El sistema inmunológico

El sistema inmunológico tiene como función principal evitar que se desarrollen procesos infecciosos, que pueden ser generados por organismos patógenos. Generalmente el sistema inmunológico cumple exitosamente esta función. Sin embargo, bajo determinadas circunstancias se producen enfermedades e infecciones.

El sistema inmune está constituido por órganos, tejidos, proteínas y células especiales. Los vasos linfáticos están encargados de recolectar el líquido intersticial del sistema circulatorio, para ser filtrado en los ganglios linfáticos. Los ganglios linfáticos (masa de tejido esponjoso) están distribuidos en varias regiones del cuerpo, su función es eliminar de la circulación microbios, partículas extrañas, células muertas, etc. El bazo y las amígdalas también cumplen funciones similares. La medula ósea y la glándula tímica cumplen una función muy importante ya que están encargadas de la producción de linfocitos T y B.

El sistema inmune involucra dos tipos de mecanismos de respuesta: inmunidad innata e inmunidad adaptativa.

La inmunidad innata es la que se encuentra en todos los individuos desde el momento de nacer. Este tipo de inmunidad es también llamada inespecífica, lo cual significa que estos sistemas reconocen y responden a los patógenos en una forma genérica y duradera.

La inmunidad adaptativa, adquirida o específica, a menudo se subdivide en dos grandes tipos, dependiendo de la manera que se adquirió la inmunidad. Dentro de la inmunidad adaptativa se distinguen la inmunidad pasiva que es a corto plazo, y normalmente dura solo unos pocos meses; mientras la protección vía inmunidad activa dura más tiempo, en algunas ocasiones de por vida.

1. La inmunidad innata

La piel, los epitelios del sistema digestivo, genitourinario y respiratorio, constituyen los mecanismos de defensa de tipo innato. Estas barreras no solo actúan en forma pasiva, sino que son capaces de inducir la producción de diversos compuestos con actividad microbicida y microbiostática. La inmunidad innata constituye la primera línea de defensa para evitar las enfermedades. Si esta barrera defensiva es superada, como por ejemplo con un corte en la piel, esta intenta reparar el daño rápidamente y las células inmunitarias especiales de la piel atacan a los gérmenes invasores.

Características de la inmunidad innata

La inmunidad de tipo innata involucra barreras de tipo físicas y anatómicas para impedir el ingreso de los patógenos al organismo.

La piel es una de las barreras físicas que consta de tres capas la epidermis (la más superficial), la dermis (la capa media), hipodermis (la más profunda). Las células especializadas de la epidermis son los queratinocitos. Estas células son las más importantes de la epidermis y se encuentran presentes en los diferentes estadios de diferenciación en todas las capas o estratos de la piel. Los melanocitos son células que sintetizan la melanina y son las responsables de los diferentes tipos de pigmentación. Las células de Langerhans desempeñan un papel en las reacciones inmunológicas que afectan a la piel, son las células presentadoras de antígeno (CPA) de la epidermis, cumplen una función crítica en el inicio de la respuesta inmune. Estas células son capaces de reconocer diferentes componentes antimicrobianos como lipopolisacáridos, ADN y ARN bacterianos y virales. La dermis posee diferentes componentes celulares que colaboran con la actividad antiinfecciosa a nivel local.

En el caso de que estas barreras sean superadas por el patógeno, se pone en marcha un mecanismo que incluyen mecanismos de los tipos celulares y humorales.

Mecanismos celulares:

• Neutrófilos: normalmente se encuentran en el torrente sanguíneo. Durante una infección bacteriana, los neutrófilos son unos de los primeros tipos celulares en alcanzar el sitio de inflamación, dirigidos por señales químicas mediadas por interleucina-8 (IL-8), interferón-gamma (IFN-?). La liberación de los neutrófilos desde los vasos sanguíneos está condicionada por la liberación de histamina (liberada por mastocitos) y TNF-a (liberada por macrófagos).

  
  
  
  

  Neutrófilos humnanos a través microscopio electrónico de barrido

  
  

• Macrófagos: son células mononucleadas que se caracterizan por su capacidad de fagocitar y degradar material particulado. Poseen una gran capacidad fagocítica, por lo cual cumplen un rol importante en la eliminación de microorganismos, tejidos dañados y contaminantes particulados. Poseen además capacidad microbicida y microbiostática.

  
  
  
  

  Macrófago

  
  
• Eosinófilos: son células con núcleo bilobulado y excéntrico, se originan en la médula ósea y entran en el flujo sanguíneo pero permanecen allí por poco tiempo, para emigrar a los tejidos del organismo. Cuando una sustancia extraña entra en el cuerpo, es detectada por los linfocitos y neutrófilos, que liberan sustancias que atraen a los eosinófilos a dicha área. Los eosinófilos liberan sustancias tóxicas que participan en la defensa contra infecciones producidas por parásitos y en reacciones alérgicas.
• Células dendríticas: son células presentadoras de antígenos a los linfocitos T. Derivan de la célula madre de la medula ósea. Son células que poseen moléculas de adherencia que las mantienen unidas a células o tejidos. Entre una de las funciones que cumplen es realizar una “vigilancia” a nivel de piel y mucosas en busca de patógenos, los cuales procesan para presentarlas a los linfocitos T. Por ejemplo: en el caso de que un virus invada el organismo expresa moléculas de MHC I y las exporta a su membrana.
• Mastocitos: son células de tejido conjuntivo, originadas por células madre mesenquimales de la médula ósea, que actúan en la mediación de procesos inflamatorios y alérgicos. Se encuentran en la mayoría de los tejidos del cuerpo y sintetizan y almacenan histamina (sustancia involucrada en procesos de reacciones alérgicas) y heparina (sustancia anticoagulante) entre otros compuestos. Las sustancias que producen los mastocitos participan en los procesos inflamatoriosn y de apoptosis. Otra de sus funciones es la reparación de tejidos.
• Células naturales asesinas: también llamadas NK por su nombre en inglés, natural killer. Se originan en la medula ósea y son capaces de reconocer naturalmente al agente extraño o microorganismos y tratan de destruirlo, eso las diferencia de los linfocitos T que necesitan un proceso de reconocimiento. Participan en la primera línea de defensa contra agentes infecciosos. Cumplen importantes funciones contra parásitos intracelulares y bacterias, control de infecciones de tipo viral y eliminación de células tumorales entre otras.

Mecanismos humorales:

• Sistema de complemento: está constituido por varias proteínas presentes en la sangre que están implicadas en la defensa frente a células tumorales e infecciones. Los factores del complemento potencian la inflamación y la fagocitosis y actúan produciendo la lisis (ruptura) de células. Los factores del complemento son, en general, proteínas plasmáticas y proteínas de membrana, en menor proporción. Se activa por dos rutas diferentes: la ruta clásica, (que corresponde al sistema de inmunidad específica, y que depende de interacciones antígeno-anticuerpo), y la ruta alternativa (perteneciente al sistema natural). En la activación del complemento se pone en marcha una serie de reacciones consecutivas, de tal forma que a partir de cada una de ellas se genera un producto activo que además de determinar que la reacción prosiga, tiene diferentes acciones biológicas importantes en la defensa del organismo. Las funciones del complemento son muy diversas, entre ellas se pueden mencionar: anafilotóxicas, quimiotáxicas y fagocitosis.
• Proteína fase aguda: estas proteínas incrementan su concentración ante una infección. Una de las más importantes es la proteína C reactiva (CRP, por sus siglas en inglés) que se produce en el hígado. Se une al llamado polisacárido C de la pared celular de una amplia variedad de patógenos. Esta unión activa al complemento, lo que facilita su eliminación por lisis dependiente del complemento (por el complejo de ataque a la membrana, CAM) o por potenciación de la fagocitosis mediada por el complemento.
• Interferones a y ß: son proteínas producidas por el sistema inmunitario como respuesta a agentes patógenos, tales como virus y células cancerígenas. Los interferones son glicoproteínas de la clase de las citocinas. Poseen la su capacidad para interferir en la replicación de los virus en las células anfitrionas. Se unen a receptores en la superficie de las células infectadas, activando diferentes vías de señalización en las que participan diversas proteínas antivirales, para impedir la replicación de una amplia variedad de virus de ARN y ADN.

2. Inmunidad adquirida

La inmunidad adquirida o adaptativa es aquella que se desarrolla a lo largo de la vida del individuo. Comprende la actividad de los linfocitos y se desarrolla a medida que las personas se exponen a las enfermedades o se las inmuniza mediante la vacunación. Dentro de la inmunidad adquirida comprende la inmunidad pasiva y activa.

Características de la inmunidad adquirida

Los vertebrados han desarrollados mecanismos de defensa adicional mediados por anticuerpos (Ac) que son moléculas especializadas que se unen a los fagocitos y al microorganismo o partícula extraña. Los antígenos (Ag) son las moléculas del microorganismo o partícula extraña que reaccionan con cada Ac específico.

Los Ac son proteínas de tipo globular que puede reconocer al Ag y establecer una unión tridimensional. Los Ac también son denominados inmunoglobulinas (Ig), se reconocen 5 tipos: IgG, IgM, IgA, IgD, IgE. Las IgG son las principales de los Ac circulantes. Las IgM son las primeras que se forman ante una infección. Las IgA se presentan principalmente en los fluidos de secreción (lágrimas, leche materna, etc.). Las IgD sirven para detectar al Ag para los linfocitos B. Las IgE participan en las reacciones de hipersensibilidad y en la respuesta inmune contra parásitos.

Los linfocitos son células especializadas que se caracterizan porque pueden reconocer en forma muy específica a los Ag y por su capacidad de memoria del primer contacto con el Ag. Los dos tipos de linfocitos son los linfocitos B y los linfocitos T. Los linfocitos se originan en la médula ósea y, o bien, se quedan allí y se convierten en células B, o se dirigen a la glándula del timo, donde se convierten en células T.

Existen dos tipos de linfocitos T: linfocitos T citototóxicos (TC) y los linfocitos T colaboradores o helpers (TH, por sus siglas en inglés).

Los linfocitos T citotóxicos son los principales efectores de la inmunidad específica celular: destruyen células del propio organismo infectadas por virus. Los linfocitos T colaboradores tienen como función principal activar otras células: macrófagos, linfocitos TC y B.

Los linfocitos B cumplen la función de producir Ac. Cuando los linfocitos reconocen al Ag pueden producir dos tipos de células las células plasmáticas que producen más anticuerpos y las células de memoria, estas se diferencian de las plasmáticas por su tiempo de vida media que en algunos casos puede permanecer circulando durante toda la vida del individuo, gracias a las células de memoria, cuando un individuo entra en contacto nuevamente contra el patógeno o agente extraño rápidamente se pone en marcha la producción de Ac.

La unión entre el Ag y Ac provoca la activación del complemento por la ruta clásica, que puede conducir a la lisis del patógeno, el recubrimiento de los fagocitos con complejos Ag-Ac, lo cual facilita la fagocitosis; neutralización directa de ciertas toxinas y virus. Luego del primer contacto con el Ag específico, cada linfocito B se multiplica y diferencia hasta dar un clon de células plasmáticas, que producen y excretan grandes cantidades del Ac específico. A este fenómeno se le conoce con el nombre de selección y expansión clonal.

Algunos antígenos pueden ser reconocidos por los linfocitos B, mientras que otros requieren de un mecanismo que involucra a los linfocitos T, los cuales generan una respuesta celular para que los linfocitos B produzcan Ac específicos.

Generalmente la mayoría de los Ag, son “presentados” a los Linfocitos B y T por medio de moléculas especiales que se encuentran en la superficie de las células presentadoras de antígenos (CPA). Un grupo de estas moléculas pertenecen al complejo mayor de histocompatibilidad (MHC, por sus siglas en inglés, Major Histocompatibility Complex).

El MHC está formado por proteínas que están codificadas por varios genes que se ubican en el brazo corto del cromosoma 6 de humanos. Los genes de MHC de clase I están involucrados en rechazo a injertos, mientras que los genes de MHC de clase II cumplen funciones en la respuesta inmunitaria.

Todas las moléculas del MHC se caracterizan por presentar cuatro segmentos. Un segmento de unión al péptido, un dominio tipo Inmunoglobulina (Ig), un segmento transmembrana y una porción citoplasmática carboxiterminal. Los dominios tipo Ig no son polimórficos y participan en el reconocimiento del MHC por parte de los linfocitos T. Las moléculas del MHC se encargan de presentar a los linfocitos T a todos los Ag.

Los receptores de células T son los únicos capaces de reconocer un antígeno foráneo de tipo péptido que sea presentado en una célula presentadora de antígeno (CPA) en estricta combinación con una molécula CMH de clase II (caso de los linfocitos T cooperadores o TCD4) o de clase I (caso de los linfocitos T citotóxicos o TCD8). Esta propiedad se denomina restricción MHC y se debe a que cada linfocito T tiene una especificidad dual: el receptor del linfocito T reconoce algunos residuos del péptido y simultáneamente algunos residuos de la molécula MHC que lo presenta.

Los péptidos que se unen a la molécula del MHC clase I se caracterizan por ser péptidos pequeños (8 a 11 residuos), mientras que los péptidos presentados por el MHC clase II poseen entre 10 a 20 residuos. Las moléculas del MHC también son capaces de activar a un Linfocito T y pueden presentar tanto antígenos exógenos como propios.

Las moléculas de histocompatibilidad presentes en las células del organismo son marcadores para las células del sistema inmunitario que permiten diferenciar "lo propio" de aquello que se presenta como patógeno o partícula extraña.

Las moléculas MHC clase I adquieren péptidos que provienen de proteínas citosólicas, mientras que las moléculas MHC clase II adquieren péptidos de proteínas contenidas en vesículas intracelulares. Por ello, las moléculas MHC clase I presentan péptidos propios, péptidos virales o péptidos procedentes de microbios ingeridos en fagosomas. Las moléculas MHC clase II presentan péptidos procedentes de microbios ingeridos en vesículas (este tipo de moléculas solo se expresan en células con capacidad fagocítica). Las moléculas de histocompatibilidad de un individuo son antigénicas para otro y, por lo tanto, activan el sistema inmune en lo que conoce como rechazo en trasplantes.

2.1. Inmunidad adquirida pasiva

La inmunidad pasiva es la transferencia de inmunidad, en forma de Ac, de un individuo a otro que no posee inmunidad. La inmunidad pasiva puede ocurrir de manera natural, cuando los anticuerpos maternos son transferidos al feto a través de la placenta o puede ser generada de forma artificial. La inmunidad pasiva adquirida artificialmente es una inmunización a corto plazo inducida por la transferencia de anticuerpos, que se pueden administrar de varias formas; como un plasma sanguíneo humano o animal, como inmunoglobulina humana de banco para uso intravenoso o intramuscular, y en forma de anticuerpos monoclonales.

2.2 Inmunidad activa

Ante el reconocimiento del patógeno las células B y las células T son activadas, también se desarrollan las células B y las células T de memoria. A lo largo de la vida de un individuo estas células de memoria son capaces de reconocer a cada patógeno específico desencadenando una respuesta fuerte si el patógeno se detecta nuevamente. Este tipo de inmunidad puede ser de tipo natural o artificial.

La inmunidad activa adquirida de manera natural ocurre cuando una persona está expuesta a un patógeno vivo y desarrolla una respuesta inmune primaria, que lleva a una memoria inmunológica. En cambio, la inmunidad activa adquirida artificialmente puede ser inducida por una vacuna: sustancia que contiene un antígeno. Las vacunas se obtienen a partir de un procedimiento por el cual se inactiva o debilita el agente causal de la enfermedad. Cuando la vacuna es administrada a una persona, el organismo lo reconoce y produce defensas contra la enfermedad. Si la persona inmunizada entra en contacto con el microorganismo para el cual fue vacunada, las defensas la protegerán para que la enfermedad no se establezca o para que sea leve.

Bibliografía consultada.

Fearon, D. T., Lockeley, R. M. (1996).The instinctive role of innate immunity in the acquired immune response. Science 272, 50-3.

Janeway, C. A. Jr., Travers, P., Walport, M., et al. (2001). Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. (5th ed.). The complement system and innate immunity. New York: Garland Science.

Geffner, J. (2008). Introducción a la inmunología humana. Geffner, J., Fainboim, l. (5th ed.). Buenos Aires: Médica Panamericana.