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Tema 39. Inmunología
Concepto de infección Infección: es el término clínico para la colonización de un organismo huésped por especies exteriores. En la utilización clínica del término infección, el organismo colonizador es perjudicial para el funcionamiento normal y supervivencia del huésped, por lo que se califica de m.o patógeno. Y según la RAE: “dicho de algunos m.o patógenos, como los virus o las bacterias que invaden un ser vivo y se multiplican en él.” A prinicipio del siglo XX, Lansteiner y otros investigadores desarrollaron los términos de anticuerpo para las proteínas del suero que participan en la inmunidad humoral y antígenos para las sustancias que se unían a los anticuerpos y/o que generaban la producción de los mismos. Inmunidad innata y adaptativa (específica) La defensa frente a los microorganismos está mediada por las reacciones precoces de una inmunidad innata y por las reacciones tardías de la inmunidad adaptativa. La inmunidad innata , también llamada natural o nativa, está constituida por mecanismos existentes antes de que se desarrolle la infección. Producen respuestas rápidas a los m.o. Está compuesta principalmente por: barreras físicas y químicas, células fagocíticas, células citocidas naturales y proteínas sanguíneas (ppalmente el sistema del complemento). La inmunidad adaptativa/específica/adquirida requiere un tiempo de adaptación porque necesita la presentación del patógeno, para activar la respuesta. No está antes de que entre el patógeno sino que se da después de su entrada. Además, discrimina entre diferentes microorganismos y los componentes principales son los linfocitos y sus productos. La inmunidad adaptativa se puede dividir por sus componentes: inmunidad con componentes moleculares, inmunidad acelular o humoral , o inmunidad que requiere células, inmunidad celular. Otra división de la inmunidad (división clínica) sería: Activa : la que se expone, se elabora contra los patógenos. Puede ser aquella que se elabora contra un virus, o una vacuna. Se entra en contacto con un patógeno (podría ser una vacuna), entra, se genera una respuesta específica ante ese antígeno, y se genera una memoria inmunológica. La inmunidad pasiva , es aquella que tiene anticuerpos dados, no ha sido elaborada. Se transfiere externamente al individuo ya elaborada. Si te ponen directamente los anticuerpos ante el patógeno (específica), en un futuro si vuelves a ser inoculado con el mismo patógeno, debes vacunarte de nuevo puesto que no se ha creado memoria inmunológica. Aspectos generales de la respuesta inmune Inmunidad innata Todo aquello que está antes de la entrada del patógeno, como pueden ser las barreras físicas, químicas o biológicas: La piel y los tejidos mucosos. Las glándulas sebáceas s dela piel segregan ácidos grasos que hacen bajar el pH y protege de patógenos. Las células epitelilaes ciliadas de las superficies mucosas (moco). En la sangre también hay proteínas bactericidas como las llamadas betalisinas que puede destruir la membrana bacteriana La propia microbiota natural , que coloniza nuestro organismo. Se encarga de que las bacterias patógenas no colonicen el tracto digestivo. La resistencia natural del huésped puede modificarse por:
- La edad: diferente microbiota y más facilidad de colonizar en niños o menor defensa inmunológica en ancianos
- El estrés: desequilibrios hormonales tienen efectos antiinflamatorios, es decir, inmunosupresores
- La dieta: influye sobre las características de la microbiota La inmunidad innata suele ser estimulada por estructuras comunes a grupos de microorganismos; como por ejemplo los fagocitos, que reconocen patrones estructurales en bacterias como los proteoglicanos, estructuras ricas en manosa, puesto que se reconocen como algo extraño que hay que atacar puesto que nuestras células no las tienen. Este tipo de inmunidad se considera no específica porque se ataca a cualquier cosa, sin seguir un patrón de especifidad. Aunque los macrófagos y monocitos tienen receptores que no son tan específicos, es decir, pueden reconocer flagelinas, LPS de bacterias, por lo que el término “no específico” está cambiando. Existen componentes celulares y acelulares: o Respuesta innata acelular : La capa epitelial puede producir péptidos dotados de una función antibiótica natural ( denfensinas , ej) Complemento : son una serie de proteínas que se encargan de la destrucción de m.o, opsonización, activación de leucocitos… (funciones innatas) Lectinas: activación del complemento Factores de coagulación: aislamiento de los tejidos infectados Citoquinas: son cualquier factor o proteína producida por células inmunocompetentes, son los mensajes de la respuesta inmune. o Una de las más importantes es el TNF (factor necrosante de tumor) una de las proteínas pro- inflamatorias más peligrosas cuando se descontrola y que puede llegar a provocar la muerte. o Interferón ϒ produce una respuesta pro-inflamatoria. No está relacionado con IFNα y IFNβ, que son moléculas antivirales y activan la defensa antiviral del organismo. o Hay otras muchas citoquinas, dependiendo del tipo tienen un nombre u otro; si la producen los leucocitos se llaman interleucinas , si las producen los monocitos, monoquinas , etc. o Respuesta innata celular : con las siguientes células Linfocitos intraepiteliales: Intentan frenar la infección mediante epitelios Neutrófilos : fagocitan y destruyen m.o patógenos. Macrófagos : igual que los neutrófilos, fagocitan, y secretan citoquinas que estimulan la inflamación, también presentan antígeno para activar la respuesta adaptativa. Activan la respuesta específica, se convierten en microbidicidas peligrosos para patógenos al secretar sustancias tóxicas. Células NK : inducen la lisis de células infectadas y la activación de macrófagos. Se regulan mediante partículas inhibitorias. Son tan agresivas que pueden atacar cualquier cosa que no conozcan (no atacan al feto por células inhibitorias). Inmunidad adaptativa Existen 2 tipos de respuesta adaptativa o específica: la humoral (acelular) y la celular, que se pueden activar según el tipo de microorganismo invasor:
- Humoral: son los anticuerpos producidos por los linfocitos B. Hay anticuerpos para millones de patógenos, más de los que existen, y también contra toxinas.
- Celular: está comandada por los linfocitos T citotóxicos, y es el principal mecanismo de defensa. Hacen lo mismo que las NK, pero las NK son innatas, mientras que los linfocitos T necesitan que se les presente el antígeno para activarse. Se pueden producir 2 tipos de respuestas adaptativas principales frente a un antígeno: Respuesta primaria : se produce tras una primera inoculación del antígeno. Al primer contacto se genera IgM , dando una respuesta más lenta y débil que la secundaria. El tipo de inmunoglobulinas y células implicadas puede variar y, tras un cierto tiempo de respuesta disminuye. Es cuando se genera la memoria inmunológica.
Las vías de comunicación de estos órganos son la sangre y la linfa, conduciendo a los microorganismos hacia los órganos específicos de la respuesta inmune. La linfa es un sistema paralelo a la sangre que no contiene eritrocitos, y que comunica diferentes ganglios linfáticos capaces de filtrar los m.o y ponerlos en contacto con las células inmunocompetentes. La linfa acaba en el torrente sanguíneo vía conducto linfático torácico. Todas las células sanguíneas y del sistema inmune provienen de unas células totipotentes, con células troncales, las células madres que están básicamente en la médula ósea, aunque durante el desarrollo embrionario también están en el bazo. A partir de ellas se separan 2 linajes: Línea mieloide : da lugar a las plaquetas, eritrocitos, neutrófilos, monocitos, macrófagos, leucocitos… Línea linfoide : da lugar a los linfocitos B (células plasmáticas), linfocitos T y a las células NK, y a otros tipos intermedios entre T y NK Si a la sangre le quitamos los eritrocitos, nos quedamos con el plasma sanguíneo , donde hay muchas proteínas y Complemento, y factores que interaccionan con los leucocitos, que son las citoquinas. Los linfocitos son los únicos capaces de reconocer específicamente al antígeno (o patógeno) por tener receptores, y generan memoria. Suelen tener un núcleo muy grande, un pequeño tamaño y un anillo de citoplasma, pero al diferenciarse a células activas su morfología cambia. En respuesta a la estimulación aumentan de tamaño, y hay 2 tipos principales:
- Linfocitos B : producen anticuerpos. Al activarse, aumenta mucho de tamaño para una gran producción de anticuerpos, llamándose células plasmáticas. El receptor específico que tienen se llama BCR , y en nativo reconociendo antígenos.
- Linfocito T : son las células efectoras de la inmunidad mediada por células, su receptor se llama TCR , y sólo reconoce los antígenos si son presentados por el MHC (Complejo Mayor de Histocompatibilidad). Se dividen en 2 tipos de linfocitos T: Colaboradores: dirigen la parte central en la activación inmune específica, por lo que si fallan no hay inmunidad. Hay varios tipos, Th1, Th2, Th17 y Treg (estos últimos recientemente descritos, con capacidad supresora). Citotóxicos (o citolíticos); CTL : son células con capacidad efectora. Lisan células infectadas, cancerígenas o extrañas (aloinjertos). Producen el rechazo a los transplantes.
- Las células natural-killer (NK) o citotóxicas : son parecidas a los linfocitos T citotóxicos, pero no necesitan un antígeno presentado por otra célula, participando en la inmunidad innata.
- Natural Killer T cells (NKT) : están entre medias de los linfocitos T y las NK, no son tan inespecíficas como las NK, ni tan específicas como los linfocitos T. Células accesorias de la respuesta inmune Las células accesorias de la respuesta inmune no reconocen al antígeno porque no tienen receptores, peor son cruciales para la iniciación y activación de la respuesta inmune: Fagocitos : células que fagocitan, como los monocitos y los macrófagos. Son células presentadoras de antígenos , presentándoselo a los linfocitos T, además, se pueden activar y convertirse en células microbicidas produciendo citoquinas.
o Monocitos : células con un diámetro de 10-15 micras. o Macrófagos : van a distintos órganos (son monocitos que abandonan la sangre), reciben nombres distintos; en el pulmón son macrófagos alveolares, en el cerebro son células de la microglía, en el hueso son osteoclastos, etc. Células dentríticas o de Langerhans : tapizan los epitelios por debajo de la epidermis y su función es la de fagocitar lo que entra, y lo llevan al ganglio para presentárselo a un linfocito T. Presentan antígenos (células APC ), así como los monocitos, macrófagos y los linfocitos B. Células dentríticas foliculares : no derivan de las anteriores. Están presentes los ganglios linfáticos, bazo y MALT. Atrapan Ag unidos a Ac o a proteínas del complemento y se los presenta a los linfocitos B. Leucocitos polimorfonucleares (PMN): tiene el núcleo de forma irregular con varios lóbulos. o Neutrófilos : fagocitan pero duran menos que los macrófagos o Eosinófilos : son menos abundantes, ayudan contra organismos más grandes, como los gusanos o Basófilos : pocos en sangre. Defensa contra algunos parásitos Mastocitos : producen sustancias amino-activas, histaminas, que activan la dilatación vascular, enrojecimiento de la piel, calentamiento de la piel (=inflamación) Órganos y tejidos del sistema inmune Son tejidos a lo largo de mucosas. Algunos están encapsulados, y otros son más laxos, y según esto se podrían clasificar desde el punto anatómico, pero por otro lado se pueden dividir según su función. Desde el punto de vista anatómico: Órganos con cápsula bien definida : bazo, timo, ganglios linfáticos y médula ósea Acumulaciones difusas de tejido linfoide : tejido linfoide no encapsulado que se asocia a las mucosas (MALT). Permite la captura de antígenos que entran por vías orales y gastrointestinales. Hay una gran cantidad de IgA. Desde el punto de vista funcional: Órganos linfoides primarios : son lugares de linfopoyesis donde se generan y/o maduran los linfocitos T y B: o Médula ósea : es el lugar donde se generan todas las células sanguíneas circulantes del adulto y es el lugar de maduración de los linfocitos B. en la pubertar, la hematopoyesis se produce principalmente en el esternón, vértebras y costillas. En los huesos largos están las células pluripotentes que forman todos los diferentes linajes celulares. En las aves los linfocitos B maduran en la bursa de Fabricius. Tras la maduración, los linfocitos b y t van a los órganos linfoides secundarios a efectuar la respuesta inmune. o Timo. Órgano bilobulado en el tórax. Cada lóbulo se divide en diferentes lobulillos, en cada uno hay una región cortical donde llegan los linfocitos inmaduros, llamados timocitos. En la región medular, los linfocitos T van madurando, y los seleccionados salen a la sangre. Órganos linfoides secundarios : donde se produce la respuesta inmune. Donde se dan las condiciones para que linfocitos B y T inmunocompetentes puedan interaccionar con los antígenos y entre sí: o Bazo : es el órgano linfoide secundario principal de la vía sanguínea, drena los antígenos de la sangre. Está irrigado por la arteria esplénica (las células del bazo se llamas células esplénicas) que acaba formando venitas que entran en folículos linfoides , donde se produce la activación de la respuesta inmune y donde están los linfocitos, a los que se les presenta los antígenos. Hay dos regiones en el bazo: Pulpa blanca, donde se genera la respuesta inmune, y la Pulpa roja a donde llegan los eritrocitos degenerados para destruirse. o Ganglio linfático : es el órgano linfoide secundario principal de la vía linfática. Están distribuidos por todo el cuerpo, y cada uno tiene varias vías aferentes (por donde entran las células) y una salida eferente. Están divididos en área cortical , donde están los linfocitos B con agregados de células formando folículos, en el área paracortical están los linfocitos T , y en la zona medular se produce la activación de la respuesta inmune y los linfocitos B se convierten en células plasmáticas que producen anticuerpos.
Tema 40. Moléculas de unión y reconocimiento de antígenos
Las moléculas que reconocen específicamente al antígeno son las inmunoglobulinas, las BCR (receptor de células B), que es el receptor de los linfocitos B, una inmunoglobulina (anticuerpo) anclado a la superficie de la célula. También el TCR (receptor de células T), que reconoce millones de péptidos diferentes y es mucho menos específico que el BCR. El BCR puede reconocer muchos más antígenos distintos que el TCR, y es más laxo a la hora de reconocer. También el MHC, que presenta antígenos. Los antígenos se unen a un anticuerpo, que puede estar libre o unido a un linfocito B en forma de BCR. Un antígeno es aquella molécula que es reconocida por un anticuerpo, libre o en forma de BCR, o por un TCR. El TCR no reconoce al antígeno soluble, libre, sino que lo reconoce porque lo presenta el MHC (en humanos, HLA). No se reconoce al antígeno entero, sino epítopos. Cuando se produce la invasión por un agente patógeno, el mecanismo inmunológico que se activa va en dos direcciones: producción de anticuerpos específicos ( Respuesta Humoral ) y si hay células implicadas se desencadena una respuesta mediada por células citotóxicas ( Respuesta Celular ). Anticuerpos También se llaman inmunoglobulinas , ya que, si se separan del suero de la sangre y se separan las proteínas, hay un pico de proteínas globulares, unas de ellas las gammaglobulinas, y es donde están las proteínas que reconocen antígenos. Son un grupo de glicoproteínas presentes en el suero sanguíneo y líquidos corporales que se unen específicamente al antígeno. Las gammaglobulinas se dividen en 5 tipos o clases: IgA, IgE, IgD, IgG, IgM. Los linfocitos B son las únicas células capaces de sintetizarlos. Una inmunoglobulina tipo, la más sencilla, está formada por 4 cadenas iguales dos a dos. Dos de ellas ligeras , de bajo peso molecular, y otras dos pesadas , normalmente el doble de tamaño que las ligeras. Están unidas entre sí mediante puentes disulfuro , dándole una estructura en Y. Une el antígeno por la zona variable N terminal, para reconocer muchos antígenos diferentes. Cada anticuerpo puede reconocer 2 epítopos iguales. Tiene otra parte constante, que varía muy poco, y es la zona efectora. Las cadenas pesadas y ligeras se componen de regiones variables en los amino terminales (VH, VL) y regiones constantes (CH, CL) en la región carboxi terminales. Inicialmente, la estructura básica de las inmunoglobulinas era un dominio globular de unos 100 aa, cerrados por puentes disulfuro, que es el dominio de las inmunoglobulinas. El antígeno va hacia la región variable, y se ha ido evolucionando desde el pequeño dominio hasta un anticuerpo. De este pequeño domino se han ido formando muchas más moléculas, y ahora hay muchas moléculas que tienen como función reconocer cosas. Este conjunto de moléculas que reconocen muchas cosas es la superfamilia de las Inmunoglobulinas. En invertebrados hay macrófagos, parecidos a células fagocíticas, pero el proceso como inmunoglobulinas empezó con los primeros peces hasta llegar a mamíferos con las 5 clases de inmunoglobulinas. Si se rompen los puentes disulfuro con proteasas vegetales, como la pepsina o papaína, quedan 2 fragmentos proteicos: la parte bifurcada de la Y es el Fragmento de unión al antígeno ( Fab ), es la zona variable y se une a cada determinante antigénico compatible; el tallo es el Fragmento cristalizable ( Fc ), es la región constante por donde el anticuerpo puede unirse a la célula con un receptor específico.
Los anticuerpos, cosa que no hacen los TCR, reconocen también azúcares, ADN (como el lupus), lípidos…Se dividen en 3 grandes grupos:
- Determinante conformacional: reconoce una conformación de una proteína. Si se desnaturaliza la proteína, ya no la reconoce.
- Determinante lineal: reconoce la estructura lineal, la secuencia de aa, y lo reconoce en estado desnaturalizado o nativo.
- Determinante neoantigénico: reconoce un determinante nuevo donde antes no se reconocía nada, como tras un corte de una proteína. Hay anticuerpos que reconocen estructuras nuevas que no estaba en la molécula en sí, sino que se ha formado al cortarla. La estructura variable es muy variable, cientos de miles de millones de opciones. No toda la estructura variable tiene por qué ser muy variable, hay estructuras más variables que otras. Hay unos pocos aa que interaccionan con el antígeno de forma física, se llaman zonas de hipervariabilidad o de complementariedad ( CDR ). La parte constante de las cadenas pesadas se llama isotipo , esta región es constante dentro de los individuos de una misma especie; cada especie tiene un isotipo diferente de inmunoglobulina, hay pequeñas diferencias que hacen a los animales diferentes. En la región constante en ambas cadenas hay otra zona que varía llamada alotipo , confiere diferencias entre individuos de una especie y no entre especies. La región variable que une el epítopo (que se une al antígeno), es diferente entre un anticuerpo y otro, tienen especificidad, y se llama idiotipo , proporciona diferencias entre los anticuerpos de un mismo individuo. El parátopo es exactamente la zona del idiotipo que se une al epítopo (su imagen especular). La parte del idiotipo que reconoce al antígeno tendrá una forma contraria al epítopo. Si ese idiotipo se lo ponemos a otro individuo, este individuo fabricará anticuerpos contra ese idiotipo, que tendrán la forma del antígeno original. Si se utilizan anticuerpos anti-idiotipo, es decir, anticuerpos contra anticuerpos que reconocen un virus, esos anticuerpos anti-idiotipo se parecerán al virus, y se puede utilizar ese anticuerpo parecido al virus como vacuna; son vacunas más seguras porque no se utiliza al virus como tal. Funciones de las Inmunoglobulinas
- IgG: es la principal del suero humano (80% del conjunto). Es monomérica. Está presente también en líquidos tisulares. Actúa contra bacterias y virus favoreciendo la fagocitosis y neutralizando toxinas. También activa la vía clásica del Complemento y puede atravesar la placenta, dando inmunidad pasiva natural intraútero. También participa en la inmunidad neonatal, además de en la CCDA (citotoxicidad celular dependiente de Ac). Actúa en la respuesta secundaria.
- IgM: participa en la respuesta primaria a patógenos. Suele ser un pentámero (5 moléculas unidas por puentes S-S y una cadena J de unión). Activa también la vía clásica del Complemento y actúa como receptor para el antígeno en las células B no estimuladas.
Los linfocitos T normales maduros son αβ , porque tienen dos partes receptoras, α y β, pero hay un tipo de linfocitos T raros, los ϒδ que no expresan CD4 ni CD8 y siguen otra vía de maduración, están en la piel y en mucosas. Pasan por dos selecciones:
- Selección positiva: el linfocito va a tener que reconocer un antígeno mediante el MHC, entonces va a tener que reconocerlo. Este reconocimiento del MHC tiene que ser con baja afinidad, ya que si lo reconocen lo propio con alta afinidad puede dar autoinmunidad. El MHC que tiene que reconocer lleva un péptido, el péptido + MHC da un reconocimiento fuerte, pero MHC sólo no da un reconocimiento fuerte para no dar un problema de autoinmunidad. Los que reconocen el MHC propio con poca afinidad pasan a la siguiente fase, que son menos del 40% de los timocitos que llegan.
- Selección negativa: hay que evitar que esos linfocitos reconozcan cosas propias. Se eliminarán aquellos que reconocen autoantígenos, y al final solo el 5% de los que entran en el timo saldrán maduros, y serán linfocitos que no reconocen de forma intensa al MHC ni a antígeno propios. Linfocitos B Maduran en la médula ósea de una forma parecida a los T, pero ocurre en las células del estroma de la médula ósea en mamíferos o en la Bursa de Fabricio en el caso de las aves. Allí aprenden a distinguir lo que es propio de lo que no, y se seleccionan aquellos que reconocen antígenos extraños y no los que muestran afinidad por cosas propias (selección negativa). Una vez maduros, los linfocitos B migran a órganos linfoides secundarios donde entrará en contacto con los antígenos, activándose y diferenciándose a células plasmáticas (morfológicamente más alargadas, con más membranas en el citoplasma y de alta capacidad productora de Ac) y linfocitos de memoria, que pasarán a expresar Ac con otro isotipo (cambio de clase) y tienen una vida media muy larga (años). El BCR es igual que el anticuerpo soluble, pero tiene un segmento más, el segmento de transmembrana. Un anticuerpo con esa sección más hace que esté unido a la superficie del linfocito como receptor. Hay otras moléculas accesorias, como el CD79, que transmiten la señal en el linfocito mediante fosforilaciones y desfosforilaciones, hasta el núcleo, lo que hace que se convierta en célula plasmática, es la transducción de señal. Hay linfocitos B especiales que reconocen un epítopo repetitivo en un antígeno grande y que se pueden activar sin los linfocitos T, al contrario que todos los demás, se llaman linfocitos B T-independientes. El TCR es muy igual al BCR, con 2 cadenas en vez de 4, la cadena α y la β, que tienen una cadena variable que reconoce el péptido y una constante. La selección de la variabilidad es muy parecida a la de los B, con segmentos V, D y J que se unen. Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC) Es donde se presenta el antígeno al linfocito T. Hay dos tipos de MHC:
- MHC de clase 1: está en todas las células del cuerpo que tienen núcleo (no en eritrocitos o plaquetas). Es lo que se reconoce en los trasplantes. Les presentan el antígeno a los linfocitos T citotóxicos (CD8). Está compuesto por una única molécula y otra accesoria que se le pega (microglobulina). Los antígenos presentados suelen ser de síntesis de novo en la célula, como la síntesis de proteínas víricas de un virus que haya infectado.
- MHC de clase 2: sólo está en las células APC profesionales, en los monocitos, macrófagos, células dendríticas y linfocitos B. Les presentan el antígeno a los linfocitos T helper (CD4), las que regulan la respuesta inmune adaptativa y las que deciden si hay respuesta humoral o celular. Es muy importante porque inicia la respuesta adaptativa indicando al helper si se va por vía anticuerpos o vía células. Está formada por 2 moléculas. Los antígenos presentados por esta clase son externos, patógenos o antígenos que la célula ha cogido de fuera y se presenta al helper. Los genes del MHC son muy polimórficos ya que tienen múltiples alelos, se han identificado más de 150 alelos para algunos de los loci de HLA. Hay una zona concreta en los cromosomas donde están la mayoría de los genes de MHC 1 y 2. En ratón, los loci de clase 1 y 2 están agrupados, y los genes de clase 1 se llaman K, D y L y de clase II, I-A e I-E. En humanos, los genes de la clase 1 son A , B y C , y los genes de clase 2 son DQ , DP y DR. En estos cromosomas hay otra zona para un MHC de clase 3 donde está el gen del TNF, de interleuquinas…pero a JAL no le gusta, así que nada. En humanos, los locus de clase 1 más estudiados son HLA-A , HLA-B y HLA-C , que sólo produce una cadena. Hay otros HLA, otros genes de clase 1, como el E, J y X, también muy importantes. El HLA-G impide que las NK destruyan a las células del feto. En los genes para clase 2 hay siempre información para las dos cadenas, son HLA-DP , HLA-DM , HLA- DQ y HLA-DR. Los genes del MHC se expresan de manera codominante en cada individuo. En cada célula, se expresan los alelos provenientes de la madre y del padre. Por ejemplo, un haplotipo de HLA de un individuo puede ser HLA-A1, HLA-B27, HLA-DR4… Las moléculas de clase 1 del HLA están compuestas por una cadena α variable con una hendidura donde se mete el antígeno, y una zona estable, constante, que mantiene la estructura. Hay una segunda cadena, la β2-microglobulina , que ayuda a mantener la estructura, pero no es del MHC, está codificada en otro cromosoma. En las de clase 2, las que tienen las células APC, la estructura es parecida, pero hay 2 cadenas que forman la estructura, con la parte variable y la constante. La célula citotóxica reconoce al HLA de clase 1; el TCR reconoce y se une a una proteína de virus que se sintetiza dentro de la célula. La CD8 sirve para anclarse mejor a la estructura. Hay muchos mecanismos celulares para que las células no presenten algo propio, muchas proteínas que están unidas hasta que llega la molécula extraña y luego se degradan. Funciones del MHC
- Presentar el antígeno a los linfocitos T y activar la respuesta adaptativa o la citotóxica, dependiendo de si se presenta el péptido por la clase 1 ó 2.
- Distinguen entre linfocitos cooperadores CD4 (que se unen a Clase II) y linfocitos citotóxicos CD8 (que se unen a Clase I).
- Existe cierta flexibilidad en la presentación, por lo que una molécula puede presentar varios antígenos y hacerlo mejor que otras. Esto tiene mucha importancia a la hora de asignar un proceso autoinmune a un alotipo concreto de MHC.
- Finalmente, estas moléculas son distintas de unos individuos a otros, por lo que pueden ser reconocidas como “extrañas” en el caso de un trasplante de órgano. De aquí el nombre de antígenos de histocompatibilidad y la necesidad de buscar donantes de órganos con el MHC lo más parecido posible al receptor. Cualquier célula tendrá HLA-A1, HLA-B7…pero las células APC tendrán, aparte de la clase 1, presenta el DP, DQ y DR tanto del padre como de la madre.
Tema 41. Inmunidad Innata
Hace referencia a la parte humoral (interferón) y a la parte celular (macrófagos, células dendríticas…). Es todo aquello que está antes de que llegue el patógeno. La mayoría de los patógenos no logran atravesar la piel, mucosas o el resto de las barreras físicas y químicas que constituyen las lágrimas, la saliva (lisozimas), las células ciliadas del tracto respiratorio, piel (glándulas sebáceas), tracto urinario, el sistema digestivo…Si los patógenos consiguen penetrar estas primeras barreras, entonces se pondrá en marcha la respuesta inmunitaria, y la innata es la que actúa primero. La respuesta innata está especialmente diseñada para reaccionar contra microorganismos y sus productos. En la parte celular se encuentran los fagocitos, como los macrófagos y neutrófilos , que fagocitan a los patógenos y los destruyen con sustancias microbicidas. El conjunto de estos factores celulares y humorales son los implicados en la respuesta contra bacterias, toxinas… contra los virus hay otros componentes, como las NK. Este proceso de lucha directa contra patógenos suele ser una reacción inflamatoria , consiste en el reclutamiento y activación de leucocitos y proteínas plasmáticas en el sitio de infección. Reclutar hace referencia a cuando las células salen de los vasos sanguíneos al foco de infección, a lo que se denomina extravasación. Los macrófagos, aparte de fagocitar, pueden producir citoquinas , que son sustancias proinflamatorias, pueden activarse ellos mismos por el interferón-ϒ y convertirse en células microbicidas, produciendo radicales de oxígeno, anión superóxido, óxido nítrico…; también son el puente que activa la respuesta específica por la presentación de antígenos, ya que son células APC profesionales. Una de las primeras líneas de defensa en la respuesta humoral innata es el Complemento , que produce anafilotoxinas e inflamación. El complemento es capaz de producir agujeros en bacterias, provocando la lisis de microorganismos, y también puede, mediante los receptores de algunas células como las NK o macrófagos, favorecer la fagocitosis del macrófago por opsonización , ya que los macrófagos pueden tener receptores para el complemento o para la región constante de las inmunoglobulinas. El Complemento tiene que ser controlado, ya que produce esas proteínas séricas, que producen inflamación, pudiendo causar la muerte del individuo si se descontrola. A parte del Complemento, hay una serie de citoquinas que actúan contra determinados patógenos, como el interferón, el TNF… La respuesta innata estimulará en última instancia la respuesta adaptativa. Complemento Es uno de los mecanismos más importantes del mecanismo efector humoral. Son proteínas séricas (que se encuentran en el suero de la sangre) que eliminan directa o indirectamente al patógeno, provocando cascadas de respuesta. Estas proteínas pueden lisar bacterias directamente o utilizan componentes del complemento quimio-atrayentes para atraer al lugar de infección a más células. También pueden favorecer la fagocitosis por opsonización y facilitar la vasodilatación. Hay 3 vías de acción del Complemento:
- Clásica: requiere anticuerpos. Los anticuerpos que mejor inducen esta vía son una única molécula de IgM (pentamérica) o dos unidades de la IgG. Una vez unido el anticuerpo a la bacteria, se producen cambios de conformación que hacen que se vayan uniendo a la región constante de la Ig los diferentes elementos del complemento, primero C1, que son 3 subunidades, y esto hace que se unan automáticamente los siguientes 2 elementos del complemento, la C2 y la C4. La forma de activación del Complemento es casi siempre igual, hay una forma basal proactiva que necesita un corte proteolítico generando 2 unidades asimétricas, y una de esas unidades sigue la cascada y la otra suele ser una anafilotoxina, molécula soluble que hace otra cosa. C2 y C4 se activan por corte proteolítico, y se unen una parte de C2 y una de C4 a C1; este complejo (C1+C4+C2) se llama convertasa de C3 , un complejo que actúa como una enzima cortando a la C3 en dos subunidades, C3a y C3b; C3b es el que continúa la cascada, y C3a es una anafilotoxina. C3b es el núcleo del Complemento, donde convergen las 3 vías (recordar fuertemente a C3b). La convertasa de C3, unida a la C3b, ahora se llama convertasa de C5 , que rompe a C5, una subunidad de C5, la C5b, se une a la superficie de la bacteria en otra parte, y empieza a atraer a la parte efectora del Complemento, atrae a C6, C7, C8 y a muchas C9, formándose un poro, que rompe la capacidad homeostática de la bacteria, matándola. El poro se empieza a formar con C5, luego C6, C7, C8 y el resto de C9.
- Lectinas: se aprovecha de la abundancia de manosa de las paredes bacterianas. Las lectinas tienen afinidad por la manosa, y la proteína de unión a manosa tiene una estructura que recuerda a la misma estructura de la vía clásica, y al formarse esa estructura, de una forma alternativa se acaba activando C3b. Es muy parecida a la clásica pero por las lectinas.
- Alternativa: se inicia a partir de la C3, que en un momento se puede proteolizar de forma espontánea, y a través de unas proteínas, activa el resto del Complemento. Las vías alternativa y lectina son en realidad las que constituyen las verdaderas respuestas innatas, porque la clásica requiere anticuerpos, que se generan en la respuesta específica. Muchas bacterias han conseguido desarrollar mecanismos de escape contra algunas vías del Complemento. En todas las vías, hay alguna bacteria que la ha conseguido evitar, pero son tantas opciones que ninguna bacteria puede evadir a todas, si no se controla nos mata a nosotros mismos. Células de la respuesta innata Son principalmente los neutrófilos y los macrófagos. Los neutrófilos tienen una vida media más corta, y los macrófagos producen más citoquinas que los neutrófilos. La mayoría de los glóbulos blancos son neutrófilos, y su muerte y acumulación provoca el pus. Cuando se activan los macrófagos se produce gran cantidad de sustancias oxidantes. Además, el macrófago también puede activar la respuesta específica, actuando como APC de los linfocitos helper (Th), presentando los antígenos a los linfocitos CD4.
Tema 42. Inmunidad Adaptativa
Empieza siempre con la presentación del antígeno a los linfocitos T cooperadores (Th) por parte de las células presentadoras de antígeno (macrófagos, células dendríticas o linfocitos B) en los tejidos linfoides secundarios (ganglios, bazo…). La activación de la respuesta específica necesita mínimo 2 señales , en caso contrario, se entiende que se está reaccionando contra algo que no se debe, y se inhibe la respuesta. La primera señal es siempre el antígeno; los linfocitos B producen anticuerpos, y los T citotóxicos (CD8) reconocen células infectadas, tumorales, alogénicas, y las atacan. Los linfocitos T helper son los que deciden si se da respuesta celular o acelular. La segunda señal son otras moléculas, como la CD de los linfocitos T, y CD80/86 en las APC. Además de otras muchas más moléculas, una tercera señal son moléculas solubles como citoquinas. El linfocito T colaborador (Th), antes de activarse se encuentra en un estado basal, Th0 , y dependiendo del microambiente y de quién le presente el antígeno (macrófago, célula dendrítica), la Th0 decide si se convierte en Th1 , que activa la respuesta celular (macrófagos), o la Th2 , que activa la respuesta humoral (linfocitos B) para producir anticuerpos. Dependiendo de la línea que se siga, los linfocitos producen unas citoquinas u otras, y muchas son antagónicas; las de la respuesta humoral, como IL- 4 y IL- 5 , son antagónicas a las citoquinas producidas en la respuesta celular, como el INF-ϒ y la IL- 2. Tras el reconocimiento del antígeno, hay una transducción de la señal desde la superficie del Th hasta el núcleo para que se active. Para decidir qué respuesta se va a usar, el Th0 decide según el tipo de patógeno:
- Frente a bacterias, toxinas o agentes extracelulares se activa la respuesta humoral.
- Frente a patógenos intracelulares, como virus y algunas bacterias, se activa la respuesta celular ( CTL ). Cuando el virus produce anticuerpos, lo hace más como antígeno inerte que como patógeno, ya que un virus en la sangre, extracelular, es un complejo inocuo que produce anticuerpos. Cuando infecta una célula y actúa como patógeno, la respuesta que activa es la celular, con los linfocitos CD8. Respuesta humoral Es el mecanismo de defensa frente a microorganismos extracelulares y sus toxinas. Está mediada por los anticuerpos producidos por los linfocitos B , que se activan al reconocer al antígeno y recibir la segunda y tercera señal. Pueden reconocer ellos mismos al antígeno de forma soluble, no necesitan presentación. Por endocitosis, procesan el antígeno y se convierten en APC, presentando el antígeno al Th0 mediante el MHC-II, que se convierte en un Th2. Los linfocitos B, una vez presentado el antígeno, se convierten en células plasmáticas , capaces de producir millones de anticuerpos, y que no abandonan el ganglio linfático. En otros se produce el cambio de clase y pasan a ser células de memoria que sí lo abandonan, yendo a la médula ósea para dar una respuesta rápida en caso de un segundo encuentro con el mismo patógeno.
El linfocito B se une al antígeno de forma soluble mediante el BCR , lo internaliza y empieza una pre-activación, expresando en la superficie moléculas de activación CD80 y CD86 (B7-1 y B7-2). Mediante el MHC-II reconoce a un Th0, terminándose de activar porque el Th responde produciendo el ligando de CD80, el CD28. El linfocito B ya tiene dos señales, el antígeno y la CD80, y el Th2 (ya no es Th0) lo reconoce con su CD28 produciendo la tercera señal, la IL-4 e IL-5; este conjunto de moléculas que produce el Th se llaman factores celulares de los linfocitos B ( BCGF ). Tras estas 3 señales, se convierte en célula plasmática y empieza a producir anticuerpos. El linfocito T helper también requiere varias señales, la primera es la presentación del antígeno por el linfocito B, la segunda es que CD80 y CD28 se unan (es señal para ambos) y la tercera es que se unan el CD40 del T y el CD40 del B. En el linfocito T citotóxico, la primera señal es el reconocimiento del antígeno; la segunda es la interleuquina 2, que la produce, a parte de él mismo, el Th1, ya que cuando al Th0 se le presenta un antígeno o está en un entorno específico, se convierte en Th1, produciendo INF-ϒ y IL-2, que da la segunda señal al linfocito T citotóxico cuando reconoce una célula rara. Los linfocitos T-B independientes no necesitan que les presenten los antígenos, reconocen antígenos específicos. Tras la activación, las células T efectoras salen de los órganos linfoides y entran en circulación para localizar al antígeno. Los linfocitos B efectores se quedan en los órganos linfoides produciendo anticuerpos que van hasta el antígeno, o migran, si son células de memoria, a la médula ósea. Una vez terminada la defensa, las células B y T de memoria permanecen, y el sistema inmune vuelve al estado basal (no se puede producir interferón todo el rato o moriríamos). Partiendo de un tipo de linfocito T helper neutro Th0 , y dependiendo del tipo de función que va a realizar, así como de las citoquinas que sintetizan, los linfocitos CD4 se dividen en:
- Th1: respuesta celular mediante la producción de IL-2 e IFN-ϒ.
- Th2: respuesta humoral, sintetizando IL-4, 5, 10 y 13.
- TH17: deriva en procesos inflamatorios o inmunidad, y produce TNF y IL-17.
- Treg: son los de regulación; producen IL-10, citoquina de control. Inmunidad celular Está mediada por los linfocitos T , y empieza por la activación de los Th (CD4) para que activen a los linfocitos citotóxicos (CD8). Estos reconocen el MHC-I que está en la superficie de todas las células. Para que se activen, necesitan una primera señal, que es el antígeno que reconocen en el MHC-I (presente en todas las células), y una segunda señal, que son las citoquinas (IL-
- producidas por los Th1 al reconocer el antígeno en el MHC-II de las APC. Los linfocitos Tc utilizan 2 mecanismos para destruir las células: inducen la apoptosis de la célula infectada, activando un receptor de muerte celular, y producen perforinas , creando agujeros en la membrana de la célula. El proceso de capping (polarización) es que todas las perforinas se dirigen hacia las células diana, evitando que se dañen células sanas.
- Enfermedad de Graves: es cuando se producen anticuerpos contra los receptores de las hormonas, el receptor está activo todo el rato, produciendo en exceso hormona tiroidea y dando hipertiroidismo. Las personas tienen los ojos saltones.
- Anemia perniciosa: hay anticuerpos contra las células gástricas y no se absorbe la vitamina B 12 , necesaria para la generación de eritrocitos, siendo menos funcionales.
- Diabetes Mellitus o de tipo 1: es una inmunidad celular, las células citotóxicas atacan a los islotes pancreáticos de Langerhans, provocando baja producción de insulina.
- Artritis reumatoide: es el ataque celular contra los sinoviocitos, que recubren las articulaciones.
- Miastenia grave: hay un debilitamiento muscular porque se generan anticuerpos contra los receptores de la acetilcolina, que interviene en la unión nervio-músculo, y se desgastan las conexiones neuromusculares.
- Esclerosis múltiple: se produce una respuesta celular contra las envueltas de mielina, degenerándolas, y el oligodendrocito muere, muriendo el axón y la neurona que protege.
- Lupus: trastorno autoinmune inflamatorio crónico que afecta a muchos órganos, como piel, articulaciones y órganos internos, debido a una producción masiva de anticuerpos frente a proteínas nucleares y frente al ADN. Alergias e hipersensibilidad Se producen por una respuesta inmune excesiva frente a sustancias normalmente no infecciosas denominadas alérgenos. El primer contacto con el alérgeno no origina ningún tipo de reacción importante, pero se sensibilizan las células de memoria para producir la sintomatología clínica tras una segunda exposición. Se puede deber al mal funcionamiento de inmunoglobulinas, de células como los eosinófilos…Hay 4 tipos:
- Tipo I: la más conocida, la alergia al polen, insectos, penicilina…Está implicada la IgE , que se une a la superficie de los mastocitos, haciendo que se sensibilicen y produzcan anafilotoxinas (histamina, heparina) en una segunda exposición al antígeno, lo que provoca vasodilatación, secreción de moco, enrojecimiento de la zona…Cuando la infección es más generalizada, como a la penicilina, se produce inflamación por todo el cuerpo y no en las vías respiratorias o en la piel, pudiendo provocar un choque anafiláctico que puede acabar en muerte.
- Tipo II: el alérgeno está en la superficie de una célula, y están implicadas las IgG e IgM, que al unirse a la célula, activan las vías del Complemento.
- Tipo III: implica la formación de inmunocomplejos (por IgG) que no son retirados de forma normal, acaban acumulándose y produciendo daños en los vasos sanguíneos, riñón y/o articulaciones, como pasa en el Lupus. El “pulmón de granjero” se da cuando se inhalan hongos presentes en el heno, lo que produce una respuesta débil de anticuerpos, que puede acabar cronificando.
- Tipo IV (retardada): requiere una activación previa de los Th, y tarda varios días en producirse, no es inmediato. Se produce una activación específica de estos linfocitos que conduce a un proceso de inflamación y daño tisular considerable. El test de la tuberculina se basa en esto. La dermatitis por contacto también pasa por esto, cuando se es alérgico a ciertos materiales, es porque algunos compuestos reaccionan con proteínas de la piel, generando haptenos y dando esta sensibilidad.
Tema 43. Técnicas Inmunológicas
Si en varios tubos de coloca una cantidad fija de anticuerpos, y se van añadiendo antígenos en concentración creciente, los antígenos se van uniendo a los anticuerpos, si son monoméricos, se unirán dos antígenos por anticuerpos, como en la IgG. En los tubos que tienen menos concentración de antígenos se está en la zona de exceso de anticuerpo. Cuando hay más concentración de antígeno, se unen varios anticuerpos a un mismo antígeno, y forman mallas que precipitan, y se ve que a medida que hay más antígenos, se produce más precipitado, dando una curva, hasta que en un momento, de forma empírica, todo el antígeno está acomplejado con todo el anticuerpo formando una gran malla, llegando a la máxima precipitación, llamada zona de equivalencia (no es zona de igualdad de concentraciones). Si se aumenta una de las concentraciones (de antígeno) hay que aumentar en la misma proporción la otra concentración (de anticuerpo). A partir de la zona de equivalencia, si se añaden más antígenos, se entra en la zona de exceso de antígeno , y hay tanto antígeno que todos puede interaccionar con todas las valencias de los anticuerpos y se impide la formación de estas mallas que son las que precipitan, no se forman complejos y hay menos precipitado. Si esto se hace en una placa Petri con agar, el antígeno y anticuerpo difunden hasta encontrarse, donde precipitan, dando una mancha blanca en el agar. Anticuerpos monoclonales Cuando se producen anticuerpos contra una proteína, esta tiene varios epítopos, y para cada uno habrá un clon de LB que producirá anticuerpos contra ese epítopo. El suero tendrá muchos anticuerpos contra los diferentes epítopos producidos, habiendo muchos clones de LB y muchos anticuerpos, siendo un suero policlonal. Cuando se quiere ver un solo epítopo, no queremos todo el suero. Se desarrolló un método de anticuerpos monoclonales , aquellos capaces de reconocer un solo epítopo. Si se inocula a un ratón albúmina de perro, le quitamos el bazo y obtenemos los esplenocitos y los cultivamos, separamos los linfocitos B y los diluimos en placas multipocillo, para que en cada pocillo haya un solo LB, que producirá un único clon de anticuerpo, dando un anticuerpo monoclonal, dirigido contra los diferentes epítopos de la proteína. Los LB no son células tumorales, y se dividen un tiempo y luego mueren; entonces, obtuvieron los linfocitos del ratón y los fusionaron con un mieloma (LB tumorales que no producen anticuerpos), y a la mezcla de ambas células se le llama hibridoma ; el LB da la especificidad (anticuerpos específicos) y el mieloma aporta la inmortalidad. Se pone en un cultivo, pero hay que separar los hibridomas de los LB normales y de los mielomas; para ello, se añade un medio de selección llamado HAT, que inhibe a las células que se dividen activamente por bloqueo de síntesis de ADN, por lo que a los LB normales no les hace nada, y al hibridoma no lo mata porque tiene la vía de síntesis alternativa que tiene el LB normal; mata específicamente a los mielomas no híbridos. Los LB no híbridos morirán pronto, entonces no hace falta separarlos. Se hacen diluciones del hibridoma para que solo haya una célula, dando clones que producen anticuerpos monoclonales. Los anticuerpos monoclonales sirven para estudiar epítopos concretos, que reconozcan epítopos de novo, estudiar mutaciones específicas de virus (para una parte de la cápsida), para hacer inmunofluorescencia. Los anticuerpos policlonales también se pueden utilizar para inmunofluorescencia, para ver dónde está un virus, para inmunoprecipitación , porque así muchos anticuerpos se unen a muchas partes de la proteína y será fácil producir la malla y precipitarla.
