Inmunología

Utilizado por primera vez por Jenner a finales del siglo XVIII, se extraía suero de las pústulas de la ubre de una vaca e inyectaba en la piel humana. El individuo sufría una leve enfermedad, pero nunca adquiría la viruela. Este fue el primer experimento de inmunización activa.

1. Las Defensas del Organismo

Todos los organismos han desarrollado mecanismos de defensa frente a la invasión de agentes patógenos. Pueden ser inespecíficos, impidiendo la entrada en el organismo o destruyéndolos con rapidez, o muy específicos, lo que se conoce como respuesta inmunitaria.

2. Mecanismos de Defensa Inespecíficos

Actúan contra cualquier microorganismo o sustancia extraña. Tres tipos:

• 1. Barreras Naturales (o primarias): Constituidas por la piel y las secreciones de las superficies mucosas. La piel constituye una barrera mecánica; su capa córnea más externa está totalmente queratinizada, compuesta por células muertas e impermeables que se van desgastando y perdiendo constantemente (descamación) y van siendo sustituidas por otras. Actúa como barrera química y posee un pH ligeramente ácido, poco adecuado para muchos microorganismos. Las secreciones mucosas contienen enzimas bactericidas, como la lisozima, presente en el moco, la saliva y las lágrimas, o la espermina del semen. En las vías respiratorias, el moco es expulsado gracias al movimiento de los cilios de las células epiteliales. Esta expulsión se lleva a cabo por medio de mecanismos como la tos y el estornudo.
• 2. Microflora Normal del Organismo: Los animales poseen una microflora propia, formada por microorganismos. La piel humana está poblada por millones de microorganismos inofensivos que parecen inhibir la proliferación de microorganismos potencialmente patógenos.
• 3. Respuesta Celular Inespecífica (o barrera secundaria): Se activa si los microorganismos patógenos invaden los tejidos. Las células afectadas producen sustancias antimicrobianas; muchas clases de células reaccionan secretando glucoproteínas llamadas interferones, que estimulan a otras células vecinas sanas para que produzcan proteínas antivirales que son enzimas específicas cuya función es impedir que la célula sintetice las macromoléculas necesarias para el virus o bien destruir los ARNm víricos.

Las células de los tejidos afectados liberan también histamina, serotonina, cianina, etc., desencadenando la reacción inflamatoria:

• Las sustancias liberadas provocan la dilatación de los vasos sanguíneos, aumentando el flujo sanguíneo a la zona (enrojecimiento y calor local), cargado de muchas células fagocitarias.
• Producen un incremento en la permeabilidad de los capilares de la zona, que provoca la salida de plasma sanguíneo hacia el espacio intersticial, de forma que el volumen de líquido intersticial aumenta, ocasionando edema o inflamación. Esta hinchazón provoca la sensación de dolor local.

La principal función de la inflamación es la llegada de fagocitos a la zona (neutrófilos y luego, monocitos) que son atraídos quimiotácticamente por las sustancias liberadas por las células. Fagocitan y digieren activamente microorganismos patógenos, sustancias extrañas y células muertas. Después de fagocitar cierta cantidad de bacterias y restos orgánicos, quedan desactivados y mueren. El conjunto de leucocitos muertos y los restos de los microorganismos constituyen el pus. Cuando la infección es extensa, se produce fiebre, aumentando la concentración de proteínas producidas por los fagocitos y de prostaglandinas sintetizadas por las células dañadas, lo que modifica el “termostato” del organismo situado en el hipotálamo.

Mecanismos Específicos: Respuesta Inmune

A veces, los mecanismos de defensa inespecífica no son suficientes para controlar la infección, por lo que se activa el sistema de defensa específico. La respuesta inmunitaria se basa en la capacidad de distinguir lo propio de lo extraño. Cualquier organismo es capaz de reconocer sus propias células. Al detectar la presencia de moléculas extrañas, el organismo elabora una respuesta para su destrucción: la respuesta inmunitaria.

Tipos de Leucocitos en la Sangre Humana

• Neutrófilos: Buscan y fagocitan bacterias y células muertas.
• Eosinófilos: Reacciones alérgicas e infecciones parasitarias.
• Basófilos: Participan en reacciones alérgicas. Liberan heparina en los tejidos.
• Linfocitos: Intervienen en la respuesta inmunitaria específica.
• Monocitos: Fagocitan bacterias, células muertas y cualquier resto orgánico. Tras 24 horas en la sangre, salen a los tejidos donde se convierten en macrófagos (células depredadoras gigantes).

Dos tipos de inmunidad específica:

• Inmunidad mediada por anticuerpos (respuesta humoral): Los linfocitos producen sustancias específicas (anticuerpos) que provocan la destrucción del agente invasor.
• Inmunidad mediada por células (respuesta celular): En la que los linfocitos atacan directamente al agente patógeno.

Sistema Inmunitario

Las dos clases de inmunidad se llevan a cabo por los linfocitos. Los linfocitos se originan por diferenciación de las células madre de la médula ósea, y se transformarán en uno u otro tipo según el lugar en que 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.
• La bolsa de Fabricio, donde también se originan linfocitos B.

Al abandonar estos órganos, las células viajan por la sangre y la linfa hasta las estructuras donde se acumulan: los órganos linfoides secundarios (ganglios linfáticos, bazo, amígdalas, apéndice, placas de Peyer en el intestino delgado). Las dos clases se diferencian en las macromoléculas de superficie que poseen. Los linfocitos B presentan inmunoglobulinas, capaces de detectar antígenos solubles. Los linfocitos T tienen moléculas receptoras específicas que reconocen fragmentos proteicos de los antígenos en la superficie de otras células del organismo.

Los Antígenos

Características:

• Exógenas, extrañas al organismo.
• Inmunogénicas, capaces de inducir en el individuo hospedador la formación de anticuerpos.
• Reaccionan específicamente con estos anticuerpos.

Diversas moléculas pueden actuar como antígenos: proteínas, polisacáridos, lipoproteínas, etc. Estas moléculas se localizan en la superficie de un agente patógeno, o son sustancias producidas por éste. Donde reside la capacidad de provocar la aparición de anticuerpos y reaccionar con ellos: determinantes antigénicos.

Los Anticuerpos

Son una familia de glucoproteínas denominadas inmunoglobulinas (Ig), que se producen como respuesta a un antígeno específico y que se encuentran en la sangre, la linfa y en las secreciones corporales. Compuestos por cuatro cadenas polipeptídicas. Cada anticuerpo posee dos cadenas pesadas (H) iguales y dos ligeras (L), también idénticas, unidas por puentes disulfuro, formando una estructura en forma de “Y” flexible. Las cadenas pesadas tienen un oligosacárido. El entrelazamiento de una cadena pesada y una ligera genera en su extremo un sitio activo, capaz de reconocer a un antígeno, por lo que cada molécula de anticuerpo posee dos sitios de reconocimiento idénticos. Cada una de las cadenas tiene una región constante y una región variable. La región variable se denomina dominio de unión, y la región constante se conoce como dominio efector, por ser la zona que activa fagocitos y al sistema de complemento.

Las inmunoglobulinas de la especie humana más importantes son:

• IgA: Abundantes en las secreciones mucosas de la nariz, vías respiratorias, aparato digestivo, lágrimas, saliva y secreciones vaginales. Protegen al cuerpo de los agentes patógenos inhalados o ingeridos.
• IgD: Función poco conocida.
• IgE: Son mediadores en reacciones alérgicas.
• IgM: Primeras que se sintetizan como respuesta a un antígeno. Eficaces contra bacterias.
• IgG: Más abundantes. Sustituyen a las IgM en el transcurso de la respuesta inmunitaria. Se encuentran en el plasma, produciendo inmunidad frente a bacterias, virus y hongos. En la especie humana, son las únicas capaces de atravesar la placenta y llegar al feto. Se denominan gamma-globulinas.

En los vertebrados más simples solo se encuentran inmunoglobulinas de tipo IgM. En la especie humana, existen cinco tipos. Los mamíferos son capaces de sintetizar muchos millones de anticuerpos diferentes.

Reacciones Antígeno-Anticuerpo

La formación del complejo antígeno-anticuerpo puede activar una serie de reacciones defensivas de distinta naturaleza:

1. Los agentes patógenos poseen más de un antígeno en su superficie, suelen combinarse con varios anticuerpos y, cada anticuerpo, con más de un antígeno, originando una masa de complejos antígeno-anticuerpo aglutinados.
2. A veces, la unión antígeno-anticuerpo bloquea la actividad del agente patógeno o de su toxina.
3. Los complejos antígeno-anticuerpo estimulan la actuación de los fagocitos, macrófagos y neutrófilos.
4. Los anticuerpos IgG e IgM activan el sistema del complemento. Las proteínas de este sistema, al ser activadas, se unen a la célula invasora recubriéndola por completo. Este proceso se denomina opsonización. Las células opsonizadas atraen activamente a los fagocitos.

Respuesta Humoral

Conocida como inmunidad mediada por anticuerpos, es la síntesis de anticuerpos por los linfocitos B. Cuando un antígeno extraño entra en el organismo, acaba encontrando un linfocito que reacciona con él. Esta unión al antígeno estimula a los linfocitos B y provoca su división y diferenciación en dos clases de células:

• a) Células Plasmáticas: Como linfocitos B maduros, desarrollan un extenso retículo endoplasmático rugoso donde se sintetizan y exportan grandes cantidades de anticuerpos. Las células plasmáticas no salen de los nódulos linfáticos. Solo lo hacen los anticuerpos que producen. Estos anticuerpos viajan dispersos y llegan al área infectada a través de la linfa.
• b) Células de Memoria: Permanecen en la circulación y continúan originando pequeñas cantidades de anticuerpos mucho tiempo después de la infección. De esta forma, el organismo puede reaccionar con más rapidez si vuelve a entrar en contacto con el mismo antígeno.

El sistema de complemento está constituido por 18 proteínas, llamado así porque ayuda o complementa a los anticuerpos contra la infección. Estas proteínas actúan uniéndose a los agentes patógenos y provocando su ingestión por los macrófagos, o destruyendo las células directamente al perforar poros en su membrana lipídica (el agua entra y produce su lisis). Este sistema puede intervenir directamente sobre las células patógenas o puede ser activado por determinadas proteínas o complejos antígeno-anticuerpo. Las proteínas del sistema de complemento son denominadas “factores humorales inespecíficos”, ya que pueden actuar sobre diferentes agentes patógenos, a diferencia de los “factores humorales específicos”, los anticuerpos, que reaccionan frente a un único antígeno.

Respuesta Celular

La respuesta celular o inmunidad mediada por células se basa en la actividad de los linfocitos T y de los macrófagos. Cuando un antígeno invade el organismo, los macrófagos lo fagocitan y digieren, fragmentándolo en pequeños péptidos. Los macrófagos van a sintetizar un complejo de proteínas llamado MHC que reconoce dichos fragmentos. La superficie del macrófago es reconocida por un linfocito T. Este mecanismo de señalización detecta las infecciones ocultas en el interior de las células. Los linfocitos T tienen en su membrana plasmática receptores especializados en reconocer esos fragmentos peptídicos extraños unidos a moléculas MHC en la superficie de otras células. Tal reconocimiento y unión al fragmento antigénico activa a la célula T.

La acción de los linfocitos T CD8 implica siempre la muerte de las células invadidas por los virus. En algunas infecciones, por ejemplo, la hepatitis B, el virus no es agresivo para las células, por lo que la destrucción de las células hepáticas se debe a la acción de sus propias células T citotóxicas.

• a) Linfocitos T CD8 (o células asesinas): Reaccionan ante péptidos extraños situados sobre la superficie de cualquier célula del organismo, generalmente, fragmentos víricos en una célula infectada. Estos linfocitos se fijan sobre la superficie celular y liberan proteínas que, directamente o indirectamente, destruyen a la célula infectada. Pueden segregar citotoxinas, que destruyen las células, o liberar citocinas, como el interferón gamma, que impide la replicación del virus. Por su naturaleza asesina, estas células se denominan también linfocitos T citotóxicos.
• b) Linfocitos T CD4 (o colaboradores): Reconocen péptidos presentes en su superficie por los macrófagos o por otras células que capturan antígenos. Liberan una gran cantidad de linfocinas que estimulan la acción de otros linfocitos: promueven la proliferación de linfocitos T CD8 y linfocitos B, así como un aumento de la inflamación.
• c) Linfocitos T (supresores): Inhiben tanto la respuesta humoral como la celular y atenúan la actividad de los colaboradores. Cuando los linfocitos T son activados, no todas las células que se producen salen del tejido linfático, sino que algunas permanecen allí como células de memoria que se continúan dividiendo durante años. Así, si el microorganismo patógeno vuelve a invadir el organismo, estas células proliferarán rápidamente y lo destruirán antes de que se establezca y ocasione los síntomas de la enfermedad.

Los distintos elementos del sistema inmune no actúan de manera independiente, sino formando un sistema interactivo perfectamente conjuntado.

Memoria Inmunológica

La formación de las células de memoria de todos los tipos de linfocitos que intervienen en la respuesta inmunitaria, tras un primer contacto con el antígeno (reacción inmunitaria primaria), permite que la reacción inmunológica sea mucho más rápida en un segundo contacto, incluso varios años después del primero (reacción secundaria).

• –Reacción Inmune Primaria: Tras la exposición al antígeno, hay un breve “periodo de latencia,” durante el cual este es identificado y los linfocitos comienzan a multiplicarse, momento en el que la producción de anticuerpos sigue una fase logarítmica, durante unos días hasta llegar a un nivel máximo. A partir de este momento, se inicia una fase de declinación durante la que la concentración de anticuerpos va disminuyendo hasta alcanzar un nivel muy bajo. Se forman IgM.
• –Reacción Inmune Secundaria: En un posterior contacto, el período de latencia es más corto, la producción de anticuerpos es más rápida y mayor, y la fase de declinación es más lenta. Se forman IgG. A esta capacidad de respuesta inmunológica a un antígeno, más rápida y eficaz, tras un primer contacto con él se la conoce como memoria inmunológica.

Tipos de Inmunidad

El término inmunidad se empleó inicialmente para definir la protección contra agentes infecciosos; más tarde se amplió para incluir otras sustancias extrañas. En la actualidad, el gran desarrollo de la inmunología permite conocer multitud de detalles acerca de los procesos inmunitarios y, por tanto, cabe precisar aún más la definición: se dice que un organismo es inmune a un antígeno cuando es capaz de destruirlo o de desactivarlo sin sufrir ninguna patología. Los mamíferos pueden obtener dicha inmunidad de manera natural o por medios artificiales. Además, la inmunización se puede deber a la síntesis de anticuerpos por el propio organismo (activa) o la adquisición de los producidos por otro organismo (pasiva). De ahí que se clasifiquen los distintos tipos de inmunidad de este modo:

• Inmunidad Natural: Puede ser activa y pasiva.
  • *Activa: Se obtiene al contraer y superar una enfermedad. Se basa en la memoria inmunológica que se adquiere tras un primer contacto con el agente patógeno y que se puede conservar durante muchos años. Así, cuando una persona ha sufrido el sarampión durante la infancia, las células de memoria que se han formado la vuelven inmune a esa enfermedad para toda la vida.
  • *Pasiva: Se adquiere de manera natural durante el desarrollo embrionario. En la especie humana, al igual que en los demás mamíferos, las IgG atraviesan la placenta y llegan al feto, y la primera secreción láctea, o calostro, contiene grandes cantidades de IgG e IgA. De esta forma, el recién nacido está protegido, de manera pasiva, durante unos seis meses, frente a muchos microorganismos patógenos mientras desarrolla totalmente su sistema inmunológico.
• Inmunidad Artificial: También puede ser activa y pasiva.
  • *Activa: Se consigue mediante la vacunación, es decir, la inoculación de un preparado artificial (vacuna) que contiene el microorganismo patógeno (muerto o atenuado) o su toxina, de forma que aunque ha perdido su carácter patógeno, conserva su capacidad antigénica. Al ser introducida en el organismo, el sistema inmunitario responde fabricando anticuerpos y células de memoria, es decir, consigue memoria inmunológica y, por tanto, inmunidad frente a ese agente patógeno concreto. La vacunación se utiliza como prevención de la enfermedad. En la actualidad existen vacunas contra multitud de microorganismos patógenos (sarampión, tétanos, viruela, rabia, cólera, rubéola, polio, etc.) y se vacuna sistemáticamente a toda la población; así se ha conseguido erradicar totalmente algunas enfermedades como la viruela. La forma de obtención de vacunas varía según el microorganismo. En algunas de ellas se inoculan los microorganismos muertos (es el caso de la tosferina y de la fiebre tifoidea). En otros casos (como el tétanos o el botulismo) se utiliza la toxina que produce el agente patógeno, pero modificada de modo que no produzca lesiones. Las vacunas contra muchas enfermedades víricas (como la poliomielitis, la viruela o el sarampión) se sirven de virus atenuados.
  • *Pasiva: Se adquiere mediante la sueroterapia, que consiste en la inyección de un suero que contiene los anticuerpos específicos contra determinada enfermedad, formada por otro organismo. Se suele utilizar como medida curativa, cuando el individuo ha contraído una enfermedad y necesita anticuerpos para combatirla inmediatamente. No obstante, sus efectos no son duraderos, ya que el propio sistema inmunitario del organismo no entra en funcionamiento y, por tanto, no se han fabricado células de memoria. Inicialmente, se usaban sueros sanguíneos de animales (caballos, cabras, etc.) previamente infectados con el agente patógeno productor de la enfermedad. Se les inyectaba el microorganismo en dosis crecientes para que respondieran sintetizando grandes cantidades de anticuerpos que pasaran a su sangre. Ésta era extraída y filtrada para obtener el suero. Se dispone de inmunoglobulinas (gamma-globulinas) contra muchos microorganismos patógenos (tétanos, rubéola, botulismo, hepatitis, escarlatina…) y sustancias tóxicas como algunos venenos de serpientes.