2 mecanismos de defensa inespecíficos: barreras naturales y respuesta inflamatoria




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TEMA 23-24: EL PROCESO INMUNITARIO
1.-CONCEPTO DE INFECCIÓN.

La palabra infección significa 'poner o penetrar en'. Se trata de una lucha entre el hospedador y el patógeno. En un sentido más exacto, infección significa presencia del patógeno dentro o fuera del hospedador. Las vías de infección más frecuentes son las heridas en los tegumentos y las roturas en las mucosas. Una vez dentro del hospedador, por vía linfática o sanguínea llegan hasta alguna zona o tejido específico donde se reproducen. En esta etapa tienen que superar los mecanismos defensivos del hospedador y si lo consiguen desarrollan la enfermedad correspondiente. El tiempo que transcurre entre la penetración y la aparición de los síntomas de la enfermedad se conoce como período de incubación.
2.- Mecanismos de defensa orgánica.

En los últimos años, la Biología Molecular y la Genética han contribuido de manera esencial al conocimiento de los procesos inmunológicos. Hoy sabemos que la respuesta inmunitaria frente a un antígeno es debida a una compleja cadena de procesos regulados o controlados por mecanismos moleculares y genéticos. Todos los organismos poseen mecanismos de defensa frente a la invasión de agentes patógenos. Estos mecanismos pueden ser de dos clases:

a) Inespecíficos: impiden la entrada de patógenos o los destruyen con rapidez.

b) Específicos: provocan lo que se denomina una respuesta inmunitaria.

2.1.-MECANISMOS DE DEFENSA INESPECÍFICOS: BARRERAS NATURALES Y RESPUESTA INFLAMATORIA.

Actúan contra cualquier micoorganismo o sustancia extraña, y son de tres tipos:

1) Barreras naturales (barreras primarias). Son la piel y las secreciones mucosas:

  • La piel: Los microbios para invadir el cuerpo de los animales deben atravesar su piel o bien penetran por los orificios naturales o por lesiones producidas por heridas. La piel es una barrera casi infranqueable debido a su grosor, a las escamas plumas o pelos de la epidermis, a la presencia de una flora bacteriana que impide que se asienten y desarrollen otros microbios y a secreciones como el sudor que originan un pH ácido incomodo para los microorganismos.

  • Las secreciones mucosas contienen enzimas bactericidas (lisozimas), presentes en el moco, saliva, lágrimas y semen. Algunas secreciones, como la gástrica, presentan un pH ácido muy eficaz en la destrucción de microorganismos. Por tanto, la piel y todas estas secreciones de las aberturas o conductos de los animales se denominan barreras defensivas primarias.

2) Microflora normal del organismo (también barreras primarias). Constituida por microbios comensales o mutualistas que dificultan el desarrollo de otros microorganismos.

3) Respuesta celular inespecífica (barrera secundaria). Se activa cuando por alguna lesión (heridas, quemaduras, etc), los microbios patógenos acceden a los tejidos. La respuesta celular inespecífica se concreta en las siguientes acciones:

  • las células de los tejidos infectados responden elaborando interferones, que son un tipo de glucoproteínas.

  • los interferones son liberados y estimulan a las células vecinas para que éstas sinteticen otras proteínas 'antivirales' que tienen por misión destruir los microorganismos patógenos.

  • Las células afectadas liberan también otro tipo de sustancias (histamina y serotonina) que desencadenan una reacción de inflamación. Esta reacción implica el flujo de sangre cargado de fagocitos que van a digerir activamente a los patógenos, así como a posibles sustancias extrañas y células muertas.

  • En el caso de heridas, el plasma que sale de los capilares sanguíneos contiene anticuerpos que pasan a los tejidos lesionados para dar una respuesta más específica (de la que hablaremos después).


2.2.-MECANISMOS DE DEFENSA ESPECÍFICOS. CONCEPTO DE RESPUESTA INMUNITARIA.

Cuando los mecanismos de defensa inespecíficos resultan insuficientes, se activa el sistema de defensa específico o lo que llamamos respuesta inmunitaria. Ésta está basada en la capacidad que tiene el organismo para distinguir lo que le es propio de lo que le es extraño.

Cualquier organismo es capaz de reconocer sus propias células gracias a que éstas poseen en su superficie moléculas proteicas o glucídicas, que son ligeramente distintas a las moléculas superficiales de otras células, ya sean de otras especies o, incluso, de otros organismos de la misma especie.

Existen dos tipos de respuestas inmunitarias o de inmunidad específica:

  • Respuesta humoral

  • Respuesta celular

(Para entender y estudiar los dos tipos de respuesta, hemos de ver algunas cuestiones previas relativas a la constitución del sistema inmunitario, qué son los antígenos, los anticuerpos y el sistema de complemento, y en qué consiste la reacción antígeno-anticuerpo).
3.-INMUNIDAD Y SISTEMA INMUNITARIO. 

La inmunidad es el estado de resistencia de un individuo frente a la infección.

Se dice que un organismo es inmune a determinado antígeno cuando es capaz de destruirlo o de desactivarlo sin sufrir ninguna patología.

Al conjunto de células y moléculas implicadas en los procesos de inmunidad se le llama sistema inmunitario. Tiene la capacidad de reconocer moléculas extrañas al organismo desencadenado una serie de reacciones celulares y moleculares que acaban con la destrucción o neutralización de esas moléculas. Es importante también en la defensa del organismo frente a infecciones microbianas y alteraciones celulares (tumores). A las moléculas que son capaces de activar el sistema inmunitario las llamamos antígenos. Cualquier macromolécula extraña o ajena al organismo es capaz de desencadenar una respuesta inmunológica.
3.1.- COMPONENTES DEL SISTEMA INMUNITARIO.

El sistema inmunitario está formado por todos los órganos donde se originan, transforman y acumulan linfocitos. Los linfocitos se originan por diferenciación de las células madres de la médula ósea (células de Stem), y se transforman en uno u otro tipo según el lugar donde maduren. Las estructuras en las que se produce tal maduración son los órganos linfoides primarios:

  • el timo, que produce linfocitos T.

  • la médula ósea, productora de linfocitos B.

Al abandonar estos órganos, las células linfocitarias circulan por la sangre y la linfa hasta las estructuras donde se acumulan, que son los órganos linfoides secundarios (ganglios, bazo, amígdalas, apéndice, placas de Peyer y adenoides).

Los linfocitos T y B se diferencian por las macromoléculas de superficie que poseen:

  • los linfocitos B presentan inmunoglobulinas (cada linfocito B lleva en su membrana un solo tipo de inmunoglobulina), capaces de detectar antígenos (son los encargados de dar la llamada respuesta humoral).

  • los linfocitos T tienen moléculas receptoras específicas que reconocen fragmentos proteicos de los antígenos en la superficie de otras células del organismo (son los responsables de dar la llamada respuesta celular).


3.2.-CONCEPTO Y NATURALEZA DE LOS ANTÍGENOS.

Son sustancias que reúnen las siguientes características:

  • son exógenas, es decir, extrañas al organismo.

  • son inmunológicas, es decir, capaces de inducir la formación de anticuerpos en el hospedador.

  • reaccionan específicamente con estos anticuerpos.

  • son de naturaleza química muy variada (proteínas, polisacáridos, lipoproteínas, etc) y de gran peso molecular.

  • se localizan en la superficie de un agente patógeno o bien son sustancias producidas y liberadas por éste.

Las macromoléculas antigénicas constan de dos tipos de estructuras:

1) el portador de la antigenidad, que es una macroproteína

2) los determinantes antigénicos (epítopes), que son pequeñas moléculas unidas a la anterior, con una configuración espacial particular que puede ser identificada por un anticuerpo; por tanto, los epítopes son los responsables de la especificidad del antígeno por el anticuerpo.

Los antígenos a través del determinante antigénico se unen a los receptores de membrana de los linfocitos. Si sólo posee un lugar de unión del mismo, y por tanto tan sólo se puede unir a el un anticuerpo se llama univalente, y si posee más, polivalente.

Una misma molécula antigénica puede inducir la producción de distintas moléculas de anticuerpo, tantas como determinantes antigénicos distintos posee. Por esta razón se dice que los antígenos son polivalentes.

Generalmente, un antígeno posee entre 5 y 10 determinantes antigénicos en su superficie (aunque algunos tengan 200 o más), que pueden ser distintos entre sí, por lo que podrán reaccionar con diferentes tipos de anticuerpos. Se llaman haptenos a moléculas capaces de unirse específicamente con algunos anticuerpos. Sin embargo, no se consideran antígenos ya que no son inmunológicos, es decir, no provocan la síntesis o formación de anticuerpos.
3.3. Tipos de respuesta inmunitaria: humoral y celular.

Existen dos tipos de respuestas inmunitarias o de inmunidad específica:

  • Respuesta humoral (inmunidad mediada por anticuerpos). En este caso, los linfocitos (B) producen sustancias específicas (anticuerpos) que provocan la destrucción del agente invasor.

  • Respuesta celular (inmunidad mediada por células). En este caso, los linfocitos (T) atacan directamente al agente patógeno.


4.-RESPUESTA HUMORAL.

4.1. Concepto, estructura y tipos de anticuerpos.

También se conoce como 'inmunidad mediada por anticuerpos', ya que básicamente consiste en la síntesis de anticuerpos por los linfocitos B. Como ya indicamos, los mamíferos tienen una gran variedad de linfocitos B, cada uno de los cuales tiene en su superficie un anticuerpo diferente. Cuando un antígeno penetra en el organismo, acaba encontrando un linfocito B que posee el anticuerpo capaz de reaccionar con él. La unión del linfocito al antígeno a través de los anticuerpos de su superficie estimula al mismo linfocito B y provoca su división y diferenciación en dos clases de células linfocitarias:

  • Células plasmáticas: se consideran como linfocitos B maduros y son de un tamaño mucho mayor que los inmaduros. Desarrollan un RER extenso, donde se sintetizan y desde donde se exportan grandes cantidades de anticuerpos (más de 10 millones de moléculas por hora). Estas células no salen de los nódulos linfáticos, sólo lo hacen los anticuerpos que producen y que viajan dispersos en el suero hasta llegar al área infectada a través de la linfa.

 

  • Células con memoria: Se consideran como linfocitos B inmaduros que permanecen en la circulación y continúan originando pequeñas cantidades de anticuerpos mucho tiempo después de haberse superado la infección. Estos linfocitos, además, en un momento dado, pueden dividirse rápidamente y producir también nuevas células plasmáticas.

 

La comunicación entre células inmunes e inflamatorias es mediada en gran parte por proteínas llamadas interleucinas, que promueven el crecimiento, la diferenciación y la activación celular.
Los anticuerpos, también llamados factores humorales específicos, son sustancias que poseen las tres características siguientes:

a) son unas glucoproteínas llamadas inmunoglobulinas (Ig).

b) se producen como respuesta a un antígeno específico.

c) se encuentran en la sangre, la linfa y las secreciones corporales.

Las inmunoglobulinas están compuestas por cuatro cadenas polipeptídicas:

  • dos cadenas pesadas iguales (cadenas H) y dos cadenas ligeras también idénticas (cadenas L), unidas entre sí por puentes disulfuro, constituyendo una estructura simétrica en forma de Y griega, flexible.

Las moléculas de los anticuerpos son muy parecidas, aunque lógicamente existen diferencias estructurales. En realidad, en cada inmunoglobulina se pueden diferenciar dos tipos de regiones:

  • Los extremos de las cadenas H y L se llaman porción variable ya que la secuencia de aas varía de un anticuerpo a otro. Los dos extremos de la Y son los centros de unión a los antígenos, de forma que los anticuerpos son bivalentes.

  • El resto se denomina porción constante y no tiene la propiedad de unirse a los antígenos.

Existen 5 tipos de Ig que se diferencian por el tipo de cadena H. Destacamos Ig G, las más numerosas y las únicas capaces de atravesar la placenta y penetrar en el feto.

Un individuo requiere gran variedad de anticuerpos para reconocer cientos, miles o millones de epítopes. Los mamíferos, en concreto, son capaces de sintetizar muchos millones de anticuerpos diferentes, pero toda esa gran variedad de inmunoglobulinas difiere, esencialmente y como ya indicamos, en la región variable.

 

4.2. Células productoras de anticuerpos: linfocitos B.

Los linfocitos son unas células que se encuentran en la sangre y en la linfa. Se les llama células inmunocompetentes ya que son la base de los dos tipos de inmunidad (humoral y celular). Proceden de unas células madre que se encuentran en la médula ósea roja de los huesos (células madre hematopoyéticas pluripotenciales que darán lugar a eritrocitos, distintos tipos de leucocitos y plaquetas). Los linfocitos producidos en la médula maduran en el timo o en la propia médula. Existen dos tipos de linfocitos: los linfocitos T y los linfocitos B.

Los linfocitos B: se forman en la médula ósea (mamíferos) o en la bolsa de Fabricio (aves). Son los responsables de la inmunidad humoral. Poseen en la parte externa de su membrana plasmática unas proteínas (anticuerpos de superficie) que son capaces de reaccionar con los antígenos de microorganismos. Los linfocitos B al contactar con los antígenos se convierten en células más grandes, llamadas células plasmáticas, con un retículo desarrollado que produce anticuerpos.
4.3. Reacción antígeno-anticuerpo.

La formación del complejo antígeno-anticuerpo es una reacción altamente específica, lo cual quiere decir que a cada tipo de epítope sólo se puede unir un exclusivo tipo de anticuerpo. Los anticuerpos reconocen a los agentes patógenos al unirse a los antígenos presentes en la superficie de éstos. La formación del complejo antígeno-anticuerpo puede activar o desencadenar una serie de reacciones defensivas de distinta naturaleza:

  • Los agentes patógenos poseen más de un antígeno en su superficie, por lo que suelen combinarse con varios anticuerpos y, cada anticuerpo con dos antígenos (ya que son bivalentes), originando una 'masa' de complejos antígeno-anticuerpo aglutinados. Este aglutinado inmoviliza e inactiva a los patógenos.

  • En ocasiones, la unión antígeno-anticuerpo bloquea la actividad del agente patógeno o de su toxina, como ocurre cuando el anticuerpo se fija a la cápsida de un virus, y éste pierde la capacidad para fijarse a la célula huésped.

  • Los complejos antígeno-anticuerpo también estimulan la actuación de los fagocitos, que ingieren y digieren a los patógenos o sus toxinas.

  • Los complejos antígeno-anticuerpo pueden activar a las proteínas del sistema de complemento; entonces, tales proteínas se unen al patógeno recubriéndolo por completo e inactivándolo. A este fenómeno se le llama opsonización, y los agentes opsonizados, además, atraen activamente a los fagocitos para ser eliminados.

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