Presentación del capítulo 38
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Este documento describe los diferentes aspectos del sistema inmune y sus mecanismos de defensa contra las amenazas externas como bacterias, virus y hongos. Explica que el sistema inmune consta de tres niveles de defensa - barreras, inmunidad innata y adquirida. También describe varias barreras físicas como la piel y las secreciones mucosas, así como las células y moléculas involucradas en la inmunidad innata como macrófagos, neutrófilos, complemento y citocinas. Finalmente, introduce los concept
Presentación del capítulo 38
- 2. 38.1 Respuestas integradas a las amenazas Nuestro cuerpo entra en contacto diariamente virus del herpes con bacterias, virus y hongos que pueden causarnos enfermedades. El sistema inmune o inumológico ha bacterias evolucionado a través de cientos de millones de años para defendernos de estos ataques e invasiones. hongos
- 3. Tres niveles de defensa Nuestro sistema de defensa tiene tres componentes que actúan en secuencia: • Barreras: obstáculos que evitan la invasión de los patógenos. • Inmunidad innata: defensa innata (desde el nacimiento) y de amplio espectro. Las células calciformes • Inmunidad adquirida: (goblet) del epitelio pulmonar defensa que desarrollamos producen mucina o moco que atrapa bacterias y esporas. durante la vida y que Las células ciliadas empujan dirigimos a amenazas las secreciones hacia la específicas. garganta para su eliminación.
- 4. Evolución de las defensas del cuerpo La habilidad de las células de reconocerse como pertenecientes a un mismo organismo apareció durante la evolución de los primeros organismos multicelulares. Este reconocimiento depende de patrones específicos de proteínas presentes en la membrana celular. La habilidad de reconocer otros patrones protéicos como provenientes de otros organismos Las células de las colonias de Volvox se reconocen evolucionó igualmente temprano, entre sí como pertenecientes hace más de un billón de años. a un mismo organismo.
- 5. Evolución de las defensas- PAMP Las células de los organismos multicelulares tienen en sus membranas receptores que reconocen los patrones moleculares presentes en las membranas de muchos organismos patógenos. Los mecanismos de defensa se activan cuando los receptores de una célula se acoplan con estos patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP). En los mamíferos se activan moléculas de complemento. Estas proteínas se roducen mayormente en el hígado y circulan inactivas por la sangre. Al entrar en contacto con complejos receptores-PAMP se activan y pueden destruir al patógeno o marcarlo para que sea atacado por el sistema inmune.
- 6. Inmunidad innata y adaptativa La activación del complemento es parte de la inmunidad innata, llamada así porque sucede inmediatamente, ante el primer contacto con el patógeno. La inmunidad innata es seguida por la inmunidad adaptativa. Ahora, grandes poblaciones de leucocitos (glóbulos blancos) preparan una defensa específica contra el invasor. Las moléculas que se han identificado como extrañas se llaman antígenos. Con el pasar de los años, nuestro sistema inmune entra en contacto gran cantidad de antígenos y contra todos prepara una defensa específica.
- 7. Inmunidad innata vs. adaptativa
- 8. Los defensores La defensa adaptativa es llevada a cabo por poblaciones de leucocitos especializados: • Fagocitos: neutrófilos, macrófagos y células dentríticas. Los neutrófilos son los leucocitos más abundantes en la sangre. Los macrófagos son a menudo los primeros en detectar patógenos mientras patrullan los fluidos corporales. • Células secretoras: eosinófilos, basófilos, mastocitos • Linfocitos: células B, células T y células asesinas naturales (NK) Los leucocitos secretan citocinas que comunican químicamente las células y coordinan la defensa. Las citocinas incluyen interleucinas, interferones y factores de necrosis tumoral.
- 9. Los defensores I Ésta y la próxima diapositiva ilustran los tipos de leucocitos y sus funciones.
- 11. Armas químicas de la inmunidad
- 12. 38.2 Barreras de superficie- la piel La piel es una barrera efectiva contra la invasión de organismos patógenos. Aunque muchos microorganismos viven sobre la piel, no es fácil penetrar las capas de queratina.
- 13. Barreras de superficie- mucina y cilios Muchas superficies internas, como la del sistema respiratorio, tienen células que producen mucina (moco). Los microorganismos son atrapados por la mucina y barridos por los cilios. Además, la mucina contiene lisozima, una enzima que rompe la pared celular de las bacterias. Estafilococos atrapados en mucina y barridos por epitelio La cera de los oídos es ciliado también una barrera.
- 15. La flora normal En la piel y en la superficie de las cavidades internas (boca, intestino, nariz, pulmones) viven billones de Staphylococcus epidirmidis, organismos sin causar daño. bacteria muy común en la piel Unas 500 especies de bacterias viven en el intestino grueso y unas 400 en la boca. Ésta es nuestra flora normal. Algunos de estos organismos pueden convertirse en patógenos si logran acceso a los tejidos internos. Propionibacterium acnes, bacteria causante del acné
- 16. Propionibacterium acnes La bacteria que causa el acné se alimenta del aceite que producen las glándulas sebáceas de la piel. Las hormonas sexuales que se producen durante la adolescencia aumentan la producción de aceite y los folículos pilosos se tapan. La bacteria se multiplica en los folículos tapados. Los neutrófilos montan una defensa Los antibióticos que se inyectan para tratar el acné reducen las poblaciones que inflama los folículos, las de bacterias y por lo tanto la inflamación pústulas son los barros o acné. causada por los neutrófilos.
- 17. 38.3 No olvides el hilo dental La boca es un hábitat ideal para muchos microorganismos, pues ofrece humedad, temperatura óptima y placa dental mucho alimento. La placa dental es una biocapa gruesa y pegajosa compuesta de bacterias, sus productos extracelulares y glucoproteínas de la saliva. Con el tiempo, el efecto corrosivo de la caries placa produce caries.
- 18. Periodontitis Con el tiempo la placa puede producir periodontitis, una inflamación sangrante de las encías. A través de las encías inflamadas pueden obtener acceso al Porphyromonas sistema circulatorio gingivalis, una de las bacterias ciertas bacterias presentes en la presentes en placas en placa dental y las paredes de las en la placa arteriosclérotica. arterias.
- 19. 38.4 Respuestas inmunes innatas Las respuestas inmunes innatas eliminan patógenos rápidamente y “genéricamente” (sin especificidad). Los macrófagos son fagocitos grandes que patrullan el fluido intersticial. Rodean, ingieren y digieren bacterias. También secretan citocinas cuando los receptores se acoplan con los antígenos. Las citocinas atraen más macrófagos, neutrófilos y células dendríticas.
- 20. Complemento Las proteínas de complemento se activan cuando encuentran un antígeno. Entonces se desata una cascada de reacciones que atraen fagocitos que destruyen las células marcadas por el complemento.
- 21. Cascada de reacciones y destrucción del patógeno
- 22. Inflamación La inflamación es una respuesta local caracterizada por enrojecimiento, aumento en temperatura, hinchazón y dolor. Comienza cuando se activa complemento y citocinas en el tejido. Los mastocitos secretan histamina que aumenta la permeabilidad de los capilares. Los fagocitos salen de los capilares, atacan las células invasoras, forman coágulos y consumen desperdicios. Una astilla debajo de la piel
- 23. Respuesta inflamatoria a la invasión de bacterias
- 24. Fiebre La fiebre es parte de nuestro mecanismo de defensa. La fiebre es un aumento en temperatura sobre el nivel normal de 37°C (98.6°F). Típicamente se produce en respuesta a una infección. Las citocinas estimulan ciertas células del cerebro para que liberen prostaglandinas, que a su vez estimulan al hipotálamo para que aumente la temperatura del cuerpo. La temperatura alta acelera el metabolismo y la actividad de los fagocitos, a la vez que reduce la reproducción de las bacterias. Una fiebra de sobre 40.6°C (105°F) puede ser peligrosa. Una fiebre prolongada de 42°C es letal.
- 25. 38.5 Panorama general de la inmunidad adaptativa Mientras se lleva a cabo la respuesta inmune innata, el cuerpo ha comenzado la respuesta inmune adaptativa. En vez de ser generalizada, como la primera, la respuesta adaptativa se dirige a antígenos particulares y específicos que encontramos durante nuestra vida. Los linfocitos y los fagocitos interaccionan para definir las cuatro características de la respuesta adaptativa: • Reconocimiento de elementos propios y extraños • Especificidad • Diversidad • Memoria
- 26. Las cuatro características definidas Reconocimiento de elementos propios y extraños- se refiere a la habilidad de reconocer las células del cuerpo como propias y las desconocidas como invasoras. Especificidad se refiere a que las defensas están dirigidas a antígenos específicos. Diversidad se refiere a que las células B y T pueden responder a billones de posibles antígenos. Memoria se refiere a la capacidad del sistema inmune para recordar un antígeno, de modo que si aparece nuevamente las células B y T montan una respuesta más rápida y efectiva que la inicial.
- 27. Primer paso: la alerta de los antígenos I Las células de bacterias, las partículas de virus y las células de todos los Marcador MHC organismos eucariotas poseen en su superficie proteínas que les imparten una identidad propia. Estas proteínas de reconocimiento se conocen como marcadores MHC. Los linfocitos B y T reconocen los marcadores MHC y los identifican como propios o como antígenos. Linfocito
- 28. La alerta de los antígenos II Cuando un linfocito B o T reconoce y se acopla a un antígeno, comienza a dividirse por mitosis y todas las células descendientes de ésta Linfocitos reconocerán el antígeno. Las células T, sin embargo, sólo reconocen el antígeno cuando otra célula se los presenta. La célula presentadora puede ser un macrófago, un linfocito B o una célula dendrítica.
- 29. Procesamiento del antígeno En esta ilustración, un macrófago (a) ingiere una bacteria. En el citoplasma la destruye pero luego despliega en su membrana el antígeno para que lo reconozcan las células T (linfocitos T).
- 30. Nuevos linfocitos B y T Los linfocitos B y T nuevos (los descendientes por mitosis de los linfocitos que detectaron el antígeno) se dividen en dos grupos: • Células efectoras- actúan inmediatamente contra la infección, ya sea atacando directamente al patógeno (T) o produciendo anticuerpos (B). • Células de memoria- estos linfocitos tienen una larga vida y sirven para responder rápidamente a encuentros futuros con el mismo antígeno. Gracias a estas células desarrollamos inmunidad contra distintas enfermedades. El antígeno nos ataca, pero la respuesta de defensa es tan rápida que no llegamos a presentar síntomas.
- 31. Primera y segunda respuesta Esta gráfica ilustra cómo aumenta la concentración de anticuerpos luego de una primera y segunda exposición a un antígeno. La pendiente y el pico de la segunda curva revelan que la concentración de anticuerpo aumenta mucho más rápido la segunda vez. El aumento rápido de anticuerpos luego de la segunda infección permite que las células identifiquen y ataquen al patógeno mucho más rápido.
- 32. La respuesta de las células efectoras Las células efectoras responden de dos formas: • Células T citotóxicas y células asesinas naturales (NK) detectan y destruyen Célula NK (amarilla) atacando a directamente al patógeno, a las una célula cancerosa células infectadas por éste y a las células que éste ha alterado. • Células B producen anticuerpos que se unen a partículas específicas del antígeno en la sangre o el fluido intersticial y promueven su neutralización. Molécula de anticuerpo
- 33. Interceptación y eliminación del antígeno Luego de fagocitar las partículas que contienen antígenos, las células dendríticas y los macrófagos migran a los nódulos linfáticos, donde células T se acoplan con ellos y comienzan una respuesta. Los complejos de antígeno- anticuerpo acoplados a La inflamación de los nódulos complemento son linfáticos durante una infección se identificados y eliminados debe a la acumulación de linfocitos T. por el hígado y el bazo.
- 34. 38.6 Anticuerpos y receptores de antígenos Los anticuerpos son proteínas en forma de Y. Son producidos exclusivamente por los linfocitos B y se unen solamente al antígeno que promueve su síntesis. Los anticuerpos no destruyen directamente al antígeno, sino que lo marcan para facilitar su destrucción, que se lleva a cabo mayormente a través de la activación de Las moléculas de anticuerpos se componen de cuatro polipéptidos: complemento y la fagocitosis dos cadenas idénticas ligeras y dos por otras células. cadenas idénticas pesadas.
- 35. Estructura de los anticuerpos Los anticuerpos tienen regiones constantes y regiones variables. Para que un antígeno se acople con un anticuerpo, su estructura molecular tridimensional y su carga eléctrica tienen que corresponder perfectamente con la estructura y carga de la región variable.
- 36. Cinco tipos de anticuerpos La estructura de las regiones constantes definen cinco clases de anticuerpos con funciones diferentes: IgG, IgA, IgE, IgM e IgD. Los anticuerpos también se conocen como inmunoglobulinas, de lo cual deriva la abreviatura Ig.
- 37. Cómo se hacen los receptores de antígenos Nuestro sistema inmune tiene linfocitos capaces de reconocer unos 2.5 billones de antígenos diferentes. La explicación de cómo se produce esta diversidad es compleja, pero tiene que ver con el hecho que los genes que codifican para los receptores de antígenos se encuentran en varios segmentos de cromosonas diferentes y se recombinan al azar. Durante la diferenciación de los linfocitos, distintas versiones de estas regiones se unen para producir una enorme variación. Parte de esta variación es inútil porque no reconoce antígenos o porque reconoce como antígenos proteínas de nuestro cuerpo. Estas célula son destruídas antes de madurar y salir del sistema linfático.
- 38. Secciones 38.7 y 38.8 Estas dos secciones no se cubren en la prueba. Puedes leerlas, pero tienen mucho detalle para estudiantes que no son de Biología. La sección 38.7 explora más a fondo la respuesta inmune mediada por los anticuerpos. La sección 38.8 explora más a fondo la respuesta mediada por los linfocitos citotóxicos T. Estas Linfocito citotóxico T células atacan patógenos que han penetrado células del cuerpo y también células cencerosas.
- 39. 38.9 Alergias Alergia es una respuesta inmunológica (de defensa) contra una sustancia inofensiva, llamada alergeno. Hay muchos alergenos, entre Granos de polen los más comunes están el polen, los ácaros que habitan en el polvo de las casas, las esporas de hongos no patógenos, ciertos medicamentos (como la penicilina y la aspirina), el veneno de las abejas, el maní Las personas alérgicas al “polvo” y los mariscos. son a menudo alérgicas a los ácaros que viven en el polvo.
- 40. La respuesta del cuerpo La primera respuesta a un alergeno es leve. Esta exposición estimula la producción de IgE, que se ancla en la membrana de mastocitos y basófilos. La segunda exposición genera una respuesta mucho más fuerte. Las células que contienen IgE liberan histamina y citocinas como parte de la defensa. En el sistema respiratorio, estas sustancias estimulan la producción de líquido acuoso y mucina. Las vías aéreas se cierran, se producen estornudos, tos y gotereo nasal.
- 41. El peligro de las picadas de abejas Las picadas de abejas son inofensivas para la mayoría de las personas, pero son muy peligrosas para los alérgicos. Varias picadas en una segunda ocasión pueden producir un choque anafiláctico o reacción generalizada en todo el cuerpo. El choque anafiláctico por esta u otra alergia puede ser mortal.
- 42. Trasplantes y rechazo de órganos Cuando se va a hacer un trasplante se estudian los serotipos del donante y el receptor para reducir lo Paciente de trasplante de pulmón más posible las posibilidades de rechazo. Aún así, estas personas tienen que tomar durante toda su vida inmunosupresores para evitar el rechazo. Biopsia del pulmón demostrando la aglutinación de células típica de un rechazo
- 43. 38.10 Inmunidad activa y vacunas Inmunización es el proceso de inducir inmunidad sin el peligro de sufrir la enfermedad o condición peligrosa causada por el antígeno. Inmunidad activa- la persona recibe por inyección u oralmente una vacuna que contiene el antígeno en dosis controladas. El cuerpo responde con una respuesta inmune primaria que prepara el cuerpo para defenderse con más fuerza si entra nuevamente en contacto con el antígeno.
- 44. Vacuna de la viruela Edward Jenner creó la primera vacuna contra la viruela, una enfermedad que causaba epidemias y mucha mortalidad mundialmente. Una campaña mundial de vacunación erradicó la enfermedad en el 1977. Edward Jenner (1749-1823) Virus de la viruela
- 45. 38.10 Inmunidad pasiva En la inmunidad pasiva, la persona recibe una inyección de anticuerpos para tratar una situación potencialmente letal. La persona no desarrolla inmunidad al antígeno porque éste no entra en contacto con su sistema inmune. Los antídotos contra el veneno de serpientes, las inyecciones contra la rabia y las inyecciones antitetánicas son ejemplos de inmunidad pasiva.
- 46. Vacunas recomendadas Algunas vacunas se administran dos veces (booster) para producir una respuesta inmune secundaria que aumenta el nivel de inmunidad. Las campañas de vacunación han reducido la incidencia de muchas enfermedades, lo que ha permitido un rápido crecimiento de la población humana.
- 47. 38.11 Inmunidad fallida Ocasionalmente el sistema inmune no discrimina corectamente entre las células propias y las invasoras. El sistema es tan complejo que hay muchos lugares donde a veces falla debido a mutaciones naturales o inducidas por factores ambientales. Cuando el sistema ataca células del organismo se produce una enfermedad o condición autoinmune. Ejemplos: artritis reumatoidea, enfermedad de Graves, lupus eritrematoso, Enfermedad esclerosis múltiple. de Graves
- 48. ADA y terapia génica Cindy Cutshwall nació sin la capacidad de producir la enzima adenosina desaminasa (ADA), que degrada adenosina y cuya acumulación afecta los leucocitos. En el 1991 fue la primera persona tratada con terapia génica. Se le inyectó un virus benigno que portaba el gen humano para producir la enzima. Algunas células de su médula ósea incorporaron el gen y comenzaron a producir la enzima. Hoy recibe inyecciones para suplementar la producción natural.
- 49. Inmunodeficiencia La inmunodeficiencia sucede cuando el sistema inmune no logra proteger al organismo y éste queda expuesto a la invasión múltiples patógenos. Algunas inmunodeficiencias, como la ADA, son congénitas y se conocen como inmunodeficiencia primaria. La inmunodeficiencia secundaria es causada por la expocisión a un virus u otro agente externo. El SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida) pertenece a este grupo.
- 50. 38.12 SIDA- inmunidad perdida El SIDA es causado por el virus de inmunodeficiencia humana (HIV). Este virus ataca macrófagos, células dentríticas y linfocitos T. Inicialmente el sistema inmune combate el virus como combate todos los demás patógenos (mediante la respuesta inmune adaptativa). Durante este periodo inicial la persona puede transmitir la enfermedad pero no tiene Linfocito T (azul) síntomas severos y no sabe infectado con HIV (rojo) que tiene el virus.
- 51. SIDA- inmunidad perdida Luego de un periodo variable, Este bebé los niveles de IgG que murió de SIDA que le mantienen bajo control al transmitió virus disminuyen y la su madre al lactarlo. producción de nuevos linfocitos T se reduce. El virus comienza a reproducirse sin control y a neutralizar el sistema inmune. Esto deja a Paciente de la persona sin defensas SIDA con contra el ataque de sarcoma de Kaposi, un tipo de patógenos y el desarrollo de cáncer común en peronas con varios tipos de cáncer. sistema inmune deficiente.
- 52. Transmisión del VIH El HIV se transmite principalmente a través de relaciones sexuales con personas infectadas e intercambio de jeringuillas. A diferencia de lo que se dice en campañas para combatir el SIDA, todo el mundo no está en riesgo de infectarse. Sí están en riesgo las personas que tienen sexo con personas desconocidas y los adictos.
- 53. Pruebas y tratamiento Las pruebas para detectar el VIH identifican anticuerpos presentes en la sangre, saliva u orina. Aunque la condición no tiene cura, se han desarrollado medicamentos que le permiten a las personas infectadas tener una vida bastante normal y saludable. Estos medicamentos interfieren con la replicación del virus.
- 54. Incidencia global de HIV y SIDA En Puerto Rico hay unos 20,000 casos de SIDA diagnosticados.
- 55. Biodiversidad- Anadenanthera peregrina El árbol de cojóbana es nativo de las Antillas y de la mitad norte de Sudamérica. Sus semillas eran pulverizadas por los taínos para preparar el polvo alucinógeno que inhalaban por la nariz durante la ceremonia de la cojoba. El árbol ilustrado está frente al Edificio de Ciencias Agrícolas.