40
Manuel Mallol Simmonds ME – IV Medio Sistemas de Defensa Un sistema de organización complejo, como puede ser un país, requiere diferentes componentes para poder funcionar correctamente (energía, estructura, reparación, regulación, integración, etc), sin embargo, si no posee mecanismos para poder defenderse ante amenazas, no perduraría en el tiempo. Es así como una de las más importantes adaptaciones de los seres vivos corresponden a los sistemas de defensa, que, en particular, en los organismos pluricelulares complejos, poseen mecanismos moleculares altamente avanzados y efectivos, que han permitido su éxito biológico. http://www.puntajenacional.cl Manuel Mallol Simmonds Módulo electivo 2013

Sistemas de Defensa

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Sistemas de Defensa

Man

uel

Mal

lol S

imm

on

ds

ME –

IV M

ed

io

Sis

tem

as

de

De

fen

sa

Un sistema de organización complejo, como puede ser un país, requiere diferentes componentes para poder funcionar correctamente (energía, estructura, reparación, regulación, integración, etc), sin embargo, si no posee mecanismos para poder defenderse ante amenazas, no perduraría en el tiempo. Es así como una de las más importantes adaptaciones de los seres vivos corresponden a los sistemas de defensa, que, en particular, en los organismos pluricelulares complejos, poseen mecanismos moleculares altamente avanzados y efectivos, que han permitido su éxito biológico.

http://www.puntajenacional.cl

Manuel Mallol Simmonds

Módulo electivo 2013

Page 2: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

2 2

Los Sistemas de Defensa

Este es un tópico altamente complejo, con un gran número de nombres complicados y procesos entrecruzados, por lo que se recomienda su lectura y estudio repetitivo, para poder dominar y comprender la importancia de estos mecanismos descritos ulteriormente.

Al final de esta guía se encuentran dos anexos. En uno de ellos se encuentra la

información de los Linfocitos Natural Killer

Generalidades, diversidad celular y las barreras de defensa

El término Sistemas de Defensa es la mejor forma de referirse a los diferentes mecanismos que posee el organismo para defenderse de la invasión de otros seres biológicos que pudiesen afectar su correcto funcionamiento.

Si bien, el termino Sistema inmune es muy utilizado para referirse al mismo tópico, es solo

una parte de los Sistemas de Defensa, enfocado particularmente a las respuestas inmunológicas innatas y adaptativas.

▪ Generalidades de los sistemas de defensa

Como se mencionaba anteriormente, el término Sistemas de Defensa corresponde a una serie de mecanismos biológicos, químicos y físicos que tienen como función principal evitar la entrada de organismos biológicos (tanto uni como pluricelulares) los cuales podrían alterar el correcto funcionamiento del mismo.

Es importante comprender y estructuras dichos mecanismos, entendiendo que todos ellos

actúan interrelacionados, bajo una comunicación molecular altamente compleja. Además, el actuar de los Sistemas de Defensa es preciso, altamente eficiente y autorregulado.

También, es fundamental para la PSU comprender los diferentes tipos de inmunidad:

Para comprender adecuadamente estos mecanismos, es necesario establecer

diferentes barreras defensivas:

Page 3: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

3

▪ Células involucradas en las respuestas defensivas

Es de suma importancia comprender que las barreras secundarias y terciarias (como

analizaremos a continuación) poseen una población celular altamente especializada en sus funciones respectivas, y es importante comprender sus funciones y morfologías.

Todas las células que es posible encontrar en la sangre derivan de un progenitor

sanguíneo madre (o célula madre hematopoyética). Estas células madre forman dos líneas altamente diferenciadas:

- La línea mieloide, que da origen a los eritrocitos, leucocitos

polimorfonucleares (eosinófilos, neutrófilos, basófilos) y megacariocitos. - La línea linfoide, que da origen a los linfocitos B, T y NK.

En la siguiente tabla se exponen todas estas células y sus funciones básicas. A medida que se indague en los diferentes tipos de respuestas se profundizará en sus características moleculares.

Nombre Citoplasma Forma nuclear Origen Acción principal

Eosinófilo Polim

orfo

nu

cle

are

s

Tinción ácida Bilobulado (polimorfonuclear)

Mieloide Respuesta a parásitos / alergias

Neutrófilo Gránulos neutros

Multilobulado (polimorfonuclear)

Mieloide Fagocitar

Basófilo Tinción básica Irregular (polimorfonuclear)

Mieloide Alergias

Mastocito Tinción básica Irregular (polimorfonuclear)

Mieloide Alergias

Monocito Neutro sin gránulos

Arriñonado Precursor de macrófago

Linfocitos T Neutros Esférico Linfoide Respuesta inmune celular

Linfocitos B Neutro Esférico Linfoide Respuesta inmune humoral

Linfocito NK (Natural Killer)

Neutro Esférico Linfoide Citotóxico

Sistemas de defensa

Barreras primarias

Barreras secundarias

Barreras tericarias

Page 4: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

4 4

▪ Barreras primarias

Las barreras primarias son todas aquellas barreras físico-químicas que evitan la entrada

inicial de microorganismos al organismo, estando en contacto con el medio externo.

Poseen diferentes mecanismos para actuar, dentro de los cuales se destacan los

siguientes:

I. Piel: Es el órgano que recubre todo el cuerpo, siendo fundamental para evitar el

paso directo de microorganismos. Existen tres características especiales que

posee la piel para lograr estas funciones:

a) Epitelio pluriestratificado plano queratinizado: La capa de queratina que posee

la epidermis (capa externa de la piel) otorga una alta protección y resistencia a

erosiones, y una alta impermeabilidad al ingreso de microorganismos.

b) pH = 5: El pH ligeramente ácido que existe en la superficie de la piel evita el

crecimiento de un gran número de microorganismos.

c) Microbiota comensal: Existen poblaciones de bacterias que viven de forma

comensal en la piel (p ej. Staphylococcus epidermidis) ayudando a defender su

territorio ante el ingreso de microorganismos foráneos.

II. Barrido cilial traqueal: La particularidad del epitelio traqueal (epitelio

pseudoestratificado cilíndrico ciliado) es la presencia de cilios. En conjunto a

glándulas mucosas productoras de mucus, estas prolongaciones celulares móviles

generan un barrido en dirección a la faringe. De esa manera, el mucus puede

captar microorganismos y partículas y el barrido ciliar las aleja del tracto

respiratorio inferior, un territorio que no debe tener ningún microorganismo.

III. Jugos gástricos: Además de contener enzimas que pueden degradar

polipéptidos, los jugos gástricos contienen ácido clorhídrico, el cual otorga un pH

entre 1-2, un medio inhóspito para la mayoría de los microorganismos. Sin

embargo, existe un gran número que puede resistir este pH, por ejemplo

Helicobacter pylori.

IV. Lágrimas: Las lágrimas son una sustancia acuosa generada por glándulas

ubicadas alrededor de los ojos, cuya función es humectar, hidratar y proteger los

globos oculares. Dentro de varias sustancias que poseen cabe destacar la

lizosima, una enzima que daña la estructura del péptidoglicano bacteriano. Esta

enzima se encuentra en otras secreciones del organismo, como la saliva, leche,

etc.

Page 5: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

5

▪ Órganos linfoides

Los órganos linfoides son órganos cuya función principal se relaciona con la respuesta

inmunológica. Dentro de este grupo de órganos hay que hacer la diferencia entre los Órganos

Linfoides Capsulados (CLO) y el Tejido Linfoide Asociado a Mucosas (MALT).

I. Bazo: Es un órgano macizo ubicado en una región abdominal denominada

hipocondrio izquierdo. Posee un gran número de folículos linfáticos, estructuras

repletas de linfocitos B inmaduros y plasmocitos que pueden responder ante la

presencia de un antígeno específico (véase más adelante). En este lugar los

eritrocitos son degradados luego que han cumplido su vida útil.

II. Timo: Es un órgano temporal ubicado detrás del esternón. Luego de los 12-13 años

su parénquima es reemplazado por adipocitos. Participa activamente en el

entrenamiento y diferenciación de los Linfocitos T.

Page 6: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

6 6

III. Amígdalas palatinas: Son unas estructuras cavernosas que se encuentran en la

base de los pilares faríngeos. En su interior existe abundante tejido linfático no

capsulado (MALT), conectado a las cadenas linfáticas del cuello y del piso de la boca.

IV. Linfonodos (ganglios linfáticos): Son estructuras intercaladas de las vías linfáticas

ubicadas en zonas específicas (alrededor de órganos internos, cuello, ingle, etc) que

poseen diferentes zonas en su interior con abundantes Linfocitos B, Linfocitos T y

Células Presentadoras de Antígenos, por lo que participan activamente en el inicio y

expansión de la respuesta inmunológica adaptativa.

Page 7: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

7

V. Placas de Peyer: Son placas de MALT que se encuentran en la zona terminal del

íleon (intestino delgado).

Sistema Inmune: Respuesta inmune innata (Barrera secundaria)

La barrera secundaria de defensa es la que participa cuando un microorganismo logra

cruzar las barreras primarias (por ejemplo, una herida sucia en la piel). Desde esta barrera participa una respuesta ampliamente conocida llamada respuesta inmune.

Al contrario del término erradamente utilizado (“Respuesta inflamatoria sistémica”), la

respuesta inmune innata es una respuesta esencial desde el punto de vista fisiológico, puesto que es mucho más rápida que la respuesta terciaria y muy poco específica, por lo que es análogo a

Page 8: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

8 8

la frase “eliminar cualquier microorganismo que haya ingresado al organismo, en el menor tiempo posible para que no cause daño”.

También hay que destacar que la respuesta inmune innata es fundamental para activar la

respuesta inmune adaptativa (específica o barrera terciaria), puesto que los actores principales de esta respuesta son los macrófagos y las células dendríticas; células presentadoras de antígenos.

▪ Células involucradas en la respuesta inmune innata

La finalidad de la respuesta inmune innata se enfoca hacia dos objetivos:

1. Enseñarle al Sistema Inmune adaptativo cómo reconocer al patógeno de manera específica

2. Intentar detener el avance del patógeno en el organismo.

La única manera de poder cumplir estos objetivos de una manera sincrónica es utilizando células especializadas que cumplan con la característica principal del sistema inmune innato (muy baja especificidad y alta rapidez de acción). Estas células corresponden a las Células Presentadoras de Antígenos (CPA) y los Polimorfonucleares, las cuales pueden apreciarse en la esfera de color morado:

I. Polimorfonucleares

Estas células se agrupan bajo esta denominación puesto que sus núcleos poseen

diferentes morfologías entre sí (polimorfos). También son llamados granulocitos. Pertenecen a las barreras secundarias de defensa y poseen las siguientes características:

a) Polimorfonucleares Neutrófilos: Son los leucocitos más abundantes de la sangre. Poseen un núcleo trilobulado y un citoplasma repleto de gránulos de pH neutro, que

Page 9: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

9

contienen una serie de enzimas líticas y lisosomas para facilitar la actividad fagocítica que estas células poseen. Son los leucocitos más abundantes del pus.

b) Polimorfonucleares Eosinófilos: Poseen un núcleo bilobulado y un citoplasma lleno de gránulos afines a la eosina (un colorante ácido). Tienen como función principal actuar en ciertas respuestas alérgicas y en respuesta ante parásitos.

c) Polimorfonucleares Basófilos: Son los leucocitos menos abundantes en sangre. Poseen un núcleo irregular y un citoplasma lleno de gránulos afines a colorantes básicos (como la hematoxilina) que poseen sustancias como la histamina (un agente vasodilatador). Participan principalmente en las reacciones alérgicas.

d) Polimorfonucleares Mastocitos: Son células del tejido conectivo que poseen grandes cantidades de histamina. Cumplen un rol esencial en las respuestas alérgicas, de manera similar a los basófilos.

Page 10: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

10 10

Las células presentadoras de antígenos serán comentadas más adelante, una vez explicado el concepto de PAMPs

▪ Los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs)

Todo microorganismo (u organismo pluricelular pequeño) posee en su membrana plasmática moléculas específicas que lo identifican como un ente particular. Estas moléculas que pueden gatillar respuestas inmunológicas son llamadas antígenos.

Si bien el término antígeno es ampliamente utilizado, de manera estricta un antígeno

estimula la producción de anticuerpos (es decir, estimula el sistema inmune adaptativo humoral). En general los microorganismos poseen patrones moleculares que se repiten en diferentes

tipos, lo cual es sumamente útil para reconocerlos de manera rápida e inespecífica. Estos patrones son llamados Patrones Moleculares Asociados a Patógenos (PAMP; Pathogen-Associated Molecular Pattern) que son reconocidos por receptores de las células presentadoras de antígenos llamados receptores tipo Toll (Toll-like receptors)

▪ Las células presentadoras de antígenos (CPA)

Las células presentadoras de antígenos (CPA) son las células estrella de la respuesta

inmune innata, cuyos mejores exponentes son las células dendríticas y los macrófagos. Indagaremos en profundidad en estos últimos.

Un macrófago es una célula diferenciada, proveniente de los monocitos en sangre.

Inmediatamente dicho lo anterior surge la primera duda: ¿Cómo un monocito sabe cuándo y dónde se encuentra un patógeno? La respuesta a esta pregunta se enfoca hacia un fenómeno descrito para estas células (y también para otros leucocitos) llamado Rolling intravascular.

En casi todos los territorios del organismo es posible encontrar células inmunológicas

innatas. Estas células al detectar estos patógenos secretan una serie de moléculas que son capaces de modificar la superficie endotelial de los capilares.

Estas modificaciones incluyen un grupo de moléculas llamadas ICAM (Moléculas de

adhesión intercelular), VCAM-1 (Moléculas de adhesión vascular tipo 1) y otras como integrinas y selectinas. Estas modificaciones permiten que los monocitos que se encuentran en sangre identifiquen el lugar donde está ocurriendo la inflamación local (rubor, tumor, calor y dolor, producto de la vasodilatación y llegada de células del Sistema Inmune Innato), adherirse al endotelio y realizar un proceso llamado diapédesis.

Page 11: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

11

A modo de organización: 1. Las células innatas que encuentren un patógeno se activan secretando una serie de

factores moleculares que estimulan la síntesis de moléculas de adhesión (ICAM, VCAM-1, integrinas y selectinas, entre otras).

2. Los monocitos flotantes se unen a estas señales y comienzan a rodar a través del endotelio (Fase Rolling). Cuando el monocito recibe las señales para permanecer anclado dependientes de integrinas detiene su movimiento y permanece unido a una región específica (Fase de adhesión estable)

3. Al recibir otras señales quimiotácticas el monocito realiza un proceso llamado diapédesis

(Fase de migración a través del endotelio). Este proceso consiste en el paso del monocito a través de las células endoteliales hacia la matriz extracelular (espacio extravascular), con lo que esta célula sale del vaso sanguíneo y se diferencia en un macrófago.

Siguiendo con las características del macrófago, es importante destacar que existen

regiones en donde los macrófagos migran y permanecen viviendo perennemente en esa zona, con ciertas modificaciones a modo de especialización. Estas regiones corresponden a:

- Sistema Nervioso Central: Microglía - Hígado: Células de Kupffer - Huesos: Osteoclastos - Pulmones: Macrófagos alveolares

Page 12: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

12 12

I. Receptores del macrófago

Un macrófago posee una serie de receptores únicos diseñados para llevar a cabo adecuadamente su función (fagocitar un microorganismo, procesarlo y presentar sus antígenos). Estos receptores corresponden a:

a) Receptor de Manosa: Reconoce moléculas manosiladas presentes en las paredes celulares bacterianas.

b) Receptor tipo Toll (Toll-like receptor): Es uno de los principales receptores del macrófago. Reconoce diferentes PAMPs (como el LPS de las bacterias Gram negativas). Una vez que es estimulado estimula la síntesis de proteínas de diferenciación de cluster tipo 40 (CD40), esencial para lograr la activación ulterior del macrófago.

c) Receptores de 7 dominios α hélice: Reconocen diferentes moléculas, como

quimioquinas, mediadores lipídicos, etc. Son útiles para lograr el correcto posicionamiento del monocito/macrófago (comentado anteriormente)

Page 13: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

13

II. Complejo Mayor de Histocompatibilidad: Procesamiento y presentación de antígeno

La estimulación esencialmente de los receptores tipo Toll lleva a la fagocitosis del

microorganismo que produjo su estimulación. En conjunto con otras acciones que se producen (que se analizarán más adelante), una de ellas es la presentación de antígeno.

Para lograr comprender adecuadamente cómo se presenta un antígeno, es fundamental

comprender el significado del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH).

El CMH son un conjunto de genes exclusivos de cada individuo que codifican una proteína tipo inmunoglobulina (que se caracterizarán más adelante) de membrana. Existen dos tipos:

- Tipo I: Todas las células nucleadas del organismo lo expresan. Se encargan de

presentar PAMPs de microorganismos intracelulares (como los virus). Interacciona con los Linfocitos T Killer (CD8+)

- Tipo II: Solo lo expresan las Células Presentadoras de Antígenos y los Linfocitos B. Presentan PAMPs de microorganismos que han sido fagocitados (como los microorganismos extracelulares). Interacciona con los Linfocitos T Helper (CD4+)

Como se deduce de lo escrito anteriormente, es el CMH tipo II el encargado de la

presentación de antígenos de microorganismos extracelulares que han sido fagocitados. Por ello, es fundamental comprender la biosíntesis del CMH tipo II:

Page 14: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

14 14

1. Ocurre la fagocitosis del microorganismo (o lo que estimuló al receptor tipo Toll).

2. Posteriormente se procesa lo fagocitado (fusión del lisosoma con el endosoma)

3. Paralelamente (y continuamente) se ensambla el CMH tipo II en la red RER Aparato de Golgi. El espacio donde el CMH tipo II presenta el antígeno es ocupado por un péptido clip temporalmente.

4. Los restos proteicos de superficie del microorganismo fagocitado se fusionan con el CMH-II en formación.

5. El péptido clip es liberado y el antígeno es posicionado en el CMH tipo II.

6. Ocurre la exocitosis del CMH tipo II, el cual presenta un PAMP a Linfocitos T Helper inmaduros, activando la respuesta inmune adaptativa.

7. Cabe señalar que el macrófago per-se no elimina totalmente al microorganismo fagocitado, sino que requiere la presencia de una molécula llamada Interferón Gamma para hacerlo (secretada por el sistema inmune adaptativo)

Además de la presentación de antígeno, el macrófago puede activarse y desempeñar otras

funciones, tales como:

- Eliminación de microorganismos (a través de secreción de Especies reactivas de oxígeno y óxido nítrico)

- Remodelación del tejido (Fibrosis) - Potenciación de la presentación de antígeno.

Es muy importante tener en cuenta que la presentación de antígeno requiere la fagocitosis

inducida por otros receptores (no el tipo Toll).

Page 15: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

15

La estimulación del receptor tipo Toll es fundamental para lograr una correcta activación

del macrófago, puesto que la proteína CD40 es el receptor de la proteína de membrana de los Linfocitos T Helper (CD40L), un activador de macrófagos que genera un fenómeno de retroalimentación positiva en el macrófago, secretando más receptores para TNF y moléculas de CD40, a la espera de aumentar más su activación, potenciando los efectos nombrados anteriormente.

Page 16: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

16 16

▪ Moléculas inmunomoduladoras: Citoquinas, interleuquinas e interferones

Como ya te puedes haber dado cuenta, las barreras secundaria y terciaria (que se verá

más adelante en esta guía) están interconectadas por sistemas moleculares muy regulados. Las citoquinas son moléculas secretadas por células que poseen efectos específicos en la

dinámica celular, tanto tisulares como inmunológicas. Por otra parte, las citoquinas secretadas por leucocitos, que tienen efectos en la

modulación de la respuesta inmunológica son llamadas interleuquinas. Existen 27 interleuquinas diferentes descritas a la fecha, y varias de ellas pueden tener efectos sistémicos.

También existen unas moléculas inmunomoduladoras llamadas interferones, dentro de las

cuales destacan dos tipos:

- Tipo I: IFN α, β y otras isoformas (tienen acción principal como antivirales) - Tipo II: IFN γ, el cual es el principal activador de macrófagos.

En la siguiente tabla se detallan algunas interleuquinas de importancia para la comprensión

de estos procesos. No es necesario saberlas de memoria para la PSU:

Page 17: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

17

Citoquina Origen celular Principal diana y su efecto biológico

Factor de Necrosis Tumoral (TNF)

Macrófagos, Linfocitos T Helper

Activación de células endoteliales (inflamación, coagulación), activación de neutrófilos, modificación del setpoint hipotalámico (fiebre), síntesis de proteínas de fase aguda hepáticas, apoptosis, etc.

Interleuquina 1 Macrófagos, células endoteliales, algunas células epiteliales

Activación de células endoteliales, modificación del setpoint hipotalámico (fiebre), síntesis de proteínas de fase aguda hepáticas.

Quimoquinas Macrófagos, células endoteliales, Linfocitos T, Fibroblastos, Plaquetas

Activación y quimiotaxis en leucocitos.

Interleuquina 12 Macrófagos, Células Dendríticas

Síntesis de IFN-γ en Linfocits NK y Linfocitos T Helper. Diferenciación de Linfocitos T Helper hacia tipo I. Aumenta la capacidad citolítica.

Interferón γ Linfocitos NK, Linfocitos T Activación de macrófagos. Estimulación de respuesta a anticuerpos.

Interferones tipo 1 (α y β) Macrófagos (IFN-a), Fibroblastos (IFN-b)

Promueve estados antivirales en todas las células. Estimula la expresión del CMH tipo I. Activa linfocitos NK.

Interleuquina 10 Macrófagos, Linfocitos T Helper tipo II

Inhibe la producción de IL-12 en los macrófagos, reduce la expresión de coestimuladores (CD40) y del CMH tipo II.

Interleuquina 6 Macrófagos, células endoteliales, Linfocitos T Helper

Síntesis de proteínas de fase aguda hepáticas. Estimula la proliferación de anticuerpos en los linfocitos B.

Interleuquina 15 Macrófagos y otros Estimula la proliferación de Linfocitos NK y T

Interleuquina 18 Macrófagos Estimula la síntesis de IFN-γ

Es esencial y fundamental comprender que existen citoquinas que favorecen la respuesta

inmunológica aguda (proinflamatorias, como la IL-12) y las que favorecen la solución y la detención de la respuesta inmunológica (antiinflamatorias, como la IL-10)

Page 18: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

18 18

▪ La Fiebre

Mal llamada respuesta inflamatoria sistémica, la fiebre es un signo clínico definido como una elevación de la temperatura interna mayor o igual a 38°C (medida en la axila se define como mayor a 37,5°C).

Su presencia popularmente es

indicio de enfermedad, lo cual no es del todo equívoco. Sin embargo hay que dejar en claro que otras cosas pueden generar fiebre (antibióticos, toxinas, alteraciones del sistema nervioso central, etc).

¿Cómo ocurre? En la zona

posterior del hipotálamo se encuentran los núcleos que controlan la temperatura corporal (el llamado setpoint). Algunas interleuquinas, como la tipo 6 (IL-6) y el Factor de Necrosis Tumoral (TNF) pueden modificar este setpoint, elevando la temperatura corporal.

¿Para qué sirve? Al contrario de lo que puede pensarse, el aumento de temperatura no

elimina microorganismos ni mejora la respuesta inmune. Si aumenta la temperatura corporal la respuesta inmediata será la vasodilatación. Si mejora la llegada de sangre a territorios periféricos e internos, se facilita la llegada de leucocitos al lugar de la infección, así como la transmisión de antígenos, anticuerpos y otras células por toda la economía corporal.

¿Cómo debe manejarse? Eso depende. Hay individuos, como los lactantes y los niños

menores, que son muy sensibles a la fiebre, por lo que debe bajarse con medicamentos antipiréticos y/o con compresas frías. Si la fiebre es extrema (>41,5°C), se debe recurrir a medidas como inmersión en baños con hielo, dosis máxima de antipirético (siempre bajo la supervisión de un médico) y visitar un servicio de urgencia lo antes posible.

Es importante destacar también que no todas las personas hacen fiebre, por ejemplo, las

personas ancianas. Además, el comportamiento ante una persona con fiebre debe ser dictado siempre por un médico, y no por iniciativa propia.

Sistema Inmune: Respuesta inmune adaptativa celular (Barrera terciaria)

▪ Generalidades

Cuando se inicia la presentación de antígeno por parte del sistema inmune innato, se

activa la respuesta inmune adaptativa (o específica), cuyas estrellas son unas células denominadas Linfocitos T y B.

Existen características importantes a entender en el contexto de la respuesta inmune adaptativa. El primero, es que existen dos tipos de respuestas (que pueden actuar de manera sinérgica): La respuesta inmune adaptativa celular (Caracterizada por el actuar de Linfocitos T Killer) y la respuesta inmune adaptativa humoral (Caracterizada por el actuar de Linfocitos B).

Page 19: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

19

A diferencia de la barrera secundaria de defensa, la respuesta inmune adaptativa es muy específica para un microorganismo determinado, tarda más en actuar y es de reciente aparición evolutiva.

Al igual que la barrera secundaria de defensa, los linfocitos poseen una serie de receptores y moléculas co-activadoras cuyo conocimiento es esencial para lograr comprender adecuadamente la fineza con la que esta barrera de defensa actúa, así como la naturaleza de patologías como el SIDA.

La respuesta inmune adaptativa posee características exclusivas, las que se destacan en la siguiente tabla:

Característica Importancia

Especificidad Garantiza que un antígeno puede gatillar una respuesta exclusiva para él.

Diversidad El sistema inmune adaptativo puede responder ante un gran número de microorganismos

Memoria Garantiza que ante un antígeno repetido ulteriormente la respuesta será mucho más rápida.

Expansión clonal Una vez que un linfocito aprende a reconocer un antígeno, se expande formando clones y aumentando el ejército específico.

Especialización El reconocer un antígeno específico garantiza una excelente respuesta para un tipo de microorganismo específico.

Contención y homeostasis El sistema inmune adaptativo puede detenerse e iniciarse ante el contacto con antígenos nuevos.

Falta de reactividad ante uno mismo Es esencial que el sistema inmune adaptativo reconozca lo propio de lo foráneo, para no atacar a las células normales del organismo.

En esta sección profundizaremos sobre toda la dinámica de la respuesta inmune adaptativa celular, caracterizada por el actuar de los Linfocitos T Killer (o citotóxicos).

▪ Características moleculares de los Linfocitos T

La respuesta inmune adaptativa celular se caracteriza por el actuar de Linfocitos T

Killer (o citotóxicos), los cuales son muy eficientes en la inmunidad contra microorganismos

intracelulares y procesos neoplásicos, reconociendo antígenos a través del Complejo Mayor de

Histocompatibilidad tipo I.

Hay que profundizar en las características moleculares tanto de los Linfocitos T Citotóxicos

como de los Linfocitos T Helper (cooperadores), puesto que la función de ambos es crucial para el

actuar de esta respuesta adaptativa.

Una de las herramientas moleculares esenciales de ambos es un receptor de membrana

llamado Receptor de Células T (TCR; T-Cell receptor), el cual es capaz de interaccionar con los

CMH tipo II (en el caso de los Linfocitos T Helper) o con el CMH tipo I (en el caso de los Linfocitos

T Killer).

Page 20: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

20 20

Además del TCR, los Linfocitos T expresan diferentes proteínas de diferenciación de

cluster (CD) que le otorgan la identidad y funcionalidad exclusiva a cada uno. De esa manera:

o Linfocito T Helper (cooperador): TCR (+), CD8 (-), CD4 (+)

o Linfocito T Killer (citotóxico): TCR (+), CD8 (+), CD4 (-).

La presencia de CD4 en los Linfocitos T Helper es crucial para lograr reconocer el antígeno

presentado a través de las Células Presentadoras de Antígeno mediante el CMH tipo II, en cambio

CD8 es fundamental para interaccionar adecuadamente con el CMH tipo I y analizar si esa célula

se encuentra infectada o normal.

Si anteriormente comentamos la síntesis del CMH tipo II en el contexto de la presentación

de antígeno a un Linfocito T Helper, ahora comentaremos la síntesis del CMH tipo I en el contexto

de una célula infectada por un virus (que perfectamente puede ser un macrófago). No

profundizaremos en la infección por bacterias intracelulares:

1. Durante el ensamblaje de las proteínas

virales en el citoplasma, una de ellas puede ser

ubiquitinizada (marcada para ser lisada en un

proteosoma).

2. Restos de estas proteínas son

transportadas al interior del RER, lugar donde

se está ensamblando el CMH tipo I.

3. Estos restos de proteínas son cargados

en el CMH tipo I, y luego el CMH tipo I es

exocitado.

4. Cuando un Linfocito T Killer, a través

de interacciones TCR/CD8-CMH tipo I, se

percata de la presencia de una conformación

molecular “extraña”, induce la apoptosis en

dicha célula.

5. Posteriormente este Linfocito T

Citotóxico continúa patrullando las otras

células, cerciorándose que el CMH tipo I que

presentan es normal.

Page 21: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

21

▪ Selección y maduración de Linfocitos T

Crear una célula que sea capaz de reconocer antígenos presentados, identificar células

que hayan cambiado su CMH, destruir a las infectadas y no a las propias, entre otras funciones, es una tarea extraordinariamente compleja (e incluso difícil de creer).

El entrenamiento de los Linfocitos T se lleva a cabo en el Timo, lugar donde, desde un

precursor T común doble positivo (CD4+/CD8+), se entrena para el adecuado reconocimiento y funcionamiento posterior, de la siguiente manera:

A partir de una célula madre se obtiene un pro Linfocito T que no posee TCR ni proteínas

CD. Luego se forma un Linfocito T que posee TCR y ambas proteínas CD (tanto 4 como 8), y a partir de ello comienza el entrenamiento:

o Los que tengan una afinidad ligera sobre los CMH tipo II que presentan

péptidos serán seleccionados para remover sus CD8, transformándose en Linfocitos T Helper

o Los que tengan una afinidad ligera sobre los CMH tipo I que presentan péptidos serán seleccionados para remover sus CD4, transformándose en Linfocitos T Killer

o Los que no reconozcan ningún CMH, o los que se unan a un CMH tipo I o II por igual, serán inducidos a apoptosis.

Es en esta fase donde el Linfocito T aprende a reconocer lo ajeno de lo propio.

Page 22: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

22 22

▪ Presentación de antígeno y expansión clonal de Linfocitos T

En este punto es fundamental comprender que la presentación de antígenos ocurre

esencialmente en los órganos linfoides, lugar donde se encuentra la mayoría de linfocitos inmaduros.

Las fases de la activación de la respuesta adaptativa son las siguientes: 1. Reconocimiento del antígeno: Una CPA presenta elementos a través de los dos

CMH (recordando que el tipo I puede ser usado por los macrófagos para presentar elementos de la fagocitosis de otra célula infectada). Con ello, un Linfocito T Helper inmaduro mediante interacciones TCR/CD4-CMH tipo II y un Linfocito T Killer inmaduro mediante interacciones TCR/CD8-CMH tipo I entran en fase de activación. Cabe destacar que el proceso de presentación de antígeno requiere otras moléculas para lograr ser efectiva, permitiendo la correcta adhesión entre el Linfocito y la CPA.

Page 23: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

23

Una molécula importante a destacar es un coestimulador llamado B7. Este coestimulador

solo se expresa en las CPA activadas, y es fundamental para gatillar la activación adecuada de los linfocitos, como muestra la siguiente figura (en la imagen de arriba se muestra el caso de una CPA inactiva que no expresa B7 y debajo una CPA activada que expresa B7):

2. Activación: Ambos Linfocitos inmaduros secretan Interleuquinas en secreción autocrina que ayuda a estos linfocitos diferenciados a entrar en la siguiente fase (IL-2).

3. Expansión clonal: Estos Linfocitos Helper y Citotóxico que se han diferenciado para

reconocer un determinado antígeno específico presentado por una CPA entran en mitosis acelerada generando clones. La finalidad de esta fase es generar un ejército lo suficientemente numeroso para acabar con la infección.

4. Diferenciación: Luego de la expansión clonal, estas células comienzan a trabajar en

sus roles, secretando citoquinas y otras moléculas inmunomoduladoras (como IFN γ). Cabe señalar que esta fase ocurre cuando estas células llegan a los tejidos periféricos, fuera de los órganos linfoides.

Page 24: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

24 24

De esa manera, uno de los ejes cruciales de la respuesta adaptativa ya se encuentra en ejecución: Los linfocitos T Helper.

El actuar de estas células es fundamental, puesto que son capaces de activar la respuesta

adaptativa humoral, estimular que un Linfocito B realice un switch de isotipo (se verá más adelante), potenciar la respuesta citotóxica, activar macrófagos, etc. Sin estas células, ambas respuestas, tanto innata como adaptativa, se verían perjudicadas (entendiendo eso, se comprende la gravedad del SIDA)

El cómo un Linfocito T Helper es capaz de activar y/o modular un Linfocito B se analizará en la sección de respuesta adaptativa humoral de esta guía.

▪ Diferenciación células de Linfocitos T Helper tipo 1 (TH1) y tipo 2 (TH2)

Existe un tipo de linfocito T que no profundizaremos, llamado Linfocito T regulador. Este

linfocito es capaz de secretar interleuquinas antiinflamatorias (como la IL-10), frenando la respuesta inmunológica.

Para especializar la efectividad de los linfocitos T Helper, estos pueden diferenciarse en dos poblaciones funcionalmente diferentes: Los T Helper tipo 1 (TH1) y los T Helper tipo 2 (TH2).

- Los TH1 son células proinflamatorias, es decir, secretan una serie de inmunomoduladores (como TNF e IFN γ) que potencian la activación de macrófagos, respuesta adaptativa humoral de tipo IgG/IgM y respuesta adaptativa celular.

- Los TH2 son células relacionadas con las respuestas alérgicas (estimulación del switch de isotipo de linfocitos B hacia IgE) y la activación de eosinófilos (mediante IL-5). Además estas células secretan una serie de mediadores antiinflamatorios, por lo que gatillar la detención de las respuestas tipo TH2 y estimulan fenómenos de cicatrización (por ejemplo, fibrosis).

Page 25: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

25

Como puede apreciarse en la siguiente figura, la secreción de IL-10, IL-4 e IL-13 contribuye

a una detención de la activación de macrófagos, y con ello una supresión de las respuestas adaptativas (cuando se amerita hacerlo):

▪ Ejecución de la respuesta inmune celular

Finalmente, haremos una organización de todo lo que se ha comentado sobre esta sección, para facilitar la comprensión de los fenómenos descritos:

Page 26: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

26 26

1. Una CPA que reconoció un antígeno migra hacia un órgano linfoide (en la imagen es un linfonodo), donde ocurre la presentación de antígeno.

2. Los linfocitos T Helper y Citotóxicos reconocen el antígeno, se activan y sufren expansión clonal.

3. Estas células migran hacia la circulación, buscando al antígeno junto a otros leucocitos.

4. Una vez localizadas las señales endoteliales (VCAM, ICAM, selectinas, etc), los linfocitos y otros leucocitos realizan diapédesis.

5. Allí, si encuentran al antígeno, se activan y realizan sus funciones características:

a. Los Linfocitos T Citotóxicos examinan los CMH tipo I buscando anomalías, y eliminando las células que las contengan, induciendo apoptosis.

b. Los Linfocitos T Helper activan a los macrófagos, potencian la activación de Linfocitos T citotóxicos y activan Linfocitos B.

6. Los Linfocitos T que no localicen a sus antígenos, vuelven a la circulación.

Page 27: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

27

Sistema Inmune: Respuesta inmune adaptativa humoral (barrera terciaria)

▪ Generalidades

El otro componente de la respuesta inmune adaptativa corresponde a la respuesta

adaptativa humoral, caracterizada por el actuar de unas moléculas llamadas anticuerpos y sus productores, los Linfocitos B.

Este tipo de inmunidad es altamente efectiva contra microorganismos extracelulares que poseen antígenos de superficie tanto proteicos como lipídicos

▪ Los anticuerpos

Los anticuerpos (Ig; inmunoglobulinas) son moléculas secretadas por células llamadas

plasmocitos, que derivan de la activación de un Linfocito B. Es muy importante comprender la

estructura de una inmunoglobulina, para posteriormente comprender sus efectos.

Primero, hay que entender que existen inmunoglobulinas secretadas y de membrana. Las

inmunoglobulinas de membrana actúan como receptores específicos de antígenos (análogo al TCR

de los linfocitos T).

Las inmunoglobulinas están formadas por dos cadenas pesadas y dos cadenas livianas de

aminoácidos, dispuestos en forma de letra “Y”. Es posible distinguir una región variable llamada

segmento Fab y una región invariable llamada Fc. La región Fab es la que se une al antígeno, y

la región Fc es la que se une a los receptores de inmunoglobulinas que poseen diversas células

del sistema inmune, entre ellas los macrófagos.

Page 28: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

28 28

¿Para qué sirven las inmunoglobulinas? Estas moléculas pueden tener diferentes

estructuras de secreción y efectos en diferentes células. Es por ello que existen diferentes

inmunoglobulinas (que se comentarán en breve). En términos generales, las inmunoglobulinas

pueden:

- Neutralizar microorganismos y sus toxinas

- Opsonizar microorganismos, permitiendo su fagocitosis por macrófagos

- Gatillar la citotoxicidad dependiente de anticuerpos (Linfocitos NK)

- Activación del complemento

El fenómeno de opsonización es análogo a “apanar” algo. Si un microorganismo se

encuentra con un gran número de anticuerpos específicos para un antígeno que él contiene, todas

las regiones Fab se unirán a él, dejando muchas regiones Fc expuestas, aumentando

considerablemente las posibilidades que un macrófago fagocite esta bacteria (que además, pierde

movilidad por estos anticuerpos).

A continuación se exponen los cinco tipos de inmunoglobulinas descritas a la fecha:

Isotipo de Ig Concentración

sérica (mg/mL)

Forma

secretada

Vida media en

plasma (días)

Función

IgA 3,5 Monómero,

dímero, trímero 6

Inmunidad en

mucosas, inmunidad

neonatal pasiva.

IgD Trazas No se secreta 3 Receptor de Linfocitos

B inmaduros.

IgE 0,05 Monómero 2 Activación de

mastocitos (alergias)

IgG 13,5 Monómero 23

Opsonización,

activación del

complemento,

citotoxicidad mediada

por anticuerpo,

inmunidad neonatal,

retroalimentación

negativa de Linfocitos

B

IgM 1,5 Pentámero 5

Receptor de Linfocitos

B inmaduros,

activación del

complemento.

Page 29: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

29

▪ Selección y maduración de Linfocitos B

La maduración de los Linfocitos B comienza en la médula ósea roja hasta su fase media,

donde migrarán a los órganos linfoides para establecerse en el tejido linfoide.

Desde la célula madre linfoide, el Linfocito B pasa primero por una fase Pro-B donde no tiene actividad para expresar anticuerpos. Luego pasa a una fase Pre-B donde ya ejecuta fenómenos de recombinación genética (el fundamento para lograr sintetizar tanta diversidad de anticuerpos).

Posteriormente es posible identificar un Linfocito B inmaduro, que posee en su superficie un receptor tipo IgM. Cuando este linfocito realiza splicing alternativo en los loci que codifican las regiones Fab de los anticuerpos pasa a ser un Linfocito B maduro, expresando en su superficie IgM e IgD.

No es lo mismo maduro que activado. Este Linfocito B maduro esperará a ser activado (véase más adelante) en los órganos linfoides, como el Bazo, Linfonodos y MALT.

▪ Presentación de antígeno y diferenciación de Linfocitos B

A diferencia de la respuesta adaptativa celular, la respuesta adaptativa humoral puede

activarse por diferentes caminos:

- Exposición directa del antígeno (requiere el componente C3D del complemento)

- Activación a través de Linfocitos T Helper

Page 30: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

30 30

Generalmente la respuesta humoral es mediada por Linfocitos T Helper. Sin embargo, si un linfocito B inactivo se encuentra con un microorganismo que esta opsonizado por el componente C3D del complemento (se discutirá más adelante lo que es el complemento), éste se activará y podrá presentar antígenos a los Linfocitos T Helper y activarlos (recuerda que los Linfocitos B también poseen CMH tipo II y pueden expresar B7) y de manera recíproca, los Linfocitos T Helper determinarán el switch de anticuerpo que debe seguir dicho Linfocito B.

De esa manera, una vez que el Linfocito B se activa entra a su expansión clonal (donde se generan múltiples clones con el receptor de inmunoglobulina necesario para reconocer el antígeno que activo a dicho linfocito B).

Posteriormente y según las interleuquinas secretadas por los Linfocitos T Helper, los Linfocitos B pueden modificar el anticuerpo a producir (células secretoras de anticuerpos o

Page 31: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

31

plasmocitos), modificar su comportamiento, mejorar los anticuerpos producidos (anticuerpos de alta afinidad) y junto con ello, producir células de memoria.

En la siguiente figura se muestra el fenómeno de switch de isotipo de anticuerpo:

La presencia de células de memoria luego de la diferenciación del Linfocito B es

fundamental, puesto que esto genera una protección por muchos años con respecto a una infección ya ocurrida. Estas células pueden reconocer dicho antígeno específico e inmediatamente diferenciarse en plasmocitos y producir anticuerpos, de una manera mucho más rápida e intensa.

La siguiente figura muestra la variación de inmunoglobulinas de una enfermedad repetida

en el tiempo:

Page 32: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

32 32

Obsérvese que durante la primera infección, el principal anticuerpo producido es IgM, el

cual tardó cerca de 10 días en alcanzar su peak de producción, el cual es bajo. Si el mismo antígeno vuelve a ser reconocido, esta vez gracias a la presencia de células

memoria, se alcanza un peak de anticuerpos mucho mayor y más rápido (5 días) que la primera vez, y esta vez predominan los anticuerpos de tipo IgG de alta afinidad, por lo que la respuesta humoral es mucho más efectiva que en la primera exposición.

Finalmente, podemos ver en la siguiente figura tres situaciones de importancia en las que

se compara lo que sucedería con y sin la presencia de anticuerpos:

Page 33: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

33

a) Sin anticuerpos, un microorganismo puede interaccionar con diferentes células e infectarlas. Con anticuerpos, los receptores de este microorganismo son bloqueados, evitando que pueda infectar células.

b) Sin anticuerpos, un microorganismo que haya escapado de una célula lisada puede infectar otras células, lo cual se evita con la presencia de anticuerpos.

c) Sin anticuerpos, una toxina puede interactuar con receptores específicos, generando efectos nocivos. Con anticuerpos, esta toxina es neutralizada y posteriormente fagocitada.

Page 34: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

34 34

El complemento

Finalizando la dinámica y estructura de los sistemas de defensa (con lo largo de la guía, a

estas alturas deben estar algo cansados) comentaremos un poco de las proteínas pertenecientes al sistema del complemento y su importancia funcional (no entraremos en detalles).

El complemento es un sistema formado por proenzimas y proteínas estructurales secretadas por el hígado. La función que tiene este sistema es participar en la defensa inespecífica contra microorganismos (algo similar a la barrera secundaria de defensa) y ser un eslabón fundamental en la activación de muchas células.

Estas proteínas forman una cascada enzimática que ataca las membranas de los microorganismos, formando un complejo final llamado poliC9, el cual a su vez forma una estructura (asociado a otros componentes del complemento) llamada Complejo de Ataque de Membrana (MAC; Membrane-Attack Compex). El MAC es un tipo de perforina: Forman un túnel por donde pueden fluir líquidos, iones y sales, alterando el equilibrio osmótico del microorganismo, llevándolo a su lisis.

Existen tres vías diferentes que se han descrito para ensamblar el MAC:

- Vía Clásica: Se inicia por la opsonización del microorganismo con IgG, a la cual se une el componente 1 (C1) del complemento y así se inicia la cascada enzimática.

- Vía Alternativa: Se inicia por la opsonización directa del componente C3 del complemento y así continua el ensamblaje del MAC.

- Vía de las lecitinas: Se requiere de un adaptador de manosa (proteína de unión a la manosa) la cual sirve para ensamblar C3 en su superficie.

Todas estas vías llevan a la formación final de C5 Conversasa. De ahí en adelante existe una sola vía de formación del MAC.

Page 35: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

35

Salud inmunológica

Como todo sistema y/o aparato, existen situaciones en que las respuestas inmunes no funcionan adecuadamente. Es por eso que en esta última sección comentaremos algunos puntos importantes a comprender sobre la salud inmunológica.

▪ Hipersensibilidad tipo 1: Alergias

El término hipersensibilidad es ampliamente utilizado en medicina, y hace alusión a una

respuesta inmunológica exagerada (o que no debería ocurrir). Existen cuatro tipos, dentro de los cuales comentaremos solo la tipo uno:

Las alergias corresponden a fenómenos inmunológicos clasificados como hipersensibilidad de tipo I. Son una respuesta adaptativa humoral exagerada ante diferentes antígenos, que en este contexto son denominados alérgenos.

El principal anticuerpo involucrado en estas reacciones patológicas es la IgE, la cual proviene de la estimulación con IL-13 secretada por Linfocitos T Helper tipo 2.

La hipersecreción de IgE lleva a una sobreestimulación de los mastocitos, los cuales ante la presencia de IgE sufren un proceso llamado degranulación (exocitosis de sus gránulos), recordando el alto contenido de histamina que contienen, que es un potente vasodilatador.

La alta concentración de histamina liberada lleva a diferentes efectos, tempranos y tardíos, entre los cuales se destacan (en caso de inhalar el alérgeno, como en el asma):

o Tempranos: Broncoespasmo, Edema, Obstrucción de vía aérea o Tardíos: Inflamación de la vía aérea, Obstrucción de la vía aérea,

hiperreactividad bronquial.

Page 36: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

36 36

Por supuesto que existen una serie de alérgenos de otras especies (alimentos, sustancias, materiales, etc) que generan respuestas similares, relacionadas con la intensa vasodilatación.

La condición más grave de una alergia se conoce como shock anafiláctico, una situación potencialmente mortal, que clínicamente es un efecto similar a la alergia, pero a nivel sistémico, de instalación mucho más rápida y violenta.

▪ Autoinmunidad

La autoinmunidad hace alusión a fallas en el proceso de tolerancia inmunológica

(reconocer lo ajeno de lo propio). La fisiopatología de estas enfermedades, pese a los avances en

medicina inmunológica y reumatológica, sigue siendo un misterio.

En estas enfermedades las células inmunológicas reconocen ciertos tejidos y los atacan

como si fueran células foráneas.

Ejemplos de estas patologías son el Lupus Eritematoso Sistémico y la Diabetes Mellitus

autoinmune (Tipo I)

▪ Rechazo en un trasplante

Este punto resulta más fácil de

comprender si se tiene en consideración que cada organismo tiene un Complejo Mayor de Histocompatibilidad único.

Mientras más cercano sanguíneamente sea una persona, más parecido será el CMH y menor será la magnitud de la respuesta inmunológica (trasplante alogénico). La única posibilidad que no haya una respuesta de rechazo asociada a este mecanismo es un trasplante desde un gemelo (trasplante singénico) o uno mismo (Trasplante autólogo)

Page 37: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

37

▪ Inmunodeficiencias

Una inmunodeficiencia es cualquier alteración que impida desarrollar adecuadamente las

respuestas defensivas, predisponiendo al organismo a infecciones oportunistas. Estas alteraciones pueden ocurrir a diferentes niveles inmunológicos (fagocitos, linfocitos,

complemento, órganos linfoides, médula ósea, etc). Y se dividen en dos grupos:

▪ Vacunas

Una vacuna es un medicamento que

contiene elementos patógenos atenuados (que no son dañinos) que gatillar una respuesta inmunológica adaptativa humoral, sin causar enfermedad.

El objetivo de las vacunas es generar células de memoria de esa enfermedad, protegiendo al organismo de la infección de ese microorganismo.

Este es el mejor ejemplo de inmunidad artificial activa

Existen distintos tipos de vacunas, a saber:

- Inactivadas: Patógenos muertos que conservan sus antígenos - Vivas atenuadas: Patógenos vivos que no pueden causar enfermedad - Toxoides: Toxinas patógenas inactivadas - Subunitarias: Componentes subcelulares del patógeno.

De esa manera, al vacunar se genera una memoria inmunológica contra los

componentes del patógeno, y en caso que este ingresara al organismo existe una respuesta humoral dependiente de IgG de alta afinidad capaz de neutralizarlo rápidamente.

Primarias

(congénitas; i.e. Agenesia del timo)

Secundarias

(Adquiridas; i.e. Infección por HIV)

Page 38: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

38 38

DATO PUNTAJE

Ejemplo de ejercicio PSU:

Extraído del Modelo Oficial Ciencias DEMRE Proceso de Admisión 2012

La respuesta correcta en este caso es la alternativa D). Ya explicamos que la respuesta inmune adaptativa (o específica) se caracteriza por el

actuar de Linfocitos T y B. Todas las otras células nombradas forman parte de la respuesta inmune innata.

Tip PSU

Este campo es muy complejo y largo, con muchos nombres, moléculas y procesos entrecruzados que pueden dificultar su comprensión. Es mejor leer esta guía en varios días y en reiteradas ocasiones, haciendo mapas conceptuales y resúmenes para lograr comprender los tópicos planteados.

¿Sabías que la

diversidad posible de

inmunoglobulinas es

de 1011 y de TCR es

de 1016?

Page 39: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

39

ANEXO 1: INMUNOMODULADORES (RESUMEN) Y SIGLAS UTILIZADAS EN ESTA GUIA

Nombre Fuente Efecto

Factor de Necrosis Tumoral Linfocitos TH1 Pirógeno, proinflamador, proapoptótico.

IFN a y b Macrófagos Inmunomodulación, efecto antiviral

IFN γ Linfocitos TH1 Potente activador de macrófagos

IL-1 Monocitos y macrófagos Proinflamatoria, pirógeno, induce proteínas de fase aguda

IL-2 Linfocitos T Estimula proliferación y diferenciación de linfocitos T y NK

IL-3 Linfocitos T Diferenciación de precursores hematopoyéticos

IL-4 Linfocitos TH2 Promueve TH2 e inhibe TH1

IL-5 Linfocitos T Diferenciación eosinófilos

IL-6 Monocitos Activa células B e induce proteínas de fase aguda

IL-7 Células estromales Crecimiento de precursores B

IL-8 Monocitos Quimiotaxis

IL-9 Linfocitos T Diferenciación precursores eritroides y T

IL-10 Linfocitos TH2 Inmunosupresión (inhibe TNF, IL-2 e IL-12)

IL-11 Fibroblastos Precursores hematopoyéticos

IL-12 Monocitos Induce diferenciación de T Helper a TH1

IL-13 Linfocitos TH2 Promueve switch isotipo a IgE

IL-15 Macrófagos y otros Estimula la proliferación de Linfocitos NK y T

IL-18 Macrófagos Estimula la síntesis de IFN-γ

Sigla Significado

IL Interleuquina

IFN Interferón

TH0/1/2 T Helper tipo 0/1/2

TNF Factor de Necrosis Tumoral

Ig Inmunoglobulina

Ac Anticuerpo

Ag Antígeno

CMH Complejo Mayor de Histocompatibilidad

VCAM Moléculas de adhesión vascular

ICAM Moléculas de adhesión intercelular

PAMP Patrón Molecular Asociado a Patógeno

TCR Receptor de Células T

CD Proteína de Diferenciación de cluster

NK Natural Killer

RER Retículo Endoplasmático Rugoso

CPA Célula Presentadora de Antígeno

Page 40: Sistemas de Defensa

PUNTAJE NACIONAL

PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA

MODULO ELECTIVO

Manuel Mallol Simmonds

40 40

ANEXO 2: LINFOCITOS NATURAL KILLER

Estos linfocitos no fueron incluidos en la guía para no confundir las ideas planteadas. Los Linfocitos Natural Killer (NK) son un tipo de linfocito particular, que no posee CD8, CD4 ni TCR (posee otras, como CD56).

En sí, es una célula citotóxica que tiene algunos componentes adaptativos y otros

innatos. No posee actividad fagocítica, y se activa mediante IL-2 e IFN Gamma. Algunos de sus efectos son los siguientes:

Son capaces de estudiar células que presenten CMH tipo I a través de interacciones que

son análogas a TCR y CD8. Si está presente, el Linfocito NK permanece inactivo, pero si el CMH tipo I es anormal (o no se encuentran), el linfocito NK se activa e induce apoptosis en la célula estudiada.

Además, puede interactuar con macrófagos, siendo ellos activadores directos de estas

células asesinas naturales. Cuando el linfocito NK está activo, puede secretar factores que activan al macrófago (IFN gamma).

De manera exclusiva, estas células muestran en su superficie un receptor similar al que

poseen los linfocitos B llamado KIR (Killer Cell Inmunoglobulin Receptor).