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Introducción a la inmunologia, Resúmenes de Microbiología

Introducción a la inmunologia.

Tipo: Resúmenes

2024/2025

Subido el 18/04/2025

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Introducción a la Inmunología | Verónica Rodríguez-López
Introducción a la Inmunología
Inmunología es el estudio de la defensa del
organismo contra las infecciones. El ser humano vive
rodeado de microorganismos, muchos de los cuales
causan enfermedades. Aun así, pese a esta
exposición continua, sólo rara vez sobreviene alguna
patología. ¿De qué manera se defiende el organismo?
Cuando ocurre una infección, ¿cómo elimina el
cuerpo al invasor y se cura por sí solo? Por último,
¿por qué se produce inmunidad duradera a muchas
enfermedades infecciosas que se encuentran una vez
y se superan? Éstas son preguntas abordadas por la
inmunología, que se estudia para entender las
defensas del organismo contra las infecciones en los
ámbitos celular y molecular.
La inmunología es una ciencia relativamente nueva.
Su origen por lo general se atribuye a Edward Jenner,
quien a finales del siglo XVIII observó que la
vacuna, una enfermedad relativamente leve, parecía
conferir protección contra la viruela, una enfermedad
a menudo fatal. Llamó al procedimiento vacunación,
y este término aún se usa para describir la
inoculación de individuos sanos con cepas
debilitadas o atenuadas de agentes que causan
enfermedades, a fin de proporcionar protección
contra estas últimas. Cuando Jenner introdujo la
vacunación, nada sabía de los agentes infecciosos
que causan enfermedades: no fue sino hasta finales
del siglo XIX que Robert Koch probó que las
enfermedades infecciosas se originan por
microorganismos, cada uno de los cuales produce
una enfermedad particular. Los descubrimientos de
Koch y de otros grandes microbiólogos del siglo XIX
extendieron la estrategia de vacunación de Jenner
contra otras enfermedades.
A principios del decenio de 1890, Emil von Behring
y Shibasaburo Kitasato descubrieron que el suero de
animales inmunes a la difteria o al tétanos contenía
una “actividad antitóxica” específica, que podía
conferir protección de corta duración contra los
efectos de las toxinas diftérica o tetánica en personas.
Esta actividad se debió a las proteínas que ahora se
denominan anticuerpos, que se unieron de modo
específico a las toxinas y neutralizaron su actividad.
Las respuestas del ser humano contra infecciones
provocadas por agentes patógenos potenciales se
conocen como respuestas inmunitarias. Una
respuesta inmunitaria específica, como la producción
de anticuerpos contra un agente patógeno particular
o sus productos, se conoce como una respuesta
inmunitaria adaptativa porque aparece durante el
lapso de vida de un individuo como una adaptación a
la infección por ese agente patógeno. En muchos
casos, una respuesta inmunitaria adaptativa también
da por resultado el fenómeno conocido como
memoria inmunitaria, que confiere inmunidad
protectora de por vida a reinfección por el mismo
agente patógeno. Ésta es sólo una de las
características que distinguen entre respuesta
inmunitaria adaptativa y la respuesta inmunitaria
innata, o inmunidad innata, que siempre está
inmediatamente disponible para combatir una amplia
gama de agentes patógenos, pero no lleva a
inmunidad duradera, y no es específica para
microorganismo patógeno individual alguno. En la
época en que von Behring creaba la terapia con suero
para la difteria, Elie Metchnikoff, descubrió que
muchos microorganismos podían ser envueltos y
digeridos por células fagocíticas, que llamó
“macrófagos”. Estas células siempre están presentes
y listas para actuar y son un componente de primera
línea de las respuestas inmunitarias innatas. En
cambio, una respuesta inmunitaria adaptativa tarda
en aparecer y es muy específica. Rápidamente quedó
claro que podía inducirse formación de anticuerpos
contra una vasta gama de sustancias. Esas sustancias
se llamaron antígenos porque podían estimular la
generación de anticuerpos. Muchas infecciones se
manejan con buenos resultados por medio de
inmunidad innata, y no causan enfermedad; las que
no se pueden resolver desencadenan una respuesta
inmunitaria adaptativa y, si se superan, a menudo van
seguidas por memoria inmunitaria duradera, que
evita enfermedad si ocurre reinfección.
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Introducción a la Inmunología

Inmunología es el estudio de la defensa del organismo contra las infecciones. El ser humano vive rodeado de microorganismos, muchos de los cuales causan enfermedades. Aun así, pese a esta exposición continua, sólo rara vez sobreviene alguna patología. ¿De qué manera se defiende el organismo? Cuando ocurre una infección, ¿cómo elimina el cuerpo al invasor y se cura por sí solo? Por último, ¿por qué se produce inmunidad duradera a muchas enfermedades infecciosas que se encuentran una vez y se superan? Éstas son preguntas abordadas por la inmunología, que se estudia para entender las defensas del organismo contra las infecciones en los ámbitos celular y molecular. La inmunología es una ciencia relativamente nueva. Su origen por lo general se atribuye a Edward Jenner, quien a finales del siglo XVIII observó que la vacuna, una enfermedad relativamente leve, parecía conferir protección contra la viruela, una enfermedad a menudo fatal. Llamó al procedimiento vacunación, y este término aún se usa para describir la inoculación de individuos sanos con cepas debilitadas o atenuadas de agentes que causan enfermedades, a fin de proporcionar protección contra estas últimas. Cuando Jenner introdujo la vacunación, nada sabía de los agentes infecciosos que causan enfermedades: no fue sino hasta finales del siglo XIX que Robert Koch probó que las enfermedades infecciosas se originan por microorganismos, cada uno de los cuales produce una enfermedad particular. Los descubrimientos de Koch y de otros grandes microbiólogos del siglo XIX extendieron la estrategia de vacunación de Jenner contra otras enfermedades. A principios del decenio de 1890, Emil von Behring y Shibasaburo Kitasato descubrieron que el suero de animales inmunes a la difteria o al tétanos contenía una “actividad antitóxica” específica, que podía conferir protección de corta duración contra los efectos de las toxinas diftérica o tetánica en personas. Esta actividad se debió a las proteínas que ahora se denominan anticuerpos , que se unieron de modo específico a las toxinas y neutralizaron su actividad. Las respuestas del ser humano contra infecciones provocadas por agentes patógenos potenciales se conocen como respuestas inmunitarias. Una respuesta inmunitaria específica, como la producción de anticuerpos contra un agente patógeno particular o sus productos, se conoce como una respuesta inmunitaria adaptativa porque aparece durante el lapso de vida de un individuo como una adaptación a la infección por ese agente patógeno. En muchos casos, una respuesta inmunitaria adaptativa también da por resultado el fenómeno conocido como memoria inmunitaria , que confiere inmunidad protectora de por vida a reinfección por el mismo agente patógeno. Ésta es sólo una de las características que distinguen entre respuesta inmunitaria adaptativa y la respuesta inmunitaria innata , o inmunidad innata, que siempre está inmediatamente disponible para combatir una amplia gama de agentes patógenos, pero no lleva a inmunidad duradera, y no es específica para microorganismo patógeno individual alguno. En la época en que von Behring creaba la terapia con suero para la difteria, Elie Metchnikoff, descubrió que muchos microorganismos podían ser envueltos y digeridos por células fagocíticas, que llamó “macrófagos”. Estas células siempre están presentes y listas para actuar y son un componente de primera línea de las respuestas inmunitarias innatas. En cambio, una respuesta inmunitaria adaptativa tarda en aparecer y es muy específica. Rápidamente quedó claro que podía inducirse formación de anticuerpos contra una vasta gama de sustancias. Esas sustancias se llamaron antígenos porque podían estimular la generación de anticuerpos. Muchas infecciones se manejan con buenos resultados por medio de inmunidad innata, y no causan enfermedad; las que no se pueden resolver desencadenan una respuesta inmunitaria adaptativa y, si se superan, a menudo van seguidas por memoria inmunitaria duradera, que evita enfermedad si ocurre reinfección.

Diferenciación celular hematopoyética. La diferenciación de una célula progenitora común, denominada célula progenitora pluripotente , produce todas las células sanguíneas. La diferenciación de estas células empieza durante el desarrollo del feto y continúa a lo largo de toda la vida. La célula progenitora pluripotente se diferencia en células progenitoras (denominadas algunas veces unidades formadoras de colonias) para los diferentes linajes de células sanguíneas, entre ellos los linajes linfocítico (linfocitos T y linfocitos B), mielocítico, eritrocítico y megacarioblástico (origen de las plaquetas). La diferenciación de las células progenitoras en células sanguíneas funcionales está desencadenada por interacciones específicas en la superficie celular con células estromales de la médula y citocinas específicas producidas por éstas y otras células. El timo y el «equivalente bursal» en la médula ósea promueven el desarrollo de los linfocitos T y los linfocitos B, respectivamente. Los linfocitos T cooperadores, las células dendríticas, los macrófagos y otras células liberan las citocinas específicas que promueven el crecimiento de las células hematopoyéticas y su diferenciación terminal, en respuesta a las infecciones y en la activación. La médula ósea y el timo se consideran órganos linfáticos primarios. El timo es esencial durante el nacimiento para el desarrollo de los linfocitos T, pero con la edad se reduce y a lo largo de la vida otros tejidos pueden adoptar su función si este se elimina. Los órganos linfáticos secundarios son los ganglios linfáticos, el bazo y el tejido linfático asociado a mucosas (MALT); este último incluye además el tejido linfático asociado al intestino (GALT) (p. ej., las placas de Peyer) y el tejido linfático asociado al bronquio (BALT) (p. ej., las amígdalas, el apéndice). Estos sitios es donde residen las células dendríticas,

Los principales componentes de la inmunidad innata son: 1) barreras físicas y químicas, como el epitelio y las sustancias químicas antimicrobianas producidas en las superficies epiteliales; 2) células fagocíticas (neutrófilos, macrófagos), células dendríticas, y linfocitos citolíticos naturales (NK) y otras células linfocíticas innatas, y 3) proteínas sanguíneas, incluidos miembros del sistema del complemento y otros mediadores de la inflamación. Al contrario que la inmunidad innata, hay otras respuestas inmunitarias estimuladas por la exposición a microorganismos infecciosos que aumentan en magnitud y capacidades defensivas con cada exposición sucesiva a un microbio en particular. Debido a que esta forma de inmunidad surge como respuesta a la infección y se adapta a ella, se denomina inmunidad adaptativa. El sistema inmunitario adaptativo reconoce un gran número de sustancias microbianas y no microbianas y reacciona frente a ellas. Las características que definen la inmunidad adaptativa son la capacidad de distinguir diferentes sustancias, lo que se llama especificidad , y la capacidad de responder de forma más vigorosa a exposiciones repetidas al mismo microbio, lo que se conoce como memoria. Los únicos componentes de la inmunidad adaptativa son unas células llamadas linfocitos y sus productos de secreción, como los anticuerpos. Las sustancias ajenas que suscitan respuestas inmunitarias específicas o son reconocidas por linfocitos o anticuerpos se llaman antígenos. Las citocinas son un gran grupo de proteínas secretadas con estructuras y funciones diversas, que regulan y coordinan muchas actividades de las células de las inmunidades innata y adaptativa. Todas las células del sistema inmunitario secretan al menos algunas citocinas y expresan receptores específicos generadores de señales para varias citocinas. La nomenclatura de las citocinas es inconsistente, de manera que algunas se llaman interleucina seguida de un número y otras reciben nombres relacionados con la actividad biológica que se les atribuyó en un

principio, como el factor de necrosis tumoral (TNF) o el interferón. Entre las muchas funciones de las citocinas están: el crecimiento y la diferenciación de todas las células inmunitarias, la activación de las funciones efectoras de los linfocitos y los fagocitos, y el movimiento dirigido de las células inmunitarias desde la sangre a los tejidos y dentro de estos. El subgrupo extenso de citocinas con relación estructural que regulan la migración y el movimiento celular se llaman quimiocinas. Las respuestas inmunitarias innata y adaptativa son los componentes de un sistema integral encargado de defender al anfitrión, en el que funcionan conjuntamente numerosas células y moléculas. Los mecanismos de la inmunidad innata constituyen una primera defensa eficaz contra las infecciones. Sin embargo, muchos microorganismos patógenos han evolucionado hasta ser resistentes a la inmunidad innata, y su eliminación exige mecanismos más potentes de la inmunidad adaptativa. Hay muchas conexiones entre el sistema inmunitario innato y el adaptativo. La respuesta inmunitaria innata frente a los microbios estimula las respuestas inmunitarias adaptativas e influye en la naturaleza de las respuestas adaptativas. Por el contrario, las respuestas inmunitarias adaptativas actúan a menudo potenciando los mecanismos protectores de la inmunidad innata, lo que las hace más capaces de combatir eficazmente a los microbios patógenos. Barreras de la inmunidad innata Pocos microorganismos logran penetrar las superficies corporales. Éstas tienen capas de células epiteliales que actúan como barreras. Las células de los epitelios tienen uniones estrechas y producen un número de péptidos antimicrobianos potentes que ayudan a proporcionar protección contra patógenos invasores. La lisozima es un ejemplo de un péptido antimicrobiano que disuelve algunas paredes celulares bacterianas. Otras moléculas con propiedades antimicrobianas importantes para la defensa innata son las defensinas. Éstas son péptidos con carga positiva localizados principalmente en el GI y las vías respiratorias inferiores que forman perforaciones en las paredes celulares bacterianas y por lo tanto rompen las membranas plasmáticas. El epitelio mucoso de las vías respiratorias ofrece otra forma de protección contra las infecciones, el moco. La presencia de moco limita la adhesión de las bacterias a estas superficies celulares. Además, una vez atrapados en el moco, los microorganismos se eliminan por el movimiento ciliar. Por lo tanto, la superficie mucosa y las células epiteliales ciliadas tienden a inhibir la adhesión de microbios y limitan el tiempo de exposición. De forma similar, el tracto IG tiene mecanismos para inhibir la colonización de bacterias. La acidez del estómago y las enzimas proteolíticas del intestino delgado hacen que este ambiente sea hostil para muchas bacterias. Mecanismos de la inmunidad innata A. Sensores microbianos Cuando un patógeno entra a la piel se enfrenta a los macrófagos y a otras células fagocíticas que poseen “sensores microbianos”. Hay tres grupos principales

cuando éstos están disponibles para recubrir la superficie de las bacterias y facilitar su ingestión. Este proceso se llama opsonización y se produce por medio de los siguientes mecanismos: 1) los anticuerpos por sí mismos pueden actuar como opsoninas; 2) los anticuerpos y los antígenos activan el sistema de complemento (a través de la vía clásica) para generar opsonina y 3) la opsonina se produce cuando se activa la vía alternativa y se genera C3. C. Linfocitos citolíticos naturales Los linfocitos NK tienen la capacidad de reconocer y matar células cancerígenas o infectadas por virus. Expresan dos tipos de receptores de superficie: 1) los receptores de linfocitos NK similares a la lectina que se unen a proteínas pero no a carbohidratos y 2) los receptores similares a inmunoglobulina citolítica (KIR, killer immunoglobulin-like ), que reconocen a moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC, major histocompatibility complex ) tipo I. Estos receptores de los linfocitos NK tienen propiedades tanto inhibidoras como activadoras. Cuando inicia la producción de anticuerpos en la respuesta inmunitaria adaptativa, los linfocitos NK tienen una función crítica en la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC, antibody- dependent celular cytotoxicity ). En este proceso, un anticuerpo específico se une a la superficie celular efectora. Los linfocitos NK tienen receptores de la región Fc que se unen al anticuerpo adherido a su diana y matan a la célula. D. Sistema del complemento El sistema del complemento es otro componente clave de la inmunidad innata. Este sistema está formado por 30 proteínas que se encuentran en el suero o en la membrana de células específicas que interactúan en una cascada de reacciones secuenciales, que culminan en lisis celular o en la destrucción de patógenos. Hay tres vías del complemento: la clásica, la alternativa y la de la lectina. Aunque cada una de éstas tiene un mecanismo de iniciación diferente, todas provocan la lisis del organismo invasor. Las proteínas del complemento logran su misión defensiva de muchas formas, incluyendo la opsonización, la lisis de las bacterias y la amplificación de respuestas inflamatorias a través de anafilotoxinas, C5a y C3a. Algunos microbios han desarrollado mecanismos para sabotear al sistema del complemento y evadir las respuestas inmunitarias. Por ejemplo, los poxvirus, como el virus de la variolovacuna y el virus de la viruela, producen una proteína soluble que inhiben a este sistema.

Inflamación La piel y los epitelios mucosos que revisten las vías respiratorias y el intestino son la primera defensa contra agentes patógenos invasores. Los microorganismos que violan estas defensas son enfrentados por los macrófagos residentes en los tejidos, por ejemplo, que reconocen por medio de receptores que se unen a constituyentes comunes de muchas superficies bacterianas. La ocupación de estos receptores hace que el macrófago fagocite a la bacteria y la degrade internamente, y que secrete proteínas llamadas citocinas y quimiocinas. Ocurren respuestas similares a virus, hongos y parásitos. Las citocinas y quimiocinas liberadas por macrófagos activados inician el proceso conocido como inflamación. La inflamación de un tejido infectado tiene varios efectos beneficiosos en el combate de la infección. Recluta células y moléculas de inmunidad innata que salen de la sangre y entran al tejido donde se necesitan para destruir al agente patógeno de modo directo. Además, incrementa el flujo de linfa que porta microbios y células portadoras de antígeno hacia tejidos linfoides cercanos, donde activan linfocitos e iniciarán la respuesta inmunitaria adaptativa. Por último, una vez que se ha desencadenado la respuesta inmunitaria adaptativa, la inflamación también recluta a los efectores del sistema inmunitario adaptativo (moléculas de anticuerpo y células T efectoras) hacia el sitio de infección. La inflamación tradicionalmente se define por cuatro palabras: calor, dolor, rubor y tumor , todas las cuales reflejan los efectos de las citocinas y otros mediadores inflamatorios sobre los vasos sanguíneos locales. La dilatación y la permeabilidad aumentada de vasos sanguíneos durante procesos inflamatorios llevan al incremento del flujo sanguíneo local y al escape de líquido hacia los tejidos, y explican el aumento de la temperatura, el enrojecimiento y la hinchazón. Las citocinas inflamatorias producen cambios de las propiedades adhesivas de las células endoteliales, lo que a su vez hace que los leucocitos circulantes se peguen a las células endoteliales y migren entre ellas hacia el sitio de infección, al cual son atraídos por quimiocinas. La migración de células hacia el tejido y sus acciones locales explican el dolor. Los principales tipos de células que se observan durante la fase inicial de una respuesta inflamatoria son macrófagos y neutrófilos. El flujo de neutrófilos va seguido poco tiempo después por monocitos, que rápidamente se diferencian hacia macrófagos, lo que refuerza y sostiene la respuesta inmunitaria innata. Más lentamente, los eosinófilos también migran hacia tejidos inflamados y contribuyen también con la destrucción de los microorganismos invasivos.