Microbiología Médica de Sherris & Ryan, 8ª Edición. Capítulo 2: Respuesta inmunitaria a la infección - INMUNIDAD INNATA (NATURAL)

 Respuesta inmunitaria a la infección - INMUNIDAD INNATA (NATURAL)

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Resumen

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. La inmunidad innata se describe como una serie de barreras físicas y químicas, junto con células como los fagocitos, que responden de manera no específica a los invasores. Se exploran los receptores celulares que reconocen patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs), así como los péptidos antimicrobianos. El texto detalla las células inmunitarias, incluyendo monocitos, macrófagos, granulocitos y linfocitos, y sus funciones en la defensa contra infecciones. Además, se explica el proceso de la fagocitosis, la inflamación, y el sistema del complemento, destacando su papel crucial en la respuesta inmune temprana. Finalmente, el capítulo introduce las citoquinas como mediadores químicos clave en la comunicación celular durante la respuesta inmune.

1. Dos Ramas de la Respuesta Inmune:
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• La respuesta inmune a la infección se divide en dos componentes principales: la inmunidad innata y la inmunidad adaptativa.
• Ambas dependen de las células de la serie de glóbulos blancos derivadas de las células madre hematopoyéticas en la médula ósea.
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1. Inmunidad Innata: Una Defensa de Primera Línea:
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• La inmunidad innata es una respuesta inmediata y no específica a lo "extraño".
• Incluye barreras físicas, células fagocíticas y componentes químicos como el complemento.
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1. Componentes Clave de la Inmunidad Innata:
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• Barreras Físicas:
• La piel y las membranas mucosas actúan como barreras físicas. La microbiota residente compite con los patógenos.
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• Células Inmuno-Responsivas:
• Células derivadas de células madre hematopoyéticas, incluyendo monocitos, macrófagos, células dendríticas, granulocitos (PMN, eosinófilos, basófilos) y células linfoides (células NK).
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• Receptores para Microbios:
• Receptores en fagocitos que reconocen Patrones Moleculares Asociados a Patógenos (PAMPs), como peptidoglicano, LPS y ARN de doble cadena.
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• Péptidos Antimicrobianos (AMPs):
• Catelicidinas y defensinas que perturban las membranas microbianas.
• "Los péptidos antimicrobianos (AMPs) son pequeñas moléculas peptídicas con efectos antimicrobianos naturales. En los mamíferos hay dos familias principales de AMPs llamadas catelicidinas y defensinas."
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FIGURA 2-2. Célula M. Se muestra una célula M entre dos células epiteliales en una membrana mucosa. Ha endocitado un patógeno y lo ha liberado en una bolsa que contiene macrófagos y otras células inmunitarias.

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2. Células Clave en la Inmunidad Innata:
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• Monocitos/Macrófagos:
• Fagocitan patógenos, procesan antígenos y presentan antígenos al sistema inmune adaptativo.
• "Monocito es un término morfológico general para las células que incluyen o se diferencian rápidamente (en horas) en macrófagos o células dendríticas."
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• Células Dendríticas:
• Fagocitan antígenos, migran a los tejidos linfoides y activan respuestas inmunes adaptativas.
• "Después de la unión y la fagocitosis, las células dendríticas migran a los tejidos linfoides donde se desencadenan respuestas inmunes adaptativas específicas."
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• Neutrófilos (PMNs):
• Fagocitos activos con enzimas líticas y sustancias antimicrobianas en sus gránulos.
• "De las células de la serie de granulocitos, la más activa es el neutrófilo polimorfonuclear o PMN."
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• Células NK:
• Matan directamente las células infectadas por virus secretando IFN-γ.
• "Algunas de las células nulas no comprometidas se convierten en células asesinas naturales (NK), que tienen la capacidad de matar directamente las células infectadas con virus secretando IFN-γ."

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4. FIGURA 2-1. Células sanguíneas humanas. Las células madre en la médula ósea se dividen para formar dos linajes de células sanguíneas: 1) las células madre linfoides que originan las células B, que se convierten en células plasmáticas que secretan anticuerpos; células T que se convierten en células T activadas, y células asesinas naturales. 2) La célula progenitora mieloide común produce los granulocitos y monocitos que originan los macrófagos y las células dendríticas.
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1. Fagocitosis:
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• Un proceso clave de la inmunidad innata en el que los patógenos son engullidos y destruidos por las células fagocíticas.
• La opsonización (recubrimiento con complemento o anticuerpos) mejora la fagocitosis, pero también puede ocurrir independientemente de la opsonización.
• Dentro del fagocito, el patógeno se encuentra con enzimas digestivas y mecanismos de muerte oxidativa.
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   FIGURA 2-4. Fagocitosis. A. El dibujo muestra los receptores en una célula fagocítica, como un macrófago, y los PAMP correspondientes que participan en la fagocitosis. Estos esquemas presentan el proceso de la fagocitosis mostrando la ingestión. B. La participación de gránulos primarios y secundarios y C. eventos de eliminación dependientes del O2. D. Digestión intracelular. E. Receptor de LPS de endocitosis, receptor de lipopolisacárido; TLR, receptores tipo peaje; MHC-I, proteína principal de histocompatibilidad clase I; MHC-II, proteína principal de histocompatibilidad clase II; PAMP, patrones moleculares asociados con patógenos.
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4. Inflamación:
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• Respuesta a la lesión o invasión microbiana, que moviliza células y mediadores al sitio.
• Puede ser aguda (de horas a días) o crónica (de semanas a meses).
• La inflamación aguda implica la migración de PMN, la liberación de enzimas y mediadores químicos, lo que lleva a la hinchazón y el dolor.
• La inflamación crónica involucra linfocitos y macrófagos y puede conducir a la formación de granulomas.

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2. Mediadores Químicos:
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• Proteínas catiónicas y el sistema del complemento tienen actividad antimicrobiana directa.
• Las citoquinas (ILs, IFNs, TNF, quimiocinas) regulan la respuesta inmune.
• "Las citoquinas son proteínas o glicoproteínas liberadas por una población celular destinadas a tener un efecto en otra población celular."

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2. El Sistema del Complemento:
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• Un sistema de más de 30 componentes que se activan en cascada.
• La activación puede ocurrir a través de las vías alternativa, de la lectina o clásica.
• Los efectos incluyen la mejora de la fagocitosis (opsonización), la activación de los leucocitos y la lisis de las paredes celulares bacterianas.
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FIGURA 2-5. Componentes y acción del complemento. La activación del complemento implica una serie de reacciones enzimáticas que culminan en la formación de la convertasa C3, que escinde el componente del complemento C3 en C3b y C3a. En la producción de la convertasa C3 es donde convergen las tres vías. El C3a es un péptido mediador de la inflamación local. El C3b se une covalentemente a la membrana celular bacteriana y opsoniza las bacterias, lo que permite a los fagocitos internalizarlas. C5a y C5b son generados por la escisión de C5 por una C5 convertasa. Además, el C5a es un potente péptido mediador de la inflamación. El C5b promueve el ensamblaje de los componentes terminales del complemento en un complejo de ataque de membrana.

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Implicaciones:

La inmunidad innata juega un papel fundamental en la defensa temprana contra las infecciones. Comprender sus componentes y mecanismos es crucial para comprender la patogénesis de las enfermedades infecciosas y para el desarrollo de nuevas terapias y vacunas.

Preguntas sobre inmunidad innata

¿Qué es la inmunidad innata y cómo se diferencia de la inmunidad adaptativa?

La inmunidad innata es la primera línea de defensa del cuerpo contra las infecciones. Es una respuesta rápida y no específica a cualquier "extraño". Incluye barreras físicas (piel, mucosas), células (fagocitos) y sustancias químicas (complemento). A diferencia de la inmunidad adaptativa, no requiere un encuentro previo con un antígeno específico para activarse y no genera memoria inmunológica. La inmunidad adaptativa, por otro lado, desarrolla respuestas específicas a antígenos y crea memoria para futuras infecciones. ¿Cuáles son las principales barreras físicas que forman parte de la inmunidad innata y cómo funcionan? Las principales barreras físicas son: Piel: Una barrera multicapa con queratina insoluble, muy difícil de penetrar para los microorganismos. Mucosas: Recubren los tractos alimentario y urogenital, a menudo bañadas en secreciones inhóspitas para los invasores. Lisozima: Una enzima que digiere el peptidoglicano (componente de la pared celular bacteriana) presente en lágrimas y otras secreciones. pH ácido: El ambiente ácido del estómago y la vagina dificulta la colonización de muchos organismos. Cilios: En el tracto respiratorio, atrapan y movilizan partículas hacia la faringe, impidiendo que lleguen a los alveolos pulmonares.

¿Qué son las células M y cuál es su papel en la inmunidad innata intestinal? Las células M son células especializadas que se encuentran en las mucosas del intestino. A diferencia de las células epiteliales vecinas, carecen de microvellosidades. Su función principal es capturar (endocitar) microorganismos y antígenos del lumen intestinal y transportarlos a un bolsillo que contiene macrófagos, células T y células B. Esto permite que el sistema inmune detecte y responda a los invasores en el intestino. Algunos patógenos, como Shigella flexneri, explotan esta vía para acceder a las células epiteliales. ¿Qué son los PAMPs y cómo son reconocidos por el sistema inmune innato? Los PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns o Patrones Moleculares Asociados a Patógenos) son estructuras moleculares únicas y conservadas que se encuentran en microorganismos, pero no en las células del hospedador. Ejemplos de PAMPs incluyen el peptidoglicano (en la pared celular bacteriana), el LPS (lipopolisacárido) en bacterias Gram-negativas, manosa y ciertos ácidos nucleicos (como el ARN de doble cadena viral). El sistema inmune innato reconoce los PAMPs a través de receptores específicos presentes en las células inmunitarias, como los receptores Toll-like (TLRs). La activación de estos receptores desencadena la producción de citocinas y otras moléculas que activan y dirigen la respuesta inmune. ¿Qué son los péptidos antimicrobianos (AMPs) y cómo actúan contra los microorganismos? Los péptidos antimicrobianos (AMPs) son pequeñas moléculas peptídicas con actividad antimicrobiana natural. Dos familias importantes son las catelicidinas y las defensinas. Son producidos por diferentes tipos de células, incluyendo leucocitos, mastocitos, células dendríticas y plaquetas, en respuesta al daño tisular. Los AMPs actúan interactuando electrostáticamente con las membranas externas, citoplasmáticas y paredes celulares de los microbios, lo que lleva a la ruptura de la membrana, disrupción del potencial electrostático y, en consecuencia, la muerte celular. Algunos AMPs también pueden interferir con procesos metabólicos como la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas. ¿Qué son los fagocitos y cuál es su función en la inmunidad innata? Los fagocitos son células inmunitarias especializadas en la ingestión y destrucción de microorganismos, partículas extrañas y células muertas. Los principales fagocitos son los neutrófilos (PMNs), los macrófagos y las células dendríticas. Reconocen a los patógenos a través de receptores en su superficie, incluyendo receptores para PAMPs y receptores para opsoninas (moléculas que recubren los patógenos y facilitan su ingestión). Después de la ingestión, el patógeno se encierra en un fagosoma que se fusiona con un lisosoma para formar un fagolisosoma, donde enzimas y sustancias tóxicas destruyen el microorganismo. ¿Qué es el sistema del complemento y cuáles son sus principales vías de activación? El sistema del complemento es un conjunto de más de 30 proteínas plasmáticas que interactúan en cascada para eliminar patógenos. Puede ser activado por tres vías principales: Vía alternativa: Se activa directamente por componentes de la superficie del patógeno, como el LPS. Vía de las lectinas: Se activa cuando las lectinas (proteínas que se unen a carbohidratos) se unen a manosa en la superficie del patógeno. Vía clásica: Se activa por la unión de anticuerpos a antígenos en la superficie del patógeno (parte de la inmunidad adaptativa, pero que potencia la respuesta innata). Independientemente de la vía de activación, el sistema del complemento produce tres efectos principales: opsonización (recubrimiento del patógeno para mejorar la fagocitosis), inflamación y lisis directa del patógeno a través del complejo de ataque a la membrana (MAC). ¿Qué son las citocinas y cuál es su papel en la respuesta inmune innata? Las citocinas son proteínas o glicoproteínas liberadas por una célula que actúan como señales para otras células. En la inmunidad innata, las citocinas desempeñan un papel crucial en la regulación de la inflamación, la activación de células inmunitarias y la coordinación de la respuesta inmune. Algunos ejemplos importantes son: Quimiocinas: Atraen células inflamatorias al sitio de la infección. Interleucinas (IL-1, IL-6, TNF): Regulan el crecimiento y la diferenciación de monocitos y linfocitos. Factor de Necrosis Tumoral (TNF): Induce la apoptosis (muerte celular programada) en fagocitos y otras células infectadas. Interferones (IFN-α, IFN-β, IFN-γ): Inhiben la replicación viral y activan células T y macrófagos.

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