Linfocitos T como células presentadoras de antígenos

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INMUNOLOGÍA

CONCEPTO DE INFECCIÓN Y DE ENFERMEDAD INFECCIOSA

La inmunología es la rama de la biología encargada, entre otras cosas, del estudio de los mecanismos de defensa frente a las infecciones microbianas. Además, incluye dentro de su competencia otros temas, tales como la defensa frente a procesos tumorales, la hipersensibilidad o alergias, los procesos de autoinmunidad y todo lo relacionado con la problemática del rechazo de órganos.

Se define infección como el proceso por el que cualquier microorganismo patógeno se instala y crece en organismos.

Enfermedad infecciosa

Aquella originada como consecuencia de un proceso de infección. La mayoría de las enfermedades infecciosas son contagiosas pero no siempre es así.

TIPOS DE MECANISMOS DE DEFENSA ORGÁNICA

Desde el punto de vista de la activación se puede hablar de respuesta innata, presente en el organismo desde el momento del nacimiento, y la respuesta adquirida, desarrollada a partir de la presencia del agente patógeno. Desde el punto de vista del mecanismo de acción distinguimos:

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Mecanismos inespecíficos:

no discrimina entre los diferentes tipos de agentes patógenos; funciona de igual manera sea cual fuere el elemento a rechazar. Incluyen las barreras naturales (en vuestro libro primarias), la respuesta inflamatoria, el interferón y el sistema complemento (en vuestro libro agrupadas como respuesta inmunitaria inespecífica, pero ese término no lo reconoce la ponencia de la PAU)


-Mecanismos específicos:

elaboran una respuesta concreta para cada agente invasor conocida como respuesta inmunitaria.
Ésta puede ser una respuesta humoral, mediada por los linfocitos B, o celular, si las células mediadoras son los linfocitos T.


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MECANISMOS INESPECÍFICOS

Entre los mecanismos inespecíficos se encuentran: barreras naturales, defensas celulares inespecíficas (respuesta inflamatoria), el sistema complemento y el interferón.

Barreras naturales

Constituyen la primera línea de defensa frente a las infecciones.
Pueden ser mecánicas o físicas (piel y mucosas), químicas (secreciones) o biológicas.

La piel, que cubre la parte externa del cuerpo, está constituida por células epidérmicas queratinizadas que son impenetrables por los microbios. Además produce secreciones que hacen que el pH se mantenga en torno a 5,5 lo que crea un ambiente hostil para la proliferación de microorganismos.

Las mucosas, que cubren las cavidades y orificios naturales (tubo digestivo, vías respiratorias, tracto genitourinario, ojos…) carecen de capa queratinizada. Sin embargo, impiden la infección mediantes secreciones que contienen lisozima, una enzima que actúa como antibiótico. Otras defensas mecánicas o químicas que pueden presentar las mucosas son, por ejemplo, los cilios de las vías respiratorias que mueven a los microbios hacia el exterior o el mucus segregados por las mismas, donde quedan atrapados. También se incluyen el ácido clorídrico componente del jugo gástrico o la lisozima presente en saliva y lágrimas. Estas barreras mecánicas y químicas ven reforzada su acción por otros microorganismos que viven en simbiosis, bien sobre la piel, o en el interior del aparato digestivo y vías genitales, formando parte de nuestra flora bacteriana que se oponen a su invasión por especies extrañas.

  1. Defensas celulares inespecíficas (respuesta inflamatoria),

Si las barreras mecánicas y químicas son superadas, se pone en marcha una segunda línea de defensa, la fagocitosis (junto con el interferón y el complemento constituyen la segunda línea de defensa). Mediante este proceso, los fagocitos (dos tipos de glóbulos blancos, macrófagos y neutrófilos), que tienen una membrana fina y deformable, emiten pseudópodos para englobar a los microorganismos, formando vacuolas fagocíticas donde se vierte los enzimas digestivos de los lisosomas que destruyen los gérmenes.

Un ejemplo de la acción de estas células fagocíticas es la respuesta inflamatoria que se manifiesta cuando los microbios consiguen alcanzar a las células internas del cuerpo. Las células afectadas liberan unas sustancias, las mediadoras de la inflamación (serotonina e histamina), responsables tanto de los procesos como de los síntomas carácterísticos de este tipo de respuesta. Entre los efectos de estas sustancias destacan:

  • Vasodilatación por lo que aumenta el flujo sanguíneo de la zona afectada, lo que produce un enrojecimiento de la misma.

  • Incremento de la permeabilidad capilar, con objeto de favorecer la salida de las células fagocíticas hacia los tejidos afectados. Debido a esto se produce la inflamación de la zona como consecuencia de acumulación del plasma que ha escapado de los capilares.

  • Incremento de la temperatura local con objeto de activar el metabolismo de los fagocitos. Si la infección es fuerte se pueden producir sustancias pirógenas que causan la fiebre.

  • Al mismo tiempo se produce el dolordebido a la presión sobre las terminaciones nerviosas de la hinchazón producida.

Todos estos procesos tienen como única finalidad la acumulación de macrófagos y neutrófilos en esa área, con objeto de que los agentes patógenos sean eliminados, en el menor plazo de tiempo, mediante fagocitosis. El pus es una mezcla de suero, agentes patógenos muertos y glóbulos blancos, que mueren tras fagocitar grandes cantidades de microbios.

  1. El complemento:


Es un sistema de proteínas (cerca de 30 que se activan unas a otras), presentes en el plasma sanguíneo, cuya acción defensiva se lleva a cabo de forma muy rápida. Entre sus funciones:

  • Intervienen en la opsonización de células extrañas, es decir se fijan a sus paredes para facilitar su posterior fagocitosis.

  • Provocan la lisis de las células invasoras por rotura de su membrana plasmática.

  1. El interferón


Las células infectadas por un virus sintetizan y liberan unas proteínas conocidas como interferón que impiden que la infección se propague. Actúan impidiendo la replicación del virus en las células infectadas y activando a los linfocitos T para que destruyan a las células infectadas por el virus.

  1. MECANISMOS DE DEFENSA ESPECÍFICOS (RESPUESTA INMUNITARIA)


Elaboran una respuesta concreta para cada agente invasor y sólo es efectiva para el mismo. Las células que intervienen en esta respuesta son los linfocitos y las moléculas los anticuerpos. Hay dos tipos de respuesta inmune:

.Humoral, también llamada respuesta inmune mediada por anticuerpos. Las células de acción principales son los linfocitos B

.Celular, también llamada respuesta inmune mediada por células. Las células de acción principales son los linfocitos T


LINFOCITOS

Son las células responsables de la respuesta específica. Hay dos clases:

  • Linfocitos


    B. Se originan y maduran en la médula ósea. Son responsables de la respuesta humoral. Sus receptores antigénicos son anticuerpos de superficie situados en la membrana celular.
  • Linfocitos T. Se originan en la médula ósea pero maduran en el timo. Intervienen en la respuesta celular. Sus receptores antigénicos son macromoléculas formadas por dos cadenas proteicas.

VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA INMUNE

En nuestro sistema inmune se pueden distinguir dos tipos de órganos: los órganos primarios, donde se producen y maduran los linfocitos, y los órganos secundarios, donde se almacenan y activan.

Los órganos linfoides primarios son la médula ósea, sobre todo la de los huesos largos, y el timo.
En la médula ósea se encuentras las células madre hematopoyéticas, a partir de las cuales se forman todas las células sanguíneas, entre ellas los linfoblastos, células madre de los linfocitos. Si los linfoblastos maduran en la propia médula ósea se transforman en linfocitos B (responsables de la respuesta humoral), pero, si emigran y maduran en el timo se transformarán en linfocitos T (responsables de la respuesta celular).

Una vez maduros los linfocitos se mueven por el torrente sanguíneo hasta alcanzar algunos de los numerosos órganos linfoides secundarios:
Ganglios linfáticos, bazo, vegetaciones, apéndice y placas de Peyer. Lo normal es que los linfocitos resulten activados en alguno de estos puntos, comenzando entonces su acción inmunológica, volviendo al torrente sanguíneo o a los vasos linfáticos

Existen otros elementos que, aunque no se consideran que forman parte del sistema inmune en el sentido estricto de la palabra no participan en la respuesta específica) colaboran con los linfocitos:

-otros leucocitos: macrófagos, neutrófilos (ambos actúan como fagocitos). Los macrófagos desempeñan un importante papel como activadores de la respuesta específica (funcionan como células presentadoras de antígenos)

-interferón, sistema complemento

-interleucinas: proteínas segregadas por macrófagos y otros leucocitos que activan a otros componentes del sistema inmune

Concepto de inmunidad y de respuesta inmunitaria

La inmunidad, entendida como la resistencia que presentan los organismos frente a determinados agentes infecciosos, se basa en la capacidad de distinguir lo “propio” de lo “extraño”. Cualquier organismo es capaz de reconocer sus propias células, gracias a que éstas poseen en su superficie unas moléculas (proteínas, glúcidos) que son ligeramente distintas a las moléculas superficiales de otras células, ya sean de otras especies, o incluso de otros organismos de la misma especie. Al detectar la presencia de moléculas extrañas el organismo desarrolla un conjunto de fenómenos encaminados a su destrucción:

La respuesta inmunitaria

Antígenos

Toda sustancia, ajena al organismo, capaz de desencadenar una respuesta inmune es un antígeno. Según su origen se clasifican en:

  • Heteroantígenos, pertenecen a organismos de otra especie distinta de la humana. Se trata de moléculas situadas en la superficie de los microorganismos.

  • Isoantígenos. Proceden de otro individuo de la misma especie, como los antígenos de superficie de los glóbulos rojos que constituyen el sistema ABO.

Los antígenos suelen ser proteínas o polisacáridos complejos. La capacidad antigénica, es decir la capacidad para desencadenas una respuesta inmune, reside en una pequeña porción de estas macromoléculas, que es la que une a los anticuerpos o a los receptores antigénicos de los linfocitos. Esta regíón se denomina determinante antigénico.

MECANISMO DE ACCIÓN DE LA INMUNIDAD ESPECÍFICA (RESPUESTA INMUNITARIA)


Se desarrolla siempre a lo largo de tres fases:

  1. Identificación y reconocimiento del antígeno extraño


    Se realiza por contacto entre el antígeno y los receptores antigénicos presentes en las membranas de los linfocitos. El mecanismo de identificación consiste en un acoplamiento espacial entre los determinantes antigénicos y los receptores de los linfocitos.
  1. Activación de los linfocitos


    Tras el reconocimiento del antígeno los linfocitos comienzan a dividirse activamente (clonalidad)
  2. Desencadenamiento de la respuesta inmunitaria


    Una vez activados, los linfocitos llevan a cabo su acción defensiva. Los linfocitos B se transforman en las llamadas células plasmáticas, que producen gran cantidad de anticuerpos específicos contra el antígeno correspondiente. Los linfocitos T, por su parte, atacan a las células portadoras del antígeno y causan su destrucción

INMUNIDAD HUMORAL(RESPUESTA INMUNE MEDIADA POR ANTICUERPOS)

Incluye el conjunto de mecanismos inmunitarios en los que intervienen proteínas específicas, los anticuerpos.
Se denomina humoral porque su difusión se realiza por la sangre, la linfa, los líquidos intersticiales y las secreciones en donde llevan a cabo su acción. La síntesis de anticuerpos se realiza por los linfocitos B.

Los linfocitos B se forman y diferencian en la médula ósea, donde adquieren la capacidad para fabricar anticuerpos. En la médula ósea se generan millones de linfocito
B genéticamente diferentes (unos mil millones), capaces de unirse a la enorme cantidad de antígenos diferentes que pueden penetrar en un organismo, pero solo existen unos pocos de cada uno

Teoría de la selección clonal


Permite explicar por qué se producen grandes cantidades de anticuerpos específicos tras la introducción de un determinado antígeno.

Cuando aparece un antígeno tiene lugar su uníón con el linfocito B que presenta receptores específicos para el mismo (recordar que en los Linfocitos B los receptores antigénicos son los anticuerpos). Tras el reconocimiento los linfocitos B se activan , es decir, se dividen rápidamente para originar una serie o clon de células iguales productoras del mismo tipo de anticuerpos. El antígeno es, por tanto, responsable de formación del clon de linfocitos encargado de rechazarlo, ya que todos ellos fabrican el mismo tipo de anticuerpo que actúan específicamente frente al antígeno que los activó. La mayor parte de los linfocitos B activados se convierten en las llamadas células plasmáticas, de gran tamaño y con una enorme producción de anticuerpos (unas 10000 moléculas/célula/minuto). Sin embargo, algunos de ellos quedan como linfocitos B de memoria, que tienen una vida ilimitada y constituyen una reserva inmunológica para nuevas exposiciones futuras al mismo antígeno.

LOS ANTICUERPOS

Conocidos también como inmunoglobulinas o gammaglobulinas, son proteínas con una pequeña fracción glucídica. Cada molécula de anticuerpo consta de cuatro cadenas polipeptídicas, dos de mayor tamaño (cadenas pesadas o H)
y dos más pequeñas (cadenas ligeras o L)
. Tanto las cadenas ligeras como las pesadas son idénticas entre sí. Existen puentes disulfuro entre las cadenas pesadas y entre estas y las ligeras que dan lugar a una estructura en forma de Y.

Cada molécula de anticuerpo tiene una regíón constante, que es la misma para cada uno de los cinco tipos de inmunoglobulinas, pero diferentes entre ellos. Esta regíón constante es la encargada de la acción defensiva del anticuerpo. Está constituida por una parte de las cadenas pesadas y de las ligeras (se corresponde con el pie y la zona inferior dc los brazos de la Y)

Existe también una regíón variable, distinta en cada anticuerpo específico, que se localiza en los extremos de los brazos de la Y. Es la responsable de la uníón al antígeno, su variedad es enorme, tanta como antígenos posibles. De este modo, cada molécula de anticuerpo puede unirse a dos moléculas antígeno y se dice que tiene Valencia 2. Algunos tipos de anticuerpos pueden formar asociaciones (dímeros o pentámero) de dos o cinco estructuras individuales.

Los anticuerpos se localizan en la sangre y en muchas secreciones (saliva, mucus, leche), en los líquidos intersticiales y en la membrana de los linfocitos B. Algunos tipos de anticuerpos pueden atravesar la placenta, por lo que inmunizan al feto contra los antígenos para los que la madre gestante es inmune.

REACCIÓN ANTÍGENO-ANTICUERPO


La uníón antígeno-anticuerpo es específica, cada anticuerpo reconoce y se une a un determinado antígeno. Esta uníón se realiza por medio de uniones intermoleculares entre el antígeno y la zona del anticuerpo (enlaces de Van der Waals, uniones iónicas pero nunca covalentes), según el modelo llave-cerradura, dando lugar al complejo antígeno-anticuerpo

Las reacciones antígeno-anticuerpo tienen diversas consecuencias y existen varios tipos de reacciones:

  • Precipitación


    En este caso el antígeno forma parte de macromoléculas solubles con varios determinantes antigénicos, y al unirse los anticuerpos a los antígenos se forman complejos macromoleculares que debidos a su tamaño precipitan.
  • En las reacciones de aglutinación, los anticuerpos, llamados aglutininas, se encuentran con antígenos situados en la superficie de células (aglutinógenos) formándose agregados celulares que sedimentan con facilidad

  • neutralización, consiste en eliminar los efectos negativos del organismo que porta el antígeno. Por ejemplo, uníéndose a las proteínas de la cubierta de un virus por las que éste se une precisamente a la membrana de la células diana.

  • Opsonización, los anticuerpos se fijan a la superficie de los microorganismos, marcándolos para que las células fagocíticas los localicen mejor y los fagociten


MEMORIA INMUNOLÓGICA

Los linfocitos B no solo son responsables de la producción de anticuerpos sino también de la memoria inmunológica. Después de ser activados, la mayoría de los LB se transforma en células plasmáticas que producen gran cantidad de anticuerpos, pero una pequeña fracción permanece como linfocitos B de memoria (células mnésicas)
.

Los linfocitos de memoria se activan rápidamente ante una nueva exposición al mismo antígeno. Así, cuando aparece el antígeno, se produce una respuesta rápida. Mientras que la respuesta inicial (respuesta primaria)
Tarda en desarrollarse de una a dos semanas, las respuestas sucesivas (respuesta secundaria)
Aparecen en muy pocos días tras la introducción del antígeno. Además, los anticuerpos sintetizados (IgG) tienen una mayor afinidad por el antígeno y se producen en más cantidad que los formados en la respuesta primaria (IgM), por lo que los procesos inmunitarios son más eficaces.

Esta es la causa de que tras padecer y superar una enfermedad infecciosa, la reinfección no sea posible en un periodo variable de tiempo. En algunos casos (sarampión, varicela o rubéola), la inmunidad adquirida dura toda la vida. La vacunación se basa, precisamente, en la fabricación de linfocitos B de memoria inoculando gérmenes no virulentos.

B. INMUNIDAD CELULAR (RESPUESTA INMUNE MEDIADA POR CÉLULAS)


Tarda más en iniciarse que la humoral, pero que es especialmente útil frente a microorganismos que se establecen en el interior de las células, pues en este caso, los anticuerpos no pueden neutralizar directamente al antígeno. Este tipo de respuesta se da, fundamentalmente, en interacciones frente a otras células eucariotas, especialmente las del propio organismo.

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La respuesta celular interviene frente a:

-microorganismos de crecimiento y desarrollo intracelular (virus, algunas bacterias como Micobacterium tuberculosis y algunos protozoos).

-Agente químicos, medicamentos, tintes…

-antígenos de transplante.

-antígenos de transplante.

Es llevada a cabo por los linfocitos T, pero en ella también juegan un papel importante los macrófagos.
Éstas son grandes células con poder fagocíticos inespecífico; participan en la respuesta inflamatoria (mecanismo inespecífico) y en la respuesta específica mediada por células en dos fases distintas:

-como células presentadoras de antígenos (APC). Ingieren a estos por fagocitosis, los fragmentan en pequeños trozos y los sitúan en sus membranas, poniendo en marcha la activación de los linfocitos T.

-realizan además misiones de limpieza al fagocitar células muertas.


Los linfocitos T se procesan (maduran) en el timo. Su misión es eliminar células del propio organismo hospedadoras de parásitos intracelulares (virus, bacteria de la tuberculosis, el plasmodio productor de malaria….), células cáncerígenas o de órganos transplantados. También liberan al medio interleucinas, sustancias cuya misión es activar a los linfocitos B para que produzcan anticuerpos o a los macrófagos.


Hay tres tipos distintos de linfocitos T:

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Linfocitos T auxiliares o cooperadores (helper,LTh): reconocen a los fragmentos de antígeno en las membranas de los macrófagos y liberan al medio interleucinas, que activan a otros linfocitos T y a los B.

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Linfocitos T citotóxicos (LTc)

Provocan la destrucción de las células diana. Reconocen los fragmentos de origen vírico o bacteriano en la superficie de las células infectadas, se pegan a las mismas, perforando con enzimas digestivos su membrana; las células mueren con los que se frena la expansión de la infección.

También se fijan a las proteínas de las células cancerosas (antígenos), que no identifican como propias y a las células de tejido u órganos transplantados, destruyéndolas.

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Linfocitos T supresores (LTs

: detiene la respuesta inmune cuando el parásito ha sido destruido.

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