El sistema inmunitario es el encargado de llevar a cabo la respuesta inmunitaria. Las células que lo componen son los linfocitos, que ejecutan directamente la defensa inmunitaria y son responsables de la formación de anticuerpos. Los órganos donde se originan, maduran y se acumulan los linfocitos se denominan órganos linfoides.

Órganos Linfoides

• Órganos linfoides primarios: Son aquellos donde se produce la maduración: el timo, la médula ósea y la bolsa de Fabricio (en aves).
• Órganos linfoides secundarios: Son aquellos donde se acumulan tras ser vertidos a la sangre o la linfa e interaccionan con un antígeno determinado: los ganglios linfáticos, el bazo, las amígdalas, el apéndice y las placas de Peyer.

En condiciones normales, el sistema inmunitario es capaz de reconocer las moléculas y los tejidos propios (tolerancia).

Componentes Celulares del Sistema Inmunitario

Los linfocitos son un tipo de leucocitos agranulocitos que se forman en la médula ósea roja. Son células con un gran núcleo central. No son fagocitos y circulan con movimiento ameboide tanto por el sistema linfático como por el sanguíneo; pueden atravesar las paredes de los capilares, llegando a la mayoría de los tejidos, pudiendo regresar de nuevo a su propio sistema vascular, el sistema linfático. Constituyen entre el 20–40% del total de leucocitos.

Tipos de Linfocitos

• Linfocitos B: Estos linfocitos maduran en la bolsa o bursa de Fabricio en las aves, de donde proviene su denominación. En mamíferos, estos linfocitos maduran en la médula ósea. Se encargan de la fabricación de anticuerpos, proteínas que actúan de forma específica ante la presencia de un antígeno. Viajan disueltos en el suero. Este tipo de respuesta inmunitaria recibe el nombre de respuesta inmunitaria humoral.
• Linfocitos T: Estas células maduran y se diferencian en el timo. Llevan a cabo la respuesta inmunitaria mediada por células, que supone la destrucción de antígenos extraños que se encuentran sobre la superficie de la célula huésped, bien directamente por los linfocitos T o porque éstos inducen a otras células a hacerlo.
• Linfocitos NK: Denominados no-T no-B, que actúan de una forma no específica frente a una infección.

Anticuerpos e Inmunoglobulinas

Los anticuerpos son glucoproteínas fabricadas por los linfocitos B para unirse específicamente a un tipo de antígeno, mediante enlaces no covalentes. Reciben colectivamente el nombre de inmunoglobulinas (Ig).

Las inmunoglobulinas son moléculas constituidas por cuatro cadenas polipeptídicas iguales dos a dos: dos cadenas pesadas o cadenas H y dos cadenas ligeras o cadenas L (light) de menor peso molecular. Las uniones entre las cadenas se hacen mediante puentes disulfuro (–S–S–), entre los aminoácidos cisteína, y determinan la estructura en forma de “Y” flexibles que poseen las inmunoglobulinas. Las zonas amino terminales de las cadenas H y L constituyen las regiones variables, por las que se unen a los antígenos de forma específica (cada inmunoglobulina posee dos lugares de unión). Las porciones carboxilo terminales corresponden a las regiones constantes, que varían muy poco dentro de cada tipo de inmunoglobulina.

Tipos de Inmunoglobulinas

• IgM: Es un pentámero con cinco subunidades, es el primer anticuerpo que se sintetiza ante la presencia de un antígeno (respuesta inmunitaria primaria) y la inmunoglobulina más primitiva. Aumentan la fagocitosis. Producen la aglutinación de células extrañas y provocan la lisis celular mediante la activación del sistema del complemento.
• IgG (gammaglobulina): Es un monómero y el anticuerpo más abundante del suero y fluidos intersticiales, llegando a alcanzar el 75% del total. Aparece más tarde que la IgM durante la respuesta inmune, proporcionando inmunidad a largo plazo ya que es producida en mayor cantidad.
• IgA: Monómero o como dímero formado por dos unidades básicas. Se encuentra en muchas secreciones del organismo, como la saliva, las lágrimas, la leche y en el intestino. A través de la leche evita al recién nacido las infecciones gastrointestinales. La IgA protege las cavidades externas del cuerpo y sus membranas mucosas contra la infección. Supone el 10 % de los anticuerpos circulantes.
• IgD: Es un monómero que existe en muy pequeñas cantidades en el suero humano. Su función es poco conocida y parece ser que la interacción entre esta inmunoglobulina y un antígeno específico estimula a los linfocitos B a iniciar la producción de un anticuerpo determinado.
• IgE: Este anticuerpo es también una proteína monomérica, aún menos abundante que la inmunoglobulina D. Interviene en las infecciones parasitarias y es la responsable de determinadas reacciones alérgicas, como el asma o la fiebre del heno, ya que su unión al antígeno desencadena la liberación por parte de estas células, de sustancias como la histamina, responsables de la reacción inflamatoria y causante de muchos síntomas alérgicos.

Inmunodeficiencia

La inmunodeficiencia es la alteración patológica producida por la falta o mal funcionamiento del sistema inmunológico, por lo que los individuos que la tienen son más susceptibles de tener infecciones crónicas y enfermedades autoinmunes.

Tipos de Inmunodeficiencia

• Inmunodeficiencias primarias o congénitas: Son genéticas y se deben a defectos intrínsecos del sistema inmunitario.
  • Inmunodeficiencia de Linfocitos B, debido a déficit de linfocitos B y por tanto no se producen anticuerpos.
  • Inmunodeficiencia de Linfocitos T, debido a déficit de linfocitos T. Ej: Síndrome de Di George (carencia de timo).
  • Inmunodeficiencia mixta, con deficiencia de ambos linfocitos B y T.
• Inmunodeficiencias secundarias o adquiridas: Se deben a causas externas (malnutrición, infecciones bacterianas). Ej: SIDA, producida por el virus VIH.

Respuesta Inmune Primaria y Secundaria

Cuando se inyecta un antígeno o se expone a un animal, transcurre un cierto tiempo hasta que aparecen anticuerpos en su sistema circulatorio, la concentración de éstos aumenta gradualmente hasta que más tarde se produce una débil caída. Esta reacción del organismo se conoce como respuesta inmune primaria y en ella los anticuerpos séricos que se producen son del tipo IgM. Si al cabo de varios días, incluso años, el antígeno vuelve a penetrar en el organismo se produce la respuesta inmune secundaria, mucho más rápida y efectiva ya que la concentración de anticuerpos en el plasma es mucho más elevada y más duradera. En este tipo de respuesta los anticuerpos detectados son del tipo IgG. La explicación es sencilla. En la primera exposición al antígeno se forman clones de linfocitos B y T que interactúan con los antígenos, lo que explica la respuesta primaria. Como resultado de esta primera exposición al antígeno se forman células de memoria (memoria inmunitaria). Si se produce un segundo contacto con el mismo antígeno, el organismo ya está preparado pues posee las células de memoria que lo reconocen y proliferan rápidamente, contrarrestando la acción del antígeno, lo que explica la rápida y eficaz respuesta secundaria.

Respuesta Inmunitaria Humoral

La respuesta humoral, o mediada por anticuerpos, consiste básicamente en la síntesis de anticuerpos por los linfocitos o células B. Cada linfocito B está programado para el reconocimiento de un solo antígeno específico. Cuando entran en contacto con su antígeno específico, los linfocitos B cambian de morfología, y se convierten en células plasmáticas, con un retículo endoplásmico rugoso muy desarrollado, encargadas de la producción de anticuerpos libres.

Respuesta Inmunitaria Celular

La respuesta inmunitaria celular no conlleva la producción de anticuerpos, y la llevan a cabo los linfocitos T. Es una respuesta que tarda más en iniciarse que la humoral pero es especialmente útil contra microorganismos intracelulares. Este proceso se lleva a cabo para lograr la destrucción de:

• Células extrañas al organismo, procedentes de un individuo distinto (células órganos transplantados).
• Células propias con microorganismos en su interior (virus, hongo …).
• Células propias tumorales.

Alergia

La alergia es una respuesta del sistema inmunitario ante determinadas sustancias que normalmente no presentan efectos perjudiciales. Las sustancias que pueden producir reacciones alérgicas se denominan alérgenos y su naturaleza es variada: pólenes, sustancias químicas, ciertos alimentos, determinados fármacos, venenos de insectos, polvo, pelo de animales, etc. El proceso alérgico comienza con la sensibilización del organismo, al entrar en contacto por primera vez al alérgeno, el cual es digerido por los macrófagos que posteriormente muestran los fragmentos en su superficie. Los linfocitos T reconocen algunos de estos fragmentos y se anclan en ellos, secretando linfocinas que causan la maduración de linfocitos B vecinos, los cuales se transforman en células plasmáticas productoras de anticuerpos IgE. Estas inmunoglobulinas se fijan por su región constante a receptores específicos de la superficie de los mastocitos, quedando libres los dominios de unión con el antígeno. En un segundo contacto con el alérgeno, sus moléculas se unen a los anticuerpos IgE de los mastocitos, provocando la liberación por parte de éstos de sustancias químicas que inducen los síntomas típicos de la alergia. Entre estas sustancias cabe destacar la histamina, la serotonina y algunos lípidos que, en conjunto, dilatan los vasos sanguíneos e incrementan la permeabilidad de los capilares, lo que se traduce en enrojecimiento e hinchazón de la zona afectada. En otras ocasiones estimulan la producción de moco, contraen la musculatura lisa que envuelve a los bronquios, etc.

El tratamiento inmediato de una reacción alérgica es administrar antihistamínicos que compiten con las histaminas por los receptores de membrana de sus células blanco, lo que evita sus efectos sobre éstas. Otra posibilidad, a largo plazo, es intentar la desensibilización (vacunación) del paciente; esta técnica consiste en administrar dosis gradualmente mayores de antígeno a la persona alérgica, lo que estimula la producción de anticuerpos IgG circulantes.

Las respuestas alérgicas presentan una sintomatología variada, dependiendo de las zonas de incidencia del alérgeno; así, en el tracto respiratorio superior se originan congestión nasal y estornudos; en el inferior, se obstruyen los bronquios y, como consecuencia, surgen síntomas asmáticos; en el tracto gastrointestinal, a veces, aparece diarrea, náuseas, vómitos y espasmos abdominales.

Shock Anafiláctico

Un tipo extremo de respuesta alérgica es la denominada anafilaxia, que afecta a todo el organismo y puede llegar a producir la muerte. Consiste en que la liberación de sustancias por los mastocitos es explosiva, y provoca vasodilatación extrema y aumento exagerado de la permeabilidad de los capilares, perdiéndose tal cantidad de plasma que el choque circulatorio causa la muerte en cuestión de minutos. Ocurre con frecuencia ante medicamentos específicos.

Macrófagos

Los monocitos, cuyo citoplasma no contiene gránulos, son células idénticas a los macrófagos que se encuentran en los tejidos. De hecho, estos fagocitos reciben el nombre de monocitos sólo mientras están en el sistema circulatorio, y se denominan macrófagos cuando se encuentran en los tejidos dañados o bien en ganglios linfáticos, bazo u otros tejidos linfoides. El origen de la fiebre radica, por regla general, en la presencia de sustancias llamadas pirógenos, que son producidas por los macrófagos ante la presencia de toxinas microbianas. En la activación de los linfocitos también participan los macrófagos.

Reacciones Antígeno-Anticuerpo

Tanto la respuesta humoral como la celular suponen el reconocimiento de los determinantes antigénicos presentes en la superficie de los antígenos. Cuando se ponen en contacto un antígeno con el anticuerpo específico, reaccionan uniéndose mediante un enlace no covalente entre la zona específica de la inmunoglobulina y los determinantes antigénicos de la molécula de antígeno. La combinación del anticuerpo con el antígeno forma un complejo Antígeno–Anticuerpo (Ag–Ac), que desencadena una serie de procesos capaces de neutralizar y eliminar a la sustancia extraña.

Principales Procesos

• Precipitación: Se produce entre antígenos y anticuerpos solubles que al unirse forman agregados insolubles de ambas moléculas que precipitan.
• Aglutinación: En este caso, los anticuerpos se dirigen contra los antígenos que se encuentran en la superficie de ciertas células como microorganismos o glóbulos rojos. El anticuerpo se combina con los antígenos de superficie y forma aglomerados de células. La hemaglutinación se produce entre los anticuerpos del plasma sanguíneo y los antígenos de los glóbulos rojos de la sangre de diferente grupo sanguíneo.
• Neutralización: La unión de los receptores específicos del anticuerpo al antígeno bloquean la acción de éstos contra las células de los tejidos invadidos, como es el caso de anticuerpos frente a toxinas.
• Opsonización: La llevan a cabo anticuerpos que reciben el nombre de opsoninas, que favorece su fagocitosis por los macrófagos. Estos anticuerpos hacen posible la acción fagocitaria que sin ellos sería imposible.
• Activación del sistema de Complemento: La formación del complejo Ag–Ac puede también actuar activando este sistema.

Respuesta Inflamatoria

Cuando los tejidos del cuerpo son dañados por microorganismos patógenos, el organismo responde mediante el complejo proceso de la inflamación.

La inflamación, y por tanto el mecanismo de fagocitosis, se desencadena porque las células dañadas producen diferentes sustancias químicas (entre ellas la histamina) cuyo mecanismo de acción es el siguiente:

• Vasodilatación: Se incrementa el riego sanguíneo en la zona afectada, con lo que aumenta el número de leucocitos, de anticuerpos, de proteínas del complemento y fibrinógeno.
• Aumento de la permeabilidad de los capilares: Con lo que se favorece la salida de leucocitos, anticuerpos, proteínas del complemento y fibrinógeno hacia la zona afectada.
• Quimiotactismo positivo (atracción) de los fagocitos, para que acudan al lugar de la infección.
• Aumento de la temperatura en la zona afectada: Lo que favorece la acción de los fagocitos y crea un ambiente desfavorable para las bacterias. El aumento del riego sanguíneo y de la permeabilidad de los capilares en la zona, son las causas de los síntomas más aparentes de la inflamación: hinchazón, enrojecimiento y aumento local de la temperatura.

Respuesta Inmunitaria Específica

La respuesta inmune específica identifica específicamente al invasor, a través de estructuras situadas en la superficie de un tipo particular de glóbulos blancos, los linfocitos, y responde de manera específica a cada agresión. Permiten al organismo reconocer selectivamente a determinadas sustancias como extrañas (antígenos). Este mecanismo está basado en la capacidad de distinguir lo propio de lo ajeno. A diferencia de las defensas anteriores, que son inespecíficas, éstas se dirigen únicamente a un tipo concreto de antígenos (especificidad). Presenta tolerancia, es decir, puede discriminar entre los propios constituyentes del organismo y los extraños, generando respuesta sólo frente a los extraños, y guardar memoria, es decir, recuerda cada encuentro con el mismo organismo agresor, generando respuestas más rápidas y eficientes en encuentros posteriores con el mismo patógeno.

Inmunidad Artificial

• Inmunidad artificial activa: Es la producida por las vacunas. Forma de inmunización activa, ya que estimula las defensas inmunitarias frente a determinados agentes patógenos antes de desarrollarse la enfermedad, de manera que si el individuo queda expuesto de nuevo a estos agentes patógenos, sus células de memoria sintetizarán rápidamente anticuerpos para combatirlos.
  • Microorganismos vivos atenuados: Cepas mutantes no virulentas o bien microorganismos tratados por medios físicos como el calor y que han perdido su capacidad.
  • Microorganismos muertos: En este caso hay que suministrar una dosis mayor de la vacuna, ya que los microorganismos no se reproducen en el interior del organismo como en el caso anterior. Los métodos utilizados pueden ser físicos, como el calor, o químicos, como el tratamiento con formol.
  • Antígenos aislados: En este caso solo se utilizan las partes del microorganismo que tiene capacidad antigénica, por lo que no provocan reacciones adversas. Gracias a la ingeniería genética se obtienen actualmente algunas vacunas de este tipo.
  • Toxinas alteradas: El calor o determinados agentes químicos pueden hacer que una toxina pierda su efecto dañino pero conservando su capacidad para inducir la formación de anticuerpos.
• Inmunidad artificial pasiva: Se realiza por medio de sueros que contienen los anticuerpos específicos para combatir un determinado antígeno. Proporcionan protección inmediata, lo que puede ser importante en infecciones como el tétanos, la rabia, ya que son enfermedades que se desarrollan con gran rapidez. Por otra parte, presenta algunos inconvenientes: proporciona una inmunidad de duración limitada y se pueden producir reacciones de rechazo contra alguna proteína que contenga el suero. Para la obtención de sueros normalmente se utilizan animales (con frecuencia el caballo). El animal sintetiza los anticuerpos correspondientes.

Antígeno

Cualquier sustancia que sea capaz de inducir la respuesta inmunitaria en un organismo es considerada como Antígeno. Son sustancias que el sistema inmunitario reconoce como extrañas, y contra las cuales sintetiza y libera anticuerpos que son un tipo de proteínas denominadas inmunoglobulinas. Desde el punto de vista químico, los antígenos son moléculas de gran tamaño, fundamentalmente proteínas y polisacáridos. Numerosas moléculas sintéticas. Pueden ser moléculas libres, como las toxinas producidas por microorganismos y los venenos de los insectos y reptiles, o pueden encontrarse en determinadas estructuras biológicas, como membranas plasmáticas, paredes y cápsulas bacterianas, cápsidas y envueltas de virus, etc. Los determinantes antigénicos son unas zonas determinadas del antígeno por donde se unen de forma específica a los anticuerpos. Existen en número variado en la superficie del antígeno. Para poder producir una respuesta inmune, los antígenos deben reunir las siguientes características:

• Deben ser extraños al organismo.
• Deben ser capaces de inducir la producción de anticuerpos.
• Deben reaccionar específicamente con esos anticuerpos.

Interferón

El interferón es una respuesta inespecífica que se produce ante las infecciones virales. La presencia de virus induce a las células infectadas del cuerpo a segregar glucoproteínas llamadas interferones. Lleva a cabo dos funciones básicas:

• El interferón sale de la célula infectada y se une a la membrana de las células vecinas. Estas células, así estimuladas, producen enzimas que bloquean la síntesis de proteínas víricas, con lo que el desarrollo del virus se ve dificultado.
• Por otra parte el interferón activa a las llamadas células asesinas naturales o células NK (del inglés, natural killer), capaces de reconocer células infectadas por virus o células cancerosas y eliminarlas.

Segunda Ley de Mendel

Segunda ley de Mendel, ley de la segregación de los factores hereditarios en la segunda generación filial: ¿Había desaparecido el carácter que determinaba el color verde? Mendel dejó que las plantas obtenidas en el experimento anterior se autofecundaran entre sí para obtener la segunda generación filial. Al cruzar entre sí a los individuos de la F1 obtuvo dos clases de individuos, unos de semilla amarilla y otros de semilla verde, en proporciones de 3 : 1 a favor del carácter amarillo. Esto implicaba que las plantas amarillas de la F1 deberían tener información hereditaria para el carácter verde. A la característica amarilla Mendel la llamó carácter dominante y a la que no se manifestaba en la F1 le llamó carácter recesivo. A las partículas o sustancias responsables de transmitir dichas características las denominó factores hereditarios. “Los dos factores hereditarios que informan para un mismo carácter, no se fusionan o mezclan, sino que permanecen diferenciados durante toda la vida del individuo y se segregan, es decir, se separan y se reparten en el momento de la formación de los gametos”. Mendel consideró que no todas las F2 eran iguales lo comprobó dejando que se autofecundaran y encontró que había el doble de plantas que daban descendencia amarilla y verde en proporción 3: 1, que de plantas que daban sólo semilla amarilla.

Herencia Intermedia

Herencia intermedia: Alelos equipotentes todos muestran un fenotipo intermedio entre los fenotipos de los progenitores, es decir rosa. la F1 sigue siendo uniforme genotípicamente y fenotípicamente. En la segunda generación las proporciones genotípicas se mantienen igualmente pero las fenotípicas se modifican en la F2 aparecerá un 25% de individuos de genotipo RR o R1R1 y fenotipo rojo, un 50% de individuos de genotipo RB o R1R2 y de fenotipo rosa y un 25% de individuos de genotipo BB o R2R2 y de fenotipo blanco. Existe un tipo de herencia parecida a la herencia intermedia que es fácilmente confundible con ella, herencia codominante. Muestran un fenotipo en el que se muestran las características fenotípicas de las dos razas puras. Un caso tipo es la herencia de los grupos sanguíneos en la especie humana.

Conceptos Genéticos

• Alelos: Término introducido por Batenson en 1902 para indicar las distintas formas que puede presentar un determinado gen, son debidos a mutaciones. Si hay más de dos se denomina alelismo múltiple o serie alélica.
• Alelo dominante: Tienen mayor fuerza de expresión y se manifiestan siempre, se representan por letras mayúsculas.
• Alelo recesivo: Tienen menor fuerza de expresión, sólo se manifiesta cuando el otro alelo es igual. Se representan por letras minúsculas.
• Gen: Creado por Johansen en 1909 para definir la unidad estructural y funcional de la herencia. Es un fragmento de ADN (excepto en algunos virus que son fragmentos de ARN) que lleva información para un carácter. Lleva codificada la información para la síntesis de una determinada proteína. Pueden codificar más de una proteína.
• Homocigótico: Posee dos alelos idénticos para el mismo carácter. Pudiendo ser homocigótico dominante o recesivo según que los dos alelos sean dominantes o recesivos. Se representan por dos letras iguales mayúsculas o minúsculas según que sea dominante o recesivo AA o aa.
• Heterocigótico: Posee dos alelos diferentes para el mismo carácter. Se suelen representar por dos letras iguales una mayúscula y otra minúscula Aa. Dihíbridos: Individuos heterocigóticos para dos pares de genes. Polihíbridos: Individuos heterocigóticos para muchos pares de genes.
• Genotipo: Conjunto de genes que posee un individuo.
• Fenotipo: Características que muestra un individuo, es decir, expresión externa del genotipo. Es el resultado de la interacción de un genotipo con un determinado ambiente. Se denomina ambiente al medio donde se encuentra un genotipo.
• Herencia intermedia: Se da cuando uno de los alelos muestra una dominancia incompleta sobre el otro, así los híbridos tienen un fenotipo intermedio entre las dos razas puras (dondiego de noche, rojas, rosas y blancas).
• Herencia codominante: Se da cuando los alelos son equipotenciales (alelos codominantes). En los híbridos se manifiestan los dos caracteres (grupos sanguíneos A, B, y AB).
• Locus (en plural loci): Lugar que ocupa un gen en el cromosoma. Cada cromosoma posee muchos loci.
• Carácter hereditario: Característica morfológica, estructural o fisiológica presente en un ser vivo y transmisible a la descendencia. Un carácter se puede manifestar de formas distintas. Ejemplo: ojos azules, verdes, etc.
• Carácter cualitativo: Cuando presenta unas pocas altenativas (generalmente dos) claras, fáciles de observar, están regulados por una única pareja de alelos. Ejemplo: semilla lisa o rugosa.
• Carácter cuantitativo: Cuando puede presentarse en diferentes grados entre dos valores extremos. Depende de varios pares de alelos. Ejemplo: color de la piel humano.
• Carácter específico: El que es propio de una especie. Por ejemplo, tener pelos o cuernos.
• Carácter particular: El que es propio de un individuo. Por ejemplo tener las antenas más largas o más cortas en una especie de insectos.
• Diploide: Individuo en el que en todas sus células, menos en los gametos, los cromosomas son iguales dos a dos, es decir están agrupados en parejas, presenta dos dotaciones cromosómicas: una proveniente de un progenitor y la otra del otro. Los gametos sólo poseen un cromosoma de cada pareja y por ello tienen la mitad de cromosomas que las demás. Estos seres poseen dos genes para cada carácter, que pueden llevar la misma o distinta información.
• Haploide: Individuo que para cada carácter solo posee un gen, sólo tiene una dotación cromosómica y por lo tanto, todos los cromosomas son diferentes.
• Cromosomas homólogos: Son los dos cromosomas iguales, que en los seres diploides forman cada una de las parejas. Cada uno de ellos procede de un progenitor. Los cromosomas homólogos llevan genes que controlan los mismos caracteres, situados en los mismos lugares. Por ello en los seres diploides todos los caracteres están regulados por dos genes, sin embargo en los haploides solo por uno.
• Genética: Ciencia que estudia la herencia biológica, es decir, la transmisión de los caracteres morfológicos y fisiológicos que pasan de un ser vivo a sus descendientes.
• Genética Mendeliana: Es el estudio de la herencia biológica mediante experimentos de reproducción. Intenta averiguar cuál es la información biológica de los individuos a partir de las proporciones matemáticas en que se hereda cada carácter.
• Genética molecular: Estudio de las moléculas que contienen la información biológica y de los procesos bioquímicos de su transmisión. A partir de esa información se deducen cómo serán los caracteres.