Los animales se encuentran constantemente sometidos al peligro de invasiones microbianas (virus, Rickettsias, bacterias, protozoos y hongos) o de sustancias extrañas que provocan diferentes grados de toxicidad. Para impedir los efectos nocivos de ello, los animales han desarrollado a lo largo de la evolución una serie de mecanismos de defensa o barreras defensivas. En los vertebrados existen dos tipos de barreras defensivas: las barreras primarias, generalmente de naturaleza mecánica constituidas por la piel y las secreciones mucosas de sus cavidades internas, y las barreras secundarias, constituidos por los macrófagos y el sistema inmune, que se encargan de destruir o neutralizar los microorganismos que han logrado atravesar las barreras primarias.
La Inmunidad es la capacidad de reaccionar frente a microorganismos patógenos. La Inmunidad puede ser innata o adaptativa. La primera se refiere a factores genéticos que se traen desde el nacimiento, mientras que la segunda se desarrolla en el transcurso de la vida de un individuo. La especificidad de la inmunidad innata es relativamente baja, mientras que para la inmunidad adaptativa es alta. Por esta misma característica es que la diversidad del sistema inmune innato es baja y para el adquirido es muy alta, porque se deben generar mecanismos defensivos para una amplia variedad de agentes patógenos. Los mecanismos defensivos de la inmunidad adquirida o adaptativa son los que en último término nos protegen más eficientemente contra los microbios, debido a que son mecanismos específicos. Los mecanismos innatos son inespecíficos, es decir, siempre ocurren de la misma manera, pues no hay especialización. Otra gran diferencia es que la inmunidad adaptativa tiene memoria, es decir, la capacidad de reaccionar más rápidamente y con mayor cantidad de elementos. La inmunidad innata no tiene memoria. Los componentes de la inmunidad innata incluyen barraras físicas y químicas como la piel, las mucosas y sustancias químicas antimicrobianas como el HCl y la lisozima. Existen también proteínas sanguíneas: gamma-globulinas. Además se presentan células como los fagocitos (macrófagos y neutrófilos). En cuanto a los componentes de la inmunidad adaptativa o adquirida las barreras físicas y químicas están representadas por el sistema inmunológico mucoso y cutáneo y los anticuerpos secretados por la saliva. Las proteínas sanguíneas son los anticuerpos y las células típicas son los linfocitos. La inmunidad adaptativa se puede dividir en activa y pasiva. La forma activa se refiere a anticuerpos que forma el propio individuo, ya sea en forma natural cuando se expone a los agentes extraños o bien, artificial cuando se le inyectan exógenamente a través de las vacunas. La inmunidad adaptativa pasiva involucra anticuerpos que se proporcionan externamente, que no son formados por el propio individuo. También esto puede ser en forma natural o artificial. La forma natural se refiere a los anticuerpos que se obtienen de la leche materna durante el amamantamiento, mientras que la artificial son los denominados sueros, donde los anticuerpos generalmente son formados por otro organismo, como un conejo o un caballo. La gran diferencia entre la inmunidad adaptativa activa y pasiva es que la segunda no genera memoria.
DIFERENCIAS ENTRE INMUNIDAD INNATA Y ADAPTATIVA
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CARACTERÍSTICAS
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INNATA
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ADAPTATIVA
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ESPECIFICIDAD
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Baja
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Alta
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DIVERSIDAD
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Baja
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Alta
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ESPECIALIZACIÓN
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Baja
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Alta
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MEMORIA
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No Hay
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Sí Hay
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PROTEÍNAS
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Complemento
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Inmunoglobulinas
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CÉLULAS
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Macrófagos-Neutrófilos
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Linfocitos
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COMPONENTES DEL SISTEMA INMUNE
1. Órganos Linfoides
a. Timo. Es un órgano pequeño situado en la parte central superior del tórax. Aquí se almacenan y maduran los linfocitos provenientes de la médula ósea roja, especialmente, los linfocitos T.
b. Ganglios Linfáticos. Pequeños engrosamientos en forma redondeada, que se ubican en todo el cuerpo conectados por los vasos linfáticos. El interior de los ganglios linfáticos está revestido por Macrófagos y es el lugar donde también se producen linfocitos.
c. Bazo. Órgano plano, ovalado, situado en la parte superior izquierda del abdomen. En su interior se localizan numerosos folículos linfoides que contienen linfocitos encargados de destruir los patógenos que han alcanzado el sistema circulatorio sanguíneo o linfático. En el Bazo, también se destruyen eritrocitos viejos o anormales.
d. Amígdalas.
2. Tejidos Linfoides
Se encuentra distribuido por todo el organismo, especialmente en zonas que pueden ser puerta de entrada de patógenos, como el Anillo de Waldeyer, situado a la entrada del sistema respiratorio y digestivo. En el intestino se encuentran las Placas de Peyer, que detectan y destruyen los patógenos que superaron la barrera externa de los jugos gástricos. La Médula Ósea Roja se localiza en el interior de las costillas, del esternón, de los huesos de la pelvis y de los huesos largos. En su interior se localizan las células hematopoyéticas que dan origen a las células sanguíneas, como los leucocitos.
3. Células Inmunes
Basófilos
Granulocitos Neutrófilos
Eosinófilos
Leucocitos Monocitos Macrófagos
Células Plasmáticas
Agranulocitos Linfocitos B
Memoria
Helper
Linfocitos Citotóxicos
Linfocitos T Supresores
Memoria
NK
A. Granulocitos. Se caracterizan por tener grandes núcleos lobulados y gránulos bien diferenciados en su citoplasma. Existen tres tipos.
1. Basófilos. En el citoplasma de estas células se encuentran gránulos, los cuales contienen en su interior Histamina, una sustancia que dilata los vasos sanguíneos y hace más permeable los capilares. Los Basófilos liberan histamina en tejidos lesionados y en reacciones alérgicas.
2. Neutrófilos. Tienen por función incorporan por Fagocitosis, elementos extraños que son luego eliminados por los lisosomas que poseen en su citoplasma. Además, poseen la capacidad de atravesar la pared de los vasos sanguíneos, propiedad denominada Diapédesis.
3. Eosinófilos. Al igual que los Neutrófilos, salen de los vasos sanguíneos y fagocitan patógenos. Actúan contra enfermedades causadas por gusanos parásitos.
B. Agranulocitos. Se caracterizan por tener un núcleo con forma redondeada o con forma de riñón. No presentan gránulos en su citoplasma. Existen dos tipos.
1. Monocitos. Si distribuyen y sitúan en el interior de los tejidos, donde se transforman en Macrófagos. Tienen la función de fagocitar las sustancias extrañas que penetran al organismo. Son especialmente abundantes en el hígado, pulmones, piel, sistema nervioso y huesos. Algunos Macrófagos pueden actuar como Células Presentadoras de Antígenos y colaborar con los linfocitos en la actividad inmunitaria. Cuando un macrófago fagocita a un agente patógeno, la mayor parte de los antígenos bacterianos son degradados por enzimas lisosómicas. Algunos fragmentos de estos antígenos se unen a un determinado tipo de molécula de identidad o propia y son “exhibidos” en la superficie del macrófago. El complejo “antígeno extraño-molécula de identidad” activa determinados linfocitos.
2. Linfocitos. Se desarrollan y maduran en órganos linfoides como la Médula Ósea Roja, y el Timo. En el Timo se encuentran los precursores de los Linfocitos T que pasan por un complejo proceso de diferenciación, selección y maduración. La diferenciación implica, entre otras cosas, adquirir la capacidad para sintetizar diferentes glucoproteínas de membrana, que determinan tanto su función como su especificidad antigénica. El primer tipo de glucoproteína de membrana existe en una de dos formas, conocidas como CD4 y CD8. Los Linfocitos T Helper portan la molécula CD4 sobre su superficie, mientras que los Linfocitos T Citotóxicos y Linfocitos T Supresores portan la molécula CD8. La capacidad de los linfocitos para desempeñar sus funciones depende de otro tipo de molécula de superficie conocida como receptor de Linfocito T que consiste en dos cadenas de polipéptidos. Cada una tiene regiones variables y constantes codificadas por genes que, al igual que los de los anticuerpos, se reordenan en el curso de la diferenciación. El resultado es una enorme variedad de Linfocitos T, cada uno de los cuales lleva receptores de células con una sola especificidad antigénica. Los receptores de células T reconocen y se unen a antígenos determinados genéticamente que se encuentran en la superficie de las propias células del cuerpo. Se describen tres tipos de Linfocitos.
2.1 Linfocitos B. Se producen y maduran en el hígado fetal y en la Médula Ósea adulta. Cada Linfocito B presenta un receptor de membrana que se une a un tipo específico de antígeno. Al activarse frente a la presencia de un determinado antígeno, se divide con rapidez para formar un ejército de células idénticas (clones). Algunas de estas células se diferencian en células plasmáticas las cuales producen anticuerpos específicos, y otras se diferencian en células de memoria que continúan produciendo pequeñas cantidades de anticuerpos después de superada la infección.
2.2 Linfocitos T. Se originan en la Médula Ósea Roja, a partir de células madre. En su camino hacia los tejidos linfáticos, los futuros Linfocitos T se detienen en el Timo para su procesamiento. Se han identificado varios tipos y subtipos.
2.2.1 Linfocitos T Helper (TCD4). Secretan sustancia conocidas como citocinas que activan la respuesta inmune. Algunas influyen en el desarrollo de los Linfocitos T, otras en los Linfocitos B y otras lo hacen en la activación de los Macrófagos.
2.2.2 Linfocito T Citotóxico (TCD8). Reconocen y destruyen células con antígenos extraños en su superficie, por ejemplo, células infectadas por patógenos, células cancerosas y los injertos de tejidos ajenos.
2.2.3 Linfocitos T Supresores. A través de la secreción de citocinas, disminuyen la actividad de los linfocitos, tanto B como T, así como de los macrófagos.
2.2.4 Linfocitos T Memoria. Continúan produciendo pequeñas cantidades de citocinas después de superada la infección.
2.3 Natural Killers. También llamados Linfocitos Citolíticos. Son grandes linfocitos que se originan en la Médula Ósea Roja. Su función es destruir células tumorales y una amplia variedad de células infectadas por patógenos, como virus, bacterias, y algunos hongos. Liberan citocinas, así como enzimas denominadas perforinas y granzimas, que destruyen células blanco.
4. Moléculas Inmunes
a. Complemento. Es un conjunto de 20 proteínas del plasma sanguíneo y de las membranas plasmáticas, sintetizadas en el hígado, que normalmente están inactivas. Al activarse, complementan ciertas reacciones inmunitarias como las inflamaciones y las alergias.
b. Citocinas, Citoquinas o Interleucinas. Son pequeñas hormonas proteicas que estimulan o inhiben diversas funciones celulares normales. Algunas estimulan la proliferación de células madres sanguíneas de la médula ósea. Otras regulan las actividades celulares que participan en las defensas inespecíficas, por ejemplo, la Interleucina 2 (IL-2), o Factor de Crecimiento de Células T, es producida por los Linfocitos T Helper para coestimular la proliferación de linfocitos T Citotóxicos, así como la de los Linfocitos B. También activan las células NK.
c. Anticuerpos. Los anticuerpos son moléculas que se liberan en la sangre al ser producidas por las células plasmáticas. En el plasma se unirán con sus antígenos específicos, anulando el carácter tóxico del antígeno o inmovilizando el microorganismo invasor. Los anticuerpos son proteínas del grupo de las globulinas y reciben también el nombre de inmunoglobulinas (Ig). Las moléculas de los anticuerpos se dividen en dos partes funcionalmente diferentes o dominios: el dominio de unión, por donde se producirá el acoplamiento con el antígeno y que es altamente específico, y el dominio efector, que determina la neutralización del antígeno, siendo su especificidad menor. Desde el punto de vista químico, los anticuerpos están compuestos por dos tipos de cadenas polipeptídicas: las cadenas ligeras (L) y las cadenas pesadas (H). Ligadas a las cadenas H hay moléculas de oligosacáridos. Se combinan dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras para formar una molécula tridimensional en forma de Y o de T, compuesta por un tallo constituido por parte de las dos cadenas pesadas con los radicales ácidos (-COOH) terminales y por dos brazos formados por el resto de las cadenas pesadas y por las dos cadenas livianas, todas ellas con los radicales amino (-NH2) terminales. El tallo de los anticuerpos coincide con el dominio efector, mientras que el extremo de los brazos corresponde a dominios de unión con el antígeno específico, de modo que una molécula de anticuerpo es bivalente al tener dos lugares de unión con el antígeno. Las cadenas pesadas y ligeras de los anticuerpos están unidas entre sí mediante puentes disulfuro que estabilizan su estructura en forma de Y. Así mismo, estas cadenas poseen porciones plegadas, denominadas dominios globulares, que está constituidas por 110 aminoácidos y un puente disulfuro. Cada una de las cadenas L tiene dos dominios globulares, en tanto que cada una de las cadenas H tiene cuatro o cinco. En la base de los brazos de los anticuerpos se encuentran unos pocos aminoácidos denominados en conjunto bisagra, puesto que a través de ellos, los brazos y los dominios de unión pueden moverse libremente respecto al resto de la molécula. Por esta zona de bisagra los anticuerpos pueden ser hidrolizados por proteasas como la papaína, obteniéndose por un lado la región efectora o Fragmento Fc y por otro lado las dos regiones de unión con el antígeno o Fragmentos Fab.
Se conocen 5 tipos diferentes de inmunoglobulinas denominadas IgG, IgA, IgM, IgD e IgE, que se diferencias principalmente por el tipo de cadenas H:
Las IgG o gammaglobulinas. Son los anticuerpos más numerosos de la sangre, donde pueden llegar a alcanzar hasta el 85% de las inmunoglobulinas circulantes en la especie humana. Se componen de 2 cadenas L (Light) y dos cadenas H (Heavy) de tipo gamma. Además de unirse a los antígenos, las IgG son capaces de activar tanto el complemento como a los fagocitos sanguíneos (Macrófagos y Neutrófilos). Estas inmunoglobulinas son capaces de atravesar la placenta y penetrar en el feto.
Las IgA están constituidas por 2 cadenas L y por 2 cadenas H de tipo a, aunque este monómero puede asociarse con otro o con dos más mediante una cadena J, dando dímeros o trímeros. Se originan en estructuras linfoides subepiteliales y forman parte de ciertas secreciones exocrinas tales como la leche, el mucus respiratorio e intestinal, la saliva y las lágrimas. No son capaces de atravesar la placenta.
Las IgM son los primeros anticuerpos que se producen en una respuesta inmunitaria. Están compuestas por 5 monómeros de anticuerpos unidos por puentes disulfuro y por una cadena polipeptídica denominada J. Las cadenas H son de tipo m. Las Aglutininas anti-a y anti-b del plasma sanguíneo son ejemplos de estas Ig. Tienen una gran avidez por moléculas o microorganismos antigénicos polivalentes, como los virus, encargándose también de activar a los macrófagos y al sistema del complemento. Estos anticuerpos no son capaces de atravesar la placenta.
Las IgD se componen de 2 cadenas L y de 2 cadenas H de tipo d. Son anticuerpos de la superficie de diferentes tipos celulares. Activan a los Linfocitos B.
Las IgE se componen de dos cadenas L y de dos cadenas H de tipo e. Se encuentran principalmente en los tejidos, donde, al unirse con antígenos específicos, inducen a mastocitos y granulocitos basófilos a liberar histamina molecular, causante de fenómenos alérgicos como el asma y la urticaria. Brindan protección contra gusanos parásitos. Tampoco atraviesan la placenta.
Tipos de Antígenos
Los antígenos son aquellas sustancias capaces de desencadenar el mecanismo de la inmunidad humoral o de provocar la síntesis de anticuerpos específicos. Pueden actuar como antígenos moléculas del propio animal (autoantígenos), lo cual es un fenómeno muy raro puesto que el organismo tiene capacidad para reconocer las moléculas propias de las extrañas; moléculas de otro individuo de la misma especie (isoantígenos) o moléculas de individuos de especies diferentes (heteroantígenos). Los antígenos se unen específicamente a anticuerpos libres o de superficie a través de una pequeña zona denominada determinante. El antígeno se dice que es monovalente cuando tiene un solo determinante en su molécula de modo que sólo se puede unir a él un anticuerpo; en tanto que es polivalente cuando tienen varios determinantes lo que produce que se pueden unir a él varias moléculas del mismo o de diferentes anticuerpos. Son moléculas con propiedades antigénicas polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos, lípidos e inclusos polímeros sintéticos.
Reacción Antígeno-Anticuerpo
Los anticuerpos, al reconocer a los antígenos, se unen a sus determinantes antigénicos mediante fuerzas de van der Waals, fuerzas hidrofóbicas o iónicas, en una reacción denominada Complejo Antígeno-Anticuerpo. En esta unión no se establece ningún enlace covalente entre antígeno y anticuerpo. La reacción antígeno-anticuerpo es extraordinariamente específica: entre multitud de determinantes antigénicos, un anticuerpo puede reconocer a aquellos que le son complementarios. Como consecuencia de la reacción antígeno-anticuerpo, las moléculas del antígeno pierden su carácter tóxico o bien los microorganismos con moléculas antígenas son destruidos o son más fácilmente fagocitados. Existen diferentes tipos de reacción antígeno-anticuerpo: Precipitación, Aglutinación, Neutralización y Opsonización.
RECONOCIMIENTO DE LO PROPIO
La capacidad del Sistema Inmune de los vertebrados de distinguir lo propio de lo extraño depende en gran medida de un grupo de proteínas de superficie celular denominadas como antígenos MHC. Estos antígenos son codificados por un grupo de genes estrechamente relacionados que reciben el nombre de Complejo Mayor de Histocompatibilidad (Major Histocompatibility Complex, MHC). En el ser humano, el MHC se denomina Grupo de Antígenos Leucocitarios Humanos o Grupo HLA (Human Leukocyte Antigen). Estos genes son polimórficos, es decir, variables, existiendo en la población múltiples alelos. Por lo tanto, las proteínas que codifican suelen diferir de un individuo a otro con tantas combinaciones posibles que no es probable que dos personas, a menos que sean gemelos idénticos, tengan las mismas proteínas MHC en sus células. Cuanto más relacionados estén dos individuos, tanto más genes MHC tienen en común. Por ello, el MHC es una especie de huella dactilar bioquímica.
El MHC se divide en tres grupos de genes que codifican distintos conjuntos de proteínas. Estas proteínas difieren en su distribución en los tejidos y en su estructura química. Los antígenos de MHC clase I se encuentran en las células de todo el cuerpo y son esenciales en la identificación de las células enfermas por parte de los Linfocitos T Citotóxicos. Los MHC clase II se unen a antígenos extraños producidos dentro de las células, por ejemplo, por virus, formando complejos moleculares que exhiben en la superficie celular. Las moléculas de clase II se encuentran en la superficie de los Macrófagos y de los Linfocitos B. Son esenciales en la presentación de los antígenos extraños a las células T Helper que, a su vez, son esenciales para la activación y proliferación de los Linfocitos B y de los Linfocitos T Citotóxicos.
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