Unidad didáctica 2: Mecanismos de defensa e inmunidad

INTRODUCCIÓN

Existen en el huésped dos tipos de mecanismos que impiden la aparición de una infección.

  1. Mecanismo de resistencia inespecífica: actúan contra una gran cantidad de agentes causales biológicos, de tal forma que sólo unos cuantos son capaces de producir enfermedades.
  2. Los mecanismos específicos: se basan en la inmunidad, que es la capacidad que poseen los organismos vivos para resistir una enfermedad infecciosa o producida por la mordedura o picadura de algunos animales.
  3. Los mecanismos de la respuesta inmune se producen como respuesta a un estímulo definido que actúa provocando la reacción de ciertos tejidos capaces de generar principalmente sustancias específicas llamadas anticuerpos.

COMPETENCIA

  • Describe los mecanismos de inmunidad y defensa de las personas.
  • Diferencia la resistencia inespecífica a enfermedades y la resistencia específica: inmunidad, a través del conocimiento de los diferentes mecanismos desde su nivel molecular de respuesta ante un proceso infeccioso.
  • Identifica los factores que determinan el tipo de inmunidad que desarrolla el organismo humano por medio del análisis de la interacción del agente patógeno- huésped y medio ambiente.

CONTENIDO

2. Mecanismos de defesa e inmunidad

2.1Mecanismos de defensa inespecíficos

Existen en el huésped dos tipos de mecanismos que impiden la aparición de una infección, estos son:

  1. Mecanismo de resistencia inespecífica: actúan contra una gran cantidad de agentes causales biológicos, de tal forma que sólo unos cuantos son capaces de producir enfermedades, como ejemplo: La mucosa del tracto respiratorio está tapizada por un epitelio con moco que atrapa bacterias, hongos y virus. Otro ejemplo seria el sistema digestivo además de la saliva, el jugo gástrico con ayuda del ácido clorhídrico destruye muchos de estos agentes patógenos.
  2. Los mecanismos específicos: se basan en la inmunidad, que es la capacidad que poseen los organismos vivos para resistir una enfermedad infecciosa o producida por la mordedura o picadura de algunos animales.

Imagen 1. Los seres vivos pueden resistir picaduras de insectos o algunos animales.

Un individuo o un animal son inmunes cuando resiste a determinado agente patógeno o sus toxinas. La condición contraria a la inmunidad es la susceptibilidad. Es susceptible toda persona o animal que no ha desarrollado inmunidad frente a un agente patógeno determinado o sus toxinas. Los mecanismos de la respuesta inmune se producen como respuesta a un estímulo definido (antígeno) que actúa provocando la reacción de ciertos tejidos capaces de generar principalmente sustancias específicas llamadas anticuerpos.

Un antígeno (Ag) es toda sustancia extraña que al introducirse en el organismo, provoca la respuesta inmune; comprende una serie de fenómenos que fabrican anticuerpos o células que actúan por contacto o liberando compuestos en el sitio en que se efectúa la reacción. Un anticuerpo (Ac) es la sustancia que produce el organismo como respuesta a la introducción de un antígeno y reacciona con él. En el ser humano hay cinco tipos; IgG, IgA, IgM, IgD e IgE.

Diagrama 1. La acción de aun antígeno.

Diagrama 2. El anticuerpo neutraliza al antígeno.

Casi todas las proteínas de los agentes biológicos son antigénicas es decir provocan en el organismo la formación de anticuerpos. Mecanismo de forma Innata o natural o inespecífica: mecanismos inespecíficos de defensa frente a microorganismos. Se genera una respuesta inmune que no se incrementan tras exposiciones repetidas al mismo agente. La misma célula o molécula del S.I. del organismo actúa frente a los diferentes agentes extraños.

2.1.1 Primera línea de defensa: piel y mucosas. Barreras anatómicas, físico-químicas y biológicas

1.a. Barreras Físicas:

  • Piel: solo suele ser atravesada cuando presenta soluciones de continuidad.
  • Mucus: envuelve a los agentes extraños e impide que ejerzan su acción.
  • Cilios (ej. tráquea): dificultan el avance del agente, ascensor mucociliar, con agentes surfactantes.
  • Tos, estornudo, peristaltismo intestinal.

Diagrama 3:  Barreras anatómicas, físico-químicas y biológicas.

  • pH ácido (ej. estómago, lágrimas, orina, vagina).
  • Sales biliares, ácidos grasos.
  • Lisozima (muraminidasa): en lágrimas, saliva, mucus, etc.
  • Espermina: en semen.
  • β-lisina: producida por las plaquetas.
  • Lactoperoxidasa: en leche y saliva.
  • Proteínas secuestradoras del hierro: Lactoferrina: quela el Fe.

Transferrina: compite con las bacterias por el Fe.

Imagen 2. La lisozima se ve reflejada en las lágrimas, saliva y mucus.

1.c. Barreras biológicas:

Microbiota normal:

  • Piel: superficie dérmica; glándulas sebáceas
  • Boca: población heterogénea.
  • Intestino: en IG 1010 bacterias/ml.
  • Vagina.

Diagrama 4. Barreras biológicas.

Componentes del Sistema Inmunológico

  • Células: Fagocitos y células citotóxicas.
  • Fagocitos.
  • Macrófagos.
  • PMN neutrófilos.
  • Células asesinas naturales: NK.
  • Eosinófilos.
  • Linfocitos B-1 y linfocitos T intraepiteliales (γδ).

Factores solubles

  • Proteínas de fase aguda: Proteína Creactiva.
  • Citoquinas: Interferón, TNF.
  • Sistema del complemento: vía alternativa.
  • Otras: α1-antitripsina, α2-macroglobulina, fibrinógeno.
  • “Anticuerpos naturales” (producidos por linfocitos B-1).

El S.I. innato se basa en la actuación de mecanismos defensa inespecíficos externos (barreras físico-químicas y biológicas) que tienden a evitar la infección. Cuando los microorganismos consiguen contrarrestar estos mecanismos de defensa externos, actúan los mecanismos de defensa inespecíficos internos (moléculas y células) para la destrucción del patógeno.

2.1.2 Segunda línea de defensa: Defensas internas, proteínas antimicrobianas, células asesinas naturales y fagocitos, inflamación, fiebre

  • Interferón. Son moléculas de naturaleza proteica segregadas por las células infectadas por virus, que captadas por las células adyacentes, las estimulan a sintetizar sustancias antivirales que evitan la proliferación viral (Por ejemplo, inhibiendo la replicación del genoma vírico). Algunos interferones poseen actividad antitumoral (activan a macrófagos y células NK).
  • El complemento. Formado por complejos macromoleculares de proteínas que circulan por la sangre. En ausencia de antígenos se encuentran inactivas. Se activan de forma secuencial en cascada (unas proteínas activan a otras). Promueven la lisis de células infectadas y atraen a los macrófagos.

Diagrama 5: Diagrama segunda línea de defensa.

La respuesta inflamatoria es parte de la inmunidad innata y se presenta cuando los tejidos son infectados por agentes patógenos, golpes o traumas, etc. Las células del tejido dañado (mastocitos) liberan histamina y otras sustancias que hacen que hacen que se aumente la irrigación sanguínea en la zona afectada (provocando el aumento de temperatura, enrojecimiento), se aumenta la permeabilidad de los vasos sanguíneos, de forma que pasa plasma en los tejidos (provocando aumento de tamaño por el edema, y la salida de los leucocitos por diapédesis). Se forman pequeños coágulos que aíslan la infección, impidiendo su diseminación, aislando el agente extraño del contacto con otros tejidos corporales.

  • Plaquetas: provienen de los megacariocitos de la médula ósea. Son imprescindibles en la coagulación sanguínea. Además liberan serotonina que colabora con la reacción inflamatoria y con la reparación de los tejidos dañados.
  • Mastocitos: se encuentran en los tejidos, como el tejido conjuntivo y en las mucosas. Poseen en su citoplasma gránulos con histamina, que cuando se liberan colaboran con la reacción inflamatoria, pero producen síntomas adversos en los casos de alergias. Desempeñan un papel destacado en las infecciones por parásitos pluricelulares.
  • Leucocitos basófilos: carecen de la función fagocítica. Poseen gránulos citoplasmáticos de histamina, leucotrienos y otras sustancias que contribuyen con la reacción inflamatoria.

Diagrama 6: Diagrama de Fogocitosis.

Diagrama 7: Diagrama de Fangositos.

  • Fagocitos: Los fagocitos son células que tienen capacidad fagocítica, es decir, tienen capacidad de emitir pseudópodos y englobar y destruir sustancias extrañas, así como células dañadas y tumorales. Estos fagocitos son de varios tipos:
  1. Leucocitos neutrófilos: acuden al lugar de la infección atraídos por sustancias químicas (quimotácticas). Atraviesan el endotelio de los capilares sanguíneos por diapédesis (salida de los leucocitos a los tejidos). Combaten la infección por medio de la fagocitosis, generando pus (restos de gérmenes patógenos y leucocitos).
  2. Leucocitos eosinófilos: tienen una acción fagocítica débil, pero actúan en gran número ante casos de parásitos que por su tamaño no pueden ser fagocitados (tenias, lombrices, etc.). Actúan liberando los gránulos de su citoplasma, generando citotoxicidad y neurotoxicidad en los parásitos. También inhiben los procesos inflamatorios de origen alérgico, mediante la secreción de enzimas que destruyen a la histamina.

Imagen 3. Los leucocitos neutrófilos actúan para combatir la infección por medio de la fagocitosis.

  1. Monocitos: se encuentran circulantes en la sangre y en la linfa. Cuando son necesarios pasan a los tejidos por diapédesis, donde se diferencian a macrófagos y células dendríticas.
  2. Macrófagos: con gran capacidad fagocítica.
  3. Células dendríticas: cuando detectan la presencia de agentes patógenos, se dirigen al bazo o a los ganglios linfáticos y se convierten en células presentadoras de antígenos, ya que presentan trozos del patógeno a los linfocitos.

Diagrama 8. Diagrama de Célula procesadora de antigenos.

Ambos son indispensables para poner en marcha la respuesta adaptativa o específica.

Células asesinas naturales (Natural Killer). Son células linfoides que provocan la muerte de microorganismos, células infectadas, células tumorales o células ajenas. Las destruyen gracias a la «perforina», una proteína que crea poros en la membrana de las células infectadas, provocando la lisis celular o estimulando la apoptosis.

2.2 Resistencia específica: Inmunidad

  • Adaptativa, adquirida o específica: mecanismos de defensa específicos frente a microorganismos o sustancias extrañas no infecciosas. Se genera una respuesta inmune que se incrementa tras exposiciones repetidas a la MISMA sustancia o agente infeccioso. Cada molécula o agente extraño es reconocido específicamente por las células del S.I.
  • Endocitosis: ingestión de material soluble (macromoléculas) del fluido extracelular por medio de invaginación de pequeñas vesículas endocíticas.
  • Pinocitosis.
  • Endocitosis mediada por receptor.

Formación de lisosomas: digestión y eliminación

  • Fagocitosis: unión del agente particulado a la superficie de una célula fagocítica, emisión de pseudópodos y englobamiento.

Formación de un fogosoma y destrucción:

  • Mecanismos dependientes de oxígeno: formación de radicales tóxicos.
  • Mecanismos dependientes de óxido nítrico.
  • Mecanismos independientes de oxígeno: enzimas hidrolíticas.
  • Activación del complemento por la vía alternativa y vía de las lecitinas: conjunto de proteínas del plasma que interactúan entre sí y con otros elementos de los sistemas inmunitarios innato y adquirido.
  • Activación enzimática en cascada: respuesta rápida y amplificada del estímulo inicial.
  • Complejo de ataque a la membrana (MAC): lisis del microorganismo.
  • Opsonización: C3b.
  • Quimiotaxis.
  • Anafilotoxinas: C3a, C4a y C5a (respuesta inflamatoria).

2.2.1 Maduración de células T y B

Los linfocitos: son uno de los tipos de leucocitos (leucocitos de la serie linfoide), responsables de la especificidad inmunitaria. Una vez que el organismo reconoce al antígeno se ponen en marcha; Existen dos respuestas altamente específicas:

Diagrama 9. Los dos tipos de linfocitos.

La respuesta celular: que esta mediada por los linfocitos T, que destruyen los agentes patógenos portadores del antígeno concreto y las células propias en el caso de encontrarse infectadas por esos agentes patógenos. Aproximadamente entre 60 % y 70 % de los linfocitos de la sangre están constituidos por unas células Híadas linfocitos T, que provienen del timo con el que están relacionadas hormonalmente; estas células protegen contra infecciones por virus, hongos y algunas bacterias.

La respuesta humoral en la que participan los linfocitos B, son productores de anticuerpos. Estos anticuerpos se unen específicamente al antígeno. Los linfocitos B existen en una proporción mucho menor a la sangre; la mayor parte de ello está en el tejido linfoide y su tiempo de vida es corto.

Diagrama 10. Respuesta inmune medida por linfocitos T.

2.2.2 Tipos de respuesta inmunitaria:

Tipos de inmunidad

Inmunidad natural es la resistencia a la infección que no depende de algún contacto previo, espontánea o experimental con el agente infeccioso o sus anticuerpos. Depende de factores innatos genéticamente controlados. Los Tipos de inmunidad se clasifican en:

a) Inmunidad de especie: Los animales de sangre fría no son susceptibles a las infecciones propias de animales de sangre caliente. La temperatura del cuerpo parece ser un factor de resistencia.

b) Inmunidad de raza y de grupo: Los habitantes de una región forman un grupo con ciertas características inmunológicas adecuadas a las enfermedades que padecen habitualmente; esa inmunidad es distintiva de determinada región.

c) Inmunidad individual: La capacidad del individuo para resistir las enfermedades infecciosas comunes es variable; esta resistencia natural varía en un mismo individuo de una época a otra. La ingestión deficiente de proteínas y de ciertas vitaminas disminuye la resistencia inespecífica y la capacidad para sintetizar anticuerpos.

Imagen 4. Los habitantes de una región cuentan con algunas características inmunológicas respecto al clima donde habitan.

Inmunidad adquirida: es la resistencia a la infección engendrada por un ataque espontáneo de enfermedad infecciosa, una infección experimental, la vacunación o la introducción al organismo de Ac preformados. La inmunidad adquirida está basada en los Ac; es la más eficiente y la más importante, y se clasifica en pasiva o activa.

  1. Inmunidad adquirida pasiva: es la que se adquiere por medio de la introducción al organismo de Ac preformados: puede obtenerse en forma natural o artificial.
  2. Inmunidad adquirida activa: es la habilidad o condición adquirida por los tejidos para producir Ac específicos a partir de contactos con agentes microbianos o sus toxinas (Ag).

2.2.2.1 Inmunidad medida por células

Inmunidad celular: se manifiesta por la aparición de células del sistema linfoide con una mayor habilidad para matar y destruir a la célula que tiene el antígeno. La inmunidad humoral es la presencia o producción resultante de las inmunoglobulinas o anticuerpos contra antígenos de microorganismos o de sus productos, es el más importante. La reacción Ag-Ac es una combinación que forma un complejo Ag-Ac. Las reacciones secundarias se aprovechan para detectar Ag, descubrir Ac u otro tipo de pruebas serológicas.

Por la forma de manifestarse, los Ac responsables de estas reacciones se denominan aglutininas, precipitinas y lisinas. Algunas de estas reacciones como la lisis, neutralización, opsonización, etcétera, ocurren en el animal íntegro y cumplen un papel muy importante contra los microorganismos; por desgracia cuando estas reacciones se dan en los tejidos y órganos también pueden ser causa de daño o enfermedad.

Diagrama 11. Diagrama de Reacción de Opsonización.

Enfermedades alérgicas o Inmunopatológicas: sin alteraciones tisulares que se presentan como consecuencia de la respuesta inmune. Cuando la reacción Ag-Ac destruye las células o daña intensamente los tejidos, se produce la alergia. Las células aumentan si permeabilidad, o son destruidas y se liberan sustancias como la histamina, serotonina, calicreína, bradicinina, heparina, leucotaxina, etcétera. Los Ag que provocan la alergia se llaman alérgenos y las reacciones alérgicas pueden ser localizadas o generalizadas.

2.2.2.2 Inmunoglobulinas

Los anticuerpos son proteínas globulares llamadas inmunoglobulinas que, producidas por los linfocitos B, participan en la defensa contra agentes patógenos.

Circulan por la sangre y penetran en los fluidos corporales donde se unen específicamente al antígeno que provocó su formación. Estructuralmente son moléculas formadas por una o varias unidades estructurales básicas, según el tipo de anticuerpo. Cada unidad está formada por cuatro cadenas polipéptidicas iguales dos a dos. Dos cadenas pesadas (H) y dos ligeras (L), y una cadena glucídica unida a cada una las cadenas pesadas. Las uniones entre las subunidades proteicas se establecen por puentes disulfuro. Ver figura 2.2-1.

Tanto en las cadenas ligeras como en las cadenas pesadas hay dos porciones, la porción variable (diferente en cada anticuerpo) y la porción constante. La porción variable es la encargada de reconocer al antígeno. La región constante determina el tipo de anticuerpo (hay nueve tipos de regiones constantes distintas).

Los anticuerpos tienen además una zona bisagra, que les permiten adaptarse mejor al antígeno. Ahora bien, al tener en ambos extremos regiones variables va a poder unirse a dos antígenos diferentes.

Diagrama 12. Diagrama de inmonoglobulinas.

2.2.2.3 Reacción de hipersensibilidad

La respuesta alérgica es una reacción de ciertos componentes del sistema inmunitario contra una sustancia extraña (alérgeno) que por lo general es inofensiva. Estas reacciones pueden pasar desapercibidas, pero a veces se producen reacciones exageradas, que resultan perjudiciales si se repiten los contactos con el antígeno: son las reacciones de hipersensibilidad.

CONCLUSIÓN

En las personas que gozan de buena salud, el sistema inmunológico puede distinguir entre los tejidos propios del cuerpo y los extraños que lo invaden, tales como virus y bacterias. El sistema inmunológico es la defensa natural del cuerpo contra las infecciones, como las bacterias y los virus. A través de una reacción bien organizada, su cuerpo ataca y destruye los organismos infecciosos que lo invaden. Estos cuerpos extraños se llaman antígenos.

La inflamación viene a ser la respuesta del sistema inmunológico a los antígenos. Como respuesta a la infección o la lesión, diversas clases de glóbulos blancos se transportan por el torrente sanguíneo hasta el lugar de la infección y solicitan más glóbulos blancos. Cuando la amenaza desaparece, la inflamación cede. Por ejemplo: cuando una persona se corta o tiene gripe, la inflamación se usa para matar la bacteria o el virus que invade el cuerpo.

Esto nos hace cuestionarnos de cómo funciona el sistema inmunológico, y es precisamente el mantener a los microorganismos infecciosos como determinadas bacterias, virus y hongos, fuera de nuestro cuerpo, y destruir cualquier microorganismo infeccioso que logre invadir nuestro organismo. Este sistema está formado por una red compleja y vital de células y órganos que protegen al cuerpo de las infecciones. Por lo que podemos concluir que el sistema inmunológico es complejo y tan notablemente eficaz que incorpora especificidad, inducibilidad y adaptación. No obstante, a veces se producen fallos que pueden agruparse, de forma genérica, dentro de las conocidas categorías de inmunodeficiencia, autoinmunidad e hipersensibilidad.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

Básica

  • Microbiología, Martín Frobisher Sc. D., Salvat Editores, 8va edición, (1969).
  • Microbiología Médica, Murray-Rosenthal-Pfaller, Elsevier Mosby, 12°ed.
  • (1987).
  • Microbiología y parasitología humana, Romero Cabello Raúl, ed. Médica
  • panamericana, 3ª. Edición (2007).
  • Sistema inmunitario:
  • http://pendientedemigracion.ucm.es/info/saniani/troncales/inmunologia/docucentostemas/TEMA%204.pdf
  • Imágenes: http://www.genomasur.com/BCH/BCH_libro/capitulo_08.htm