Defensas del Organismo

El organismo cuenta con diversas barreras de defensa para protegerse de agentes externos e internos. Estas se pueden clasificar según su localización y su acción.

Clasificación de las Barreras de Defensa

Según su Localización:

• Externas: Como la piel o las mucosas, que están en contacto con el exterior. Funcionan como un muro que impide el paso de agentes externos.
• Internas: Se localizan dentro del organismo, como los macrófagos o los linfocitos.

Según su Acción:

• Inespecíficas: Como las lágrimas o el cerumen, que atacan a cualquier tipo de agente.
• Específicas: Como las inmunoglobulinas (anticuerpos), elaboradas para un agente concreto.

Según su Modo de Aparición:

• Innatas: Se originan en el desarrollo embriológico del individuo, con independencia de la presencia de antígenos.
• Adquiridas: Solo se forman cuando aparece un antígeno, como ocurre en el caso de la formación de inmunoglobulinas.

Las Células del Sistema Inmune

Todas las células que intervienen en la defensa del organismo derivan de células totipotentes, existentes en el embrión. Estas células se diferencian en células madre hematopoyéticas que se sitúan en el interior de la médula ósea. Estas células madre pueden formar cualquier célula sanguínea, desde linfocitos hasta eritrocitos. Por este motivo, también se les denomina células hematopoyéticas pluripotentes.

La mayoría de las células sanguíneas tiene su origen en la médula ósea (proceso denominado hematopoyesis), en el tejido que ocupa el centro de algunos huesos. Algunos leucocitos se originan en la médula ósea, pero después viajan a las glándulas linfáticas, el bazo y el timo, donde se multiplican y maduran.

Líneas Celulares del Sistema Inmune

La Línea Linfoide

Esta línea es la responsable de llevar a cabo las principales funciones que caracterizan al sistema inmune y que le permiten reaccionar frente a moléculas extrañas de forma específica, así como recordarlas para una futura posible invasión (memoria).

La Línea Mieloide

De esta línea derivan las células denominadas accesorias o presentadoras de antígenos que, aunque no responden por mecanismos de especificidad, forman parte de la inmunidad natural o innata y juegan un papel esencial en la iniciación de la inmunidad adquirida. Las células accesorias incluso pueden actuar como células efectoras en algunos mecanismos inmunitarios.

Antígenos

Los antígenos son moléculas extrañas al organismo que se unen a anticuerpos específicos, uno para cada uno de ellos. No son células completas ni virus completos; son solo fragmentos de las moléculas externas de virus o de células extrañas (como, por ejemplo, una bacteria o una célula tumoral). También pueden ser toxinas liberadas por células extrañas.

Los antígenos pueden ser cualquier tipo de molécula, aunque los más abundantes son aquellos con estructura proteica. No todo el antígeno se une al anticuerpo; solo se une una pequeña parte, conocida como determinante antigénico o epítopo.

La zona del anticuerpo que se une al epítopo se denomina paratopo. En ocasiones, el antígeno puede unirse a un anticuerpo, pero sin provocar respuesta inmune. Estas son moléculas con actividad antigénica pero sin actividad inmunogénica. Estas moléculas reciben el nombre de haptenos. Si un hapteno se une a una proteína grande, produce inmunogenicidad (propiedad que permite a una sustancia inducir una respuesta inmune detectable).

Defensas Inespecíficas o Mecanismos Innatos

Conjunto de mecanismos que tienden a evitar la invasión de los microorganismos. Son de dos tipos: unos impiden la entrada del agente invasor (externos) y otros lo combaten una vez que ha penetrado (internos).

Barreras de Defensa Inespecíficas

Barreras Físicas:

La piel en los animales, que gracias a la capa de queratina, la cual sufre continuas descamaciones, evita que penetren o proliferen colonias de microorganismos.

Barreras Químicas:

• Los orificios naturales están tapizados por mucosas que segregan mucosidad con la finalidad de englobar partículas extrañas para su expulsión.
• Los fluidos en ciertas zonas, por ejemplo, las lágrimas en los ojos o la saliva en la boca, lavan y arrastran los microorganismos impidiendo que se instalen o que penetren. Estos fluidos contienen sustancias antimicrobianas; por ejemplo, la saliva contiene lisozima, el semen, espermina, etc.
• Las secreciones de sustancias que modifican el pH dificultan la supervivencia de los gérmenes. Un ejemplo es el HCl del estómago, que no tiene una función digestiva sino antimicrobiana, o la secreción de ácidos grasos en la piel o de ácido láctico.

Flora Autóctona:

Los microorganismos presentes de manera natural en ciertas partes de nuestro organismo, por ejemplo, las bacterias que forman la flora intestinal, impiden que otros se instalen segregando sustancias o estableciendo competencia por los nutrientes.

Mecanismos Celulares y Acelulares Internos Inespecíficos

En caso de que el agente extraño logre superar los anteriores obstáculos, intervienen respuestas tanto celulares como acelulares.

(Nota: Animación sobre la respuesta inflamatoria)

Las células y moléculas que participan en la defensa inmune llegan a la mayor parte de los tejidos por el torrente sanguíneo, el cual pueden abandonar a través de las paredes de los capilares y al que pueden regresar por el sistema linfático.

Células Asesinas Naturales (Natural Killer – NK)

Son células linfoides que provocan la muerte de microorganismos, células infectadas, células tumorales o células ajenas. No se sabe cómo las reconocen. Las destruyen uniéndose a ellas y fabricando «perforina», una proteína que crea agujeros en la membrana de las células atacadas, matándolas. Son células citolíticas.

Interferón

Son moléculas de naturaleza proteica (una glucoproteína) segregadas por las células infectadas por virus que, captadas por las células adyacentes, las estimulan a sintetizar enzimas antivirales, evitando la proliferación viral, inhibiendo la replicación del genoma vírico, inhibiendo la síntesis de proteínas o activando a las células NK para destruir a las células infectadas o a los linfocitos TCD8 (células citotóxicas).

El Sistema del Complemento

Complejos macromoleculares de proteínas (21 proteínas plasmáticas) que se sintetizan en el hígado y circulan por la sangre. Cuando se activa alguno de ellos por polisacáridos o anticuerpos, se originan una serie de reacciones en cadena que, además, pueden ejercer diferentes acciones defensivas. Por ejemplo, pueden producir la lisis de las células al adosarse a sus membranas y originar orificios, vaciando la célula y matándola. Otras proteínas del complemento pueden unirse a proteínas de la superficie bacteriana e inducir con ello la unión de otras moléculas del complemento que atraerán a los fagocitos que digerirán los microorganismos recubiertos por el complemento.

Las principales funciones biológicas del Sistema del Complemento incluyen la opsonización (proceso de aglutinación de agentes patógenos), la quimiotaxis (ejercen atracción sobre leucocitos y monocitos, guiando su migración hacia el lugar donde se encuentra el agente injuriante), la lisis celular y bacteriana, y la función de anafilatoxina (inducen la liberación de mediadores inflamatorios en diversas células, lo que produce el aumento de la permeabilidad vascular). Además, participa en la eliminación de complejos inmunes.

Mecanismos de Activación del Sistema del Complemento:

Vía Clásica

La vía clásica fue la primera en descubrirse. Es un mecanismo más moderno, filogenéticamente hablando, ya que para activarse es necesaria la presencia del complejo antígeno-anticuerpo, típico de vertebrados superiores.

Aunque la formación del complejo antígeno-anticuerpo es un proceso específico, esta vía es inespecífica, ya que se activará de la misma forma, independientemente del tipo de antígeno.

Vía Alternativa

La vía alternativa recibe este nombre porque se descubrió posteriormente a la vía clásica. Se sabe que filogenéticamente es más antigua, ya que se encuentra presente en animales poco evolucionados. Entra en funcionamiento cuando se detectan estructuras extrañas.

El punto central de la cascada es la activación de la proteína C3, que forma dos subunidades activas, C3a y C3b. C3a interviene en la respuesta inflamatoria. C3b actúa sobre la siguiente proteína para, al final, formar el Complejo de Ataque a Membranas. Este complejo proteico perfora la membrana bacteriana, provocando un desequilibrio osmótico y, por consiguiente, la lisis celular.

Parece ser que también actúa sobre virus con envoltura. Este sistema es inespecífico porque ataca cualquier tipo de célula bacteriana.

Defensas Específicas o Mecanismos Adquiridos

Se denomina defensa específica a los mecanismos que se desencadenan cuando un determinado antígeno, y no otro, ha penetrado en el interior del organismo. Esta respuesta inmune presenta las siguientes características:

• Especificidad: Solo actuarán aquellas células activadas por el antígeno que penetró en el organismo, y no otras. Además, esas células solo actúan sobre antígenos externos, no sobre células propias.
• Especialización: Actúan células o moléculas que puedan atacar a ese antígeno, y no otras.
• Diversidad: Al existir un gran número de antígenos, debe existir una gran cantidad de receptores antigénicos que desencadenan la respuesta.
• Memoria Inmunológica: La memoria inmunológica es la capacidad que tiene el sistema inmune para producir una respuesta rápida, eficaz y duradera frente a un antígeno que sea presentado por segunda vez.
• Regulación de la Respuesta: El proceso finaliza de forma gradual, atendiendo a la disminución del antígeno.

Estas defensas las lleva a cabo el Sistema Inmunitario y, al contrario que los mecanismos inespecíficos, que siempre están presentes, únicamente se desarrollan como respuesta a la invasión por un agente extraño concreto. Estas respuestas son:

• Inmunidad celular: linfocitos.
• Inmunidad humoral: anticuerpos.

Los individuos nacen con un sistema inmunológico capaz de responder ante lo propio y lo ajeno. Durante las primeras fases del desarrollo, este sistema «aprende» a reconocer lo propio, y esta capacidad se denomina Tolerancia Inmunológica.

Este sistema nos defiende específicamente de parásitos, órganos trasplantados, células cancerosas, microorganismos y sustancias tóxicas fabricadas por ellos.

Inmunidad Celular

La inmunidad celular es la respuesta específica en la que intervienen los linfocitos T en la destrucción de los agentes patógenos. Los linfocitos T atacan y destruyen células propias, tumorales o infectadas.

El mecanismo de actuación para cada linfocito T es distinto. No obstante, todos se activan mediante la presentación de antígenos.

El agente patógeno es capturado por las llamadas células presentadoras de antígenos (CPA), generalmente macrófagos, que degradan esos antígenos. Al degradarlos, pequeños péptidos (unos 10 aminoácidos, aproximadamente) de las proteínas externas del agente patógeno se unen de forma específica en un surco existente en el MHC del macrófago. El MHC y el péptido de la célula presentadora del antígeno son expuestos en la membrana. Este macrófago activado se moviliza por el torrente sanguíneo hasta encontrar linfocitos, a los que activará.

Existen dos clases de moléculas del CMH, conocidas simplemente como clase I y clase II (CMH-I y CMH-II), de las que se vale la respuesta inmune para el reconocimiento de un antígeno extraño. Estas moléculas difieren tanto en su estructura como en su función.

• Las moléculas de clase I se encuentran en las células de todo el cuerpo y son necesarias para el reconocimiento antigénico por parte de las células T citotóxicas.
• Las moléculas de clase II están presentes solo en las células del sistema inmune e identifican a estas células entre sí.

Tipos de Linfocitos T

Llamados así por madurar en el timo. Existen varios tipos que llevan a cabo distintas funciones, a saber:

• Linfocitos T ayudadores (Linfocitos T CD4 o TH2): Se caracterizan por tener en su membrana unas moléculas, glicoproteínas, llamadas receptores T. Estos interaccionarán con las células presentadoras de antígeno (CPA), macrófagos y linfocitos B que en su membrana presentan un péptido del antígeno degradado junto con el MHC-II. El linfocito TH2 activado produce linfocinas (glucoproteínas hidrosolubles), que actúan sobre los linfocitos B, estimulando su transformación en células de memoria o células plasmáticas.

  Linfocitos T ayudadores → Linfoblastos T ayudadores → Linfoblasto T de memoria

  Los linfoblastos T ayudadores son las células que producirán las moléculas señalizadoras que desencadenarán la transformación de los linfoblastos B en células plasmáticas productoras de anticuerpos.

• Linfocitos TH1 o inflamatorios: Son activados por las Células Presentadoras de Antígenos (CPA), que presentan el Complejo Principal de Histocompatibilidad (MHC-II) con péptidos en su membrana. Solo son activados los linfocitos TH1 naïve o vírgenes, que tienen el receptor T complementario al antígeno presentado por las CPA. Estos linfocitos activados se dividen y originan células de memoria y células efectoras armadas, que producen citocinas (linfocinas, monocinas, etc.), provocando la proliferación de los linfocitos TH1, la actividad fagocítica de los macrófagos y, sobre todo, la actividad citotóxica de los linfocitos TCD8.
• Linfocitos T CD8 (Linfocitos T citotóxicos o CTL): Tienen en su membrana el llamado Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC-I). Estos, al interaccionar con los macrófagos infectados que lleven el mismo MHC, se transformarán en linfoblastos TCD8. Los linfoblastos T CD8 producirán sustancias químicas capaces de transformar los macrófagos en células «enfadadas», células de gran capacidad fagocitaria.

Los Macrófagos

Son células que se desplazan con movimiento ameboide entre las células de los tejidos, fagocitando microorganismos, degradándolos y exponiendo moléculas del microorganismo o fragmentos de estas en su superficie, unidas a unas moléculas glicoproteicas presentes en la membrana de todas las células, denominadas moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH). Es así como los linfocitos T pueden reconocer que un agente extraño ha penetrado en el organismo. Las células presentadoras de antígeno pueden ser macrófagos u otras células del organismo.

Inmunidad Humoral

En la respuesta específica humoral, las células no atacan directamente a los antígenos. Son las proteínas llamadas anticuerpos, liberadas por las células plasmáticas, las que actúan contra los antígenos.

Al activarse, los linfocitos B proliferan, apareciendo células de memoria y células plasmáticas. Las células plasmáticas liberarán el anticuerpo específico, que provocará la opsonización.

Opsonización: Proceso de aglutinación de agentes patógenos, provocado por proteínas plasmáticas, inmunoglobulinas, interleucinas y proteínas del sistema del complemento, que culmina con la destrucción por fagocitosis de los agentes patógenos.

Los Linfocitos B

Cada individuo tiene del orden de 100 000 000 de linfocitos B diferentes, capaces cada uno de producir un anticuerpo distinto.

A lo largo del proceso de respuesta inmunitaria, se van transformando en:

Linfocitos B → Linfoblastos B → Células plasmáticas → Células plasmáticas de memoria

Anticuerpos

Son proteínas globulares de gran peso molecular, formadas por cuatro cadenas polipeptídicas: dos pesadas y dos ligeras o livianas. Estas cadenas se unen mediante puentes disulfuro.

Tanto en las cadenas ligeras como en las cadenas pesadas hay dos porciones: la porción variable, diferente en cada anticuerpo, y la porción constante.

• El dominio variable (V) es el responsable de reconocer al antígeno y unirse a él, ya que ahí se encuentra el paratopo.
• El dominio constante (C) se une a las células del sistema inmune para activarlas.
• En las cadenas pesadas aparece una zona denominada región bisagra. Esta región posee la característica de ser muy flexible, permitiendo adquirir distintos ángulos entre las regiones V y C, y entre los brazos de la inmunoglobulina.

Tipos de Inmunoglobulinas

• Inmunoglobulina M (IgM): Representa el 6% del total de inmunoglobulinas. Son los primeros anticuerpos que se producen frente a una infección. No tienen regiones bisagra, por lo que no se adaptan bien al antígeno. Sin embargo, al ser tan grandes y tener tantos puntos de unión, si no se unen por una parte, se unirán por otra, lo que las hace eficaces. Aparecen también en la superficie de los linfocitos B como «antenas» para recibir los antígenos.
• Inmunoglobulina G (IgG): Es la más abundante (80% del total de inmunoglobulinas). Se generan después de las IgM. Al tener regiones bisagra, protegen más eficazmente que las de tipo M. Pueden atravesar la placenta y proteger al feto de las infecciones, ya que los fetos no tienen sistema inmunitario específico, aunque sí innato. La presencia de anticuerpos IgG indica que la infección es un proceso antiguo.
• Inmunoglobulina A (IgA): Corresponde al 13% del total de inmunoglobulinas. Aparecen después de las IgM. Se encuentra específicamente en secreciones serosas y mucosas, como la leche o las lágrimas. Actúa protegiendo la superficie corporal y los conductos secretores. Genera, junto con la inmunoglobulina G, la inmunidad en el recién nacido, al encontrarse en la leche.
• Inmunoglobulina D (IgD): Aparece en muy baja concentración (1%). Sustituyen a las IgM. Tienen la misma función que estas, pero con más afinidad y se unen más fuertemente. Aparecen también como antenas en la superficie de los linfocitos B cuando estos contactan con el antígeno.
• Inmunoglobulina E (IgE): Se encuentra en concentraciones muy bajas en el suero y secreciones al exterior (0.002%). Sin embargo, su concentración aumenta en los procesos alérgicos. Median en los procesos alérgicos y de anafilaxis (alergia a huevos, mariscos, polen…). Su función es la de eliminar parásitos, sobre todo gusanos. Promueven la acción de los mastocitos y de los eosinófilos que producen proteínas que «vacían» a los gusanos. Es de destacar que las infestaciones por protozoos y gusanos son más corrientes que las infecciones bacterianas.

Funciones de las Inmunoglobulinas

• Activación del sistema del complemento, que termina con la lisis del microorganismo.
• Opsonización de los microorganismos. Los anticuerpos se unen al antígeno, presentándolo a un macrófago para su destrucción.
• Precipitación de toxinas disueltas en el plasma. Así, son fácilmente destruidas por los macrófagos.
• Aglutinación de antígenos en una determinada zona, facilitando la acción de los fagocitos y los linfocitos.
• Activación de linfocitos.