Sistema inmune
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El sistema inmune es un sistema de estructuras biológicas y procesos dentro de un organismo que protege contra la enfermedad . Para funcionar correctamente, un sistema inmune debe detectar una amplia variedad de agentes, de los virus a gusanos parásitos, y distinguirlos de propia saludable del organismo tejido.
Los patógenos pueden rápidamente evolucionar y adaptarse, y de ese modo evitar la detección y neutralización por el sistema inmune, sin embargo, varios mecanismos de defensa también han evolucionado para reconocer y neutralizar patógenos. Incluso sencilla organismos unicelulares tales como bacterias poseen un sistema inmune rudimentaria, en la forma de enzimas que protegen contra infecciones de bacteriófagos. Otros mecanismos inmunológicos básicos evolucionaron en antiguos eucariotas y permanecen en sus descendientes modernos, tales como plantas e insectos. Estos mecanismos incluyen fagocitosis, péptidos antimicrobianos llamados defensinas, y el sistema del complemento. Vertebrados con mandíbulas, incluidos los humanos, tienen incluso más sofisticados mecanismos de defensa, incluyendo la capacidad de adaptarse con el tiempo para reconocer patógenos específicos de manera más eficiente. Adaptativo (o adquirida) crea inmunidad memoria inmunológica después de una respuesta inicial a un patógeno específico, dando lugar a una respuesta mejorada a los encuentros posteriores con el mismo patógeno. Este proceso de inmunidad adquirida es la base de la vacunación .
Trastornos del sistema inmune puede resultar en enfermedades autoinmunes, enfermedades inflamatorias y cáncer. Inmunodeficiencia ocurre cuando el sistema inmune es menos activo de lo normal, dando lugar a infecciones recurrentes y que amenazan la vida. En los seres humanos, de la inmunodeficiencia puede ser el resultado de una enfermedad genética, como de inmunodeficiencia combinada grave, adquirida condiciones tales como el VIH / SIDA , o el uso de medicamentos inmunosupresores. En contraste, resultados de autoinmunidad de un sistema inmunológico hiperactivo atacar los tejidos normales como si fueran organismos extraños. Enfermedades autoinmunes comunes incluyen Tiroiditis de Hashimoto, artritis reumatoide, la diabetes mellitus tipo 1, y lupus eritematoso sistémico. Inmunología cubre el estudio de todos los aspectos del sistema inmune.
Historia de la inmunología
Inmunología es una ciencia que examina la estructura y la función del sistema inmunológico. Tiene su origen en la medicina y los primeros estudios sobre las causas de la inmunidad a las enfermedades. La primera referencia conocida a la inmunidad fue durante la plaga de Atenas en el año 430 antes de Cristo. Tucídides observó que las personas que se habían recuperado de un ataque previo de la enfermedad podían cuidar a los enfermos sin contraer la enfermedad por segunda vez. En el siglo 18, Pierre-Louis Moreau de Maupertuis hizo experimentos con veneno de escorpión y observó que ciertos perros y ratones fueron inmunes a este veneno. Esta y otras observaciones de la inmunidad adquirida más tarde fueron explotados por Louis Pasteur en su desarrollo de la vacuna y su propuesta teoría de los gérmenes. La teoría de Pasteur fue en directa oposición a las teorías contemporáneas de la enfermedad, tales como la teoría de los miasmas. No fue hasta Robert Koch de 1891 pruebas, para lo cual se le concedió una Premio Nobel en 1905, que microorganismos fueron confirmados como la causa de la enfermedad infecciosa . Los virus fueron confirmados como patógenos humanos en 1901, con el descubrimiento de la fiebre amarilla por virus Walter Reed.
Inmunología hizo un gran avance hacia el final del siglo 19, a través de la rápida evolución, en el estudio de inmunidad humoral y la inmunidad celular. Particularmente importante fue el trabajo de Paul Ehrlich, quien propuso la la teoría de la cadena lateral para explicar la especificidad de la reacción antígeno-anticuerpo; sus contribuciones a la comprensión de la inmunidad humoral fueron reconocidos por la adjudicación de un Premio Nobel en 1908, el cual fue otorgado conjuntamente al fundador de la inmunología celular, Elie Metchnikoff.
Defensa en capas
El sistema inmunitario protege a los organismos de la infección con las defensas capas de aumentar la especificidad. En términos simples, las barreras físicas impiden patógenos tales como bacterias y virus de entrar en el organismo. Si un patógeno infrinja estas barreras, la sistema inmune innato proporciona una respuesta inmediata, pero no específica. Sistemas inmunes innatas se encuentran en todas las plantas y animales . Si patógenos evaden con éxito la respuesta innata, los vertebrados poseen una segunda capa de protección, la sistema inmune adaptativo, que se activa por la respuesta innata. Aquí, el sistema inmune se adapta su respuesta durante una infección para mejorar el reconocimiento del patógeno. Esta respuesta mejorada se mantiene a continuación, después de que el patógeno ha sido eliminado, en la forma de una memoria inmunológica, y permite que el sistema inmune adaptativo para montar ataques más rápidos y más fuertes cada vez que se encuentra este patógeno.
| Sistema inmune innato | Sistema inmune adaptativo |
|---|---|
| La respuesta es no específica | Patógeno y respuesta específica de antígeno |
| La exposición conduce a la respuesta máxima inmediata | Lapso de tiempo entre la exposición y la respuesta máxima |
| Mediada por células y componentes humorales | Mediada por células y componentes humorales |
| No memoria inmunológica | La exposición conduce a la memoria inmunológica |
| Se encuentra en casi todas las formas de vida | Se encuentra solamente en vertebrados con mandíbulas |
Tanto la inmunidad innata y adaptativa depende de la capacidad del sistema inmune para distinguir entre auto y no auto moléculas . En inmunología, las moléculas propias son aquellos componentes del cuerpo de un organismo que puede ser distinguido de sustancias extrañas por el sistema inmune. Por el contrario, las moléculas no-uno mismo son los reconocidos como moléculas extrañas. Una clase de moléculas no propios se llaman antígenos (abreviatura de cuerpo contra radores generación) y que se definen como sustancias que se unen a lo específico receptores inmunes y provocar una respuesta inmune.
Barreras superficiales
Varias barreras protegen los organismos de infección, incluso mecánicas, químicas, y las barreras biológicas. La cera cutícula de muchos hojas, la exoesqueleto de los insectos , las cáscaras y membranas de depositado externamente huevos, y piel son ejemplos de barreras mecánicas que son la primera línea de defensa contra la infección. Sin embargo, como los organismos no pueden ser completamente sellados contra sus entornos, otros sistemas actúan para proteger las aberturas del cuerpo tales como la pulmones, intestinos, y el tracto genitourinario. En los pulmones, tos y estornudos mecánicamente expulsar patógenos y otros irritantes de la tracto respiratorio. La acción de lavado de lágrimas y orina también expulsa mecánicamente patógenos, mientras mucosidad secretada por el respiratoria y tracto gastrointestinal sirve para atrapar y enredar microorganismos.
Las barreras químicas también protegen contra la infección. La piel y el tracto respiratorio secrete péptidos antimicrobianos tales como el β- defensinas. Las enzimas tales como lisozima y fosfolipasa A2 en saliva, lágrimas, y la leche materna son también antibacterianos. Las secreciones vaginales sirven como una barrera química siguiente menarquia, cuando se convierten en ligeramente ácida , mientras semen contiene defensinas y zinc para matar patógenos. En el estómago, ácido gástrico y proteasas sirven como poderosas defensas químicas contra patógenos ingeridos.
Dentro de los tractos genitourinario y gastrointestinal, comensal flora sirven como barreras biológicas al competir con bacterias patógenas para la alimentación y el espacio y, en algunos casos, al cambiar las condiciones en su entorno, tales como pH o hierro disponible. Esto reduce la probabilidad de que los patógenos lleguen a un número suficiente para causar enfermedades. Sin embargo, como la mayoría de los antibióticos no específicamente bacterias diana y no afectan a los hongos, los antibióticos orales pueden dar lugar a un "crecimiento excesivo" de los hongos y causar condiciones tales como un vaginal candidiasis (infección por hongos). Hay buena evidencia de que la reintroducción de flora probiótica, tales como cultivos puros de la lactobacilos encuentra normalmente en no pasteurizada yogur, ayuda a restaurar un equilibrio saludable de las poblaciones microbianas en las infecciones intestinales en los niños y fomentar los datos preliminares de los estudios sobre la gastroenteritis bacteriana , enfermedades inflamatorias del intestino, infección del tracto urinario y infecciones post-quirúrgicas.
Sistema inmune innato
Los microorganismos o toxinas que entran con éxito un organismo encuentran las células y los mecanismos del sistema inmune innato. La respuesta innata por lo general se desencadena cuando los microbios se identifican por receptores de reconocimiento de patrones, que reconocen los componentes que se conservan entre grandes grupos de microorganismos o células cuando se dañan, lesionados o estresados envían señales de alarma, muchos de los cuales (pero no todos) son reconocidos por los mismos receptores que los que reconocen patógenos. Defensas inmunitarias innatas no son específicos, es decir, estos sistemas responden a los patógenos de una manera genérica. Este sistema no confiere larga duración inmunidad contra un patógeno. El sistema inmune innato es el sistema dominante de la defensa del huésped en la mayoría de los organismos.
Humoral y barreras químicas
Inflamación
La inflamación es una de las primeras respuestas del sistema inmune a la infección. Los síntomas de la inflamación son enrojecimiento, hinchazón, calor y dolor, que son causadas por el aumento de la sangre flujo en el tejido. La inflamación se produce por eicosanoides y citocinas, que son liberadas por las células lesionadas o infectadas. Los eicosanoides incluyen prostaglandinas que producen fiebre y la la dilatación de vasos sanguíneos asociados con la inflamación, y leucotrienos que atraen a cierta glóbulos blancos (leucocitos). Citoquinas comunes incluyen interleucinas que son responsables de la comunicación entre las células blancas de la sangre; quimiocinas que promueven quimiotaxis; y interferones que tienen efectos anti-virales, tales como el cierre la síntesis de proteínas en la célula huésped. Los factores de crecimiento y factores citotóxicos también pueden ser liberados. Estas citoquinas y otros productos químicos reclutar células inmunitarias al sitio de la infección y promover la cicatrización de cualquier tejido dañado después de la eliminación de patógenos.
Sistema del complemento
El sistema del complemento es una cascada bioquímica que ataca a las superficies de las células extrañas. Contiene más de 20 proteínas diferentes y recibe su nombre por su capacidad para "complementar" la muerte de los patógenos por anticuerpos . El complemento es el mayor componente humoral de la respuesta inmune innata. Muchas especies tienen sistemas de complemento, incluidos los no mamíferos , como las plantas, peces y algunos invertebrados .
En los seres humanos, esta respuesta se activa mediante la unión a anticuerpos que se han adherido a estos microbios o la unión de proteínas del complemento para complemento hidratos de carbono en las superficies de microbios. Este reconocimiento señal desencadena una respuesta rápida matanza. La velocidad de la respuesta es un resultado de la amplificación de la señal que se produce después secuencial activación proteolítica de moléculas del complemento, que son también proteasas. Después de proteínas del complemento se unen inicialmente al microbio, activan su actividad de proteasa, que a su vez activa otras proteasas del complemento, y así sucesivamente. Esto produce un catalítica cascada que amplifica la señal inicial por controlado retroalimentación positiva. Los resultados de cascada en la producción de péptidos que atraen células inmunitarias, aumentan la permeabilidad vascular, y opsonize (capa) de la superficie de un patógeno, marcándolo para su destrucción. Esta deposición del complemento también puede matar células directamente mediante la interrupción de su membrana de plasma.
Barreras celulares
Los leucocitos ( células blancas de la sangre) actúan como organismos independientes, unicelulares y son el segundo brazo del sistema inmune innato. Los leucocitos innatos incluyen la fagocitos ( macrófagos, neutrófilos, y células dendríticas), mastocitos, eosinófilos, basófilos, y las células asesinas naturales. Estas células identificar y eliminar los agentes patógenos, ya sea atacando patógenos más grandes a través de contacto o por que envuelve y luego matar a los microorganismos. Células innatas son también importantes mediadores en la activación de la sistema inmune adaptativo.
La fagocitosis es una característica importante de la inmunidad innata celular realizado por células llamadas ' fagocitos que engullen, o comen, patógenos o partículas. Los fagocitos generalmente patrullan el cuerpo en busca de patógenos, pero pueden ser llamados a lugares específicos por citoquinas. Una vez que el patógeno ha sido engullido por un fagocito, queda atrapado en un intracelular vesícula llamada fagosoma, que posteriormente se fusiona con otra vesícula llamada lisosoma para formar una fagolisosoma. El patógeno es asesinado por la actividad de digestivo enzimas o después de un estallido respiratorio que las liberaciones los radicales libres en el fagolisosoma. La fagocitosis se desarrolló como un medio de adquirir nutrientes , pero este papel se extendió en los fagocitos para incluir inmersión de patógenos como un mecanismo de defensa. La fagocitosis probablemente representa la forma más antigua de defensa del huésped, como fagocitos se han identificado tanto en animales vertebrados e invertebrados.
Los neutrófilos y macrófagos son fagocitos que viajan por todo el cuerpo en busca de patógenos invasores. Los neutrófilos se encuentran normalmente en el torrente sanguíneo y son el tipo más abundante de los fagocitos, normalmente representa 50% a 60% del total de leucocitos circulantes. Durante la fase aguda de la inflamación, en particular como resultado de una infección bacteriana, los neutrófilos migran hacia el sitio de la inflamación en un proceso llamado quimiotaxis, y son generalmente las primeras células que llegan a la escena de la infección. Los macrófagos son células versátiles que residen dentro de los tejidos y producir una amplia gama de productos químicos, incluyendo las enzimas, proteínas del complemento y factores de regulación, tales como interleucina 1. Los macrófagos también actúan como carroñeros, el cuerpo se deshaga de las células desgastadas y otros desechos, y como células presentadoras de antígenos que activan el sistema inmune adaptativo.
Las células dendríticas (DC) son fagocitos en los tejidos que están en contacto con el ambiente externo; por lo tanto, que se encuentran principalmente en el piel, nariz, pulmones, estómago, y intestinos. Se llaman así por su semejanza a neuronal dendritas, ya que ambos tienen muchas proyecciones de la columna vertebral como, pero las células dendríticas son de ninguna manera relacionados con el sistema nervioso. Las células dendríticas sirven de enlace entre los tejidos corporales y los sistemas inmune innata y adaptativa, ya que presentan antígenos a Células T, uno de los tipos de células clave del sistema inmune adaptativo.
Los mastocitos residen en tejidos conectivos y membranas mucosas, y regulan la respuesta inflamatoria. Ellos son los más frecuentemente asociados con la alergia y anafilaxia. Los basófilos y eosinófilos están relacionados con neutrófilos. Secretan mediadores químicos que están involucrados en la defensa contra parásitos y desempeñan un papel en las reacciones alérgicas, como el asma . (Natural killer Células) Las células NK son leucocitos que atacan y destruyen las células tumorales, o células que han sido infectadas por virus.
Sistema inmune adaptativo
El sistema inmune adaptativo evolucionó en los primeros vertebrados y permite una respuesta inmune más fuerte, así como la memoria inmunológica, donde cada patógeno es "recordar" por un antígeno firma. La respuesta inmune adaptativa es específica del antígeno y requiere el reconocimiento de los antígenos específicos "no propio" durante un proceso llamado la presentación de antígenos. Especificidad de antígeno permite la generación de respuestas que se adaptan a patógenos específicos o células infectadas por patógenos. La capacidad de montar estas respuestas a la medida se mantiene en el cuerpo por "células de memoria". En caso de que un patógeno infectar el cuerpo más de una vez, estas células de memoria específicas se utilizan para eliminar rápidamente.
Los linfocitos
Las células del sistema inmune adaptativo son tipos especiales de leucocitos, llamados linfocitos. Células B y Las células T son los principales tipos de linfocitos y se derivan de las células madre hematopoyéticas en el médula ósea. Las células B están involucrados en la respuesta inmune humoral, mientras que las células T están implicadas en mediada por células respuesta inmune.
Tanto las células B y células T llevan moléculas de receptores que reconocen objetivos específicos. Las células T reconocen un objetivo "no-yo", como un patógeno, sólo después de antígenos (pequeños fragmentos del patógeno) han sido procesados y presentados en combinación con un receptor de "auto" llamado molécula del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). Hay dos subtipos principales de células T: la las células T asesinas y la T helper de células. Las células T asesinas solo reconocen antígenos acoplados a Moléculas de MHC de clase I, mientras que las células T auxiliares sólo reconocen antígenos acoplados a Moléculas de clase II del MHC. Estos dos mecanismos de presentación de antígenos reflejan los diferentes roles de los dos tipos de células T. Un tercero, el subtipo de menor importancia son la células γδ T que reconocen antígenos intactos que no están vinculados a los receptores del MHC.
En contraste, el receptor específico de antígeno de células B es un anticuerpo molécula en la superficie de la célula B, y reconoce patógenos enteros sin necesidad de el procesamiento de antígenos. Cada linaje de células B expresa un anticuerpo diferente, por lo que el conjunto completo de los receptores de antígeno de las células B representan todos los anticuerpos que el cuerpo puede fabricar.
Las células T asesinas
Las células T asesinas son un subgrupo de células T que destruyen las células que están infectadas con el virus (y otros patógenos), o son de otra manera dañada o disfuncional. Al igual que con las células B, cada tipo de célula T reconoce un antígeno diferente. Las células T asesinas son activadas cuando su Receptor de células T (TCR) se une a este antígeno específico en un complejo con el receptor de MHC de clase I de otra célula. El reconocimiento de este MHC: complejo antígeno es ayudado por una co-receptor en la célula T, llamado CD8. La célula T viaja por todo el cuerpo en busca de células donde los receptores MHC I lleven este antígeno. Cuando un contactos de células T activadas tales células, libera citotoxinas, tales como perforina, que forman poros en la célula diana de membrana plasmática, lo que permite iones , agua y toxinas que entran. La entrada de otra toxina llamada granulisina (una proteasa) induce la célula diana para someterse apoptosis. T muerte celular de las células huésped es particularmente importante en la prevención de la replicación de virus. La activación de células T está estrechamente controlada y generalmente requiere una señal de activación de MHC / antígeno muy fuerte, o señales de activación adicionales proporcionadas por las células T "auxiliares" (ver abajo).
Las células T colaboradoras
Las células T colaboradoras regulan tanto las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas y ayudan a determinar qué respuestas inmunes del cuerpo hace a un patógeno particular. Estas células no tienen actividad citotóxica y no matan a las células infectadas o patógenos claros directamente. En su lugar, el control de la respuesta inmune mediante la dirección de otras células para realizar estas tareas.
Las células T colaboradoras expresan receptores de células T (TCR) que reconocen el antígeno unido a moléculas de MHC de clase II. El MHC: complejo antígeno también es reconocido por el ayudante de la celda de CD4 co-receptor, que recluta moléculas dentro de la célula T (por ejemplo, Lck) que son responsables de la activación de la célula T. Las células T colaboradoras tienen una asociación más débil con el MHC: complejo antígeno a la observada para las células T asesinas, es decir, muchos receptores (alrededor de 200-300) en la célula auxiliar T debe estar enlazado por un MHC: antígeno para activar la célula auxiliar, mientras que las células T asesinas pueden ser activados por el acoplamiento de una sola MHC: molécula de antígeno. Helper la activación de células T también requiere una mayor duración de acoplamiento con una célula presentadora de antígeno. La activación de una célula T auxiliar de reposo hace que se libere citoquinas que influyen en la actividad de muchos tipos de células. Señales de citocinas producidas por las células T auxiliares mejoran la función microbicida de los macrófagos y la actividad de las células T asesinas. Además, la activación de células T helper causa una regulación positiva de moléculas expresadas en la superficie de la célula T, como ligando de CD40 (también llamado CD154), que proporcionan señales estimuladoras adicionales normalmente se requiere para activar las células B productoras de anticuerpos.
células T γδ
células T γδ poseen una alternativa Receptor de células T (TCR) en oposición a (αβ) las células CD4 + y CD8 + T y comparten las características de las células T auxiliares, células T citotóxicas y células NK. Las condiciones que producen respuestas de células T γδ no se entienden completamente. Al igual que otros "no convencionales" subconjuntos de células T con TCR invariante, como CD1d restringida Las células Natural Killer T, las células T γδ horcajadas de la frontera entre la inmunidad innata y adaptativa. Por un lado, las células T γδ son un componente de la inmunidad adaptativa, ya que reorganizar genes TCR para producir la diversidad receptor y también se puede desarrollar un fenotipo de memoria. Por otro lado, los diversos subconjuntos son también parte del sistema inmune innato, como los receptores TCR o NK restringidas pueden ser utilizados como receptores de reconocimiento de patrones. Por ejemplo, un gran número de células Vγ9 / Vδ2 T humanas responden en cuestión de horas a moléculas comunes producidas por microbios y células T Vδ1 + altamente restringidas en epitelios responden a las células epiteliales estresadas.
Los linfocitos B y los anticuerpos
La Células B identifica patógenos cuando los anticuerpos en su superficie se unen a un antígeno extraño específico. Este complejo de antígeno / anticuerpo se recoge por la célula B y procesada por proteólisis en péptidos. La célula B a continuación, muestra estos péptidos antigénicos en su superficie moléculas MHC de clase II. Esta combinación de MHC y atrae a un antígeno de célula T auxiliar a juego, que libera linfoquinas y activa la célula B. Como la célula B activada entonces comienza a dividir, su descendencia ( células plasmáticas) secretar millones de copias del anticuerpo que reconoce este antígeno. Estos anticuerpos circulan en el plasma sanguíneo y linfático, se unen a los patógenos que expresan el antígeno y los marcan para su destrucción por la activación del complemento o para la captación y destrucción por los fagocitos. Los anticuerpos también pueden neutralizar retos directamente, mediante la unión a toxinas bacterianas o interfiriendo con los receptores que los virus y las bacterias utilizan para infectar las células.
Sistema inmune adaptativo Alternativa
Aunque las moléculas clásicas del sistema inmune adaptativo (por ejemplo, anticuerpos y Existen receptores de células T) sólo en los vertebrados con mandíbulas, una clara molécula derivada de linfocitos se ha descubierto en primitiva vertebrados sin mandíbula, como el lamprea y lampreas. Estos animales poseen una gran variedad de moléculas llamadas receptores variables de linfocitos (VLR) que, como los receptores de antígenos de los vertebrados con mandíbulas, se produce a partir de sólo un pequeño número (uno o dos) de genes. Estas moléculas se cree que se unen patógena antígenos en una forma similar a los anticuerpos, y con el mismo grado de especificidad.
La memoria inmunológica
Cuando las células B y células T se activan y comienzan a replicarse, algunos de sus descendientes se convierten en células de memoria de larga vida. A lo largo del curso de la vida de un animal, estas células de memoria recuerdan cada patógeno específico encontrado y pueden montar una respuesta fuerte si el patógeno se detecta de nuevo. Esto es "adaptativo" porque ocurre durante el tiempo de vida de un individuo como una adaptación a la infección por ese patógeno y prepara al sistema inmunológico para los retos del futuro. La memoria inmunológica puede estar en la forma de memoria pasiva a corto plazo o memoria activa a largo plazo.
Memoria pasiva
Recién Nacido bebés tienen sin exposición previa a los microbios y son particularmente vulnerables a la infección. Varias capas de protección pasiva son proporcionados por la madre. Durante el embarazo , un tipo particular de anticuerpo, llamado IgG, es transportado de la madre al bebé directamente a través de la placenta, por lo que los bebés humanos tienen altos niveles de anticuerpos incluso en el nacimiento, con el mismo rango de especificidades antigénicas como su madre. La leche materna o El calostro también contiene anticuerpos que se transfieren al intestino del lactante y protegen contra las infecciones bacterianas hasta que el recién nacido puede sintetizar sus propios anticuerpos. Esto es inmunidad pasiva porque el feto en realidad no hace ninguna células de memoria o anticuerpos sólo les toma prestado. Esta inmunidad pasiva es generalmente de corta duración, dura desde unos pocos días hasta varios meses. En la medicina, la inmunidad protectora pasiva puede ser también transferida artificialmente de un individuo a otro a través de ricos anticuerpo suero.
Memoria activa y la inmunización
Memoria activa a largo plazo se adquiere después de la infección por la activación de células B y T. La inmunidad activa también puede generarse de forma artificial, a través de la vacunación . El principio detrás de la vacunación (también llamado inmunización) es introducir una antígeno de un patógeno con el fin de estimular el sistema inmunológico y desarrollar inmunidad específica contra ese patógeno particular sin causar enfermedad asociada con ese organismo. Esta inducción deliberada de una respuesta inmune tiene éxito porque explota la especificidad natural del sistema inmune, así como su capacidad de inducción. Con la enfermedad infecciosa sigue siendo una de las principales causas de muerte en la población humana, la vacunación representa la manipulación más eficaz de la humanidad sistema inmune ha desarrollado.
La mayoría viral vacunas se basan en vivo virus atenuados, mientras que muchas vacunas bacterianas se basan en componentes acelulares de microorganismos, entre ellos inofensivos componentes de la toxina. Dado que muchos antígenos derivados de las vacunas acelulares no inducen fuertemente la respuesta adaptativa, vacunas bacterianas más se proporcionan con adicional adyuvantes que activan el células de la presentadora de antígeno del sistema inmune innato y maximizar inmunogenicidad.
Los trastornos de la inmunidad humana
El sistema inmunológico es una estructura notablemente eficaz que incorpora especificidad, inducibilidad y la adaptación. Las fallas de la defensa del huésped se producen, sin embargo, y se dividen en tres grandes categorías: inmunodeficiencias, autoinmunidad y la hipersensibilidad.
Inmunodeficiencias
Las inmunodeficiencias se producen cuando uno o más de los componentes del sistema inmune son inactivos. La capacidad del sistema inmunitario para responder a los patógenos se disminuye tanto en los jóvenes y los ancianos, con la respuesta inmune comienza a declinar a alrededor de 50 años de edad debido a Inmunosenescencia. En países desarrollados, obesidad, el alcoholismo y el consumo de drogas son causas comunes de la función inmune pobre. Sin embargo, la desnutrición es la causa más común de inmunodeficiencia en países en desarrollo. Las dietas que carecen de suficiente proteína están asociadas con la inmunidad mediada por células deteriorada, la actividad del complemento, la función fagocítica, Las concentraciones de anticuerpos IgA, y la producción de citoquinas. Además, la pérdida de la timo a una edad temprana a través de mutación genética o los resultados de la extirpación quirúrgica de la inmunodeficiencia severa y una alta susceptibilidad a la infección.
Las inmunodeficiencias también pueden ser heredadas o ' adquirido ". La enfermedad granulomatosa crónica, donde fagocitos tienen una capacidad reducida para destruir los patógenos, es un ejemplo de un heredada, o congénita, inmunodeficiencia. SIDA y algunos tipos de cáncer causa de inmunodeficiencia adquirida.
La autoinmunidad
Respuestas inmunitaria hiperactiva comprenden el otro extremo de la disfunción inmune, particularmente la trastornos autoinmunes. Aquí, el sistema inmunológico no distingue correctamente entre el yo y no-yo, y los ataques de parte del cuerpo. En circunstancias normales, muchas células T y anticuerpos reaccionan con péptidos "auto". Una de las funciones de células especializadas (que se encuentra en el timo y médula ósea) es presentar linfocitos pequeños con autoantígenos producidos en todo el cuerpo y eliminar aquellas células que reconocen antígenos propios, la prevención de la autoinmunidad.
Hipersensibilidad
La hipersensibilidad es una respuesta inmune que daña los tejidos propios del cuerpo. Se dividen en cuatro clases (Tipo I - IV) sobre la base de los mecanismos implicados y el curso temporal de la reacción hipersensible. Hipersensibilidad de tipo I es una inmediata o reacción anafiláctica, a menudo asociada con la alergia . Los síntomas pueden ir desde molestias leves hasta la muerte. Hipersensibilidad de tipo I está mediada por IgE, lo que desencadena la desgranulación de mastocitos y basófilos cuando reticulado por el antígeno. Hipersensibilidad de tipo II se produce cuando los anticuerpos se unen a los antígenos en las propias células del paciente, marcándolas para su destrucción. Esto también se llama dependiente de anticuerpos (o citotóxicos) hipersensibilidad, y está mediada por IgG y Anticuerpos IgM. Los complejos inmunes (agregaciones de antígenos, proteínas del complemento, y anticuerpos IgG e IgM) depositados en varios tejidos desencadenan Tipo III reacciones de hipersensibilidad. La hipersensibilidad de tipo IV (también conocido como mediada por células o hipersensibilidad de tipo retardado) normalmente tarda entre dos y tres días para desarrollarse. Reacciones de Tipo IV están implicadas en muchas enfermedades autoinmunes e infecciosas, pero también pueden implicar dermatitis de contacto ( hiedra venenosa). Estas reacciones están mediadas por Células T, monocitos, y macrófagos.
Otros mecanismos
Es probable que un sistema inmune multicomponente, adaptativo surgió con los primeros vertebrados , como invertebrados no generan linfocitos o una respuesta humoral basada en anticuerpos. Muchas especies, sin embargo, utilizan mecanismos que parecen ser precursores de estos aspectos de la inmunidad de los vertebrados. Los sistemas inmunitarios aparecen incluso en las formas estructuralmente más simples de la vida, con las bacterias usando un mecanismo de defensa único, llamado el sistema de modificación de la restricción para protegerse de patógenos virales, llamados bacteriófagos. Los procariotas también poseen la inmunidad adquirida, a través de un sistema que utiliza Secuencias de CRISPR para retener fragmentos de los genomas de fagos que han entrado en contacto con en el pasado, lo que les permite bloquear la replicación del virus a través de una forma de La interferencia de ARN.
Receptores de reconocimiento de patrones son proteínas utilizadas por casi todos los organismos para identificar moléculas asociadas con patógenos. Los péptidos antimicrobianos llamados defensinas son un componente conservado evolutivamente de la respuesta inmune innata que se encuentra en todos los animales y plantas, y representan la principal forma de invertebrados sistémico inmunidad. La sistema del complemento y células fagocíticas también son utilizados por la mayoría de las formas de vida de invertebrados. Las ribonucleasas y la Vía de interferencia de ARN se conservan en todos los eucariotas , y se cree que desempeñan un papel en la respuesta inmune a los virus.
A diferencia de los animales, las plantas carecen de células fagocíticas, pero la respuesta inmune muchos vegetales implican señales químicas sistémicos que se envían a través de una planta. Células vegetales individuales responden a moléculas asociadas con patógenos conocidos como Patógeno-patrones moleculares asociados o PAMP. Cuando una parte de una planta se infecta, la planta produce una localizada respuesta hipersensible, con lo que las células en el sitio de la infección se someten a un rápido apoptosis para evitar la propagación de la enfermedad a otras partes de la planta. Resistencia sistémica adquirida (SAR) es un tipo de respuesta defensiva utilizada por las plantas que hace que toda la planta resistente a un agente infeccioso particular. ARN mecanismos de silenciamiento son particularmente importantes en esta respuesta sistémica ya que pueden bloquear la replicación del virus.
Inmunología tumoral
Otro papel importante del sistema inmune es identificar y eliminar tumores. Las células transformadas de tumores expresan antígenos que no se encuentran en las células normales. Para el sistema inmunológico, estos antígenos aparecen extranjera, y su presencia hace que las células inmunes para atacar las células tumorales transformadas. Los antígenos expresados por los tumores tienen varias fuentes; algunos se derivan de virus oncogénicos como el virus del papiloma humano, que causa el cáncer cervical, mientras que otros son propias proteínas del organismo que se producen en niveles bajos en células normales, pero alcanzan niveles elevados en las células tumorales. Un ejemplo es una enzima llamada tirosinasa que, cuando se expresa en niveles altos, transforma ciertas células de la piel (por ejemplo, melanocitos) en tumores llamados melanomas. Una tercera posible fuente de antígenos tumorales son proteínas que normalmente importantes para regular el crecimiento celular y la supervivencia, que comúnmente mutan en moléculas de cáncer induciendo llamados oncogenes.
La principal respuesta del sistema inmune a los tumores es destruir las células anormales utilizando células T asesinas, a veces con la ayuda de las células T helper. Los antígenos tumorales se presentan en moléculas MHC de clase I de una manera similar a los antígenos virales. Esto permite que las células T asesinas para reconocer las células tumorales como anormales. Las células NK también matar las células tumorales de una manera similar, especialmente si las células tumorales tienen menos moléculas MHC de clase I en su superficie de lo normal; este es un fenómeno común con tumores. A veces se generan anticuerpos contra las células tumorales lo que permite su destrucción por el sistema del complemento.
Claramente, algunos tumores evadir el sistema inmunológico y van a convertirse en cáncer. Las células tumorales tienen a menudo un número reducido de moléculas MHC de clase I en su superficie, evitando así la detección por las células T asesinas. Algunas células tumorales también liberan productos que inhiben la respuesta inmune; por ejemplo mediante la secreción de la citoquina TGF-β, que suprime la actividad de macrófagos y linfocitos. Adicionalmente, tolerancia inmunológica puede desarrollar contra antígenos tumorales, por lo que el sistema inmune ya no ataca a las células tumorales.
Paradójicamente, los macrófagos pueden promover el crecimiento del tumor cuando las células tumorales envían citoquinas que atraen a los macrófagos, que a continuación, generan citoquinas y factores de crecimiento que fomentan el desarrollo de tumores. Además, una combinación de la hipoxia en el tumor y una citoquina producida por los macrófagos induce a las células tumorales para disminuir la producción de una proteína que bloquea la metástasis y por lo tanto ayuda a la propagación de las células cancerosas.
Regulación fisiológica
Las hormonas pueden actuar como inmunomoduladores, alterando la sensibilidad del sistema inmune. Por ejemplo, hormonas sexuales femeninas son conocidos inmunoestimuladores de ambas respuestas inmunitarias adaptativas y innatas. Algunas enfermedades autoinmunes, tales como las mujeres huelga lupus eritematoso Preferentemente, y su comienzo coincide a menudo con la pubertad. En contraste, las hormonas sexuales masculinas tales como testosterona parecen ser inmunosupresor. Otras hormonas parecen regular el sistema inmunológico, así, más notablemente la prolactina, la hormona del crecimiento y vitamina D .
Cuando una célula T se encuentra con una extranjera patógeno, se extiende un receptor de la vitamina D. Esto es esencialmente un dispositivo de señalización que permite que la célula T para unirse a la forma activa de la vitamina D , la hormona esteroide calcitriol. Las células T tienen una relación simbiótica con la vitamina D. No sólo la célula T se extiende un receptor de la vitamina D, en esencia pidiendo que se unen a la versión de la hormona esteroide de la vitamina D , calcitriol, pero la célula T expresa el gen CYP27B1, que es el gen responsable de la conversión de la versión pre-hormona de la vitamina D , calcidiol en la versión de la hormona esteroide, calcitriol. Sólo después de la unión a calcitriol pueden las células T realizar su función prevista. Otras células del sistema inmunitario que se sabe que expresan CYP27B1 y así activar calcidiol vitamina D, son las células dendríticas, queratinocitos y macrófagos.
Se conjetura que una disminución progresiva de los niveles de hormonas con la edad es parcialmente responsable de las respuestas inmunes debilitados en los individuos de edad avanzada. A la inversa, algunas hormonas están reguladas por el sistema inmune, en particular la actividad de la hormona tiroidea. El declive relacionado con la edad en la función inmune también se relaciona con disminución de los niveles de vitamina D en los ancianos. Cuando las personas envejecen, suceden dos cosas que afectan negativamente a sus niveles de vitamina D. En primer lugar, se quedan en el interior más debido a la disminución de los niveles de actividad. Esto significa que reciben menos sol y por lo tanto producen menos colecalciferol a través de la radiación UVB . En segundo lugar, cuando una persona envejece la piel se vuelve menos expertos en la producción de vitamina D.
El sistema inmunológico se ve afectado por el sueño y el descanso, y la falta de sueño es perjudicial para la función inmune. Retroalimentación Complex bucles que implican citoquinas, tales como interleuquina-1 y factor de necrosis tumoral-α producido en respuesta a la infección, parecen jugar también un papel en la regulación del movimiento ocular no rápido ( REM). Por lo tanto la respuesta inmune a la infección puede dar lugar a cambios en el ciclo del sueño, incluyendo un aumento en el sueño de onda lenta en relación con el sueño REM.
Nutricion y dietetica
La sobrealimentación se asocia con enfermedades tales como la diabetes y la obesidad, que se sabe que afectan la función inmune. Más desnutrición moderada, así como ciertas deficiencias de minerales traza y nutrientes específicos, también pueden comprometer la respuesta inmune.
Los alimentos ricos en ciertosácidos grasospueden fomentar un sistema inmunológico saludable. Del mismo modo, desnutrición fetal puede causar un deterioro de toda la vida del sistema inmune.
Manipulación en la medicina
Drogas más grandes (> 500 Da) puede provocar una respuesta inmune neutralizante, particularmente si los fármacos se administran repetidamente, o en dosis más grandes. Esto limita la eficacia de los fármacos basados en péptidos y proteínas más grandes (que son típicamente más grandes que 6000 Da). En algunos casos, la droga en sí no es inmunogénica, pero puede ser co-administrado con un compuesto inmunogénico, como a veces el caso de Taxol. Métodos computacionales se han desarrollado para predecir la inmunogenicidad de péptidos y proteínas, que son particularmente útiles en el diseño de anticuerpos terapéuticos, evaluar probable virulencia de mutaciones en partículas de la cubierta viral, y la validación de los tratamientos con fármacos basados en péptidos propuestos. Las primeras técnicas se basaban principalmente en la observación de que hidrofílicos aminoácidos están sobrerrepresentadas en las regiones de epítopo que aminoácidos hidrófobos; Sin embargo, los desarrollos más recientes se basan en técnicas de aprendizaje automático que utilizan bases de datos de epítopos conocidos existentes, las proteínas del virus por lo general en bien estudiados, como un conjunto de entrenamiento. Una base de datos de acceso público ha sido establecido para la catalogación de epítopos de patógenos conocidos para ser reconocible por las células B. El campo emergente de la bioinformática estudios de inmunogenicidad -basadas se conoce como inmunoinformática . Immunoproteomics es el estudio de grandes conjuntos de proteínas ( proteómica) que participan en la respuesta inmune.
Manipulación por patógenos
El éxito de cualquier patógeno depende de su capacidad para eludir las respuestas inmunes del huésped. Por lo tanto, los patógenos evolucionaron varios métodos que les permiten infectar con éxito un anfitrión, mientras que evadir la detección o la destrucción por el sistema inmune. Las bacterias a menudo a superar las barreras físicas al secretar enzimas que digieren la barrera, por ejemplo, mediante el uso de un sistema de secreción de tipo II. Alternativamente, usando un sistema de secreción de tipo III, pueden insertar un tubo hueco en la célula huésped, proporcionando una ruta directa para las proteínas se muevan desde el patógeno al huésped. Estas proteínas a menudo se utilizan para cerrar las defensas del huésped.
Una estrategia de evasión utilizado por varios patógenos para evitar el sistema inmune innato es ocultar dentro de las células de su anfitrión (también llamada intracelular patogénesis). Aquí, un patógeno pasa la mayor parte de su ciclo de vida dentro de las células huésped, donde se encuentran protegidos del contacto directo con las células inmunes, anticuerpos y complemento. Algunos ejemplos de patógenos intracelulares incluyen virus, la intoxicación alimentaria bacteria Salmonella y los eucariotas parásitos que causan la malaria ( Plasmodium falciparum ) y leishmaniasis ( Leishmania spp. ). Otras bacterias, tales como Mycobacterium tuberculosis , viven dentro de una cápsula protectora que evita la lisis por el complemento. Muchos patógenos secretan compuestos que disminuyen o desviar la respuesta inmune del huésped. Algunas bacterias forman biopelículas para protegerse de las células y proteínas del sistema inmune. Estas biopelículas están presentes en muchas infecciones exitosas, por ejemplo, las crónicas Pseudomonas aeruginosa y Burkholderia cenocepacia infecciones característicos de la fibrosis quística . Otras bacterias generan proteínas de superficie que se unen a anticuerpos, haciéndolos ineficaces; ejemplos incluyen Streptococcus (proteína G), Staphylococcus aureus (proteína A), y Peptostreptococcus magnus (proteína L).
Los mecanismos utilizados para evadir el sistema inmune adaptativo son más complicadas. El enfoque más sencillo es cambiar rápidamente no esenciales epítopos ( aminoácidos y / o azúcares) en la superficie del patógeno, mientras se mantiene epítopos esenciales oculta. Se llama variación antigénica. Un ejemplo es el VIH, que muta rápidamente, por lo que las proteínas en su envoltura viral que son esenciales para la entrada en su célula diana de acogida están cambiando constantemente. Estos cambios frecuentes en antígenos pueden explicar los fracasos de vacunas dirigidas a este virus. El parásito Trypanosoma brucei utiliza una estrategia similar, cambiando constantemente de un tipo de proteína de superficie para otro, lo que le permite estar un paso por delante de la respuesta de anticuerpos. Masking antígenos con moléculas huésped es otra estrategia común para evitar la detección por el sistema inmune. En el VIH, la envoltura que cubre el virión se forma a partir de la membrana externa de la célula huésped; tales virus "auto-envuelta" hacen que sea difícil para el sistema inmunológico para identificarlos como estructuras "no propios".
