Sistema Inmune: Defensas Innatas y Adquiridas

Defensas Innatas Externas (Primarias)

Externas: La Primera Barrera Frente a la Invasión

Barreras Físicas:

La piel
Las mucosas
El flujo de la orina
La descamación de la piel

Barreras Químicas:

Saliva
Lágrimas
Mucosidades
Sudor
Cerumen
La acidez del jugo gástrico, vagina, etc.

Barreras Biológicas:

La flora intestinal y vaginal
La flora normal de la piel y de la boca

Piel: Barrera Casi Infranqueable para los Microorganismos por:

Grosor: Entre 0,5 mm y 4 mm.
Queratinización y descamación de las capas más externas eliminando los microorganismos con ellas.
Secreciones de las glándulas sebáceas y sudor con pH ácido.
Flora bacteriana de la piel que ataca a microorganismos patógenos
Escamas, plumas y pelos que ayudan a combatir microorganismos.

No obstante, la piel es traspasada por heridas y lesiones.

Secreciones: En Aberturas Naturales de los Animales

Secreciones ácidas del epitelio vaginal y estómago.
Secreciones de la Mucosa respiratoria que, mediante movimientos ciliares, toses y estornudos, expulsan microbios y partículas atrapados en el moco.
Enzimas como lisozima de la saliva y lágrimas y espermina del semen tienen acción bactericida.

Flora Bacteriana del Tubo Digestivo y Vagina

Compiten por los nutrientes acabando con microorganismos patógenos.

Defensas Innatas Internas: Los Leucocitos

Leucocitos: Células Encargadas de la Defensa

Son las células encargadas de la defensa, tanto inespecífica como específica. Pueden ser:

Granulocitos:

Son fagocitos.
Presentan gránulos en su citoplasma (granulocitos).
Con núcleo lobulado.
Los más importantes son los neutrófilos

Fagocitos

Neutrófilos o Micrófagos: Leucocitos Más Pequeños y Numerosos

Núcleo con tres o cuatro lóbulos.
Se encuentran en gran número en la sangre (50-70% de leucocitos)
Son atraídos quimiotácticamente por sustancias químicas liberadas por los tejidos infectados.
Salen de los vasos por diapedesis y se dirigen hacia dichos tejidos.
Poseen numerosos lisosomas con enzimas para destruir patógenos.

Eosinófilos: Núcleo con Dos Lóbulos en Forma de Salchicha

Pueden abandonar los vasos por diapedesis.
Fagocitan patógenos.
Intervienen en infecciones por parásitos (tipo gusano)
Hidrolizan la histamina controlando las reacciones alérgicas.

Basófilos: Núcleo Lobulado en Forma de S

Las sustancias de sus gránulos citoplamáticos son responsables de la inflamación (histamina y serotonina)

Células Fagocíticas: Monocitos

Leucocitos de núcleo grande, arriñonado y granulación fina en el citoplasma.
Permanecen varios días en la sangre y luego migran a diferentes tejidos y órganos donde se transforman en macrófagos, más grandes y con mayor capacidad fagocítica.
Algunos macrófagos actúan como células presentadoras de antígenos.

Agranulocitos: No Presentan Gránulos en su Citoplasma

Monocitos: tras atravesar las paredes de los capilares y penetrar en diversos tejidos, se convierten en macrófagos.
Linfocitos: responsables de la defensa específica (se verán en el lugar correspondiente)

Fagocitosis

La llevan a cabo leucocitos fagocitos
Son células con una membrana fina y deformable que engloban (indiscriminadamente) a los microorganismos que nos infectan en vacuolas.
Vierten sobre esas vacuolas las enzimas de sus lisosomas para digerir a los microorganismos.
Opsoninas: moléculas que se fijan a las paredes bacterianas, señalándolas para su fagocitosis.

Defensas Innatas Internas: Proceso Inflamatorio

Los leucocitos granulocitos basófilos de tejidos infectados liberan histamina o serotonina que:

Atraen a células fagocíticas (monocitos, macrófagos y neutrófilos)
Son sustancias vasodilatadoras

Estas sustancias provocan:

Inflamación (edema): porque aumenta la permeabilidad vascular y los fagocitos pasan de los capilares al espacio intersticial para fagocitar a las bacterias invasoras.
Enrojecimiento (eritema): debido al aumento de flujo sanguíneo en la zona ya que se dilatan los vasos sanguíneos, llegando más sangre.
Calor local y dolor.
Secreción de pus: mezcla de suero, bacterias muertas, glóbulos blancos muertos y células dañadas

Proceso Inflamatorio: Paso a Paso

Se produce una herida. Entra el microorganismo a través de la lesión
Los leucocitos granulocitos basófilos de los tejidos dañados liberan histamina o serotonina que actúan sobre los vasos sanguíneos de la zona
Los vasos sanguíneos se dilatan y aumenta la permeabilidad (se inflama y enrojece)
El enrojecimiento se debe al incremento de flujo sanguíneo a la zona afectada.
La inflamación se debe al aumento de la permeabilidad capilar que permite al plasma escapar desde los capilares al espacio intersticial (edema)
Se produce salida de sangre (con células fagocíticas) desde los vasos sanguíneos hacia el sitio de la infección, provocando calor, enrojecimiento e hinchazón.
Los leucocitos circulantes (linfocitos y neutrófilos) atraviesan el endotelio (diapédesis) y van al sitio de infección, provocando dolor.
Se produce la fagocitosis. Los fagocitos engloban a los gérmenes, los digieren y los restos son expulsados.
Se forma pus (mezcla de suero, bacterias muertas y glóbulos blancos que mueren, tras fagocitar grandes cantidades de bacterias, células dañadas y sustancias extrañas).
Ciertas moléculas, las opsoninas, actúan fijándose a las paredes de las bacterias y facilitando su unión a la célula fagocítica.
También actúa el sistema complemento.

Fiebre: Un Mecanismo de Defensa

Se produce por liberación de sustancias pirógenas por parte de los macrófagos, en caso de infección.
Es un mecanismo de defensa que inhibe el crecimiento de células malignas y la multiplicación de los microorganismos.
Disminuye la producción de toxinas producidas por éstos.
Aumenta la acción de los antibióticos.

Mecanismos Específicos: Adquiridos

Barreras Específicas: Inmunidad

La inmunidad se caracteriza por:

Especificidad: Cada antígeno provoca una respuesta específica.
Memoria: la inmunidad a una enfermedad específica se mantiene un tiempo que puede ir de unos días a toda la vida.
Distinción entre lo propio y lo extraño: El sistema inmunitario de un individuo reconoce los antígenos propios y no los ataca.
Diversidad: El sistema inmunitario está capacitado para responder a una gran diversidad de antígenos: moléculas extrañas, virus, bacterias, etc.

Especificidad: Antígenos

Antígeno: Molécula Extraña que Genera Respuesta Inmunitaria

Un antígeno es una molécula extraña que es reconocida de forma específica por los linfocitos generando una respuesta inmunitaria.
La mayoría de los antígenos son macromoléculas, generalmente, proteínas.
Se denomina determinante antigénico o epítopo a una pequeña parte del antígeno a la que se unen los linfocitos o los anticuerpos segregados por estos.
Cuando un antígeno provoca una reacción alérgica se denomina alérgeno.

Tipos de Inmunidad

Inmunidad Natural

Activa: Cuando el animal se ve expuesto a determinados antígenos, va produciendo los anticuerpos específicos.
Pasiva: El individuo no fabrica los anticuerpos, sino que le vienen del exterior (feto que recibe anticuerpos por la placenta o cría que los recibe con la leche)

Inmunidad Artificial: Obtenida Mediante Técnicas Ajenas al Organismo

Vacunación: Método preventivo en que se inyectan los antígenos de las enfermedades para estimular al sistema a fabricar anticuerpos.
Sueroterapia: Método curativo en que se proporcionan al paciente anticuerpos para la enfermedad concreta que padece. Los anticuerpos de han podido obtener:
- de suero de caballo, previamente vacunado.
- mediante clonación de los linfocitos que los producen.

Antígenos Vacunales: Tres Modos de Extracción

Microorganismos Atenuados

Alto poder inmunológico.
Se administran en una sola dosis.
Riesgo de transformarse en virulentos (tuberculosis, sarampión, rubéola)

Microorganismos Muertos

Se les mata por calor, radiaciones, sustancias químicas.
Mantienen el poder antigénico.
No se convierten en virulentos.
Hay que administrar varias dosis. (cólera, polio, rabia)

Moléculas Antigénicas

Una vez determinada cuál es la molécula antigénica, se purifica y se inyecta.
Hay que disponer de la cantidad suficiente de antígeno purificado.
Actualmente se está trabajando en la obtención del gen que codifica la proteína antigénica y se introduce en el genoma de una bacteria o levadura para su producción masiva (ingeniería genética)

Respuesta Inmunitaria: Neutralizar o Destruir Microorganismos

Respuesta Inmunitaria: Reconocimiento de Antígenos

La respuesta inmunitaria consiste en neutralizar o destruir a los microorganismos, mediante el reconocimiento de moléculas de los mismos que son ajenas al organismo (antígenos)
La respuesta puede ser:
- celular, propiciada por células.
- humoral, producida por anticuerpos.
En ambas intervienen los linfocitos y otros elementos.

Elementos de la Respuesta: Órganos Linfoides

Primarios: Donde se Forman y Maduran los Linfocitos

Médula ósea roja: se encuentra en el interior de los huesos planos y en la epífisis de los huesos largos.
Timo: se encuentra a la altura del esternón. En adultos está algo atrofiado, pero es funcional.

Secundarios: Se Almacenan y Reproducen los Linfocitos

Bazo: Filtra la sangre eliminando células defectuosas. Tiene zonas ricas en linfocitos B y otras ricas en linfocitos T
Ganglios linfáticos: Se concentran en ingles, axilas, cuello y clavículas. Función similar al bazo.
Tejido linfoide difuso: Amígdalas, apéndice, placas de Peyer en el intestino. En estas estructuras se acumulan linfocitos.

Linfocitos: Células Pequeñas y Redondeadas

Ocupadas en su mayor parte por un núcleo esférico.
Se encuentran tanto en la sangre como en la linfa.
Se fabrican en la médula ósea roja.
Tienen, adheridos a sus membranas, unos 100000 receptores antigénicos, idénticos en cada linfocito y que responden a diferentes antígenos (los de diferentes linfocitos).

Linfocitos B: Respuesta Humoral

Intervienen en la respuesta humoral.
Sus receptores antigénicos son anticuerpos que reaccionan con antígenos específicos de los microorganismos.
Al activarse, se reproducen y se transforman en células plasmáticas (plasmocitos), únicas capaces de producir anticuerpos libres.(Teoría de la Selección clonal)
Se fabrican y maduran en la médula ósea roja.

Linfocitos T: Respuesta Celular

Intervienen en la respuesta celular.
No producen anticuerpos libres.
Sus receptores de antígenos son de carácter proteico (complejo CD3)
Se fabrican en la médula ósea roja, pero maduran en el timo de donde pasan a órganos linfoides secundarios.

Linfocitos T: Tipos

Linfocitos Citotóxicos: Destruyen Células Infectadas

Destruyen las células infectadas (por virus, bacterias, etc.) mediante la liberación de citotoxinas.
Células asesinas (NK, natural Killer) No destruyen microbios directamente, sino células infectadas por virus o cancerosas.

Linfocitos T4 Colaboradores o Células Helper

Por sí solos no tienen función defensiva.
Activan a los linfocitos B para que pasen a células plasmáticas y fabriquen anticuerpos
Provocan la proliferación de los linfocitos citotóxicos.
Provocan aumento en la actividad de los macrófagos.

Linfocitos B vs T: Receptores y Antígenos

Los receptores de linfocitos B presentan dos lugares de unión con el antígeno y solo reconocen antígenos intactos. Se llaman anticuerpos.
Los receptores de linfocitos T presentan un solo lugar de unión y reconocen trozos de antígeno. Se llaman complejo CD3

Antígenos: Sustancias que Provocan Respuesta Inmunitaria

Tipos de Antígenos Según su Procedencia

Heteroantígeno: macromoléculas (proteínas, polisacáridos, lípidos complejos, etc.) ajenas al organismo y a la especie (p.ej. los de microorganismos)
Isoantígenos: Moléculas de otro individuo de la misma especie (proteínas del sistema ABO humano)
Autoantígenos: Moléculas del propio individuo. Sucede en alteraciones del sistema (autoinmunidad)

Antígenos: Estructura y Determinantes

Determinante Antigénico (Epítopo): Zona de Unión con Anticuerpos

El determinante antigénico (epítopo) es una zona del antígeno a la que se unen específicamente los receptores del anticuerpo.
En antígenos proteícos, el determinante son ciertos aminoácidos.

Tipos de Antígenos Según el Número de Determinantes

Univalentes: tienen un solo determinante por lo que solo se pueden unir a un anticuerpo.
Polivalentes: tienen varios determinantes y podrán unirse a varios anticuerpos, iguales o diferentes.

Antígenos y Linfocitos: Reconocimiento y Unión

Los receptores de los linfocitos B, también llamados anticuerpos reconocen antígenos intactos.
Los receptores de los linfocitos T reconocen fragmentos de antígenos unidos a proteínas de membrana de las células fagocíticas, llamadas proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad o CMH (MHC en siglas inglesas).

Anticuerpos: Inmunoglobulinas (Ig)

Estructura y Función de los Anticuerpos

Son proteínas del grupo de las globulinas (inmunoglobulinas Ig), siendo las más abundantes la Ig G
Son producidos por células plasmáticas procedentes del infocitos B activados. Se difunden por el medio interno.
Pueden ser:
- De superficie, receptores de antígenos. Quedan unidos a la membrana de los linfocitos B.
- Libres, son expulsados al exterior del linfocito B activado (célula plasmática)

Estructura de los Anticuerpos: Cadenas y Regiones

Anticuerpos IgG: Forma de Y y Regiones

Los anticuerpos de tipo IgG están formados por cuatro cadenas polipeptídicas, dos ligeras (L) y dos pesadas (H).
Las cadenas se combinan dando una molécula en forma de Y.
El pie de la Y está formado por las mitades inferiores de las dos cadenas pesadas unidas a glúcidos.
Los brazos de la Y se forman por las mitades superiores de las cadenas pesadas más las cadenas ligeras.

Regiones de los Anticuerpos

Variable: extremos aminados de las cadenas H y L. Cada anticuerpo tiene en esa zona una determinada secuencia de aminoácidos. A esa zona se unen los antígenos por lo que a cada anticuerpo se unen dos antígenos. La zona de anticuerpo que se une al antígeno se llama paratopo. El paratopo está formado por las porciones variables de la cadena H y L y en él encaja el antígeno.
Bisagra: donde se unen los brazos y el tallo. Da flexibilidad para que se mueva una con respecto a la otra.
Constante: Es el resto de las cadenas H y L y no varía, siendo igual para todos los anticuerpos.

Reacción Antígeno-Anticuerpo: Formación de Complejos

Complejo Antígeno-Anticuerpo: Unión Específica

Los anticuerpos, tras reconocer al antígeno, se unen a él por enlaces de Van der Waals, fuerzas iónicas o hidrofóbicas para formar un complejo llamado complejo antígeno-anticuerpo
La reacción se desplaza hacia uno u otro lado según las concentraciones de antígenos y anticuerpos.
La reacción es sumamente específica: un anticuerpo solo reconoce aquellos antígenos que le son complementarios.

Tipos de Reacción Antígeno-Anticuerpo

Precipitación: Si los antígenos son macromoléculas solubles con varios determinantes, los anticuerpos se unen a ellos formando complejos tridimensionales insolubles con lo que el complejo precipita.
Aglutinación: las células tienen antígenos en su superficie. Los anticuerpos reaccionan con ellas y forman agregados que sedimentan. Los antígenos se llaman aglutinógenos. Los anticuerpos aglutininas.
Aglutinación pasiva: Antígenos solubles se unen a las membranas de ciertas células. Los anticuerpos se unen luego a los antígenos y aglutinan las células. Esto pasa con los glóbulos rojos de la sangre.
Neutralización: Los anticuerpos impiden la entrada del antígeno en las células.
Opsonización: Los anticuerpos rodean totalmente el microorganismo uniéndose a su membrana. Así los microbios son reconocidos por los macrófagos y fagocitados con más facilidad.

Respuesta Inmune: Activación de Linfocitos T

Activación de Linfocitos T y Respuesta Inmune

Un macrófago, u otra célula fagocita y digiere un antígeno (microbio p.ej.)
Los fragmentos se unen a un CMH y pasa a la superficie celular.
Allí, el CMH es reconocido por el receptor de un linfocito T colaborador, helper.
Así, el linfocito T helper se activa.

Acciones del Linfocito T4 Colaborador Activado

La llamada respuesta humoral en la que intervienen linfocitos B y se lleva a cabo con la intervención de anticuerpos.
La llamada respuesta celular en la que sólo intervienen linfocitos T

Respuesta Humoral: Producción de Anticuerpos

Activación de Linfocitos B y Producción de Anticuerpos

El linfocito T colaborador activado estimula a un linfocito B.
Esta estimulación hace que el linfocito B se divida en dos tipos de células:
- Células plasmáticas (plasmocito): sintetizan y liberan al exterior numerosos anticuerpos específicos del antígeno concreto. Estos anticuerpos pueden destruir el antígeno o desactivarlo. Algunos permanecen en la sangre aún después de terminar la infección.
- Células de memoria: permanecen en la circulación después de que el antígeno se haya eliminado y son capaces de detectar rápidamente la entrada de un nuevo antígeno.

Respuesta Celular: Acción de Linfocitos T

Respuesta Celular: Contra Antígenos de Infecciones y Células Cancerígenas

No intervienen los linfocitos B
Se produce contra:
- antígenos de infecciones, provenientes del exterior, bien en microorganismos o en cualquier elemento ajeno al organismo.
- antígenos fabricados por células cancerígenas del propio organismo.

Infecciones: Acción de Linfocitos T Citotóxicos

Los linfocitos T4 colaboradores activados provocan la proliferación de linfocitos T citotóxicos.
Éstos se unen al complejo CHM de la membrana de las células infectadas y liberan toxinas que las matan y perforinas que las perforan y destruyen.

Células Cancerígenas: Respuesta Similar a Infecciones

La respuesta es igual salvo:
- Los antígenos los fabrica la misma célula.
- La propia célula forma el CMH y lo pasa a su superficie donde lo reconocen los linfocitos T4.

Otras Respuestas: Sistema Complemento e Interferón

Sistema Complemento: Proteínas Plasmáticas que Complementan la Respuesta Inmune

Conjunto de 20 proteínas plasmáticas similares a los anticuerpos.
Se sintetizan en el hígado.
A diferencia de los anticuerpos están siempre presentes en el plasma, pero en forma inactiva.
Reaccionan frente a una gran variedad de complejos antígeno-anticuerpo y lisan microorganismos con complejos adheridos.
FUNCIÓN: complementar y potenciar la acción de la respuesta inmune

Activación del Sistema Complemento y Destrucción de Microorganismos

Cuando una globulina del sistema complemento se une a un complejo antígeno-anticuerpo, se produce una secuencia de activaciones en el resto de las proteínas del complemento, finalizando con la activación de una enzima lítica (proteasa) que actúa provocando la formación de poros en la membrana del microorganismo con lo que entra agua y la célula se hincha hasta su destrucción.

Interferón: Proteínas que Impiden la Replicación Viral

Se llama así a un conjunto de proteínas producidas por los linfocitos T4, NK (células asesinas), leucocitos o fibroblastos.
Impiden la replicación de los virus dentro de las células.
La especie humana tiene tres tipos: α, β y γ.
- α y β se producen y liberan si leucocitos o fibroblastos quedan infectados por virus. Los interferones se unen a células vecinas sanas y las estimulan para que produzcan proteínas antivirales que impiden la replicación de virus cuando las infecten.
- El γ es producido por linfocitos T y por células asesinas sanas si son sensibilizadas por antígenos de virus, bacterias o células tumorales. Potencia el efecto de linfocitos, células asesinas y macrófagos para destruir células infectadas y células tumorales.

Anomalías del Sistema Inmunitario: Alergias, Autoinmunidad e Inmunodeficiencia

Alergias: Hipersensibilidad a Sustancias Inocuas

Alergias: Respuesta Inmunitaria Exagerada a Alérgenos

Alergias: o hipersensibilidad.
El sistema inmunitario reconoce como antígenos moléculas que no debería reconocer, presentes en estructuras, en principio, inocuas (polen, alimentos, esporas)
Llamamos alérgenos a las moléculas que causan la alergia.
Intervienen anticuerpos y los mastocitos (células del tejido conectivo) que contienen en su citoplasma gránulos con sustancias inflamatorias (la más famosa es la histamina)

Alergias: Mecanismo de Reacción

Activación de Mastocitos y Liberación de Histamina

El alérgeno (antígeno) es fagocitado por macrófagos que los degradan
Trozos de antígeno pasan a la superficie del macrófago unidos a una proteína específica formando complejo HLA (como CMH, pero en humanos)
Allí son reconocidos por linfocitos T4 colaboradores que se activan y provocan que los linfocitos B se transformen en células plasmáticas.
Éstas liberan anticuerpos que se unen a la membrana de los mastocitos.
El alérgeno se une al anticuerpo (que está unido al mastocito) y se activa la liberación de histamina por parte del mastocito.
La histamina provoca:
- Inflamación de la zona afectada con afluencia de neutrófilos.
- Constricción de los bronquios (asma)

Autoinmunidad: Ataque a Moléculas Propias

Autoinmunidad: Alteración de la Tolerancia Inmunológica

Autoinmunidad: los linfocitos reconocen las moléculas propias y no las atacan (tolerancia)
La autoinmunidad es una alteración que consiste en que los linfocitos reconocen como antígenos moléculas del propio organismo.
Se producen enfermedades autoinmunes.
Las causas son aún desconocidas y se cree que pueden existir factores hereditarios.

Esclerosis Múltiple: Ejemplo de Enfermedad Autoinmune

Esclerosis Múltiple: Ataque a la Mielina

El caso de la esclerosis múltiple parece ser que está determinado por la infección de un virus cuya cápsida tiene proteínas antigénicas similares a la mielina.
Una vez eliminado el patógeno, los anticuerpos fabricados comienzan a atacar la mielina como si fuera el antígeno, al que se parece.
La mielina forma parte de las células de Schwann de los axones y se produce la enfermedad degenerativa por destrucción de la mielina.

Inmunodeficiencia: Respuesta Inmunitaria Insuficiente

Inmunodeficiencia: Mayor Susceptibilidad a Infecciones

Inmunodeficiencia: Alteración del sistema inmunitario que produce una respuesta insuficiente ante el ataque de patógenos.
Se producen infecciones por parásitos que, en condiciones normales son inocuos.
La inmunodeficiencia puede ser:
- Congénita: es de tipo genético.
- Adquirida: se adquiere a lo largo de la vida.

Inmunodeficiencia Congénita: Causas Genéticas

Causas de Inmunodeficiencia Congénita

Se puede deber a varias causas:
- Defectos en linfocitos B que no pueden fabricar anticuerpos o no en la cantidad adecuada.
- Defectos en linfocitos T, que no desarrollan correctamente sus funciones.
- Fallos en la síntesis de las proteínas del sistema complemento.
- Desarrollo anormal de los órganos linfoides.

Inmunodeficiencia Adquirida: Factores Ambientales y de Salud

Factores que Contribuyen a la Inmunodeficiencia Adquirida

Se contrae por:
- Infecciones microbianas.
- Enfermedades autoinmunes.
- Algunos tipos de cáncer inducen la aparición de inmunodeficiencias.
- Condiciones ambientales
- Estados de malnutrición
- Falta de descanso o estrés prolongado
- La edad. En personas de edad avanzada los mecanismos de inmunidad pierden eficiencia.