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    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel11UNIDAD. EL SISTEMA INMUNITARIO IEl organismo vivo tiene mecanismos para evitar ser invadido y atacado desde dentro. Se tratadel sistema inmunitario o inmunológico, que dispone de una serie de barreras frente a lainvasión.La base fundamental de este sistema de defensa es reconocer lo propio de lo ajeno y atacarhasta destruir esto último.En este tema se va a examinar las bases celulares y moleculares que constituyen los sistemasde defensa, centrándonos en el hombre. Se trata de conocer cómo determinados tipos decélulas y las proteínas que éstas secretan actúan de forma conjunta como defensas, quepueden ser inespecíficas o muy específicas, para proteger al cuerpo del ataque demicroorganismos o de agentes extraños al mismo.Como es fácil imaginar, todo el sistema de reconocimiento se basa en la existencia de señalesquímicas y en su detección por los receptores de membrana de las células, es decir, es unacuestión de comunicación entre las células.La inmunidad es el conjunto de respuestas mediante las cuales el organismo se opone adeterminadas sustancias, reconocidas como extrañas, que reciben el nombre general deantígenos.En un principio, se concebía la respuesta inmunitaria como la resistencia que opone unorganismo ante la invasión de un determinado microbio o parásito. El concepto actual derespuesta inmunitaria es más amplio: la respuesta inmunitaria va dirigida contra todasustancia que el organismo reconozca como extraña, sea cual sea su origen.1. Tipos de respuesta inmunitariaTodos los organismos han desarrollado mecanismos de defensa frente a la invasión de agentespatógenos. Estos mecanismos son de dos tipos:a) Mecanismos no específicos o inespecíficos. Constituyen la primera línea de defensa contralas infecciones. Se trata de mecanismos que impiden que los microorganismos se introduzcanen el organismo o los destruyen con rapidez (mediante la respuesta celular). Estosmecanismos no actúan de forma específica sobre el organismo patógeno, es decir, sonmecanismos existentes antes de que se produzca el encuentro con el agente patógeno. Dichosmecanismos carecen de memoria. En este tipo de mecanismo participan las barrerasdefensivas, la inflamación, el interferón, las células fagocíticas y el sistema de complemento.b) Mecanismos de defensa específicos. Constituye la segunda línea defensiva del organismocontra las infecciones. Se basa en la respuesta inmunitaria, es decir, en el reconocimiento deantígenos extraños. Para ello se responde de forma específica. Estos mecanismos se activantras la exposición a un agente infeccioso. Se caracterizan por poseer memoria. En este tipo demecanismo participan los linfocitos B y los linfocitos T.Tanto los mecanismos de defensa específicos como los no específicos trabajan juntos formandoun sistema de defensa integrado.Las células del sistema inmunitario.Todas las células que participan en la respuesta inmunitaria proceden de células madrehematopoyéticas pluripotentes (sten cells) que residen en la médula ósea y en el hígado fetal.Se distinguen dos líneas:- La línea mieloide. Se constituye de células que intervienen en la respuestainespecífica. Entre ellas se encuentran: los eritrocitos, las plaquetas, los mastocitos, losbasófilos, los eosinófilos, los neutrófilos y los monocitos (de los que derivan losmacrófagos y las células dendríticas).
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel22- La línea linfoide: Se constituye de células que intervienen en la respuesta específica.A partir de ellas se forman las células NK (que también intervienen en la respuestainespecífica), los linfocitos B y los linfocitos T.Recuerda que los leucocitos o glóbulos blancos se clasifican en tres tipos:- Granulocitos: Poseen gránulos en el citoplasma que se tiñen de modo distinto al utilizardiferentes colorantes. Dentro de ellos encontramos: los neutrófilos, los eosinófilos y losbasófilos.- Monocitos. Células fagocitarias, si pasan de la sangre a los tejidos reciben el nombre demacrófagos.- Linfocitos. Encontramos los linfocitos B, los linfocitos T y los linfocitos NK (naturalkiller).Mención especial merecen dos tipos de glóbulos blancos- Células asesinas o células NK (del inglés natural Killer). Son un tipo de linfocitos quecarecen de especificidad o memoria. Se encargan de destruir algunos tipos de célulascancerosas o células infectadas por virus. Representan las defensas naturales contra elcáncer.- Células dendríticas. Su nombre hace referencia a las numerosas proyecciones queposeen. Pertenecen a un tipo de glóbulos blancos denominados fagocitos, ya que poseenuna elevada eficacia a la hora de fagocitar material peligroso para el organismo. Actúantambién como células presentadoras de antígenosLos mastocitos son un tipo de células que no se encuentran circulando por el torrentecirculatorio, sino en los tejidos. Se encuentran en situaciones normales en nuestro organismo ytienen como misión participar en las reacciones inflamatorias e inmunológicas del mismo. Losmastocitos tienen en su citoplasma diversos gránulos que contienen histamina y otrassustancias químicas que cuando se liberan al tejido que las rodea provocan varias reaccionesque incluyen la dilatación de los capilares, el hinchazón y el desarrollo de picor. Estas célulasparticipan también en los procesos de curación y reparación de las heridas. Es frecuente quecuando se produce una herida o una cicatriz se aprecie una sensación de picor en la misma,que está causada por la mayor presencia de mastocitos y de la liberación de histamina porparte de los mismos en los procesos de cicatrización.2. Los mecanismos defensivos no específicos (inespecíficos)Los animales suelen convivir con los microorganismos, incluso con los que son potencialmentepatógenos para ellos. Aunque, generalmente, no les afectan porque disponen de defensascapaces de rechazarlos. Muchas de ellas son defensas inespecíficas, es decir, actúan sobrecualquier tipo de microorganismo. Estas defensas pueden ser barreras físicas, como la piel obarreras químicas, como ciertas sustancias que actúan en los fluidos naturales (saliva, jugogástrico) y en la sangre o también células que fagocitan microorganismos. Losmicroorganismos o microbios invasores deben atravesar dos tipos de barreras defensivasinespecíficas: las barreras primarias y las barreras secundarias.2.1. Barreras primarias (barreras externas)Para invadir el cuerpo de los animales, los microbios deben atravesar su piel o bien penetrarpor alguno de sus orificios naturales. La piel y todas las secreciones que existen en lasaberturas y conductos de los animales reciben el nombre de barreras defensivas primarias. Piel. Es una barrera física (o mecánica) casi infranqueable para los microorganismos graciasa las siguientes características:
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel33- Grosor de la piel. En las personas puede variar entre 0,5 mm en los párpados y 4 mm enlas palmas de las manos y las plantas de los pies. Este espesor impide la entrada de losmicroorganismos.- Procesos de queratinización y descamación de sus capas celulares más externas queeliminan los microorganismos adheridos a estas capas.- Presencia de secreciones de las glándulas sebáceas y de sudor. Favorece un pH algoácido que resulta perjudicial para los microbios.- Existencia de flora bacteriana de la piel. Impide el asentamiento y desarrollo de otrosmicrobios que se depositan sobre ella.- Presencia de escamas, plumas o pelos. Las escamas en la piel de los peces y losreptiles, las plumas de las aves y los pelos de los mamíferos proporcionan mayorprotección y contribuyen a impedir la invasión de los microorganismos.No obstante, la piel puede ser traspasada fácilmente por los microorganismos a través delesiones en ella, como las producidas por las heridas. Secreciones mucosas. En las aberturas naturales de los animales como la boca, el ano, lasfosas nasales y las vías respiratorias, urogenitales y digestivas, las secreciones mucosas querecubren los epitelios junto a la flora bacteriana son las barreras defensivas masrepresentativas:- Secreciones ácidas del epitelio vaginal y de los conductos digestivos como elestómago. Contribuyen a formar un ambiente desfavorable para la vida y proliferaciónde los microorganismos. Destacan el ácido láctico y los ácidos grasos producidos porlas secreciones sebáceas y sudoríparas, la lactoperoxidasa de la leche materna, o elcerumen de los oídos.- Mucosas respiratorias. Los microbios y las partículas extrañas que quedan atrapadosen el mucus son eliminados mediante el movimiento ciliar de las células epiteliales, porla tos y por el estornudo.- Flora bacteriana propia del tubo digestivo. Contribuye a evitar la proliferación demicroorganismos patógenos, por antagonismo, compitiendo por los nutrientes oliberando sustancias inhibitorias. Constituyen la flora autóctona de microorganismos.Por ejemplo, las bacterias comensales del epitelio vaginal liberan ácido láctico que evitala invasión de microbios patógenos.- Entre las enzimas de estas secreciones destacan: la lisozima, que es capaz de destruirla capa de mureína de la pared bacteriana y se encuentra en la saliva, en la secreciónlacrimal y en la secreción nasal y la espermina, que presenta acción bactericida y seencuentra en el esperma de los animales. Temperatura elevada. Una temperatura elevada es un impedimento para el crecimientode determinados microorganismos. Por esta razón, la fiebre moderada estimula alorganismo a luchar contra la infección, ya que dificulta la multiplicación de ciertos virus ybacterias. Cantidad de hierro en sangre. Su disminución inhibe el crecimiento bacteriano, ya quees el elemento indispensable para las bacterias.La piel y las mucosas, especialmente las que tapiza el intestino grueso, están pobladas por unaflora bacteriana autóctona cuyas poblaciones establecen relaciones de tipo ecológico quecontribuyen a la defensa del organismo. Estas poblaciones suprimen el crecimiento de muchosagentes potencialmente patógenos produciendo sustancias inhibitorias del crecimiento, comoel ácido láctico.2.2. Barreras secundariasLa barrera secundaria celular o defensa fagocítica es un mecanismo que se pone enmarcha en el interior de los animales, cuando los microbios logran atravesar las barrerasprimarias. Estas barreras son:
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel44 Células fagocíticas. Entre las células sanguíneas de los vertebrados superiores seencuentran varios tipos de glóbulos blancos o leucocitos con capacidad fagocitaria, como losmonocitos y los neutrófilos. Se trata de células con capacidad ameboide, por emisión depesudópodos, capaces de destruir sustancias extrañas y también células tumorales yenvejecidas. Pertenecen a esta categoría:- Monocitos (2-8 % del total de leucocitos). Después de permanecer varios días en eltorrente sanguíneo, estas células migran a diferentes tejidos (tejido conjuntivo, sinusoideshepáticos) u órganos (bazo, pulmones, médula ósea, ganglios linfáticos) y se transformanen macrófagos, al aumentar de tamaño e incrementar su capacidad fagocítica. El conjuntode macrófagos recibe el nombre de sistema retículoendotelial.Los macrófagos que se encuentran en la piel, ganglios linfáticos, bazo o timo pueden actuarcomo células presentadoras de antígeno (APC).- Neutrófilos o micrófagos (50-70 % del total de leucocitos). Se encuentran en grannúmero en el torrente sanguíneo y tienen una vida media corta. Las sustancias químicasque liberan los tejidos infectados por los microbios atraen quimiotácticamente a losneutrófilos que salen de los vasos sanguíneos, por el mecanismo de diapédesis,atravesando sus paredes, gracias a su movimiento ameboide.Estos dos tipos de células eliminan los gérmenes mediante fagocitosis, un tipo deendocitosis que engloba los microorganismos en vacuolas fagocíticas para destruirlos. Losfagocitos engloban, mediante emisión de pseudópodos, los microorganismos patógenos en unfagosoma que, a continuación, se fusiona con un lisosoma para formar un fagolisosoma. Elpatógeno es destruido por la actividad de las enzimas digestivas del lisosoma. Los restos nodigeridos son expulsados al exterior.Junto a este proceso de fagocitotis se desencadena la respuesta inflamatoria.La respuesta inflamatoria es una reacción local que dificulta la proliferación del patógeno,favorece su destrucción por los linfocitos NK y por los fagotitos y estimula la reparación de losdaños causados por la infección de los tejidos.La reacción inflamatoria se desencadena cuando las células de los tejidos afectados por unproceso infeccioso liberan sustancias (liberación de mediadores) como la histamina o laserotonina, que atraen a las células fagocitarias y son vasodilatadores, debido a las cuales lazona se inflama y se enrojece.El resultado de la reacción inflamatoria es:- Dilatación de los vasos sanguíneos locales, con lo que llega más sangre y, por tanto,más leucocitos a la zona infectada. Esto da lugar al enrojecimiento o rubor (debido alincremento de flujo sanguíneo a la zona afectada debido a la dilatación de los vasossanguíneos) y al incremento de la temperatura o calor. (debido a la vasodilatación y elaumento de oxígeno debido a la intensa actividad que está teniendo lugar.- Aumento de la permeabilidad vascular, lo que facilita la salida de plasma y de célulassanguíneas. Ello da lugar a un hinchazón (edema) y dolor por acumulación de líquido en elmedio extracelular. Los vasos sanguíneos se hacen más permeables, por lo que sale líquidoal espacio extracelular, lo que provoca la inflamación de la zona y el dolor debido a lapresión ejercida sobre las terminaciones nerviosas. La sangre trae a la zona una grancantidad de células fagocitarias que hacen su labor, lo que se pone en evidencia por laproducción de pus. El pus es una mezcla de suero, bacterias muertas y glóbulos blancos,que mueren tras fagocitar grandes cantidades de bacterias, células dañadas y sustanciasextrañas.Todo esto favorece la llegada de leucocitos al foco de infección al atravesar los capilaressanguíneos.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel55Las otras barreras secundarias son: Sistema inmunitario. Es la última barrera defensiva de los animales ante el ataque demicroorganismos. Está constituido por: los anticuerpos, sustancias químicas orgánicas, lascélulas productoras de anticuerpos y las células cooperadoras, que actúanreconociendo específicamente a los microorganismos y a las moléculas extrañas. Interferón y complemento. Es un conjunto de proteínas producidas por los linfocitos Tque destruyen o actúan contra la proliferación de virus, bacterias y otros microorganismos.Las células infectadas por virus producen unos polipéptidos llamados interferones (sellaman así porque interfieren con la infección vírica) que liberan al espacio extracelular yprotegen a las células vecinas que aún no han sido infectadas. Esta acción de interferenciase debe a que los interferones se unen a ciertos receptores de las células sanas y provocanen ellas un tipo de respuesta que impide la replicación de los virus dentro de la célula.El sistema de complemento es un conjunto de proteínas, llamadas así porquecomplementan la acción iniciada por los anticuerpos para destruir a los patógenos. Estasproteínas viajan por la sangre y en ausencia de antígenos están inactivas. También actúaestimulando la capacidad fagocítica de los macrófagos.3. La inmunidadLa inmunidad es el estado de invulnerabilidad a una determinada enfermedad infecciosa (opropiedad de los organismos para rechazar cualquier cuerpo extraño que pretenda invadir elpropio cuerpo) . Sus principales características son las siguientes: Específicidad. Los antígenos provocan una respuesta específica que supone una interaccióncon receptores específicos. Así, una persona que ha pasado la varicela es inmune a estaenfermedad, pero no a otras como el tifus o la rabia. Memoria. La inmunidad a determinada enfermedad infecciosa tiene memoria en el animal,manteniéndose un cierto tiempo, que puede ser desde solo unos días a toda la vida.La resistencia a las enfermedades es distinto de la inmunidad, ya que no discrimina a losdiferentes microbios y además, tampoco perdura en el tiempo.La Inmunología es la ciencia que se encarga de estudiar todo lo relacionado con la inmunidada las infecciones, es decir, el sistema inmunitario.3.1. Inmunidad naturalLos animales pueden adquirir inmunidad de manera natural de dos formas, según sea laprocedencia de los anticuerpos: Activa. Son los propios mecanismos inmunológicos del animal los que logran la inmunidad.Al verse expuesto a una invasión microbiana, su sistema inmunológico empieza a actuarproduciendo anticuerpos específicos contra esos microbios. Si se vence a la invasiónmicrobiana, el animal está inmunizado contra esos microbios durante el tiempo que losanticuerpos permanezcan en la sangre. Se adquiere inmunidad activa de dos formas: deforma natural tras superar una infección y de forma artificial a través de la vacunación. Pasiva. Los anticuerpos no han sido producidos por el propio individuo, sino que los haadquirido del exterior. Podemos distinguir entre inmunidad natural pasiva e inmunidadartificial pasiva. La inmunidad natural pasiva se adquiere a través de la placenta. El feto delos mamíferos adquiere inmunidad natural mientras está en el útero materno, puesto que através de la placenta recibe constantemente los anticuerpos que hay en la sangre de lamadre. De esta manera, las crías de los mamíferos consiguen una inmunidad natural de tipopasivo hasta que sus mecanismos inmunológicos se desarrollan completamente.La inmunidad artificial pasiva se adquiere mediante la sueroterapia.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel66La inmunidad pasiva produce una resistencia poco duradera y no genera memoria.3.2. Inmunidad artificial o adquiridaLa inmunidad también puede adquirirse artificialmente mediante el uso de técnicas ajenas alorganismo. En función de la finalidad, se pueden utilizar dos sistemas:1. Vacunación. Es un método preventivo de inmunidad adquirida artificialmente deforma activa. Consiste en inyectar a una persona microbios muertos o atenuados de laenfermedad que se quiere prevenir para activar el sistema inmunitario y que se produzcananticuerpos específicos. Actualmente se dispone de vacunas contra numerosas enfermedadescomo el cólera, la tuberculosis, el tétanos, el sarampión, la meningitis y la rabia.La vacunación induce la selección clonal de los linfocitos B y T específicos, lo que producecélulas con memoria. En el momento en el que el organismo se expone de nuevo al antígenose produce una respuesta secundaria más rápida y eficaz que la respuesta primaria. Haydistintos tipos de vacunas, entre ellas podemos citar:Las actuales vacunas están elaboradas de tres modos distintos: Microorganismos atenuados. Tienen un alto poder inmunogénico y se administran en unasola dosis; pero presentan el riesgo de poderse convertir en virulentas. Es el caso de lasvacunas contra la tuberculosis, el sarampión y la rubéola. Microorganismos muertos por el calor, por sustancias químicas o por rayos gamma,aunque con capacidad antigénica. No se convierten en virulentas pero se necesitaadministrar varias dosis para que produzcan sus efectos. Por ejemplo la vacuna contra elcólera, la polio y la rabia. Macromoléculas antigénicas de microorganismos. Presentan el inconveniente de que esdifícil disponer de una suficiente cantidad del componente purificado. Es el caso de lasvacunas contra la meningitis, la difteria y el tétanos.2. Sueroterapia. Es un tratamiento curativo dentro de la inmunidad adquiridaartificialmente de forma pasiva, con una duración limitada. Consiste en proporcionar a unpaciente aquejado de una enfermedad infecciosa los anticuerpos específicos de los antígenosque producen la enfermedad. Estos anticuerpos se obtienen mediante técnicas de clonación apartir de linfocitos capaces de producirlos (anticuerpos monoclonales) o a partir de suero decaballo previamente vacunado con el antígeno. Existen sueros contra enfermedades infecciosascomo la escarlatina, el botulismo y el tétanos, así como contra diversos venenos de serpientes.Es una práctica que se lleva a cabo cuando un individuo ya está enfermo y no es posibleesperar a que una vacuna haga efecto o cuando el sistema inmunológico está debilitado y nosintetiza correctamente los anticuerpos.4. El sistema inmunitarioEl sistema inmunitario está formado por el conjunto de células, tejidos y moléculasimplicado en los procesos de inmunización. Este sistema se caracteriza por su capacidad dereconocimiento de moléculas extrañas al organismo, lo que desencadena una serie de procesoscelulares y moleculares que las neutralizan o destruyen. Este proceso recibe el nombre derespuesta inmunológica y puede ser de dos tipos: celular, propiciada por células yhumoral, producidas por anticuerpos. Ambas respuestas se relacionan con los linfocitos.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel774.1. LinfocitosLos linfocitos o células inmunocompetentes (20-40 % del total de leucocitos) seencuentran en la sangre y en la linfa, tienen el núcleo grande y redondeado y escasocitoplasma. Se pueden distinguir dos tipos, según su respuesta inmunológica: Linfocitos B o células B. Son los responsables de la inmunidad humoral. En losmamíferos se forman y maduran en la médula ósea (en el hígado durante el desarrollo fetal),mientras que en las aves maduran en la bolsa de Fabricio. Intervienen en la respuestainmune humoral. Presentan anticuerpos o receptores en la superficie externa de sumembrana plasmática que reaccionan con antígenos específicos de microorganismos. Alactivarse, se convierten en células plasmáticas, con un gran retículo endoplasmático, queproducen anticuerpos libres específicos que los neutralizan. Linfocitos T o células T. Intervienen en la inmunidad celular. Proceden de la médulaósea y maduran en el timo y no son capaces de producir anticuerpos libres. Intervienen en larespuesta inmune celular en la que, con sus receptores de membrana, detectan antígenossituados en la superficie de otras células. Los receptores de los linfocitos T no sonanticuerpos, sino macromoléculas constituidas por dos cadenas proteicas unidas a proteínasde superficie de la membrana plasmática. Hay tres tipos de linfocitos T, según la función quedesempeñan:- Linfocitos T citotóxicos (Tc). Destruyen las células infectadas por virus o célulastumores. Sus recpetores son glucoproteínas CD8.- Linfocitos T colaboradores o células helper (células Th). Reciben este nombre porqueayudan a los liunfocitos B, activándoles para que produzcan anticuerpos. También influyensobre los macrófagos de la sangre, aumentando su capacidad para fagocitar. Por últimoproducen interleucinas, que son moléculas que activan y hacen proliferar a los linfocitoscitotóxicos. Presentan como receptores la glucoproteína CD4.- Linfocitos T supresores. Inhiben tanto la respuesta celular como la humoral, porqueatenúan la actividad de los colaboradores.Respuesta humoralCuando un antígeno penetra en el organismo, acaba por encontrarse con el linfocito quemuestra en su superficie el anticuerpo con el que se puede acoplar. Esta unión estimula yactiva al linfocito, que prolifera rápidamente generando dos estirpes celulares:1. Células plasmáticas. Acaban por diferenciación de los linfocitos B inmaduros queaumentan mucho de tamaño, cambian la disposición de la cromatina en el núcleo ydesarrollan mucho RE rugoso, que genera constantemente muchos anticuerpos. Las célulasplasmáticas se sitúan en la corteza de los ganglios linfáticos y no salen de ellos. En cambio, silo hacen los anticuerpos que producen, que acceden a la zona infectada a través de la linfa.2. Células de memoria. No todos los linfocitos B se transforman en células plasmáticas,algunos se convierten en células de memoria que permanecen en la sangre y continúanfabricando pequeñas cantidades de anticuerpos durante mucho tiempo. Una vez superada lainfección, si el organismo vuelve a encontrarse con el mismo patógeno, este dispone decierta cantidad de anticuerpos específicos contra él. Además, las células de memoria entranen un proceso rápido de proliferación, originando otra vez las dos estirpes celulares (célulasplasmáticas), Las células plasmáticas en esta ocasión originan IgG y nuevas células dememoria.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel88Respuesta celularEn esta respuesta intervienen los linfocitos T y los macrófagos, pero no se fabricananticuerpos, y es un mecanismo especialmente efectivo en la destrucción de célulasinfectadas por virus, en células tumorales o en células infectadas por un parásito intracelular.4.2. Células presentadoras de antígenosLas células presentadoras de antígenos son capaces de activar a los linfocitos T al«presentarles» moléculas de antígenos unidas a macromoléculas de su membrana. Pertenecena este grupo diferentes tipos de células como los macrófagos sanguíneos, las célulasdendríticas de los órganos linfoides y las células de Langerhans de la piel. Además, las célulascancerosas también interactúan con los linfocitos T.El mecanismo de presentación de los antígenos a los linfocitos T se realiza en varios pasos:- La célula presentadora capta antígenos que, mediante endocitosis, penetran en su interior.En el caso de las células cancerosas, los antígenos son generados por las propias células.- En el interior de ambas células, las enzimas hidrolíticas de los lisosomas degradan lasproteínas de los antígenos y los transforman en fragmentos antigénicos o péptidossencillos.- Parte de estos fragmentos van a parar a la membrana plasmática, donde son asociados a lasproteínas MHC, denominadas también complejo principal de histocompatibilidad. Lospéptidos de origen antigénico quedan así expuestos al exterior de las células presentadoras.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel99- La «presentación» de péptidos antigénicos por parte de estas células determina que algunoslinfocitos T colaboradores reconozcan a estos péptidos, gracias a sus receptores demembrana, uniéndose específicamente a los antígenos presentados. Este reconocimiento deantígenos, por parte de linfocitos T colaboradores, provoca que éstos queden activados.4.3. Órganos linfoidesLos órganos relacionados con la formación, maduración o acumulación de linfocitos se llamanórganos linfoides. Se distinguen dos tipos, según la función que desempeñan:Como los linfocitos T reconocen a los antígenosLos linfocitos T forman parte del sistema inmunitario de vigilancia.Contribuyen a identificar antígenos, que son sustancias extrañas alcuerpo. Sin embargo, para ser reconocido por un linfocito T, unantígeno debe ser procesado y “presentado” al linfocito de forma talque éste pueda identificarlo, como se muestra a continuación.1. Un antígeno que circula por el cuerpo tiene una estructura que unlinfocito T no puede reconocer.2. Una célula procesadora de antígenos, como un macrófago, rodea eingiere al antígeno.3. Las enzimas de la célula procesadora de antígenos rompen dichoantígeno hasta reducirlo a fragmentos.4. Algunos fragmentos de antígeno se unen a moléculas del complejomayor de histocompatibilidad y son lanzados a la superficie de lamembrana celular.5. Un receptor de células T, localizado en la superficie de un linfocito T,reconoce el fragmento de antígeno unido a una molécula del complejomayor de histocompatibilidad y se adhiere a él.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel1010 Órganos linfoides primarios. Son aquellos en los que se produce la maduracióndefinitiva de los linfocitos, como la médula ósea roja y el timo o la bolsa de Fabricio de lasaves.La médula ósea roja se encuentra, en los adultos, en el interior de los huesos planos,como los que forman el cráneo, de los huesos cortos, como las costillas, y de las epífisis ocabezas de los huesos largos. En la médula ósea roja se encuentran las células madre,precursoras de los linfocitos. Estas células madre pueden madurar en la propia médula ósea,transformándose en linfocitos B, o salen de la médula ósea.El timo es un órgano extremadamente importante para el desarrollo de los linfocitos T, quese encuentra algo atrofiado en el adulto. Algunas células madre hematopoyéticas de lamédula ósea migran al timo y en él se transforman en linfocitos T. Estos linfocitos sonsometidos, en este órgano, a una intensa selección que provoca que el 95 % de ellos seaeliminado y el 5 % restante migre a los órganos linfoides secundarios donde se transformanen linfocitos T. Órganos linfoides secundarios. En ellos se produce laacumulación de linfocitos, y por tanto en ellos seproducen las interacciones necesarias para lasactivaciones celulares específicas. Los linfocitosreaccionan contra antígenos específicos. Son: elbazo, los ganglios linfáticos y el tejido linfoide difuso ocon folículos linfáticos.- Bazo. Es un órgano de unos 200 gramos de masa enla especie humana y que se encarga de filtrar lasangre, eliminando los eritrocitos y leucocitosdefectuosos. También presenta unas zonas ricas enlinfocitos B y otras zonas ricas en linfocitos T. Estoslinfocitos responden activamente ante la presencia deantígenos extraños en la sangre.- Ganglios linfáticos. Su función es similar a la delbazo. Se encargan de filtrar la linfa, gracias a la acciónde las células macrofagocitarias de su interior. En laespecie humana, los ganglios linfáticos tienden aconcentrarse en los capilares linfáticos de las ingles,axilas, zona cervical y subclavicular. Su inflamación esindicio de la existencia de una infección microbiana yde la acción del aparato inmunológico.- Tejido linfoide difuso. En diferentes partes delcuerpo se encuentran linfocitos, células plasmáticas yfagocitos aislados de manera difusa o formandoagregados denominados folículos linfáticos. Suelenestar asociados con el epitelio de revestimiento decavidades internas, por lo que se denominanestructuras linfoepiteliales. Las más importantes deestas estructuras son las amígdalas, el apéndice ylas placas de Peyer (en relación con el intestinodelgado). En estas estructuras linfoepiteliales seacumulan células inmunocompetentes.4.4. AntígenosToda sustancia que sea capaz de desencadenar una respuestainmunitaria recibe el nombre de antígeno o inmunógeno. Losantígenos pueden ser de varios tipos según sea su procedencia:
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel1111 Heteroantígenos. Son macromoléculas que pertenecen a otros organismos, de otra especiediferente de la humana. Muchas macromoléculas pueden actuar como antígenos, como casitodas las proteínas, nucleoproteínas, muchos polisacáridos y lípidos complejos que seencuentran sobre la pared celular bacteriana o sobre cápsulas víricas, o que son liberadospor microorganismos y dispersados en el medio interno del animal. Muchas moléculas que noson inmunógenas adquieren esta propiedad al combinarse con proteínas. Isoantígenos o aloantígenos. Porceden de otro individuo de la misma especie, como losantígenos de superficie de los glóbulos rojos que constituyen el sistema ABO sanguíneohumano. Autoantígenos. Moléculas del propio individuo a las que el sistema inmunitario reconocecomo extrañas.. Cuando ocurre, se produce el fenómeno llamado autoinmunidad en el queel sistema inmunológico se vuelve contra el propio organismo, pudiendo causar gravesenfermedades.4.4.1. Estructura de los antígenosAunque los antígenos son fundamentalmente proteínas, muchos son polisacáridos y lípidoscomplejos que tienen capacidad antigénica; esto es, desencadenan la formación deanticuerpos.En el antígeno existe una parte que corresponde al determinante antigénico o epítopocorresponde a una parte del antígeno a la cual se unen específicamente los receptores demembrana de los linfocitos y los anticuerpos. En los antígenos proteicos, el determinante sueleestar formado por solo cuatro o cinco aminoácidos. El antígeno puede ser de dos tipos, segúnel número de determinantes: Univalente. Tiene un solo determinante antigénico en su molécula, de modo queúnicamente se puede unir a él un anticuerpo. Polivalente. Presenta varios determinantes antigénicos, de modo que puede unirse a variosanticuerpos iguales o diferentes.La unión entre el antígeno y el anticuerpo es por complementariedad, mediante enlaces débiles(fuerzas de Van der Waals, atracciones electrostáticas, etc.), del tipo llave-cerradura.4.4.2. HaptenosLos haptenos son pequeñas moléculas que tienen capacidad para unirse a anticuerposespecíficos, pero por sí solos no son inmunogénicos, es decir, no estimulan las célulasinmunocompetentes ni la producción de anticuerpos. Sin embargo, los haptenos puedenadquirir propiedades antigénicas cuando se unen a las denominadas moléculastransportadoras, generalmente proteínas.4.5. Anticuerpos o inmunoglobulinasLos anticuerpos son proteínas del grupo de las globulinas que se unen específicamente a losantígenos. Por sus propiedades inmunológicas reciben también el nombre deinmunoglobulinas (Ig).Los anticuerpos son producidos por los linfocitos B y su difusión se realiza por la sangre, lalinfa, los líquidos intersticiales y las secreciones donde llevan a cabo su acción.Según la localización los anticuerpos pueden dividirse en dos tipos, los anticuerpos desuperficie, receptores de antígenos, que quedan adheridos a la membrana plasmática dellinfocito B y los anticuerpos libres circulantes en la sangre, que son segregados al exterior
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel1212de la célula, donde pueden llegar a constituir hasta el 20% de la masa total de las proteínasdel plasma sanguíneo.4.5.1. Estructura de las inmunoglobulinasLa estructura básica de las inmunoglobulinas está integrada por cuatro cadenas polipeptídicas.Se combinan dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras para formar una moléculatridimensional en forma de Y. Se puede dividir según su estructura en dos zonas:En el anticuerpo se pueden distinguir dos regiones según sus componentes: Porción variable. Son los extremos aminados de las cadenas H y L. Cada tipo deanticuerpo presenta en esta zona de las cadenas con una secuencia diferente deaminoácidos. Los dos extremos de la Y de los anticuerpos son los centros de unión a losantígenos, de modo que una molécula de anticuerpo es bivalente. El parátopo es el lugarde unión con cada antígeno entre las porciones variables de una cadena H y otra L en el queencaja el determinante del antígeno específico. Porción constante. Corresponde al resto de las cadenas H y L y carece de la propiedad deunirse a los antígenos.4.5.2. Tipos de inmunoglobulinasEn los mamíferos se conocen cinco tipos diferentes de inmunoglobulinas que se diferencianentre sí por las distintas cadenas H que presentan: IgG o gammaglobulinas. Son los anticuerpos más numerosos de la sangre. En la especiehumana pueden llegar a alcanzar hasta el 75 % de las inmunoglobulinas circulantes. Sumasa molecular es del orden de 150 000 u y se componen de dos cadenas L y de doscadenas H de tipo γ (gamma), a las que se unen moléculas de oligosacáridos.Además de unirse a los antígenos, las gammaglobulinas son capaces de activar tanto alcomplemento como a los fagocitos sanguíneos (macrófagos y micrófagos). Estasinmunoglobulinas son los únicos anticuerpos capaces de atravesar la placenta y penetrar enel feto. IgM. Son los primeros anticuerpos que se producen ante la exposición inicial a un antígeno yrepresentan hasta un 10 % del total de las inmunoglobulinas circulantes en la sangre. Tienenuna masa molecular del orden de 900 000 u y están compuestas por cinco monómeros deanticuerpos unidos por puentes disulfuro y por una cadena polipeptídica denominada J. Lascadenas H son de tipo μ (mu).Las cadenas H y L están unidasentre sí por puentes disulfuro.Dos cadenas pesadas o H, tambiénidénticas. Cada una contiene unoscuatrocientos aminoácidos ypresentan, ligadas a ellas, unasmoléculas de oligosacáridos.Dos cadenas ligeras o L,idénticas. Cada una presentaunos doscientos aminoácidos.Tallo. Está formado porparte de las dos cadenaspesadas con los radicalesácido (−COOH) terminales.Dos brazos. Cada uno deellos, presenta el resto deuna de las cadenas pesadasy una cadena ligera. Todasellas tienen los radicalesamino (−NH2) terminales.Bisagra. Zona en la base de losbrazos de las cadenas H,constituida por unos pocosaminoácidos, que les facilitamoverse libremente respecto altallo.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel1313Las IgM tienen diez lugares para la unión con los antígenos y una gran avidez por moléculaso microorganismos antigénicos polivalentes, como los virus. También se encargan de activarlos macrófagos y el sistema del complemento. IgA. Representan hasta el 10 % del total de las inmunoglobulinas circulantes. Estánconstituidas por cuatro cadenas polipeptídicas, dos cadenas L y dos cadenas H de tipo α(alfa), aunque este monómero puede asociarse con otro o con dos más mediante una cadenaJ, dando dímeros o trímeros. Además, presenta una cadena polipeptídica llamadacomponente secretor.Se originan en estructuras linfoides subepiteliales y se encuentran en la sangre y en diversassecreciones como la leche, el mucus respiratorio e intestinal, la saliva y las lágrimas,colaborando en la eficacia de las barreras primarias de defensa de los animales. Por su parte,el componente secretor impide que estas inmunoglobulinas sean hidrolizadas por lasenzimas proteolíticas del líquido en el que se encuentran. IgE. Tienen una masa molecular del orden de 190 000 u y se componen de dos cadenas L yde dos cadenas H de tipo ε (epsilón). Se encuentran principalmente en los tejidos y son lascausantes principales de los fenómenos de alergia. Se encuentran en concentración muybaja en la sangre. IgD. Se componen de dos cadenas L y de dos H de tipo δ (delta) y tienen una masamolecular aproximada de 180 000 u. Son anticuerpos de la superficie de linfocitos B quesirven como receptores de antígenos específicos.5. Los mecanismos de acción del sistema inmuneLa respuesta inmunitaria específica comprende una serie de procesos muy complejos en losque participan varios tipos de células y sustancias.5.1. Respuesta inmune o memoria inmunológicaLa detección de moléculas extrañas de tipo inmunogenético, como las que poseen losmicroorganismos patógenos, pone en marcha todo el complejo mecanismo de proliferación ymaduración de células inmunocompetentes y de producción de anticuerpos. Este proceso sedenomina respuesta inmune. Se conocen dos tipos de respuesta inmune, según el momentode contacto con el antígeno. Respuesta inmune primaria. Se produce ante el primer contacto con un determinadoantígeno. Al cabo de varios días de este contacto empiezan a aparecer anticuerpos en lasangre del individuo infectado, cuya producción va en aumento exponencial hasta una faseestacionaria, tras la cual empiezan a declinar. Los anticuerpos que se forman en estarespuesta son del tipo IgM y IgG. Al cabo de varias semanas, estas inmunoglobulinas soncasi imperceptibles en la sangre. Respuesta inmune secundaria. Si el sistema inmunológico detecta por segunda vez lapresencia del mismo antígeno, origina una respuesta bastante distinta de la anterior: haymenos retraso entre la entrada del antígeno y la aparición de anticuerpos, que sonprincipalmente del tipo de las IgG. Además su producción es mucho más rápida, los valoresde concentración de estas inmunoglobulinas en la sangre son mayores y su persistencia en lasangre es muy superior. Las características de esta respuesta inmune indican que existe unamemoria inmunológica.5.1.1. Teoría de la selección clonalLa teoría de la selección clonal explica el fenómeno de memoria inmunológica y la presenciade respuesta específica después de un primer contacto con un antígeno. Según esta teoría, laformación de linfocitos B se debe a que los receptores ya están preformados en el aparatoinmunológico, incluso antes de la presencia de los antígenos.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel1414Ante la entrada de los antígenos, las células con receptores específicos son seleccionadasentre un inmenso repertorio de células con diferentes receptores estimulándose suproliferación y maduración. Esta activación provoca que el linfocito se divida rápidamente y sediferencie para producir un clon de células que se dividen en células de memoria y célulasplasmáticas. Las células de memoria están circulando continuamente en la sangre y en losórganos linfoides secundarios, por lo que detectan enseguida una nueva entrada del antígeno.Los receptores de superficie presentan una mayor avidez por el antígeno y se desencadenauna rápida producción de IgG.5.2. Reacción antígeno-anticuerpoLos anticuerpos, al reconocer a los antígenos, se unen a ellos mediante enlaces de Van derWaals, fuerzas hidrofóbicas o iónicas, en una reacción denominada antígeno-anticuerpo. Enesta unión, que se lleva a cabo entre las porciones variables de las cadenas H y L delanticuerpo y los determinantes antigénicos, no se establece ningún enlace covalente entreantígeno y anticuerpo, por lo que la reacción es reversible. Esta reacción se puede expresar dela siguiente manera:Ag (antígeno) + Ac (anticuerpo) ↔ AgAc (complejo antígeno-anticuerpo)La reacción se desplaza hacia uno u otro lado según las concentraciones de antígenos y deanticuerpos y de la intensidad de su reacción.La afinidad de un anticuerpo por un antígeno está determinada por la intensidad de lasinteracciones que se establecen entre el antígeno y el determinante antigénico. La reacciónantígeno-anticuerpo es extraordinariamente específica: un anticuerpo puede reconocer entreuna multitud de determinantes antigénicos únicamente aquellos que le son complementarios.La reacción entre los antígenos y los anticuerpos puede ser de varios tipos: precipitación,aglutinación, neutralización y opsonización.5.2.1. Reacción de precipitaciónSi los antígenos son macromoléculas solubles con varios determinantes (antígenospolivalentes), los anticuerpos libres en el plasma sanguíneo, se unen con ellos, formandocomplejos tridimensionales insolubles produciéndose una reacción de precipitación.5.2.2. Reacción de aglutinaciónLa aglutinación se produce al reaccionar los anticuerpos con moléculas de antígenos situadosen la superficie de bacterias u otras células. Como resultado de esta reacción, las célulasforman agregados que sedimentan con facilidad.Los antígenos de la superficie de las células que provocan aglutinación se denominanaglutinógenos, mientras que sus anticuerpos específicos se llaman aglutininas.Existe un tipo de aglutinación denominada, aglutinación pasiva, que consiste en laadherencia de antígenos solubles a la membrana de ciertas células. Posteriormente, losantígenos se unen a los anticuerpos y al reaccionar con ellos se produce la aglutinación delas células a las que estaban ligados. Este fenómeno tiene lugar, por ejemplo, en los glóbulosrojos de la sangre.
    • Unidad 18. Sistema inmunitario. Biología 2º bachilleratoCEM Hipatia FUHEM. Profesor. Miguel Ángel Madrid Rangel15155.2.3. Reacción de neutralizaciónLa reacción de neutralización se efectúa principalmente con los virus. Consiste en ladisminución de la capacidad infectante del virus al unirse los anticuerpos con losdeterminantes antigénicos de la cápsula vírica. Esta reacción es reversible, es decir, los viruspueden volver a activarse de nuevo.5.2.4. Reacción de opsonizaciónLos microorganismos o las partículas antigénicas son fagocitados más ávidamente por losfagocitos si tienen moléculas de anticuerpos unidas a su superficie. La unión de losanticuerpos produce un aumento de la adherencia del complejo antígeno-anticuerpo a lasuperficie de los macrófagos y micrófagos sanguíneos, lo que facilita su fagocitosis. Losmicroorganismos recubiertos de anticuerpos se dice que están opsonizados.5.3. Sistema del complementoEl sistema del complemento es un sistema que ayuda y estimula los mecanismos de larespuesta inmune. Está formado por una veintena de proteínas plasmáticas del tipo de lasglobulinas, que, a diferencia de los anticuerpos, se encuentran siempre presentes en elplasma. Las proteínas que forman este sistema reaccionan frente a gran variedad decomplejos antígeno-anticuerpo y provocan la lisis de los microorganismos con complejosantígeno-anticuerpo adheridos.Si una globulina, de este sistema, se fija por el complejo antígeno-anticuerpo, se produce unasecuencia de activaciones de las restantes proteínas del complemento hasta llegar a laformación de una enzima activa, del grupo de las proteasas. Esta enzima actúa sobre lamembrana del microorganismo y la destruye, produciendo en ella poros. Por estos poros salenlas pequeñas moléculas citoplasmáticas del microorganismo, mientras que el agua extracelularentra produciendo su hinchamiento y finalmente su destrucción o lisis.5.4. InterferónSe denomina interferón a un conjunto de pequeñas proteínas plasmáticas producidas por loslinfocitos T, las células asesinas, los leucocitos o los fibroblastos que interfieren principalmenteen la replicación de los virus en el interior de las células. En la especie humana hay tres tipos:el α, el β y el γ.Los interferones α y β se producen y se liberan si los leucocitos y los fibroblastos quedaninfectados por virus. Al unirse a otras células vecinas las estimulan para que produzcanenzimas denominadas proteínas antivirales que actuarán bloqueando la replicación de losvirus cuando sean infectadas por ellos.El interferón γ es producido por linfocitos T y por células asesinas sanas cuando sonsensibilizadas por antígenos extraños de virus, bacterias o células tumorales. Este interferónparece potenciar el efecto de linfocitos, células asesinas y macrófagos para destruir célulasinfectadas o tumorales.