Conceptos fundamentales en Inmunología
La inmunología estudia los mecanismos mediante los cuales el organismo reconoce, responde y se adapta frente a antígenos potencialmente peligrosos, al mismo tiempo que mantiene mecanismos para evitar las respuestas dañinas contra sus propios tejidos. En este apartado, abordaremos los conceptos de antígeno, anticuerpo, tolerancia inmunológica y memoria inmunológica, constituyen la base para comprender posteriormente a la Inmunidad Innata y a la Inmunidad Adaptativa, la Inflamación, las Hipersensibilidades, las Enfermedades Autoinmunes, las Vacunas, los Trasplantes y la Inmunoterapia contra el Cáncer.
Los Antígenos pueden proceder de numerosas fuentes. Desde el punto de vista de la inmunología médica, es particularmente importante distinguir entre los antígenos asociados con agentes biológicos infecciosos y aquellos procedentes de sustancias no infecciosas. Entre los agentes biológicos tenemos las Bacterias, los Virus, los Hongos y los Parásitos. Las bacterias pueden aportar antígenos procedentes de proteínas de superficie, cápsulas, componentes de la pared celular, toxinas y otras moléculas microbianas. Los virus tienen proteínas estructurales y proteínas producidas durante la infección de las células del huésped. Los hongos poseen antígenos asociados con componentes de su pared y membrana, mientras que los parásitos presentan una enorme variedad de Antígenos derivados de sus estructuras celulares y productos metabólicos.
En contraste, existen sustancias no infecciosas capaces de desencadenar respuestas inmunitarias. Entre ellas se encuentran los alérgenos, que son antígenos capaces de inducir respuestas de hipersensibilidad, particularmente respuestas mediadas por anticuerpos del tipo IgE como es el caso de la hipersensibilidad de tipo I. También pueden actuar como estímulos inmunológicos determinadas toxinas y venenos. Las toxinas producidas por microorganismos constituyen un ejemplo importante porque pueden ser reconocidas por anticuerpos y ser neutralizadas (evitan que realicen su función), mientras que los venenos de origen animal o vegetal pueden contener proteínas y otras moléculas capaces de ser reconocidas por el sistema inmunitario.
Es importante distinguir entre antígeno e inmunógeno. Un antígeno sólo es reconocido por el sistema inmunitario, mientras que un inmunógeno sí es capaz de inducir una respuesta inmunitaria. Esta diferencia permite comprender por qué el reconocimiento molecular no necesariamente conduce a una respuesta intensa. La inmunogenicidad depende de características del propio antígeno y del contexto en el que es presentado al sistema inmunitario.
La Respuesta Inmune frente a un antígeno también depende de su localización. Los antígenos extracelulares, como muchos componentes bacterianos, pueden ser procesados y presentados mediante MHC-II a linfocitos T CD4+, mientras que los antígenos producidos dentro de células infectadas, como ocurre frecuentemente durante las infecciones virales, pueden ser presentados mediante MHC-I a linfocitos T CD8+.
Desde el punto de vista estructural, un Anticuerpos típico posee una configuración semejante a una Y. Está constituido por dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras idénticas, unidas mediante enlaces disulfuro. Tanto las cadenas pesadas como las ligeras poseen regiones llamadas variables y constantes. Las regiones variables forman el sitio de unión al antígeno y determinan la especificidad, mientras que la región constante es reconocida por el sistema inmune y determina muchos aspectos de la respuesta frente a los antígenos.
La porción "variable" que reconoce al Antígeno se denomina región Fab, mientras que la región "constante" de las cadenas pesadas se denomina región Fc, y es la que interactúa con los receptores celulares y con componentes del Sistema del Complemento. Por esta razón, el anticuerpo puede considerarse una molécula que conecta dos procesos: mediante su región variable reconoce específicamente al antígeno, y mediante su región constante interactúa con células del sistema inmune para eliminarlo.
Existen cinco tipos principales de inmunoglobulinas nombrados como IgM, IgG, IgA, IgE e IgD. La IgM es característica de las primeras etapas de una respuesta primaria y tiene una gran capacidad para activar el Sistema del Complemento. La IgG es la inmunoglobulina predominante en el suero sanguíneo y desempeña funciones importantes en el reconocimiento, neutralización, opsonización y activación del complemento; además, es la principal inmunoglobulina asociada con la respuesta secundaria y es la única clase puede atravesar la placenta en cantidades fisiológicamente relevantes. La IgA tiene especial importancia en las superficies mucosas y las secreciones. La IgE participa principalmente en respuestas contra determinados parásitos y en las reacciones alérgicas. Finalmente, la IgD se encuentra principalmente asociada con la superficie de linfocitos B "novatos" (linfocitos B que aún no han reconocido antígeno) y participa en el reconocimiento inicial del antígeno.
Las funciones de los Anticuerpos son diversas. Pueden neutralizar toxinas y virus, impedir la adhesión de microorganismos a las células, facilitar la fagocitosis mediante opsonización, activar el sistema del complemento, producir aglutinación de partículas y contribuir a la eliminación de células infectadas mediante mecanismos que involucran receptores Fc y células como las NK.
La tolerancia se desarrolla mediante mecanismos centrales y periféricos. La tolerancia central ocurre principalmente durante la maduración de los linfocitos en los órganos linfoides primarios. En el caso de los linfocitos T, el timo desempeña un papel fundamental en la eliminación o modificación de linfocitos que reconocen de manera inapropiada a los componentes propios. La tolerancia periférica actúa posteriormente sobre los linfocitos que han alcanzado los tejidos periféricos y comprende mecanismos como la anergia (inactivación de linfocitos B y T), la supresión por linfocitos T reguladores y la eliminación de células autorreactivas.
La tolerancia no significa que el sistema inmunitario sea incapaz de reconocer los componentes propios, sino que genera mecanismos que limitan o impiden que ese reconocimiento se convierta en una respuesta efectora agresiva y muy destructiva. Cuando estos mecanismos fallan, pueden desarrollarse enfermedades autoinmunes. Por otra parte, la tolerancia también tiene gran importancia clínica en los trasplantes, donde el objetivo terapéutico es impedir una respuesta inmunitaria contra los tejidos del donante sin eliminar innecesariamente la capacidad del paciente para responder frente a microorganismos.
En la respuesta humoral, los linfocitos B de memoria pueden responder rápidamente cuando el antígeno vuelve a aparecer y generar células plasmáticas productoras de anticuerpos. Las respuestas secundarias suelen presentar una mayor magnitud, mayor rapidez y, con frecuencia, anticuerpos de mayor afinidad como consecuencia de los procesos de selección y maduración que ocurren durante la respuesta adaptativa.
La memoria también comprende linfocitos T CD4+ y CD8+ de memoria. Algunas poblaciones permanecen circulando por el organismo, mientras que otras pueden establecerse en tejidos y responder rápidamente ante una nueva exposición local. La memoria inmunológica no debe considerarse exclusivamente como la presencia prolongada de anticuerpos: es el resultado de una combinación de células B de memoria, células T de memoria, células plasmáticas de larga vida y anticuerpos persistentes.
Este concepto explica el fundamento inmunológico de la vacunación. Una vacuna expone al sistema inmunitario a un antígeno o a una forma del agente que permite desarrollar una Respuesta Adaptativa y generar memoria sin producir necesariamente la enfermedad que se pretende prevenir. Cuando posteriormente ocurre una exposición al microorganismo correspondiente, las células y moléculas de memoria pueden generar una respuesta más rápida y eficaz.
Esta relación permite comprender la lógica general de la inmunología: reconocer lo extraño, responder contra ello, evitar el daño contra lo propio y conservar memoria de encuentros anteriores. Estos principios sirven como base para comprender posteriormente las vacunas, las alergias y otras hipersensibilidades, las enfermedades autoinmunes, las inmunodeficiencias, el rechazo de trasplantes y las terapias inmunológicas contra el cáncer.
BIBLIOGRAFIA
Marshall, J. S., Warrington, R., Watson, W., & Kim, H. L. (2018). An introduction to immunology and immunopathology. Allergy, Asthma & Clinical Immunology, 14(Suppl 2), 49.
Antígenos
Un Antígenos (Ag, por sus siglas en inglés: Antigen) es una molécula o estructura que puede ser reconocida específicamente por componentes del Sistema Inmunitario, principalmente por los receptores de los Linfocitos B y T y por los anticuerpos. La región concreta del antígeno que es reconocida por un anticuerpo o por un receptor de un linfocito se denomina epítopo o determinante antigénico. Un mismo antígeno puede contener varios epítopos y, por tanto, ser reconocido por diferentes poblaciones de Linfocitos.Los Antígenos pueden proceder de numerosas fuentes. Desde el punto de vista de la inmunología médica, es particularmente importante distinguir entre los antígenos asociados con agentes biológicos infecciosos y aquellos procedentes de sustancias no infecciosas. Entre los agentes biológicos tenemos las Bacterias, los Virus, los Hongos y los Parásitos. Las bacterias pueden aportar antígenos procedentes de proteínas de superficie, cápsulas, componentes de la pared celular, toxinas y otras moléculas microbianas. Los virus tienen proteínas estructurales y proteínas producidas durante la infección de las células del huésped. Los hongos poseen antígenos asociados con componentes de su pared y membrana, mientras que los parásitos presentan una enorme variedad de Antígenos derivados de sus estructuras celulares y productos metabólicos.
En contraste, existen sustancias no infecciosas capaces de desencadenar respuestas inmunitarias. Entre ellas se encuentran los alérgenos, que son antígenos capaces de inducir respuestas de hipersensibilidad, particularmente respuestas mediadas por anticuerpos del tipo IgE como es el caso de la hipersensibilidad de tipo I. También pueden actuar como estímulos inmunológicos determinadas toxinas y venenos. Las toxinas producidas por microorganismos constituyen un ejemplo importante porque pueden ser reconocidas por anticuerpos y ser neutralizadas (evitan que realicen su función), mientras que los venenos de origen animal o vegetal pueden contener proteínas y otras moléculas capaces de ser reconocidas por el sistema inmunitario.
Es importante distinguir entre antígeno e inmunógeno. Un antígeno sólo es reconocido por el sistema inmunitario, mientras que un inmunógeno sí es capaz de inducir una respuesta inmunitaria. Esta diferencia permite comprender por qué el reconocimiento molecular no necesariamente conduce a una respuesta intensa. La inmunogenicidad depende de características del propio antígeno y del contexto en el que es presentado al sistema inmunitario.
La Respuesta Inmune frente a un antígeno también depende de su localización. Los antígenos extracelulares, como muchos componentes bacterianos, pueden ser procesados y presentados mediante MHC-II a linfocitos T CD4+, mientras que los antígenos producidos dentro de células infectadas, como ocurre frecuentemente durante las infecciones virales, pueden ser presentados mediante MHC-I a linfocitos T CD8+.
Anticuerpos
Los Anticuerpos, también denominados Inmunoglobulinas (Ig), son proteínas producidas por los linfocitos B que se han diferenciado en Células Plasmáticas. Su función fundamental es reconocer específicamente determinados epítopos presentes en los antígenos y participar en su neutralización o eliminación. Los anticuerpos también funcionan como receptores de antígeno cuando se encuentran asociados con la membrana de los linfocitos B.Desde el punto de vista estructural, un Anticuerpos típico posee una configuración semejante a una Y. Está constituido por dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras idénticas, unidas mediante enlaces disulfuro. Tanto las cadenas pesadas como las ligeras poseen regiones llamadas variables y constantes. Las regiones variables forman el sitio de unión al antígeno y determinan la especificidad, mientras que la región constante es reconocida por el sistema inmune y determina muchos aspectos de la respuesta frente a los antígenos.
La porción "variable" que reconoce al Antígeno se denomina región Fab, mientras que la región "constante" de las cadenas pesadas se denomina región Fc, y es la que interactúa con los receptores celulares y con componentes del Sistema del Complemento. Por esta razón, el anticuerpo puede considerarse una molécula que conecta dos procesos: mediante su región variable reconoce específicamente al antígeno, y mediante su región constante interactúa con células del sistema inmune para eliminarlo.
Existen cinco tipos principales de inmunoglobulinas nombrados como IgM, IgG, IgA, IgE e IgD. La IgM es característica de las primeras etapas de una respuesta primaria y tiene una gran capacidad para activar el Sistema del Complemento. La IgG es la inmunoglobulina predominante en el suero sanguíneo y desempeña funciones importantes en el reconocimiento, neutralización, opsonización y activación del complemento; además, es la principal inmunoglobulina asociada con la respuesta secundaria y es la única clase puede atravesar la placenta en cantidades fisiológicamente relevantes. La IgA tiene especial importancia en las superficies mucosas y las secreciones. La IgE participa principalmente en respuestas contra determinados parásitos y en las reacciones alérgicas. Finalmente, la IgD se encuentra principalmente asociada con la superficie de linfocitos B "novatos" (linfocitos B que aún no han reconocido antígeno) y participa en el reconocimiento inicial del antígeno.
Las funciones de los Anticuerpos son diversas. Pueden neutralizar toxinas y virus, impedir la adhesión de microorganismos a las células, facilitar la fagocitosis mediante opsonización, activar el sistema del complemento, producir aglutinación de partículas y contribuir a la eliminación de células infectadas mediante mecanismos que involucran receptores Fc y células como las NK.
Tolerancia inmunológica
La Tolerancia Inmunológica es la capacidad del sistema inmunitario para evitar respuestas dañinas o muy agresivas contra determinados antígenos, particularmente los antígenos propios del organismo. Esta propiedad es indispensable porque los mismos mecanismos que permiten eliminar bacterias, virus, hongos, parásitos o sustancias extrañas podrían producir daño si reconocieran y atacaran de manera persistente los tejidos propios.La tolerancia se desarrolla mediante mecanismos centrales y periféricos. La tolerancia central ocurre principalmente durante la maduración de los linfocitos en los órganos linfoides primarios. En el caso de los linfocitos T, el timo desempeña un papel fundamental en la eliminación o modificación de linfocitos que reconocen de manera inapropiada a los componentes propios. La tolerancia periférica actúa posteriormente sobre los linfocitos que han alcanzado los tejidos periféricos y comprende mecanismos como la anergia (inactivación de linfocitos B y T), la supresión por linfocitos T reguladores y la eliminación de células autorreactivas.
La tolerancia no significa que el sistema inmunitario sea incapaz de reconocer los componentes propios, sino que genera mecanismos que limitan o impiden que ese reconocimiento se convierta en una respuesta efectora agresiva y muy destructiva. Cuando estos mecanismos fallan, pueden desarrollarse enfermedades autoinmunes. Por otra parte, la tolerancia también tiene gran importancia clínica en los trasplantes, donde el objetivo terapéutico es impedir una respuesta inmunitaria contra los tejidos del donante sin eliminar innecesariamente la capacidad del paciente para responder frente a microorganismos.
Memoria inmunológica
La memoria inmunológica es una característica fundamental de la Inmunidad Adaptativa que permite que el organismo responda de manera más rápida y eficaz ante una segunda exposición al mismo antígeno. Durante la primera exposición ocurre la activación y expansión de clones de linfocitos B y T específicos. Una parte de estas células se diferencia en células efectoras responsables de controlar la amenaza inmediata, mientras que otra parte persiste como células de memoria.En la respuesta humoral, los linfocitos B de memoria pueden responder rápidamente cuando el antígeno vuelve a aparecer y generar células plasmáticas productoras de anticuerpos. Las respuestas secundarias suelen presentar una mayor magnitud, mayor rapidez y, con frecuencia, anticuerpos de mayor afinidad como consecuencia de los procesos de selección y maduración que ocurren durante la respuesta adaptativa.
La memoria también comprende linfocitos T CD4+ y CD8+ de memoria. Algunas poblaciones permanecen circulando por el organismo, mientras que otras pueden establecerse en tejidos y responder rápidamente ante una nueva exposición local. La memoria inmunológica no debe considerarse exclusivamente como la presencia prolongada de anticuerpos: es el resultado de una combinación de células B de memoria, células T de memoria, células plasmáticas de larga vida y anticuerpos persistentes.
Este concepto explica el fundamento inmunológico de la vacunación. Una vacuna expone al sistema inmunitario a un antígeno o a una forma del agente que permite desarrollar una Respuesta Adaptativa y generar memoria sin producir necesariamente la enfermedad que se pretende prevenir. Cuando posteriormente ocurre una exposición al microorganismo correspondiente, las células y moléculas de memoria pueden generar una respuesta más rápida y eficaz.
Integración de los conceptos
Los cuatro conceptos pueden integrarse como una secuencia fundamental de la respuesta inmunitaria. Un antígeno proporciona la señal molecular que puede ser reconocida; los anticuerpos y los linfocitos generan respuestas específicas contra ese antígeno; la tolerancia inmunológica establece límites para evitar que la respuesta se dirija contra el propio organismo; y la memoria inmunológica permite conservar parte de la experiencia adquirida para responder con mayor eficacia ante exposiciones posteriores.Esta relación permite comprender la lógica general de la inmunología: reconocer lo extraño, responder contra ello, evitar el daño contra lo propio y conservar memoria de encuentros anteriores. Estos principios sirven como base para comprender posteriormente las vacunas, las alergias y otras hipersensibilidades, las enfermedades autoinmunes, las inmunodeficiencias, el rechazo de trasplantes y las terapias inmunológicas contra el cáncer.
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Sistema Inmune, reconociendo lo propio de lo ageno
Sistema Inmune, reconociendo lo propio de lo ageno
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BIBLIOGRAFIA
Marshall, J. S., Warrington, R., Watson, W., & Kim, H. L. (2018). An introduction to immunology and immunopathology. Allergy, Asthma & Clinical Immunology, 14(Suppl 2), 49.
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