Microbiología Médica de Sherris & Ryan, 8ª Edición. Capítulo 2: Respuesta inmunitaria a la infección - EL SISTEMA INMUNITARIO ADAPTATIVO (ESPECÍFICO)
Respuesta inmunitaria a la infección - EL SISTEMA INMUNITARIO ADAPTATIVO (ESPECÍFICO)
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Este capítulo del libro Microbiología Médica de Sherris & Ryan ofrece una visión general de la respuesta inmune a las infecciones, diferenciando entre inmunidad innata y adaptativa. En este artículo se resumen los aspectos clave del sistema inmunitario adaptativo descritos en el capítulo. El sistema inmunitario adaptativo se caracteriza por su especificidad a la hora de reconocer y responder a los agentes patógenos, su capacidad para diferenciar entre lo propio y lo ajeno y su capacidad para desarrollar memoria inmunológica. Funciona a través de dos ramas principales: la inmunidad humoral (mediada por células B y anticuerpos) y la inmunidad mediada por células (mediada por células T). La interacción entre estos sistemas es crucial para una respuesta inmunitaria eficaz.
FIGURA 2-8. Desarrollo del sistema inmunitario adquirido. A. Las células madre linfocitarias se convierten en precursores de células B y T que migran a la médula ósea o al timo, respectivamente. Las células B y T maduras siembran tejidos linfoides secundarios. B. La unión del antígeno al receptor linfocitario activa los linfocitos B y T para que se conviertan en células efectoras. C. Los linfocitos B se convierten en células de memoria y células plasmáticas secretoras de anticuerpos. D. Los linfocitos T se convierten en células de memoria, linfocitos T colaboradores y linfocitos T citotóxicos.
Temas e ideas clave:
Inmunidad adaptativa frente a inmunidad innata:
El sistema inmunitario adaptativo contrasta con el innato por su especificidad, diversidad y función de memoria. Puede montar una respuesta acelerada tras la reexposición al mismo antígeno.
Inmunidad humoral (células B):
Las células B, derivadas de la médula ósea, son fundamentales para la inmunidad humoral. Producen anticuerpos que se unen a moléculas extrañas llamadas antígenos. Al encontrarse con un antígeno, una célula B se multiplica, se diferencia en células plasmáticas (que secretan anticuerpos) y células de memoria.
Inmunidad mediada por células (células T):
Las células T, que maduran en el timo, median en la inmunidad celular. Responden a los antígenos atacando directamente a las células infectadas o secretando citoquinas para activar otras células inmunitarias. Existen dos tipos principales de células T:
Células T auxiliares (CD4+): Activadas por la presentación de antígenos a través de moléculas MHC de clase II. Segregan citocinas que modulan la respuesta inmunitaria. Diferentes subconjuntos de células Th (Th1, Th2, Th17) se dirigen a diferentes tipos de patógenos.
Linfocitos T citotóxicos (CTL o CD8+): Eliminan las células que expresan antígenos extraños en asociación con moléculas MHC de clase I, en particular las células infectadas por virus. «En el caso de células infectadas viralmente, los linfocitos CD8+ citotóxicos evitan la producción y liberación viral eliminando la célula huésped antes de que se complete la síntesis o ensamblaje viral».
Antígenos y epítopos:
Un antígeno es una sustancia que puede estimular una respuesta inmunitaria. Los epítopos son las subregiones específicas dentro de un antígeno que son reconocidas por anticuerpos o receptores de células T (TCR).
Procesamiento y presentación de antígenos:
Los antígenos proteicos deben ser procesados en péptidos antes de que puedan ser reconocidos eficazmente por los linfocitos T. Este procesamiento tiene lugar en macrófagos y células epiteliales especializadas. Los péptidos se presentan en la superficie celular a través de las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH).
CMH de clase I: Presenta antígenos derivados del citoplasma a las células T CD8+.
CMH de clase II: presenta antígenos procedentes del exterior de la célula a los linfocitos T CD4+.
FIGURA 2-11. Procesamiento y presentación de antígenos. A. Los antígenos que se originan en el citoplasma son digeridos por el proteasoma en péptidos. Los péptidos se unen a las moléculas MHC de clase I en el retículo endoplásmico (RE) y se transportan a la superficie para su presentación. B. Los antígenos que se originan fuera de la célula son endocitosados y digeridos en el fagolisosoma. Los péptidos digeridos se unen a moléculas MHC de clase II en el RE y se transportan a la superficie para su presentación. CMH, complejo mayor de histocompatibilidad.
Reconocimiento de lo extraño (MHC):
El complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) desempeña un papel fundamental a la hora de distinguir lo propio de lo ajeno. Las moléculas del CMH de clase I se encuentran en casi todas las células, mientras que las moléculas del CMH de clase II se encuentran principalmente en las células presentadoras de antígenos (CPA), como los macrófagos y las células dendríticas.
Superantígenos:
Son antígenos que estimulan una gran proporción de células T uniéndose directamente a las proteínas del CMH y a los TCR, sin necesidad de una presentación específica del antígeno. Esto provoca una liberación masiva de citocinas.
Inmunidad celular y patógenos intracelulares:
La inmunidad celular es especialmente importante para controlar las infecciones causadas por patógenos intracelulares. Implica la acción coordinada de células T, macrófagos y citocinas.
Activación de los linfocitos B y producción de anticuerpos:
Las células B se activan cuando su anticuerpo de superficie se une a un antígeno. Esto conduce a la proliferación y diferenciación en células de memoria y células plasmáticas (células secretoras de anticuerpos). Las respuestas de los anticuerpos pueden ser T-dependientes o T-independientes. Las respuestas T-dependientes, que requieren la ayuda de las células T, son más fuertes y generan memoria.
Estructura y función de los anticuerpos:
Los anticuerpos (inmunoglobulinas) tienen una estructura básica formada por dos cadenas ligeras y dos cadenas pesadas. La clase (isotipo) del anticuerpo viene determinada por la cadena pesada. La región Fab se une al antígeno, mientras que la región Fc interactúa con el complemento y los fagocitos. «La estructura en forma de Y incluye dos sitios de unión al antígeno (Fab) formados por la interacción de los dominios variables de la cadena pesada y la cadena ligera. El pedúnculo se denomina fragmento Fc». Las principales clases de inmunoglobulinas implicadas en la defensa son la IgG, la IgM y la IgA.
Tipos de inmunoglobulinas y sus funciones:
IgG: La más abundante, proporciona inmunidad de larga duración, neutraliza toxinas y virus, atraviesa la placenta. «El anticuerpo IgG se forma característicamente en grandes cantidades durante la respuesta secundaria a un estímulo antigénico... La IgG es la única clase de inmunoglobulina capaz de atravesar la barrera placentaria».
IgM: Eficaz en la aglutinación y la activación del complemento, es el primer anticuerpo producido en una respuesta primaria.
FIGURA 2-15. Estructura de la inmunoglobulina M. La estructura pentamérica tiene enlaces disulfuro que unen las cadenas peptídicas mostradas en negro; las cadenas laterales de carbohidratos están en rojo. La cadena J une la molécula.
IgA: Protege las superficies mucosas de las infecciones. La IgA secretora (sIgA) impide la adhesión de patógenos a las células epiteliales.
Respuestas primaria y secundaria de anticuerpos:
La respuesta primaria se caracteriza por una fase de latencia, seguida de un aumento gradual de los niveles de anticuerpos (principalmente IgM, luego IgG). La respuesta secundaria es más rápida, más fuerte (niveles de anticuerpos más elevados) e implica principalmente IgG con mayor afinidad por el antígeno.
FIGURA 2-16. Producción y cinética de anticuerpos. Las cuatro fases de una respuesta primaria de anticuerpos se correlacionan con la expansión clonal de la célula B activada, la diferenciación en células plasmáticas y la secreción de la proteína del anticuerpo. La respuesta secundaria es mucho más rápida, y la producción total de anticuerpos es casi 1000 veces mayor que la de la respuesta primaria.
Implicaciones:
La comprensión del sistema inmunitario adaptativo es crucial para el desarrollo de vacunas, inmunoterapias y tratamientos de enfermedades infecciosas y trastornos autoinmunitarios. Los conceptos de presentación de antígenos, activación de células T y producción de anticuerpos son fundamentales para estas tareas.
Preguntas sobre inmunidad adaptativa
¿En qué se diferencia el sistema inmunitario adaptativo del sistema inmunitario innato?
El sistema inmunitario adaptativo se distingue del innato en varios aspectos cruciales:
Discriminación entre lo propio y lo ajeno: El sistema adaptativo es capaz de distinguir de manera muy precisa entre las células y sustancias propias del organismo y los elementos extraños, evitando así ataques contra tejidos sanos.
Magnitud y especificidad: Las respuestas inmunitarias adaptativas son altamente específicas para cada antígeno y pueden generar una respuesta de mayor magnitud que la inmunidad innata.
Memoria inmunológica: El sistema adaptativo posee la capacidad de "recordar" encuentros previos con antígenos. Esto permite montar una respuesta acelerada y más eficaz en caso de una reinfección con el mismo patógeno.
¿Cuáles son los dos componentes principales del sistema inmunitario adaptativo y cómo funcionan?
El sistema inmunitario adaptativo se divide en dos ramas principales:
Inmunidad humoral: Mediada por linfocitos B, que producen anticuerpos. Estos anticuerpos se unen a antígenos extraños, neutralizándolos o marcándolos para su destrucción por otras células del sistema inmunitario.
Inmunidad celular: Mediada por linfocitos T, que se especializan en atacar directamente células infectadas o secretar citoquinas para activar otras células inmunitarias. Los linfocitos T se subdividen en helper (CD4+) y citotóxicos (CD8+).
¿Qué son los antígenos y los epítopos?
Antígeno: Cualquier sustancia (generalmente extraña al organismo) capaz de estimular una respuesta inmunitaria. Suelen ser moléculas grandes y complejas, como proteínas, polisacáridos o glucolípidos.
Epítopo: Es la parte específica de un antígeno que es reconocida por un anticuerpo o un receptor de células T (TCR). Un antígeno puede tener múltiples epítopos, cada uno con una forma tridimensional que encaja en el sitio de unión de un anticuerpo o TCR.
¿Cómo presentan las células antígenos a los linfocitos T?
Las células presentadoras de antígenos (APC), como los macrófagos y las células dendríticas, ingieren antígenos, los procesan en péptidos más pequeños y los presentan en su superficie unidos a moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC).
Las moléculas MHC de clase I presentan péptidos derivados de antígenos que se encuentran dentro de la célula (por ejemplo, proteínas virales) a las células T CD8+.
Las moléculas MHC de clase II presentan péptidos derivados de antígenos que han sido capturados del exterior de la célula (por ejemplo, bacterias) a las células T CD4+.
¿Cuáles son las funciones de los linfocitos T helper (CD4+) y los linfocitos T citotóxicos (CD8+)?
Linfocitos T helper (CD4+): Son activados por antígenos presentados en el contexto de MHC de clase II. Liberan citoquinas que coordinan la respuesta inmunitaria, activando macrófagos, células B y linfocitos T citotóxicos. Se diferencian en subconjuntos como Th1 (contra patógenos intracelulares), Th2 (contra parásitos) y Th17 (contra bacterias extracelulares y hongos).
Linfocitos T citotóxicos (CD8+): Reconocen células infectadas por virus u otras células que presentan antígenos en el contexto de MHC de clase I. Atacan y destruyen estas células, previniendo la propagación de la infección.
¿Cómo se activan los linfocitos B y qué tipos de células se generan a partir de su activación?
Cuando un linfocito B encuentra un antígeno que se une a su receptor de superficie (un anticuerpo IgM), se activa. Esta activación conduce a la proliferación y diferenciación de los linfocitos B en dos tipos de células:
Células plasmáticas: Células especializadas en la producción y secreción de grandes cantidades de anticuerpos.
Células de memoria: Células de larga vida que permanecen en el organismo y pueden responder rápidamente a un encuentro posterior con el mismo antígeno, generando una respuesta secundaria más rápida y potente.
¿Cuáles son los principales tipos de inmunoglobulinas (anticuerpos) y cuáles son sus funciones?
Los principales tipos de inmunoglobulinas son:
IgG: El anticuerpo más abundante en el suero, proporciona inmunidad a largo plazo, neutraliza toxinas y virus, opsoniza patógenos y es el único anticuerpo que atraviesa la placenta.
IgM: El primer anticuerpo producido en la respuesta inmune primaria, es eficaz en la aglutinación de partículas y en la activación del complemento.
IgA: Principal anticuerpo presente en las superficies mucosas, como el intestino y el tracto respiratorio, previene la adhesión de patógenos a las células epiteliales.
¿Qué es la respuesta inmune primaria y secundaria, y en qué se diferencian?
Respuesta inmune primaria: Es la respuesta inicial a un antígeno desconocido. Se caracteriza por un período de latencia, seguido por la producción de IgM y luego IgG. La respuesta es relativamente lenta y de menor magnitud.
Respuesta inmune secundaria (anamnésica): Es la respuesta a un antígeno que ya ha sido encontrado antes. Se caracteriza por un período de latencia más corto, una respuesta más rápida y de mayor magnitud, y la producción predominante de IgG con mayor afinidad por el antígeno. Esta respuesta se basa en la memoria inmunológica generada durante la respuesta primaria.
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