Sistema inmunitario: mecanismos de defensa frente a las enfermedades infecciosas
1. Los mecanismos de defensa del organismo
Son las defensas externas y las defensas internas.
1.1. Las defensas externas
Las superficies externas actúan como barrera mecánica y química. Evitan que los patógenos se introduzcan en el organismo. Es una barrera inespecífica (actúa sobre cualquier tipo de germen). Estas barreras son la piel, las membranas mucosas y las secreciones y las barreras biológicas.
La piel
Es impermeable a casi todos los microorganismos. Contiene ácido láctico, ácidos grasos de las secreciones sebáceas y sudoríparas y presenta un pH ácido, que impide el crecimiento de muchos microorganismos.
Las membranas mucosas y las secreciones
- Vías respiratorias: mucus (impide la fijación de bacterias y atrapa microorganismos).
- La saliva, las lágrimas y la orina: acción mecánica sobre las superficies que bañan.
- La lisozima (lágrimas, secreciones nasales, saliva): bactericida. Orina, vagina: pH ácido.
Las barreras biológicas
Las bacterias normales del organismo inhiben la proliferación de las especies bacterianas patógenas y de los hongos, por liberación de sustancias bactericidas o debido a la competencia por los nutrientes.
1.2. Las defensas internas
El organismo tiene un segundo nivel de defensa, el sistema inmunitario, que responde específicamente a la introducción de sustancias extrañas o patógenos mediante la respuesta inmunitaria, que son reacciones que desencadenan las moléculas y las células responsables de la inmunidad.
La destrucción de los microorganismos patógenos por parte del sistema inmunitario tiene lugar a través de tres mecanismos:
- La lisis (rotura) celular mediada por enzimas hidrolíticas o proteínas tóxicas para los patógenos.
- La fagocitosis: las células fagocíticas reconocen y engloban por endocitosis a los patógenos y los destruyen.
- La opsonización: reconocimiento y el «marcaje» de los patógenos que serán destruidos por lisis celular o fagocitosis.
1.3. La respuesta inmunitaria
Puede ser innata y adaptativa.
Las características de la inmunidad innata
La respuesta inmunitaria innata está constituida por mecanismos existentes antes de que se desarrolle la infección.
- Componentes de la inmunidad innata: defensas externas, células (fagocitos y células NK), moléculas (citocinas).
- Mecanismos de la respuesta innata: activación del sistema del complemento y respuesta inflamatoria.
Los mecanismos de la respuesta innata:
- Actúan sobre cualquier tipo de patógeno (no son específicos).
- Su acción es inmediata (no es necesario un contacto previo con el patógeno).
- Carecen de memoria inmunológica.
Las características de la respuesta inmunitaria adquirida o adaptativa
La respuesta inmunitaria adquirida solo actúa sobre el antígeno que la ha provocado.
- Mecanismos de la respuesta adquirida: la respuesta celular (el sistema inmunitario produce células especializadas) y la respuesta humoral (el sistema inmunitario produce anticuerpos).
Los mecanismos de la respuesta adaptativa:
- Son altamente específicos (reconocen patógenos concretos).
- Su acción es lenta (se desencadenan tras el contacto previo con el patógeno).
- Presentan memoria inmunológica: el primer contacto con el patógeno desencadena la respuesta primaria, por lo que su respuesta es más rápida en encuentros posteriores (respuesta secundaria).
1.4. Relación entre las respuestas innata y adaptativa
Las dos respuestas se complementan, creando un sistema defensivo de gran eficacia.
- Inmunidad innata: reconoce los patógenos por sus características esenciales (por ejemplo, la pared celular de las bacterias), por lo que estos no pueden eludir esta inmunidad. Su respuesta no es tan eficaz como la respuesta adaptativa en la destrucción de los agentes invasores.
- Inmunidad adaptativa: reconoce los patógenos por características no esenciales (por ejemplo, las fibras proteicas de las envueltas virales) que estos pueden cambiar, eludiendo este tipo de defensas. Es altamente eficaz en la destrucción de los patógenos.
2. El sistema inmunitario
El sistema inmunitario se encuentra diseminado por todo el organismo. Está constituido por los órganos y los tejidos linfoides, las células defensivas y diversas moléculas que circulan por el torrente sanguíneo hacia los tejidos.
2.1. Los órganos y los tejidos linfoides
Los vasos linfáticos
Red de vasos abierta por donde circula la linfa con células y moléculas del sistema inmunitario.
Los órganos linfoides primarios
Órganos donde se forman y maduran las células del sistema inmunitario. Son la médula ósea y el timo.
- La médula ósea: en su interior maduran los monocitos y los linfocitos B.
- El timo: en él se diferencian y maduran los linfocitos T.
Los órganos y los tejidos linfoides secundarios
Órganos y tejidos donde se diferencian y activan las células del sistema inmunitario al entrar en contacto con los antígenos, desencadenando la respuesta inmunitaria. Son:
- El bazo: con linfocitos T y B.
- Los ganglios linfáticos: con macrófagos (presentan los antígenos a los linfocitos B y T, que se activan).
- El tejido linfoide asociado a las mucosas (MALT): en las amígdalas, las placas de Peyer (intestino delgado), el apéndice (intestino grueso), o asociado a las mucosas bronquiales. En ellos, los linfocitos T y B presentes se activan cuando los antígenos les son presentados.
2.2. Las células defensivas
Son los leucocitos. Los leucocitos provienen de células totipotentes presentes en el embrión. Estas células se diferencian dentro de la médula ósea en células madre sanguíneas, que al ser pluripotentes darán lugar a todas las células sanguíneas mediante dos líneas: la línea mieloide y la línea linfoide.
Línea mieloide
- Fagocitos (células con capacidad de ingestión y digestión de partículas extrañas o restos celulares). Se forman y maduran en la médula ósea. Son los granulocitos y los monocitos, las células dendríticas y los mastocitos.
- Los granulocitos: citoplasma con gránulos. Hay tres tipos: los neutrófilos, los basófilos y los eosinófilos.
- Los neutrófilos: gran capacidad fagocítica.
- Los basófilos: intervienen en procesos de alergia (liberan histamina).
- Los eosinófilos: actúan ante infecciones parasitarias.
Los monocitos: sin granulaciones. Con muchos lisosomas (fagocitosis) y, por tanto, un aparato de Golgi muy desarrollado. Pueden atravesar las paredes de los capilares para migrar a los tejidos infectados. Allí aumentan su tamaño y se convierten en macrófagos. Junto con los neutrófilos fagocitan patógenos y restos de tejido dañado.
Las células dendríticas: muy eficaces en la fagocitosis. Participan en la inmunidad innata y en la adaptativa (presentación del antígeno a los linfocitos T). Se localizan en la piel, interior de la nariz, pulmones, estómago e intestino.
Los mastocitos: sintetizan y liberan sustancias: histamina (vasodilatador), heparina (anticoagulante). Intervienen en las reacciones alérgicas. Se encuentran en la piel, mucosas y tracto digestivo.
Línea linfoide
Linfocitos: se forman y maduran en la médula ósea y el timo. No son fagocitos. Llegan a la mayoría de los tejidos atravesando las paredes de los capilares. Se acumulan en el bazo, los ganglios linfáticos y el MALT.
- Los linfocitos B: se generan y maduran en la médula ósea. Responsables de la respuesta inmunitaria humoral, ya que generan anticuerpos específicos ante la presencia de un antígeno. Los linfocitos B aumentan de tamaño, cambian de morfología y se convierten en células plasmáticas secretoras de anticuerpos.
- Los linfocitos T: se generan en la médula ósea, pero maduran en el timo. Responsables de la respuesta inmunitaria celular: detectan antígenos sobre la superficie de otras células a las que destruyen directamente, o bien liberan sustancias que inducen a otras células a hacerlo. No producen anticuerpos. Hay tres tipos de linfocitos T: citotóxicos, auxiliares y reguladores.
- Los linfocitos T citotóxicos o TC: destruyen células extrañas portadoras del antígeno o células propias infectadas. Son responsables del rechazo de los injertos o trasplantes.
- Los linfocitos T auxiliares, colaboradores o TH: segregan unas proteínas (citocinas) que activan macrófagos, linfocitos B y linfocitos T citotóxicos. Incrementan la respuesta humoral y celular.
- Los linfocitos T reguladores o supresores: atenúan la respuesta inmunitaria una vez eliminado el antígeno, para detenerla.
Las células asesinas naturales o NK: linfocitos con actividad citotóxica. No reconocen antígenos, pero identifican células infectadas y anormales. Inducen la apoptosis (muerte) sobre células tumorales, trasplantadas e infectadas. Activan a macrófagos y linfocitos mediante la liberación de citocinas.
Las células de memoria: una parte de los linfocitos T y B (los que tienen los anticuerpos y los receptores frente al antígeno) permanecen en el organismo (meses, años, toda la vida). Intervienen mucho más rápidamente en un segundo contacto con el patógeno. Son responsables de la memoria inmunitaria adquirida.
2.3. Las moléculas del sistema inmunitario
Son anticuerpos, el complejo mayor de histocompatibilidad, el sistema de complemento y las citocinas.
Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig)
Son proteínas globulares que reconocen y se unen únicamente a ciertas moléculas específicas que son sus antígenos. Los producen los linfocitos B y las células plasmáticas.
Están formados por:
- Dos cadenas ligeras (L) con una región variable en la zona amino terminal (VL) y una región constante en la zona carboxilo terminal (CL).
- Dos cadenas pesadas (H), también con una región amino terminal variable (VH) y una región constante en la zona carboxilo terminal (CH).
Las cadenas L y H se unen por un enlace disulfuro. Las regiones variables son los sitios de unión del antígeno. Tienen gran especificidad por el antígeno al que reconocen. La zona del antígeno a la que se une el anticuerpo se denomina determinante antigénico o epítopo. La región del anticuerpo que se une al epítopo se denomina paratopo.
Los anticuerpos pueden presentarse en distintas formas. En la especie humana y el resto de los mamíferos existen cinco formas de anticuerpos conocidos como IgA, IgD, IgE, IgG e IgM.
Tipos de reacción antígeno-anticuerpo
Los anticuerpos se unen a los antígenos para destruirlos. Esto puede producirse mediante varios tipos de reacciones:
- Neutralización: unión anticuerpo-patógeno: impiden que infecten las células diana.
- Aglutinación: unión anticuerpos-antígenos de superficie de células, bacterias o virus, produciendo su aglomeración; facilita su destrucción por los macrófagos, los linfocitos o el sistema de complemento.
- Precipitación: la unión antígeno-anticuerpo produce la precipitación de los antígenos disueltos.
- Fijación del complemento: los anticuerpos activan el sistema del complemento produciendo la destrucción de los patógenos.
3. La respuesta inmunitaria inespecífica
Los mecanismos de defensa inespecíficos son: la reacción inflamatoria y la activación del sistema del complemento.
3.1. La reacción inflamatoria
Es una respuesta inespecífica local que aparece cuando hay rotura celular e invasión de gérmenes a través de las defensas externas del organismo. Combate las infecciones mediante fagocitosis.
Se caracteriza por: vasodilatación (aumenta el flujo sanguíneo en el tejido de la zona lesionada, produciendo rubor y aumento de temperatura). Aumento en la permeabilidad vascular (incrementa el flujo de líquido en el tejido). El exceso de líquido (edema) provoca hinchazón y dolor.
Los neutrófilos y los monocitos (que se transforman en macrófagos) entran en los tejidos, se dirigen a los focos de infección por quimiotaxis (respuesta a un estímulo químico: citocinas) y fagocitan los patógenos. Los linfocitos son atraídos por las citocinas inflamatorias y se desencadena la respuesta inmunitaria adquirida.
La fagocitosis es el principal mecanismo de defensa de la respuesta innata. Los neutrófilos y los macrófagos son las principales células fagocitarias. Los patógenos son introducidos en la célula por endocitosis, en una vesícula, el fagosoma. El fagosoma se fusiona con lisosomas que contienen enzimas hidrolíticas, formando el fagolisosoma, en el que el patógeno será destruido por digestión.
4. La respuesta inmunitaria específica
La respuesta específica puede ser celular y humoral.
4.1. La respuesta celular
Consiste en responder produciendo células especializadas que reconocen a los patógenos o a las células infectadas por ellos y los destruyen.
Células que intervienen: linfocitos T y células presentadoras del patógeno.
El proceso de activación de la respuesta celular pasa por dos etapas: el reconocimiento del antígeno y la activación de los linfocitos T.
- Reconocimiento del antígeno por los linfocitos T: Células inmunitarias del sistema innato fagocitan patógenos y llevan fragmentos de los patógenos a su membrana, donde se unen a las moléculas del complejo MHC. Así se produce la presentación del antígeno y su reconocimiento por los linfocitos T. El complejo MHC I se expresa en la mayoría de las células nucleadas y el MHC II se expresa solo en las células presentadoras de antígeno (macrófagos).
- Activación de los linfocitos T:
- Los linfocitos T colaboradores (TH): liberan citocinas que activan a los linfocitos T citotóxicos, los macrófagos y las propias células T. Expresan la glucoproteína CD4.
- Los linfocitos T citotóxicos (TC): liberan perforinas y enzimas hidrolíticas, que atacan la membrana celular de células infectadas y tumorales, destruyéndolas. Expresan la glucoproteína CD8.
- Los linfocitos T reguladores: eliminan la inmunidad mediada por células al final de la reacción inmunitaria.
- Los linfocitos T de memoria: son células de vida larga, son funcionalmente inactivos y están preparados para responder a nuevas exposiciones al mismo antígeno, ofreciendo una respuesta muy rápida frente a una reinfección.
4.2. La respuesta humoral
Consiste en responder produciendo inmunoglobulinas o anticuerpos (Ig) que liberan al plasma sanguíneo y se unen a los antígenos de los patógenos destruyéndolos.
Células que intervienen: linfocitos B y los linfocitos T colaboradores.
El proceso de activación de la respuesta humoral pasa por las siguientes etapas:
- Reconocimiento del antígeno por los linfocitos B: Los linfocitos B reconocen y se unen a su antígeno mediante los anticuerpos de su membrana. Los linfocitos B procesan el antígeno, lo asocian al complejo MHC II y presentan el antígeno a los linfocitos T colaboradores.
- Activación de los linfocitos B y T: Los linfocitos T colaboradores reconocen los antígenos y estimulan a los linfocitos B (coestimulación entre linfocitos B y T). Al estimularse los linfocitos B se producen dos fenómenos:
- La proliferación clonal: selecciona los linfocitos con los anticuerpos específicos frente al antígeno del patógeno invasor.
- La diferenciación de linfocitos en:
- Células plasmáticas que producen y liberan a la sangre las inmunoglobulinas (anticuerpos).
- Células de memoria: linfocitos que no se diferencian en células plasmáticas y que sobreviven en el cuerpo durante largos periodos de tiempo, constituyendo junto a algunos linfocitos T la memoria inmunitaria.
- Destrucción del patógeno mediada por anticuerpos: Las Ig producidas por las células plasmáticas se unen al antígeno. La opsonización por los anticuerpos es una señal para:
- El sistema del complemento (vía clásica), que produce la lisis de los patógenos.
- Los macrófagos (fagocitosis).
- Las células NK, que liberan productos citotóxicos.
El resultado es la destrucción de los patógenos y las células infectadas por ellos.
La teoría de la selección clonal
Establece que cada linfocito B o T tiene una especificidad única, es decir, tiene en su superficie un receptor específico de antígeno. Cuando el linfocito es estimulado por ese antígeno específico, se divide y fabrica una copia o clon de sí mismo.