Inmunidad innata y adaptativa

Conceptos clave

Los conceptos clave proporcionan un breve resumen de los aspectos más importantes de cada uno de los apartados correspondientes dentro del capítulo. Si alguno de estos puntos no está claro, acuda al apartado correspondiente para su revisión.

La inmunidad innata está constituida por defensas físicas, químicas, celulares y moleculares que se encuentran listas para su activación, y median una protección rápida inicial contra la infección.

Las respuestas efectoras de la inmunidad innata implican al proceso inflamatorio y la fagocitosis llevada a cabo por células que expresan receptores de reconocimiento de patrones (RRP), que se unen a patrones diversos que comparten grupos de microbios pero que no existen en las células del mamífero.

Los receptores tipo Toll, una variedad importante de RRP, se expresan en los fagocitos y son activadores potentes de las células y lasmoléculas del sistema inmunitario innato.

La respuesta inmunitaria adaptativa implica una serie compleja de interacciones entre loscomponentes del sistema inmunitario y los antígenos de un patógeno extraño. Es capaz de distinguir entre lo propio y lo ajeno, reconocer y reaccionar de manera específica contra gran número de microbios y patógenos distintos, además de recordar a agentes específicos.

La inmunidad humoral consiste en la protección provista por las células plasmáticas que derivan de linfocitos B, que sintetizan anticuerpos que viajan en la sangre e interactúan con los antígenos circulantes y ubicados en la superficie celular; en tanto, la inmunidad mediada por células provee protección por medio de los linfocitos T citotóxicos, que protegen de las células infectadas por virus o de las cancerosas.

Resumen

Este apartado es un resumen del capítulo que le ayudará a repasar el núcleo fundamental de la materia de cara a un hipotético examen.

Respuesta inmunitaria

La inmunidad es la defensa del cuerpo contra la enfermedad y los microorganismos invasores. Los mecanismos inmunitarios pueden separarse en 2 tipos: inmunidad innata y adaptativa.

La inmunidad innata es la primera línea de defensa y puede distinguir entre lo propio y lo ajeno mediante el reconocimiento de patrones moleculares en las sustancias extrañas y los microbios.

La inmunidad adaptativa forma parte de la segunda línea de defensa e incluye tanto mecanismos humorales como celulares, que responden ante sustancias específicas de las células; se conocen como antígenos.

La respuesta inmunitaria adaptativa es capaz de amplificar y sostener sus respuestas, de distinguir lo propio de lo ajeno y, por último, de tener memoria, en el sentido de que, de repetirse la exposición, puede reconocer a un antígeno para generar con rapidez una respuesta más intensa en los encuentros subsecuentes con el mismo microorganismo.

Las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas actúan de manera concertada para asegurar el mantenimiento de la homeostasis.

No obstante, las células, tanto del sistema inmunitario innato como del adaptativo, se transmiten información vital sobre el microorganismo o el patógeno invasor mediante contacto entre células; muchas interacciones y respuestas celulares dependen de la secreción de mediadores químicos en forma de citocinas, quimiocinas y CMH.

Las citocinas son proteínas solubles que secretan las células, tanto del sistema inmunitario innato como del adaptativo, y que median muchas de las funciones de esas células.

Las quimiocinas son citocinas que estimulan la migración y la activación de distintas células inmunitarias e inflamatorias.

Los CMH estimulan el crecimiento y la diferenciación de las células inmunitarias progenitoras de la médula ósea, y desempeñan un papel clave en la hematopoyesis.

Inmunidad innata

El sistema inmunitario innato es un sistema complejo que funciona de manera organizada y rápida, pero inespecífica, como primera línea de defensa del cuerpo contra la invasión. Está conformado por las células epiteliales de la piel y las membranas mucosas; células fagocíticas, como neutrófilos, macrófagos y células NK, y una serie de proteínas plasmáticas como citocinas, quimiocinas y proteínas del sistema del complemento. Estas defensas existen antes de que el cuerpo se enfrente a un microorganismo invasor, y se activan de manera independiente a la respuesta humoral adaptativa.

Las células epiteliales de la piel y las membranas mucosas bloquean el ingreso de los agentes infecciosos y segregan enzimas, proteínas y péptidos antimicrobianos, en un esfuerzo por impedir que los microorganismos invadan el ambiente interno.

Los fagocitos de la respuesta inmunitaria innata endocitan y digieren a los agentes infecciosos. Utilizan RRP, que se localizan en sus membranas, a fin de reconocer y unirse a un gran número de patrones moleculares (PMAP) que comparten los microbios, y que son esenciales para su sobrevivencia. De entre todos los RRP, los RTT son los más estudiados, y se expresan en muchas de las células del sistema inmunitario innato. Los RTT participan en las respuestas a tipos muy diversos de moléculas que demanera habitual se expresan en los microbios pero no en los tipos celulares del mamífero.

El desarrollo de una respuesta inmunitaria innata saludable no sólo depende de la actividad coordinada de los leucocitos, sino de la secreción de mediadores químicos y moléculas solubles, como opsoninas, citocinas, proteínas de la fase aguda y complemento.

Las opsoninas se unen a los microorganismos y los marcan para permitir que los fagocitos las reconozcan de manera más eficiente.

Los leucocitos activados liberan citocinas que estimulan la migración de otros leucocitos hacia el sitio de la inflamación, estimulan la producción de proteínas de la fase aguda y potencian la fagocitosis.

El sistema del complemento es un sistema efector primario que actúa como parte de las respuestas inmunitarias innata y adaptativa.

El sistema inmunitario adaptativo es la línea final de defensa contra la infección; se activa una vez que la respuesta inmunitaria innata desencadena el proceso inflamatorio. En contraste con la inmunidad innata, la respuesta inmunitaria adaptativa es capaz de dirigirse contra células u organismos específicos que reconoce como ajenos al cuerpo, mediante la activación de distintos linfocitos y sus productos, entre otros, los anticuerpos. Los linfocitos implicados en la inmunidad adaptativa tienen la capacidad única de recordar a un patógeno específico y montar una respuesta inmunitaria intensificada durante exposiciones repetidas. Cada exposición deriva en una respuesta más rápida y agresiva.

Las sustancias presentes en la superficie de los patógenos u otras sustancias extrañas que inducen respuestas inmunitarias adaptativas se denominan antígenos.

La inmunidad adaptativa incluye 2 mecanismos distintos, pero interconectados: la respuesta humoral y la mediada por células.

La inmunidad humoral está mediada por la activación de los linfocitos B y la síntesis subsecuente de anticuerpos. Constituye la principal defensa contra los microbios extracelulares y las toxinas.

En contraste, la inmunidad mediada por células abarca la activación de linfocitos T específicos (linfocitos T cooperadores y linfocitos T citotóxicos), responsables de la defensa del organismo contra los microbios intracelulares, como los virus.

Inmunidad adaptativa

La inmunidad adaptativa comprende 2 procesos distintos, pero interrelacionados:

1. la inmunidad mediada por células, y
2. la inmunidad humoral.

Juntas responden contra antígenos extraños, amplifican y sostienen las respuestas inmunológicas, distinguen lo propio de lo ajeno, y confieren «memoria», lo que hace que pueda iniciarse una respuesta más intensa en una exposición subsecuente al mismo organismo.

Los antígenos suelen ser sustancias ajenas al hospedero capaces de estimular una respuesta inmunitaria; poseen sitios de unión antigénicos específicos para las células del sistema inmunitario, denominados epítopes, que permiten al sistema inmunitario adaptativo distinguir a los antígenos extraños de las sustancias celulares normales, cuya destrucción tiene lugar en detrimento del organismo.

Las principales células del sistema inmunitario adaptativo son los linfocitos B y T, las CPA y las células efectoras responsables de la eliminación de los antígenos.

Los linfocitos B se diferencian en células plasmáticas, que sintetizan anticuerpos y se encargan de la eliminación de los microbios en el fluido extracelular (inmunidad humoral), y células de memoria, responsables de la respuesta inmunitaria rápida ante la exposición repetida. Los linfocitos T se diferencian en células reguladoras (células T cooperadoras y células T reguladoras) y efectoras (células T citotóxicas).

Las CPA son macrófagos y CDN que procesan y presentan antígenos peptídicos a las células T cooperadoras CD4⁺.

Durante el proceso de maduración celular, los linfocitos T expresan moléculas CD específicas en sus superficies celulares que permiten distinguir entre los distintos tipos celulares y ayudan a determinar la funcionalidad de la célula.

Las células T cooperadoras CD4⁺ reguladoras ayudan a modular la respuesta inmunitaria y sonesenciales para diferenciar las células B en células plasmáticas productoras de anticuerpos, así como la de los linfocitos T en células T citotóxicas CD8⁺ efectoras.

Las células citotóxicas CD8⁺ eliminan los microbios intracelulares, como los virus y otros patógenos. Las células, tanto de la respuesta inmunitaria innata como de la adaptativa, sintetizan citocinas que influyen sobre las respuestas inmunitarias adaptativas.

Estas citocinas actúan como moléculas para la comunicación entre los linfocitos B y T, estimulan la proliferación y la diferenciación celulares, y aseguran el desarrollo apropiado de células citotóxicas efectoras y de memoria.

Esenciales para el funcionamiento apropiado de la respuesta inmunitaria adaptativa son las moléculas CMH de la superficie celular, que permiten a las células del sistema inmunitario distinguir lo propio de lo ajeno.

Los complejos CMH de clase I que existen en las células del organismo y son distintas a las del sistema inmunitario interactúan con las células T citotóxicas, y presentan fragmentos proteicos virales degradados obtenidos de las células infectadas para su destrucción.

Los complejos CMH de clase II (CMH- II) se ubican en las células inmunitarias, como las CPA fagocíticas, células inmunitarias que endocitan partículas extrañas, como los macrófagos y las CDN. Los complejos CMH de clase II también dan asistencia para la comunicación directa entre distintas células del sistema inmunitario.

Las células del sistema inmunitario adaptativo se encuentran en gran número en los órganos linfoides centrales y periféricos.

Los linfocitos se producen y maduran en los órganos linfoides centrales (médula ósea y timo), y de manera subsecuente se almacenan en las estructuras linfoides periféricas (ganglios linfáticos, bazo, tejidos linfoides asociados a la mucosa en las vías respiratorias, gastrointestinal y reproductiva), donde actúan para concentrar antígenos, ayudar en el procesamiento de antígenos y promover las interacciones celulares necesarias para el desarrollo de las respuestas inmunitarias adaptativas.

La inmunidad adaptativa puede adquirirse en forma activa o pasiva. La activa se desarrolla mediante la inmunización o al presentarse una enfermedad; en tanto, la inmunidad pasiva se adquiere cuando el hospedero recibe anticuerpos o células inmunitarias de alguna otra fuente.

Una respuesta inmunitaria adquirida puede mejorar ante la exposición repetida a un antígeno inyectado o a una infección natural.

Aspectos del desarrollo del sistema inmunitario

Los neonatos se encuentran protegidos contra los antígenos en una fase temprana de la vida, como resultado de la transferencia pasiva de anticuerpos tipo IgG maternos a través de la placenta, y de anticuerpos IgA en el calostro.

Muchos cambios se presentan con el envejecimiento, pero los mecanismos subyacentes precisos no se conocen del todo.

Anexo

Este apartado aclara algunos aspectos que pudieran no haber quedado suficientemente claros a lo largo del capítulo.

Inmunidad innata y adaptativa

La defensa del cuerpo contra los microbios se encuentra mediada por 2 tipos de inmunidad:

1. la inmunidad innata, y
2. la inmunidad adaptativa

Ambos tipos de inmunidad forman parte de un sistema integrado en el que numerosas células y moléculas actúan en cooperación para proteger al organismo contra invasores externos. El sistema inmunitario innato estimula a la inmunidad adaptativa e influye sobre la naturaleza de las respuestas adaptativas para hacerlas más eficaces. Si bien recurren a mecanismos distintos para el reconocimiento de los patógenos, los 2 tipos de inmunidad utilizan muchos de los mismos mecanismos efectores, lo que incluye la destrucción del patógeno mediante la fagocitosis y el sistema de complemento.

Inmunidad innata

La inmunidad innata (también llamada inmunidad natural) está constituida por defensas celulares y bioquímicas que ya existen antes de que tenga lugar un encuentro con un agente infeccioso, y aportan protección rápida contra la infección. Los principales componentes efectores de la inmunidad innata incluyen a las células epiteliales, que bloquean el ingreso de los agentes infecciosos y secretan enzimas, proteínas y péptidos con actividad antimicrobiana; a los neutrófilos fagocíticos y macrófagos, que endocitan y digieren a los microbios; a las células asesinas naturales (natural killer, NK, por sus siglas en inglés), que eliminan a los microbios intracelulares y a los agentes extraños; y al sistema del complemento, que amplifica la respuesta inflamatoria y utiliza la respuesta de ataque a la membrana para lisar a los macrófagos. Las células del sistema inmunitario innato también sintetizan mensajeros químicos que estimulan e influyen sobre la respuesta inmunitaria adaptativa.

El sistema inmunitario innato utiliza receptores para reconocimiento de patrones que identifican las estructuras (ej. azúcares, moléculas lipídicas, proteínas) que comparten los microbios y que con frecuencia son necesarias para su sobrevivencia, pero que no existen en las células humanas. Así, el sistema inmunitario innato es capaz de distinguir entre lo propio y lo ajeno, pero incapaz de identificar a los diferentes agentes.

Inmunidad adaptativa

La inmunidad adaptativa (también denominada inmunidad adquirida) alude a aquélla que se desarrolla a partir de la exposición previa a agentes infecciosos o extraños de otros tipos. Una característica definitoria de la inmunidad adaptativa es su capacidad de distinguir no sólo lo propio de lo ajeno, sino de reconocer y destruir agentes extraños específicos, con base en sus propiedades antigénicas distintas. Los componentes del sistema inmunitario adaptativo son los linfocitos T y B y sus productos. Existen 2 tipos de respuesta inmunitaria adaptativa, la inmunidad humoral y la mediada por células, que actúan para eliminar a los distintos tipos de microbios.

La inmunidad humoral se encuentra mediada por los linfocitos B (células B), y constituye la defensa principal contra los microbios extracelulares y sus toxinas. Las células B se diferencian en células plasmáticas secretoras de anticuerpos. Los anticuerpos circulantes interactúan entonces con los microbios que se encuentran en la sangre o las superficies mucosas y los destruyen.

La inmunidad mediada por células o celular, está mediada por los linfocitos T citotóxicos (células T) y actúa para eliminar los patógenos intracelulares (p. ej., virus). Las células T desarrollan receptores que reconocen a los péptidos virales que se presentan en la superficie de las células infectadas, y luego emiten señales para la destrucción de las células infectadas.

El sistema del complemento

El sistema del complemento provee uno de los principales mecanismos efectores, tanto de la inmunidad humoral como de la innata. Está constituido por un grupo de proteínas (proteínas del complemento C1 a C9), que de manera habitual están presentes en el plasma en forma inactiva.

La activación del sistema del complemento es un proceso que se da con gran regulación; implica la degradación secuencial de sus proteínas para generar una cascada de productos escindidos capaces de tener actividad enzimática proteolítica. Esto permite una amplificación tremenda, toda vez que cada molécula enzimática que activa cada uno de los pasos puede generar moléculas enzimáticas activadas múltiples en el paso siguiente.

La activación del complemento se inhibe por la actividad de proteínas presentes en las células normales del hospedero; así, sus acciones se limitan a los microbios y a otros antígenos que carecen de estas proteínas inhibidoras.

Las reacciones del sistema del complemento pueden dividirse en 3 fases:

1. la de activación inicial,
2. las respuestas inflamatorias de los pasos iniciales, y
3. las respuestas de ataque a la membrana de los pasos finales.

Fase de activación inicial

Existen 3 vías para el reconocimiento de los microbios y la activación del sistema del complemento:

1. la vía alterna, que se activa en las superficies de la célula microbiana en ausencia de anticuerpos y constituye un componente de la inmunidad innata;
2. la vía clásica, que se activa por medio de ciertos tipos de anticuerpos unidos a antígeno, y que forma parte de la inmunidad humoral; y
3. la vía de la lectina, que se activa por la acción de una lectina plasmática que se une a la manosa ubicada en los microbios y activa la vía clásica del sistema en ausencia de anticuerpo.

Respuestas inflamatorias de los pasos iniciales

El componente central del complemento para las 3 vías es la activación de la proteína C3 del complemento, así como su ruptura enzimática en un fragmento C3b mayor y un fragmento C3a más pequeño. Este último estimula la inflamación, al actuar como quimioatrayente para los neutrófilos. El fragmento C3b más grande se adhiere al microbio y funge como opsonina para la fagocitosis. También actúa como una enzima para romper a la proteína C5 en 2 componentes:

1. un fragmento C5a, que induce vasodilatación e incrementa la permeabilidad vascular, y
2. un fragmento C5b, que propicia las respuestas de ataque a la membrana de los pasos finales.

Ataque a la membrana de los pasos finales

En las respuestas de los pasos finales, el fragmento C3b se une a otras proteínas del complemento para constituir una enzima que rompe a la proteína C5, lo que da origen a los fragmentos C5a y C5b. C5a estimula el flujo de entrada de los neutrófilos y la fase vascular de la inflamación aguda. El fragmento C5b, se mantiene adherido al microbio, y desencadena la formación de un complejo con las proteínas del complemento C6, C7, C8 y C9, para dar origen a la proteína del complejo de ataque a la membrana, o poro, que permite que los iones y fluidos ingresen y generen la lisis celular.