENTE A LA INFECCIÓN
Las tres barreras que defienden a los vertebrados frente a la infección son:
a. La piel, las mucosas y las secreciones, que evitan la entrada de agresores externos.
b. La inmunidad inespecífica mediante
células fagocitarias, que actúan en un
primer momento contra aquellos
agentes externos que han conseguido
penetrar en el organismo.
c. La inmunidad específica, que actúa
cuando se ve desbordada la barrera
anterior, reconociendo selectivamente
y e l i m i n a n d o a a q u e l l o s
microorganismos que hayan
conseguido superarla. Las células
encargadas de la respuesta adquirida son los linfocitos T, que implican la respuesta
celular, y los linfocitos B, que fabrican unas proteínas llamadas anticuerpos o
inmunoglobulinas.
3.1. La piel y las mucosas forman la primera línea de defensa.
La barrera constituida por la piel y las mucosas es altamente eficaz, impidiendo la
entrada de la mayoría de los microorganismos. La epidermis crece desde sus capas más
internas hacia el exterior, al tiempo que las células se llenan de queratina y mueren. La
queratinización de las células constituye una barrera infranqueable para los microorganismos,
una piel en perfecto estado es "impermeable" a casi todas las bacterias, y su importancia
viene avalada por el hecho de que las personas que han sufrido graves quemaduras son
especialmente sensibles a las infecciones. Las mucosas realizan un papel equivalente en las
aberturas y cavidades naturales del organismo. Las mucosas están formadas por un epitelio
más frágil que la piel, pero segregan líquidos con funciones bactericidas producidos por las
glándulas epiteliales (saliva, lágrimas, etc.), estos líquidos contienen antibióticos naturales,
como la lisozima, que degrada las paredes celulares de algunas bacterias, o la lactoferrina,
una proteína de la leche que se une específicamente al hierro, disminuyendo la disponibilidad
del mismo para las bacterias que lo utilizan como nutriente. Los epitelios respiratorios
presentan un epitelio ciliado que, continuamente, baten las sustancias inspiradas envueltas en
moco y la devuelven a la faringe, desde donde pueden ser expectorados o ingeridas vía
digestiva. El pH ácido del flujo vaginal o del jugo gástrico (pH<2) evita la proliferación de
bacterias y mata a la casi la totalidad de los microorganismos presentes en los alimentos (no
!386
Tema 15: Inmunología
obstante, microorganismos como Helicobacter pilori pueden resistir dicha acidez y ser
capaces de provocar úlceras gástricas o duodenales).
Dentro de esta primera barrera defensiva, uno de los mecanismos más eficaces es la
defensa microbiológica, puesto que la flora bacteriana que reside en la piel, en las mucosas
o en el intestino, convive en simbiosis con nuestro organismo y excluye, por competencia, a
los demás microorganismos, potencialmente patógenos: se ha podido comprobar que en el
tubo digestivo no puede implantarse una especie patógena más que en el caso de que la flora
local se haya visto alterada.
!
3.2. La inmunidad inespecífica es la respuesta inflamatoria.
Esta segunda barrera está basada en la acción de células fagocitarias de dos tipos:
macrófagos y polimorfonucleados (PMN). Los primeros actúan en los tejidos, mientras que
los segundos lo hacen en la sangre. Ambos poseen amplia movilidad y numerosos lisosomas,
fundamentales para inactivar a los "invasores" mediante la fagocitosis. La acción de estos
dos tipos celulares se ve apoyada por la de otras células; es el caso de los mastocitos, que
liberan histamina.
Los macrófagos son capaces de reconocer si una determinada célula, o un fragmento
celular, pertenece al propio organismo o es de procedencia ajena a éste. Este reconocimiento
se consigue gracias a que, en la membrana de cada célula del individuo, existe un conjunto de
proteínas, denominado complejo principal de histocompatibilidad (MHC). El complejo
mayor de histocompatibilidad es una familia de genes,
presente en todos los vertebrados, que se están ubicados en el
brazo corto del cromosoma 6 en el caso de los humanos. Se
trata de unos 20 genes, cada uno de los cuales tiene entre 8 a
10 alelos que codifican proteínas (glucoproteínas)
denominadas antígenos de histocompatibilidad. Estas proteínas
son parte de la membrana de las células de cada individuo.
Salvo gemelos univiteinos, las posibilidades de que dos
personas tengan la misma combinación y presenten las mismas
!387
Biología - 2º Bachillerato
proteínas CMH en sus membranas es prácticamente nula. Funcionan como un auténtico
carnet de identidad molecular, por tanto, frente a otra célula funcionan como antígenos (de
histocompatibilidad). En los humanos hay dos tipos, las CMH-I están presentes en
prácticamente todas las células, salvo excepciones como las células asesinas, mientras que las
CMH-II sólo se encuentran en células especializadas del sistema inmunitario, como
macrófagos y linfocitos B, es decir en células que tienen un papel importante en la respuesta
específica. En humanos el CMH también recibe el nombre de HLA (antígenos linfocitarios
humanos).
La acción de esta segunda
barrera defensiva origina una reacción
inflamatoria (de inflammatio que
significa hacer fuego). La respuesta
inflamatoria ocurre solo en tejidos
conectivos vascularizados y tiene como
fin aislar y destruir al agente dañino, y
reparar el tejido u órgano dañado.
La inflamación es la respuesta
inespecífica que comienza con la
liberación de histamina, por parte de
los tejidos dañados. Los basófilos y los
mastocitos liberan sustancias
mediadoras, como histamina,
prostaglandinas y serotonina. Estas citoquinas inducen la coagulación y atraen a neutrófilos
hacia la herida. La histamina causa vasodilatación de los capilares de la zona afectada, que
debido a ello se enrojece. Por su parte, las prostaglandinas provocan el incremento de la
permeabilidad, lo que permite la salida de líquido con macromoléculas plasmáticas y
también de células sanguíneas. Los neutrófilos y monocitos que circulan por los capilares son
atraídos por quimiotaxis y salen de los vasos sanguíneos, fenómeno conocido como
diapédesis. En consecuencia, la parte inflamada se hincha y la temperatura sube localmente.
Los neutrófilos y macrófagos que acceden a la zona dañada actúan fagocitando a los agentes
invasores. El acúmulo de fagocitos vivos o muertos, junto con los cadáveres de microbios y
el suero sanguíneo exudado forma el pus. Durante la inflamación disminuye la concentración
de hierro circulando en la sangre; se trata de un mecanismo de defensa para reducir el hierro
disponible que pudiera ser utilizado por el organismo invasor para su proliferación.
La respuesta inflamatoria puede estar acompañada por una respuesta sistémica que se
caracteriza por la aparición de fiebre, aumento de la síntesis de hormonas esteroideas y
síntesis de proteínas hepáticas.
Ocurre como consecuencia de la
aparición de los macrófagos, que
s e g r e g a n c i t o q u i n a s
proinflamatorias: interleucinas
IL-1, IL-6, IL-8, los interferones
y el TNF (factor de necrosis tumoral).
Los signos de la inflamación son:
!388
Tema 15: Inmunología
• Rubor o enrojecimiento, causado por el aumento del diámetro de los vasos sanguíneos
próximos a la zona infectada (vasodilatación), con lo que aumenta el flujo sanguíneo en
esa zona, en la que enrojece la piel y aumenta la temperatura localmente. Este calor o
aumento de la temperatura de la zona inflamada también se debe al incremento del
consumo local de oxígeno.
• Tumefacción debido a la salida de las células y del plasma sanguíneo, lo que aumenta la
cantidad del líquido intersticial y propicia la formación de un edema.
• Dolor que aparece como consecuencia de la liberación de sustancias, como las
prostaglandinas, que excitan las terminaciones nerviosas de la zona.
3.3. Tercera barrera: inmunidad específica.
Si los microorganismos no han sido totalmente eliminados en la inflamación, actúa la
tercera barrera, que es la respuesta adaptativa, en la que se produce una identificación
altamente específica mediante el reconocimiento específico de determinadas estructuras de
los microorganismos invasores, denominados antígenos. Un antígeno es una parte de una
macromolécula susceptible de ser reconocida como extraña por el sistema inmunitario.
A continuación, se produce una etapa de diferenciación y selección de los linfocitos
capaces de reaccionar contra ese Ag y, más tarde, una respuesta efectora en la que se pone en
marcha una serie de mecanismos que acaban por destruir al agente portador del Ag por medio
de dos vías, que son la respuesta humoral y la respuesta celular:
• La respuesta humoral se realiza por medio de anticuerpos. En presencia de antígenos, los
linfocitos B se convierten en células productoras de anticuerpos, que se liberan a todos los
líquidos corporales (humores) hasta que encuentran a los antígenos y los neutralizan.
• En el caso de los virus o de otros patógenos que se desarrollen en el interior de las células,
los Ac circulantes en los humores no son efectivos, por lo que se necesita de una respuesta
celular, en la que las células infectadas muestran algún Ag del patógeno en su membrana y
este Ag es reconocido por los linfocitos T citotóxicos, los cuales atacan a las células.
Las características básicas de la respuesta inmune específica son:
✴Especificidad de la respuesta frente al antígeno determinado. Una vez reconocido
es atacado sólo por un determinado clon de linfocitos Tc y por un tipo de anticuerpos
determinados. El reconocimiento es a nivel molecular, depende de los receptores de
membrana existentes en cada tipo de linfocito, que se unen específicamente a un solo Ag.
✴Diversidad de anticuerpos y linfocitos. Se explica porque la respuesta es específica,
y como existen un número muy elevado de antígenos diferentes, tiene que haber una
diversidad elevada de los elementos del sistema inmunitario. Se calcula que hay entre 109
-1015 clones de linfocitos, cada clon presenta un receptor de membrana específico frente a
un Ag.
✴Clonalidad. Cuando un linfocito es activado, se multiplica y origina un clon o línea
celular, es decir, se hacen numerosas copias de la misma célula que presentan los mismos
receptores de membrana, todos ellas van a combatir contra un mismo antígeno.
✴Reconocimiento de lo propio, o tolerancia. El sistema inmunitario tiene la
capacidad de diferenciar los componentes de su propio organismo, lo propio, de los
!389
Biología - 2º Bachillerato
elementos extraños o no propios. Por tanto, las células del sistema inmune tienen que
aprender a distinguir las células propias y no destruirlas, esto ocurre durante la etapa
embrionaria por un proceso de selección clonal. El resultado es que se eliminan todos los
posibles linfocitos que podrían producir anticuerpos frente a los antígenos propios.
✴Memoria a largo plazo, de forma que el sistema inmune recuerda y reconoce un
antígeno mucho tiempo después de haber tenido el último contacto con él. Esto permite que
las personas sean inmunes a enfermedades infecciosas que ya han sufrido, como la
varicela; pues el sistema inmune reconoce al virus y la respuesta inmunitaria es muy rápida
y efectiva. Cuando ocurre el primer contacto con del sistema inmunológico con un antígeno
cualquiera se inicia la respuesta primaria que, además de eliminar al invasor, provoca la
diferenciación de células que quedan preparadas para poder identificar ese invasor; estas
células se denominan células de memoria. En posteriores encuentros con el mismo
antígeno, las células de memoria producirán una respuesta secundaria que es más
contundente, rápida y eficaz que la respuesta primaria. Las vacunas se basan en esta
característica.
4. LOS ANTÍGENOS Y LOS ANTICUERPOS
4.1. Los antígenos señalizan a los agentes ajenos.
Los antígenos (Ag) son todas aquellas sustancias capaces
de desencadenar en el organismo una respuesta inmunitaria
específica, que provoca la formación de anticuerpos para
destruirlos; normalmente, suelen ser sustancias sustancias
exógenas, es decir, extrañas al organismo, aunque también puede
haber autoantígenos, que son moléculas propias del organismo,
que actúan como Ag debido a un fallo en el mecanismo de
tolerancia o para reconocer de una situación determinada, como
sucede con los marcadores que presentan las células
cancerígenas.
Pueden ser moléculas que forman parte de determinadas estructuras biológicas
externas (glucocálix, flagelos, pared y cápsulas bacterianas, cápsidas y envueltas de virus
etc.) o pueden ser moléculas libres. Ejemplos de antígenos son las proteínas spike del
coronavirus o la glucoproteína gp120 del VIH, el lipopolisacárido de bacterias Gram - o el
enzima fosfodiesterasa presente en el veneno de serpiente.
Los antígenos son sustancias con las siguientes características:
• Tamaño: Para tener capacidad antigénica las moléculas deben ser macromoléculas de
gran tamaño. Las biomoléculas de bajo peso molecular, como aminoácidos y
monosacáridos carecen de capacidad antigénica. Ahora bien, algunas moléculas de baja
masa molecular, como los haptenos, pueden comportarse como antígeno si están unidas a
proteínas del organismo
• Naturaleza química: Los distintos tipos de macromoléculas tienen diferentes capacidades
antigénicas. En general, las heteroproteínas son mejores antígenos que los
heteropolisacáridos y éstos que los lípidos y ácidos nucleicos.
• Cierta complejidad química: Los polímeros monótonos suelen presentar menos
capacidad antigénica que los de composición más heterogénea.
!390
Tema 15: Inmunología
• Estabilidad química: Si la posible molécula antigénica se degrada rápidamente pierde
enseguida su capacidad de ataque.
• Ser extraña: En general, las moléculas con un gran parecido estructural a moléculas
propias del organismo receptor carecen de capacidad antigénica debido a la tolerancia. Por
ejemplo, una proteína cuya secuencia de aminoácidos ha divergido mucho evolutivamente
entre especies diferentes suele generar respuesta inmunitaria, al contrario que una cuya
secuencia se ha conservado más o menos constante, como es el caso del citocromo C o el
colágeno.
4.1.1. El epítopo es la parte reconocible del antígeno.
En realidad, una macromolécula capaz de
provocar una respuesta específica, como puede ser
una proteína de la superficie externa de una bacteria
o un virus, no es toda ella un Ag, sino que suelen ser
pequeños fragmentos de la macromolécula los que
presentan la capacidad antigénica, estas zonas se
denominan determinantes antigénicos o epítopos.
Además, esta molécula antigénica puede tener varias
zonas con capacidad antigénica (antígenos
polivalentes), de forma que cada determinante
antigénico será reconocido por un anticuerpo
distinto al que se unirá de forma específica.
Para que el sistema inmune pueda desencadenar una respuesta cuando detecta al
antígeno, es necesario que sea reconocido como tal. Esto se consigue cuando ocurre la unión
selectiva del determinante antigénico a ciertas moléculas, denominadas receptores
antigénicos, situados en la membrana plasmática de algunas células. Existe una
complementariedad entre la estructura espacial y de carga de los determinantes antigénicos
con sus receptores.
4.2. Los anticuerpos o inmunoglobulinas son proteínas globulares.
Los anticuerpos (Ac) son proteínas globulares
complejas del tipo inmunoglobulinas (Ig)
sintetizadas por linfocitos B maduros cuando se
encuentran con un Ag y se transforman en células
plasmáticas. Los anticuerpos pueden quedar
adheridos a la membrana del linfocito B, actuando
como anticuerpos de superficie, o bien, son
segregados al exterior celular y dada su estructura
tridimensional se unen con enorme precisión a los
antígenos. Están presentes en la sangre, leche
materna, lágrimas… y pueden llegar a constituir
hasta el 20% del peso total de las proteínas del
plasma.
La parte proteica de las inmunoglobulinas
presenta una estructura cuaternaria con 4
subunidades: 2 cadenas son más cortas y se llama cadenas ligeras (L) y otras dos más largas,
son las cadenas pesadas (H). Las cadenas se unen entre sí por puentes disulfuro (covalentes y
!391
Biología - 2º Bachillerato
estables) y uniones no covalentes, dando una estructura en “Y” en forma de horquilla. Las
cadenas ligeras pueden ser de dos tipos, λ o κ, pero en cada Ig, siempre son iguales ambas
cadenas ligeras; mientras que las cadenas pesadas pueden ser de cinco tipos, α, δ, γ, ε y µ,
también iguales entre ambas cadenas.
El conjunto de la molécula de
inmunoglobulina tiene 2 regiones
diferentes, una pequeña región variable
situada en la parte distal en la zona N-
terminal, que es responsable de la reacción
altamente específica antígeno-anticuerpo, y
una región constante, propia de la especie
y del tipo de inmunoglobulina, donde se
encuentra el extremo C-terminal.
En las regiones variables se
diferencian unas zonas hipervariables, o
parátopo, que son los lugares por los que se
establece la unión con los antígenos, la
forma de Y le proporciona 2 sitios de unión al Ag.
En la especie humana se distinguen cinco clases de inmunoglobulinas atendiendo a su
estructura y a cuál sea su cadena pesada: inmunoglobulina G (abreviadamente IgG), IgM,
IgA, IgD e IgE. Las principales características de las inmunoglobulinas son:
a. Inmunoglobulina G: Son monoméricas y su peso molecular es de aproximadamente
150.000. Es la Ig de mayor importancia cuantitativa en el plasma sanguíneo y en
líquidos intersticiales. Facilitan la fagocitosis y estimulan la activación del
complemento. Combate a los microorganismos y sus toxinas. Posee permeabilidad
placentaria, lo que ofrece una defensa primordial contra las infecciones durante las
primeras semanas de vida, defensa que puede aumentar, puesto que la IgG también
forma parte del calostro. Es muy abundante en la respuesta inmunitaria secundaria.
b. Inmunoglobulina M: Es una molécula pentamérica. Su peso molecular es 900.000.
Se encuentran en la sangre, líquidos intersticiales y membranas de los linfocitos B,
!392
Tema 15: Inmunología
donde pueden reconocer a los antígenos. Son muy eficaces en la
activación del complemento y precipitando los antígenos
solubles y como citolíticos. Son las primeras Ig que se segregan
cuando se tiene un primer contacto con el antígeno (respuesta
primaria).
c. Inmunoglobulina A: Las IgA aparecen en las secreciones
seromucosas, como saliva, lágrimas, sudor, calostro… en las que
son moléculas diméricas (en sangre se presentan en forma
monomérica). La forma dimérica está formada por dos Ig
unidas entre sí y protegidas por otra proteína, denominada
componente secretor. Su función es defender las superficies
expuestas del organismo contra el ataque de los microbios,
inhibiendo la adherencia de éstos a la superficie de las células de
las mucosas.
d. Inmunoglobulina D: Son monoméricas. Se encuentran en las membranas de los
linfocitos B, por lo que participan en el reconocimiento de antígenos y en la
estimulación de la producción de otros anticuerpos.
e. Inmunoglobulina E: Son monoméricas. Pueden encontrarse en la sangre y en los
líquidos extracelulares. Su principal papel parece ser el de proteger las superficies
mucosas externas del organismo. Cuando se unen a los leucocitos eosinófilos provocan
su desgranulación y liberación de enzimas digestivos y de otras moléculas que actúan
sobre estructuras que no se pueden fagocitar (parásitos). Si se unen a mastocitos y
basófilos también provoca su desgranulación y participan en la inflamación. Muchos
procesos alérgicos están relacionados con esta liberación masiva de sustancias
enzimáticas.
4.3. Reacción antígeno-anticuerpo.
Cuando un antígeno se
encuentra con un anticuerpo
específico sintetizads para
combatirlo se produce la reacción
antígeno-anticuerpo. Esta reacción
consiste en la unión específica de un
anticuerpo con un antígeno, para
anular, inhibir o impedir su
toxicidad. Ambas moléculas se
r e c o n o c e n p o r q u e s o n
complementarias y se efectúa a
través de enlaces débiles entre una
parte del antígeno y los aminoácidos del sitio de unión del anticuerpo. La reacción se
caracteriza por su especificidad, rapidez, espontaneidad y reversibilidad.
Las reacciones Ag-Ac pueden llevarse a cabo "in vitro" en los laboratorios, mediante
técnicas de radioinmunoensayo, como ELISA, en la que esta reacción se acopla a otra que
produce un cambio observable (como la aparición de un color); esto permite, por ejemplo,
conocer si un individuo presenta anticuerpos contra una determinada enfermedad o si ha
estado alguna vez en contacto con un microrganismo concreto, como sucede con las pruebas
!393
Biología - 2º Bachillerato
de detección de anticuerpos contra el VIH o contra el SARS-Cov2. También se puede utilizar
para detectar la presencia de una molécula específica, como sucede en los test de embarazo,
en los que se utiliza un anticuerpo contra la hormona embrionaria HCG.
Existen varios tipos de reacción Ag-Ac:
1.Reacción de precipitación: La precipitación ocurre cuando los antígenos son
solubles, los anticuerpos pueden reunir varios antígenos, formando una estructura de
mayor tamaño e insoluble, que precipita y es fagocitada. Esta reacción es reversible
si al suero con precipitados de complejo Ag-Ac se añaden más antígenos.
2.Reacción de aglutinación: Este tipo de reacción se produce cuando los anticuerpos
reaccionan con antígenos situados en la superficie de bacterias u otras células. Como
el anticuerpo tiene 2 sitios de unión y se puede unir a los Ag de 2 células, si hay
muchos anticuerpos se unirán muchas células, formando agregados de células que
sedimentan fácilmente. Estos agregados formados impiden que los patógenos
ataquen a otras células y favorece la acción de los fagocitos. Es la reacción que se
produce en las transfusiones de sangre. Los antígenos de este tipo se denominan
aglutinógenos y los anticuerpos aglutininas.
3.Reacción de neutralización: La neutralización se produce por la unión del anticuerpo
a las porciones del antígeno implicadas en alguna actividad, esta unión impide la
realización de dicha actividad; por ejemplo, al unirse los anticuerpos a los antígenos
de la cápsida de un virus implicada en el reconocimiento de la célula hospedadora,
se bloquea el receptor vírico, impidiendo la entrada del virus, debido a que no puede
unirse a la célula. Otro ejemplo sería la neutralización de toxinas por la unión del
anticuerpo a la toxina.
4.Reacción de opsonización: La opsonización es un proceso que facilita la fagocitosis
o la lisis de los patógenos al rodearse de anticuerpos, que actúan señalizándolos,
haciéndolos más “atractivos” para los macrófagos, los cuales se ven estimulados y
fagocitan con mayor avidez aquellos antígenos que tienen unidas moléculas de
anticuerpos. La opsonización también puede inducirse por mediadores producidos
por los linfocitos T4 o a través del sistema del complemento, que se tratará más
adelante.
5. ACTIVIDAD DE LAS CÉLULAS EN LA RESPUESTA INMUNITARIA
5.1. Los macrófagos fagocitan partículas extrañas.
Los macrófagos son células grandes y deformables, con capacidad para fagocitar todo
tipo de partículas e, incluso, células enteras. Se encuentran deambulando por los tejidos,
especialmente en las proximidades de
ganglios y vasos linfáticos y de vasos
sanguíneos. Se originan por maduración,
fuera de los vasos sanguíneos, de los
monocitos, células sanguíneas que proceden
de la médula ósea roja.
Como se dijo anteriormente, los
macrófagos son capaces de reconocer si una
célula o fragmento pertenece al propio
organismo o es extraña a éste. El
!394
Tema 15: Inmunología
reconocimiento se consigue gracias al complejo principal de histocompatibilidad (MHC), un
conjunto de proteínas que, con ciertas variantes, se encuentra en la superficie de la membrana
de todas las células del organismo. Prácticamente todas las células nucleadas del cuerpo
expresan el MHC clase I. El MHC de clase II se expresa, solamente, en algunas células del
sistema inmunitario.
Las proteínas que forman el MHC están codificadas por numerosos genes. Un
individuo hereda una combinación particular de estos genes, por lo cual el MHC es diferente
en cada individuo de una misma especie.
Cuando un macrófago entra en contacto
con una célula o fragmento extraño y lo
reconoce como tal, lo fagocita. A
continuación, fusiona sus lisosomas al
fagosoma para digerirlo, por último, une
fragmentos de las macromoléculas digeridas
(estos fragmentos actuarán como antígeno) a
las proteínas del MHC de clase II y transporta
al Ag unido al MCH-II hasta su membrana,
de forma que presentará el Ag a otras células
del sistema inmunitario. Las células que
presentan un antígeno en su superficie, unido
a una proteína del MHC-II, se denominan
células presentadoras de antígeno.
Además, el macrófago que ha contactado con un elemento extraño sintetiza una
proteína, denominada B7, un receptor de membrada que participa en la activación de los
linfocitos T.
5.1.1. Los linfocitos T han madurado en el timo.
Los linfocitos T se encuentran, fundamentalmente, en
los ganglios linfáticos y en los vasos sanguíneos y
linfáticos. Se forman a partir de células madre de la médula
ósea roja que han madurado en el timo. Los linfocitos T
poseen en sus membranas un receptor, el TCR (receptor de
células T). Una parte de este receptor es siempre
igual (región constante); otra parte del receptor es
la región variable. La región variable presenta una enorme
diversidad en distintas poblaciones de linfocitos T es la
región encargada de reconocer al antígeno. Pero los
linfocitos T no son capaces de reconocer al antígeno
aislado, sino que reconocen al Ag unido a una proteína del MHC.
Existen dos tipos de linfocitos T: los linfocitos
T auxiliares (Th –de helper- o T4) y los linfocitos T
citotóxicos (Tc o T8). Los linfocitos T4, además del
TCR, presentan otro receptor de membrana específico,
el CD4, encargado de reconocer a la proteína MHC-
II, además de otros receptores, como el CD28, que
reconocen a la proteína B7.
!395
Biología - 2º Bachillerato
Por otra parte, los linfocitos T8, además del TCR, presentan otro receptor de membrana
específico, el CD8, encargado de reconocer a la proteína MHC-I, además de otros receptores,
como el CD28, que reconocen a la proteína B7.
Los linfocitos T4 son activados al tomar contacto, simultáneamente, con la proteína del
MHC-II unida a un antígeno y con la proteína B7 producida por macrófagos que han
contactado con ese mismo antígeno. Cuando las diferentes poblaciones de LT se diferencian
en el timo, en el caso de que un linfocito T reaccionara con un autoantígeno, la célula que
presentara este Ag propio, no tendrá la proteína B7, de forma que no se producirá la unión
con el receptor CD28. La ausencia de esta segunda señal imposibilitará la activación de este
linfocito T4 autoreactivo, que será eliminado en el timo, evitando así que la respuesta inmune
celular se ejerza contra el mismo organismo (autotolerancia).
Una vez activado, el T4 sintetiza
mensajeros inmunitarios destinados a
estimular a otras células inmunitarias que
hayan contactado con el mismo antígeno:
- Estimulan a las células fagocitarias (p.
ej. macrófagos), de manera que resulta
más eficaz la fagocitosis de ese antígeno
(reacción de opsonización).
- Estimulan a los linfocitos B para que
sinteticen anticuerpos específicos contra
el antígeno.
- Estimulan a los linfocitos T8.
!
(A) Si el linfocito T contacta con un antígeno, pero no lo hace a la vez con la proteína B7, queda inactivado.
(B) Si el linfocito T contacta simultáneamente con un antígeno y la proteína B7, se activa y prolifera.
En cuanto a los linfocitos T8, se activan al tomar contacto con un macrófago que les
presenta simultáneamente la proteína del MHC-I unida al antígeno y con la proteína B7.
Estos linfocitos son capaces de reconocer a las células infectadas por el mismo antígeno y
provocar su muerte (por lo que los T8 activos se denominan células asesinas). Además, el
linfocito T8 activo sintetiza diversos mensajeros inmunitarios.
!396
Tema 15: Inmunología
5.2. Los linfocitos B activados dan lugar a células productoras de
anticuerpos
Los linfocitos B se originan también a partir de células primordiales de la médula ósea
roja, pero maduran en ésta y en el hígado fetal.
La superficie de un determinado linfocito B se halla recubierta por numerosos
receptores (CBR) específicos para un determinado antígeno. El contacto con éste puede
tenerlo el linfocito por sí mismo, o bien porque le es presentado por un macrófago.
Cuando el linfocito B toma
contacto con el antígeno para el que
posee receptores, lo reconoce. Si
entonces recibe el mensajero
inmunitario adecuado de los linfocitos
T4 que contactaron con el mismo
antígeno, el linfocito B se activa y
prolifera: parte de los nuevos linfocitos
da lugar a células plasmáticas,
mientras el resto continúa la
proliferación, quedan en los tejidos
como células de memoria específicas
contra dicho antígeno.
Las células plasmáticas merodean
por el líquido intersticial y segregan
anticuerpos específicos contra el
antígeno reconocido. Esta producción
cesará cuando dejen de recibir de los
linfocitos T4 el mensajero inmunitario que la induce.
5.3. Respuestas de los linfocitos B ante la presencia del antígeno.
La respuesta específica que produce un linfocito B que se encuentra frente a un
determinado antígeno no es siempre exactamente igual.
Cuando un organismo tiene un primer contacto con un antígeno se provoca la
denominada respuesta primaria, en
ella la cooperación celular y la
consiguiente liberación de
anticuerpos no suele detener el
proceso infeccioso. Se caracteriza
por un periodo de latencia de varios
d í a s e n l a p r o d u c c i ó n d e
anticuerpos, de forma que la
máxima concentración de Ac se
alcanza más de una semana después
del contacto con el Ag, durante este
tiempo se están produciendo los
f e n ó m e n o s d e f a g o c i t o s i s ,
presentación de Ag, selección clonal
y diferenciación de las linfocitos B
!397
Biología - 2º Bachillerato
en células plasmáticas y de memoria; además, la producción de anticuerpos es lenta y su
cantidad no muy elevada (predominando la IgM). Durante este periodo de latencia, hasta
que llegue la máxima concentración de Ac, se puede producir la enfermedad causada por el
microorganismo portador del Ag.
Si, posteriormente, se volviese a contactar con el mismo antígeno, se produciría una
respuesta secundaria, en la que, sin periodo de retraso, se genera una producción de
anticuerpos (fundamentalmente IgG) más rápida, abundante y prolongada en el tiempo,
que destruirá al agente invasor, en muchas ocasiones, sin que llegue a producirse la
enfermedad. En este tipo de respuesta se fundamentan las vacunas.
La memoria inmunológica se debe al aumento en el número de linfocitos después de
su activación (expansión clonal) y a su diferenciación. Los linfocitos que se diferencian en
células de memoria viven muchos años y ante una segunda exposición se activan con mayor
celeridad. Además, al ser activados, pueden diferenciarse tanto en células efectoras como en
células de memoria.
6. EL FUNCIONAMIENTO DE LA RESPUESTA INMUNITARIA
6.1. El sistema inmunitario actúa mediante la selección clonal.
La característica más notable del
sistema inmunitario de los vertebrados es su
capacidad de responder, de modo altamente
específico, a cualquier antígeno. Si tenemos
en cuenta que pueden existir millones de
antígenos, para los que pueden sintetizarse
sus correspondientes anticuerpos específicos,
¿cómo podemos explicar la existencia de una
diversidad tan grande de anticuerpos y cómo
podemos explicar que cada anticuerpo sea
sintetizado cuando se necesita?
Desde la década de 1950 se ha ido
abriendo camino la hipótesis de la selección
clonal, propuesta originalmente por Sir Mac
Farlane Burnet y que se basa en la idea de
que, durante el desarrollo, cada linfocito
queda destinado a reaccionar contra un
determinado antígeno, ya que presenta un
receptor específico contra dicho Ag, aún
antes de haber sido expuesto a éste. Cuando
se activa un linfocito, se reproduce mediante
mitosis sucesivas, dando lugar a una
población clonal, es decir, un linaje de
células idénticas, capaz de reaccionar contra
el mismo Ag.
La respuesta inmunitaria adaptativa representa un complejo mecanismo que responde
ante la presencia de ese Ag concreto y selecciona el linfocito capaz de responder a dicho
!398
Tema 15: Inmunología
antígeno, lo activa y desencadenar la proliferación de sus células para originar el clon de
linfocitos idénticos, capaces de reaccionar contra ese Ag específico.
La hipótesis de la selección clonal llevaba aparejado un problema de naturaleza
genética: dado que los Ac son proteínas, y que cada proteína es codificada por un gen,
¿poseemos millones de genes para la codificación de anticuerpos, incluso contra sustancias
con las que ni nosotros ni nuestros antepasados hemos tenido jamás contacto? La respuesta
es, evidentemente, no: no poseemos millones de genes para la codificación de Ac. Los
trabajos del japonés Tonegawa han demostrado que la gran diversidad de Ac se consigue
gracias a la reordenación aleatoria de tan sólo algunos centenares de segmentos genéticos.
Estos trabajos le valieron el Nobel de Medicina en 1987.
6.2. Existen dos tipos de respuesta inmunitaria específica: la respuesta
humoral y la celular.
La respuesta humoral es el conjunto de mecanismos inmunitarios en los que
intervienen proteínas específicas fabricadas contra los antígenos extraños que se difunden por
todos los fluidos del organismo. Estas proteínas son los anticuerpos, se difunden por la
sangre, la linfa y los tejidos intersticiales. Las células plasmáticas, derivadas de los linfocitos
B, son las encargadas de la producción de anticuerpos.
La respuesta humoral no es eficiente ante parásitos intracelulares, ya que los
anticuerpos circulantes no podrán actuar frente a microorganismos “escondidos”. Por ello, es
necesaria una respuesta celular, producida por linfocitos T, capaces de destruir a las células
infectadas por el parásito.
6.2.1. La respuesta humoral.
Los macrófagos y los linfocitos B son células con un complejo principal de
histocompatibilidad de tipo II (CMH-II) y actúan como células presentadoras de antígenos
(CPA). Ambos tipos de células pueden actuar fagocitando a un microorganismo portador de
un antígeno. Cuando se produce la fagocitosis, la célula fagocitaria lo digiere y luego exhibe
en su membrana la molécula antigénica unida al CMH-II, transformándose en una célula
presentadora de antígeno (CPA), es decir, los Ag son presentados en la membrana de las
CPA unidos a moléculas del CMH-II.
En los órganos linfoides secundarios, las CPA interactúan con
los linfocitos Th helper o colaboradores, los cuales, mediante sus
receptores TCR y CD4, reconocen específicamente al complejo Ag-
MHC-II, de forma que los linfocitos Th son activados y se convierten
en células efectoras. Las CPA no activan a todos los Th; el linfocito T
activado es aquél cuyo TCR, junto al correceptor, el CD4, tienen la
estructura adecuada para reconocer específicamente al antígeno que le
está siendo presentado. A éste se lo llama linfocito competente. La
activación selectiva y multiplicación de la población de linfocitos
competentes entre todas las poblaciones existentes se conoce
como “hipótesis de la selección clonal” (elaborada por F.M.Burnet).
Los linfocitos Th se activados actúan como intermediarios en la respuesta inmunitaria,
capaces de activar, a su vez, a los linfocitos B. Éstos se forman y diferencian en la médula
ósea roja, donde adquieren su capacidad de síntesis de los anticuerpos; también es donde se
generan millones de linfocitos B genéticamente distintos que sintetizarán los distintos
!399
Biología - 2º Bachillerato
anticuerpos conocidos. Se calcula que se pueden sintetizar unos mil millones de anticuerpos
diferentes y cada linfocito solo podrá fabricar un solo tipo de anticuerpo.
Los linfocitos B poseen anticuerpos en la membrana para reconocer directamente el
antígeno y activarse, pero también se pueden activar indirectamente a través de un linfocitos
Th. Los linfocitos B, generalmente, no están diferenciados y los que lo están no son activos.
Para activarlos hace falta que un antígeno sea directamente reconocido por un linfocito B de
una manera específica, o que una CPA active a un linfocito Th competente, este linfocito Th
tendrá que activar, a su vez, a un linfocito B específico, que reconozca al Ag. Como resultado
de la unión entre el CD-28 del linfocito Th y el B-7 del linfocito B, se liberan las
interleucinas IL4, IL5, IL6 e IL10. Estas moléculas provocan la activación, reproducción y
diferenciación de los linfocitos B, originando una serie o clon de células productoras del
mismo tipo de anticuerpo. Por lo tanto, la irrupción del antígeno es lo que provoca la
selección del clon celular.
Los linfocitos B activados se transforman en dos tipos celulares:
• C é l u l a s p l a s m á t i c a s : s e
consideran linfocitos B maduros
y p o s e e n u n R E R m u y
desarrollado, donde fabrican y
segregan gran cantidad de
anticuerpos (más de 10 millones
de moléculas por hora). Estas
células no salen de los órganos
linfoides, sino que salen los
anticuerpos y viajan por la sangre
hasta la zona infectada.
• Células de memoria: algunos
linfocitos B se convierten en
células de memoria, que, aunque
producen muy pocos anticuerpos,
se mantendrán en reserva en los
órganos linfoides (muchos años o
incluso toda la vida), para
responder de forma eficaz a la reaparición del antígeno (respuesta secundaria), y ante una
!400
Tema 15: Inmunología
segunda infección se multiplican generando células plasmáticas, las cuales producirán
grandes cantidades de anticuerpos capaces de acabar más rápidamente con el antígeno
extraño.
Los dos tipos de linfocitos B se acumulan en la zona cortical de los ganglios linfáticos,
desde donde pasarán a la linfa y posteriormente a la sangre.
6.2.2. La respuesta celular.
Los linfocitos T citotóxicos (Tc o T8) actúan directamente
sobre células eucariotas extrañas, como las de un trasplante, y
también contra las células del propio organismo si se encuentran
afectadas por un agente infeccioso (virus a bacteria intracelular) o se
han convertido en cancerígenas, por eso se habla de la defensa
celular específica. Todas estas células infectadas o peligrosas llevan
antígenos en su CMH de tipo I que el linfocitos Tc puede reconocer,
pero nos centraremos en la defensa ante una infección vírica.
Como vimos en el tema anterior, el ciclo lítico del virus
supone que el virión entra en una célula hospedadora y toma el
control de su metabolismo, convertiéndola en una fábrica de
multiplicar virus. La célula no puede hacer nada para defenderse,
pero sí puede hacer algo beneficioso para el organismo, tomar un
péptido viral con capacidad antigénica, unirlo a una proteína del MHC de tipo I y
presentarlos en su membrana. De esta forma, la célula infectada por el virus se habrá
convertido en una CPA (la célula estará avisando al sistema inmunológico de que está
infectada por un virus).
Los linfocitos T citotóxicos (T8) proliferan
en los ganglios linfáticos próximos al foco de la
infección. En los ganglios se seleccionará el
linfocito Tc competente, aqué que es capaz de
reconocer el Ag viral asociado al MHC-I mediante
su TCR unido al correceptor CD8. Además de la
interacción TCR-CD8/Ag-MHC-I, se produce una
segunda señal de activación con la interacción
CD28/B-7. Debido a esta doble señal, el linfocito
segrega IL-2, que induce su propia activación y su
proliferación.
Como consecuencia de su activación, los
linfocitos T citotóxicos segregan fragmentinas,
que son enzimas que colaboran en la destrucción
de las células transformadas por el virus. Estas
moléculas inducen la apoptosis celular,
destruyendo así a los virus intracelulares. Los
linfocitos Tc, además, pueden segregar perforinas
que, al contactar con las células infectadas, abren
poros hidrofílicos en su membana, con lo que
alteran el equilibrio osmótico de la célula
infectada, provocando un cambio osmótico, que lleva a la lisis celular.
!401
Biología - 2º Bachillerato
También se formarán linfocitos Tc de memoria para permanecer alerta en caso de
invasiones posteriores.
Por último, debes tener en cuenta que en esta respuesta también pueden actuar,
linfocitos T colaboradores (Th1), que aceleran la respuesta y linfocitos T supresores (Ts),
que actúan en la fase final de la respuesta inmunitaria específica, suprimiendo la actividad de
los linfocitos T y B una vez eliminado el antígeno.
7. AYUDANDO AL SISTEMA INMUNITARIO: INMUNIDAD
ARTIFICIAL. VACUNAS Y SUEROTERAPIA
La inmunidad frente a un determinado Ag, como capacidad del organismo para
defenderse o resistir a elementos extraños, puede adquirirse de modo natural o mediante
procedimientos artificiales, los cuales
representan valiosas ayudas en la lucha
frente a la infección.
7.1. Inmunidad natural.
La inmunidad natural, o innata,
puede ser de dos tipos:
- Inmunidad natural activa: Si son
los propios mecanismos inmunológicos del
ser vivo los que fabrican los Ac. Se
adquiere al superar una infección, tras sufrir
la enfermedad y obtener de forma natural
células de memoria, que se mantienen en
los tejidos largo tiempo, pudiendo llegar a
durar toda la vida, de forma que, ante una nueva invasión por el microrganismo que porta el
Ag, las células de memoria, rápidamente, se transformarán en células plasmáticas que
segregan Ac específicos, produciendo la respuesta secundaria.
- Inmunidad natural pasiva: A través de la placenta tiene lugar un continuo trasvase
de Ac (IgG) desde la sangre materna a la sangre del feto; del mismo modo, la primera
!402
Tema 15: Inmunología
secreción láctea de la madre (calostro) o la leche materna contienen grandes cantidades de
IgG e IgA, aunque en la especie humana y primates superiores tiene menor importancia. De
este modo, las crías de los mamíferos disfrutan de inmunidad hasta que sus propios
mecanismos inmunológicos están completamente desarrollados.
7.2. Inmunidad artificial: vacunas y sueroterapia.
La inmunidad artificial puede adquirirse mediante dos mecanismos:
• La vacunación, es una medida preventiva
que persigue que el propio organismo
fabrique anticuerpos y células memoria
contra una determinada enfermedad, de
manera que, ante una posible infección, la
respuesta inmunitaria sea rápida y eficaz.
Consiste en la inoculación de un
preparado artificial (vacuna) a base de
gérmenes muertos o atenuados, o de sus
toxinas, de modo que se ha perdido el
carácter patógeno, pero no su capacidad
antigénica. De este modo se induce una respuesta inmune primaria, puesto que el
organismo fabrica anticuerpos, pero sin producirse la enfermedad. La persona
vacunada queda inmunizada porque fabrica linfocitos de memoria que permiten
producir una respuesta secundaria más rápida y mucho más intensa. La inmunidad así
adquirida es artificial y activa, ya que el organismo fabrica sus propios Ac.
Hay distintos tipos de vacunas:
➡Las vacunas atenuadas contienen microorganismos vivos, pero debilitados, que se
reproducen en el individuo vacunado y originan una infección muy limitada. Estos
microorganismos se obtienen a partir de cepas virulentas que se cultivan en
determinadas condiciones, como altas temperaturas, hasta que disminuye su
virulencia. Por ejemplo, la vacuna contra la poliomielitis, el sarampión y la rubéola.
➡Las vacunas inactivadas sólo contienen microorganismos muertos, por lo que no se
reproducen en el organismo y es preciso suministrar una dosis más alta para que
contenga suficientes antígenos. Para asegurarse la eficacia se precisan dosis de
recuerdo para estimular a los linfocitos B de memoria. Por ejemplo, la vacuna contra
la rabia, tos ferina y difteria.
➡Las vacunas actuales suelen ser acelulares porque no contienen células completas,
solo partes o productos de los microorganismos. Se fabrican con técnicas de
biotecnología y llevan sólo antígenos del microorganismo, por lo que no provocan
reacciones adversas. Por ejemplo, la vacuna de la hepatitis B, meningitis
meningocócica, o del virus del papiloma humano.
Para que una vacuna sea comercializada debe cumplir dos requisitos, tener capacidad
inmunogénica para provocar una respuesta inmunitaria eficaz, y a la vez ser segura, para
no reproducir la enfermedad ni causar efectos secundarios indeseables.
La vacunación es la principal vía de prevención contra muchas enfermedades e, incluso,
ha servido para erradicar completamente la viruela. Pero no se puede utilizar en personas
con el sistema inmunológico debilitado o cuando se requiere una respuesta rápida.
!403
Biología - 2º Bachillerato
• La sueroterapia consiste en la inyección
directa de anticuerpos específicos, o de
linfocitos T, contra las toxinas de algún
microorganismo con el fin de tratar
enfermedades infecciosas. No provoca
memoria inmunológica, ya que se
introducen los Ac segregados por las
células plasmáticas de un animal, pero
no las células plasmáticas. Estos Ac se
obtienen a partir de sueros sanguíneos
procedentes de animales previamente
inmunizados (mediante vacunación) y que, por tanto, contienen anticuerpos contra el
microorganismo en cuestión. Suele utilizarse suero de caballo, debido a la gran
cantidad de sangre que tiene este animal. Se adquiere así una inmunidad artificial y
pasiva, de duración limitada.
La administración de sueros sintetizados en otros organismos, suele darse a pacientes
de los que se sospeche que han tenido contacto con bacterias conocidas, como el
Clostridium tetani, que provoca el tétanos, una enfermedad que requiere la acción
rápida de los anticuerpos. Si a este individuo le damos directamente suero antitetánico
tendrá más posibilidades de superar la infección. En este caso la administración de la
vacuna no tiene mucho sentido puesto que, si ya ha sido infectado, su organismo
necesitaría al menos 14 días para provocar una respuesta secundaria y esa espera podría
acabar con su vida. Se emplea como método curativo contra el tétanos, la difteria o
contra venenos de serpientes, aunque también puede utilizarse como método
preventivo.
8. ALTERACIONES DEL SISTEMA INMUNITARIO
Hemos visto que la respuesta inmune específica implica un reconocimiento del agente
atacante a nivel molecular. Dado que las moléculas pueden tener estructuras similares, a
veces el sistema inmune falla, reaccionando frente a sustancias inocuas (hipersensibilidad,
alergias) o contra moléculas del propio cuerpo (autoinmunidad). En otros casos, no
reacciona en absoluto o es incapaz de reconocer ciertas señales (inmunodeficiencias). Todos
estos errores conducen a enfermedades de distinta gravedad, desde una leve urticaria hasta un
cáncer mortal.
8.1. Autoinmunidad.
Sin duda, una de las características más importantes del sistema inmunitario es la
tolerancia hacia las células y los tejidos propios. Cuando se forman los linfocitos en los
órganos linfoides primarios del embrión, sus receptores de membrana se generan al azar y
presentan una enorme variabilidad, de forma que algunos de ellos pueden reconocer a
antígenos propios. Sin embargo, los linfocitos necesitan reconocer una doble señal; como
hemos visto, los linfocitos T deben reconocer al antígeno unido a una proteína del CMH tipo
II de la CPA, pero también necesitan reconocer a la proteína B7 mediante el receptor CD28.
Cuando un linfocito T inmaduro se encuentra en el timo y reconoce a un autoantígeno, no se
produce esta segunda interacción, por lo que se producirá la deleción clonal del linfocito T
por apoptosis, en la que ocurre fragmentación del DNA y del núcleo por activación de
proteasas citosólicas (caspasas). Cuando la ausencia de la segunda señal se produce en un
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Tema 15: Inmunología
linfocito circulante, este sufrirá una inactivación funcional (sin muerte celular) de forma
prolongada o irreversible, como consecuencia de la ausencia de coestimulacion, este
fenómeno se denomina anergia clonal.
Este tipo de mecanismos asegura que las células que reconocen autoantígenos
desaparezcan o se inactiven, dando lugar a la tolerancia de lo propio. Pero cuando falla la
tolerancia, se produce la autoinmunidad: el sistema inmunológico del individuo se equivoca
y ataca sus propias células, lo que da lugar a enfermedades autoinmunes. No se conocen con
exactitud las causas que provocan este problema, aunque son cada vez más frecuentes en los
países desarrollados y se han relacionado, entre otras causas, con la alimentación. Se han
descrito casos en los que después de una enfermedad infecciosa se
provoca un ataque autoinmune. En otros casos, se han descrito estos
procesos después de un episodio de estrés importante o de un
accidente traumático. Básicamente, se han descrito factores
genéticos, sexuales (a las mujeres afecta en mayor proporción que a
los hombres) y ambientales, como la exposición continuada a la
radiación solar.
Por ejemplo, la diabetes mellitus tipo I puede considerarse como una enfermedad
autoinmune específica de órgano, ya que se producen células
autorreactivas que destruyen las células β de los islotes de
Langerhans del páncreas, productoras de insulina; la artritis
reumatoide se origina al ser atacado el cartílago aritcular en las
articulaciones móviles; la esclerosis múltiple se produce por la
presencia de linfocitos T4 que inducen una respuesta inflamatoria
que afecta a la formación de la vaina de mielina de los axones
neuronales del sistema nervioso central; algunos casos de esterilidad
se originan porque ataca los espermatozoides, etc.
Otras enfermedades autoinmunes no son específicas de órgano, porque no atacan a un
órgano concreto (lupus eritromatoso sistémico, en la cual las lesiones se localizan en el tejido
conjuntivo y se manifiestan en la piel, en las articulaciones o en el riñón). Puede ocurrir que
una patología como el infarto de miocardio genere anticuerpos frente a antígenos cardíacos.
Otras enfermedades autoinmunes cursan con producción de autoanticuerpos que
reconocen proteínas de la superficie celular (anemia hemolítica). En esta última enfermedad
se observó que la vitamina B12 necesita un factor intrínseco proteico para ser absorbida; en
algunas personas este factor se bloquea y la vitamina no puede ser absorbida como
consecuencia de la aparición de un autoanticuerpo.
8.2. Hipersensibilidad (alergias).
La hipersensibilidad es una respuesta inmunitaria exagerada e inadecuada ante algún
antígeno específico, que llega a provocar inflamaciones y lesiones en los tejidos del propio
organismo. En esta respuesta pueden intervenir tanto los anticuerpos como los linfocitos T.
Existen cuatro tipos de hipersensibilidad: Hipersensibilidad tipo I, o alergia, es una
respuesta inmunitaria exagerada a sustancias que, normalmente, son inofensivas o de poder
antigénico débil, como el polen, polvo… a las que la mayoría de las personas no reaccionan.
Hipersensibilidad tipo II, producida en los transplantes de órganos, producida los
anticuerpos IgM o IgG que se unen a antígenos pertenecientes a células humanas, así se
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Biología - 2º Bachillerato
activa el complemento por la vía clásica y terminando con la lisis de las células.
Hipersensibilidad tipo III, producida porque los complejos Ag-Ac no son eliminados
correctamente por los macrófagos, esto provoca una activación excesiva del sistema de
complemento y una excesiva segregación enzimática que podría dañar a algunos tejidos.
Sucede en algunas enfemedades autoinmunes, como el lupus o la artrities. E
Hipersensibilidad tipo IV, en la que, después de la sensibilización, se produce una segunda
exposición al mismo alérgeno, en la que linfocitos T liberan linfocinas que provocan la
estimulación de macrófagos y desencadenan un proceso inflamatorio. Este proceso puede dar
lugar a dermatitis de contacto (con picor y erupciones) originadas por cosméticos, fibras
sintéticas, bisutería o plantas en contacto con la piel.
Vamos a explicar más profundamente cómo se produce la hipersensibilidad de tipo I:
a. Hipersensibilidad de tipo I (alergias): Las
alergias se producen al contacto con
determinados antígenos inocuos, llamados
alérgenos (fosfolipasa A de las abejas, proteínas
del polen de olivos, cereales, esporas de mohos,
heces de los ácaros del polvo, pelos de perros y
gatos, antibióticos como la penicilina o
sulfamidas, algunos alimentos, como mariscos o
cacahuetes). Se produce una reacción muy rápida
(entre 10 y 20 minutos).
Para que se produzca la reacción alérgica es
necesario al menos dos contactos con el
antígeno, en el primero se produce la sensibilización y es en el segundo contacto
cuando se desencadena la reacción alérgica.
En el primer contacto con el
aléergeno se produce una activación
de linfocitos B que sintetizan
anticuerpos especiales, tipo IgE.
Este proceso es muy similar al visto
anteriormente: un macrófago
fagocita al alérgeno y lo digiere en
sus lisosomas, mostrando restos de
fragmentos en su superficie. Estos
fragmentos funcionan como
antígenos (o epítopos) que exhiben
para presentarlos a los linfocitos Th,
q u e a s u v e z h a c e n d e
intermediarios, enseñando el
alérgeno y activando a los linfocitos
B. En este punto difiere la respuesta
inmune pues los linfocitos B que se
transforman en células plasmáticas
van a producir unos anticuerpos
diferentes, son las IgE, capaces de
unirse por su zona constante a la
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Tema 15: Inmunología
superficie de basófilos y mastocitos (células cebadas) lo que induce la
sensibilización.
En el segundo contacto con el alérgeno (antígeno), éste se une a las IgE de los
basófilos y mastocitos, desencadenando la liberación de sustancias contenidas en sus
gránulos; histamina, protaglandinas y leucotrienos que participan en la reacción
inflamatoria. La histamina es responsable de los síntomas clásicos de una alergia:
inflamación cutánea, enrojecimiento, hinchazón, picores, aumento de la secreción
nasal y lacrimal, estornudos, inflamación en diversas partes del cuerpo (ojos,
párpados), broncoconstricción que generan dificultades respiratorias y produce asma,
o espasmos intestinales. Puede ser una manifestación más o menos leve de alergia,
con rinitis y asma; pero si los mastocitos descargan grandes cantidades de histamina
en la sangre, se provoca una vasodilatación extrema, dando lugar a una caída de la
presión sanguínea con la consiguiente pérdida de plasma. En este caso extremo se
habla de anafilaxia pues afecta a todo el organismo debido a que el alérgeno se
introduce en el sistema sanguíneo donde causa una vasodilatación generalizada
pudiendo producir la muerte por asfixia o por un descenso acusado de la presión
sanguínea -shock anafiláctico-, llegando incluso a producir la muerte.
En la mayoría de los casos, el tratamiento en asmáticos consiste en la inhalación o
inyección de antihistamínicos y medicamentos que aumentan la presión sanguínea y
broncodilatadores. Sin embargo la mejor solución consiste en la desensibilización que
se produce cuando, una vez identificado el alérgeno, se le suministra al paciente
pequeñas dosis crecientes de ese mismo alérgeno que provoca la aparición de IgG, de
esta manera la IgE no se une a los leucocitos basófilos ni a los mastocitos,
aumentando también la producción de linfocitos Ts.
8.3. Inmunodeficiencias.
Lo contrario de la autoinmunidad son las inmunodeficiencias, que son situaciones
patológicas producidas por una respuesta inmune deficiente, con lo cual el individuo se
encuentra expuesto a todo tipo de infecciones. Según el momento en que se produzca la
inmunodeficiencia, se distinguen las inmunodeficiencias primarias o congénitas y las
secundarias o adquiridas.
Existen dos tipos básicos de inmunodeficiencias:
1. Primarias: Las inmunodeficiencias primarias o congénitas son patologías debidas a
un defecto genético, porque esa persona es inmunodeficiente desde su nacimiento. Ha
fallado cualquiera de las etapas de la diferenciación del sistema inmunitario y no ha
desarrollado defensas. Es el caso de la inmunodeficiencia combinada grave (niños
burbuja), que tienen que vivir en un ambiente totalmente esterilizado. Algunas
personas se pueden curar mediante trasplantes de médula ósea, para obtener células
primordiales a partir de las que podrán formar leucocitos, o mediante ingeniería
genética.
2. Secundarias: Las inmunodeficiencias secundarias o adquiridas son provocadas por
factores externos, como fármacos utilizados en quimioterapia contra el cáncer. Las
personas afectadas por incendios o radiaciones, los casos de malnutrición prolongada,
o pacientes de VIH también tienen total o parcialmente anulado el sistema
inmunitario.
!407
Biología - 2º Bachillerato
8.3.1. EL virus del SIDA destruye el sistema inmune.
El síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) es la enfermedad causada por
el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). Este virus ataca a determinadas células del
sistema inmunológico, los linfocitos T colaboradores (Th), principalmente. Dado el papel
central de los Th para la respuesta inmune específica, los enfermos de VIH acaban siendo
inmunodeficientes y son susceptibles a enfermedades producidas por microorganismos
oportunistas, que no atacan a personas sanas, e impide una defensa eficaz contra las células
tumorales, por lo que la persona afectada sufre infecciones importantes y desarrolla algunos
tipos de cánceres.
La enfermedad se transmite por sangre, semen o fluido vaginal y en el contacto
madre-hijo. La vía sanguínea incluye transfusiones de sangre, jeringuillas compartidas,
cuchillas de afeitar, cepillo de dientes, acupuntura, tatuajes, etc; la vía sexual indica que el
virus está presente en el semen o en secreciones vaginales, incluido sexo oral por la
posibilidad de heridas en la boca; y la vía materno-filial se debe a que el virus atraviesa la
placenta y se transmite en la leche materna o incluso puede infectar en el momento del parto.
La transmisión del VIH no se produce a través de los alimentos, ni por la picadura de
insectos ni durante las relaciones habituales de convivencia en los centros escolares, en el
trabajo o en el seno familiar.
El VIH es un retrovirus, es decir un virus
con envuelta y cápsida, en cuyo interior hay 2
moléculas de ARN monocatenarios unidas a la
enzima transcriptasa inversa. Las proteínas de la
envoltura membranosa externa actúan como
antígenos, y presentan alta frecuencia de mutación,
lo que hace casi imposible diseñar una vacuna
efectiva y, por eso, hay muchas cepas diferentes, se
puede decir que no hay 2 cepas de VIH iguales. El
VIH ataca los linfocitos Th, al reconocer una
glucoproteína (CD4) en su membrana, y también
puede infectar macrófagos, porque también poseen
receptores CD4.
La infección comienza cuando el virus
reconoce y se une a los receptores CD4 presentes en
la membrana de los linfocitos Th. La unión se
efectúa entre una proteína de la cubierta del virus
(gp 120) y el receptor CD4 de los linfocitos T4,
gracias a un reconocimiento específico entre ambas
moléculas. A continuación, se produce la fusión de
la envoltura del virus con la membrana celular del
linfocito. Seguidamente, el contenido del virus se
libera en el citoplasma de la célula y el ARN vírico
se copia en forma de ADN por la acción de su enzima transcriptasa inversa, el ADN copia
emigra al núcleo y se integra en el ADN celular gracias a la acción de la integrasa. Allí puede
permanecer en estado de latencia, como provirus, de modo que el ADN vírico, integrado en
el ADN celular, se transmite a las células hijas cada vez que el linfocito se divide, sin que se
observen síntomas. La fase de latencia puede durar mucho tiempo, hasta que el provirus “se
!408
Tema 15: Inmunología
activa” para dirigir la formación de nuevos virus, que salen de la célula huesped por
exocitosis. Los linfocitos no sufren daños inmediatos, pero sí a largo plazo.
Desarrollo del SIDA.
Hay tres etapas en el desarrollo clínico de la enfermedad:
Fase de infección primaria: en
las primeras semanas tras haberse
producido la infección, aumenta
rápidamente el número de virus
presentes en la sangre, al tiempo que
disminuye el número de linfocitos Th.
En esta etapa, cuando todavía hay
suficientes linfocitos T operativos, los
linfocitos B activados por los Th
producen anticuerpos en respuesta a los
antígenos del virus. Estos anticuerpos
p e r m i t e n d e t e c t a r p e r s o n a s
seropositivas, es decir, infectados por el
VIH. No hay que confundir ser seropositivo, que significa estar infectado por el virus, que ser
enfermo de SIDA, ya que no hay síndrome de inmunodeficiencia adquirida hasta que
aparecen los síntomas de inmunodeficiencia.
Fase de latencia clínica: Corresponde a la etapa en que desciende la carga viral y el
número de linfocitos Th va disminuyendo. Esta fase puede durar de 2 a 10 años, pero esto no
quiere decir que el virus desaparezca, pues se encuentra dentro de los linfocitos T y se va
replicando activamente. El peligro es que el paciente es portador y puede, a su vez, infectar a
más personas.
Fase de SIDA: se produce cuando el número de linfocitos Th desciende por debajo
de un valor crítico, que provoca la inmunodeficiencia. Aparecen los síntomas de la
enfermedad y el número de virus aumenta exponencialmente. Cuando existen menos de 150
linfocitos T4 por mm3 de sangre (en una persona sana hay 500/mm3), la deficiencia
inmunitaria es grave, se desarrollan infecciones oportunistas, como neumonías, tuberculosis
y tumores malignos, como linfomas o el sarcoma de Kaposi, que afecta a los capilares
sanguíneos de la piel, el individuo adelgaza exageradamente y se ve afectado también el
sistema nervioso. Finalmente, un conjunto de varias infecciones acaba produciendo la muerte
del individuo.
Lucha contra el SIDA.
Aún no se dispone de un tratamiento eficaz para combatir esta grave enfermedad. La
combinación de medicamentos que se emplea en la actualidad retarda, en parte, la progresión
del síndrome, pero no consigue eliminar el virus y, por tanto, lograr la curación.
Los fármacos utilizados interfieren con la transcriptasa inversa, con la unión del virus a
los receptores de los linfocitos T4 o con la enzima proteasa que permite la correcta formación
de la cápsida del virus. Gracias a la combinación de estos medicamentos se ha logrado
aumentar la esperanza de vida de las personas afectadas, de forma que se está cerca de
considerar el sida como una enfermedad crónica, pero no mortal.
!409
Biología - 2º Bachillerato
8.4. Otros problemas del sistema inmune.
Cáncer: enfermedad que consiste en la aparición tumores malignos, formados por
células cancerígenas, que se dividen sin control y destruyen los tejidos sanos. Cada tumor
es una masa de células cancerígenas. Si algunas de esas células se desprenden del tumor y
pasan al torrente circulatorio invaden otras zonas, es lo que denominamos metástasis,
provocando que la enfermedad se extienda a otras zonas del cuerpo.
El sistema inmunitario nos protege de la aparición de tumores, ya que las células
cancerígenas presentan antígenos especiales en su superficie que pueden ser detectados
como extraños y ser así atacadas por los linfocitos, de ahí que una de las terapias más
modernas en la lucha contra el cáncer sea la inmunoterapia, que se basa en potenciar las
propias defensas del paciente.
Rechazo: casos en que el sistema inmunitario reconoce como extraño un órgano o
tejido implantado y reacciona destruyéndolo. Esto es debido a que todos nuestros tejidos
presentan en la superficie de las células sustancias que actúan como antígenos (antígenos
de histocompatibilidad o HLA) que son diferentes en cada uno de nosotros. Por eso a la
hora de realizar trasplantes hay que hacer un estudio previo de los tejidos del donante y
receptor (test de histocompatibilidad), para conocer las probabilidades de éxito.
BIBLIOGRAFIA
Recursos del Instituto Nacional de Tecnologías Educativas:
Proyecto Biología: http://recursostic.educacion.es/ciencias/proyectobiologia/web/
Proyecto Biosfera: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/2bachillerato/1.htm
http://docentes.educacion.navarra.es/~metayosa/bach2/2inmuno1.html
http://www.colegiomaravillas.com/departamentos/biologia/index_htm_files/
inmuno1213.pdf
Alda, F. 2015. Sistema inmunitario: http://b-log-ia20.blogspot.com.es/2015/05/sistema-
inmunitario-iii-aspectos-medicos.html
Alonso, JR. 2015. El cuarto plinto: http://naukas.com/2015/06/02/el-cuarto-plinto/
Correll, A. 2014. Inmunomedia: http://alfredo-inmunoblog.blogspot.com.es/2014/02/
inmunomedia-30-en-la-aventura-del-saber.html
Carter, P. Midlands Technical College: http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/
bio225/chap17/ss2.htm
Profesor Jano. 2016. Repaso del sistema inmune: http://apoyojano.blogspot.com.es/
2015_04_01_archive.html
!410
Tema 15: Inmunología
1. Cita cuatro enfermedades infecciosas producidas por agentes patógenos indicando
el agente responsable, el grupo al que pertenece y la vía de contagio.
2. Indica cuáles de las siguientes propiedades son de los Linfocitos T, de los
linfocitos B, o de ambos.
3. Tipos de respuesta inmune:
a. Explica en qué consiste la inmunidad humoral.
b. ¿Cómo se relacionan las linfocitos T y los linfocitos B en la respuesta humoral?
c. Explica el papel que tienen en el sistema inmunitario: 1) los linfocitos T; 2) los
macrófagos o fagocitos.
4. Tipos de respuesta inmune:
a. ¿Cómo será la respuesta celular ante el ataque del coronavirus?
b. ¿Por qué es limitado el éxito de la respuesta humoral en este caso?
c. Describe el proceso que nos aporta memoria inmunológica. ¿En este caso,
funciona?
5. Observa la siguiente gráfica y responde:
!
a. Concepto de antígeno y de anticuerpo.
b. Explica qué es la respuesta primaria y secundaria respecto a la infección.
c. Explica qué son las células con memoria y qué papel tienen en la respuesta
representada en la gráfica.
!411
Biología - 2º Bachillerato
6. Los anticuerpos:
a. Dibuja y describe la estructura general de los anticuerpos y comenta cómo se
produce la reacción antígeno-anticuerpo.
b. ¿Qué tipos de anticuerpos existen y dónde podemos encontrarlos?
c. Explica qué tipos celulares sintetizan los anticuerpos y en qué tipo de
inmunidad participan.
7. Describe los conceptos numerados del 1 al 6 en la primera columna de la tabla y
relaciónalos con los procesos de la segunda columna (indica la causa por la que los
relacionas):
8. Tipos de inmunidad:
a. Explica las diferencias entre inmunidad innata o congénita natural e inmunidad
adquirida. Cita en cada caso algún ejemplo.
b. ¿Qué tipo de inmunidad proporciona la lactancia materna? ¿Y la administración
de un suero? Justifica las respuestas (4 puntos).
c. Indica, para cada pregunta de las columnas a, b y c, la respuesta correcta (3 p).
9. Las vacunas funcionan.
a. Explica las diferencias entre un suero y una vacuna. ¿Qué tipo de inmunidad
proporcionan?
b. Los científicos están investigandopara obtener una vacuna contra el virus VIH y
contra el coronavirus. Describe cómo crees que actuarán estas vacunas.
c. Es recomendable que la población de riesgo se vacune todos los años de la
gripo ¿por qué crees que su efectividad es tan limitada?
10. Investiga y describe cómo se producen las siguientes enfermedades ocasionadas
por defectos de la respuesta inmune, indicando cuál es el mecanismo de dicha respuesta
que se encuentra alterado o funciona defectuosamente:
a. Esclerosis múltiple.
b. Alergia al polen de las gramíneas.
c. Rechazo de un hígado transplantado.
d. SIDA.
!412
Tema 15: Inmunología
Conceptos básico
1. aglutinación
2. alérgeno
3. alergia
4. anafilaxia
5. anticuerpo
6. antihistamínico
7. autoinmunidad
8. basófilo
9. cáncer
10. célula cebada
11. c é l u l a d e
memoria
12. c é l u l a s
dendríticas
13. células NK
14. c é l u l a
plasmática
15. c é l u l a
presentadora de
16. antígenos
17. citoquina
18. complejo de
19. histocompatibili
dad
20. R e s p u e s t a
c e l u l a r
específica
21. R e s p u e s t a
h u m o r a l
específica
22. d e f e n s a
a d q u i r i d a o
específica
23. defensa innata o
inespecífica
24. determinante
antigénico
25. diapédesis
26. eosinófilo
27. epítopo
28. glóbulo blanco
29. granulocito
30. hibridoma
31. inmunidad
32. inmunodeficienc
ia
33. inmunoglobulin
a
34. inmunología
35. interferón
36. interleucina
37. leucocito
38. linfocito
39. linfocito B
40. linfocito T
41. l i n f o c i t o T
citotóxico
42. l i n f o c i t o T
colaborador
43. l i n f o c i t o T
supresor
44. lisozima
45. macrófago
46. mastocito
47. metástasis
48. monocito
49. neutrófilo
50. opsonización
51. órgano linfoide
52. parátopo
53. patógeno
54. perforina
55. polimorfonuclea
r (PMN)
56. r e s p u e s t a
inmune
57. sensibilización
58. seropositivo
59. s h o c k
anafiláctico
60. SIDA
61. s i s t e m a d e l
complemento
62. suero
63. transfusión
64. trasplante
65. vacunación
66. VIH
Contenidos mínimos
1. Comprendes las características y la necesidad de la existencia de barreras frente a los
organismos extraños al cuerpo.
2. Describir las barreras primarias y secundarias y sus modos de acción.
3. Conoces los órganos del sistema linfoide y los diferencias en primarios y secundarios.
4. Conoces la organización del sistema inmunológico: órganos, tejidos, células y
mediadores químicos.
5. Diferencias los tipos celulares implicados en la respuesta inmune y los clasificas en la
línea mieloide y la línea linfoide.
6. Comprendes que la leucemia es un desorden proliferativo de las células inmaduras de
alguna de las líneas linfopoyéticas.
7. Diferencias los tipos de linfocitos según los receptores celulares que presenten.
!413
Biología - 2º Bachillerato
8. Comprendes la importancia de los mediadores químicos en las reacciones de la
respuesta inmunitaria.
9. Conoces las características y la función de las proteínas del sistema de complemento.
10.Comprendes la función de las proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad y
las diferencias atendiendo a su función y relación con el tipo de respuesta específica.
11.Comprendes el concepto de antígeno y los clasificas según su origen.
12.Conoces los mecanismos de defensa inmunológicos, distinguiendo los inespecíficos de
los específicos.
13.Diferencias entre inmunidad innata y adquirida.
14.Comprendes las características de la inflamación y de otros mecanismos de inmunidad
inespecífica.
15.Reconoces la estructura molecular de un anticuerpo, describes su función y clasificas
los tipos de anticuerpos.
16.Comprendes las características de la reacción antígeno-anticuerpo y diferencias los
tipos de reacción Ag-Ac.
17.Describes la hipótesis de la selección clonal y la necesidad de una segunda señal.
18.Comprendes las características y las células implicadas en la inmunidad específica.
19.Diferencias entre la respuesta primaria y secundaria frente a un antígeno: memoria
inmunológica.
20.Explicas cómo actúa la memoria inmunológica y su relación con las vacunas.
21.Describes las formas de actuación de la respuesta inmunitaria humoral y de la respuesta
celular.
22.Conocer y distinguir distintos tipos de inmunidad activa y pasiva.
23.Describes algunos métodos encaminados a aumentar o estimular la respuesta
inmunitaria y la diferencia entre vacunación y sueroterapia.
24.Reconoces diferentes alteraciones del sistema inmunitario, como la hipersensibilidad, la
inmunodeficiencia y la respuesta a los trasplantes.
25.Interpretas gráficas, esquemas u otras representaciones de la actividad del sistema
inmunológico.
!414

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  • 1. Tema 15: Inmunología 1. INTRODUCCIÓN AL SISTEMA INMUNITARIO 378 2. EL SISTEMA INMUNITARIO DIFUSO 380 2.1. El sistema inmunitario. 380 2.1.1. Los órganos linfoides pueden ser primarios o secundarios. 381 2.2. Células que participan en la defensa inmunitaria inespecífica. 382 2.2.1. Las moleculas que participan en la respuesta inmune. 384 3. LOS VERTEBRADOS POSEEMOS TRES BARRERAS DEFENSIVAS FRENTE A LA INFECCIÓN 386 3.1. La piel y las mucosas forman la primera línea de defensa. 386 3.2. La inmunidad inespecífica es la respuesta inflamatoria. 387 3.3. Tercera barrera: inmunidad específica. 389 4. LOS ANTÍGENOS Y LOS ANTICUERPOS 390 4.1. Los antígenos señalizan a los agentes ajenos. 390 4.1.1. El epítopo es la parte reconocible del antígeno. 391 4.2. Los anticuerpos o inmunoglobulinas son proteínas globulares. 391 4.3. Reacción antígeno-anticuerpo. 393 5. ACTIVIDAD DE LAS CÉLULAS EN LA RESPUESTA INMUNITARIA 394 5.1. Los macrófagos fagocitan partículas extrañas. 394 5.1.1. Los linfocitos T han madurado en el timo. 395 5.2. Los linfocitos B activados dan lugar a células productoras de anticuerpos397 5.3. Respuestas de los linfocitos B ante la presencia del antígeno. 397 6. EL FUNCIONAMIENTO DE LA RESPUESTA INMUNITARIA 398 6.1. El sistema inmunitario actúa mediante la selección clonal. 398 6.2. Existen dos tipos de respuesta inmunitaria específica: la respuesta humoral y la celular. 399 6.2.1. La respuesta humoral. 399 6.2.2. La respuesta celular. 401 7. AYUDANDO AL SISTEMA INMUNITARIO: INMUNIDAD ARTIFICIAL. VACUNAS Y SUEROTERAPIA 402 7.1. Inmunidad natural. 402 7.2. Inmunidad artificial: vacunas y sueroterapia. 403 8. ALTERACIONES DEL SISTEMA INMUNITARIO 404 !377
  • 2. Biología - 2º Bachillerato 1. INTRODUCCIÓN AL SISTEMA INMUNITARIO Como vimos en el tema dedicado a la microbiología, bajo la denominación microorganismos se agrupan seres vivos pertenecientes a grupos sistemáticos muy diferentes: los virus y organismos procarióticos y no pocos eucarióticos (protozoos, algas microscópicas y hongos microscópicos); algunos de estos microorganismos son parásitos y provocan enfermedades en los seres vivos que les sirven de hospedadores. Por eso los animales, a lo largo de su historia evolutiva, se han ido dotado de una serie de mecanismos que les permite defenderse, formando un sistema inmunitario. La Inmunología es la rama de la biología que estudia cómo un ser pluricelular se defiende frente a las agresiones de agentes externos, la acción del sistema inmune es llamada respuesta inmunitaria o respuesta inmune. La palabra inmunología deriva del término latín inmunitas, que significa libre de enfermedad; las investigaciones realizadas a lo largo de todo el siglo XX acerca de los mecanismos responsables de la respuesta inmunitaria han convertido la Inmunología en una ciencia de extraordinaria importancia para nuestra comprensión de los sistemas vivos y de gran utilidad práctica en la lucha contra las enfermedades infecciosas. Pero la Inmunología no sólo estudia cómo se defiende el cuerpo de patógenos, sino toda defensa del organismo frente a sustancias extrañas, como polen o polvo, o incluso frente a sus propias células modificadas (células cancerosas, dañadas, envejecidas...). Todos estos agentes extraños tienen en común que presentan moléculas llamados antígenos, que son reconocidas por nuestras células. Esto significa el reconocimiento de lo propio frente a lo ajeno o enfermo e implica una defensa frente a posibles agresiones. Estos microorganismos potencialmente causantes de enfermedades son considerados patógenos. Por otra parte, la enfermedad es una alteración del estado normal del organismo, que puede ser originada por factores diversos: hipovitaminosis, hipofunción endocrina... o por acción de microorganismos. Estas últimas son las enfermedades infecciosas, ya que tienen su origen en una infección, es decir, en la penetración y establecimiento de un microorganismo en otro ser vivo, provocando una serie de alteraciones que conducen a este último a una situación anormal. Las enfermedades infecciosas se dividen en contagiosas, es decir, que se transmiten con facilidad, bien por contacto directo con el enfermo, o a través de vectores (seres vivos que las transmiten sin sufrirlas), y no contagiosas. 8.1. Autoinmunidad. 404 8.2. Hipersensibilidad (alergias). 405 8.3. Inmunodeficiencias. 407 8.3.1. EL virus del SIDA destruye el sistema inmune. 408 Desarrollo del SIDA. 409 Lucha contra el SIDA. 409 8.4. Otros problemas del sistema inmune. 410 BIBLIOGRAFIA 410 Conceptos básico 413 Contenidos mínimos 413 !378
  • 3. Tema 15: Inmunología Para que un microorganismo pueda producir una infección es necesario que sea patógeno, o virulento. El carácter patógeno de un microorganismo deriva de dos factores: su invasibilidad, o capacidad de superar o destruir las barreras defensivas del huésped, y su toxicidad, o capacidad de producir sustancias perjudiciales para éste. Los seres vivos hemos desarrollado diversos sistemas de defensa frente a la infección, entre los que destaca el sistema inmunitario desarrollado por los vertebrados, de cuyo estudio se ocupa la Inmunología, palabra que deriva del latín inmunitas (estar exento, libre de cargo). Ya en la China del siglo XI a.C. se sabía que la inhalación de polvo procedente de escaras de la viruela protegía frente a esa enfermedad. Esta práctica fue introducida en Europa durante el siglo XVIII por Lady Mary Wortley Montagu, la esposa del embajador británico en Constantinopla, tras probar sus resultados experimentando, de manera muy poco rigurosa, con un grupo de prisioneros de guerra. El primer estudio riguroso acerca de las defensas naturales frente a las enfermedades infecciosas fue realizado por el médico inglés Edward Jenner, quien en 1798 utilizó pústulas de viruela bovina para evitar la viruela humana, cuando se comienzan a realizar inmunizaciones profilácticas. Jenner había observado que las mujeres que trabajaban en las vaquerías no contraían la viruela, y demostró el efecto protector de la inoculación de gérmenes de la viruela vacuna (vacunación), no virulentos, frente a la infección por los agentes de la viruela. Los individuos "vacunados" se encontraban en un estado refractario frente a la verdadera enfermedad: estaban "inmunizados"; por ello, el estado de resistencia que presentan los organismos frente a determinadas enfermedades infecciosas se denomina inmunidad. Así pues, la función del sistema inmunitario es la defensa frente a la infección. Este tipo de sistema es propio de los animales, aunque existen muchas diferencias entre los distintos niveles de la escala zoológica. Así, los invertebrados han desarrollado mecanismos de inmunidad no específica (como la fagocitosis de bacterias por células especializadas) que los protegen frente a la infección. Los vertebrados hemos desarrollado, además, una respuesta inmune adaptativa o adquirida, que permite una reacción específica y más efectiva y que, por si fuera poco, deja "memoria" de los microorganismos infecciosos que han estado en contacto con el huésped, que queda preparado para repeler hipotéticos ataques posteriores por organismos similares. ! !379
  • 4. Biología - 2º Bachillerato 2. EL SISTEMA INMUNITARIO DIFUSO El sistema inmunitario es un sistema difuso, constituido por un conjunto de órganos, células y moléculas dispersos por todo el cuerpo que se organiza en una serie de barreras sucesivas o líneas defensivas que se oponen a la entrada o acción del agente extraño. Las primeras líneas son distintos mecanismos que actúan de forma muy general e inespecífica contra cualquier agente ajeno al organismo. Todos los animales han desarrollado este tipo de mecanismos de defensa inespecíficos. Además, los vertebrados hemos desarrollado un tercer nivel de defensa, con capacidad de reconocer de manera específica a los agentes invasores y de guardar memoria de ellos para afrontarlos más eficazmente en posteriores ocasiones. Los mecanismos de defensa inespecíficos que forman las dos primeras líneas defensivas son, en primer lugar, las barreras físicas, químicas y microbiológicas y, en segundo lugar por la acción de las células fagocitarias, dando lugar a un tipo de respuesta, llamada natural o innata, que se pone en marcha inmediatamente tras una infección. Es la misma en todos los ataques al organismo, pues la respuesta del sistema es siempre la misma, aunque se trate de infecciones repetidas. En los vertebrados, y en especial en los mamíferos, hay una línea defensiva adicional basada en la capacidad de reconocer los diferentes antígenos gracias a células especializadas. Esta respuesta específica se llama adaptativa o adquirida, se caracteriza por estar dotada de memoria, pues frente a posteriores invasiones del mismo agente, las respuestas van a ser más intensas y eficaces. 2.1. El sistema inmunitario. El sistema inmunitario está constituido por un conjunto de órganos, células y mediadores químicos que participan cooperativamente en la defensa del organismo frente a la infección. Es un sistema difuso al que pertenecen también células y moléculas situadas en distintas partes del cuerpo. El sistema linfático, que forma parte del sistema circulatorio, contribuye de forma muy importante a formar y activar las células del sistema inmunitario. Está formado por los órganos linfoides, en los cuales se originan, maduran, o se almacenan linfocitos. En los mamíferos, estos órganos son la médula ósea roja, el timo, las placas de Peyer (en las paredes del intestino), el bazo y los ganglios linfáticos. !380
  • 5. Tema 15: Inmunología 2.1.1. Los órganos linfoides pueden ser primarios o secundarios. Los principales órganos linfoides se dividen en primarios y secundarios: • Los órganos linfoides primarios son la médula ósea y el timo, en elllos se produce la linfopoyesis, es decir, del proceso en el que se originan y desarrollan las células del sistema inmune a partir de las células madre. ✦ La médula ósea roja es un tejido hematopoyético que rellena el tejido óseo esponjoso, donde se producen todas las células sanguíneas a partir de una célula madre pluripotencial. En la médula roja humana también maduran los linfocitos B en el hígado fetal y en la médula ósea (en las aves, los linfocitos B se diferencian en un órgano denominado bolsa de Fabricio). ✦ El timo es una glándula situada en el cuello de los mamíferos, donde maduran los linfocitos T. Hasta el timo emigran las células pluripotenciales de los tejidos hematopoyéticos. El timo empieza a degenerar en la adolescencia, de ahí que se produzcan más infecciones al aumentar la edad o que estas sean de mayor gravedad. • En cuanto a los órganos linfoides secundarios, incluyen el bazo, los ganglios linfáticos y el tejido linfoide asociado a las mucosas (como las amígdalas, las adenoides y las placas de Peyer y el apéndice, en el intestino). Estos órganos funcionan como órganos de reserva y crean el ambiente en que los linfocitos pueden interaccionar entre ellos y con los antígenos, y también diseminan la respuesta inmune. En estos órganos se acumulan las células del sistema inmunitario ya diferenciadas que circulan por la sangre y por la linfa, aquí es donde se produce un primer contacto con los antígenos, de esta forma los linfocitos son activados. !381
  • 6. Biología - 2º Bachillerato 2.2. Células que participan en la defensa inmunitaria inespecífica. En la defensa inmunitaria intervienen, de modo cooperativo, diversos tipos celulares. Todos ellos se originan a partir de las células madre pluripotenciales de la médula ósea roja, a través de dos linajes principales de diferenciación: - La línea mieloide, que produce las células de la respuesta inesspecífica que intervienen en la inflamación y con actividad fagocitaria. - La línea linfoide, que produce linfocitos T y B. 1. La línea mieloide está constituida por células que intervienen principalmente en la respuesta innata, inespecífica, en las etapas iniciales de la infección, etc. Comprende tres tipo o categorías celulares: los granulocitos, los mastocitos o células cebadas y los agranulocitos (monocitos y macrófagos). ✴Los granulocitos son leucocitos con abundantes gránulos en el citoplasma y que poseen núcleos polilobulados muy irregulares. La composición química de sus gránulos varía, lo que determina que se tiñan con distintos colorantes que permiten reconocerlos y asignarles su nombre, como neutrófilos, eosinófilos o basófilos. • Los neutrófilos o polimorfonucleares (PMN) son los más abundantes de todos los leucocitos y fagocitan restos celulares y bacterias mediante la emisión de pseudópodos. Sus gránulos se tiñen con giemsa (colorante neutro), contiene gránulos azurófilos (peroxisomas) y otros cargados de lizosima. Son atraídos por los leucotrienos. • Los eosinófilos presentan un núcleo lobulado y abundantes granulaciones en su citoplasma, que se tiñen de rojo con colorantes ácidos, como la eosina. De función poco conocida y probablemente relacionada con la finalización de la inflamación, actúan en alergias y en las infestaciones por parásitos, mediante mecanismos de citotoxicidad y neurotoxicidad. • Los basófilos tienen un núcleo que puede estar multinucleado y sus gránulos se tienen con colorantes básicos, no tienen actividad fagocítica, estos gránulos están cargados de histamina, leucotrienos y serotonina, que contribuyen en la reacción inflamatoria y actúan en caso de alergias. La histamina aumenta la permeabilidad de los vasos sanguíneos, facilitando la inflamación y atracción de leucocitos al lugar. ✴Los mastocitos, o células cebadas, son similares a los basófilos, pero con núcleo sencillo, pero no se encuentran en la sangre, sino en los tejidos conjuntivos adyacentes y mucosas. En su citoplasma abundan los gránulos que, cuando han sido activados, liberan histamina. Ésta disminuye la capilaridad de los vasos sanguíneos y facilita la llegada de células fagocitarias. Los mastocitos presentan Ac específicos en su membrana, cuando se topan con el antígeno que es reconocido por dicho anticuerpo, movilizan sus vesículas, que liberan su contenido por exocitosis (desgranulación), de esta forma, el mastocito libera su carga de histamina. Cuando esta liberación se realiza de manera descontrolada se provocan los síntomas de una alergia. ✴Los agranulocitos carecen de gránulos en el citoplasma y el núcleo es redondeado, sin lóbulos. Se llaman monocitos, presentan un gran núcleo y una gran cantidad de lisosomas, circulan por los vasos sanguíneos y por la linfa, pero pueden escapar por !382
  • 7. Tema 15: Inmunología diapédesis de los capilares sanguíneos y convertirse en macrófagos o en células dendríticas. • Los macrófagos, son células fagocíticas de gran tamaño con un núcleo que puede estar multinucleado. Son células que presentan movimiento ameboide (emiten pseudópodos) y que tienen capacidad fagocitaria, capaces de eliminar microorganismos y de destruir células tumorales y envejecidas a las que engloba y digiere. Por lo general, llegan al lugar de la infección después que los neutrófilos, atraídos por la quimiotaxis. Junto a los monocitos y polimorfonucleares, forman el sistema retículo endotelial (conjunto de células fagocitarias dispersas por los tejidos). • Cuando los macrófagos emigran y van a los tejidos pueden fijarse a ellos, recibiendo nombres específicos: histiocitos (conjuntivo); alveolares (pulmones); células de Kupffer (hígado); osteoclastos (óseo); células de la microglía (nervioso), etc. • Las células dendríticas reciben este nombre porque presentan un citoplasma con abundantes ramificaciones y están presentes en grandes cantidades en tejidos en contacto con el medio exterior, como la piel (que cuenta con un tipo especializado de células dendríticas llamadas células de Langerhans) y el revestimiento interior de cavidades mucosas. • Tanto macrófagos como células dendríticas tras fagocitar patógenos, son capaces de digerir el material fagocitado, devolverlo a su membrana celular y presentarlo a los linfocitos especializados, y en este sentido actúan como células presentadoras de antígenos que relacionan la respuesta inespecífica y la específica. ✴Plaquetas: Son fragmentos de los megacariocitos. Cuando se produce una herida, los factores de coagulación generan la transformación del fibrinógeno en fibras y redes de fibrina, en las que quedan atrapadas las plaquetas, de forma que taponan las heridas. Además, liberan serotonina, que contribuye a la reacción inflamatoria. 2. Por su parte de la línea linfoide forman parte las células que intervienen principalmente en la respuesta adquirida específica, como son los linfocitos (T y B). Por sus características morfológicas se incluyen en esta línea las llamadas células asesinas o NK (del inglés natural killer) aunque trabajan en la respuesta inmune innata. ✴Los linfocitos T y B son células redondeadas grandes, sin granulaciones en su citoplasma. No son células fagocíticas, sino que reconocen de forma altamente específica cualquier agente extraño al organismo (antígeno -Ag-) que pueda atacarles. Para reconocer al Ag utilizan determinados receptores de membrana. Dichos receptores se utilizan para clasificar a los linfocitos: • Los linfocitos T (denominados así porque se originan en la médula ósea, pero maduran en el timo) intervienen directamente contra los Ag formando la llamada !383
  • 8. Biología - 2º Bachillerato respuesta celular. Los linfocitos T presentan en su membrana el receptor TCR; sólo son activados si entran en contacto con células que presenten antígenos. Se conocen tres tipos de linfocitos T: los linfocitos T colaboradores (Th), los linfocitos T citotóxicos (Tc) y los linfocitos T supresores (Ts), que se diferencian por la presencia de otro grupo de receptores (CD4 o CD8). • Los linfocitos B presentan en su membrana el receptor BCR; producen unas moléculas que son los anticuerpos (Ac) o inmunoglobulinas (Ig), que circulan por los fluidos del cuerpo inhabilitando los antígenos, por lo tanto, los linfocitos B forman la llamada respuesta humoral, en referencia a los humores corporales. Los linfocitos B se llaman así porque en las aves maduran en un órgano llamado la bolsa de Fabricio, aunque en los mamíferos se forman y maduran en la médula ósea roja. ✴Linfocitos NK. (natural killer): Son células citotóxicas inespecíficas, pues no reconocen antígenos concretos, por lo tanto no son específicos y no tienen memoria de sus encuentros anteriores con los mismos antígenos. Son de mayor tamaño que los linfocitos T y B y presentan granulaciones. Son capaces de destruir células infectadas por virus y células tumorales, sin necesidad de activación. Su función es destruir las células infectadas mediante perforinas -y otras sustancias citotóxicas- que logran formar poros en la membrana, lo que ocasiona la lisis celular, también pueden inducir apoptosis en la célula diana. 2.2.1. Las moleculas que participan en la respuesta inmune. Estas células inmunes sintetizan y segregan moléculas de distinto tipo para comunicarse y llevar a cabo su acción de defensa. Destacan las proteínas del complemento, las citocinas y, principalmente, los anticuerpos. El sistema del complemento es un conjunto de unas veinte proteínas plasmáticas (del suero sanguíneo) y tiene como función controlar la inflamación. Sus componentes interaccionan entre ellos y con otros elementos del sistema inmunitario. La puesta en marcha del sistema de complemento puede hacerse por dos vías de activación, la vía alternativa y la vía clásica. a. La vía clásica se activa como consecuencia de la reacción Ag-Ac en el momento en que los anticuerpos se unen a la superficie del agente patógeno. Se trata de una respuesta adaptativa específica. !384
  • 9. Tema 15: Inmunología b. La vía alternativa forma parte de la defensa inespecífica, se dispara en presencia de estructuras extrañas en la que el complemento se activa espontáneamente por ciertos microorganismos, que quedan recubiertos por moléculas del sistema, lo que permite su captura por las células fagocitarias. La activación del complemento, sea por una u otra vía, constituye una reacción en cascada en la que cada componente actúa sobre los demás. En este proceso se generan péptidos cuyos efectos son: 1. Opsonización (del griego opson, listo para comer): las moléculas recubren la superficie de los microorganismos y los marca para hacerlos más atractivas a las células fagocitarias, favoreciendo la fagocitosis. 2. Quimiotaxis: Atracción de los fagocitos hacia los lugares en que se está produciendo la infección. 3. Vasodilatación: Aumento del flujo sanguíneo hacia los lugares de activación, y aumento de la permeabilidad de la membrana de los capilares a las moléculas del plasma. 4. Ataque a la membrana del microorganismo, produciendo perforaciones en ésta, lo que provoca laa lisis celular por rotura de membranas. Bajo la denominación genérica de citocinas se designa un amplio grupo de moléculas que intervienen en la comunicación entre las células implicadas en la respuesta inmunitaria. Son los llamados intermediarios o mensajeros de la inmunidad. Todas las citocinas son de naturaleza peptídica o proteica; algunas son glucopéptidos. Entre ellas hay sustancias que actúan en la respuesta inespecífica, como interleucina (induce crecimiento y diferenciación de leucocitos), linfocinas, monocinas, o el interferón. Las interleucinas son un gran grupo de citocinas, producidas sobre todo por los linfocitos T, aunque algunas de ellas lo son por los fagocitos, o por otras células. Cada interleucina (IL) actúa sobre un grupo específico de células, normalmente p r o m o v i e n d o s u p r o l i f e r a c i ó n y diferenciación. Las mejor conocidas son la IL2, que es producida por los linfocitos T4 y estimula la proliferación de los T8, y la IL1, que es producida por los macrófagos y actúa sobre los linfocitos B. Las interleucinas producidas sólo por linfocitos reciben el nombre de linfocinas. Son producidas por los linfocitos T4 y actúan sobre los T8, regulando su proliferación y su transformación en células plasmáticas (productoras de anticuerpos). El interferón es una glucoproteína producida por células infectadas por virus, una especie de señal de alarma que se une a las células vecinas para que éstas resistan el ataque del virus, induciendo un estado de resistencia antivírica. Un grupo de !385
  • 10. Biología - 2º Bachillerato interferones (IFN) es producido por linfocitos T activados y otro por células infectadas por virus. Constituyen la primera línea defensiva frente a muchos virus; por ejemplo, produciendo enzimas que impidan la duplicación de los virus, al interferir en la síntesis de ADN. También pueden favorecer la lisis de células infectadas, activando las células NK o los macrófagos y estimulando a los linfocitos B. Existen otras citocinas que, con funciones diversas, participan en la diferenciación de las células madre de la médula ósea roja, en la inflamación y en las reacciones citotóxicas, entre otras. 3. LOS VERTEBRADOS POSEEMOS TRES BARRERAS DEFENSIVAS FRENTE A LA INFECCIÓN Las tres barreras que defienden a los vertebrados frente a la infección son: a. La piel, las mucosas y las secreciones, que evitan la entrada de agresores externos. b. La inmunidad inespecífica mediante células fagocitarias, que actúan en un primer momento contra aquellos agentes externos que han conseguido penetrar en el organismo. c. La inmunidad específica, que actúa cuando se ve desbordada la barrera anterior, reconociendo selectivamente y e l i m i n a n d o a a q u e l l o s microorganismos que hayan conseguido superarla. Las células encargadas de la respuesta adquirida son los linfocitos T, que implican la respuesta celular, y los linfocitos B, que fabrican unas proteínas llamadas anticuerpos o inmunoglobulinas. 3.1. La piel y las mucosas forman la primera línea de defensa. La barrera constituida por la piel y las mucosas es altamente eficaz, impidiendo la entrada de la mayoría de los microorganismos. La epidermis crece desde sus capas más internas hacia el exterior, al tiempo que las células se llenan de queratina y mueren. La queratinización de las células constituye una barrera infranqueable para los microorganismos, una piel en perfecto estado es "impermeable" a casi todas las bacterias, y su importancia viene avalada por el hecho de que las personas que han sufrido graves quemaduras son especialmente sensibles a las infecciones. Las mucosas realizan un papel equivalente en las aberturas y cavidades naturales del organismo. Las mucosas están formadas por un epitelio más frágil que la piel, pero segregan líquidos con funciones bactericidas producidos por las glándulas epiteliales (saliva, lágrimas, etc.), estos líquidos contienen antibióticos naturales, como la lisozima, que degrada las paredes celulares de algunas bacterias, o la lactoferrina, una proteína de la leche que se une específicamente al hierro, disminuyendo la disponibilidad del mismo para las bacterias que lo utilizan como nutriente. Los epitelios respiratorios presentan un epitelio ciliado que, continuamente, baten las sustancias inspiradas envueltas en moco y la devuelven a la faringe, desde donde pueden ser expectorados o ingeridas vía digestiva. El pH ácido del flujo vaginal o del jugo gástrico (pH<2) evita la proliferación de bacterias y mata a la casi la totalidad de los microorganismos presentes en los alimentos (no !386
  • 11. Tema 15: Inmunología obstante, microorganismos como Helicobacter pilori pueden resistir dicha acidez y ser capaces de provocar úlceras gástricas o duodenales). Dentro de esta primera barrera defensiva, uno de los mecanismos más eficaces es la defensa microbiológica, puesto que la flora bacteriana que reside en la piel, en las mucosas o en el intestino, convive en simbiosis con nuestro organismo y excluye, por competencia, a los demás microorganismos, potencialmente patógenos: se ha podido comprobar que en el tubo digestivo no puede implantarse una especie patógena más que en el caso de que la flora local se haya visto alterada. ! 3.2. La inmunidad inespecífica es la respuesta inflamatoria. Esta segunda barrera está basada en la acción de células fagocitarias de dos tipos: macrófagos y polimorfonucleados (PMN). Los primeros actúan en los tejidos, mientras que los segundos lo hacen en la sangre. Ambos poseen amplia movilidad y numerosos lisosomas, fundamentales para inactivar a los "invasores" mediante la fagocitosis. La acción de estos dos tipos celulares se ve apoyada por la de otras células; es el caso de los mastocitos, que liberan histamina. Los macrófagos son capaces de reconocer si una determinada célula, o un fragmento celular, pertenece al propio organismo o es de procedencia ajena a éste. Este reconocimiento se consigue gracias a que, en la membrana de cada célula del individuo, existe un conjunto de proteínas, denominado complejo principal de histocompatibilidad (MHC). El complejo mayor de histocompatibilidad es una familia de genes, presente en todos los vertebrados, que se están ubicados en el brazo corto del cromosoma 6 en el caso de los humanos. Se trata de unos 20 genes, cada uno de los cuales tiene entre 8 a 10 alelos que codifican proteínas (glucoproteínas) denominadas antígenos de histocompatibilidad. Estas proteínas son parte de la membrana de las células de cada individuo. Salvo gemelos univiteinos, las posibilidades de que dos personas tengan la misma combinación y presenten las mismas !387
  • 12. Biología - 2º Bachillerato proteínas CMH en sus membranas es prácticamente nula. Funcionan como un auténtico carnet de identidad molecular, por tanto, frente a otra célula funcionan como antígenos (de histocompatibilidad). En los humanos hay dos tipos, las CMH-I están presentes en prácticamente todas las células, salvo excepciones como las células asesinas, mientras que las CMH-II sólo se encuentran en células especializadas del sistema inmunitario, como macrófagos y linfocitos B, es decir en células que tienen un papel importante en la respuesta específica. En humanos el CMH también recibe el nombre de HLA (antígenos linfocitarios humanos). La acción de esta segunda barrera defensiva origina una reacción inflamatoria (de inflammatio que significa hacer fuego). La respuesta inflamatoria ocurre solo en tejidos conectivos vascularizados y tiene como fin aislar y destruir al agente dañino, y reparar el tejido u órgano dañado. La inflamación es la respuesta inespecífica que comienza con la liberación de histamina, por parte de los tejidos dañados. Los basófilos y los mastocitos liberan sustancias mediadoras, como histamina, prostaglandinas y serotonina. Estas citoquinas inducen la coagulación y atraen a neutrófilos hacia la herida. La histamina causa vasodilatación de los capilares de la zona afectada, que debido a ello se enrojece. Por su parte, las prostaglandinas provocan el incremento de la permeabilidad, lo que permite la salida de líquido con macromoléculas plasmáticas y también de células sanguíneas. Los neutrófilos y monocitos que circulan por los capilares son atraídos por quimiotaxis y salen de los vasos sanguíneos, fenómeno conocido como diapédesis. En consecuencia, la parte inflamada se hincha y la temperatura sube localmente. Los neutrófilos y macrófagos que acceden a la zona dañada actúan fagocitando a los agentes invasores. El acúmulo de fagocitos vivos o muertos, junto con los cadáveres de microbios y el suero sanguíneo exudado forma el pus. Durante la inflamación disminuye la concentración de hierro circulando en la sangre; se trata de un mecanismo de defensa para reducir el hierro disponible que pudiera ser utilizado por el organismo invasor para su proliferación. La respuesta inflamatoria puede estar acompañada por una respuesta sistémica que se caracteriza por la aparición de fiebre, aumento de la síntesis de hormonas esteroideas y síntesis de proteínas hepáticas. Ocurre como consecuencia de la aparición de los macrófagos, que s e g r e g a n c i t o q u i n a s proinflamatorias: interleucinas IL-1, IL-6, IL-8, los interferones y el TNF (factor de necrosis tumoral). Los signos de la inflamación son: !388
  • 13. Tema 15: Inmunología • Rubor o enrojecimiento, causado por el aumento del diámetro de los vasos sanguíneos próximos a la zona infectada (vasodilatación), con lo que aumenta el flujo sanguíneo en esa zona, en la que enrojece la piel y aumenta la temperatura localmente. Este calor o aumento de la temperatura de la zona inflamada también se debe al incremento del consumo local de oxígeno. • Tumefacción debido a la salida de las células y del plasma sanguíneo, lo que aumenta la cantidad del líquido intersticial y propicia la formación de un edema. • Dolor que aparece como consecuencia de la liberación de sustancias, como las prostaglandinas, que excitan las terminaciones nerviosas de la zona. 3.3. Tercera barrera: inmunidad específica. Si los microorganismos no han sido totalmente eliminados en la inflamación, actúa la tercera barrera, que es la respuesta adaptativa, en la que se produce una identificación altamente específica mediante el reconocimiento específico de determinadas estructuras de los microorganismos invasores, denominados antígenos. Un antígeno es una parte de una macromolécula susceptible de ser reconocida como extraña por el sistema inmunitario. A continuación, se produce una etapa de diferenciación y selección de los linfocitos capaces de reaccionar contra ese Ag y, más tarde, una respuesta efectora en la que se pone en marcha una serie de mecanismos que acaban por destruir al agente portador del Ag por medio de dos vías, que son la respuesta humoral y la respuesta celular: • La respuesta humoral se realiza por medio de anticuerpos. En presencia de antígenos, los linfocitos B se convierten en células productoras de anticuerpos, que se liberan a todos los líquidos corporales (humores) hasta que encuentran a los antígenos y los neutralizan. • En el caso de los virus o de otros patógenos que se desarrollen en el interior de las células, los Ac circulantes en los humores no son efectivos, por lo que se necesita de una respuesta celular, en la que las células infectadas muestran algún Ag del patógeno en su membrana y este Ag es reconocido por los linfocitos T citotóxicos, los cuales atacan a las células. Las características básicas de la respuesta inmune específica son: ✴Especificidad de la respuesta frente al antígeno determinado. Una vez reconocido es atacado sólo por un determinado clon de linfocitos Tc y por un tipo de anticuerpos determinados. El reconocimiento es a nivel molecular, depende de los receptores de membrana existentes en cada tipo de linfocito, que se unen específicamente a un solo Ag. ✴Diversidad de anticuerpos y linfocitos. Se explica porque la respuesta es específica, y como existen un número muy elevado de antígenos diferentes, tiene que haber una diversidad elevada de los elementos del sistema inmunitario. Se calcula que hay entre 109 -1015 clones de linfocitos, cada clon presenta un receptor de membrana específico frente a un Ag. ✴Clonalidad. Cuando un linfocito es activado, se multiplica y origina un clon o línea celular, es decir, se hacen numerosas copias de la misma célula que presentan los mismos receptores de membrana, todos ellas van a combatir contra un mismo antígeno. ✴Reconocimiento de lo propio, o tolerancia. El sistema inmunitario tiene la capacidad de diferenciar los componentes de su propio organismo, lo propio, de los !389
  • 14. Biología - 2º Bachillerato elementos extraños o no propios. Por tanto, las células del sistema inmune tienen que aprender a distinguir las células propias y no destruirlas, esto ocurre durante la etapa embrionaria por un proceso de selección clonal. El resultado es que se eliminan todos los posibles linfocitos que podrían producir anticuerpos frente a los antígenos propios. ✴Memoria a largo plazo, de forma que el sistema inmune recuerda y reconoce un antígeno mucho tiempo después de haber tenido el último contacto con él. Esto permite que las personas sean inmunes a enfermedades infecciosas que ya han sufrido, como la varicela; pues el sistema inmune reconoce al virus y la respuesta inmunitaria es muy rápida y efectiva. Cuando ocurre el primer contacto con del sistema inmunológico con un antígeno cualquiera se inicia la respuesta primaria que, además de eliminar al invasor, provoca la diferenciación de células que quedan preparadas para poder identificar ese invasor; estas células se denominan células de memoria. En posteriores encuentros con el mismo antígeno, las células de memoria producirán una respuesta secundaria que es más contundente, rápida y eficaz que la respuesta primaria. Las vacunas se basan en esta característica. 4. LOS ANTÍGENOS Y LOS ANTICUERPOS 4.1. Los antígenos señalizan a los agentes ajenos. Los antígenos (Ag) son todas aquellas sustancias capaces de desencadenar en el organismo una respuesta inmunitaria específica, que provoca la formación de anticuerpos para destruirlos; normalmente, suelen ser sustancias sustancias exógenas, es decir, extrañas al organismo, aunque también puede haber autoantígenos, que son moléculas propias del organismo, que actúan como Ag debido a un fallo en el mecanismo de tolerancia o para reconocer de una situación determinada, como sucede con los marcadores que presentan las células cancerígenas. Pueden ser moléculas que forman parte de determinadas estructuras biológicas externas (glucocálix, flagelos, pared y cápsulas bacterianas, cápsidas y envueltas de virus etc.) o pueden ser moléculas libres. Ejemplos de antígenos son las proteínas spike del coronavirus o la glucoproteína gp120 del VIH, el lipopolisacárido de bacterias Gram - o el enzima fosfodiesterasa presente en el veneno de serpiente. Los antígenos son sustancias con las siguientes características: • Tamaño: Para tener capacidad antigénica las moléculas deben ser macromoléculas de gran tamaño. Las biomoléculas de bajo peso molecular, como aminoácidos y monosacáridos carecen de capacidad antigénica. Ahora bien, algunas moléculas de baja masa molecular, como los haptenos, pueden comportarse como antígeno si están unidas a proteínas del organismo • Naturaleza química: Los distintos tipos de macromoléculas tienen diferentes capacidades antigénicas. En general, las heteroproteínas son mejores antígenos que los heteropolisacáridos y éstos que los lípidos y ácidos nucleicos. • Cierta complejidad química: Los polímeros monótonos suelen presentar menos capacidad antigénica que los de composición más heterogénea. !390
  • 15. Tema 15: Inmunología • Estabilidad química: Si la posible molécula antigénica se degrada rápidamente pierde enseguida su capacidad de ataque. • Ser extraña: En general, las moléculas con un gran parecido estructural a moléculas propias del organismo receptor carecen de capacidad antigénica debido a la tolerancia. Por ejemplo, una proteína cuya secuencia de aminoácidos ha divergido mucho evolutivamente entre especies diferentes suele generar respuesta inmunitaria, al contrario que una cuya secuencia se ha conservado más o menos constante, como es el caso del citocromo C o el colágeno. 4.1.1. El epítopo es la parte reconocible del antígeno. En realidad, una macromolécula capaz de provocar una respuesta específica, como puede ser una proteína de la superficie externa de una bacteria o un virus, no es toda ella un Ag, sino que suelen ser pequeños fragmentos de la macromolécula los que presentan la capacidad antigénica, estas zonas se denominan determinantes antigénicos o epítopos. Además, esta molécula antigénica puede tener varias zonas con capacidad antigénica (antígenos polivalentes), de forma que cada determinante antigénico será reconocido por un anticuerpo distinto al que se unirá de forma específica. Para que el sistema inmune pueda desencadenar una respuesta cuando detecta al antígeno, es necesario que sea reconocido como tal. Esto se consigue cuando ocurre la unión selectiva del determinante antigénico a ciertas moléculas, denominadas receptores antigénicos, situados en la membrana plasmática de algunas células. Existe una complementariedad entre la estructura espacial y de carga de los determinantes antigénicos con sus receptores. 4.2. Los anticuerpos o inmunoglobulinas son proteínas globulares. Los anticuerpos (Ac) son proteínas globulares complejas del tipo inmunoglobulinas (Ig) sintetizadas por linfocitos B maduros cuando se encuentran con un Ag y se transforman en células plasmáticas. Los anticuerpos pueden quedar adheridos a la membrana del linfocito B, actuando como anticuerpos de superficie, o bien, son segregados al exterior celular y dada su estructura tridimensional se unen con enorme precisión a los antígenos. Están presentes en la sangre, leche materna, lágrimas… y pueden llegar a constituir hasta el 20% del peso total de las proteínas del plasma. La parte proteica de las inmunoglobulinas presenta una estructura cuaternaria con 4 subunidades: 2 cadenas son más cortas y se llama cadenas ligeras (L) y otras dos más largas, son las cadenas pesadas (H). Las cadenas se unen entre sí por puentes disulfuro (covalentes y !391
  • 16. Biología - 2º Bachillerato estables) y uniones no covalentes, dando una estructura en “Y” en forma de horquilla. Las cadenas ligeras pueden ser de dos tipos, λ o κ, pero en cada Ig, siempre son iguales ambas cadenas ligeras; mientras que las cadenas pesadas pueden ser de cinco tipos, α, δ, γ, ε y µ, también iguales entre ambas cadenas. El conjunto de la molécula de inmunoglobulina tiene 2 regiones diferentes, una pequeña región variable situada en la parte distal en la zona N- terminal, que es responsable de la reacción altamente específica antígeno-anticuerpo, y una región constante, propia de la especie y del tipo de inmunoglobulina, donde se encuentra el extremo C-terminal. En las regiones variables se diferencian unas zonas hipervariables, o parátopo, que son los lugares por los que se establece la unión con los antígenos, la forma de Y le proporciona 2 sitios de unión al Ag. En la especie humana se distinguen cinco clases de inmunoglobulinas atendiendo a su estructura y a cuál sea su cadena pesada: inmunoglobulina G (abreviadamente IgG), IgM, IgA, IgD e IgE. Las principales características de las inmunoglobulinas son: a. Inmunoglobulina G: Son monoméricas y su peso molecular es de aproximadamente 150.000. Es la Ig de mayor importancia cuantitativa en el plasma sanguíneo y en líquidos intersticiales. Facilitan la fagocitosis y estimulan la activación del complemento. Combate a los microorganismos y sus toxinas. Posee permeabilidad placentaria, lo que ofrece una defensa primordial contra las infecciones durante las primeras semanas de vida, defensa que puede aumentar, puesto que la IgG también forma parte del calostro. Es muy abundante en la respuesta inmunitaria secundaria. b. Inmunoglobulina M: Es una molécula pentamérica. Su peso molecular es 900.000. Se encuentran en la sangre, líquidos intersticiales y membranas de los linfocitos B, !392
  • 17. Tema 15: Inmunología donde pueden reconocer a los antígenos. Son muy eficaces en la activación del complemento y precipitando los antígenos solubles y como citolíticos. Son las primeras Ig que se segregan cuando se tiene un primer contacto con el antígeno (respuesta primaria). c. Inmunoglobulina A: Las IgA aparecen en las secreciones seromucosas, como saliva, lágrimas, sudor, calostro… en las que son moléculas diméricas (en sangre se presentan en forma monomérica). La forma dimérica está formada por dos Ig unidas entre sí y protegidas por otra proteína, denominada componente secretor. Su función es defender las superficies expuestas del organismo contra el ataque de los microbios, inhibiendo la adherencia de éstos a la superficie de las células de las mucosas. d. Inmunoglobulina D: Son monoméricas. Se encuentran en las membranas de los linfocitos B, por lo que participan en el reconocimiento de antígenos y en la estimulación de la producción de otros anticuerpos. e. Inmunoglobulina E: Son monoméricas. Pueden encontrarse en la sangre y en los líquidos extracelulares. Su principal papel parece ser el de proteger las superficies mucosas externas del organismo. Cuando se unen a los leucocitos eosinófilos provocan su desgranulación y liberación de enzimas digestivos y de otras moléculas que actúan sobre estructuras que no se pueden fagocitar (parásitos). Si se unen a mastocitos y basófilos también provoca su desgranulación y participan en la inflamación. Muchos procesos alérgicos están relacionados con esta liberación masiva de sustancias enzimáticas. 4.3. Reacción antígeno-anticuerpo. Cuando un antígeno se encuentra con un anticuerpo específico sintetizads para combatirlo se produce la reacción antígeno-anticuerpo. Esta reacción consiste en la unión específica de un anticuerpo con un antígeno, para anular, inhibir o impedir su toxicidad. Ambas moléculas se r e c o n o c e n p o r q u e s o n complementarias y se efectúa a través de enlaces débiles entre una parte del antígeno y los aminoácidos del sitio de unión del anticuerpo. La reacción se caracteriza por su especificidad, rapidez, espontaneidad y reversibilidad. Las reacciones Ag-Ac pueden llevarse a cabo "in vitro" en los laboratorios, mediante técnicas de radioinmunoensayo, como ELISA, en la que esta reacción se acopla a otra que produce un cambio observable (como la aparición de un color); esto permite, por ejemplo, conocer si un individuo presenta anticuerpos contra una determinada enfermedad o si ha estado alguna vez en contacto con un microrganismo concreto, como sucede con las pruebas !393
  • 18. Biología - 2º Bachillerato de detección de anticuerpos contra el VIH o contra el SARS-Cov2. También se puede utilizar para detectar la presencia de una molécula específica, como sucede en los test de embarazo, en los que se utiliza un anticuerpo contra la hormona embrionaria HCG. Existen varios tipos de reacción Ag-Ac: 1.Reacción de precipitación: La precipitación ocurre cuando los antígenos son solubles, los anticuerpos pueden reunir varios antígenos, formando una estructura de mayor tamaño e insoluble, que precipita y es fagocitada. Esta reacción es reversible si al suero con precipitados de complejo Ag-Ac se añaden más antígenos. 2.Reacción de aglutinación: Este tipo de reacción se produce cuando los anticuerpos reaccionan con antígenos situados en la superficie de bacterias u otras células. Como el anticuerpo tiene 2 sitios de unión y se puede unir a los Ag de 2 células, si hay muchos anticuerpos se unirán muchas células, formando agregados de células que sedimentan fácilmente. Estos agregados formados impiden que los patógenos ataquen a otras células y favorece la acción de los fagocitos. Es la reacción que se produce en las transfusiones de sangre. Los antígenos de este tipo se denominan aglutinógenos y los anticuerpos aglutininas. 3.Reacción de neutralización: La neutralización se produce por la unión del anticuerpo a las porciones del antígeno implicadas en alguna actividad, esta unión impide la realización de dicha actividad; por ejemplo, al unirse los anticuerpos a los antígenos de la cápsida de un virus implicada en el reconocimiento de la célula hospedadora, se bloquea el receptor vírico, impidiendo la entrada del virus, debido a que no puede unirse a la célula. Otro ejemplo sería la neutralización de toxinas por la unión del anticuerpo a la toxina. 4.Reacción de opsonización: La opsonización es un proceso que facilita la fagocitosis o la lisis de los patógenos al rodearse de anticuerpos, que actúan señalizándolos, haciéndolos más “atractivos” para los macrófagos, los cuales se ven estimulados y fagocitan con mayor avidez aquellos antígenos que tienen unidas moléculas de anticuerpos. La opsonización también puede inducirse por mediadores producidos por los linfocitos T4 o a través del sistema del complemento, que se tratará más adelante. 5. ACTIVIDAD DE LAS CÉLULAS EN LA RESPUESTA INMUNITARIA 5.1. Los macrófagos fagocitan partículas extrañas. Los macrófagos son células grandes y deformables, con capacidad para fagocitar todo tipo de partículas e, incluso, células enteras. Se encuentran deambulando por los tejidos, especialmente en las proximidades de ganglios y vasos linfáticos y de vasos sanguíneos. Se originan por maduración, fuera de los vasos sanguíneos, de los monocitos, células sanguíneas que proceden de la médula ósea roja. Como se dijo anteriormente, los macrófagos son capaces de reconocer si una célula o fragmento pertenece al propio organismo o es extraña a éste. El !394
  • 19. Tema 15: Inmunología reconocimiento se consigue gracias al complejo principal de histocompatibilidad (MHC), un conjunto de proteínas que, con ciertas variantes, se encuentra en la superficie de la membrana de todas las células del organismo. Prácticamente todas las células nucleadas del cuerpo expresan el MHC clase I. El MHC de clase II se expresa, solamente, en algunas células del sistema inmunitario. Las proteínas que forman el MHC están codificadas por numerosos genes. Un individuo hereda una combinación particular de estos genes, por lo cual el MHC es diferente en cada individuo de una misma especie. Cuando un macrófago entra en contacto con una célula o fragmento extraño y lo reconoce como tal, lo fagocita. A continuación, fusiona sus lisosomas al fagosoma para digerirlo, por último, une fragmentos de las macromoléculas digeridas (estos fragmentos actuarán como antígeno) a las proteínas del MHC de clase II y transporta al Ag unido al MCH-II hasta su membrana, de forma que presentará el Ag a otras células del sistema inmunitario. Las células que presentan un antígeno en su superficie, unido a una proteína del MHC-II, se denominan células presentadoras de antígeno. Además, el macrófago que ha contactado con un elemento extraño sintetiza una proteína, denominada B7, un receptor de membrada que participa en la activación de los linfocitos T. 5.1.1. Los linfocitos T han madurado en el timo. Los linfocitos T se encuentran, fundamentalmente, en los ganglios linfáticos y en los vasos sanguíneos y linfáticos. Se forman a partir de células madre de la médula ósea roja que han madurado en el timo. Los linfocitos T poseen en sus membranas un receptor, el TCR (receptor de células T). Una parte de este receptor es siempre igual (región constante); otra parte del receptor es la región variable. La región variable presenta una enorme diversidad en distintas poblaciones de linfocitos T es la región encargada de reconocer al antígeno. Pero los linfocitos T no son capaces de reconocer al antígeno aislado, sino que reconocen al Ag unido a una proteína del MHC. Existen dos tipos de linfocitos T: los linfocitos T auxiliares (Th –de helper- o T4) y los linfocitos T citotóxicos (Tc o T8). Los linfocitos T4, además del TCR, presentan otro receptor de membrana específico, el CD4, encargado de reconocer a la proteína MHC- II, además de otros receptores, como el CD28, que reconocen a la proteína B7. !395
  • 20. Biología - 2º Bachillerato Por otra parte, los linfocitos T8, además del TCR, presentan otro receptor de membrana específico, el CD8, encargado de reconocer a la proteína MHC-I, además de otros receptores, como el CD28, que reconocen a la proteína B7. Los linfocitos T4 son activados al tomar contacto, simultáneamente, con la proteína del MHC-II unida a un antígeno y con la proteína B7 producida por macrófagos que han contactado con ese mismo antígeno. Cuando las diferentes poblaciones de LT se diferencian en el timo, en el caso de que un linfocito T reaccionara con un autoantígeno, la célula que presentara este Ag propio, no tendrá la proteína B7, de forma que no se producirá la unión con el receptor CD28. La ausencia de esta segunda señal imposibilitará la activación de este linfocito T4 autoreactivo, que será eliminado en el timo, evitando así que la respuesta inmune celular se ejerza contra el mismo organismo (autotolerancia). Una vez activado, el T4 sintetiza mensajeros inmunitarios destinados a estimular a otras células inmunitarias que hayan contactado con el mismo antígeno: - Estimulan a las células fagocitarias (p. ej. macrófagos), de manera que resulta más eficaz la fagocitosis de ese antígeno (reacción de opsonización). - Estimulan a los linfocitos B para que sinteticen anticuerpos específicos contra el antígeno. - Estimulan a los linfocitos T8. ! (A) Si el linfocito T contacta con un antígeno, pero no lo hace a la vez con la proteína B7, queda inactivado. (B) Si el linfocito T contacta simultáneamente con un antígeno y la proteína B7, se activa y prolifera. En cuanto a los linfocitos T8, se activan al tomar contacto con un macrófago que les presenta simultáneamente la proteína del MHC-I unida al antígeno y con la proteína B7. Estos linfocitos son capaces de reconocer a las células infectadas por el mismo antígeno y provocar su muerte (por lo que los T8 activos se denominan células asesinas). Además, el linfocito T8 activo sintetiza diversos mensajeros inmunitarios. !396
  • 21. Tema 15: Inmunología 5.2. Los linfocitos B activados dan lugar a células productoras de anticuerpos Los linfocitos B se originan también a partir de células primordiales de la médula ósea roja, pero maduran en ésta y en el hígado fetal. La superficie de un determinado linfocito B se halla recubierta por numerosos receptores (CBR) específicos para un determinado antígeno. El contacto con éste puede tenerlo el linfocito por sí mismo, o bien porque le es presentado por un macrófago. Cuando el linfocito B toma contacto con el antígeno para el que posee receptores, lo reconoce. Si entonces recibe el mensajero inmunitario adecuado de los linfocitos T4 que contactaron con el mismo antígeno, el linfocito B se activa y prolifera: parte de los nuevos linfocitos da lugar a células plasmáticas, mientras el resto continúa la proliferación, quedan en los tejidos como células de memoria específicas contra dicho antígeno. Las células plasmáticas merodean por el líquido intersticial y segregan anticuerpos específicos contra el antígeno reconocido. Esta producción cesará cuando dejen de recibir de los linfocitos T4 el mensajero inmunitario que la induce. 5.3. Respuestas de los linfocitos B ante la presencia del antígeno. La respuesta específica que produce un linfocito B que se encuentra frente a un determinado antígeno no es siempre exactamente igual. Cuando un organismo tiene un primer contacto con un antígeno se provoca la denominada respuesta primaria, en ella la cooperación celular y la consiguiente liberación de anticuerpos no suele detener el proceso infeccioso. Se caracteriza por un periodo de latencia de varios d í a s e n l a p r o d u c c i ó n d e anticuerpos, de forma que la máxima concentración de Ac se alcanza más de una semana después del contacto con el Ag, durante este tiempo se están produciendo los f e n ó m e n o s d e f a g o c i t o s i s , presentación de Ag, selección clonal y diferenciación de las linfocitos B !397
  • 22. Biología - 2º Bachillerato en células plasmáticas y de memoria; además, la producción de anticuerpos es lenta y su cantidad no muy elevada (predominando la IgM). Durante este periodo de latencia, hasta que llegue la máxima concentración de Ac, se puede producir la enfermedad causada por el microorganismo portador del Ag. Si, posteriormente, se volviese a contactar con el mismo antígeno, se produciría una respuesta secundaria, en la que, sin periodo de retraso, se genera una producción de anticuerpos (fundamentalmente IgG) más rápida, abundante y prolongada en el tiempo, que destruirá al agente invasor, en muchas ocasiones, sin que llegue a producirse la enfermedad. En este tipo de respuesta se fundamentan las vacunas. La memoria inmunológica se debe al aumento en el número de linfocitos después de su activación (expansión clonal) y a su diferenciación. Los linfocitos que se diferencian en células de memoria viven muchos años y ante una segunda exposición se activan con mayor celeridad. Además, al ser activados, pueden diferenciarse tanto en células efectoras como en células de memoria. 6. EL FUNCIONAMIENTO DE LA RESPUESTA INMUNITARIA 6.1. El sistema inmunitario actúa mediante la selección clonal. La característica más notable del sistema inmunitario de los vertebrados es su capacidad de responder, de modo altamente específico, a cualquier antígeno. Si tenemos en cuenta que pueden existir millones de antígenos, para los que pueden sintetizarse sus correspondientes anticuerpos específicos, ¿cómo podemos explicar la existencia de una diversidad tan grande de anticuerpos y cómo podemos explicar que cada anticuerpo sea sintetizado cuando se necesita? Desde la década de 1950 se ha ido abriendo camino la hipótesis de la selección clonal, propuesta originalmente por Sir Mac Farlane Burnet y que se basa en la idea de que, durante el desarrollo, cada linfocito queda destinado a reaccionar contra un determinado antígeno, ya que presenta un receptor específico contra dicho Ag, aún antes de haber sido expuesto a éste. Cuando se activa un linfocito, se reproduce mediante mitosis sucesivas, dando lugar a una población clonal, es decir, un linaje de células idénticas, capaz de reaccionar contra el mismo Ag. La respuesta inmunitaria adaptativa representa un complejo mecanismo que responde ante la presencia de ese Ag concreto y selecciona el linfocito capaz de responder a dicho !398
  • 23. Tema 15: Inmunología antígeno, lo activa y desencadenar la proliferación de sus células para originar el clon de linfocitos idénticos, capaces de reaccionar contra ese Ag específico. La hipótesis de la selección clonal llevaba aparejado un problema de naturaleza genética: dado que los Ac son proteínas, y que cada proteína es codificada por un gen, ¿poseemos millones de genes para la codificación de anticuerpos, incluso contra sustancias con las que ni nosotros ni nuestros antepasados hemos tenido jamás contacto? La respuesta es, evidentemente, no: no poseemos millones de genes para la codificación de Ac. Los trabajos del japonés Tonegawa han demostrado que la gran diversidad de Ac se consigue gracias a la reordenación aleatoria de tan sólo algunos centenares de segmentos genéticos. Estos trabajos le valieron el Nobel de Medicina en 1987. 6.2. Existen dos tipos de respuesta inmunitaria específica: la respuesta humoral y la celular. La respuesta humoral es el conjunto de mecanismos inmunitarios en los que intervienen proteínas específicas fabricadas contra los antígenos extraños que se difunden por todos los fluidos del organismo. Estas proteínas son los anticuerpos, se difunden por la sangre, la linfa y los tejidos intersticiales. Las células plasmáticas, derivadas de los linfocitos B, son las encargadas de la producción de anticuerpos. La respuesta humoral no es eficiente ante parásitos intracelulares, ya que los anticuerpos circulantes no podrán actuar frente a microorganismos “escondidos”. Por ello, es necesaria una respuesta celular, producida por linfocitos T, capaces de destruir a las células infectadas por el parásito. 6.2.1. La respuesta humoral. Los macrófagos y los linfocitos B son células con un complejo principal de histocompatibilidad de tipo II (CMH-II) y actúan como células presentadoras de antígenos (CPA). Ambos tipos de células pueden actuar fagocitando a un microorganismo portador de un antígeno. Cuando se produce la fagocitosis, la célula fagocitaria lo digiere y luego exhibe en su membrana la molécula antigénica unida al CMH-II, transformándose en una célula presentadora de antígeno (CPA), es decir, los Ag son presentados en la membrana de las CPA unidos a moléculas del CMH-II. En los órganos linfoides secundarios, las CPA interactúan con los linfocitos Th helper o colaboradores, los cuales, mediante sus receptores TCR y CD4, reconocen específicamente al complejo Ag- MHC-II, de forma que los linfocitos Th son activados y se convierten en células efectoras. Las CPA no activan a todos los Th; el linfocito T activado es aquél cuyo TCR, junto al correceptor, el CD4, tienen la estructura adecuada para reconocer específicamente al antígeno que le está siendo presentado. A éste se lo llama linfocito competente. La activación selectiva y multiplicación de la población de linfocitos competentes entre todas las poblaciones existentes se conoce como “hipótesis de la selección clonal” (elaborada por F.M.Burnet). Los linfocitos Th se activados actúan como intermediarios en la respuesta inmunitaria, capaces de activar, a su vez, a los linfocitos B. Éstos se forman y diferencian en la médula ósea roja, donde adquieren su capacidad de síntesis de los anticuerpos; también es donde se generan millones de linfocitos B genéticamente distintos que sintetizarán los distintos !399
  • 24. Biología - 2º Bachillerato anticuerpos conocidos. Se calcula que se pueden sintetizar unos mil millones de anticuerpos diferentes y cada linfocito solo podrá fabricar un solo tipo de anticuerpo. Los linfocitos B poseen anticuerpos en la membrana para reconocer directamente el antígeno y activarse, pero también se pueden activar indirectamente a través de un linfocitos Th. Los linfocitos B, generalmente, no están diferenciados y los que lo están no son activos. Para activarlos hace falta que un antígeno sea directamente reconocido por un linfocito B de una manera específica, o que una CPA active a un linfocito Th competente, este linfocito Th tendrá que activar, a su vez, a un linfocito B específico, que reconozca al Ag. Como resultado de la unión entre el CD-28 del linfocito Th y el B-7 del linfocito B, se liberan las interleucinas IL4, IL5, IL6 e IL10. Estas moléculas provocan la activación, reproducción y diferenciación de los linfocitos B, originando una serie o clon de células productoras del mismo tipo de anticuerpo. Por lo tanto, la irrupción del antígeno es lo que provoca la selección del clon celular. Los linfocitos B activados se transforman en dos tipos celulares: • C é l u l a s p l a s m á t i c a s : s e consideran linfocitos B maduros y p o s e e n u n R E R m u y desarrollado, donde fabrican y segregan gran cantidad de anticuerpos (más de 10 millones de moléculas por hora). Estas células no salen de los órganos linfoides, sino que salen los anticuerpos y viajan por la sangre hasta la zona infectada. • Células de memoria: algunos linfocitos B se convierten en células de memoria, que, aunque producen muy pocos anticuerpos, se mantendrán en reserva en los órganos linfoides (muchos años o incluso toda la vida), para responder de forma eficaz a la reaparición del antígeno (respuesta secundaria), y ante una !400
  • 25. Tema 15: Inmunología segunda infección se multiplican generando células plasmáticas, las cuales producirán grandes cantidades de anticuerpos capaces de acabar más rápidamente con el antígeno extraño. Los dos tipos de linfocitos B se acumulan en la zona cortical de los ganglios linfáticos, desde donde pasarán a la linfa y posteriormente a la sangre. 6.2.2. La respuesta celular. Los linfocitos T citotóxicos (Tc o T8) actúan directamente sobre células eucariotas extrañas, como las de un trasplante, y también contra las células del propio organismo si se encuentran afectadas por un agente infeccioso (virus a bacteria intracelular) o se han convertido en cancerígenas, por eso se habla de la defensa celular específica. Todas estas células infectadas o peligrosas llevan antígenos en su CMH de tipo I que el linfocitos Tc puede reconocer, pero nos centraremos en la defensa ante una infección vírica. Como vimos en el tema anterior, el ciclo lítico del virus supone que el virión entra en una célula hospedadora y toma el control de su metabolismo, convertiéndola en una fábrica de multiplicar virus. La célula no puede hacer nada para defenderse, pero sí puede hacer algo beneficioso para el organismo, tomar un péptido viral con capacidad antigénica, unirlo a una proteína del MHC de tipo I y presentarlos en su membrana. De esta forma, la célula infectada por el virus se habrá convertido en una CPA (la célula estará avisando al sistema inmunológico de que está infectada por un virus). Los linfocitos T citotóxicos (T8) proliferan en los ganglios linfáticos próximos al foco de la infección. En los ganglios se seleccionará el linfocito Tc competente, aqué que es capaz de reconocer el Ag viral asociado al MHC-I mediante su TCR unido al correceptor CD8. Además de la interacción TCR-CD8/Ag-MHC-I, se produce una segunda señal de activación con la interacción CD28/B-7. Debido a esta doble señal, el linfocito segrega IL-2, que induce su propia activación y su proliferación. Como consecuencia de su activación, los linfocitos T citotóxicos segregan fragmentinas, que son enzimas que colaboran en la destrucción de las células transformadas por el virus. Estas moléculas inducen la apoptosis celular, destruyendo así a los virus intracelulares. Los linfocitos Tc, además, pueden segregar perforinas que, al contactar con las células infectadas, abren poros hidrofílicos en su membana, con lo que alteran el equilibrio osmótico de la célula infectada, provocando un cambio osmótico, que lleva a la lisis celular. !401
  • 26. Biología - 2º Bachillerato También se formarán linfocitos Tc de memoria para permanecer alerta en caso de invasiones posteriores. Por último, debes tener en cuenta que en esta respuesta también pueden actuar, linfocitos T colaboradores (Th1), que aceleran la respuesta y linfocitos T supresores (Ts), que actúan en la fase final de la respuesta inmunitaria específica, suprimiendo la actividad de los linfocitos T y B una vez eliminado el antígeno. 7. AYUDANDO AL SISTEMA INMUNITARIO: INMUNIDAD ARTIFICIAL. VACUNAS Y SUEROTERAPIA La inmunidad frente a un determinado Ag, como capacidad del organismo para defenderse o resistir a elementos extraños, puede adquirirse de modo natural o mediante procedimientos artificiales, los cuales representan valiosas ayudas en la lucha frente a la infección. 7.1. Inmunidad natural. La inmunidad natural, o innata, puede ser de dos tipos: - Inmunidad natural activa: Si son los propios mecanismos inmunológicos del ser vivo los que fabrican los Ac. Se adquiere al superar una infección, tras sufrir la enfermedad y obtener de forma natural células de memoria, que se mantienen en los tejidos largo tiempo, pudiendo llegar a durar toda la vida, de forma que, ante una nueva invasión por el microrganismo que porta el Ag, las células de memoria, rápidamente, se transformarán en células plasmáticas que segregan Ac específicos, produciendo la respuesta secundaria. - Inmunidad natural pasiva: A través de la placenta tiene lugar un continuo trasvase de Ac (IgG) desde la sangre materna a la sangre del feto; del mismo modo, la primera !402
  • 27. Tema 15: Inmunología secreción láctea de la madre (calostro) o la leche materna contienen grandes cantidades de IgG e IgA, aunque en la especie humana y primates superiores tiene menor importancia. De este modo, las crías de los mamíferos disfrutan de inmunidad hasta que sus propios mecanismos inmunológicos están completamente desarrollados. 7.2. Inmunidad artificial: vacunas y sueroterapia. La inmunidad artificial puede adquirirse mediante dos mecanismos: • La vacunación, es una medida preventiva que persigue que el propio organismo fabrique anticuerpos y células memoria contra una determinada enfermedad, de manera que, ante una posible infección, la respuesta inmunitaria sea rápida y eficaz. Consiste en la inoculación de un preparado artificial (vacuna) a base de gérmenes muertos o atenuados, o de sus toxinas, de modo que se ha perdido el carácter patógeno, pero no su capacidad antigénica. De este modo se induce una respuesta inmune primaria, puesto que el organismo fabrica anticuerpos, pero sin producirse la enfermedad. La persona vacunada queda inmunizada porque fabrica linfocitos de memoria que permiten producir una respuesta secundaria más rápida y mucho más intensa. La inmunidad así adquirida es artificial y activa, ya que el organismo fabrica sus propios Ac. Hay distintos tipos de vacunas: ➡Las vacunas atenuadas contienen microorganismos vivos, pero debilitados, que se reproducen en el individuo vacunado y originan una infección muy limitada. Estos microorganismos se obtienen a partir de cepas virulentas que se cultivan en determinadas condiciones, como altas temperaturas, hasta que disminuye su virulencia. Por ejemplo, la vacuna contra la poliomielitis, el sarampión y la rubéola. ➡Las vacunas inactivadas sólo contienen microorganismos muertos, por lo que no se reproducen en el organismo y es preciso suministrar una dosis más alta para que contenga suficientes antígenos. Para asegurarse la eficacia se precisan dosis de recuerdo para estimular a los linfocitos B de memoria. Por ejemplo, la vacuna contra la rabia, tos ferina y difteria. ➡Las vacunas actuales suelen ser acelulares porque no contienen células completas, solo partes o productos de los microorganismos. Se fabrican con técnicas de biotecnología y llevan sólo antígenos del microorganismo, por lo que no provocan reacciones adversas. Por ejemplo, la vacuna de la hepatitis B, meningitis meningocócica, o del virus del papiloma humano. Para que una vacuna sea comercializada debe cumplir dos requisitos, tener capacidad inmunogénica para provocar una respuesta inmunitaria eficaz, y a la vez ser segura, para no reproducir la enfermedad ni causar efectos secundarios indeseables. La vacunación es la principal vía de prevención contra muchas enfermedades e, incluso, ha servido para erradicar completamente la viruela. Pero no se puede utilizar en personas con el sistema inmunológico debilitado o cuando se requiere una respuesta rápida. !403
  • 28. Biología - 2º Bachillerato • La sueroterapia consiste en la inyección directa de anticuerpos específicos, o de linfocitos T, contra las toxinas de algún microorganismo con el fin de tratar enfermedades infecciosas. No provoca memoria inmunológica, ya que se introducen los Ac segregados por las células plasmáticas de un animal, pero no las células plasmáticas. Estos Ac se obtienen a partir de sueros sanguíneos procedentes de animales previamente inmunizados (mediante vacunación) y que, por tanto, contienen anticuerpos contra el microorganismo en cuestión. Suele utilizarse suero de caballo, debido a la gran cantidad de sangre que tiene este animal. Se adquiere así una inmunidad artificial y pasiva, de duración limitada. La administración de sueros sintetizados en otros organismos, suele darse a pacientes de los que se sospeche que han tenido contacto con bacterias conocidas, como el Clostridium tetani, que provoca el tétanos, una enfermedad que requiere la acción rápida de los anticuerpos. Si a este individuo le damos directamente suero antitetánico tendrá más posibilidades de superar la infección. En este caso la administración de la vacuna no tiene mucho sentido puesto que, si ya ha sido infectado, su organismo necesitaría al menos 14 días para provocar una respuesta secundaria y esa espera podría acabar con su vida. Se emplea como método curativo contra el tétanos, la difteria o contra venenos de serpientes, aunque también puede utilizarse como método preventivo. 8. ALTERACIONES DEL SISTEMA INMUNITARIO Hemos visto que la respuesta inmune específica implica un reconocimiento del agente atacante a nivel molecular. Dado que las moléculas pueden tener estructuras similares, a veces el sistema inmune falla, reaccionando frente a sustancias inocuas (hipersensibilidad, alergias) o contra moléculas del propio cuerpo (autoinmunidad). En otros casos, no reacciona en absoluto o es incapaz de reconocer ciertas señales (inmunodeficiencias). Todos estos errores conducen a enfermedades de distinta gravedad, desde una leve urticaria hasta un cáncer mortal. 8.1. Autoinmunidad. Sin duda, una de las características más importantes del sistema inmunitario es la tolerancia hacia las células y los tejidos propios. Cuando se forman los linfocitos en los órganos linfoides primarios del embrión, sus receptores de membrana se generan al azar y presentan una enorme variabilidad, de forma que algunos de ellos pueden reconocer a antígenos propios. Sin embargo, los linfocitos necesitan reconocer una doble señal; como hemos visto, los linfocitos T deben reconocer al antígeno unido a una proteína del CMH tipo II de la CPA, pero también necesitan reconocer a la proteína B7 mediante el receptor CD28. Cuando un linfocito T inmaduro se encuentra en el timo y reconoce a un autoantígeno, no se produce esta segunda interacción, por lo que se producirá la deleción clonal del linfocito T por apoptosis, en la que ocurre fragmentación del DNA y del núcleo por activación de proteasas citosólicas (caspasas). Cuando la ausencia de la segunda señal se produce en un !404
  • 29. Tema 15: Inmunología linfocito circulante, este sufrirá una inactivación funcional (sin muerte celular) de forma prolongada o irreversible, como consecuencia de la ausencia de coestimulacion, este fenómeno se denomina anergia clonal. Este tipo de mecanismos asegura que las células que reconocen autoantígenos desaparezcan o se inactiven, dando lugar a la tolerancia de lo propio. Pero cuando falla la tolerancia, se produce la autoinmunidad: el sistema inmunológico del individuo se equivoca y ataca sus propias células, lo que da lugar a enfermedades autoinmunes. No se conocen con exactitud las causas que provocan este problema, aunque son cada vez más frecuentes en los países desarrollados y se han relacionado, entre otras causas, con la alimentación. Se han descrito casos en los que después de una enfermedad infecciosa se provoca un ataque autoinmune. En otros casos, se han descrito estos procesos después de un episodio de estrés importante o de un accidente traumático. Básicamente, se han descrito factores genéticos, sexuales (a las mujeres afecta en mayor proporción que a los hombres) y ambientales, como la exposición continuada a la radiación solar. Por ejemplo, la diabetes mellitus tipo I puede considerarse como una enfermedad autoinmune específica de órgano, ya que se producen células autorreactivas que destruyen las células β de los islotes de Langerhans del páncreas, productoras de insulina; la artritis reumatoide se origina al ser atacado el cartílago aritcular en las articulaciones móviles; la esclerosis múltiple se produce por la presencia de linfocitos T4 que inducen una respuesta inflamatoria que afecta a la formación de la vaina de mielina de los axones neuronales del sistema nervioso central; algunos casos de esterilidad se originan porque ataca los espermatozoides, etc. Otras enfermedades autoinmunes no son específicas de órgano, porque no atacan a un órgano concreto (lupus eritromatoso sistémico, en la cual las lesiones se localizan en el tejido conjuntivo y se manifiestan en la piel, en las articulaciones o en el riñón). Puede ocurrir que una patología como el infarto de miocardio genere anticuerpos frente a antígenos cardíacos. Otras enfermedades autoinmunes cursan con producción de autoanticuerpos que reconocen proteínas de la superficie celular (anemia hemolítica). En esta última enfermedad se observó que la vitamina B12 necesita un factor intrínseco proteico para ser absorbida; en algunas personas este factor se bloquea y la vitamina no puede ser absorbida como consecuencia de la aparición de un autoanticuerpo. 8.2. Hipersensibilidad (alergias). La hipersensibilidad es una respuesta inmunitaria exagerada e inadecuada ante algún antígeno específico, que llega a provocar inflamaciones y lesiones en los tejidos del propio organismo. En esta respuesta pueden intervenir tanto los anticuerpos como los linfocitos T. Existen cuatro tipos de hipersensibilidad: Hipersensibilidad tipo I, o alergia, es una respuesta inmunitaria exagerada a sustancias que, normalmente, son inofensivas o de poder antigénico débil, como el polen, polvo… a las que la mayoría de las personas no reaccionan. Hipersensibilidad tipo II, producida en los transplantes de órganos, producida los anticuerpos IgM o IgG que se unen a antígenos pertenecientes a células humanas, así se !405
  • 30. Biología - 2º Bachillerato activa el complemento por la vía clásica y terminando con la lisis de las células. Hipersensibilidad tipo III, producida porque los complejos Ag-Ac no son eliminados correctamente por los macrófagos, esto provoca una activación excesiva del sistema de complemento y una excesiva segregación enzimática que podría dañar a algunos tejidos. Sucede en algunas enfemedades autoinmunes, como el lupus o la artrities. E Hipersensibilidad tipo IV, en la que, después de la sensibilización, se produce una segunda exposición al mismo alérgeno, en la que linfocitos T liberan linfocinas que provocan la estimulación de macrófagos y desencadenan un proceso inflamatorio. Este proceso puede dar lugar a dermatitis de contacto (con picor y erupciones) originadas por cosméticos, fibras sintéticas, bisutería o plantas en contacto con la piel. Vamos a explicar más profundamente cómo se produce la hipersensibilidad de tipo I: a. Hipersensibilidad de tipo I (alergias): Las alergias se producen al contacto con determinados antígenos inocuos, llamados alérgenos (fosfolipasa A de las abejas, proteínas del polen de olivos, cereales, esporas de mohos, heces de los ácaros del polvo, pelos de perros y gatos, antibióticos como la penicilina o sulfamidas, algunos alimentos, como mariscos o cacahuetes). Se produce una reacción muy rápida (entre 10 y 20 minutos). Para que se produzca la reacción alérgica es necesario al menos dos contactos con el antígeno, en el primero se produce la sensibilización y es en el segundo contacto cuando se desencadena la reacción alérgica. En el primer contacto con el aléergeno se produce una activación de linfocitos B que sintetizan anticuerpos especiales, tipo IgE. Este proceso es muy similar al visto anteriormente: un macrófago fagocita al alérgeno y lo digiere en sus lisosomas, mostrando restos de fragmentos en su superficie. Estos fragmentos funcionan como antígenos (o epítopos) que exhiben para presentarlos a los linfocitos Th, q u e a s u v e z h a c e n d e intermediarios, enseñando el alérgeno y activando a los linfocitos B. En este punto difiere la respuesta inmune pues los linfocitos B que se transforman en células plasmáticas van a producir unos anticuerpos diferentes, son las IgE, capaces de unirse por su zona constante a la !406
  • 31. Tema 15: Inmunología superficie de basófilos y mastocitos (células cebadas) lo que induce la sensibilización. En el segundo contacto con el alérgeno (antígeno), éste se une a las IgE de los basófilos y mastocitos, desencadenando la liberación de sustancias contenidas en sus gránulos; histamina, protaglandinas y leucotrienos que participan en la reacción inflamatoria. La histamina es responsable de los síntomas clásicos de una alergia: inflamación cutánea, enrojecimiento, hinchazón, picores, aumento de la secreción nasal y lacrimal, estornudos, inflamación en diversas partes del cuerpo (ojos, párpados), broncoconstricción que generan dificultades respiratorias y produce asma, o espasmos intestinales. Puede ser una manifestación más o menos leve de alergia, con rinitis y asma; pero si los mastocitos descargan grandes cantidades de histamina en la sangre, se provoca una vasodilatación extrema, dando lugar a una caída de la presión sanguínea con la consiguiente pérdida de plasma. En este caso extremo se habla de anafilaxia pues afecta a todo el organismo debido a que el alérgeno se introduce en el sistema sanguíneo donde causa una vasodilatación generalizada pudiendo producir la muerte por asfixia o por un descenso acusado de la presión sanguínea -shock anafiláctico-, llegando incluso a producir la muerte. En la mayoría de los casos, el tratamiento en asmáticos consiste en la inhalación o inyección de antihistamínicos y medicamentos que aumentan la presión sanguínea y broncodilatadores. Sin embargo la mejor solución consiste en la desensibilización que se produce cuando, una vez identificado el alérgeno, se le suministra al paciente pequeñas dosis crecientes de ese mismo alérgeno que provoca la aparición de IgG, de esta manera la IgE no se une a los leucocitos basófilos ni a los mastocitos, aumentando también la producción de linfocitos Ts. 8.3. Inmunodeficiencias. Lo contrario de la autoinmunidad son las inmunodeficiencias, que son situaciones patológicas producidas por una respuesta inmune deficiente, con lo cual el individuo se encuentra expuesto a todo tipo de infecciones. Según el momento en que se produzca la inmunodeficiencia, se distinguen las inmunodeficiencias primarias o congénitas y las secundarias o adquiridas. Existen dos tipos básicos de inmunodeficiencias: 1. Primarias: Las inmunodeficiencias primarias o congénitas son patologías debidas a un defecto genético, porque esa persona es inmunodeficiente desde su nacimiento. Ha fallado cualquiera de las etapas de la diferenciación del sistema inmunitario y no ha desarrollado defensas. Es el caso de la inmunodeficiencia combinada grave (niños burbuja), que tienen que vivir en un ambiente totalmente esterilizado. Algunas personas se pueden curar mediante trasplantes de médula ósea, para obtener células primordiales a partir de las que podrán formar leucocitos, o mediante ingeniería genética. 2. Secundarias: Las inmunodeficiencias secundarias o adquiridas son provocadas por factores externos, como fármacos utilizados en quimioterapia contra el cáncer. Las personas afectadas por incendios o radiaciones, los casos de malnutrición prolongada, o pacientes de VIH también tienen total o parcialmente anulado el sistema inmunitario. !407
  • 32. Biología - 2º Bachillerato 8.3.1. EL virus del SIDA destruye el sistema inmune. El síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) es la enfermedad causada por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). Este virus ataca a determinadas células del sistema inmunológico, los linfocitos T colaboradores (Th), principalmente. Dado el papel central de los Th para la respuesta inmune específica, los enfermos de VIH acaban siendo inmunodeficientes y son susceptibles a enfermedades producidas por microorganismos oportunistas, que no atacan a personas sanas, e impide una defensa eficaz contra las células tumorales, por lo que la persona afectada sufre infecciones importantes y desarrolla algunos tipos de cánceres. La enfermedad se transmite por sangre, semen o fluido vaginal y en el contacto madre-hijo. La vía sanguínea incluye transfusiones de sangre, jeringuillas compartidas, cuchillas de afeitar, cepillo de dientes, acupuntura, tatuajes, etc; la vía sexual indica que el virus está presente en el semen o en secreciones vaginales, incluido sexo oral por la posibilidad de heridas en la boca; y la vía materno-filial se debe a que el virus atraviesa la placenta y se transmite en la leche materna o incluso puede infectar en el momento del parto. La transmisión del VIH no se produce a través de los alimentos, ni por la picadura de insectos ni durante las relaciones habituales de convivencia en los centros escolares, en el trabajo o en el seno familiar. El VIH es un retrovirus, es decir un virus con envuelta y cápsida, en cuyo interior hay 2 moléculas de ARN monocatenarios unidas a la enzima transcriptasa inversa. Las proteínas de la envoltura membranosa externa actúan como antígenos, y presentan alta frecuencia de mutación, lo que hace casi imposible diseñar una vacuna efectiva y, por eso, hay muchas cepas diferentes, se puede decir que no hay 2 cepas de VIH iguales. El VIH ataca los linfocitos Th, al reconocer una glucoproteína (CD4) en su membrana, y también puede infectar macrófagos, porque también poseen receptores CD4. La infección comienza cuando el virus reconoce y se une a los receptores CD4 presentes en la membrana de los linfocitos Th. La unión se efectúa entre una proteína de la cubierta del virus (gp 120) y el receptor CD4 de los linfocitos T4, gracias a un reconocimiento específico entre ambas moléculas. A continuación, se produce la fusión de la envoltura del virus con la membrana celular del linfocito. Seguidamente, el contenido del virus se libera en el citoplasma de la célula y el ARN vírico se copia en forma de ADN por la acción de su enzima transcriptasa inversa, el ADN copia emigra al núcleo y se integra en el ADN celular gracias a la acción de la integrasa. Allí puede permanecer en estado de latencia, como provirus, de modo que el ADN vírico, integrado en el ADN celular, se transmite a las células hijas cada vez que el linfocito se divide, sin que se observen síntomas. La fase de latencia puede durar mucho tiempo, hasta que el provirus “se !408
  • 33. Tema 15: Inmunología activa” para dirigir la formación de nuevos virus, que salen de la célula huesped por exocitosis. Los linfocitos no sufren daños inmediatos, pero sí a largo plazo. Desarrollo del SIDA. Hay tres etapas en el desarrollo clínico de la enfermedad: Fase de infección primaria: en las primeras semanas tras haberse producido la infección, aumenta rápidamente el número de virus presentes en la sangre, al tiempo que disminuye el número de linfocitos Th. En esta etapa, cuando todavía hay suficientes linfocitos T operativos, los linfocitos B activados por los Th producen anticuerpos en respuesta a los antígenos del virus. Estos anticuerpos p e r m i t e n d e t e c t a r p e r s o n a s seropositivas, es decir, infectados por el VIH. No hay que confundir ser seropositivo, que significa estar infectado por el virus, que ser enfermo de SIDA, ya que no hay síndrome de inmunodeficiencia adquirida hasta que aparecen los síntomas de inmunodeficiencia. Fase de latencia clínica: Corresponde a la etapa en que desciende la carga viral y el número de linfocitos Th va disminuyendo. Esta fase puede durar de 2 a 10 años, pero esto no quiere decir que el virus desaparezca, pues se encuentra dentro de los linfocitos T y se va replicando activamente. El peligro es que el paciente es portador y puede, a su vez, infectar a más personas. Fase de SIDA: se produce cuando el número de linfocitos Th desciende por debajo de un valor crítico, que provoca la inmunodeficiencia. Aparecen los síntomas de la enfermedad y el número de virus aumenta exponencialmente. Cuando existen menos de 150 linfocitos T4 por mm3 de sangre (en una persona sana hay 500/mm3), la deficiencia inmunitaria es grave, se desarrollan infecciones oportunistas, como neumonías, tuberculosis y tumores malignos, como linfomas o el sarcoma de Kaposi, que afecta a los capilares sanguíneos de la piel, el individuo adelgaza exageradamente y se ve afectado también el sistema nervioso. Finalmente, un conjunto de varias infecciones acaba produciendo la muerte del individuo. Lucha contra el SIDA. Aún no se dispone de un tratamiento eficaz para combatir esta grave enfermedad. La combinación de medicamentos que se emplea en la actualidad retarda, en parte, la progresión del síndrome, pero no consigue eliminar el virus y, por tanto, lograr la curación. Los fármacos utilizados interfieren con la transcriptasa inversa, con la unión del virus a los receptores de los linfocitos T4 o con la enzima proteasa que permite la correcta formación de la cápsida del virus. Gracias a la combinación de estos medicamentos se ha logrado aumentar la esperanza de vida de las personas afectadas, de forma que se está cerca de considerar el sida como una enfermedad crónica, pero no mortal. !409
  • 34. Biología - 2º Bachillerato 8.4. Otros problemas del sistema inmune. Cáncer: enfermedad que consiste en la aparición tumores malignos, formados por células cancerígenas, que se dividen sin control y destruyen los tejidos sanos. Cada tumor es una masa de células cancerígenas. Si algunas de esas células se desprenden del tumor y pasan al torrente circulatorio invaden otras zonas, es lo que denominamos metástasis, provocando que la enfermedad se extienda a otras zonas del cuerpo. El sistema inmunitario nos protege de la aparición de tumores, ya que las células cancerígenas presentan antígenos especiales en su superficie que pueden ser detectados como extraños y ser así atacadas por los linfocitos, de ahí que una de las terapias más modernas en la lucha contra el cáncer sea la inmunoterapia, que se basa en potenciar las propias defensas del paciente. Rechazo: casos en que el sistema inmunitario reconoce como extraño un órgano o tejido implantado y reacciona destruyéndolo. Esto es debido a que todos nuestros tejidos presentan en la superficie de las células sustancias que actúan como antígenos (antígenos de histocompatibilidad o HLA) que son diferentes en cada uno de nosotros. Por eso a la hora de realizar trasplantes hay que hacer un estudio previo de los tejidos del donante y receptor (test de histocompatibilidad), para conocer las probabilidades de éxito. BIBLIOGRAFIA Recursos del Instituto Nacional de Tecnologías Educativas: Proyecto Biología: http://recursostic.educacion.es/ciencias/proyectobiologia/web/ Proyecto Biosfera: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/2bachillerato/1.htm http://docentes.educacion.navarra.es/~metayosa/bach2/2inmuno1.html http://www.colegiomaravillas.com/departamentos/biologia/index_htm_files/ inmuno1213.pdf Alda, F. 2015. Sistema inmunitario: http://b-log-ia20.blogspot.com.es/2015/05/sistema- inmunitario-iii-aspectos-medicos.html Alonso, JR. 2015. El cuarto plinto: http://naukas.com/2015/06/02/el-cuarto-plinto/ Correll, A. 2014. Inmunomedia: http://alfredo-inmunoblog.blogspot.com.es/2014/02/ inmunomedia-30-en-la-aventura-del-saber.html Carter, P. Midlands Technical College: http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/ bio225/chap17/ss2.htm Profesor Jano. 2016. Repaso del sistema inmune: http://apoyojano.blogspot.com.es/ 2015_04_01_archive.html !410
  • 35. Tema 15: Inmunología 1. Cita cuatro enfermedades infecciosas producidas por agentes patógenos indicando el agente responsable, el grupo al que pertenece y la vía de contagio. 2. Indica cuáles de las siguientes propiedades son de los Linfocitos T, de los linfocitos B, o de ambos. 3. Tipos de respuesta inmune: a. Explica en qué consiste la inmunidad humoral. b. ¿Cómo se relacionan las linfocitos T y los linfocitos B en la respuesta humoral? c. Explica el papel que tienen en el sistema inmunitario: 1) los linfocitos T; 2) los macrófagos o fagocitos. 4. Tipos de respuesta inmune: a. ¿Cómo será la respuesta celular ante el ataque del coronavirus? b. ¿Por qué es limitado el éxito de la respuesta humoral en este caso? c. Describe el proceso que nos aporta memoria inmunológica. ¿En este caso, funciona? 5. Observa la siguiente gráfica y responde: ! a. Concepto de antígeno y de anticuerpo. b. Explica qué es la respuesta primaria y secundaria respecto a la infección. c. Explica qué son las células con memoria y qué papel tienen en la respuesta representada en la gráfica. !411
  • 36. Biología - 2º Bachillerato 6. Los anticuerpos: a. Dibuja y describe la estructura general de los anticuerpos y comenta cómo se produce la reacción antígeno-anticuerpo. b. ¿Qué tipos de anticuerpos existen y dónde podemos encontrarlos? c. Explica qué tipos celulares sintetizan los anticuerpos y en qué tipo de inmunidad participan. 7. Describe los conceptos numerados del 1 al 6 en la primera columna de la tabla y relaciónalos con los procesos de la segunda columna (indica la causa por la que los relacionas): 8. Tipos de inmunidad: a. Explica las diferencias entre inmunidad innata o congénita natural e inmunidad adquirida. Cita en cada caso algún ejemplo. b. ¿Qué tipo de inmunidad proporciona la lactancia materna? ¿Y la administración de un suero? Justifica las respuestas (4 puntos). c. Indica, para cada pregunta de las columnas a, b y c, la respuesta correcta (3 p). 9. Las vacunas funcionan. a. Explica las diferencias entre un suero y una vacuna. ¿Qué tipo de inmunidad proporcionan? b. Los científicos están investigandopara obtener una vacuna contra el virus VIH y contra el coronavirus. Describe cómo crees que actuarán estas vacunas. c. Es recomendable que la población de riesgo se vacune todos los años de la gripo ¿por qué crees que su efectividad es tan limitada? 10. Investiga y describe cómo se producen las siguientes enfermedades ocasionadas por defectos de la respuesta inmune, indicando cuál es el mecanismo de dicha respuesta que se encuentra alterado o funciona defectuosamente: a. Esclerosis múltiple. b. Alergia al polen de las gramíneas. c. Rechazo de un hígado transplantado. d. SIDA. !412
  • 37. Tema 15: Inmunología Conceptos básico 1. aglutinación 2. alérgeno 3. alergia 4. anafilaxia 5. anticuerpo 6. antihistamínico 7. autoinmunidad 8. basófilo 9. cáncer 10. célula cebada 11. c é l u l a d e memoria 12. c é l u l a s dendríticas 13. células NK 14. c é l u l a plasmática 15. c é l u l a presentadora de 16. antígenos 17. citoquina 18. complejo de 19. histocompatibili dad 20. R e s p u e s t a c e l u l a r específica 21. R e s p u e s t a h u m o r a l específica 22. d e f e n s a a d q u i r i d a o específica 23. defensa innata o inespecífica 24. determinante antigénico 25. diapédesis 26. eosinófilo 27. epítopo 28. glóbulo blanco 29. granulocito 30. hibridoma 31. inmunidad 32. inmunodeficienc ia 33. inmunoglobulin a 34. inmunología 35. interferón 36. interleucina 37. leucocito 38. linfocito 39. linfocito B 40. linfocito T 41. l i n f o c i t o T citotóxico 42. l i n f o c i t o T colaborador 43. l i n f o c i t o T supresor 44. lisozima 45. macrófago 46. mastocito 47. metástasis 48. monocito 49. neutrófilo 50. opsonización 51. órgano linfoide 52. parátopo 53. patógeno 54. perforina 55. polimorfonuclea r (PMN) 56. r e s p u e s t a inmune 57. sensibilización 58. seropositivo 59. s h o c k anafiláctico 60. SIDA 61. s i s t e m a d e l complemento 62. suero 63. transfusión 64. trasplante 65. vacunación 66. VIH Contenidos mínimos 1. Comprendes las características y la necesidad de la existencia de barreras frente a los organismos extraños al cuerpo. 2. Describir las barreras primarias y secundarias y sus modos de acción. 3. Conoces los órganos del sistema linfoide y los diferencias en primarios y secundarios. 4. Conoces la organización del sistema inmunológico: órganos, tejidos, células y mediadores químicos. 5. Diferencias los tipos celulares implicados en la respuesta inmune y los clasificas en la línea mieloide y la línea linfoide. 6. Comprendes que la leucemia es un desorden proliferativo de las células inmaduras de alguna de las líneas linfopoyéticas. 7. Diferencias los tipos de linfocitos según los receptores celulares que presenten. !413
  • 38. Biología - 2º Bachillerato 8. Comprendes la importancia de los mediadores químicos en las reacciones de la respuesta inmunitaria. 9. Conoces las características y la función de las proteínas del sistema de complemento. 10.Comprendes la función de las proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad y las diferencias atendiendo a su función y relación con el tipo de respuesta específica. 11.Comprendes el concepto de antígeno y los clasificas según su origen. 12.Conoces los mecanismos de defensa inmunológicos, distinguiendo los inespecíficos de los específicos. 13.Diferencias entre inmunidad innata y adquirida. 14.Comprendes las características de la inflamación y de otros mecanismos de inmunidad inespecífica. 15.Reconoces la estructura molecular de un anticuerpo, describes su función y clasificas los tipos de anticuerpos. 16.Comprendes las características de la reacción antígeno-anticuerpo y diferencias los tipos de reacción Ag-Ac. 17.Describes la hipótesis de la selección clonal y la necesidad de una segunda señal. 18.Comprendes las características y las células implicadas en la inmunidad específica. 19.Diferencias entre la respuesta primaria y secundaria frente a un antígeno: memoria inmunológica. 20.Explicas cómo actúa la memoria inmunológica y su relación con las vacunas. 21.Describes las formas de actuación de la respuesta inmunitaria humoral y de la respuesta celular. 22.Conocer y distinguir distintos tipos de inmunidad activa y pasiva. 23.Describes algunos métodos encaminados a aumentar o estimular la respuesta inmunitaria y la diferencia entre vacunación y sueroterapia. 24.Reconoces diferentes alteraciones del sistema inmunitario, como la hipersensibilidad, la inmunodeficiencia y la respuesta a los trasplantes. 25.Interpretas gráficas, esquemas u otras representaciones de la actividad del sistema inmunológico. !414