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Nuestro cuerpo está protegido contra las infeccionesy la aparición de células cancerosas por una serie demecanismos de defensa inespecíficos (resistencia) yespecíficos (inmunidad), que conforman lo queconocemos como nuestro sistema inmune. Susfunciones principales son la protección, la vigilancia y elmantenimiento de la homeostasis del organismo. Elconocimiento que tenemos de esas funciones proviene,principalmente, de los estudios realizados a partir de lainmunización intramuscular, que induce proteccióncirculante (sistémica) por medio de anticuerpos séricosy de células citotóxicas, éstas últimas capaces dedestruir células neoplásicas o infectadas por patógenosintracelulares. Paradójicamente, la inmunidadsistémica no protege, o lo hace de una manera muyineficiente, a la piel y a las mucosas, que son lasprincipales superficies de contacto de nuestro cuerpocon el medio.

Las mucosas respiratoria y digestiva del organismotienen, en conjunto, una superficie de casi 400 m2,

doscientas veces mayor que la de la piel. De ahí que seanel sitio de contacto más frecuente por donde los agentespatógenos se asientan o penetran produciendoneumonías y diarreas, que son las enfermedades másprevalentes en nuestro medio y la causa principal demortalidad infantil e incapacidad transitoria de un grannúmero de adultos. En 2005 se reportaron a nuestrosistema de salud más de 36 millones de casos deenfermedades respiratorias e intestinales agudas (Boletínde vigilancia epidemiológica, semana 52, ene/1-7/06, SSA), loque realza la importancia de esos sitios cuya defensacorre a cargo del sistema inmune de las mucosas. Ésteforma parte de nuestro sistema inmune general perotiene rasgos distintivos, que trataremos de abordarbrevemente en este trabajo.

Particularidades de la inmunidad en las mucosasLa mayoría de nuestros conocimientos sobre inmunidadparte de 200 años de experiencia en vacunación

Inmunobiología de lasmucosas, un nuevoenfoque de la proteccióny la adaptación al mediode nuestro organismo

Marco Antonio Vega López

LA SORPRENDENTE DICOTOMÍA DE LA RESPUESTA INMUNE EN LA

MUCOSA INTESTINAL, QUE PERMITE LA INDUCCIÓN DE TOLERAN-

CIA A MOLÉCULAS INOCUAS (ALIMENTOS) Y LA EXCLUSIÓN INMU-

NE CONTRA LA FLORA NORMAL, ABRE UN INMENSO CAMPO DE

ESTUDIO QUE DEBEMOS EXPLORAR EN LOS PRÓXIMOS AÑOS.

Marco Antonio Vega López Químico farmacéutico biólogo por laUniversidad Nacional Autónoma de México. Doctor en Inmunología(Ph.D.) por la Universidad de Bristol (Reino Unido). Ha sido profesorvisitante de la Vaccine and Infectious Disease Organization de laUniversidad de Saskatchewan (Canadá); actualmente es profesor titulardel Departamento de Patología Experimental del Cinvestav. Hatrabajado en desarrollo inmune, transferencia de inmunidad de lamadre al recién nacido, inmunología del intestino delgado y del

pulmón y desarrollo de protocolos de inmunización mucosal. Tiene 17artículos publicados en revistas científicas. Ha participado en uncentenar de congresos nacionales e internacionales y publicado 10capítulos de libros. Ha dirigido 12 tesis de licenciatura y cuatro depostgrado. Ha recibido apoyos nacionales e internacionales para susinvestigaciones. Recibió la medalla al “Mérito Universitario” de laUNAM. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores desde 1992. mavega@cinvestav.mx

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intramuscular exitosa, lo que nos ha brindado unpanorama bastante claro de cómo actúa el sistemainmune ante una infección dentro del organismo. Losmecanismos de resistencia (inflamación, complemento,fagocitosis) trabajan de manera coordinada con elsistema inmune para detectar, confinar, destruir,eliminar y reparar el daño causado pormicroorganismos, parásitos, virus y células propiasaberrantes, y lo hace a través de una inmunidadesterilizante que genera memoria. En contraste con lo queocurre dentro de nuestro organismo (por ejemplo, en elbazo, el hígado o el riñón, donde es intolerable lapresencia de agentes extraños o células transformadas),en las mucosas, por ser una interfase entre el interior yel exterior de nuestro cuerpo, normalmente seencuentran grandes cantidades de moléculas extrañas ymicroorganismos. Así, el sistema inmune de las mucosasdebe inducir: a) una respuesta especializada que generetolerancia o no reacción contra las moléculas benéficas;b) una respuesta inmune no esterilizante para la floranormal, y c) una inmunidad esterilizante contra lospatógenos. Esta triple función determina las diferenciasprincipales entre el sistema inmune interno y el de lasmucosas, por lo que las funciones principales delsistema inmune de las mucosas son la inducción detolerancia, la adaptación al medio y la protección.

Aunque existen antecedentes remotos,1 el estudiosistemático de la inmunología de las mucosas tieneapenas unos veinticinco años de desarrollo. A pesar de

que ha habido avances importantes, en la actualidadaún se desconoce la exacta anatomía inmune de lasmucosas, su cinética de desarrollo y maduración con laedad, y la regulación inmune en esos sitios, temas quehemos abordado en nuestro trabajo de investigación delos últimos quince años. Este retraso en su progreso sedebe, en parte, a la tendencia de seguir las pautasdescritas en la inmunidad sistémica para estudiar lainmunidad de las mucosas. Un ejemplo ilustrativo hasido el intento, la mayoría de las veces fallido, deinducir respuesta inmune mucosal por la vía oral,tratando de imitar los esquemas de vacunaciónparenteral y, más aún, evaluando la inmunidadinducida, no en la mucosa, sino ¡en el suero sanguíneo!La inducción de tolerancia contra el antígeno,2-4 en vezde respuesta inmune, seguramente fue el resultado demuchos de esos intentos tempranos, lo que contribuyó aconsiderar erróneamente que la respuesta inmunegastrointestinal era “de corto plazo”, “de poca eficacia” yque “no generaba memoria”. Sin embargo, gracias a esainducción de tolerancia podemos ingerir cantidadesimportantes de alimentos (todos conformados demoléculas extrañas y antigénicas) sin producir unarespuesta inmune contra ellos. Más aún, la inducción detolerancia por la vía de las mucosas podría ser unaesperanza terapéutica racional para los cada vez másabundantes casos de autoinmunidad e hipersensibilidaden nuestro mundo industrializado. De manera similar,nuestra respuesta hacia la flora normal de las mucosas

Doble tinción inmunofluorescente en íleon porcino a lostres días postdestete. En verde, los linfocitos CD2; en rojo,los linfocitos TCD3. Las células doble positivas se vennaranja-amarillas.

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está acotada, es decir, el sistema inmune de las mucosassólo reacciona lo suficiente para evitar su entrada alorganismo, sin destruirla o eliminarla,5 y lo hace através de un mecanismo llamado exclusión inmune,mediado por anticuerpos de isotipo IgA. No obstante,ante la llegada de un patógeno y la liberación de susproductos se desencadena un proceso inflamatorio localy una respuesta inmune mucosal vigorosa que, en lamayoría de los casos, también produce inmunidadsistémica. Esta característica hace a la inmunizaciónmucosal ideal para inducir ambos tipos de respuesta(local y sistémica) confiriendo una protección integral,como la que ocurre contra la poliomielitis cuando seemplea la vacuna Sabin (virus atenuado).

Sitios inductores y efectoresEn la mucosa gastrointestinal existen sitios especialespara la estimulación de la respuesta inmune, llamadossitios inductores, y otros en donde se desarrolla lafunción inmune, denominados sitios efectores.

Las placas de Peyer (PP) intestinales son los sitiosinductores reconocidos del tejido linfoide asociado alintestino (GALT por sus siglas en inglés). En el epitelio deesas placas existen células especializadas (células M) quese encargan de “muestrear” el contenido del tractointestinal. Por debajo de ese epitelio se encuentranabundantes células dendríticas (DC), con capacidadfagocítica, que expresan en su superficie moléculasespeciales, denominadas clase II del complejo principalde histocompatibilidad (MHC-II), que las capacita comocélulas presentadoras de antígeno (APC). Después decaptar los antígenos, esas células los procesanintracelularmente y migran hacia el interior de las PPpara interactuar con los linfocitos T (células inductorasde la respuesta inmune) presentándoles esos antígenos,ya procesados en la molécula MHC-II, para iniciar larespuesta inmune. Una vez realizada la activación, loslinfocitos T y los B (productores de los anticuerpos),específicos contra el antígeno (Ag), proliferan yabandonan el sitio inductor a través de la linfa llegandoa los ganglios linfáticos regionales (mesentéricos). Deahí viajan a través de la sangre y llegan a las otrasmucosas del organismo en un derrotero que lespermitirá alcanzar sitios lejanos como la glándulamamaria y los tractos respiratorio y genitourinario.Finalmente, la mayoría de esas células llegan a lalámina propia (LP) intestinal a través de este mecanismode recirculación de células, conocido como ecotaxia(homing), mediado por moléculas que se expresan en lasuperficie de los linfocitos mucosales y el endotelio altode las vénulas sanguíneas de las mucosas. De esta

manera, al menos en teoría, las principales mucosas delorganismo quedan protegidas contra un patógenodeterminado a través del sistema inmune mucosalcomún (MALT).7

Las células activadas llegan a las mucosas para sudiferenciación final y se convierten en células efectoras,ya sea células plasmáticas productoras de anticuerposen el caso de los linfocitos B o células productoras decitocinas en el caso de los linfocitos T. Los lugares de lamucosa que alojan a las células efectoras y las dememoria se denominan sitios efectores. El tejido linfoideasociado a los bronquios (BALT) en el tracto respiratorioy la LP en el gastrointestinal son los sitios efectoresreconocidos de esas mucosas. Ya que las células dememoria también se alojan en estos sitios, se lesconsidera los lugares de recapitulación de la experienciainmune del organismo; también se les ha llamadoórganos linfáticos terciarios.

El sistema inmune gastrointestinalLa descripción anatómica del sistema inmune de lasmucosas es un paso preliminar para la elucidación de sufisiología. Los estudios in vivo realizados en la mucosaintestinal han sido abundantes y detallados. Sinembargo, la descripción de la organización de lascélulas del sistema inmune en la mucosa ha sidorelativamente reciente.6

Nuestros estudios han demostrado que en la LP delintestino porcino (y ocurre algo similar en casi todas lasespecies) las células del sistema inmune se organizan ennichos particulares, lo que indica que la estructura estádirectamente relacionada con la función.6 Existencuatro compartimientos principales en la mucosaintestinal: el epitelio, la LP de las vellosidades y de lascriptas, y la submucosa (figura 1). En cada uno de ellosse alojan varios tipos de células de maneracaracterística. En el epitelio es posible detectar una grancantidad de linfocitos, llamados por esta razónintraepiteliales (IEL); la mayoría tiene fenotipoCD2+CD4-CD8-, con una importante heterogeneidadmorfológica y posiblemente también funcional.8 Se handetectado cambios en la frecuencia (células/mm deepitelio) de IEL en infecciones,9-12 lo que podríarepresentar un índice de la reacción inmune al estímuloantigénico y el preludio de la regulación de la reaccióncorrespondiente. Se postula que la mayoría de esascélulas está conformada por linfocitos NK (natural killer)citotóxicos, colocados estratégicamente para la defensacontra células infectadas por agentes patógenosintracelulares, pero también podrían ser célulascentinela, productoras de citocinas tempranas de perfil

Paradójicamente, la inmunidad sistémica no protege, o lo hacede una manera muy ineficiente, a la piel y a las mucosas, queson las principales superficies de contacto de nuestro cuerpocon el medio.

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TH1 (IL-2, IFN-g) que modulan la respuesta inmunecitotóxica local.

En la zona de la membrana basal del epitelio delintestino delgado se encuentran DC que expresanfuertemente la molécula MHC-II y linfocitos T CD8+(citotóxicos), que también podrían generar unarespuesta inmune contra células infectadasintracelularmente. Un poco más adentro de la LP de lasvellosidades se encuentran principalmente los linfocitosT CD4+ (cooperadores) que, al activarse con el antígenopresentado por las DC, secretan citocinas del perfil TH2(IL-4, IL-5, IL-10) para la proliferación y diferenciación delos linfocitos B, que producen anticuerpos de isotipo IgAprincipalmente. En la LP también se encuentrannumerosos mastocitos y eosinófilos; al contacto con elantígeno, éstos también son capaces de liberar citocinasdel perfil TH2, además de desempeñar su conocidopapel en el proceso inflamatorio.

Las vellosidades constituyen la zona de absorción delintestino, así que la presencia de todo el equipo inmunepara reconocer antígenos (APC, linfocitos cooperadores ycitotóxicos) parece lógica y oportuna. En cambio, en lascriptas intestinales se tiene la zona secretora de agua yenzimas para la digestión y es ahí donde se encuentraun gran número de células plasmáticas (PC) productorasde anticuerpos (Abs), que son secretados a la luzintestinal a través de las glándulas de Brünner. Tambiénse encuentran en ese sitio macrófagos “carroñeros”

(scavenger), que no expresan MHC-II y que realizanlabores de limpieza de células envejecidas yapoptóticas.6 Asimismo, en esa zona hay abundantesmastocitos y eosinófilos, seguramente implicados en ladefensa inflamatoria del intestino.13, 14 Finalmente, enla submucosa intestinal hay mastocitos y DC en númerovariable que podrían tener un papel en el ejeneuroinmunoendocrinológico (figura 1).

Maduración inmuneNuestros estudios de cinética de maduración postnatalen la mucosa intestinal demostraron que el arregloarquitectónico de las células del tejido de adulto no sealcanza antes de las 8 semanas de vida en el modeloporcino.6, 8, 15

Al nacimiento, la LP intestinal tiene células de linajelinfoide CD2+ (células NK) y en el caso de los IEL, prontorepresentan más de la mitad del total de célulaslinfoides en el intestino, lo que sugiere que tienen unpapel importante en la fisiología y regulación inmunedel órgano.16 La aparición de otras subpoblaciones en lamucosa también es rápida y a las tres semanas de vidaya es posible encontrar linfocitos T CD4+, mientras quelos linfocitos T CD8+ arriban a la mucosa un pocodespués (figura 2). Eso podría explicar la altasusceptibilidad de los animales jóvenes a las infeccionesen el periodo de la lactancia, misma que, se ha visto, seexacerba en el destete, entre la tercera y quinta semanas

Las vellosidades constituyen la zona de absorción del intestino,así que la presencia de todo el equipo inmune para reconocerantígenos parece lógica y oportuna.

Figura 1. Distribución de células en el sistema inmuneintestinal. MB= membrana basal, Villi= vellosidades,CD2+= linfocito NK, CD4+= linfocito T cooperador, CD8+= linfocito T citotóxico, SNC= sistema nerviosocentral, DC= célula dendrítica.6, 8

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de edad. Este modelo reproduce con gran proximidad loque ocurre en la mucosa gastrointestinal del humano,donde, por obvias razones, estos estudios son másdifíciles de realizar.

PerspectivasLa investigación de la arquitectura del sistema inmuneintestinal ha permitido profundizar el estudio yentendimiento de su fisiología. Todas las células delsistema inmune están presentes en la mucosa y sus

funciones in vitro aún no han sido adecuadamenteevaluadas. El análisis del desarrollo de este sistema,desde el nacimiento hasta la etapa adulta, ha hechoevidente el aparente retraso en el arribo de ciertassubpoblaciones de células al intestino, lo que podríaexplicar la mayor susceptibilidad que los individuosjóvenes tienen hacia las infecciones. Sin embargo, eseaparente retraso también podría tener una funciónbiológica que esté relacionada con la inducción detolerancia y la adaptación del organismo a su nuevoambiente. Por ello, los estudios del papel delmicrobismo ambiental y del calostro en la etapaneonatal, así como del efecto que los tratamientos conpro y prebióticos puedan tener en la estimulación delarribo de células inmunes en el intestino, sonimportantes para entender su compleja regulación, supapel en la inducción selectiva de tolerancia y sueficiencia en la detección de agentes nocivos para supronta eliminación.

ConclusionesLa inmunología de las mucosas tiene diferenciassignificativas con la inmunidad sistémica a nivel deactivación, regulación y funciones efectoras. Lasorprendente dicotomía de la respuesta inmune en lamucosa intestinal, que permite la inducción detolerancia a moléculas inocuas (alimentos) y la“exclusión inmune” contra la flora normal, abre uninmenso campo de estudio que debemos explorar en lospróximos años para comprender mejor el papel que losllamados sistemas de defensa tienen en la adaptacióndel individuo a un entorno siempre cambiante.

AgradecimientosConacyt apoyó parcialmente esta investigación con losproyectos 4263-M y 26361-B. Agradezco los comentariosde la QFB Laura G. Martínez y el Dr. Víctor M. Zendejas,que enriquecieron este trabajo.

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4 Li, W., Chou, S.T., Wang, C., Kuhr, C.S. y Perkins, J.D. Role of the liver in peripheraltolerance: induction through oral antigen feeding. Am.J.Transplant. 4, 1574-1582.2004.

5 Brandtzaeg, P.E. Current understanding of gastrointestinal immunoregulation andits relation to food allergy. Ann.N.Y.Acad.Sci. 964, 13-45. 2002.

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8 Vega-López, M.A., Arenas-Contreras, G., Bailey, M., González-Pozos, S., Stokes, C.R.,Ortega, M.G. y Mondragon-Flores, R. Development of intraepithelial cells in theporcine small intestine. Dev.Immunol. 8, 147-158. 2001.

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11 Bozic, F., Marinculic, A. y Durakovic, E. Analysis of intestinal intraepitheliallymphocyte populations in experimental Trichinella spiralis infection of mice. FoliaParasitol (Praha). 47, 55-59. 2000.

12 Yoshikai, Y. The interaction of intestinal epithelial cells and intraepitheliallymphocytes in host defense. Immunol.Res. 20, 219-235. 1999.

13 Benítez Barreto, H.A. Análisis de poblaciones celulares del sistema inmune intestinal decerdos jóvenes ante la infección experimental con Trichinella spiralis. Tesis delicenciatura en Biología. ENEP-Iztacala-UNAM. México. 2002.

14 Solís, C., Hernández, J.C., Borbolla, G., Vega-López, M.A. Development of smallintestinal mast cells in pot bellied pigs. Proceedings of the 17th Congress of theInternational Pig Veterinary Society, June/2-5/02, Ames, Iowa, USA. Pg. 267. 2002.

15 Vega-López, M.A., Bailey, M., Telemo, E. y Stokes, C.R. Effect of early weaning onthe development of immune cells in the pig small intestine.Vet.Immunol.Immunopathol. 44, 319-327. 1995.

16 Fujihashi, K., Dohi, T., Kweon, M.N., McGhee, J.R., Koga, T., Cooper, M.D.,Tonegawa, S. y Kiyono, H. Gammadelta T cells regulate mucosally inducedtolerance in a dose-dependent fashion. Int.Immunol. 11, 1907-1916. 1999.

[Referencias]

Figura 2. Desarrollo de subpoblaciones de linfocitos en el intestinodelgado porcino. Cortes seriados congelados de animales de una y tressemanas de edad que fueron teñidos por inmunohistoquímica conanticuerpos monoclonales contra CD4 y CD8. A la semana de vida muypocas células de ambos fenotipos están presentes (flechas). Las célulasCD4 son ya evidentes a las tres semanas de edad, sin embargo, las CD8son escasas y sólo elevan su número hasta después del destete.6, 8