tema 1. inmunidad contra bacterias
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TEMA 1. INMUNIDAD CONTRA BACTERIAS
1. Infección y respuesta inmune
2. Concepto de patogenicidad bacteriana
3. Tipos de pared bacteriana celular
a. Bacterias grampositivas
b. Bacterias gramnegativas
c. Micobacterias
d. Espiroquetas
4. Mecanismos inmunopatogénicos
5. Respuesta inmune
a. Innata
b. Adaptativa
6. Mecanismos de evasión
a. Variación antigénica
b. Orientación de la respuesta
inmune
c. Mecanismos de escape de la
fagocitosis
1. INFECCIÓN Y RESPUESTA INMUNE
La primera defensa frente a las infecciones constituye la barrera físico-química formada por la piel y las
mucosas. La mayoría de los patógenos entran al organismo a través de roturas de dicha barrera epitelial.
Una vez que los organismos han penetrado en el organismo, las primeras células que actúan contra ellos son
las células fagocíticas (neutrófilos y macrógafos). Además, las barreras epiteliales y las cavidades serosas
contienen linfocitos T intraepiteliales y linfocitos B1 que reconocen los microbios de contacto más habituales
y responden contra ellos. Cuando las células dendríticas captan el antígeno, migran a los ganglios regionales,
donde lo presentan a los linfocitos para que tenga lugar la respuesta inmune.
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Fases de la respuesta inmune
- Inmunidad innata (0-4 h): Aporta la primera línea de defensa frente a los microbios. Se llama así
porque el individuo nace con ella. Es inmediata, está ya dispuesta a luchar contra el patógeno ya que
no requiere sensibilización previa del individuo para que esta respuesta se desencadene. Es muy
rápida y no tiene memoria inmunológica, con lo que la respuesta siempre es del mismo tipo y de la
misma intensidad. Los componentes de la inmunidad innata reconocen estructuras características de
los patógenos microbianos que no están presentes den las células de los mamíferos. Los productos
microbianos que estimulan la inmunidad innata reciben el nombre de patrones moleculares
asociados a patógenos: PMAP (PAMP: Pathogen Associated Molecular Pattern). Los
microorganismos de diversas clases (p.ej, virus, bacterias, hongos…) expresan PMAP distintos (ac.
Nucleicos exclusivos de microbios, secuencias de ADN CpG sin metilar…). Debido a esta especificidad
hacia las estructuras microbianas, el sistema inmunitario innato es capaz de diferenciar lo propio de
lo ajeno, pero de un modo diferente al adaptativo.
- Respuesta inducida temprana (4-96 h): tiene lugar el reclutamiento de células efectoras y la
activación de las mismas
- Respuesta adaptativa tardía (>96 h): Transporte del antígeno a los órganos linfoides, donde son
reconocidos por las células naive B y T. Tiene lugar la expansión clonal y la diferenciación a células
efectoras que llevarán a cabo la eliminación del patógeno
- Inmunidad protectora: Tras una reinfección, el agente patógeno puede ser reconocido por
anticuerpos y células T efectoras preformadas que lo eliminarán.
- Memoria inmunológica: Al haber una reinfección el patógeno también puede ser reconocido por los
linfocitos T y B de memoria. Tiene lugar una expansión rápida y/o una diferenciación a células
efectoras que eliminarán el patógeno de una forma mucho más rápida y eficaz que la primera vez
que tuvo lugar la infección.
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2. DEFINICIÓN DE PATOGENICIDAD MICROBIANA
Un microorganismo patógeno es aquel capaz de causar enfermedad en otro organismo (hospedador). La
relación patógeno-hospedador es dinámica. Su resultado dependerá de la virulencia del primero y de la
repuesta inmune del hospedador. Los mecanismos inmunitarios dependerán de la estructura de la superficie
bacteriana y de sus mecanismos de toxicidad.
La capacidad invasiva es la capacidad de las bacterias (y otros patógenos) para invadir los tejidos.
Comprende mecanismos de colonización (adherencia y multiplicación inicial), producción de substancias
extracelulares que facilitan la invasión (invasinas) y la habilidad para sobrepasar los mecanismos de defensa
del sistema inmune.
La toxigenicidad es la capacidad de las bacterias de producir toxinas. Estas pueden ser de dos tipos:
- Exotoxinas: son liberadas al exterior
- Endotoxinas: son substancias asociadas a la bacteria (forman parte de su membrana celular).
Clasicamente se conoce como endotoxina al LPS (lipopolisacárido) de las bacterias Gram negativas.
Los lipopolisacáridos (LPS) son polímeros complejos con restos de ácidos grasos como parte lipófila y
cadenas características de oligosacáridos y polisacáridos, que forman la parte mayoritaria de la capa
externa de la membrana externa de bacterias Gram negativas. En su conjunto, forman una capa
protectora hidrófila en torno a la célula bacteriana que no puede ser atravesada por moléculas
lipófilas. El lipopolisacárido consta de varias partes, lípido A, núcleo (también llamada Core, o región
"R") y el antígeno O.
o El lípido A está formado por un disacárido compuesto por dos unidades de N-
acetilglucosamina unidas por enlace ß a los carbonos 1 y 6, al que se le unen ácidos grasos
mediante enlace éster; los ácidos grasos que se encuentran asociados comúnmente en el
lípido A son el ácido caproico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico y ácido
esteárico.
o A continuación se dispone la región R, formado por una serie de
monosacáridos de seis carbonos (hexosas) como la glucosa, ramnosa
y galactosa, entre otros, y también formado por monosacáridos poco
usuales como los didexosiazúcares, entre los que destacan la
abecuosa, clitosa, paratosa o tivelosa; después hay una serie de
cuatro azúcares específicos de cada bacteria que se repiten; en el caso
de Salmonella son (Man-Rham-Gal-Abe)n; esta secuencia de azúcares
es lo que se denomina antigeno "O".
o El antígeno O se dispone fuera de la célula como una endotoxina,
actuando como receptor para muchos bacteriófagos, y siendo
también el que desencadena, junto con el lípido A, la respuesta
inmunitaria por parte del individuo infectado. Mientras que el lípido A
produce fiebre, el antígeno O provoca un amplio espectro de efectos
fisiopatologicos: cuando la cantidad en sangre es suficiente, el
lipopolisacarido produce la muerte en una o dos horas, debido a
shock irreversible y colapso cardiovascular.
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3. TIPOS DE PARED CELULAR BACTERIANA
Los mecanismos inmunitarios dependen de la estructura de la superficie bacteriana. Hay cuatro tipos
principales de pared celular bacteriana correspondientes a los siguientes tipos de bacterias:
- Bacterias grampositivas
- Bacterias gramnegativas
- Micobacterias
- Espiroquetas
La bicapa lipídica externa de las gramnegativas es especialmente importante, ya que suele ser sensible a los
mecanismos capaces de lisar las membranas, como el complemento y determinadas células citotóxicas. Por
el contrario, para destruir el resto de los tipos de bacterias suele ser necesaria la ingestión por parte de los
fagocitos.
Todos los tipos de paredes constan de una membrana celular interna y de una pared de peptidoglucano. Las
bacterias gramnegativas poseen además una bicapa lipidica externa a la que se encuentra amarrado el
lipopolisacarido (LIPS). Las enzimas lisosomicas y la lisozima son activas frente a la capa de peptidoglucano,
mientras que las proteinas cationicas y el complemento son eficaces contra la bicapa lipídica externa de las
bacterias gramnegativas. La pared bacteriana compuesta de las micobacterias es extraordinariamente
resistente, y es probable que solo pueda ser destruida con la colaboracion de enzimas internas de la propia
bacteria. Algunas bacterias poseen tambien fimbrias o flagelos, que pueden constituir dianas para los
anticuerpos. Otras poseen una capsula externa que las hace más resistentes frente a la fagocitosis y el
complemento. Los componentes marcados con un asterisco (*) poseen propiedades adyuvantes, es decir,
son reconocidos por el sistema inmunitario y actúan como señales inespecíficas que amplifican la actividad
inmunitaria.
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4. MECANISMOS INMUNOPATOGÉNICOS
Los mecanismos inmunitarios dependen de los mecanismos bacterianos de patogenicidad. Los dos extremos
dentro del espectro de posibles mecanismos patogénicos son:
- Toxicidad sin invasión: Algunas bacterias provocan enfermedades debido exclusivamente a la
producción de una toxina (como, Corynebacterium diphteriae o Clostridium tetani) o a su capacidad
para unirse a superficies epiteliales, sin necesidad de que invadan los tejidos del huesped. La
inmunidad frente a este tipo de organismos puede estar garantizada mediante un único Ab que sea
capaz de neutralizar ese mecanismo patogénico esencial.
- Invasión sin toxicidad: Cuando los organismos invaden las células solo pueden ser destruidos y
degradados mediante respuestas inmunitarias mediadas por células.
- Sin embargo, la mayoría de
las bacterias se comportan de
una forma intermedia entre
estos dos extremos,
presentando propiedades
invasivas y produciendo al
mismo tiempo algunas
toxinas o factores de
diseminación (enzimas
degradantes de los tejidos)
que actúan a nivel local.
Ejemplo de bacteria que no invade: EPEC (Escherichia coli Enteropatógena). Se distinguen actualmente 6
categorías de E.coli diarreicas. No invade, sino que desde la superficie modifica las células formando
pedestales.
Ejemplo de bacteria que invade: Shigella. Es capaz de infectar tanto a la célula M como al macrófago,
atravesarlos y salir intacta.
El mecanismo de adherencia puede ser:
-NO específico: “docking” (fuerzas hidrofóbicas, electrostáticas,
etc.)
-Específico: “lock and key” (receptores complementarios)
Ejem. Staphylococcus aureus tiene una proteína en su superficie
que une el extremo aminoterminal de la fibronectina de manera
muy específica. A su vez, la fibronectina también es reconocida
por las integrinas de forma específica.
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5. RESPUESTA INMUNE
5.1. Inmunidad innata
Las primeras líneas de defensa son mecanismos antibacterianos que no precisan el reconocimiento de un
antígeno:
1. Barreras físicas: piel, mucosas, etc.
2. Barreras químicas: pH, lisozima
3. Organismos comensales: producción de proteínas antibacterianas denominadas colicinas
(Clostridium difficile.-colitis y diarrea inducida por antibióticos). Las colicinas son liberadas al medio
para reducer la competición por parte de otras bacterias. Se unen a los receptores de la membrana
externa, usándolos para translocarse al citoplasma o a la membrane citoplasmática, donde llevan a
cabo su acción citotóxica, incluyendo despolaricación de la membrana citoplasmática, actividad
DNasa, RNasa o inhibición de la síntesis de mureína.
4. Defensinas.-péptidos catiónicos
de defensa del huésped en la
respuesta inmunitaria frente a
bacterias y hongos (se integran en
la membrana lipídica
interrumpiendo su estructura y
función). Las defensinas son un
ejemplo de AMPs: (antimicrobial
peptides o péptidos
antimicrobianos). Son proteínas
de origen natural con
propiedades antibióticas que
actúan como medio de defensa
en contra de enfermedades
producidas por diversos microorganismos, presentan actividad contra bacterias tanto gram positivas
como gram negativas, hongos y virus. Además de matar las bacterias directamente, se comportan
como inmunomoduladores, ya que actúan sobre muchas células, unas veces activando y otras
inhibiendo determinadas respuestas. Tienen la habilidad de alterar la expresión génica del
hospedador, actuar como quimioquinas o inducir la producción de las mismas, inhibir la producción
de citoquina proinflamatoria…
5. Complemento*. El complemento es un conjunto de proteínas séricas (más de 30) que
complementan la acción lítica de los anticuerpos. Se ven activadas por microbios y favorecen su
destrucción, así como la inflamación. Se encuentran en niveles bajos pero cuando se produce
infección aumentan estos niveles considerablemente. Son producidas por hepatocitos y macrófagos.
6. Fagocitosis
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*Funciones del complemento:
- Lisis: son capaces de producir poros en los patógenos.
- Opsonización: recubrir la superficie de patógenos para que sean fácilmente englobados por los
macrófagos para su eliminación.
- Participan en el proceso inflamatorio: participan algunos componentes actuando como
activadores de células o como quimiotácticos.
- Ayudan a la Eliminación de inmunocomplejos: los inmunocomplejos son los complejos formados
por el antígeno y el anticuerpo.
Se conocen tres vías de activación del complemento:
- Vía clásica: llamada así porque
fue la primera en descubrirse.
Recurre a una proteína plasmática
denominada C1 para detectar los
anticuerpos IgM, IgG1 o IgG3
ligados a la superficie de un
microbio o de otra estructura.
- Vía alternativa: descubierta con
posterioridad, pero más antigua
que la clásica desde el punto de
vista filogenético. Se pone en
marcha por el reconocimiento
directo de ciertas estructuras
presentes en la superficie
microbiana y, por tanto, constituye
un componente de la inmunidad innata.
- Vía de las lectinas: se dispara a partir de una proteína plasmática llamada lectina de unión a
manosa (MBL), que reconoce las manosas terminales en las glicoproteínas y glicolípidos bacterianos.
La MBL ligada a los microbios activa una de las proteínas de la vía clásica sin contar con la presencia
de anticuerpos, debido a la acción de una proteasa de serina asociada a ella.
Evolutivamente, la vía más primitiva sería la alternativa, seguida de la de las lectinas, ya que la vía
clásica depende de la presencia de anticuerpos, por tanto, sólo se puede activar cuando ya se ha
desarrollado la inmunidad innata (que apareció más tarde a lo largo de la evolución)
Estas tres vías no son excluyentes, se pueden dar las tres a la vez y todas ellas convergen en la
activación de la proteína C3, desencadenando en las fases finales de la activación del complemento,
la formación del poro lítico. Por tanto, el acontecimiento central en la activación del complemento
es la proteólisis de la proteína del complemento C3 para generar productos biológicamente activos y
la posterior unión covalente de un producto de C3 (C3b), a las superficies de las células microbianas
o a los anticuerpos unidos a antígenos.
Las vías alternativa y de las lectinas son mecanismos efectores de la inmunidad innata, mientras que
la vía clásica es un mecanismo de la inmunidad humoral.
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A las bacterias que no son lisadas en el suero por el complemento se les llama “resistentes al suero”.
Muchas de las bacterias Gram negativas que causan infecciones sistémicas (septicemia o bacteremia) son de
este tipo. Algunas bacterias destruyen uno ó más componentes del C. Ejem. Pseudomonas aeruginosa
produce una elastasa que inactiva componentes del C.
La segunda línea de defensa depende del reconocimiento de componentes bacterianos muy frecuentes. Una
vez que los organismos penetran en los tejidos, pueden se r combatidos en primer lugar mediante otros
componentes del sistema inmunitario innato. Hay muchos componentes bacterianos que son reconocidos
sin intervención de los receptores específicos de antígeno de las células B y T. Este tipo de reconocimiento
está basado en mecanismos de “amplio espectro”, que permiten que los componentes bacterianos más
frecuentes desencadenen directamente respuestas inmunitarias y sean eliminados sin necesidad de que se
produzca una respuesta inmunitaria adaptativa específica.
Estos componentes bacterianos son los PAMPS (Pathogen Associated Molecular Pattern). En los años 80
Charles A. Janeway estableció el concepto de los PAMPS, proponiendo que eran patrones moleculares
altamente distribuidos entre los patógenos que causan infecciones.
Son estructuras características de los patógenos microbianos que no están presentes en las células de los
mamíferos. Estas moléculas además, desempeñan funciones esenciales en los patógenos y por tanto dichos
patrones son esenciales para la supervivencia de estos patógenos y de ahí su conservación.
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Células fagocíticas
Fagocitos mononucleares: Los monocitos se encuentran en la sangre de forma indiferenciada y pasan a los
tejidos, donde se diferencian a macrófagos. Éstos reciben distinto nombre en función del tejido donde se
encuentren:
- Hígado: células de Kupffer
- Hueso: osteoclastos
- Cerebro: microglía
- Pulmón: macrófagos alveolares (dendríticas Piel: células de Langerhans)
En cualquier caso, su función consiste en la fagocitosis y activación de diversos mecanismos bactericidas. Así
como la presentación antigénica.
Fagocitos polimorfonucleares (granulocitos):
- Neutrófilos: forman la población más abundante de leucocitos circulantes e intervienen en las
primeras fases de las respuestas inflamatorias. Proceden de la médula ósea y nacen a partir de una
estirpe común con los fagocitos mononucleares. Pueden migrar hacia los focos de infección en un
plazo de unas pocas horas desde la entrada de los microbios (son los primeros en llegar al foco
infeccioso), sin embargo, si dentro de ese periodo, un neutrófilo circulante no se ve atraído hacia
ningún foco inflamatorio, sufre un proceso de apoptosis y los macrófagos residentes en el hígado o
en el bazo suelen fagocitarlo.
- Eosinófilos: Presentan un núcleo bilobulado y una gran cantidad de gránulos citoplasmáticos ricos en
proteínas básicas (ricas en arginina), que se tiñen con colorantes ácidos, como la eosina. Función:
eliminación de parásitos, inflamación, alergias. Parece que son capaces de fagocitar y destruir
microorganismos, aunque esta no es su función principal. Expresan en su superficie el receptor de la
IgE, el anticuerpo responsable de la eliminación de parásitos. Tiene una gran importancia en las
alergias.
- Basófilos: Contienen gránulos ricos en proteínas que se tiñen con colorantes básicos. Sus gránulos
contienen heparina, histamina y peroxidasas. Tienen características similares a los eosinófilos y
mastocitos. Participan en reacciones inflamatorias, frente a parásitos y en respuestas alérgicas.
Expresan en su superficie el receptor de la IgE y receptores de complemento
Receptores de fagocitosis
*Una opsonina es cualquier
molécula que se pega a l
patógeno y ayuda a su
fagoci tos is
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El LPS (gramnegativas) es un potente activador de la inflamación
El fagocito ingiere y degrada bacterias gramnegativas y es activado por LPS para secretar citoquinas. Las
citoquinas secretadas por los macrófagos en respuesta a los productos bacterianos incluyen OL-1, IL-6, IL-8,
IL-12 y TNFα. Éste último es un inductor de la respuesta inflamatoria local que ayuda a contener las
infecciones. También ejerce efectos sistémicos, muchos de los cuales son dañinos.
IL-1 IL-8 TNFα IL-6 IL-12
Efec
tos
loca
les
Activa el endotelio vascular.
Activa los l infocitos. Destrucción de tejido.
Aumenta el acceso de células efectoras
Factores quimiotácticos para
los neutrófi los . Aumenta el acceso de las células efectoras .
Activa la unión por integrinas
Activa el endotelio vascular y aumenta la permeabi l idad
vascular, lo cual conduce a una entrada incrementada de IgG, complemento y
células a los tejidos y un drenaje elevado de fluido a los gangl ios l infáticos
Activación de l infoci tos .
Producción incrementada de anticuerpos
Activa células NK. Induce la
di ferenciación de células T CD4 a células TH1.
Efec
tos
sist
émic
os
Fiebre. Producción de IL-6
Fiebre. Movilización de metabolitos. Choque
Fiebre. Induce
producción de proteínas de fase
aguda.
Patología: shock endotóxico
El shock endotóxico (bacteriémico) aparece cuando se produce una liberación masiva de citosinas,
generalmente debido a los productos bacterianos que se liberan durante los episodios de bacteriemia. El
producto bacteriano que da lugar al shock endotóxico con más frecuencia es l a endotoxina (LPS) de bacterias
gram negativas, si bien la bacteriemia por bacterias gram positivas puede desencadenar un síndrome
parecido. Las bacterias grampositivas tambien pueden provocar shock, por ejemplo cuando se produce una
liberacion masiva de citocinas tras la exposition a superantigenos Pueden aparecer diversos síntomas que
ponen en riesgo la vida del paciente, entre los que se encuentran fiebre, insuficiencia circulatoria,
coagulación intravascular diseminada y necrosis hemorrágica, y que conducen finalmente a una insuficiencia
multiorgánica.
La liberación de TNF-𝛂 por macrófagos induce
efectos protectores locales, pero la liberación
sistémica de dicho factor puede ser perjudicial.
Los paneles de la izquierda muestran las causas y
las consecuencias de la liberación local del TNF-α,
mientras que los paneles de la derecha exhiben
las causas y los efectos de la liberación sistémica.
En ambos casos, el TNF-α actúa sobre los vasos
sanguíneos, en especial vénulas, para aumentar
el flujo sanguíneo y la permeabilidad vascular a
líquido, proteínas y células, y para incrementar la
adhesividad endotelial de leucocitos y de
plaquetas (paneles centrales). De este modo, la
liberación local permite el flujo de líquidos, de
células y de proteínas hacia el tejido infectado,
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donde participan en la defensa del hospedador.
Más tarde, se forman coágulos de sangre en los
vasos de pequeño calibre (panel inferior
izquierdo), lo que evita la diseminación de la
infección a través de la sangre, y el líquido y las
células acumulados drenan hacia ganglios
linfáticos regionales, donde se inicia una
respuesta inmunitaria adaptativa.
Cuando hay una infección sistémica, o septicemia, provocada por bacterias que desencadenan la producción
de TNF-α, éste es liberado en la sangre por macrófagos localizados en el hígado y en el bazo, y actúa de una
manera similar sobre todos los vasos sanguíneos de pequeño calibre (panel inferior derecho). El resultado es
choque, coagulación intravascular diseminada con agotamiento de factores de la coagulación y sangrado
consecuente, insuficiencia de múltiples órganos y a menudo la muerte.
5.2. Respuesta inmune adaptativa
Los anticuerpos proporcionan un mecanismo protector específico de antígeno. La importancia de las
interacciones entre las bacterias y los anticuerpos con respecto a la protección del huésped depende del
mecanismo de patogenicidad. Está claro que los Ac desempeñan un papel esencial en las respuestas frente a
las toxinas bacterianas. Neutralizan la toxina diftérica impidiendo que se una a sus células diana. De la misma
forma puede bloquear toxinas que actúan a nivel local y enzimas degradantes de la matriz extracelular, así
como interferir en la movilidad uniéndose a los flagelos.
La función más importante de los anticuerpos en las respuestas inmunitarias frente a las bacterias que no
producen toxinas es dirigir al complemento para que actúe contra ellas. Incluso los organismos capaces de
resistir la vía alternativa sufren lesiones inducidas por el complemento en presencia de anticuerpos, o al
menos quedan recubiertos con productos de C3 que facilitan la fijación y la ingestión por parte de los
fagocitos.
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Fagocitos: Mecanismos antibacterianos
Si un microorganismo cruza una barrera epitelial y empieza a replicarse en los tejidos del hospedador, casi
siempre es reconocido de inmediato por los fagocitos mononucleares, o macrófagos, que residen en estos
tejidos. Los macrófagos maduran de modo continuo a partir de monocitos que abandonan la circulación y
emigran hacia tejidos de todo el cuerpo.
La segunda familia importante de fagocitos, los neutrófilos, o leucocitos neutrofílicos polimorfonucleares
(PMN) son células de vida breve que abundan en la sangre, pero que no están presentes en tejidos sanos
normales.
Estas dos células fagocíticas tienen una función clave en la inmunidad innata porque pueden reconocer,
ingerir y destruir muchos patógenos sin la ayuda de una respuesta inmunitaria adaptativa. Puesto que la
mayor parte de los microorganismos entra al cuerpo a través de la mucosa del intestino y del sistema
respiratorio, los macrófagos localizados en los tejidos submucosos son las primeras células que encuentran a
casi todos los patógenos, pero pronto son reforzados por el reclutamiento de grandes números de
neutrófilos hacia sitios de infección. Los macrófagos y neutrófilos reconocen patógenos por medio de
receptores de superficie celular que pueden distinguir entre las moléculas de superficie desplegadas por
patógenos y las del hospedador.
Estos receptores comprenden el receptor de manosa de macrófago, que se encuentra sobre macrófagos
pero no sobre monocitos o neutrófilos; receptores fagocíticos, que se unen a muchos ligandos que tienen
carga negativa, como los ácidos lipoteicoicos, que son componentes de la pared celular de bacterias
grampositivas, y CD14 que se encuentra de manera predominante sobre monocitos y macrófagos (fi g. 2-8).
Éste se une al lipopolisacárido presente sobre la superficie de bacterias gramnegativas, y permite que sean
reconocidas por otros receptores llamados receptores tipo Toll. En muchos casos, la unión de un patógeno a
estos receptores de superficie celular conduce a fagocitosis, seguida por la destrucción del patógeno dentro
del fagocito. La fagocitosis es un proceso activo, en el cual el patógeno unido queda rodeado primero por la
membrana del fagocito y luego es internalizado en una vesícula encerrada por membrana conocida como un
fagosoma o vacuola endocítica. El fagosoma a continuación se acidifica, lo cual destruye a casi todos los
patógenos.
Además de ser fagocíticos, los macrófagos y los neutrófilos tienen gránulos delimitados por una membrana,
llamados lisosomas, que contienen enzimas, proteínas y péptidos que pueden atacar al microbio. El
fagosoma se fusiona con uno o más lisosomas y genera un fagolisosoma en el cual se libera el contenido
lisosómico para destruir al patógeno. Al momento de la fagocitosis, los macrófagos y los neutrófilos
producen una variedad de otros compuestos tóxicos que ayudan a destruir al microorganismo fagocitado.
Los más importantes de éstos son los péptidos antimicrobianos y el óxido nítrico (NO), el anión superóxido
(O2–) y el peróxido de hidrógeno (H2O2) que son directamente tóxicos para las bacterias.
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De este modo, los mecanismos antibacterianos o microbicidas son los siguientes:
- Los fagocitos activados producen varias enzimas proteolíticas que aparecen contenidas en los
fagolisosomas y sirven para destruir los microbios. En los neutrófilos, una de las más importantes es
la elastasa.
- Los macrófagos y neutrófilos activados convierten el oxígeno molecular en especies reactivas del
oxígeno (ROS), que son unos oxidantes con un carácter muy reactivo para la destrucción de los
microbios (y de otras células). La enzima principal encargada de la formación de los radicales libres
es la oxidasa fagocítica o NADPH-oxidasa. La NADPH oxidasa transfiere electrones desde en NADPH
(cofactor, que se oxida) al oxígeno (que se reduce), formando ion superóxido, que es muy intestable
y reactivo, y este reacciona para formar agua oxigenada. La acción enzimática de la dismutasa sobre
el superóxido produce agua oxigenada que recurre a la enzima mieloperoxidasa para convertir unos
iones normalmente arreactivos como los haluros, en los ácidos hipohalosos re activos, de carácter
tóxico para las bacterias. El proceso por el que se producen las ROS se denomina estallido
respiratorio, debido al elevado consumo de oxígeno que se da en las reacciones. El linfocito T helper
va a favorecer que se produzca este estall ido respiratorio.
- También hay un proceso de formación de especies reactivas del nitrógeno, en especial óxido nítrico
(NO), por acción de la Oxido nítrico sintasa (iNOS). Esta enzima se activa como respuesta a los
productos microbianos que activan los RTT, sobre todo en conjunción con el IFN-γ. Su acción cataliza
la transformación de arginina en citrulina, con la liberación del gas NO, de libre difusión.
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Inmunidad mediada por linfocitos TCD4 (helper o colaboradores)
El linfocito inmaduro (Th0) se diferencia a Th1 gracias a la acción de la IL-12 producida por macrófagos. Los
Th1 van a secretar IFNγ, que va a actuar de forma autocrina (provocando la diferenciación de más Th0 a Th1)
y paracrina (activando a macrófagos y otras células: promueve proliferación de linfocitos T CD8+, promueven
el cambio de isotipo de la Ig del BCR a IgG e inhibe la diferenciación a Th2). Th1 también secreta IL-2 y TNFα
y β.
El linfocito Th1 puede activar al macrófago a través de dos formas:
- Liberación de IFNγ, reconocido por los receptores del macrófago.
- Interacción de CD40L presente en el linfocito y su receptor CD40 presente en el macrófago.
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Recuerda:
Hay distintos tipos de linfocitos T helper en función del patógeno que cause la activación de la célula. De
este modo, se diferencian 3 fenotipos de células T helper que se diferencian en el tipo de citoquina que
liberan y por tanto, en sus funciones efectoras:
o Th1: producen IFNγ. Activados por microbios intracelulares (patógenos pequeños y solubles). Estas
citoquinas activan los macrófagos y la producción de IgG. Tienen un papel importante en las
enfermedades autoinmunes y en el daño de tejidos asociados a infecciones crónicas.
o Th2: activados por un parásito o un helminto (patógenos más grandes), por la producción de IgE.
Produce IL-4, IL-5 e IL-13. Importante papel en alergias, en ausencia de inflamación. Activa
mastocitos y eosinófilos así como producción de IgE. En presencia de IL-4 producida por mastocitos y
basófilos el Th0 se diferencia a linfocitos Th2. En una situación inflamatoria se produce IFNγ, el cual
inhibe la diferenciación a linfocitos Th2.
o Th17: Produce IL-17. Se activan en presencia de bacterias extracelulares y hongos. Relacionada con
procesos de inflamación crónicos, tiene un papel importante en la mucosa intestinal.
Autoinmunidad.
Inmunidad mediada por linfocitos TCD8 (citotóxicos)
Los Linfocitos T citotóxicos (TC) tienen un papel importante controlando infecciones por patóge nos
intracelulares que se multiplican en citoplasma celular (virus y bacterias, así como procesos tumorales) .
Reconocen antígenos en las moléculas de MHC-I activándose e induciendo la lisis y muerte celular por
apoptosis. Para ello los linfocitos T CD8+ durante la diferenciación a Linfocitos Tc
- Adquieren orgánulos citoplásmicos cargados de:
o proteínas citotóxicas:
perforina: forma poros en la membrana y permite la entrada de granzima en la célula
dañada)
granzima: activa caspasas, induciendo apoptosis, e induce la expresión de genes
proapoptóticos de la familia Bcl ).
o proteínas de superficie (Fas L)
- Además los linfocitos Tc secretan citoquinas diversas, principalmente INF-γ, linfotoxinas, TNFα y β
(impiden replicación viral).
Los linfocitos T CD8+ se activan (priman) por primera vez en los órganos linfoides secundarios por las células
dendríticas que expresan el Ag unido a las mol MHCI requirie ndo para ello coestimulación. Una vez
diferenciados a linfocitos T citotóxicos migran a los tejidos donde reconocen el mismo antígeno en las
moléculas MHCI, activándose esta vez sin requerimiento de coestimulación.
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La interacción entre el linfocito T citotóxico y la célula dañada es muy estrecha, se mantiene con la
participación de moléculas de adhesión, formándose una sinapsis inmunológica. Esto permite que la
liberación del contenido de los gránulos citotóxicos se produzca sólo sobre la célula infectada sin dañar a la
célula vecina.
6. MECANISMOS QUE EVITAN LA RESPUESTA INMUNE
De la misma manera que los vertebrados desarrollaron muchas defensas diferentes contra patógenos, estos
últimos adquirieron por evolución muchos modos de vencerlas. Estas varían desde resistir a la fagocitosis
hasta evitar el reconocimiento por el sistema inmunitario adaptativo, e incluso suprimir de manera activa
respuestas inmunitarias.
6.1. Tolerancia a los antígenos bacterianos. (éstos no se reconocen como extraños)
Mecanismos relevantes a bacterias
- Exposición fetal al Ag
- Altas dosis persistentes de Ag circulante: se produce la sobreactivación del sistema inmune, que deja
de funcionar.
- Mimetismo molecular (Molecular mimicry): el patógeno se parece a una molécula propia
6.2. Otros mecanismos que evitan la respuesta inmune
Camuflaje antigénico (antigenic disguise): La bacteria se recubre de proteínas del huésped (fibrina, FN, Abs)
o con polisacáridos (ácido siálico, hialurónico).
Variación antigénica:
- multiples serotipos de Salmonella typhimurium (variaciones en el antígeno O de la pared y el
flagelar H).
- Múltiples cepas de streptococos según los antígenos de su cápsula polisacarídica.
- Múltiples serotipos de Vibrio, E coli etc
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Muchos agentes infecciosos existen en una amplia variedad de tipos antigénicos. Por ejemplo, hay 84 tipos
conocidos de Streptococcus pneumoniae, una causa importante de neumonía bacteriana, que difieren en la
estructura de su capsula de polisacárido. Los diferentes tipos se distinguen al usar anticuerpos específicos
como reactivos en análisis clínicos serológicos y, así, a menudo se conocen como serotipos. La infección por
un serotipo puede llevar a inmunidad específica para tipo, que protege contra reinfección por ese tipo, pero
no por un serotipo diferente.
De esta manera, desde el punto de vista del sistema inmunitario adaptativo, cada serotipo de S. pneumoniae
representa un microorganismo distinto, con el resultado de que en esencia el mismo patógeno puede causar
enfermedad muchas veces en el mismo individuo.
Las diferentes cepas de S. pneumoniae tienen
polisacáridos capsulares distintos desde el punto de
vista antigénico. Los anticuerpos contra los
polisacáridos capsulares opsonizan el patógeno y
permite que sea fagocitado. Los anticuerpos contra
un tipo de S. pneumoniae no muestran reacción
cruzada con los otros tipos, de manera que un
individuo inmune a un tipo carece de inmunidad
protectora contra una infección subsiguiente por un
tipo distinto. De manera que la segunda infección con
un tipo distinto de S.pneumoniae sólo puede ser
eliminada por una nueva respuesta primaria.
Así, un individuo debe generar una nueva respuesta
inmunitaria adaptativa cada vez que queda infectado
por un tipo diferente de S. pneumoniae.
Bloqueo de los anticuerpos: Absorción de los anticuerpos por antígenos bacterianos solubles.
Algunas bacterias liberan componentes solubles que se unen los anticuerpos y los neutralizan. Por ejemplo,
pequeñas cantidades de LPS son liberadas por los microorganismos Gram neg.
Inmunosupresión de la respuesta inmune: bloquear la vía de los receptores.
Principalmente virus (VIH) y protozoos, raramente las bacterias (¿que se sepa hasta ahora?, se está
observando que también es cierto para bacterias).
A veces se observa inmunosupresión tras infecciones bacterianas crónicas, tales como la lepra y la
tuberculosis.
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*SEÑALIZACIÓN DEL TCR
Lo primero que tiene lugar es el reconocimiento del péptido en la molécula de MHC y la molécula MHC per
se. No se sabe muy bien que pasa con el TCR, si es un cambio conformacional, agregación… lo que produce
los eventos iniciales de activación de la cascada de señalización.
Unión del CD4/CD8 al dominio de unión en el TCR. Hay una quinasa de la familia Sap kinasas ( Lck) que se
asocia de forma débil a la CD4 o CD8 y se activa tras el reconocimiento del péptido, es específica de
linfocitos T. Al igual que en el BCR, interviene la fosfatasa CD45 desfosforilando a Lck y activándola. (CD45 se
encuentra en todos los linfocitos).
La activación de esta quinasa Lck va a permitir la fosforilación de las cadenas ζ y CD3 que forman el complejo
ζ/CD3, concretamente fosforilan tyr de los dominios ITAM. Esta fosforilación de los ITAM permite el
reclutamiento de una nueva Tyr-kinasa denominada ZAP-70, que tiene dominios SH2 que reconocen la Tyr
fosforiladas de los ITAM. Lck fosforila ZAP-70, activándola, y a su vez ésta fosforila a varias proteínas
adaptadoras que son capaces de unirse a moléculas transmisoras de señales gracias a sus motivos SH2, SH3
(unen regiones ricas en Pro) y PTB (dominios de unión a fosfotirosina). Así, ZAP-70 fosforila al adaptador LAT
(una proteína exclusiva de linfocitos T, que se expresa anclado a la membrana), que puede reclutar a otras
proteínas con motivos SH2, como PLC u otras moléculas adaptadoras, como Grb2. Grb2 recluta a Sos (un
GAP, que intercambia Ras-GDP a Ras-GTP, activándolo). Ras-GTP activa la cascada de las MAP kinasas que
concluye con la fosforilación y activación de ERK, la cual se transloca al núcleo y fosforila una proteína
denominada Elk que, una vez activa, estimula la transcripción de Fos, un componente del factor de
transcripción de la proteína de activación 1 (AP-1).
En paralelo a la activación de Ras tiene lugar la activación de Rac. Rac-GTP activa la cascada de las SAP
quinasas que concluye con la fosforilación y activación de JNK, la cual fosforila a c-Jun, el segundo
componente del factor de transcripción AP-1.
La enzima LAT se une directamente a la PLCγ1, una enzima fundamental en la activación de los linfocitos T, y
coordina el reclutamiento de otras proteínas adaptadoras, como SLP-76 y Grb-2, hasta el agregado del TCR y
las proteínas asociadas al TCR que con frecuencia se denominan señalosoma. Así, LAT actúa aproximando
diversos componentes distales de las vías de transmisión de señales del TCR a los activadores proximales.
Sólo el reconocimiento del antígeno activa las vías de transducción de señales que llevan a las respuestas
funcionales de los linfocitos T.
ZAP-70 también fosforila a la PLC (reclutada por LAT), activándola. Una vez activa, la PLC hidroliza el PIP2 en
IP3 y DAG. A su vez, el IP3 y el DAG activan dos vías de transmisión de señales distales distintas en los
linfocitos T.
- El IP3 produce un rápido aumento de calcio libre citosólico pocos minutos después de la
activación del linfocito. La unión de Ca-Calmodulina a la calcineurina permite que esta
desfosforile a NFAT, activándolo y permitiendo su translocación al núcleo. NFAT es un factor de
transcripción necesario para la expresión de genes de IL2, IL4, TNF y otras citoquinas.
- El DAG activa la PKC anclada a la membrana, que activa a la IkB-kinasa, la cual fosforila el IkB
marcándolo para su degradación y liberando el factor de transcripción NF-kB, que se transloca al
núcleo.
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La respuesta mediada por las células T es crítica para la supervivencia de las células animales infectadas con
Yersinia. Yersinia tiene la capacidad de suprimir la activación de los linfocitos T a través de una tirosina
fosfatasa (YopH). Esta fosfatasa actúa sobre diversos componentes de la ruta de señalización del TCR, entre
ellos, las más afectadas son la proteína adaptadora LAT y SLP-76, que son cruciales en la señalización del
TCR. Se observa una disminución de la fosforilación de estas proteínas. Se produce de este modo un bloqueo
de la señalización. Es un mecanismo de inmunosupresión.
Orientación de la respuesta inmune
M. leprae prolifera en las vesículas de los macrófagos, y una defensa eficaz del hospedador requiere la
activación de macrófagos por células TH1. En pacientes con lepra tuberculoide, en la cual se inducen de
manera preferente células TH1, se encuentran pocas bacterias vivas, se produce poco anticuerpo, y aunque
la piel y los nervios periféricos son dañados
por las respuestas inflamatorias relacionadas
con la activación de macrófagos, la
enfermedad avanza con lentitud y el
paciente suele sobrevivir (se controla mejor
la enfermedad y la infección es local). Sin
embargo, cuando se inducen de manera
preferente células TH2, la principal
respuesta es humoral, los anticuerpos
producidos no llegan a las bacterias
intracelulares, y los pacientes desarrollan la
lepra lepromatosa, en la que M. leprae
abunda en los macrófagos, lo que causa una
destrucción hística masiva al final letal. (la
actividad lítica es menos importante, hay un
peor control de la enfermedad y se produce
una infección diseminada).
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MECANISMOS DE ESCAPE DE LA FAGOCITOSIS
1.- Secreción de sustancias repelentes o toxinas que inhiben la
quimiotaxis.
2.-Inhibición fagocitosis (bacterias encapsuladas): algunas
bacterias poseen cápsulas o cubiertas externas que inhiben la
unión al fagocito
3.-Inhibición fusión lisosomas (M. tuberculosis, Salmonella):
otras son ingeridas, pero liberan factores que bloquean la
iniciación de los mecanismos destructivos. Algunas, como M.
tuberculosis secretan moléculas que inhiben la fusión entre los
lisosomas y el fagosoma tras la fagocitosis. También inhiben la
bomba de protones que acidifica el fagosoma, de forma que no
disminuye el pH.
4.-Secretar catalasa, que elimina el peróxido de hidrógeno
5.-Cubiertas resistentes a enzimas lisosomales: M. leprae está recubierto de un glucolípido fenólico que
inactiva los radicales libres
6.-Micobacterias liberan LAM (lipoarabinomanano) que interfiere con el IFN-γ, importante en la activación
del estallido respiratorio
7.-Inhibición presentación Ags
8.-Escape del fagosoma al citoplasma (M. leprae).
1) Estrategias para evitar el reconocimiento por el fagocito del microorganismo
A. Invadir puntos más inaccesibles a los fagocitos: el lumen de las glándulas.
B. Producir una respuesta inflamatoria mínima (controlada), de modo que no llegan las señales para el
reclutamiento de células.
C. Inhibir la quimiotaxis de los fagocitos. Ejem. La streptolisina suprime la quimiotaxis de neutrófilos,
incluso a bajas concentraciones. Fracciones de Mycobacterium tuberculosis inhiben la migración de
leucocitos
D. Esconder su superficie antigénica: camuflaje antigénico (que el sistme inmune no desarrolle
anticuerpo frente a ellos) Ejem. Treponema pallidum une fibronectina en su superficie. Streptococos
del grupo A sintetizan una cápsula de ácido hialurónico.
2) Estrategias para evitar la ingestión
A. Producción de cápsulas polisacarídicas: S. pneumoniae, Haemophilus influenzae, Treponema
pallidum y Klebsiella pneumoniae. (Las cepas de streptococos sin cápsulas no son patógenas)
B. Antígeno K de E. coli
C. Proteína A de Staphylococcus aureus (en la superficie o soluble)
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3) Supervivencia en el interior del fagosoma o escape del mismo al citoplasma
Algunos organismos se pueden desarrollar en el interior de fagocitos del huésped que se encuentran
dañados o presentan anomalías metabólicas, o pueden evitar su muerte escapando del fagosoma al
citoplasma, como Lysteria monocitogenes, que lo consigue liberando enzimas que rompen la membrana del
fagosoma. Otros organismos, como M. leprae o Salmonella, pueden inducir su propia ingestión por parte de
células que normalmente no actúan como fagocitos y tienen escasa capacidad antibacteriana. Los organimso
ingeridos de esta manera tienen que ser liberados de estas células para poder ser capturados por los
fagocitos o ser expuestos a otros mecanismos bactericidas.
Se considera que las bacterias que sobreviven en el interior de los fagocitos (neutrófilos y macrófagos) son
parásitos intracelulares.
A) Inhibición de la fusión del fagosoma con el lisosoma. Ejem: Salmonella, M. tuberculosis, Legionella y
Chlamydiae.