2. MECANISMOS DE DEFENSA ORGÁNICA · BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO 5. INMUNOLOGÍA Clara Benhamú Barchilón 163 2.1. MECANISMOS DE DEFENSA ADQUIRIDOS O ESPECÍFICOS Estos mecanismos

BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO 5. INMUNOLOGÍA Clara Benhamú Barchilón

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1. CONCEPTO DE INFECCIÓN

Se denomina infección a la invasión y multiplicación de agentes patógenos en los tejidos de un organismo.

La enfermedad causada por esta invasión de agentes patógenos también recibe el nombre de infección.

2. MECANISMOS DE DEFENSA ORGÁNICA

Todos los animales presentan unos mecanismos de defensa frente a las infecciones y, en general, frente a agentes externos extraños. Estos mecanismos son innatos y se van consolidando, perfeccionando y ampliando a lo largo de la vida, de modo que podemos diferenciar dos tipos de mecanismos de defensa: Innatos o inespecíficos y adquiridos o específicos.

2.1. MECANISMOS DE DEFENSA INNATOS O INESPECÍFICOS

Constituyen la primera línea de defensa. Son inespecíficos porque actúan sin un reconocimiento previo de los agentes infecciosos. Su finalidad es impedir la penetración y diseminación de dichos agentes dentro del organismo. También reciben el nombre de “barreras”.

BARRERAS PRIMARIAS, que impiden la penetración de los microorganismos y se pueden clasificar en:

Barreras físicas, como la piel, que constituye una barrera casi infranqueable para casi todos los microorganismos, gracias a sus especiales características (procesos de descamación que la renuevan constantemente, presencia de secreciones, etc) y las mucosas, que con sus fluidos y, en algunos casos, sus células ciliadas eliminan constantemente microorganismos de su superficie.

Barreras químicas, como las secreciones gástricas, cuyo pH muy ácido elimina los microorganismos contenidos en los alimentos o la lisozima, enzima que aparece en las lágrimas, el sudor y otras secreciones.

Barreras biológicas, constituidas por la microbiota (vulgarmente llamada “flora”) habitual del tubo digestivo, la piel y las mucosas.

PROGRAMACIÓN:

BLOQUE V. ¿CÓMO ES Y CÓMO FUNCIONA EL

SISTEMA INMUNOLÓGICO?

INMUNOLOGÍA.

1. Concepto de infección. 2. Mecanismos de defensa orgánica. 2.1. Inespecíficos. Barreras naturales y respuesta inflamatoria. 2.2. Específicos. Concepto de respuesta inmunitaria. 3. Inmunidad y sistema inmunitario. 3.1. Componentes del sistema inmunitario: moléculas, células y órganos. 3.2. Concepto y naturaleza de los antígenos. 3.3. Tipos de respuesta inmunitaria: humoral y celular. 4. Respuesta humoral. 4.1. Concepto, estructura y tipos de anticuerpos. 4.2. Células productoras de anticuerpos: linfocitos B. 4.3. Reacción antígeno-anticuerpo. 5. Respuesta celular. 5.1. Concepto. 5.2. Tipos de células implicadas: linfocitos T, macrófagos. 6. Respuestas primaria y secundaria. Memoria inmunológica. 7. Tipos de inmunidad. Sueros y vacunas. 7.1. Congénita y adquirida. 7.2. Natural y artificial. 7.3. Pasiva y activa. 7.4. Sueros y vacunas. 7.4.1. Importancia de las vacunas en la salud. 8. Alteraciones del sistema inmunitario. 8.1. Hipersensibilidad (alergia). 8.2. Autoinmunidad.

8.3. Inmunodeficiencia. 8.3.1. Inmunodeficiencia adquirida: el SIDA.

9. El sistema inmunitario y los trasplantes.

5. INMUNOLOGÍA


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BARRERAS SECUNDARIAS, que impiden la diseminación, creando un medio hostil para los microorganismos y favorecen la fagocitosis por células especializadas. Estos mecanismosactúan cuando han fallado las barreras primarias y constituyen la respuesta inflamatoria.

Los cuatro signos que caracterizan la respuesta inflamatoria son dolor, rubor, calor y tumefacción y sólo tienen consecuencias indeseables cuando se prolongan más de lo necesario, pudiendo alterar el funcionamiento del órgano afectado.

La inflamación consiste en una serie encadenada de procesos en cascada que se inician con la activación de factores sanguíneos, como los factores de coagulación y la cascada del complemento, y de amplificación, debida a la desgranulación de los mastocitos (células que residen en los tejidos y están cargadas de gránulos de sustancias como la histamina y las prostaglandinas.

La consecuencia es un efecto local intenso de vasodilatación. Los capilares sanguíneos, al dilatarse, se hacen más permeables, permitiendo la salida de células fagocíticas, principalmente neutrófilos y monocitos desde la sangre hacia los tejidos. Los primeros actúan directamente fagocitando grandes cantidades de microorganismos, mientras que los segundos se transforman en macrófagos que, como su nombre indica, presentan una intensa actividad fagocítica. Además, ambos fagocitos liberan potentes sustancias con acción antimicrobiana.


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2.1. MECANISMOS DE DEFENSA ADQUIRIDOS O ESPECÍFICOS

Estos mecanismos requieren una identificación previa del microorganismo invasor y son diseñados “a la medida” de éste.

Este tipo de respuesta es lo que considera una respuesta inmunitaria propiamente dicha. En ella se diferencias dos tipos: Inmunidad humoral e inmunidad celular. La primera es mediada por los linfocitos B y la segunda, por los linfocitos T, aunque ambas colaboran, potenciándose mutuamente.

3. INMUNIDAD Y SISTEMA INMUNITARIO

Se suele definir la inmunidad como la resistencia de los organismos a las infecciones, sin embargo, esta definición resulta incompleta y poco precisa, ya que podría interpretarse que el único objetivo del sistema inmunitario es la defensa frente a microorganismos cuando, en realidad, en un sentido mucho más amplio, el objetivo del sistema inmunitario consiste en diferenciar “lo propio” de “lo ajeno”, eliminando sistemáticamente todo aquello que sea identificado como ajeno al organismo.

Los microorganismos son eliminados por el sistema inmunitario porque son reconocidos como “ajenos” al organismo, pero también son identificadas como ajenas cualquier tipo de células procedentes de otros organismos, siendo esta la causa del rechazo de trasplantes e injertos.

Por otra parte, la vigilancia inmunitaria también consiste en la eliminación de cualquier célula propia que presente anomalías, tal es el caso de las múltiples células cancerosas que no llegan a desarrollar un tumor porque el sistema inmunitario las reconoce como extrañas y las elimina inmediatamente.

Podemos afirmar, por tanto que:

El éxito o el fracaso del sistema inmunitario dependen de una correcta diferenciación entre lo propio y lo ajeno o extraño.

Cuando estos mecanismos fallan por defecto, pueden darse varios casos:

→ El individuo se ve desprotegido frente a enfermedades infecciosas, son las inmunodeficiencias.

→ La probabilidad de desarrollar un cáncer es mucho mayor.

Cuando estos mecanismos fallan por exceso, pueden darse varios casos:

→ En un exceso de celo, el sistema inmunitario reacciona violentamente frente a moléculas inocuas, provocando hipersensibilidad o alergias.

→ Puede ocurrir que el S.I. llegue a identificar como ajenas ciertas células propias, destruyéndolas y provocando así las denominadas enfermedades autoinmunes, como la diabetes

insulinodependiente, la artritis reumatoide, la esclerosis múltiple, etc.

ANOMALÍAS DEL SISTEMA INMUNITARIO

POR DEFECTO POR EXCESO

INMUNODEFICIENCIAS CÁNCER HIPERSENSIBILIDAD AUTOINMUNIDAD


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3.1. COMPONENTES DEL SISTEMA INMUNITARIO

El sistema inmunitario está formado por una serie de células, órganos y moléculas implicados en los procesos de inmunización. Estos procesos se caracterizan por el reconocimiento de moléculas extrañas al organismo, lo que desencadena una serie de reacciones celulares y moleculares que las neutralizan o destruyen.

3.1.1. CÉLULAS QUE COMPONEN EL SISTEMA INMUNITARIO

Encontramos dos tipos de células: los linfocitos, que son las principales implicadas en los mecanismos

de inmunidad humoral (linfocitos B) e inmunidad celular (linfocitos T) y las células presentadoras de

antígenos, que intervienen en la inmunidad celular.

LINFOCITOS

Se encuentran en la sangre y en la linfa. Son de tres tipos:

LINFOCITOS B: Son los responsables de la inmunidad humoral. Maduran en la médula ósea, de

ahí su nombre (B de bone marrow). Cuando se activan sufren un proceso de diferenciación y

se transforman en células plasmáticas, productoras de anticuerpos.

LINFOCITOS T: Intervienen en la inmunidad celular. Deben su nombre a que durante la

infancia, se diferencian en el timo, pero al llegar la adolescencia, el timo regresiona, y

entonces la diferenciación ocurre sobre todo en la piel y mucosa intestinal. Presentan en su

superficie moléculas receptoras de antígenos.

CÉLULAS ASESINAS O NK. En inglés natural killers. A diferencia de otros linfocitos, carecen de

especificidad y de memoria, por lo que forman parte del sistema de inmunidad natural o

inespecífico Su función principal es la eliminación de células tumorales y de células infectadas

por virus.

CÉLULAS PRESENTADORAS DE ANTÍGENOS

Intervienen en la inmunidad celular. Son las encargadas de “presentar” los antígenos a los linfocitos T

para que éstos se activen y se desencadene todo el proceso.

La “presentación” consiste en que estas células sacan a su superficie, en su membrana plasmática,

moléculas que, al ser reconocidas por los linfocitos T, hacen que éstos se activen. Esto es necesario

porque, por ejemplo, mientras un virus o una bacteria se están multiplicando en el interior de las

células infectadas, sus antígenos no pueden ser identificados por los linfocitos T, por lo que estos

microorganismos “escapan” al control inmunológico.

Mediante la ”presentación”, los antígenos de los parásitos intracelulares, e incluso los de las células

tumorales, pueden ser identificados por los linfocitos T. Para ello, es necesario que estos antígenos

salgan a la superficie de las células enfermas unidos a unas moléculas especiales que reciben el

nombre de complejo mayor de histocompatibilidad (MHC).

Se diferencias dos tipos de células presentadoras de antígenos:

CÉLULAS DIANA: Son células enfermas que presentan péptidos de parásitos intracelulares (o de proteínas tumorales) a linfocitos T.

CÉLULAS PRESENTADORAS DE ANTÍGENOS PROFESIONALES (APC): Internalizan antígenos exógenos mediante endocitosis (fagocitosis), procesándolos, y presentándolos junto con moléculas MHC de sus membranas. Las principales APC profesionales son los MACRÓFAGOS y las CÉLULAS DENDRÍTICAS.


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3.1.2. ÓRGANOS QUE COMPONEN EL SISTEMA INMUNITARIO: ÓRGANOS LINFOIDES

Son los órganos relacionados con la formación y maduración de los linfocitos. Se distinguen dos tipos:

ÓRGANOS LINFOIDES PRIMARIOS

Proporcionan el entorno para la maduración de linfocitos, de modo que los linfocitos adquieren su repertorio de receptores específicos para cada tipo de antígeno; además, en estos órganos los linfocitos se seleccionan de modo que poseen autotolerancia (evitación de la autoinmunidad).

Los órganos linfoides primarios son:

TIMO, donde maduran los linfocitos T.

MÉDULA ÓSEA, como órgano de maduración de los linfocitos B.

ÓRGANOS LINFOIDES SECUNDARIOS

Proporcionan el entorno para que los linfocitos interaccionen entre sí, o con las APC y otras células accesorias, y para que entren en contacto con el antígeno y extiende la respuesta inmune al resto del cuerpo.

Los órganos linfoides secundarios son:

GANGLIOS LINFÁTICOS

BAZO

TEJIDO LINFOIDE DIFUSO: Amígdalas, apéndice y placas de Peyer del intestino

CÉLULAS DEL SISTEMA

INMUNITARIO

LINFOCITOS

CÉLULAS PRESENTADORAS

DE AG.

LINFOCITOS B

LINFOCITOS T

CÉLULAS ASESINAS NK

CÉLULAS DIANA

CÉLULAS INFECTADAS

CÉLULAS TUMORALES

APC

MACRÓFAGOS

CÉLULAS DENDRÍTICAS

Órganos linfoides primarios (recuadros) y secundarios


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3.1.3. MOLÉCULAS QUE COMPONEN EL SISTEMA INMUNITARIO

Las principales moléculas que intervienen en cualquier respuesta inmune de tipo específico son los anticuerpos. También interviene el sistema del complemento.

ANTICUERPOS (Ac)

Son glucoproteínas que se unen específicamente a los antígenos. También reciben el nombre de inmunoglobulinas (Ig).

Los anticuerpos pueden presentarse en dos localizaciones diferentes:

ANTICUERPOS DE SUPERFICIE: Son los receptores de antígenos que se localizan en la membrana plasmática de los linfocitos B y linfocitos T.

ANTICUERPOS LIBRES: Son producidos por las células plasmáticas procedentes de la activación y diferenciación de los linfocitos B.

Las células plasmáticas se caracterizan por tener un retículo endoplasmático rugoso y un aparto de Golgi extremadamente desarrollados, por lo que tienen una gran capacidad para sintetizar glucoproteínas (unas 107 moléculas de anticuerpos por hora)

Estructura de los anticuerpos

La estructura básica de los anticuerpos o inmunoglobulinas está integrada por 4 cadenas polipeptídicas: 2 cadenas L (light) o ligeras y 2 cadenas H (heavy) o pesadas que se unen mediante puentes disulfuro para formar una estructura tridimensional en forma de Y.

Los dos extremos de la Y son los dominios de unión a los antígenos, de modo que cada molécula de inmunoglobulina es bivalente.

Las moléculas de Ig se unen de manera específica a los antígenos. Su especificidad está determinada por las porciones variables de las 4 cadenas, que se corresponden con los extremos NH2 (de color más intenso en la figura). El resto de la molécula es constante.

Las cadenas H se unen entre sí y a las cadenas L mediante puentes disulfuro (S-S en la figura).

Célula plasmática. Imagen de microscopía electrónica de

transmisión

Estructura de una molécula de anticuerpo


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Tipos de anticuerpos

Existen 5 tipos de inmunoglobulinas: Ig M, Ig G, Ig A, Ig E e Ig D.

Ig M. Son los que se producen ante la exposición inicial al antígeno.

Ig G. Son los más numerosos en la sangre humana.

Ig A. Se encuentran en la sangre y en diversas secreciones, como la leche, las lágrimas y la saliva.

Ig E. Se localizan en los tejidos. Son muy activas frente a parásitos. Además son las principales responsables de los fenómenos de alergia.

Ig D. Son los ac. De superficie de los linfocitos B.

SISTEMA DEL COMPLEMENTO

Este sistema ayuda y estimula los mecanismos de la respuesta inmune.

Está formado por una veintena de proteínas plasmáticas que, a diferencia de los anticuerpos, siempre están presentes en la sangre.

Las funciones principales del complemento son:

→ Provocar la lisis de los microorganismos que tienen adheridos complejos Ag-Ac.

→ Facilitar la fagocitosis de los microorganismos que tienen adheridos complejos Ag-Ac.


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3.2. CONCEPTO Y NATURALEZA DE LOS ANTÍGENOS (Ag)

Recibe este nombre cualquier molécula que sea capaz de desencadenar una respuesta inmunitaria.

Casi todas las proteínas y nucleoproteínas y muchos polisacáridos y lípidos complejos pueden actuar como antígenos.

Igual que ocurre con los anticuerpos, se diferencian dos tipos de antígenos según su localización:

ANTÍGENOS DE SUPERFICIE: Se localizan en la superficie de las células, formando parte de su membrana (células eucariotas) o de su pared (en bacterias) o su cápsida o envoltura (virus).

ANTÍGENOS SOLUBLES: Son producidos por microorganismos y liberados en el medio.

En la molécula de antígeno hay siempre una o varias zonas, llamadas determinantes antigénicos, que son específicas y es por donde el antígeno se une a uno o varios anticuerpos. Según el número de determinantes, los antígenos pueden ser:

Ag. Univalentes. Si sólo tienen un determinante. Estos ag. Sólo se unen a un anticuerpo.

Ag. Polivalentes. Si tienen 2 o más determinantes y se pueden unir a varios anticuerpos.

4. INMUNIDAD HUMORAL

Se desencadena cuando un determinado antígeno se une al receptor específico de un linfocito B. El organismo posee una enorme variedad de linfocitos B diferentes, con distintas especificidades en sus receptores de superficie. Las fases del mecanismo que se desencadena son:

1. SELECCIÓN CLONAL DE LOS LINFOCITOS B ESPECÍFICOS: Los Ag propios del microorganismo (de su superficie o vertidos al medio) , se unen a los receptores específicos (Ig D) de la superficie de un determinado tipo de linfocitos B.

2. MULTIPLICACIÓN DE LOS LINFOCITOS B ESPECÍFICOS: El grupo de linfocitos seleccionados, es estimulado a clonarse y producir numerosas copias idénticas.

3. TRANSFORMACIÓN EN CÉLULAS PLASMÁTICAS: El conjunto de clones de linfocitos específicos sufre un proceso de diferenciación celular, adquiriendo un RER y un A.Golgi muy desarrollados para especializarse en la producción masiva de anticuerpos. Ahora son de tamaño mucho mayor y reciben el nombre de células plasmáticas.

4. PRODUCCIÓN DE AC ESPECÍFICOS: Las células plasmáticas producen grandes cantidades de Ac específicos capaces de reaccionar con el Ag que desencadenó todo el proceso.


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Los anticuerpos así producidos se unen específicamente a los antígenos ; esta unión recibe el nombre de reacción antígeno anticuerpo (Ag-Ac)

TIPOS DE REACCIÓN AG-AC

Recordemos que los anticuerpos son bivalentes (cada uno se une a 2 antígenos), mientras que los antígenos pueden ser univalentes (cada uno se une a 1 anticuerpo) o polivalentes (cada uno se une a varios anticuerpos).

Por otra parte, tanto antígenos, como anticuerpos pueden ser de superficie o solubles, los Ag y libres los Ac.

Dependiendo del tipo de Ag y del tipo de Ac que intervienen en la reacción, ésta puede ser de varios tipos y sus consecuencias también serán distintas:

REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN: Se produce cuando el antígeno es soluble, como es el caso de las toxinas producidas por algunas bacterias patógenas. La unión al anticuerpo provoca un cambio en la estructura molecular del antígeno, haciendo que éste pierda sus propiedades tóxicas.

REACCIÓN DE PRECIPITACIÓN: Se produce cuando los Ag son solubles y polivalentes, de modo que cada molécula se une a más de un Ac, formásndose complejos tridimensionales insolubles que precipitan.

REACCIÓN DE AGLUTINACIÓN. Se produce cuando los Ac se unen a Ag de superficie. Cada Ac puede unirse a 2 Ag, pudiendo estar éstos en la superficie de células diferentes que quedarán así aglutinadas.

REACCIÓN DE OPSONIZACIÓN (del griego opson=listo para comer): Se debe a que los macrófagos poseen en su membrana receptores específicos para la fracción FC (palo de la Y) de los Ac, de manera que los Ac unidos a Ag de superficie de microorganismos se adhieren a la membrana de los macrófagos, facilitando la fagocitosis.


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5. INMUNIDAD CELULAR

Este mecanismo se desencadena frente a patógenos que se desarrollan intracelularmente, como es el caso de algunas bacterias y de todos los virus. En estos casos, los anticuerpos propios de la inmunidad humoral estudiada en el punto anterior, no son eficaces, ya que los microorganismos y sus antígenos se encuentran “escondidos” en el interior de las células y no pueden ser reconocidos por los linfocitos B.

La inmunidad celular puede resumirse en los siguientes pasos:

1.PRESENTACIÓN DEL ANTÍGENO: Los macrófagos infectados presentan en su superficie péptidos (Ag) del microorganismo unidos a moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (HMC)

2.ACTIVACIÓN DE LOS LINFOCITOS T AUXILIARES: Los Ag “presentados” por los macrófagos se unen específicamente a receptores CD4 de los linfocitos T auxiliares, provocando su activación. Ésta consiste en la

producción de sustancias como las Interleukinas y el interferón capaces de actuar sobre otras células inmunitarias.

3.ACTIVACIÓN DE LOS LINFOCITOS T CITOTÓXICOS DE LOS LINFOCITOS B Y DE LOS MACRÓFAGOS SANOS:

Las interleukinas activan a los linfocitos T citotóxicos o CD8 y éstos segregan perforinas. El interferón activa a los macrófagos sanos, aumentando su capacidad fagocítica. Las interleukinas también activan a los linfocitos B para que maduren a C. plasmáticas y produzcan Ac (cooperación I. Celular- I. Humoral)

4.LISIS DE LOS MACRÓFAGOS INFECTADOS por la acción de las perforinas para que los microorganismos queden de nuevo expuestos a la acción de los Ac y de la fagocitosis.

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