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Roitt. Inmunología. 12a Ed. 2014. Editorial Médica Panamericana

http://www.medicapanamericana.com/Libros/Libro/4781/Roitt-Inmunologia.html

CAPÍTULO 1

Inmunidad innata

Conceptos clave

Saber cuándo se prepara una respuesta inmunitaria 4

Inmunidad innata versus inmunidad adaptativa 6

Barreras externas contra la infección 8

Los comienzos de una respuesta inmunitaria 8

El complemento facilita la fagocitosis y la lisis bacteriana 17

La respuesta inflamatoria 21

Los mecanismos humorales proporcionan una segunda estrategia defensiva 23

Células natural killer 26

Inmunidad frente a los parásitos de gran tamaño 29

El sistema inmunitario innato estimula la inmunidad adaptativa 29

IntroducciónVivimos en un mundo potencialmente hostil, colmado por un

número sorprendente de agentes infecciosos (Figura 1.1), de formas, tamaños, composición y agresividad diversos que, sin duda,nos utilizarían como refugios para la propagación de sus genes “egocéntricos” si no hubiéramos desarrollado a su vez un conjuntode mecanismos de defensa. Estos mecanismos son, al menos,igualmente eficaces e ingeniosos (con la excepción de muchasinfecciones parasitarias, en las cuales la situación se describemejor como una tregua incómoda y a menudo incompleta) y pueden establecer un estado de inmunidad contra la infección(lat. immunitas, exento de). El funcionamiento de esos mecanis-mos es la base de la maravillosa ciencia denominada “inmunolo-gía”.

Además de los poco conocidos factores constitucionales queinducen susceptibilidad innata en una especie y confieren resistencia a ciertas infecciones en otra, se han descubierto diver-sos procesos antimicrobianos relativamente inespecíficos (p. ej.,fagocitosis) que son innatos en el sentido de que no son afectadosintrínsecamente por el contacto previo con el agente infeccioso.Analizaremos estos procesos y cómo, por la inmunidad adquirida específica, pueden aumentar su eficacia en forma notable.

Roitt’s Essential Immunology. Twelfth Edition. Peter J. Delves, Seamus J. Martin, Dennis R. Burton, Ivan M. Roitt.© 2011 Peter J. Delves, Seamus J. Martin, Dennis R. Burton, Ivan M. Roitt. Published 2011 by Blackwell Publishing Ltd.

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Saber cuándo se prepara una respuesta inmunitaria

La capacidad de reconocer y responder a entidades extrañas es central para el funcionamiento del sistema inmunitario

El sistema inmunitario de los vertebrados es un conglo-merado de células y moléculas que cooperan para proteger-nos de agentes infecciosos y también nos proporciona unsistema de vigilancia para monitorizar la integridad de lostejidos del huésped. Aunque el sistema inmunitario es muyelaborado, como veremos, su función puede ser reducida ados funciones básicas: el reconocimiento de sustancias yorganismos extraños que han ingresado en el cuerpo y la eli-minación de estos agentes por un repertorio diverso de célu-las y moléculas que actúan en forma conjunta para eliminarla amenaza potencial. Por lo tanto, una función importantedel sistema inmunitario es poder determinar lo que es extra-ño (lo que los inmunólogos suelen llamar “no propio”) de loque está normalmente presente en el cuerpo (es decir, lo propio). Las células y las moléculas que componen el sis-tema inmunitario innato están interesadas en detectar lapresencia de patrones moleculares determinados que, demodo típico, se asocian con agentes infecciosos (Figura 1.2).Charlie Janeway apodó a estas moléculas como patronesmoleculares asociados con patógenos (PAMP).

El daño tisular también puede provocar unarespuesta inmunitaria

Además de la infección, hoy se sabe cada vez mejor quelos daños en los tejidos que conducen a la muerte celularno fisiológica también pueden provocar la activación delsistema inmunitario (Figura 1.3). En esta situación, lasmoléculas que activan el sistema inmunitario derivan de lopropio, pero no están normalmente presentes en el espacioextracelular. Estas moléculas, para las que Polly Matzingeracuñó el término “señales de peligro”, normalmente sonsecuestradas con seguridad dentro de las células sanas ysólo escapan cuando una célula muere a través de un modono controlado de muerte celular, llamada necrosis (véaseVideoclip 1). En general, la necrosis es causada por trau-matismo del tejido, quemaduras, ciertas toxinas, y porotros estímulos no fisiológicos, y se caracteriza por la hin-chazón rápida y la rotura de las membranas citoplasmáti-cas de las células dañadas. Esto permite la liberación devarios constituyentes celulares que normalmente no salende las células sanas.

La identidad precisa de las moléculas que actúan como seña-les de peligro, hoy más comúnmente llamadas patrones mole-culares asociados con el peligro (DAMPS; danger-associatedmolecular patterns) o alarminas, es un área de investigaciónactiva en la actualidad, pero moléculas como HMGB1, unaproteína de unión a la cromatina, así como las proteínas men-

4 / Bases de inmunología

10 3

10

1

10 –1

10 –2

10 –3

10 –4

Tamaño (mm) Helmintos

Tenias Dracúnculos (filaria de Guinea)

Esquistosomas

Filarias

Protozoos

Amebas Leishmanias Tripanosomas

Paludismo

Hongos AspergillusCandida

Bacterias

Mycobacterium Staphylococcus Rickettsia

Chlamydia

Mycoplasma

Virus

Poxvirus

Influenza

Polio

Si bien no se los suele clasificar como tales porque care-cen de pared celular, los micoplasmas son incluidos porconveniencia entre las bacterias. Los hongos adoptanmuchas formas y se dan los valores aproximados de

algunas de las formas más pequeñas.]�, variación detamaños observados por los microorganismos indicadospor la flecha;�[, los microorganismos mencionados tienenel tamaño indicado por la flecha.

Figura 1.1. El espectro enorme de agentes infecciosos que debe enfrentar el sistema inmunitario.

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sajeras inmunitarias interleucina 1α (IL-lα) e IL-33, son bue-nas candidatas. Puede parecer sorprendente que el sistemainmunitario también se active por moléculas derivadas de símismo; sin embargo, esto tiene sentido cuando se conside-ra que los acontecimientos que condujeron a la muerte celu-lar necrótica a menudo son seguidos rápidamente o acom-pañados por infección. Además, si un agente patógeno lograeludir la detección directa por el sistema inmunitario, supresencia será revelada si provoca necrosis en el tejido queha invadido.

Antes de continuar, también debemos señalar que hayotra forma de muerte celular que con frecuencia se produceen el cuerpo que es natural y muy controlada y no se asocia

con la rotura de la membrana plasmática y la liberación delcontenido intracelular. Esta forma de muerte celular, llama-da apoptosis (véase Videoclip 2), está bajo el control mole-cular complejo y se utiliza para eliminar las células que hanllegado al final de su vida útil natural. Las células apoptósi-cas no activan el sistema inmunitario debido a que las célu-las que mueren de esta manera muestran moléculas en susmembranas citoplasmáticas (p. ej., fosfatidilserina) que dis-tinguen estas células para la eliminación mediante fagocito-sis antes de que puedan romperse y liberar su contenidointracelular. De esta manera, los DAMP permanecen ocul-tos durante la apoptosis y estas células no activan el sistemainmunitario (Figura 1.3).

Capítulo 1: Inmunidad innata / 5

Patógenos y PAMP asociados

PAMP PAMP

PRR solubles

PRR asociados a la célula

Señalización

Ataque directo del microorganismo por moléculas PRR solublesAumento de la fagocitosis de PAMP unidos a PRRCascada proteolítica que produce la lisis del microorganismo

Fagocitosis de PAMP y microorganismo asociado Activación de la célula inmunitaria al encontrarse con PAMPLiberación de “mediadores inflamatorios” para amplificar la respuesta

Figura 1.2. Los receptores dereconocimiento de patrón (PRR)detectan patrones molecularesasociados con patógenos(PAMP) e inician las respuestasinmunitarias.

Los PRR pueden ser solubles oestar asociados con células, y pue-den promover una variedad de res-puestas cuando se encuentran consus ligandos adecuados.

Daño grave

Necrosis

DAMP

Muerte celular descontrolada

Liberación de DAMP (señales de peligro)

PRR solubles

PRR asociados a las células

Respuesta inmunitaria

Apoptosis

Estímulos fisiológicos de daño leve

DAMP

Muerte celular regulada

Los DAMP permanecen ocultos Macrófago

Reconocimiento y fagocitosis de la célula apoptósica por el macrófago

El sistema inmunitariopermanece quiescente

Figura 1.3. Las células necróticas libe-ran patrones moleculares asociados alpeligro (DAMP), mientras que las célu-las apoptósicas no lo suelen hacer.

Los estímulos que inducen necrosis cau-san con frecuencia daño celular grave,que conduce a la ruptura celular rápidacon la consiguiente liberación de DAMPintracelulares. Entonces, los DAMP pue-den atraer células del sistema inmunita-rio y favorecer la inflamación. Por otraparte, dado que los estímulos que inicianla apoptosis suelen ser fisiológicos yrelativamente leves, las células apoptósi-cas no se rompen y su eliminación escoordinada por los macrófagos y otrascélulas del sistema inmunitario innato,antes de que pueda producirse la libera-ción de DAMP. Por esta razón, la apopto-sis no suele estar asociada con la activa-ción del sistema inmunitario.

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Los receptores de reconocimiento de patrones(PRR, pattern recognition receptors) originan laalarma

Para distinguir los componentes propios de los agentesmicrobianos potencialmente peligrosos nuestros sistemasinmunitarios necesitan poder discriminar entre componen-tes “propios no infecciosos y no propios infecciosos” comolo describe en forma tan adecuada Janeway. El reconoci-miento de los elementos no propios se logra por medio deuna serie de receptores y proteínas de reconocimiento de patrones (denominadas en conjunto moléculas de reco-nocimiento de patrones) que han evolucionado para detec-tar componentes conservados (es decir, no propensos a lamutación) de agentes infecciosos que no están normalmen-te presentes en el cuerpo (p. ej., PAMP).

En la práctica, los PAMP pueden provenir de hidratos decarbono que normalmente no están expuestos en los verte-brados, de proteínas que sólo se encuentran en bacteriascomo flagelina (un componente del flagelo bacteriano quese utiliza para el movimiento), de doble cadena de RNA que es típico de los virus con RNA, o de muchas otras molé-culas que revelan la presencia de agentes microbianos. Laregla fundamental es que un PAMP no se encuentra nor-malmente en el cuerpo, pero es una característica común demuchos patógenos hallados con frecuencia. Las moléculasde reconocimiento de patrones también parecen estar invo-lucradas en el reconocimiento de DAMP liberados de lascélulas necróticas.

Al interaccionar una o más de estas moléculas de recono-cimiento de patrones con un PAMP o DAMP apropiado, seproduce una respuesta inmunitaria (Figura 1.2). Por fortu-na, contamos con muchas maneras para afrontar una infec-ción inminente y, de hecho, es un testimonio de la eficaciade nuestro sistema inmunitario que la mayoría de nosotrospasa la mayor parte de la vida relativamente despreocupadopor las enfermedades infecciosas.

Una forma de hacer frente a los intrusos no deseadosimplica la unión de moléculas de reconocimiento depatrones (humoral) solubles, como el complemento (unaserie de moléculas que trataremos más adelante en estecapítulo), la lectina de unión a la manosa, la proteína Creactiva o la lisozima, contra el agente infeccioso. Estopuede llevar directamente a la muerte a través de la des-trucción de los componentes de la pared celular microbia-na y a la alteración de la membrana citoplasmática debi-do a las acciones de estas proteínas. Estos últimos factoreshumorales también se especializan en revestir a los micro-organismos y mejorar su captación y posterior destruc-ción por las células fagocíticas. Otros receptores de reco-nocimiento de patrones se asocian con las células, y lainteracción con estos receptores puede llevar a la fagoci-tosis del microorganismo seguida por su destrucción den-tro de las vesículas fagocíticas. Igual de importante es quela interacción de los PRR celulares también produce laactivación de las vías de transducción de señales que cul-minan con la liberación de proteínas mensajeras solubles(citocinas, quimiocinas y otras moléculas, véase a conti-nuación) que movilizan otros componentes del sistemainmunitario.

Las células del sistema inmunitario liberan proteínas mensajeras que amplifican las respuestas inmunitarias

Una característica importante del sistema inmunitario esla capacidad de sus células constituyentes para comunicarseentre sí al encontrarse con un agente patógeno. Aunque lascélulas del sistema inmunitario son capaces de liberar nume-rosas moléculas biológicamente activas con diversas funcio-nes, dos categorías principales de proteínas (las citocinas ylas quimiocinas) tienen una función muy importante en lainmunidad. Las citocinas son un grupo de proteínas que tie-nen efectos pleiotrópicos, como la capacidad de activar otrascélulas, inducir la diferenciación y aumentar la actividadmicrobicida (Figura 1.4). Las citocinas suelen ser liberadaspor las células del sistema inmunitario en respuesta a losPAMP y DAMP, y esto tiene el efecto de alterar el estado deactivación y el comportamiento de otras células para impul-sarlas a unirse en la lucha. Las quimiocinas también se libe-ran al encontrar los PAMP/DAMP y en general sirven comofactores quimiotácticos, que ayudan a establecer un caminoque guía a otras células del sistema inmunitario al sitio deinfección o de daño en los tejidos. Ambos tipos de proteínasmensajeras actúan al difundir fuera de las células que lassecretan y al unirse a las células equipadas con los recepto-res adecuados en la membrana citoplasmática para recibirestas señales. Las citocinas, las quimiocinas y sus receptoresrespectivos se examinan en detalle en el Capítulo 9.

Inmunidad innata versus inmunidadadaptativa

Tres niveles de defensa inmunitaria

Antes de entrar en detalles haremos un repaso acerca decómo funciona el sistema inmunitario. En los vertebrados,


Estimulación mediada por PAMP

Citocinas Quimiocinas

Endotelio Macrófago Célula dendrí-tica

Fagocitos

Contracción celular Secreción de citocina

Activación celular

Diferenciación celular

Migración celular

Figura 1.4. Las citocinas y las quimiocinas pueden tenerefectos pleiotrópicos.

La estimulación de las células del sistema inmunitario innatoconduce con frecuencia a la producción de citocinas y quimio-cinas inflamatorias que activan respuestas de otros tipos celu-lares, como se muestra. Nótese que no se muestran todos losefectos de las quimiocinas y las citocinas.

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el sistema inmunitario comprende tres niveles de defensa(Figura 1.5). En primer lugar, hay una barrera física contrala infección que es proporcionada por la piel en las superfi-cies externas del cuerpo, junto con las secreciones mucosasque recubren las capas epidérmicas de las superficies inter-nas de los aparatos respiratorio, digestivo y reproductor.Cualquier agente infeccioso que intenta ingresar en el cuer-po debe primero romper estas superficies que, en granmedida, son impermeables a los microorganismos; es poresto que los cortes y los rasguños que rompen estas barrerasfísicas a menudo son seguidos por infección. El segundonivel de defensa es proporcionado por el sistema inmunita-rio innato, un estrato de defensa con acción relativamenteamplia, pero muy eficaz, que se ocupa en gran parte deintentar destruir a los agentes infecciosos desde el momen-to en que ingresan al cuerpo. Las acciones del sistema inmu-nitario innato también son responsables de alertar a las célu-las que participan en el tercer nivel de defensa: el sistemainmunitario adaptativo (o adquirido). Estas últimas célulasrepresentan las tropas de élite del sistema inmunitario ypueden lanzar un ataque que ha sido específicamente adap-tado a la naturaleza del agente infeccioso con armas sofisti-cadas, como los anticuerpos.

Las respuestas inmunitarias innatas son inmediatas y de acción relativamente amplia

Ante la entrada de un elemento extraño en el cuerpo, la res-puesta inmunitaria innata se produce casi de inmediato. Estetipo de respuestas no mejora con el encuentro frecuente con elmismo agente infeccioso. El sistema inmunitario innato reco-noce componentes ampliamente conservados de agentes infec-

ciosos, los PAMP antes mencionados, que normalmente noestán presentes en el cuerpo. Al detectar un PAMP, el sistemainmunitario innato monta un ataque inmediato sobre cual-quier elemento que muestra estas moléculas, ya sea tratandode endocitarlo o atacándolo con enzimas destructivas, comoproteasas o proteínas de ataque de membrana (Figura 1.2). Laintención clara es intimidar al intruso no deseado lo antesposible. Esto tiene sentido cuando se consideran las tasas pro-digiosas de proliferación que pueden lograr las bacterias:muchas especies bacterianas son capaces de dividirse cada 20minutos, sobre todo en el entorno de nuestro cuerpo que lesproporciona gran cantidad de nutrientes. Los participantesclave en la respuesta inmunitaria innata incluyen los macrófa-gos, los neutrófilos y las proteínas solubles bactericidas (esdecir, destructoras de bacterias) como el complemento y lalisozima. Aunque muy eficaces, las respuestas inmunitariasinnatas no siempre son suficientes para reducir por completola amenaza, en especial si el agente infeccioso está bien adap-tado para evitar el ataque inicial.

Las respuestas inmunitarias adaptativas sontardías pero muy específicas

Las respuestas inmunitarias adaptativas tardan más en alcan-zar una importancia funcional, en general 4-5 días después dela respuesta inmunitaria innata, pero están específicamenteadaptadas a la naturaleza del agente infeccioso (en capítulosposteriores se describirá en detalle cómo se logra esto, pero porahora no nos preocupemos por ello). Lo importante aquí esque las respuestas inmunitarias adaptativas mejoran en cadaencuentro con un agente infeccioso determinado gracias a unacaracterística denominada memoria inmunitaria, que apoyatodo el concepto de vacunación. La respuesta inmunitariaadaptativa está mediada sobre todo por los linfocitos T y B;estas células muestran receptores específicos en sus membranascitoplasmáticas que pueden adaptarse para reconocer unagama casi ilimitada de estructuras. Por definición, las molécu-las que son reconocidas por los linfocitos T y B se denominanantígenos. El reconocimiento del antígeno por un linfocitoinduce la proliferación y la diferenciación de estas células, loque tiene el efecto de aumentar considerablemente el númerode linfocitos capaces de reconocer el antígeno particular queactivó la respuesta en primer lugar. Esto engrosa rápidamentelas filas de los linfocitos capaces de enfrentar al agente infeccio-so que posee el antígeno específico, y produce una respuestade memoria si se encuentra con el mismo antígeno en algúnmomento en el futuro. Se analizarán en detalle los receptoresutilizados por los linfocitos T y B al estudiar el antígeno en elCapítulo 4.

Las respuestas inmunitarias innata y adaptativason interdependientes

Los sistemas inmunitarios innato y adaptativo actúan enconjunto para identificar y destruir los agentes infecciosos(Figura 1.5). El sistema inmunitario innato utiliza recepto-res y moléculas integrados (es decir, línea germinal codifica-da, lo que significa que dichos genes pasan en forma esen-cialmente idéntica de los progenitores a su descendencia)que responden a categorías amplias de moléculas extrañas


Barreras fisiológicas

Sistema inmunitario innato

Sistema inmunitario adaptativo

Figura 1.5. El sistema inmunitario de los vertebradoscomprende tres niveles de defensa.

Las barreras físicas de la piel y las mucosas constituyen elprimer nivel de defensa. Los agentes infecciosos que superanlas barreras físicas son atraídos por las células y los factoressolubles del sistema inmunitario innato. Éste también es res-ponsable de la inducción de la activación del sistema inmuni-tario adaptativo, como se describirá más adelante en estecapítulo. Las células y los productos del sistema inmunitarioadaptativo refuerzan la defensa montada por el sistema inmu-nitario innato.

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(PAMP) que en general se expresan sobre los microorganis-mos. Dado que los receptores del sistema inmunitario inna-to están codificados por la línea germinal, las respuestasinmunitarias innatas son similares entre los individuos de lamisma especie. Por el contrario, el sistema inmunitarioadaptativo utiliza receptores generados al azar que son muyespecíficos para cada agente infeccioso que entra en contac-to con el sistema inmunitario. Por lo tanto, las respuestasinmunitarias adaptativas son muy variables entre los indivi-duos de una especie y refleja la gama de agentes patógenosque ha encontrado un individuo en particular.

Así, cuando se produce una infección, el sistema inmuni-tario innato actúa como una fuerza de reacción rápida quedespliega una gama de armas relativamente inespecíficaspara erradicar al agente infeccioso, o al menos mantenerlimitada la infección. Esto da tiempo para que el sistemainmunitario adaptativo, inicialmente lento, seleccione yexpanda de modo clonal las células con receptores que soncapaces de inducir una respuesta mucho más específica yque se adapta de forma exclusiva al agente infeccioso. La res-puesta inmunitaria adaptativa contra un agente infecciosorefuerza y agrega nuevas armas para el ataque montado porel sistema inmunitario innato.

Aunque alguna vez se consideró al sistema inmunitarioinnato como algo burdo y torpe en comparación con la sofis-ticación relativa del sistema inmunitario adaptativo, un sinnú-mero de descubrimientos nuevos en los últimos 5 o 10 añosha revelado que el sistema inmunitario innato es tan adaptadoy sofisticado como el sistema inmunitario adaptativo. Por otraparte, también es evidente que el sistema inmunitario adap-tativo depende en gran medida de las células del sistemainmunitario innato a efectos de saber cuándo debe respon-der, cómo responder y por cuánto tiempo. Exactamente porqué esto es así se examinará más adelante en este capítulo, peropor ahora tenemos que considerar las barreras externas contrala infección con un poco más de detalle.

Barreras externas contra la infección Como se mencionó, la forma más simple de evitar la infec-

ción es impedir el acceso de los microorganismos al cuerpo deun individuo (Figura 1.6). La piel, cuando está intacta, es

impermeable a la mayoría de los agentes infecciosos; si haypérdida cutánea, por ejemplo en las quemaduras, la infecciónse convierte en un problema importante. Además, la mayoríade las bacterias no sobrevive durante mucho tiempo sobre lapiel debido a los efectos inhibitorios directos del ácido lácticoy los ácidos grasos de las secreciones sudoríparas y sebáceas,además del bajo pH que crean. Staphylococcus aureus constitu-ye una excepción debido a que a menudo infecta los folículospilosos y las glándulas, relativamente vulnerables.

El moco secretado por las membranas que revisten las super-ficies internas del cuerpo actúa como una barrera protectoraque bloquea la adherencia de las bacterias a las células epitelia-les. Las partículas microbianas y de otro tipo, extrañas al orga-nismo y atrapadas en el moco adhesivo, son eliminadasmediante medios mecánicos, como el movimiento ciliar, la tosy el estornudo. Entre otros factores mecánicos que contribu-yen a proteger las superficies epiteliales también se debe agre-gar la acción de lavado de las lágrimas, la saliva y la orina.Muchos de los líquidos corporales secretados contienen com-ponentes bactericidas, como el ácido clorhídrico en el jugogástrico, la espermina y el cinc en el semen, la lactoperoxidasaen la leche y la lisozima en las lágrimas, las secreciones nasalesy la saliva.

Un mecanismo completamente diferente es el antagonismomicrobiano asociado con la flora bacteriana normal del cuer-po (bacterias comensales), que suprime el crecimiento superfi-cial de muchas bacterias y hongos potencialmente patógenospor competición con nutrientes esenciales o la producción desustancias inhibitorias. Por ejemplo, la invasión de patógenosestá limitada por el ácido láctico que producen determinadasespecies de bacterias comensales, las que metabolizan el glucó-geno secretado por el epitelio vaginal. Cuando los comensalesprotectores se ven alterados por la acción de los antibióticos,aumenta la susceptibilidad a las infecciones oportunistas porCandida y Clostridium difficile. Los comensales intestinalestambién pueden formar colicinas, una clase de bactericidinasque se unen a la superficie con carga negativa de las bacteriassusceptibles e introducen una horquilla helicoidal hidrófobaen la membrana; la molécula sufre entonces una transforma-ción de tipo “Dr. Jekyll y Mr. Hyde”, se hace completamentehidrófoba y forma en la membrana un canal regulado por vol-taje que mata la célula destruyendo su potencial energético.Incluso en este nivel la supervivencia es un juego difícil.

Si los microorganismos ingresan en el cuerpo, comienza aactuar el sistema inmunitario innato que incluye dos mecanis-mos defensivos principales: el efecto destructor de factores quí-micos solubles, como las enzimas bactericidas, y la fagocitosis,es decir, la ingestión por la célula (véase Avances y descubri-mientos 1.1). Antes de analizar estas estrategias, consideremosprimero el orden estereotípico de los acontecimientos que seproducen con la infección.

Los comienzos de una respuesta inmunitaria

Un elemento importante en la iniciación de la respuestainmunitaria es el macrófago. Estas células son relativamen-te abundantes en la mayoría de los tejidos (se aproxima al10-15% del número total de células en algunas áreas del


Cilios Moco Moco

Pulmones

Ácidos grasos

Barrera cutánea

Ácido

Inte

stin

o

Microflora bacteriana normal

Folículo piloso susceptible

Figura 1.6. Primeras líneas de defensa contra la infección:protección en las superficies corporales externas.

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El perspicaz zoólogo ruso Elie Metchnikoff (1845-1916, FiguraA1.1.1) descubrió que ciertas células especializadas median ladefensa contra las infecciones microbianas (Figura A1.1.2), porlo cual puede ser considerado el padre del concepto general deinmunidad celular. Estaba intrigado por las células móviles de las larvas transparentes de estrella de mar y realizó laobservación fundamental de que, pocas horas después deintroducir en esas larvas una espina de rosa, ésta era rodeadapor las células móviles. Un año después, en 1883, observó quelas esporas de los hongos podían ser atacadas por las célulassanguíneas de Daphnia, un diminuto metazoo transparenteque se puede estudiar de manera directa con el microscopio.Metchnikoff extendió sus investigaciones a los leucocitos demamíferos y demostró su capacidad de “engullir” microorganis-mos mediante un mecanismo que denominó fagocitosis.Como comprobó que este proceso era aún más eficaz en losanimales que se recuperaban de una infección, llegó a la con-clusión algo polarizada de que la fagocitosis brindaba la princi-pal defensa, si no la única, contra las infecciones. Continuó conla definición de la existencia de dos tipos de fagocitos circulan-tes: el leucocito polimorfonuclear, al que denominó “micrófago”,y el “macrófago”, de mayor tamaño.

Avances y descubrimientos 1.1— Fagocitosis

Figura A1.1.1. Caricatura del profesor Metchnikoff enChanteclair, 1908, N° 4, p. 7. (Reproducción cedida por corte-sía de The Wellcome Institute Library, Londres, Reino Unido).

(a)

(c)

(b)

(d)

(e)

Figura A1.1.2. Reproducciones de algunas de las ilustraciones del libro de Metchnikoff, Comparative Pathology of Inflammation(1893). a) Cuatro leucocitos de rana con bacilos de carbunco en su interior; algunos están vivos y aparecen sin teñir, mientrasque otros están muertos, han captado el colorante vesuvina y se tiñeron; b) dibujo de un bacilo de carbunco, teñido con vesuvi-na, en un leucocito de rana; las dos figuras representan dos fases del movimiento del mismo leucocito, que contiene bacilos decarbunco teñidos en la vacuola fagocítica; c) y d) cuerpo extraño (teñido) en una larva de estrella de mar rodeado por fagocitosfusionados para formar un plasmodio multinucleado, que se ve con mayor aumento en d); e) esta imagen permite apreciar laatracción dinámica de los fagocitos móviles del mesénquima hacia un intruso extraño dentro de una larva de estrella de mar.

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cuerpo) y actúan como centinelas para el agente infecciosoa través de una serie de receptores de reconocimiento delpatógeno (PRR) en sus membranas citoplasmáticas, y enotros compartimentos celulares como los endosomas. Losmacrófagos tisulares son células relativamente inactivas, queestán a la expectativa realizando el muestreo de su entornomediante la fagocitosis continua. Sin embargo, ante elingreso de un microorganismo que active uno o más de susPRR (como un receptor de tipo Toll o de tipo NOD), seproduce una transición sorprendente. La ocupación de losPRR sobre los macrófagos cambia según una batería degenes que los equipa para llevar a cabo una serie de funcio-nes nuevas.

En primer lugar, los macrófagos se ponen en estado dealerta (es decir, se convierten en activos) y están en mejorescondiciones para endocitar y destruir a los microorganismosque encuentran (esto se tratará en detalle en la secciónsiguiente). En segundo lugar, los macrófagos comienzan asecretar citocinas y quimiocinas que tienen efectos sobre lascélulas endoteliales cercanas que revisten los capilares san-guíneos; esto convierte a los capilares en este ámbito máspermeables de los que ellos serían normalmente. A su vez, elaumento de la permeabilidad vascular permite que se denotras dos circunstancias. Las proteínas plasmáticas que porlo general están limitadas en gran medida a la sangre ahorapueden invadir el tejido en el punto de infección, y muchasde estas proteínas tienen propiedades microbicidas. Unasegunda consecuencia del aumento de la permeabilidad vas-cular es que otro tipo de células inmunitarias innatas, losneutrófilos, pueden ahora tener acceso al sitio de la infec-ción. Los neutrófilos, al igual que los macrófagos, tambiénson expertos en la fagocitosis, pero normalmente no se lespermite ingresar en los tejidos debido a su comportamientopotencialmente destructivo. Tras el ingreso en un tejidoinfectado, los neutrófilos activados prosiguen para atacar yfagocitar los microorganismos que encuentran.

Analizaremos algunos de estos acontecimientos con mayordetalle.

Los receptores de reconocimiento de patrón(PRR) de las células fagocíticas reconocen y son activados por patrones moleculares asociados con patógenos (PAMP)

Dado que la capacidad de distinguir un amigo de un ene-migo es de importancia fundamental para cualquier fagoci-to que se precie de tal, estas células están repletas de recep-tores capaces de reconocer diferentes PAMP. Varios de estosreceptores de reconocimiento de patrones se parecen a laslectinas y se unen de modo multivalente con considerableespecificidad a los azúcares expuestos de la superficie micro-biana, con sus características configuraciones geométricastridimensionales rígidas. No se unen de una manera aprecia-ble a los grupos de galactosa o ácido siálico, que suelen serlos azúcares último y penúltimo de los polisacáridos desuperficie de los mamíferos, de modo tal que proporcionanlas bases moleculares para diferenciar entre las células pro-pias y las microbianas no propias. Otros PRR detectan áci-dos nucleicos provenientes de los genomas bacterianos yvirales en virtud de las modificaciones que no suelen encon-trarse en los ácidos nucleicos de los vertebrados o las confor-maciones que normalmente no se encuentran en el citoplas-ma (p. ej., RNA bicatenario). Los PRR constituyen ungrupo diverso de receptores que puede subdividirse en almenos 5 familias separadas (TLR, CTLR, NLR, RLR yreceptores depuradores) según sus características estructura-les. En cada clase también existen varios receptores con elresultado de que más de 50 PRR diferentes pueden expre-sarse en un fagocito en un momento dado. Como este temaes un área de investigación activa en la actualidad, es proba-ble que en un futuro próximo se identifiquen muchos otrosPRR. Ahora analizaremos con mayor detalle las 5 familiasconocidas de PRR.


BacterianoLipopéptidosLipoproteínas



BacterianoLPS

BacterianoFlagelina Desconocido

Toxoplasma gondii Profilina

TLR1 TLR2

TLR3 TLR7 TLR8 TLR9

TLR4 TLR5 TLR6 TLR10 TLR11Membrana

citoplasmática

NFkB IRF-5

IRF-3

Viral dsRNA

Viral ssRNA

Análogos de nucleótidos

Bacteriano CpG DNAno metilado

IRF-7 NFkB IRF-5

Transcripción

Figura 1.7. Una familia de receptoresde tipo Toll (TLR) actúa como senso-res para los patrones molecularesasociados con patógenos (PAMP).

Como se muestra, los TLR residen den-tro de los compartimentos de la mem-brana citoplasmática o de la membranaendosómica. Con la ocupación del ecto-dominio del TLR con un PAMP apropia-do (se muestran algunos ejemplos), lasseñales se propagan en el interior de lacélula que activan los factores de trans-cripción, como el factor nuclear κB(NFκB), el factor regulado por interferón(IRE) o ambos. Entonces, los factoresde transcripción NFκB e IRF dirigen laexpresión de numerosos productosgénicos antimicrobianos, como citoci-nas y quimiocinas, así como proteínasque están implicadas en alterar el esta-do de activación de la célula.

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Receptores de tipo Toll (TLR)

Un subconjunto importante del PRR pertenece a la clasede los denominados receptores de tipo Toll (TLR) por susimilitud con el receptor Toll de la mosca de la fruta,Drosophila, que en el adulto activa una cascada intracelularque da lugar a la expresión de péptidos antimicrobianos enrespuesta a la infección microbiana. Se han identificadovarios TLR de la superficie celular que actúan como senso-res de las infecciones extracelulares (Figura 1.7) y que sonactivados por elementos microbianos como peptidoglucano,lipoproteínas, lipoarabinomanano micobacteriano, zimosánde levaduras y flagelina, y otros ligandos derivados del pató-geno.

Si bien se presentan muchos TLR en la superficie celu-lar algunos, como TLR3 y TLR7/8/9 que responden alRNA viral intracelular y al DNA bacteriano no metilado,se ubican en los endosomas y son ocupados tras el encuen-tro con el material fagocitado (Figura 1.7). La ocupaciónde los TLR con sus respectivos ligandos dirige la activacióndel factor nuclear κB (NFκB) y de varios miembros de lafamilia de factores de transcripción regulados por interfe-rón (IRF), que dependen del TLR específico. También esposible la activación combinatoria de los TLR, por ejem-plo el TLR2 es capaz de responder ante una amplia diver-sidad de PAM y en general actúa dentro de complejosheterodiméricos TLR2/TLR1 o TLR2/TLR6.

Todos los TLR tienen las mismas características estructu-rales básicas, con varias repeticiones N-terminal con altocontenido de leucina (LRR; leucine-rich repeats) dispuestasen una estructura en forma de herradura o de media lunasolenoide que actúa como el dominio de unión al PAMP(Figura 1.8). Tras la unión de un PAMP, los TLR transdu-cen las señales al interior de la célula a través de los motivosC terminales denominados dominios IR, que pueden reclu-tar proteínas adaptadoras en el citoplasma (como MyD88 oMal) que tienen motivos TIR similares. Estas proteínasadaptadoras propagan la señal en sentido anterógrado y cul-minan en la activación de los factores de transcripción de lasfamilias NFκB e IRF (Figuras 1.7 y 1.9).

Receptores de lectina de tipo C (CTLR, C-typelectin receptors)

Los fagocitos también despliegan otro conjunto de PRRde unión celular, las lectinas de tipo C (dependientes delcalcio), entre las que puede citarse como ejemplo el recep-tor para manosa del macrófago. Estas proteínas transmem-brana tienen múltiples dominios de reconocimiento dehidratos de carbono cuya ocupación con sus PAMP micro-bianos relacionados genera una señal de activación intrace-lular. La familia CTLR es muy diversa y los ligandos paramuchos receptores de esta categoría siguen siendo temas deinvestigaciones en curso.

Receptores de tipo NOD (NLR, NOD-like receptors)

En cuanto se detectan los agentes infecciosos que hanlogrado acceder al interior de una célula, los productosmicrobianos pueden ser reconocidos por los receptoresdenominados NOD. A diferencia de los TLR y los CTLR,que residen en la membrana citoplasmática o en los com-partimentos membranosos intracelulares, los NLR son pro-teínas solubles que residen en el citoplasma donde tambiénactúan como receptores para patrones moleculares derivadosdel patógeno. Aunque una familia diferente de receptores,los NLR, contienen típicamente un motivo de interacciónde proteína-proteína N-terminal que permite que estas pro-teínas recluten proteasas o cinasas tras la activación, seguidopor un dominio de oligomerización central y repeticionescon alto contenido de leucina C-terminal (LRR) que pare-ce actuar como sensor para los productos del patógeno. Seconsidera que los NLR existen en un estado de autoinhibi-ción con sus dominios N-terminales plegados de nuevosobre sus LRR C-terminales, una confirmación que impidela interacción de la región N-terminal con sus patrones deunión en el citoplasma. La activación de estos receptores esmás probable que se desencadene a través de la unión direc-ta de un PAMP al C-terminal de los LRR, que tiene el efec-to de interrumpir la interacción entre las terminaciones N yC del NLR. Esto permite también la oligomerización en un


(a)

NT

CT

1

35

7 9 1113

151719

2123

(b)

Estructura del dominio extracelular TLR3 Figura 1.8. Estructura del receptor detipo Toll (TLR).

Estructura del ectodominio TLR3.a) Diagrama de cinta del ectodominioTLR3. Las repeticiones con alto conte-nido de leucina (LRR; leucine-rich repe-ats) están coloreadas de azul a rojoque comienza en LRR1 y sigue hasta aLRR23, como se indica. NT, N-terminal;CT, C-terminal. b) El potencial electros-tático de superficie muestra cargaspositivas (azul) y negativas (rojo) a pHneutro. Los glucanos ligados a N semuestran como esferas y varillas ver-des. (Reproducido de Bell J.K. et al.[2005] Proceedings of the NationalAcademy of Sciences USA 102, 10976-10980, con autorización).

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complejo que ahora es capaz de reclutar una cinasa que acti-va NFκB (como RIP-2) o miembros de la familia caspasasde las proteasas que por proteólisis pueden procesar y acti-var el precursor IL-1β en la citocina madura y biológica-mente activa. Este último complejo, llamado inflamasoma,se ensambla en respuesta a una serie de PAMP y es impor-tante para la producción de IL-1β, así como IL-18.

Receptores de helicasa similares a RIG (RLR,RIG-like helicase receptors)

Las helicasas similares a RIG constituyen un grupo deproteínas recién descubiertas que actúan como sensoresintracelulares para los productos virales. Al igual que losNLR, los RLR se encuentran en el citoplasma y al parecertodos se activan en respuesta al RNA bicatenario y son capa-

ces de dirigir la activación de NFκB e IRF3/4 que, en coo-peración, inducen los interferones antivirales de tipo 1(IFNα y β).

Receptores depuradores

Los receptores depuradores (scavenger receptors) represen-tan aún una clase adicional de receptores fagocíticos quereconocen una diversidad de polímeros aniónicos y proteí-nas acetiladas de baja densidad. Merece alguna atención lafunción de la molécula depuradora CD14 en el tratamien-to del LPS (endotoxina lipopolisacárida) de las bacteriasgramnegativas debido a que, en caso contrario, se puedeproducir un shock séptico. La porción de lípido A biológica-mente reactiva del LPS es reconocida por una proteína plas-mática de unión al LPS y el complejo, que es capturado porla molécula depuradora CD14 en la célula fagocítica, activael TLR4.

La ocupación del receptor de reconocimientode patrón (PRR) causa la activación y la producción de citocinas proinflamatorias

Tras el encuentro con los ligandos de cualquiera de losPRR mencionados, el resultado final es un cambio en elcomportamiento celular de un estado inactivo a uno activo.Los macrófagos y los neutrófilos activados son capaces defagocitar partículas que ocupan sus PRR, y en este estadotambién liberan una serie de citocinas y quimiocinas queamplifican aún más la respuesta inmunitaria.

Como se señaló, la ocupación de muchos de los PRR men-cionados resulta en una cascada de señales de transducciónque culmina con la activación del NFκB, un factor de trans-cripción que controla la expresión de numerosas moléculasimportantes desde el punto de vista inmunitario, como cito-cinas y quimiocinas (Figuras 1.7 y 1.9). En las células en repo-so, NFκB es secuestrado en el citoplasma por su inhibidorIκB, que enmascara una señal de localización nuclear en elprimero. Después de la unión de un PAMP con su cognadoPRR se libera NFκB a partir de IκB debido a las acciones deuna cinasa que fosforila IκB y promueve su destrucción.NFκB ahora está libre para translocarse al núcleo, buscar susgenes diana e iniciar la transcripción (Figura 1.9).

También se activan en sentido anterógrado otras casca-das de factores de transcripción del PRR, sobre todo losfactores regulados por interferón (IRF) (Figura 1.7).Algunos de los mediadores inflamatorios más importantessintetizados y liberados en respuesta a la ocupación delPRR incluyen los interferones antivirales (véase p. 25), las pequeñas proteínas citocinas, como interleucina-1β(IL-1β), IL-6, IL-12 y el factor de necrosis tumoral α(TNFα) (véase p. 229), que activan otras células a travésde la unión a receptores específicos y quimiocinas, comoIL-8, que representan un subconjunto de citocinas qui-miotácticas. En conjunto, estas moléculas amplifican másla respuesta inmunitaria y tienen efectos en los capilaressanguíneos locales, que permiten la extravasación de losneutrófilos que acuden rápidamente al tejido para ayudara los macrófagos a tratar la situación.


PAMP Receptor de reconocimiento de patrones (PRR)

Dominio TIRMyD88

IRAK

TRAF-6

TAK 1

Complejo IKK

NFκB IκB

NFκB Degradación IκB

Transcripción génica

Figura 1.9. Los receptores de tipo Toll estimulan la transcripción dependiente de NFκB a través de la activación del complejo 1κB cinasa (IKK).

Con la interacción de un TLR con su ligando apropiado, sereclutan varias proteínas adaptadoras (como se muestra) enel receptor TLR (de tipo Toll) y en el dominio del receptor detipo IL-1 (TIR). En conjunto, estas proteínas activan el comple-jo IKK, que a su vez fosforila el inhibidor de NFκB (IκB), unaproteína que se une y fija NFκB en el citosol. La fosforilaciónde IκB dirige a este último para la degradación y libera NFκBque puede ser entonces translocado al interior del núcleo einicia la transcripción de múltiples genes.

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Las células muertas también liberan moléculascapaces de ocupar los PRR

Como se mencionó, las células que sufren necrosis (perono apoptosis) también son capaces de liberar moléculas (p. ej., DAMP) que pueden ocupar los PRR (Figura 1.3).Recién se está conociendo la identidad de estas moléculas,pero comprenden HMGB1, miembros de la familia de laproteína S100 que se unen al calcio, HSP60 y las citocinasclásicas IL-Iα e IL-33. Al parecer, ciertos DAMP puedenunirse a miembros de la familia TLR (p. ej., se sugirió queHMGB1 señala la vía TLR4), mientras que otras, como IL-lα e IL-33 se unen de modo específico a los receptores de lasuperficie celular que poseen motivos de señalización intra-celulares similares a los receptores TLR.

Los DAMP participan en la amplificación de las respuestasinmunitarias contra los agentes infecciosos que provocanmuerte celular y también intervienen en el fenómeno delesión estéril, en la que la respuesta inmunitaria se produce enausencia de cualquier agente infeccioso discernible (p. ej., lacontusión que sucede en respuesta a una lesión por compre-sión en la que no hay solución de continuidad de la barreracutánea representa una respuesta inmunitaria innata). Dehecho, Polly Matzinger propuso que las respuestas inmunita-rias intensas sólo se observan cuando se detecta un elementono propio en combinación con el daño tisular (es decir, unafuente de DAMP). Aquí se supone que el sistema inmunita-rio no necesita responder si un agente infeccioso no está cau-sando daño alguno. Por lo tanto, los PAMP y los DAMP pue-den actuar de modo sinérgico para provocar respuestas inmu-nitarias más intensas y eficaces que lo que podría suceder enrespuesta a cada uno de ellos por separado.

Las células fagocíticas endocitan ydestruyen los microorganismos

Los neutrófilos y los macrófagos son fagocitos“profesionales” dedicados

La endocitosis y la digestión de microorganismos son pro-cesos asignados a dos tipos celulares principales, a los queElie Metchnikoff denominó, a fines del siglo XIX, micrófa-gos y macrófagos.

El macrófago

Estas células derivan de los promonocitos de la médula óseaque, tras su diferenciación en monocitos sanguíneos (Figura1.10a), se instalan por último en los tejidos como macrófagosmaduros, donde constituyen el sistema fagocítico mononu-clear (Figura 1.11). Se encuentran en el tejido conectivo y alre-dedor de la membrana basal de los vasos sanguíneos de peque-ño calibre, aparecen en mayor concentración en los pulmones(Figura 1.10h; macrófagos alveolares), el hígado (células deKupffer) y en el revestimiento de los sinusoides esplénicos y lossenos medulares de los ganglios linfáticos, donde ocupan loca-lizaciones estratégicas para filtrar y eliminar el material extra-ño. Otros ejemplos son las células mesangiales del glomérulorenal, la microglía del encéfalo y los osteoclastos de los huesos.

A diferencia de los polimorfonucleares, son células de vidaprolongada, con cantidades significativas de retículo endoplas-mático rugoso y mitocondrias. Mientras los polimorfonuclea-res constituyen la principal defensa contra las bacterias pióge-nas (formadoras de pus), en general se puede decir que losmacrófagos están más preparados para combatir las bacterias(Figura 1.10g), los virus y los protozoos capaces de vivir den-tro de las células del huésped.

El polimorfonuclear neutrófilo

Esta célula, la más pequeña de las dos, comparte con losdemás elementos corpusculares de la sangre un precursorcomún, la célula madre hematopoyética, y es el leucocitodominante en el torrente sanguíneo. Es una célula de vidamedia corta, que no se divide, con un núcleo multilobulado ynumerosos gránulos (Figura 1.12) que casi no se tiñen con loscolorantes histológicos (como hematoxilina y eosina), a dife-rencia de las estructuras del eosinófilo y el basófilo, estrecha-mente relacionados con el neutrófilo (Figura 1.10c y 1.10i).Los gránulos neutrófilos son de dos tipos principales: a) el grá-nulo primario azurófilo se forma al principio del desarrollo(Figura 1.10e), presenta la típica morfología lisosómica, y con-tiene mieloperoxidasa y la mayoría de los efectores antimicro-bianos no oxidativos, como defensinas, proteína bactericidaestimuladora de la permeabilidad (BPI) y catepsina G (Figura1.12); b) los gránulos secundarios específicos peroxidasanegativos que contienen lactoferrina, gran parte de la lisozima,fosfatasa alcalina (Figura 1.10d) y citocromo b558 unido amembrana (Figura 1.12). Los abundantes depósitos de glucó-geno se utilizan en la glucólisis, lo cual les permite a las célulasactuar en condiciones de anaerobiosis.

Los microorganismos son ingeridos por células fagocíticas activadas

Tras la adherencia del microorganismo a la superficie delneutrófilo o del macrófago a través del reconocimiento deun PAMP (Figura 1.13.2), la señal obtenida (Figura 1.13.3)inicia la fase de ingestión mediante la activación de un sis-tema contráctil de actina-miosina que extiende seudópodosalrededor de la partícula (Figuras 1.13.4 y 1.14). Cuando seadhieren de modo secuencial receptores adyacentes a lasuperficie del microorganismo, la membrana citoplasmáticaes traccionada alrededor de la partícula en forma similar auna “cremallera”, hasta incluirla completamente en unavacuola (fagosoma; Figuras 1.13.5 y 1.14). Los procesos sesuceden a continuación con eficiencia y al cabo de un minu-to los gránulos citoplasmáticos se fusionan con el fagosomay liberan sus contenidos alrededor del microorganismo cap-turado (Figuras. 1.13.7 y 1.15), que es sometido a la acciónde una serie extraordinaria de mecanismos bactericidas.

Hay un amplio espectro de mecanismos de destrucción

Destrucción por especies reactivas del oxígeno

Para el invasor, el problema comienza en el momento enque se inicia la fagocitosis. Hay un notable incremento en la


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(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(g) (h)

(j) (k)

(i)

a) Monocito que muestra el núcleo “en herradura” y el citoplas-ma pálido, moderadamente abundante. Obsérvense los tresneutrófilos polimorfonucleares multilobulados y el linfocitopequeño (ángulo inferior izquierdo). Tinción de Romanowsky.b) Dos monocitos teñidos para esterasa no específica median-te α-naftil acetato. Se aprecia el citoplasma vacuolado. Lapequeña célula con tinción focal en la parte superior es un lin-focito T. c) Cuatro leucocitos polimorfonucleares (neutrófilos) yun eosinófilo. Se distinguen con claridad los núcleos multilobu-lados y los gránulos citoplasmáticos; los del eosinófilo presen-tan una tinción muy intensa. d) Neutrófilo polimorfonuclear congránulos citoplasmáticos teñidos para fosfatasa alcalina.e) Neutrófilos tempranos en médula ósea. Los gránulos prima-rios azurófilos (PG), en principio agrupados cerca del núcleo,se desplazan hacia la periferia, donde los gránulos neutrófilosespecíficos son formados por el aparato de Golgi a medidaque la célula madura. El núcleo se torna gradualmente lobular(LN). Giemsa. f) Células inflamatorias del sitio de una hemo-rragia cerebral, con un gran macrófago activo en el centro quecontiene eritrocitos fagocitados y vacuolas destacadas. A laderecha se observa un monocito con núcleo en herradura y

cristales de bilirrubina (hematoidina) en el citoplasma. Se dis-tinguen con claridad varios neutrófilos multinucleados.Giemsa. g) Macrófagos en cultivos en monocapa tras la fago-citosis de micobacterias (teñidas de rojo). Carbolfucsina continción de contraste de verde de malaquita. h) Numerososmacrófagos alveolares grandes en espacios aéreos dentro delpulmón. i) Basófilo con gránulos intensamente teñidos, compa-rado con un neutrófilo (abajo). j) Mastocito de médula ósea.Núcleo central redondo rodeado por grandes gránulos oscu-ros. En la parte inferior se muestran dos pequeños precurso-res de eritrocitos. Tinción de Romanowsky. k) Mastocitos tisu-lares en la piel, teñidos con azul de toluidina. Los gránulosintracelulares son metacromáticos y se tiñen de color púrpurarojizo. Obsérvese la agrupación cerca de los capilares dérmi-cos. (Los frotis de los que se reprodujeron las ilustraciones a),b), d), e), f), i) y j) fueron gentilmente cedidas por el señor M.Watts, del Departamento de Hematología del MiddlesexHospital Medical School; c) cortesía del profesor J.J. Owen;g) de los profesores P. Lydyard y G. Rook, h) del doctor MerylGriffiths y k) del profesor N. Woolf).

Figura 1.10. Células que intervienen en la inmunidad innata.

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actividad de la desviación de la hexosa monofosfato, quegenera menor cantidad del nicotinamida adenina dinucleó-tido fosfato reducido (NADPH). Los electrones pasandesde NADPH a una flavoproteína de membrana que con-tiene flavina adenina dinucleótido (FAD) y luego a un cito-cromo (cit b558) de la membrana citoplasmática singular.Éste tiene un potencial de oxidorreducción de punto mediomuy bajo de –245 mV, lo cual le permite reducir el oxíge-no molecular directamente a anión superóxido (Figura1.16a). Por lo tanto, la reacción clave catalizada por esaNADPH oxidasa, que inicia la formación de especies reac-tivas del oxígeno (ERO), es la siguiente:

NADPH + O2 n NADP+ + ·O2–

(anión superóxido).

El anión superóxido se convierte en peróxido de hidróge-no bajo la influencia de la superóxido dismutasa y, mástarde, en radicales oxhidrilo (• OH). Cada uno de estos pro-ductos tiene notable reactividad química y una amplia varie-dad de dianas moleculares, por lo cual son agentes antimi-crobianos extraordinarios; en particular, el • OH es uno delos radicales libres más reactivos que se conocen. Además, lacombinación de peróxido, mieloperoxidasa y iones haluroconstituye un poderoso sistema halogenante, capaz de des-truir bacterias y virus (Figura 1.16a). Si bien el H2O2 y loscompuestos halogenados no son tan activos como los radi-cales libres, tienen más estabilidad y por ello se difundenmejor y, en consecuencia, son tóxicos para los microorganis-mos en las inmediaciones extracelulares.

Destrucción por especies reactivas del nitrógeno

El óxido nítrico surgió como un mediador fisiológico des-tacado cuando se demostró que era idéntico al factor de rela-jación derivado del endotelio. Se ha demostrado que ésta essólo una de sus numerosas funciones (aunque parezca asom-broso, también actúa en la erección del pene), pero en estecontexto tiene mayor interés su formación por una NO· sin-tasa inducible (iNOS) dentro de la mayoría de las células,pero sobre todo en macrófagos y neutrófilos humanos, por locual crea un poderoso sistema antimicrobiano (Figura 1.16b).

Mientras que la NADPH oxidasa tiene la función de des-truir microorganismos extracelulares, captados por fagocito-sis y atrapados dentro de la vacuola fagocítica, el mecanismoNO• puede actuar contra agentes que invaden el citosol;por lo tanto, no sorprende que la mayoría de las células nofagocíticas, capaces de ser infectadas por virus y otros pará-sitos, estén dotadas de capacidad iNOS. El mecanismo deacción puede ser a través de la degradación de los gruposprostéticos Fe-S de determinadas enzimas transportadorasde electrones, la disminución de hierro y la producción de


Microglía

Precursores de monocitos sanguíneos

Inflamación crónica: macrófagos activados, células epitelioides y gigantes

Células de Kupffer

Histiocitos residentes del tejido conectivo

MΦ degangliolinfático

MΦ alveolares

Osteoclastos

MΦ de cavidad pleural

MΦ esplénicos

MΦ sinoviales

Célulasmesangialesglomerulares

Gránulos específicos

Gránulos azurófilos

Gránulos azurófilos Gránulos específicos

0,5 μm 1.500/célula

LisozimaMieloperoxidasa

Elastasa Catepsina G H+ hidrolasas

DefensinasBPI

0,2 μm3.000/célula

Lisozima Citocromo b558 OH– fosfatasa

LactoferrinaProteína de unión a la

vitamina B12

1 µm Figura 1.11. Sistema fagocítico mononuclear.

Los precursores promonocitos de la médula ósea evolucionana monocitos de la sangre circulante, que luego se distribuyenpor todo el organismo como macrófagos maduros (Mϕ),según se muestra. La otra célula fagocítica importante, elneutrófilo polimorfonuclear, está en su mayor parte confinadoal torrente sanguíneo, salvo cuando es reclutado en los sitiosde inflamación aguda.

Figura 1.12. Ultraestructura del neutrófilo.

Se distinguen bien el núcleo multilobulado y los dos tiposprincipales de gránulos citoplasmáticos. (Cortesía del doctorD. McLaren).

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radicales • ONOO tóxicos. En la actualidad se sabe que elgen N-ramp, relacionado con la resistencia a microorganis-mos como el bacilo de Calmette-Guérin (BCG), Salmonellay Leishmania (capaces de vivir en un hábitat intracelular),expresa una proteína que forma un canal de transmembra-na susceptible de intervenir en el transporte de NO• a tra-vés de las membranas de los lisosomas.

Destrucción por antimicrobianos preformados(Figura 1.16c)

Estas moléculas, contenidas en los gránulos de los neutró-filos, entran en contacto con el microorganismo ingerido

cuando tiene lugar la fusión con el fagosoma. La dismuta-ción del superóxido consume los iones hidrógeno y elevaligeramente el pH de la vacuola, lo cual permite el funcio-namiento óptimo de la familia de proteínas y péptidoscatiónicos. Éstos se conocen como defensinas, pesan 3,5-4 kDa y siempre tienen un alto contenido de arginina, queen el fagosoma alcanza concentraciones increíblemente ele-vadas, del orden de 20-100 mg/mL. Al igual que las colici-nas bacterianas recién descritas, su estructura anfipática lespermite insertarse en las membranas microbianas para for-mar canales iónicos regulados por voltaje desestabilizantes(cabe preguntarse “quién” copió a “quién”). En concentra-


1 2 3 4

8 7 6 5

Quimiotaxis Adherencia a través del reconocimiento PAMP

Activación celular a través del receptor de reconocimiento

del patógeno Iniciación de la fagocitosis

Acontecimientos de señalización

Formación del fagosoma Formación del fagolisosoma Destrucción bacteriana y digestión

Liberación de productos de degradación

(b)(a)

Figura 1.13. Fagocitosis y destrucción de una bacteria.

Estadios 3/4, estallido respiratorio y activación de NADPH oxidasa; estadio 5, daño por especies reactivas del oxígeno; estadios6/7, daño por acción de peroxidasa, proteínas catiónicas, defensinas peptídicas antibióticas, lisozima y lactoferrina.

Figura 1.14. Adherencia y fagocitosis.

a) Fagocitosis de Candida albicans porun leucocito polimorfonuclear (neutrófi-lo). La adherencia al manano de lasuperficie de la pared de la levadurainicia la inclusión de la partícula fúngi-ca dentro de los “brazos” citoplasmáti-cos. Los gránulos lisosómicos sonabundantes, pero hay escasas mito-condrias (×15.000). b) Fagocitosis deC. albicans por un monocito, donde semuestra la formación casi completa delfagosoma (flechas) alrededor de unmicroorganismo y la ingestión comple-ta de otros dos (×5.000). (Cortesía deldoctor H. Valdimarsson).

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ciones de 10-100 µg/mL, estos péptidos antibióticos actúancomo desinfectantes contra un amplio espectro de bacteriasgrampositivas y gramnegativas, muchos hongos y variosvirus provistos de envoltura. Muchos muestran una notableselectividad para los microorganismos procariontes y euca-riontes en relación con las células huésped, que en partedepende de la diferente composición lipídica de las mem-branas. Impresiona la capacidad de esta herramienta de unasimpleza sorprendente para diferenciar grandes clases decélulas no propias (o sea, los microorganismos) de lo propio.

Como si esto no fuera suficiente, las membranas bacteria-nas son lesionadas además por la acción de una proteinasaneutra (catepsina G) y por la transferencia directa a la super-ficie microbiana de la BPI, lo cual incrementa la permeabi-lidad bacteriana. El pH bajo, la lisozima y la lactoferrinaconstituyen factores bactericidas o bacteriostáticos, inde-pendientes del oxígeno, que pueden actuar en condicionesde anaerobiosis. Es interesante destacar que la lisozima y lalactoferrina tienen acción sinérgica. Por último, los micro-organismos muertos son digeridos por enzimas hidrolíticas,y los productos de degradación se liberan al exterior (Figura1.13.8).

El lector puede estar abrumado por el impresionantepotencial antimicrobiano de las células fagocíticas. Pero hayalgunos problemas; nuestro formidable arsenal es inútil amenos que el fagocito pueda: a) ser “atraído” por el micro-organismo, b) adherirse a éste, y c) responder mediante laactivación de la membrana que inicia la fagocitosis. Algunasbacterias producen sustancias químicas, como el péptidoformil.Met.Leu.Phe, que atraen y dirigen los leucocitos através de un proceso denominado quimiotaxis; muchosmicroorganismos se adhieren a la superficie del fagocito ymuchos generan espontáneamente la señal adecuada de ini-ciación de membrana. Sin embargo, nuestros abundantesadversarios microbianos sufren mutaciones permanentesque generan nuevas especies capaces de superar las defensasmediante la producción de compuestos diferentes de losmencionados. Cabe entonces preguntarse qué hacer. El

cuerpo ha resuelto estos problemas con la facilidad naturalque proviene de varios millones de años de evoluciónmediante el desarrollo del sistema del complemento.

El complemento facilita la fagocitosis yla lisis bacteriana

El sistema complemento comprende un conjunto com-plejo de alrededor de 20 proteínas plasmáticas que se acti-van de una manera en cascada tras la unión con ciertospolisacáridos microbianos que normalmente no están pre-sentes en los vertebrados, pero que se los suele hallar enlas membranas bacterianas. Muchos de los factores delcomplemento son proteasas que en un inicio se producencomo precursores inactivos y se activan a través de ladetección de PAMP, donde cada proteasa activa a la siguiente en la cadena. La activación del complementopuede dar como resultado la unión de éste a las superfi-cies de la célula bacteriana (que en la jerga de la inmuno-logía se denomina opsonización), que puede aumentar engran medida su captación por los fagocitos. El depósito delos factores del complemento sobre su superficie tambiénpuede producir la lisis directa de una bacteria que hatenido la desgracia de activar esta cascada. Igual de impor-tante es que ciertos fragmentos del complemento produ-cidos como subproductos de su activación pueden actuarcomo factores quimiotácticos para guiar las células fago-cíticas (neutrófilos y macrófagos) hacia la desventuradabacteria, lo que da por resultado su captura a través de lafagocitosis. Estos últimos factores del complemento tam-bién pueden activar los mastocitos locales (que analizare-mos enseguida) para liberar moléculas que ayudan areclutar neutrófilos y otras células del sistema inmunitariohacia el sitio de infección, a través del aumento de la per-meabilidad de los vasos sanguíneos locales. En amboscasos, la activación del complemento augura problemaspara nuestro pequeño enemigo bacteriano. Debido a lasmuchas proteínas implicadas, el estudio del sistema del


(b)(a) Figura 1.15. Formación del fagolisosoma.

a) Neutrófilo 30 minutos después dela ingestión de C. albicans. El cito-plasma ya está desgranulado enparte y dos gránulos de lisosoma (fle-chas) se fusionan con la vacuolafagocítica. Se destacan dos lóbulosdel núcleo (×5.000). b) Imagen conmayor aumento de a), en la que seobservan gránulos fusionados quevuelcan su contenido en la vacuolafagocítica (flechas) (×33.000).(Cortesía del doctor H. Valdimarsson).

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Especies reactivas del oxígeno

Citosol

NADPH

NADP+

Gránulo

Membrana

·e

Flavocito-cromo b558

Proceso fagocítico

Activador

O2

·O–

2 H2O2

Fe2+ ·OH

Cl– MPO

HOCl cloraminas

Óxido nítrico

NO sintasa

O2

L-arginina

L-NMMA

NO·

Citrulina

·O–2

·ONNO

Fe/RSH

Fe(RS)2(NO)2

Mecanismos independientes del oxígeno

Catepsina G Defensinas de bajo peso molecular Proteínas catiónicas de alto peso molecular Proteína bactericida estimuladorade la permeabilidad (BPI)

Lisozima

Lactoferrina

Enzimas proteolíticas Variedad de otras enzimas hidrolíticas

Daño a las membranas microbianas

Escinde el mucopéptido de la pared celular bacteriana

Forma complejos con el hierro

Digestión de microorganismos muertos

a

b

c

Figura 1.16. Mecanismos antimicrobianos de las células fagocíticas.

a) Producción de intermediarios reactivos del oxígeno. Los electrones provenientes de NADPH son transferidos por la enzimaflavocitocromo oxidasa al oxígeno molecular para formar las especies moleculares microbicidas que se muestran en los recua-dros anaranjados. (Para los más estudiosos: el agente que desencadena la fagocitosis se une a un receptor transmembrana desiete dominios, ligado a proteína G clásica, que activa una proteína de unión al trifosfato de guanosina [GTP] intracelular. A suvez, esta última proteína activa un conjunto de enzimas: la fosfoinositol-3-cinasa, que interviene en la reorganización citoesque-lética subyacente a las respuestas quimiotácticas [p. 16], la fosfolipasa-Cγ2, que media los procesos tendientes a la desgranula-ción lisosómica y la fosforilación de phox p47 a través de la activación de la proteincinasa C y de los sistemas de cinasas MEK yMAP [véase Figura 8.8], que controlan el ensamble de la NADPH oxidasa. Esta enzima está compuesta por el citocromo b558 dela membrana, que consiste en una proteína hémica p21 ligada a gp91 con sitios de unión para NADPH y FAD en su cara intra-celular, donde se translocan p47 y p67 fosforiladas desde el citosol al activarse la oxidasa). b) Generación de óxido nítrico. Laenzima, que estructuralmente se asemeja a NADPH oxidasa, puede ser inhibida por el análogo de arginina N-monometil-L-argi-nina (L-NMMA). La combinación de NO• con el anión superóxido produce el radical peroxinitrito •ONOO sumamente tóxico, quese escinde al aceptar un protón y forma moléculas reactivas •OH y NO2. El NO• puede formar complejos mononucleares ditioldi-nitroso de hierro, lo cual da como consecuencia el agotamiento de los depósitos de hierro y la inhibición de varias enzimas.c) Fundamentos de los sistemas antimicrobianos independientes del oxígeno.

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complemento puede parecer en un principio intimidante,pero tenga en mente los objetivos globales de aumentar lafagocitosis, reclutar otras células inmunitarias y producirla lisis directa de los microorganismos.

El complemento y su activación

La cascada del complemento, junto con la coagulaciónsanguínea, la fibrinólisis y la formación de cininas, constitu-ye uno de los sistemas de enzimas activadoras encontradasen el plasma. Estos sistemas se caracterizan por producir unarespuesta rápida y muy amplificada frente a un estímulodesencadenante mediado por un fenómeno en cascada, en elcual el producto de una reacción es el catalizador enzimáti-co de la reacción que sigue.

Algunos de los componentes del complemento se desig-nan con la letra “C” seguida por un número relacionadomás con la cronología de su descubrimiento que con suposición en la secuencia de reacción. El componente másabundante y esencial es C3, con peso molecular de 195 kDay una concentración plasmática de alrededor de 1,2 mg/mL.

C3 sufre escisión espontánea lenta

En condiciones normales, un enlace tioléster interno enC3 (Figura 1.17) se activa espontáneamente a muy bajavelocidad, sea por reacción con agua o con vestigios de unaenzima proteolítica plasmática, para formar un compuestointermediario reactivo: el producto de escisión C3b o unamolécula de función similar denominada C3i o C3(H2O).En presencia de Mg2+ se pueden formar complejos con otrocomponente del complemento, el factor B, que luego esescindido por una enzima normal del plasma (factor D)para generar C3bBb

––––. Cabe destacar que por convención se

ha establecido que una barra sobre un complejo denota acti-vidad enzimática y que en la escisión de un componente del

complemento por lo general se denomina con el sufijo “b”al producto de mayor tamaño y con “a” al más pequeño.

La C3bBb––––

tiene una importante actividad enzimáticanueva: es una C3 convertasa, capaz de dividir C3 en C3a yC3b. Se analizarán brevemente las importantes consecuen-cias biológicas de la escisión de C3 relacionadas con lasdefensas microbianas, pero en condiciones normales debehaber algún mecanismo que restrinja este proceso hasta unnivel “crítico” ya que también puede dar origen a másC3bBb

––––, es decir, se trata de un circuito de retroalimenta-

ción positiva con posibilidades de descontrol (Figura 1.18).Como sucede con todas las cascadas potencialmente explo-sivas, hay poderosos mecanismos reguladores.

La concentración de C3b suele estar rigurosa-mente controlada

En solución, la C3bBb––––

convertasa es inestable y el factorB es desplazado con facilidad por otro componente, el fac-tor H, para formar C3bH susceptible de ser atacado por elinactivador de C3b, factor I (Figura 1.18). El iC3b inactiva-do carece de actividad biológica y sufre la degradación ulte-rior por acción de las proteasas de los líquidos corporales.Más adelante se analizarán otros mecanismos reguladores.

La C3 convertasa es estabilizada en las superfi-cies microbianas

Varios microorganismos pueden activar la C3bBb––––

conver-tasa para generar gran cantidad de productos de escisión deC3 mediante la estabilización de la enzima en sus superfi-cies (hidrocarbonadas), por lo cual el C3b es protegido delfactor H. Otra proteína, la properdina, actúa entonces sobreesa convertasa fijada para estabilizarla más aún. Cuando C3es escindida por la enzima unida a la membrana de superfi-cie para formar C3b naciente, sufre un cambio de confor-


α

β

C3 C3a C3b C3f

C3c

C3dg

iC3b

O = C S

HO(NH2) C3 convertasa

SHO = C O = C

O O

O = C

OProteasas séricas

Factor I (+ factor H)

SUPERFICIE CELULAR

Figura 1.17. Base estructural de la escisión de C3 por la C3 convertasa y su enlace covalente con grupos •OH o •NH2 en lasuperficie celular por exposición de los enlaces tioléster internos.

La escisión posterior da lugar a fragmentos cada vez más pequeños, C3dg y C3d, adheridos a la membrana. (Basado en loesencial en Law S.H.A. and Reid K.B.M. (1988) Complement, Figura 2-4. IRL Press, Oxford).

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mación y queda expuesto el enlace tioléster interno poten-cialmente reactivo. Dado que la semivida de C3b naciente esinferior a 100 microsegundos, sólo puede difundirse a travésde una distancia corta antes de formar enlaces covalentes congrupos oxhidrilo o amino disponibles sobre la superficiecelular microbiana (Figura 1.17). De este modo, cada sitiocatalítico produce acumulación de gran cantidad de molécu-las de C3b sobre el microorganismo. Este conjunto de reac-ciones dirigidas a la degradación de C3, provocada directa-mente por los microorganismos, se ha denominado vía alter-nativa de activación del complemento (Figura 1.18).

La vía posterior a C3 genera un complejo de ataque de membrana

El reclutamiento de otra molécula de C3b por el comple-jo enzimático C3bBb

––––genera una C5 convertasa, que activa

a C5 por escisión proteolítica, libera un polipéptido peque-ño, C5a, y queda el fragmento C5b de mayor tamaño unidoen forma laxa con C3b. La adherencia secuencial de C6 yC7 a C5b da lugar a un complejo con un sitio de unión demembrana transitorio y afinidad por la cadena del péptido

β de C8. La cadena C8α se sitúa sobre la membrana y diri-ge los cambios de conformación en C9, que lo transfor-man en una molécula anfipática capaz de insertarse en labicapa lipídica y de polimerizarse para constituir un com-plejo de ataque de membrana anular (MAC; Figuras 1.19y 2.4). Se forma así un canal transmembrana totalmentepermeable a los electrólitos y el agua en el que, y debido ala elevada presión osmótica coloidal interna, hay un flujoneto hacia el interior de Na+ y agua que a menudo condu-ce a la lisis.

El complemento tiene una diversidad de funcio-nes biológicas defensivas

Estas funciones se pueden agrupar de un modo conve-niente bajo tres títulos:

1. C3b se adhiere a los receptores para el complemento Las células fagocíticas tienen receptores para C3b (CR1)e iC3b (CR3), que facilitan la adherencia de los microor-ganismos recubiertos por C3b a la superficie celular (des-crito con mayor detalle en la p. 323).


Superficie microbiana protegida

C3

C3a

C3b

iC3b

Factor I

Proteasas

C3c C3dg

CIRCUITO

Polisacárido microbiano

Properdina

C3bBbC3 convertasa

Estabilización

Factor D

C3bBb

Factor B

Factor H

Regulación C3b

Superficie de la célula huésped o fase líquida no protegida

Figura 1.18. Activación microbianade la vía alternativa del complementopor estabilización de la C3 converta-sa (C3bBb

––––) y su control por los

factores H e I.

Cuando está unido a la superficie deuna célula huésped o en la fase líquida,se dice que el C3b en la convertasaestá “desprotegido” debido a que su afi-nidad por el factor H es mucho mayorque por el factor B, por lo cual es sus-ceptible a la degradación por los facto-res H e I. Sobre una superficie micro-biana, C3b se une al factor B conmucha mayor intensidad que al factorH, de manera que está “protegido” o“estabilizado” contra la escisión, inclusomás cuando luego se une a la properdi-na. Si bien en términos filogenéticosésta es la vía más antigua del comple-mento, se descubrió después de otravía, que se analizará en el próximocapítulo, por lo cual recibió la denomi-nación “alternativa”. representaun proceso de activación. La barra hori-zontal sobre un componente designa suactivación.

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2. Se liberan fragmentos biológicamente activos C3a y C5a, los pequeños péptidos escindidos de lasmoléculas originales durante la activación del comple-mento, tienen varias funciones importantes. Ambosactúan directamente sobre los fagocitos, en especial losneutrófilos, para estimular el estallido respiratorio asocia-do con la producción de especies reactivas del oxígeno yaumentar la expresión de los receptores de superficie para

C3b e iC3b. Además, ambos son anafilotoxinas por sucapacidad de desencadenar la liberación de mediadoresde los mastocitos (Figuras 1.10k y 1.20) y su contrapar-tida circulante, el basófilo (Figura 1.10i), un fenómenode tal relevancia para esta descripción que en la Figura1.21 se presentan detalles de los mediadores y sus accio-nes; obsérvense en particular las propiedades quimiotác-ticas de estos mediadores y sus efectos sobre los vasos san-guíneos. El C3a ejerce por sí mismo acción quimiotácti-ca sobre los eosinófilos, mientras que C5a es un podero-so agente quimiotáctico de los neutrófilos y tambiéntiene una notable capacidad para actuar directamentesobre el endotelio capilar con producción de vasodilata-ción y aumento de la permeabilidad, efectos que parecenser prolongados por el leucotrieno B4 liberado por losmastocitos, los neutrófilos y los macrófagos activados.

3. El complejo terminal puede inducir lesiones de mem-branaComo ya se describió, la inserción del complejo de ataquede membrana en una membrana puede producir lisis celu-lar. Afortunadamente, el complemento es bastante pocoeficaz en la lisis de las membranas celulares autólogas delhuésped debido a la presencia de proteínas de control.

Ahora es posible organizar un escenario defensivo orques-tado con eficacia, iniciado por la activación de la vía alter-nativa del complemento.

En el primer acto, el complejo C3bBb––––

es estabilizadosobre la superficie del microorganismo y escinde grandescantidades de C3. Se libera el fragmento C3a, pero las molé-culas C3b se fijan en abundancia sobre el microorganismo yactivan el próximo paso de la secuencia para generar C5a y el complejo de ataque de membrana (si bien muchosmicroorganismos resisten su acción).

La respuesta inflamatoria Inflamación es el término dado a la serie de acontecimien-

tos que rodean una respuesta inmunitaria, y muestra variascaracterísticas típicas como: edema local, eritema (debido ala dilatación capilar), calor y dolor. Estas características sonla consecuencia conjunta de la liberación de citocinas, qui-miocinas, fragmentos del complemento y aminas vasoacti-vas por los macrófagos y los mastocitos ante el encuentroinicial con un patógeno. Todos estos mediadores inflamato-rios ayudan a reclutar neutrófilos, así como proteínas plas-máticas en el sitio de infección al inducir vasodilatación delos vasos sanguíneos cercanos al sitio de infección y actuarcomo factores quimiotácticos de los neutrófilos que circulanen la sangre. Las células y el líquido extra que se reúnen enel sitio de una infección (que contribuyen a la inflamación),el aumento del eritema del tono cutáneo y el dolor asociadoconstituyen la reacción inflamatoria clásica.

Los mastocitos y los macrófagos inician lainflamación

Como mencionamos, el macrófago desempeña un papelfundamental en la iniciación de una respuesta inflamatoria


C6

C7

C5bC3b

C3b

Bb C5b

C9C8

αβ γ

C5a

C5

Solutos

Solutos

Superficie celular

C5 convertasa

a

b

Figura 1.19. Vía posterior a C3 que genera C5a y el com-plejo de ataque de membrana C5b-9 (MAC).

a) Esquema de ensamble molecular. El cambio de conforma-ción de la estructura de la proteína C9, que la convierte deuna molécula hidrófila en otra anfipática (portadora de regio-nes hidrófobas e hidrófilas), puede ser interrumpido por unanticuerpo generado contra péptidos lineales derivados deC9; como el anticuerpo no reacciona con las formas solubleso unidas a membrana de la molécula, debe detectar unaestructura intermedia revelada transitoriamente en un reorde-namiento estructural muy profundo. b) Micrografía electrónicade un complejo de membrana C5b-9 incorporado a membra-nas liposómicas que muestran con claridad la estructura anu-lar. El complejo cilíndrico se observa desde el lado insertadoen la membrana del liposoma de la izquierda, y desde elextremo en el de la derecha. Si bien es una estructuraespléndida, es posible que la formación del cilindro anular C9no sea esencial para la alteración citotóxica de la membranade la célula diana debido a que eso se puede lograr mediantela inserción de moléculas C9 anfipáticas demasiado escasaspara formar un MAC claramente definido. (Cortesía del profe-sor J. Tranum-Jensen y el doctor S. Bhakdi).

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mediante la secreción de citocinas y quimiocinas en respues-ta a la ocupación de sus PRR y a través del encuentro conmicroorganismos opsonizados con C3b (Figura 1. 22). Sinembargo otra célula inmunitaria innata, el mastocito, es fun-damental para provocar el aumento de la permeabilidad delos vasos sanguíneos debido a la liberación de los contenidos

de los numerosos gránulos citoplasmáticos que poseen estascélulas (Figura 1.21). Los gránulos de los mastocitos contie-nen, entre otros factores, grandes cantidades de la aminavasoactiva histamina (Figura 1.21). La desgranulación de losmastocitos puede ser provocada por lesión directa, en res-puesta a los componentes del complemento C3a y C5a, el


(a) (b)Figura 1.20. Mastocito o célula cebada.

a) Célula en reposo con muchos gránulosunidos a la membrana que contienenmediadores preformados. b) Mastocito acti-vado. Los gránulos han liberado su conteni-do, y su morfología está alterada, por locual son más grandes y menos electron-densos. Si bien la mayor parte de los grá-nulos alterados se mantiene dentro de lacircunferencia de la célula, se abren alespacio extracelular. (Micrografías electró-nicas ×5.400.) (Cortesía de los doctores D.Lawson, C. Fewtrell, B. Gomperts y M.C.Raff, Journal of Experimental Medicine1975; 142, 391).

Mastocito

C3a/C5aPAMPDaño

Fosfolipasa A2

Desgranulación Aminas

vasoactivas

Citocinas

Factores quimiotácticos

Ácido araquidónico

Vía de la lipooxigenasa

Vía de la ciclooxigenasa

Liberación de gránulos

Vía de la lipooxigenasa

Vía de la ciclooxigenasa

Preformados

Histamina

Proteoglucano

Proteasas neutras β-glucosaminidasa

ECF NCF

Factor activador de plaquetas

Interleucinas 3, 4, 5 y 6 GM-CSF, TNF

Efecto

Vasodilatación, aumento de la permeabilidad capilar, quimiocinesis, broncoconstricción

Se une a proteasas de los gránulos

Activa C3 Escinde y separa glucosamina

Quimiotaxis de eosinófilos Quimiotaxis de neutrófilos

Liberación de mediadores

Múltiple, que incluye activación de macrófagos, de proteínas de fase aguda, etc. (Véase Capítulo 9)

Recién sintetizados

Leucotrienos C4, D4 (SRS-A), B4

Prostaglandinas Tromboxanos

Efecto

Vasoactivo, broncoconstricción, quimiotaxis

Afecta el músculo bronquial, la agregación plaquetaria y la vasodilatación

Figura 1.21. La estimulación de mastocitos causa la liberación de mediadores por dos vías principales.

a) Liberación de mediadores prefor-mados que se encuentran en losgránulos; b) metabolismo del ácidoaraquidónico producido por activa-ción de una fosfolipasa. El Ca2+ y elAMP cíclico intracelulares sonesenciales para la iniciación deestos procesos, pero aún se desco-nocen los detalles. La activación delos mastocitos puede producirse através de C3a, C5a e incluso dealgunos microorganismos capacesde actuar directamente sobre losreceptores de la superficie celular.En la página 395 se describe laheterogeneidad de los mastocitos.ECF, factor quimiotáctico de eosinó-filos; GM-CSF, factor estimulante decolonias de granulocitos y macrófa-gos; NCF, factor quimiotáctico deneutrófilos. La quimiotaxis designala migración dirigida de los granulo-citos en favor del gradiente de con-centración del mediador del meca-nismo.

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encuentro con PAMP y mediante el enlace del antígenoespecífico con una clase de anticuerpos (IgE) que se une conavidez a los mastocitos a través de receptores de superficies(las clases de anticuerpos se analizarán en detalle en elCapítulo 3). La histamina provoca dilatación de las vénulasposcapilares, activa el endotelio local y aumenta la permea-bilidad de los vasos sanguíneos. La irritación de las termina-ciones nerviosas es otra consecuencia de la liberación de his-tamina y es responsable del dolor asociado a menudo con lainflamación, una adaptación evolutiva que con probabilidadalienta al huésped a proteger el área infectada o lesionadapara minimizar el daño.

La relajación inducida en las paredes arteriolares incre-menta el flujo sanguíneo y la dilatación de los vasos depequeño calibre, mientras que la contracción de las célulasendoteliales capilares permite la exudación de proteínasplasmáticas. Bajo la influencia de las quimiotaxinas, los neu-trófilos se desplazan con mayor lentitud, y al estimularse laexpresión de las moléculas de adhesión de superficie se mar-ginan sobre las paredes de los capilares, a las que atraviesanpor brechas entre las células endoteliales (diapédesis) a favordel gradiente de concentración de factores quimiotácticos,hasta que se enfrentan con el microorganismo recubiertopor C3b. Entonces tiene lugar la adherencia a los receptores

C3b de los neutrófilos; C3a y C5a, en concentraciones bas-tante elevadas en el gradiente quimiotáctico, activan el esta-llido respiratorio y puede comenzar la destrucción del últi-mo acto.

Los mecanismos humorales proporcionan una segunda estrategiadefensiva

Factores microbicidas en las secreciones

Al volver a los sistemas de defensa mediados en su totali-dad por moléculas de reconocimiento de patrón solubles(Figura 1.2), cabe recordar que muchos microorganismosactivan el sistema del complemento y pueden experimentarlisis por la inserción del complejo de ataque de membrana.La diseminación de la infección puede ser limitada por enzi-mas que se liberan tras el daño tisular que activa el sistemade la coagulación. De las sustancias bactericidas solubles ela-boradas por el cuerpo, quizá la más abundante y difundidasea la enzima lisozima, una muraminidasa que escinde lospeptidoglucanos expuestos de la pared de las bacterias sus-ceptibles (véase Figura 12.5).


Infección

Piel

Bacterias

Macrófagos tisulares

Fagocitosis

Liberación de citocinas (IL-1, TNF)

Liberación de quimiocinas (p. ej., IL-8)

Aumento de la permeabilidad

vascular


Extravasación de neutrófilos

Fago

cito

sis

Lisis Complemento

C3a, C5a

C3a, C5a


Mastocitos

Desgranulación(histamina y otras

aminas vasoactivas)

Aumento de la permeabilidad vascular

La infección bacteriana inicia una serie de respuestas a tra-vés de la activación de la vía alternativa del complementoque produce C3a y C5a, así como a través de la estimula-ción de macrófagos residentes en los tejidos, que detectanPAMP derivados de las bacterias. El componente C3b delcomplemento se une a la bacteria, que causa su opsoniza-ción para una fagocitosis más efectiva por los macrófagos ylos neutrófilos. La activación del complemento tambiénpuede conducir a la lisis directa de las bacterias a través delensamblado de los complejos de ataque a la membrana. Laactivación de los macrófagos por los PAMP y los componen-tes del complemento induce la secreción de mediadores

(citocinas y quimiocinas) de la respuesta inflamatoria agudaque aumentan la permeabilidad vascular. Esto induce a losneutrófilos a que migren desde la sangre hacia el interior deltejido. C3a y C5a inducen la activación de los mastocitos yla secreción de mediadores que provocan dilatación capilar yexudación de las proteínas plasmáticas. Atraídos por C3a yC5a, así como por otros factores, los neutrófilos sanguíneosse pegan a las moléculas de adhesión de la célula endotelialy utilizan esto para proporcionar tracción a medida que fuer-zan su pasaje entre las células a través de la membranabasal (con la ayuda de la elastasa secretada) y en favor delgradiente quimiotáctico.

Figura 1.22. Reacción inflamatoria aguda.

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Al igual que las α-defensinas de los gránulos de los neu-trófilos, las β-defensinas humanas son péptidos derivados deprecursores de mayor tamaño por escisión proteolítica; tie-nen estructuras en hoja β, 29-40 aminoácidos y tres enlacesdisulfuro intramoleculares, aunque difieren de las α-defen-sinas en la localización de las seis cisteínas. La principal β-defensina humana, hDB-1, es producida en abundanciaen el riñón, el aparato reproductor femenino, la mucosabucal y sobre todo en las vías aéreas respiratorias. Como sesostiene que todos los días el cuerpo es infectado por cien-tos de miles de bacterias transportadas por el aire, debe serun mecanismo de defensa importante. De tal modo, la inhi-bición de hDB-1 y de una segunda defensina pulmonar,hDB-2, por la elevada fuerza iónica, podría ser la determi-nante de la susceptibilidad a infecciones de los pacientes confibrosis quística debido a que presentan una mutación delcanal iónico que aumenta la concentración de cloruros enlos líquidos de la superficie de las vías aéreas. Otro agenteantimicrobiano de las vías aéreas con actividad contra bac-terias gramnegativas y grampositivas es la IL-37, un péptidoalfahelicoidal de 37 residuos liberado por proteólisis del pre-cursor de una catelicidina (inhibidor de catepsina L).

Esta característica aparece también en el estómago, dondeun péptido escindido proveniente de la lactoferrina poracción de la pepsina podría aportar cierta actividad antimi-crobiana a las secreciones gástrica e intestinal. En muchassecreciones humanas aparece un péptido bastante más largode dos dominios con 107 residuos, denominado inhibidor deleucoproteasa secretora (secretory leukoprotease inhibitor,SLPI). El dominio C-terminal es antiproteasa, pero el domi-nio N-terminal constituye un problema desagradable paracélulas fúngicas con actividad metabólica y diversos micro-organismos asociados a la piel, por lo cual su producciónpor los queratinocitos humanos los torna especialmenteadecuados. Vale destacar que muchos análogos de péptidosantibióticos con D-aminoácidos forman hélices con giro

hacia la izquierda que retienen la capacidad de inducir lacreación de canales iónicos de membrana y, en consecuen-cia, sus poderes antimicrobianos; debido a su resistencia alcatabolismo en el cuerpo podrían ser interesantes candida-tos para una nueva generación de antibióticos sintéticos. Porúltimo, se pueden mencionar las dos proteínas surfactantespulmonares SP-A y SP-D, que junto con diversos lípidosdisminuyen la tensión superficial de las células de revesti-miento epitelial del pulmón para mantener permeables lasvías aéreas; pertenecen a un grupo estructural de moléculastotalmente diferentes, denominadas colectinas (véase másadelante), y contribuyen a la inmunidad innata mediante lafijación de sus dominios similares a lectinas a los hidratos decarbono del microorganismo y su eje de colágeno a recepto-res relacionados sobre las células fagocíticas, por lo cual faci-litan la ingestión y la destrucción de los agentes infecciosos.

Las proteínas de fase aguda aumentan en respuesta a la infección

Ciertas proteínas plasmáticas, denominadas en conjuntoproteínas de fase aguda, muestran un aumento notable deconcentración en respuesta a mediadores tempranos “de alarma”, como la interleucina 1 (IL-1) derivada demacrófagos y liberada como consecuencia de infección odaño tisular. Son la proteína C reactiva (CRP), la lectina deunión a manosa (MBL) y el componente P del amiloidesérico (Cuadro 1.1). Los niveles de expresión de estas últi-mas proteínas pueden aumentar hasta 1.000 veces en res-puesta a las citocinas proinflamatorias, como IL-1 e II.-6.Entre otras proteínas de fase aguda que experimentan unaumento moderado de la concentración se hallan α1-anti-quimiotripsina, fibrinógeno, ceruloplasmina, C9 y factor B.

Las proteínas de fase aguda son un grupo relativamentediverso de proteínas pertenecientes a varias familias dife-rentes (incluyen, pero no están limitadas a las familias dela pentraxina, la colectina y la ficolina) que tienen encomún una serie de efectos funcionales. Todas estas proteí-nas actúan como moléculas de reconocimiento de patrónsolubles y son capaces de unirse directamente a los agentesinfecciosos para actuar como opsoninas (es decir, “listospara la mesa”), lo que aumenta su captación por los macró-fagos y los neutrófilos. Muchas de estas proteínas tambiéntienen la capacidad de activar el complemento y el ensam-ble de un complejo de ataque de membrana. La capacidadde aglutinar microorganismos y, por consiguiente impedirsu propagación en el tejido infectado, es otro aspectocomún. Algunas de estas moléculas también pueden for-mar heterocomplejos que amplían la gama de PAMP quepueden detectar.

Estas moléculas de reconocimiento de patrón solubles confrecuencia son sintetizadas por macrófagos activados tras laestimulación de sus receptores de reconocimiento de patro-nes, o están almacenadas en los gránulos de neutrófilos dis-ponibles para la liberación inmediata a través de la desgra-nulación en respuesta a la infección. El hígado es otra fuen-te importante de muchas proteínas de fase aguda que seliberan a la circulación como consecuencia de los efectos sis-témicos de las principales citocinas proinflamatorias IL-1 eIL-6. Veamos algunos ejemplos más.


Cuadro 1.1. Proteínas de fase aguda.

Reactante de fase aguda

Aumento notable de la concentración:

Proteína C reactiva Lectina de unión a manosa Glucoproteína ácida α1

Componente P del amiloide sérico

Aumentos moderados de la concentración:

Inhibidores de proteinasa α1

Antiquimotripsina α1C3, C9, factor B

Ceruloplasmina Fibrinógeno Angiotensina Haptoglobina Fibronectina

Función

Fija complemento, opsoniza Fija complemento, opsoniza Proteína de transporte Precursor del componenteamiloide

Inhibe proteasas bacterianas Inhibe proteasas bacterianas Aumenta la función del complemento Depurador de •O–

2

Coagulación Tensión arterial Se une a hemoglobina Adherencia celular

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Pentraxinas Las pentraxinas (denominadas así porque están formadas

por cinco subunidades idénticas) constituyen una superfami-lia de proteínas conservadas caracterizadas por una estructuramultimérica cíclica y un dominio pentraxina C-terminal de200 aminoácidos. La CRP, el componente P del amiloide séri-co (SAP) y la pentraxina son tres miembros de esta familia decomponentes. La CRP humana está compuesta por cinco uni-dades polipeptídicas idénticas unidas de modo no covalente ydispuestas como un pentámero cíclico alrededor de una cavi-dad fijadora de calcio (Ca); fue la primera pentraxina descritay es el prototipo de proteína de respuesta de fase aguda. Estaspentraxinas proteicas han sido halladas en el reino animaldesde hace bastante tiempo debido a que un homólogo muyrelacionado, la limulina, aparece en la hemolinfa del cangrejoherradura, no precisamente un pariente cercano del Homosapiens. Una de las principales propiedades de la CRP es sucapacidad de unirse de una manera dependiente de calcio,como molécula de reconocimiento de patrón, a numerososmicroorganismos que contienen fosforilcolina en sus membra-nas; el complejo tiene la útil propiedad de activar el comple-mento (por la vía clásica y no por la vía alternativa que cono-cemos hasta ahora). Esto causa el depósito de C3b sobre lasuperficie del microorganismo, que queda opsonizado para suadherencia a los fagocitos.

El SAP puede formar un complejo con el condroitinsul-fato, un glucosaminoglucano de la matriz celular, y luegounirse a enzimas lisosómicas, como la catepsina B liberadadentro de un foco de inflamación. El SAP degradado seconvierte en un componente de los depósitos amiloidesfibrilares que acompañan a las infecciones crónicas, e inclu-so puede ser un iniciador fundamental para el depósito deamiloide. El SAP también se une a varias especies bacteria-nas a través del LPS y, a semejanza de la CRP, tambiénpuede activar la vía clásica del complemento. CRP y SAPrepresentan los principales reactantes de fase aguda en el serhumano y el ratón, respectivamente.

Colectinas

Hasta ahora se describieron nueve miembros de la familiacolectina en los vertebrados, de los cuales el más estudiadoes la lectina de unión a manosa (MBL, mannose-bindinglectin). La MBL puede reaccionar no sólo con manosa, sinotambién con otros azúcares, lo cual le permite unirse conuna variedad excepcionalmente amplia de bacterias gramne-gativas y grampositivas, levaduras, virus y parásitos. Su capa-cidad posterior para activar la C3 convertasa clásica, pormedio de dos serinproteasas nuevas asociadas (MASP-1 yMASP-2), es la base de lo conocido como vía de la lectinade la activación del complemento. (Por favor, tómenlo concalma, en el próximo capítulo se desentrañarán los secretosde las vías clásica y de la lectina.)

La MBL es un múltiplo de complejos triméricos y cada uni-dad contiene una región similar de colágeno ligada a un domi-nio globular de unión a la lectina. Esta estructura la sitúa en lafamilia de las colectinas (colágeno + lectina), las cuales tienenla capacidad de reconocer patrones de hidratos de carbono“extraños” que difieren de los polisacáridos de superficie “pro-pios”, por lo general con grupos terminales de galactosa y

ácido siálico, mientras que la región de colágeno se puede unira las células fagocíticas y activarlas a través de receptores com-plementarios sobre su superficie. Las colectinas, en especialMBL y las moléculas surfactantes alveolares SP-A y SP-D yamencionadas, poseen muchos atributos que las califican parafunciones de primera línea en la inmunidad innata, entre ellasla capacidad de diferenciar lo propio de lo no propio, unirse adiversos microorganismos, generar mecanismos efectoressecundarios y aparecer muy distribuidas en todo el cuerpo,incluso en las secreciones mucosas. En realidad, son la contra-partida soluble de los PRR de lectina tipo C de la superficiecelular descritos antes.

El interés por la colectina conglutinina aumentó en épocareciente con la demostración, en primer lugar, que se encuen-tra en seres humanos y no sólo en bovinos y, en segundo lugar,que se puede unir a N-acetilglucosamina. Como es polivalen-te, esto implica la capacidad de recubrir las bacterias con C3bmediante cruzamientos entre el residuo de azúcar disponibleen el fragmento del complemento y el proteoglucano bacteria-no. Si bien no se sabe con certeza si la conglutinina es miem-bro de la familia de proteínas de fase aguda, se la mencionaaquí porque refuerza el concepto general de que la evoluciónde las moléculas similares a la lectina, que se unen a los polisa-cáridos microbianos en lugar de hacerlo a los propios y queluego se vinculan por sí mismos al sistema del complemento oa las células fagocíticas, es una forma útil y probada de protec-ción para el huésped.

Ficolinas

Estas proteínas están relacionadas estructural y funcional-mente con las colectinas y también pueden reconocer losPAMP sobre la base de los hidratos de carbono de los micro-organismos para activar la vía de la lectina de la activacióndel complemento. De modo característico, las ficolinasreconocen residuos de N-acetilglucosamina en los hidratosde carbono complejos, además de otros ligandos. Se hanidentificado tres ficolinas en los seres humanos, ficolina-1,ficolina-2 y ficolina-3 (también conocidas como ficolinasM, L y H, respectivamente), y también se demostró queestas proteínas actúan como opsoninas para reforzar la fago-citosis. Las ficolinas también pueden interactuar con la CRPpara ampliar la gama de bacterias reconocidas por esta últi-ma e incrementar la destrucción mediada por complemen-to. El espectro de estructuras bacterianas reconocidas por lasficolinas y la MBL es complementario y reconocen especiesbacterianas diferentes pero superpuestas.

Los interferones inhiben la replicación viral

Del análisis anterior sobre receptores de reconocimientode patrón (PRR), recuérdese que la ocupación de muchos deestos receptores por los PAMP da por resultado la produc-ción de citocinas y quimiocinas que actúan para amplificarlas respuestas inmunitarias por la unión a células de lavecindad. Una clase importante de citocinas inducidas porla infección viral o bacteriana es la de los interferones detipo 1 (IFNα e IFNβ). Son una familia de agentes antivi-rales de amplio espectro, presentes en aves, reptiles y peces,además de mamíferos. Fueron descubiertos por el fenóme-no de interferencia viral en el que un animal infectado por


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un virus resiste la sobreinfección por un segundo virus norelacionado. Se han identificado distintas formas molecu-lares de interferones y todas han sido clonadas genética-mente. Hay por lo menos 14 interferones alfa (IFNα) pro-ducidos por leucocitos, mientras que los fibroblastos, y talvez todos los tipos celulares, sintetizan IFNβ. Por ahora nose comentará un tercer tipo (IFNγ), no inducido directa-mente por virus.

Cuando las células son infectadas por un virus sintetizaninterferón y lo secretan al líquido extracelular, donde se unea receptores específicos sobre células vecinas no infectadas.Como vimos antes, la interacción de varios miembros de lafamilia TLR, así como los receptores de helicasa similares aRIG con sus cognados PAMP, da como resultado la induc-ción de los miembros de la familia de factores de transcrip-ción del factor regulado por interferón (IRF) (Figura 1.7).En combinación con NFκB, otro factor de transcripciónactivado por la ocupación de varios de los PRR, los IRFinducen la expresión de interferones de tipo I que sonsecretados y se unen a las células de la vecindad. Las molé-culas largas de RNA bicatenario, que se producen duranteel ciclo de vida de la mayoría de los virus, son particular-mente buenos inductores de interferones. El interferónunido ahora ejerce su efecto antiviral de la siguiente mane-ra. Se considera que en la célula tratada con interferón sedesreprimen al menos dos genes, lo cual permite la síntesisde dos enzimas nuevas. La primera, una proteincinasa, lla-mada proteincinasa R (PKR), cataliza la fosforilación deuna proteína ribosómica y un factor de iniciación (eIF-2)necesario para la síntesis de proteínas. El efecto neto de estoes reducir drásticamente la traducción de proteínas comomedio de reducir la eficiencia de la producción de virus.Otro producto génico inducido por interferones, la oligoa-denilato sintetasa, cataliza la formación de un polímerocorto de ácido adenílico que activa una endorribonucleasalatente; esto a su vez degrada tanto el mRNA viral como eldel huésped. Ésta es otra adaptación diestra que está desti-nada a reducir la creación de productos virales. Otra conse-cuencia de la disminución en la síntesis de proteínas es lareducción en la expresión de proteínas del complejo mayorde histocompatibilidad (CMH), que convierte a las célulasen susceptibles a los efectos de las células natural killer(véase más adelante).

El resultado neto es la formación de un cordón de célu-las no infectables alrededor del sitio de infección viral, demanera que se restringe su diseminación. La eficacia delinterferón in vivo se puede inferir de experimentos en rato-nes en los que se inyectó un antisuero contra interferonesmurinos, tras lo cual se observó que morían con dosis devirus varios cientos de veces inferiores que las necesariaspara matar a los controles. Cabe suponer que el interferóndesempeña una función importante en la recuperación deinfecciones virales, a diferencia de su prevención.

Como grupo, los interferones podrían desempeñar unafunción biológica más amplia que el control de la infecciónviral. Por ejemplo, parece obvio que las enzimas inducidasantes descritas podrían actuar como inhibidores de la divi-sión de las células del huésped con la misma eficacia que enla replicación viral.

Células natural killerHasta el momento nos hemos referido a situaciones en

las que los agentes infecciosos residen en el espacio extra-celular. Pero, qué sucede si un agente infeccioso lograingresar en las células del huésped, donde están protegidosde los PRR solubles (p. ej., complemento) y también de lafagocitosis por los macrófagos y los neutrófilos. Para hacerfrente a esta situación se desarrolló otro tipo de célulainmunitaria, la célula natural killer (NK), que está dotadade la capacidad de inspeccionar las células del huéspedpara detectar signos de patrones anormales de expresión deproteínas que pueden indicar que esas células podríanalbergar un virus. Las células NK también pueden destruirlas células que han sufrido mutaciones y están en vías detransformación maligna en tumores. Nótese que aunquelas células NK constituyen un componente de la respuestainnata, en ciertas circunstancias desarrollan memoriainmunitaria, una característica que por lo general se limi-ta a las respuestas adaptativas.

Las células NK destruyen las célulashuéspedes que aparecen anormales

Las células NK son leucocitos granulares grandes con unamorfología característica. Las células NK eligen sus víctimassobre la base de dos criterios principales. El primero, deno-minado pérdida de lo propio, relaciona el hecho de queprácticamente todas las células nucleadas del organismoexpresan moléculas sobre su superficie, denominadas proteí-nas del complejo mayor de histocompatibilidad. Estasmoléculas cumplen una función muy importante en activarlas células del sistema inmunitario adaptativo, que analiza-remos después en este capítulo, pero por ahora es suficientesaber que una célula que carece de moléculas del CMH noes una buena propuesta desde la perspectiva del sistemainmunitario. Las células NK existen como una contramedi-da para una eventualidad de este tipo, y las células que care-cen del patrón normal de expresión de moléculas del CMHson reconocidas con rapidez y destruidas por las células NK.Como vimos en la sección anterior dedicada a los interfero-nes, una forma en la que puede reducirse la expresión demoléculas del CMH es consecuencia de los productos géni-cos que responden al interferón que pueden interferir con latraducción de proteínas dentro de las células infectadas porvirus o en las proximidades de estas células.

Además de la expresión reducida o ausente del CMH, lascélulas NK son capaces de inspeccionar las células para laexpresión de moléculas relacionadas con el CMH (llamadasmoléculas no clásicas del CMH) y otras proteínas que nor-malmente no se expresan en las células, pero se conviertenasí en respuesta a ciertas situaciones de estrés, como el dañodel DNA. Este escenario representa la alteración de lo pro-pio y también determina que estas células queden señaladaspara que sean reconocidas por las células NK y culmina consu destrucción rápida. También se halló que los receptoresNK son capaces de detectar ciertas proteínas virales directa-mente, como la hemaglutinina del virus influenza, y quepertenecen a otra clase de PRR. Hay otros receptores en lasuperficie de las células NK que hacen posible que estas


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células reconozcan células infectadas o transformadas, perose analizarán en el Capítulo 4. Resulta claro que una NK noes una célula para tener de enemiga.

Las células NK destruyen las células diana pordos mecanismos diferentes

Tras el reconocimiento de una célula diana, a través decualquiera de los mecanismos mencionados en la secciónanterior, la célula NK cuenta con dos armas principales que,en cualquiera de los casos, es suficiente para matar una célu-la diana en cuestión de 30-60 minutos (véase Videoclip 3).En ambos casos, la célula diana muere por la puesta en mar-

cha de su propia maquinaria de muerte celular como conse-cuencia del encuentro con la célula NK; así, la muerte porNK representa un tipo de suicidio celular asistido. Durantela muerte mediada por NK, las células diana y killer seencuentran en estrecha aposición (Figura 1.23) como resul-tado de la detección de la pérdida de lo propio o la altera-ción de lo propio en la superficie de la célula diana. Estopuede promover el mecanismo del receptor de muerte(receptor de apoptosis) o el mecanismo dependiente de losgránulos hacia la apoptosis (Figura 1.24). Vamos a conside-rar ambos procesos por separado, aunque los resultados sonmuy similares.

Muerte celular dependiente del receptor de muerte

Los receptores de muerte son un subconjunto de la super-familia de receptores TNF, que incluye los receptores paraFas, TNF y TRAIL, y el nombre de estas moléculas derivade la observación de que la unión de estos receptores con elligando apropiado puede llevar a la muerte de la célula queporta el receptor (Figura 1.24). Cuando esto se observó porprimera vez, fue una propuesta bastante sorprendente por-que sugería que una célula podía ser destruida mediante elsimple recurso de afectar un receptor de membrana en laforma correcta. Está claro que es un tipo de destrucciónmuy diferente a la que se observa tras la exposición de unacélula a un estrés físico o químico tóxico que pueden matar-la a través de la interrupción de los procesos celulares nor-males. Aquí hay un sistema fisiológico de receptor/ligandoque existe con el propósito de matar las células a demanda,algo que el sistema inmunitario hace mucho. Por supuesto,esto suscitó varias investigaciones dirigidas hacia la com-prensión de cómo la unión de Fas, TNF y receptores rela-cionados culmina en la muerte celular, y esto ahora se com-prende con precisión como una consecuencia. La interac-


0 min 80 min

Diana

Célula NK

160 min 240 min

Figura 1.23. Muerte por linfocitos citotóxicos.

En esta serie tomada a intervalos prefi-jados se observa una célula NK (fle-chas rojas) que toma contacto estre-cho con una célula diana (flechas ver-des), que con rapidez la rodea y daorigen a la formación vigorosa de pro-trusiones de la membrana dentro de lacélula diana a medida que sufre apop-tosis. El intervalo entre cada recuadroes de 80 minutos. La figura fue gentil-mente provista por el Dr. Sean Cullen,Martin laboratory, Trinity CollegeDublin, Irlanda.

NK

Muerte dependiente del receptor de muerte Célula diana

Muerte dependiente de los gránulos

Apoptosis de la

célula diana

Figura 1.24. Las células natural killer (NK) pueden destruirlas células diana por dos mecanismos principales: el“receptor de muerte” (receptor de apoptosis) y las víasdependientes de los gránulos.

En ambos casos, la célula diana muere como consecuenciade la activación de una serie de proteasas dentro de la céluladiana, conocidas como caspasas. Para mayor detalle de losmecanismos moleculares de muerte en cualquiera de loscasos véase la Figura 1.25.

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ción de los receptores Fas o TNF con sus ligandos triméri-cos causa el reclutamiento de una proteasa, llamada caspa-sa-8, en el complejo receptor que se activa como resultadode la agregación inducida por el receptor de esta proteasaque ahora sufre autoactivación (Figura 1.25). A continua-ción, la activación de la caspasa-8 en el receptor causa lapropagación de la cascada de señalización de dos manerasposibles, ya sea por la proteólisis de Bid, que envía la señala través de las mitocondrias o por el procesamiento directode otras caspasas efectoras (caspasas 3 y 7) en sentido ante-rógrado. En cada caso, la activación de las caspasas efectorasculmina con la muerte de la célula a través de la apoptosisque, como hemos mencionado antes en este capítulo, repre-senta un modo programado de muerte celular. Las célulasNK pueden destruir las células diana de un modo depen-diente del ligando Fas, pero también lo pueden hacer encierta medida a través del ligando relacionado al TNF.

Muerte celular dependiente de los gránulos

Las células NK también tienen gránulos citotóxicos quecontienen una serie de serinproteasas, llamadas granzimas,así como una proteína formadora de poros, denominadaperforina. La activación de la célula NK conduce a la pola-rización de los gránulos entre el núcleo y la célula diana enpocos minutos, y a la liberación extracelular de su conteni-do hacia el espacio entre las dos células, a lo cual sigue lamuerte de la célula diana. La polarización de los gránuloshacia la célula diana tiene lugar como resultado de la forma-ción de una sinapsis entre ambas células que está compues-ta por una molécula de adhesión denominada LFA-1 y sureceptor cognado ICAM-1.

La perforina guarda cierta homología estructural con C9;como esa proteína, pero sin otra ayuda que la del Ca2+,puede insertarse en la membrana de la célula diana, al pare-


Célula NK

Gránulos citotóxicos

(I)

Célula diana

FasL(II)

FasR Granzima B

Caspasa 8

Mitocondria

Citocromo c

Apoptosoma Apaf-1/Caspasa-9

Activación de caspasa

Núcleo

Proteólisis del sustratoy muerte celular

Figura 1.25. Acontecimientos de la transducción de señal implicados en la apoptosis mediada por células natural killer (NK).

Las células NK pueden matar las células diana por dos víasprincipales (I) o (II), como se muestra. En la vía dependientede gránulos citotóxicos (I), la unión de los receptores NK a lasuperficie de la célula infectada por un virus activa la liberaciónextracelular de perforina (una proteína formadora de poros) ygranzimas (que son una colección de proteasas diversas) pro-venientes de los gránulos citotóxicos de la célula NK; la perfori-na se polimeriza dentro de la membrana de la célula dianapara formar canales transmembrana que permiten la entradade las granzimas al interior de la célula diana. Las granzimasinducen la muerte celular por apoptosis a través de la activa-ción de la cascada de proteasas caspasas, sea en forma direc-ta por el procesamiento y la activación de las caspasas o a tra-vés de la liberación de citocromo c a partir de las mitocondrias

que estimula la vía del “apoptosoma” para la activación de lacaspasa. En la segunda vía para la muerte celular (denomina-da vía del receptor de muerte), el ligando Fas unido a la mem-brana (FasL) sobre la célula NK ocupa y trimeriza los recepto-res Fas de superficie localizados sobre la célula diana. La ocu-pación de los receptores Fas recluta la proteína adaptadoraFADD, seguida por la caspasa-8, que entonces se activa en elreceptor. La caspasa-8 puede estimular más aún la activaciónde la caspasa a través del procesamiento directo de otras cas-pasas o por la vía del apoptosoma mitocondrial similar a lasgranzimas. En ambas vías se produce la vía final común a laapoptosis como resultado de la activación de varias “caspasasejecutoras” que coordinan la muerte celular a través de la pro-teólisis restringida de cientos de proteínas celulares.

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cer por la unión a la fosforilcolina a través de su dominioanfipático central. Luego se polimeriza para formar un porotransmembrana con estructura anular comparable a la delcomplejo de ataque de membrana del complemento (Figura1.25). Este poro facilita el ingreso de otros componentescitotóxicos de los gránulos, la granzimas, que producen lamuerte real. Los animales deficientes de perforina estánseriamente comprometidos en términos de su capacidadpara destruir células diana debido a que la vía dependientede los gránulos no funciona más en ausencia de un mecanis-mo para proveer las granzimas en la célula diana.

Las granzimas causan la muerte a través de la proteólisisde una variedad de proteínas dentro de la célula diana. Lamayor parte del potencial letal reside en las granzimas A yB; sigue sin estar clara la acción de varias otras granzimas(H, K y M en los seres humanos). Se comprende con clari-dad el modo de acción de la granzima B; esta proteasa enesencia remeda la acción de la caspasa-8 en el mecanismodel receptor de muerte en la apoptosis, como se describióantes. Así, tras el ingreso en la célula diana, la granzima Bpuede iniciar la apoptosis por la escisión de Bid o a travésdel procesamiento directo y la activación anterógrada de lascaspasas efectoras (Figura 1.25). Ambas vías dan comoresultado la activación de las caspasas efectoras que coordi-nan la destrucción de la célula a través de la proteólisis res-tringida de cientos de proteínas celulares fundamentales.

La actividad de la célula NK puede aumentarpor los PAMP y por los interferones de tipo I

Ya se mencionó que los macrófagos despliegan una gamaamplia de receptores para los PAMP, de los cuales un sub-grupo importante son los TLR. De manera similar, estudiosrecientes también encontraron que las células NK expresanun subconjunto de TLR que están centrados en detectarPAMP, como RNA bicatenario, que se asocian con los virus.TLR3, TLR7 y TLR8 parecen ser funcionales en las célulasNK y, ante la ocupación de estos receptores, las células NKse activan y aumentan su potencial de destrucción. El inter-ferón α y el interferón β son también activadores importan-tes de las células NK, cuyos efectos pueden aumentar la acti-vidad destructiva de estas células hasta 100 veces. Esto es unbuen ejemplo de cooperación entre células del sistemainmunitario, en el que las citocinas producidas por macró-fagos u otras células tras la detección de un patógeno acti-van otras células, las NK en este contexto, que pueden estarmejor adaptadas para hacer frente a la amenaza infecciosa.

Las células NK activadas pueden amplificar las respuestas inmunitarias a través de la producción de IFNγ

Otra consecuencia de la activación de las células NK es laproducción de otro tipo de interferón, IFNγ, una citocinaimportante que tiene un conjunto de actividades distintasde las del IFNα y el IFNβ. Los macrófagos responden alIFNγ con el incremento de sus actividades microbicidas ytambién mediante la producción de otras citocinas (comoIL-12) que tienen efectos sobre las células del sistema inmu-

nitario adaptativo. Otro efecto del IFNγ es mejorar la fun-ción de presentación del antígeno de las células dendríticas,que también es importante para la activación del sistemainmunitario adaptativo, un tema a los que nos referiremosenseguida. Esta citocina también puede influir en el tipo derespuesta inmunitaria adaptativa que se monta al ayudar apolarizar las células T hacia un patrón de respuesta determi-nada; esto se describirá en detalle en el Capítulo 9.

Inmunidad frente a los parásitos de gran tamaño

Dado que los agentes infecciosos son, en su mayoría, deun tamaño mucho menor que el macrófago o el leucocitopromedio, la fagocitosis de dichos agentes es una estrategiarazonable para su eliminación. Pero, ¿qué sucede en situa-ciones en las que el organismo invasor empequeñece porcompleto a las células fagocíticas del sistema inmunitario?En estos casos es importante un “primo” cercano de los leu-cocitos: el eosinófilo (Figura 1.10c).

Eosinófilos

Los parásitos de gran tamaño, como los helmintos, nopueden ser físicamente fagocitados y la destrucción extrace-lular, a cargo de los eosinófilos, parece haber evolucionadopara contribuir a la solución de este problema. Esos poli-morfonucleares “primos” de los neutrófilos tienen gránulosbien diferenciados, que se tiñen ávidamente con colorantesácidos (Figura 1.10c) y presentan un aspecto característicoen el microscopio electrónico (Figura 12.25). Una proteínabásica importante se localiza en el centro del gránulo, mien-tras que en su matriz se ha identificado una proteína catió-nica eosinófila junto con una peroxidasa. También seencuentran otras enzimas, como arilsulfatasa B, fosfolipasa De histaminasa. Estas células tienen receptores de superficiepara C3b y su activación produce un estallido respiratoriomuy impresionante, con generación simultánea de metabo-litos activos de oxígeno. No satisfecha con esto, la natura-leza también dotó a la célula con proteínas granularescapaces de producir en ella un tapón transmembrana demodo similar a C9 y la perforina de NK. Una célula bas-tante peligrosa.

La mayoría de los helmintos puede activar la vía alterna-tiva del complemento, pero aunque resistente al ataque deC9, su cubierta con C3b permite la adherencia de eosinófi-los a través de sus receptores C3b. Si este contacto conducea la activación, el eosinófilo inicia su ataque extracelular,que comprende la liberación de las principales proteínasbásicas y, en especial, la proteína catiónica que daña la mem-brana del parásito.

El sistema inmunitario innato estimulala inmunidad adaptativa

Como hemos visto a lo largo de este capítulo, cualquieragente infeccioso que logra ingresar en el organismo enfren-ta un abanico formidable de armas defensivas, que vandesde la fagocitosis mediada por leucocitos y macrófagos


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hasta el ataque mediado por complemento, la perforaciónde la membrana por defensinas y la digestión por enzimasextracelulares. Como si todo esto no fuera suficiente, el sis-tema inmunitario innato también desempeña una funciónesencial para poner en marcha una respuesta inmunitaria

que se adapta de manera singular a la infección en curso.Esto se logra mediante una llamada a las células del sistemainmunitario adaptativo y la instrucción a estas células acer-ca de la naturaleza de los antígenos particulares que son lacausa de preocupación. Esta función, llamada presentacióndel antígeno, se lleva a cabo en gran parte, pero no exclusi-vamente, por una célula que recién en los últimos tiemposadquirió importancia crítica como un intermediario entrelos sistemas inmunitarios innato y adaptativo: la célula den-drítica.

Las células dendríticas, descubiertas por Steinman yCohn en 1973, se producen sobre todo en la médula ósea ysu nombre proviene de varias proyecciones largas de mem-brana o dendritas que poseen (Figura 1.26). Estas célulascomparten un progenitor común con los macrófagos por loque ambos tipos celulares, macrófagos y células dendríticas,tienen ciertas funciones superpuestas. Las células dendríti-cas conceden de modo efectivo permiso para que las célulasT del sistema inmunitario adaptativo se involucren en lalucha contra una infección. Esto lo logran al proporcionar-les a estas células dos señales que son esenciales para queuna célula T virgen (naive, es decir, una célula que no haparticipado previamente en una respuesta inmunitaria) seaactivada, y sufra expansión clonal y diferenciación hasta unacélula T efectora plena (es decir, capaz de montar las res-puestas inmunitarias). La función de las células T en la respuesta inmunitaria se analizará con mucho mayor detalleen el Capítulo 9; por ahora es suficiente saber que las célu-las T activadas realizan una gama de funciones que fortale-cen los esfuerzos del sistema inmunitario adaptativomediante la provisión de citocinas para ayudar a activar a losmacrófagos y atraer a los neutrófilos. Algunas células T tam-bién tienen funciones muy similares a las células NK y pue-den detectar y destruir las células infectadas por virus, mien-tras que otras células T ayudan en la producción de anticuer-pos, funciones que analizaremos en el siguiente capítulo.

Las células dendríticas proporcionan un conducto entre los sistemas inmunitarios innato y adaptativo

Similares a los macrófagos, las células dendríticas migranhacia los tejidos donde residen en un estado quiescente yrealizan un muestreo continuo de su entorno mediante losprocesos de pinocitosis y fagocitosis. A estas células se lasdenominaron de diferentes modos según el tejido en las quese encuentran; por ejemplo, a las células dendríticas de lapiel se las llama células de Langerhans. Las células dendríti-cas están equipadas con una serie de TLR y otros PRR, y demodo similar a los macrófagos, funcionan como centinelasa la espera de detectar signos de infección o de daño tisular(es decir, la ocupación de algunos de sus PRR). Sin embar-go, a diferencia del macrófago, las células dendríticas no ini-cian la lucha inmediata ante la ocupación de los PRR sinomás bien migran al ganglio linfático más cercano (que actúacomo una especie de cuartel del ejército de los linfocitos)para llevar a cabo una función especial, denominada presen-tación del antígeno, que despierta a las células del sistemainmunitario adaptativo (Figuras 1.27 y 1.28). Esto se anali-zará con mucho mayor detalle en el Capítulo 5, pero ahora


(a)

(b)

Figura 1.26. Morfología de la célula dendrítica.

a) Imagen con contraste de fase de una célula dendrítica noteñida con las características ramificaciones (dendron significaárbol). b) Imagen con microscopia de fluorescencia confocalde una célula dendrítica que ha fagocitado micropartículasfluorescentes verdes, seguido por la tinción de la membranacitoplasmática con aglutinina de germen de trigo conjugadacon Alexa 594 (rojo) para marcar la superficie de hidratos decarbono. La imagen a) fue gentilmente proporcionada por elDr. Ralph Steinman, The Rockefeller University, Nueva York,Estados Unidos, y publicada en “Mononuclear phagocytes inimmunity, infection, and pathology” ed. R. van Furth, BlackwellScientific (1975) p. 96. La imagen b) fue gentilmente propor-cionada por el Dr. Jim Harris y el Dr. Ed Lavelle, Trinity CollegeDublin, Irlanda.

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(a)

(b)

Célula dendrítica inmadura

Inmóvil CMH bajo

Muy fagocítica B7 bajo (coestimulador

deficiente)

Móvil CMH elevado

Poco fagocítica B7 elevado

(coestimulador)

PAMP IL-1 TNF

Célula dendrítica madura

CD28B7 2

MHC+

TCR1

Célula dendrítica

Péptido

Célula T

Figura 1.27. La maduración de la céluladendrítica es inducida por los PAMP yotros signos de infección.

a) Las células dendríticas llevan a cabo lamaduración y están preparadas para pre-sentar el antígeno, y proporcionan señalescoestimuladoras con la activación mediantepatrones moleculares asociados con pató-genos (PAMP) (o patrón molecular asocia-do al peligro [DAMP]), debido a que condu-cen a un aumento espectacular en laexpresión de moléculas de superficie delCMH y B7 sobre la célula dendrítica. Laexpresión de proteínas de la familia B7 escontrolada por NFκB, que es activado ensentido anterógrado de muchos PRR.Mientras que las células dendríticas inma-duras son relativamente inmóviles, las célu-las dendríticas maduras son muy móviles ymigran hacia los tejidos linfoides secunda-rios para presentar el antígeno a las célu-las T. b) Las células de Langerhans de laepidermis de ratón (es decir, las célulasdendríticas de la piel) se tiñeron para lan-gerina (verde) y moléculas de clase II delCMH (rojo), ya sea antes (izquierda) o des-pués de la maduración (derecha). Nóteseque antes de la maduración de la céluladendrítica, las moléculas de clase II delCMH (rojo) están presentes en forma intra-celular, mientras que después de la madu-ración se detectan con facilidad en lasuperficie celular. Las fotografías de laparte b) son gentileza del Dr. RalphSteinman y la Dra. Juliana Idoyaga, TheRockefeller University, Nueva York, EstadosUnidos.

Figura 1.28. Las células dendríticas presentan el antígeno a las células T del sistema inmunitario adaptativo.

Las moléculas del CMH sobre las células dendríticas actúancomo plataformas de aplicación para las proteínas desmem-bradas (es decir, péptidos). Las células T sólo pueden “ver” elantígeno cuando es presentado dentro de la hendidura de unamolécula del CMH; esto representa la señal 1. Además de pre-sentar el antígeno a las células T en el formato correcto, las

células dendríticas también permitirán que las células T sufranexpansión clonal (es decir, proliferación para aumentar su can-tidad) mediante la provisión de señales coestimuladoras en laforma de ligandos de membrana, B7-1 y B7-2 (también deno-minadas CD80/CD86), que interaccionan con CD28 en lasuperficie de la célula T; esto representa la señal 2.

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haremos una revisión rápida de los acontecimientos porquees importante que el lector comprenda el papel central de lascélulas dendríticas en la inmunidad adaptativa desde elprincipio.

Las células dendríticas presentan el antígeno a las células T y les proporcionan señales coestimuladoras

Mientras que las células del sistema inmunitario innatopueden percibir directamente las moléculas no propiasmediante su panoplia de PRR, los linfocitos T del sistemainmunitario adaptativo necesitan que el antígeno les sea“presentado” en un formato especial. Normalmente se tratade antígenos proteicos que son interiorizados y degradadosen fragmentos peptídicos pequeños por una célula presen-tadora de antígeno (CPA), como una células dendríticas. Lapresentación del antígeno por la células dendríticas se lograa través de un complejo de membrana que se denominacomplejo mayor de histocompatibilidad, que originalmen-te se descubrió por su función en el rechazo de injerto (deallí el nombre complejo). En esencia, las moléculas delCMH actúan como plataformas de aplicación para las pro-teínas desmembradas, y las células T sólo pueden “ver” alantígeno cuando se presenta dentro de la hendidura de unamolécula del CMH; esto representa la señal 1 (Figura 1.28).Las células T inspeccionan al antígeno presentado por lascélulas dendríticas mediante el uso de sus receptores decélulas T (TCR) que portan en su membrana y están espe-cializados para el reconocimiento de complejos péptidos-CMH. La inducción exitosa de un TCR resulta en la activa-ción y la adquisición de varias funciones relacionadas con lainmunidad por la célula T (véanse Capítulos 8 y 9). Aunquelas células dendríticas son las CPA más eficientes para la pre-sentación de antígenos a las células T, los macrófagos y lascélulas B también puede realizar esta importante función.

Además de presentar el antígeno a las células T en el for-mato correcto, las células dendríticas también dan permisopara que las células T sufran la expansión clonal al propor-cionarles señales coestimuladoras en la forma de ligandos de

membrana, B7-1 y B7-2 (también llamado CD80/CD86),que interactúan con CD28 de la superficie de las células T;esto representa la señal 2 (Figura 1.28).

La coestimulación (es decir, la señal 2) no es algo priori-tario por parte de la células dendríticas, pero si está ausente,la célula T se niega a responder de la manera correcta y amenudo se autodestruirá a través de la muerte celular pro-gramada (apoptosis). Sólo para asegurarse de comprenderperfectamente hasta aquí, dado que esto es fundamentalpara la activación del sistema inmunitario adaptativo, lascélulas T vírgenes requieren ambas señales, 1 y 2, de unaCPA para convertirse correctamente en activas.

La ocupación de los PRR prepara a las célulasdendríticas para que provean coestimulación

Debido a la necesidad de las señales 1 y 2 para la activa-ción adecuada de las células T, saber cuándo proporcionar lacoestimulación es una característica fundamental de la fun-ción de una CPA. El lector perspicaz se preguntará ahoracómo una célula dendrítica sabe cuándo brindar coestimu-lación debido a que en esencia esto determina si el sistemainmunitario adaptativo participará o no.

Una vez más, los PRR proporcionan la clave para sabercuándo el sistema inmunitario debe responder o no. Las célu-las dendríticas sólo serán equipadas para emitir señales coesti-muladoras tras la activación por un PAMP (o DAMP), queconducen a un aumento espectacular en la expresión de molé-culas de superficie B7 en la célula dendrítica. La expresión deproteínas de las familias B7 también está controlada porNFκB, que se activa después de muchos PRR. Si las célulasdendríticas presentan el antígeno adquirido en ausencia deestimulación mediada por PAMP, es muy probable que lasmoléculas presentadas deriven de lo propio y, por lo tanto, noproporcionan las señales coestimuladoras adecuadas necesariaspara activar las células T vírgenes (Figura 1.28).

El resultado final de todo esto es que el sistema inmuni-tario adaptativo depende en alto grado de las células del sis-tema inmunitario innato a efectos de saber cuándo iniciaruna respuesta y cómo responder.

La capacidad de reconocer y responder a lo “no propio”, así como a los “propio oculto”, es central para lainmunidad

■ Las respuestas inmunitarias se inician a través de la detec-ción de patrones moleculares asociados con patógenos(PAMP) que representan lo no propio, o de patrones molecu-lares asociados con el peligro (DAMP) que representan lopropio oculto.

■ Las moléculas de los receptores de reconocimiento depatrón (PRR), que pueden ser solubles (humorales) o aso-ciadas a la célula, son utilizadas por el sistema inmunita-rio para detectar la presencia de PAMP o DAMP.

■ La ocupación del PRR conduce a una diversidad de res-puestas que están dirigidas a la destrucción directa o a laendocitosis por medio de la fagocitosis de los microorga-nismos y también produce la amplificación de las respues-tas inmunitarias a través de la liberación de varias molé-culas mensajeras, como citocinas y quimiocinas.

En los vertebrados actúan tres niveles de defensas inmu-nitarias

■ La piel y las mucosas representan las barreras físicas con-tra la infección.

■ El sistema inmunitario innato comprende un conglomeradode factores solubles y células que detectan y responden alos agentes infecciosos a través de la unión de estructurasrelativamente inespecíficas (PAMP) comunes a muchospatógenos.

■ El sistema inmunitario adaptativo está formado por linfocitosT y B que reconocen estructuras muy específicas (antíge-nos) de los microorganismos mediante distintos receptoresde membrana que se generan al azar y se adaptan de unamanera singular a los patógenos individuales.

■ Las respuestas inmunitarias innatas contra la infección sonrápidas (minutos), mientras que las respuestas inmunitariasadaptativas son tardías (días). Las respuestas inmunita-rias innatas son, en términos generales, similares entre los

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individuos dentro de una población y no mejoran con la expo-sición repetida a los agentes infecciosos. Las respuestas inmu-nitarias adaptativas difieren entre los individuos y mejoran trasun segundo encuentro u otro ulterior con el mismo antígeno.

■ Las respuestas inmunitarias innata y adaptativa son interde-pendientes y cooperan para destruir a los agentes infeccio-sos.

Barreras contra la infección

■ Los microorganismos son mantenidos fuera del cuerpo porla piel, la secreción de moco, la acción ciliar, la acción delavado de los líquidos bactericidas (p. ej., lágrimas), el ácidogástrico y el antagonismo microbiano.

■ Si se produce la penetración, las bacterias son destruidaspor factores solubles como la lisozima y el complemento, asícomo por fagocitosis seguida de la digestión intracelular.

Las células fagocíticas reconocen y destruyen a los micro-organismos

■ Las principales células fagocíticas son los polimorfonuclea-res neutrófilos y los macrófagos.

■ Las células fagocíticas usan sus receptores de reconoci-miento de patrón (PRR) para reconocer patrones molecula-res asociados con patógenos (PAMP), que se hallan en lasuperficie del microorganismo, y adherirse a ellos.

■ Los PRR incluyen los receptores de tipo Toll, de lectina detipo C, de tipo NOD, similares a RIG y depuradores.

■ La ocupación de PRR conduce a la activación de funcionesfagocíticas y a la secreción de varias citocinas y quimioci-nas, muchas de las cuales se expresan de una maneradependiente de NFκB e IRF.

■ Los microorganismos que se adhieren a la superficie delfagocito activan el proceso de endocitosis y son internaliza-dos por la célula, tras lo cual se fusionan con gránulos cito-plasmáticos.

■ A continuación se produce una serie formidable de mecanis-mos microbicidas: la conversión de O2 en especies reactivasdel oxígeno, la síntesis de óxido nítrico y la liberación devarios factores independientes del oxígeno a partir de losgránulos.

■ La adherencia a los PRR en las células dendríticas inicia losprocesos inmunitarios adaptativos (véase Capítulo 2).

El complemento facilita la fagocitosis y la lisis de microor-ganismos

■ El sistema del complemento, una cascada enzimática desen-cadenada por múltiples componentes, se utiliza para atraercélulas fagocíticas hacia los microorganismos y endocitarlos.La activación del complemento también conduce a un comple-jo de ataque de membrana (MAC) que produce perforacionesen los microorganismos.

■ En lo que se conoce como vía alternativa del complemento,el componente más abundante, C3, es escindido por unaenzima convertasa formada a partir de su propio productode escisión C3b y factor B, y es estabilizado para evitar ladegradación causada por los factores H e I por asociacióncon la superficie microbiana. A medida que se produce, elC3b forma enlaces covalentes con el microorganismo yactúa como una opsonina.

■ El componente siguiente, C5, se activa y produce un pépti-do pequeño, C5a; el C5b residual se une a la superficie yensambla los componentes terminales C6-9 en un complejode ataque de membrana que es muy permeable a solutos ypuede conducir a la lisis osmótica.

■ C5a es un potente agente quimiotáctico de neutrófilos, queademás aumenta en gran medida la permeabilidad capilar.

■ C3a y C5a actúan sobre los mastocitos e inducen la liberaciónde otros mediadores, como histamina, leucotrieno B4 y factorde necrosis tumoral (TNF), con efectos sobre la permeabili-dad y la adhesividad de los capilares, y también sobre la qui-miotaxis de los neutrófilos, a los que igualmente activan.

La respuesta inflamatoria

■ Inflamación es el término utilizado para describir la serie deacontecimientos que rodean una respuesta inmunitaria ycomprenden el edema local (debido al reclutamiento defagocitos y proteínas plasmáticas desde la sangre), el erite-ma, el dolor y el aumento de la temperatura.

■ Los productos de los mastocitos activados y la activación delcomplemento estimulan, en conjunto, la inflamación.

■ Tras la activación del complemento con la consiguienteatracción y estimulación de los neutrófilos, los fagocitos acti-vados se unen a los microorganismos recubiertos por C3bpor sus receptores C3b de superficie y luego los puedeningerir. El ingreso de polimorfonucleares y el aumento de lapermeabilidad vascular constituyen la poderosa respuestainflamatoria aguda (Figura 2.18).

■ La inflamación también puede ser iniciada por los macrófa-gos tisulares, con función similar a los mastocitos, dado quela señalización por toxinas bacterianas y bacterias recubier-tas por C5a o iC3b que se adhieren a los receptores delcomplemento superficiales induce la liberación de factoresquimiotácticos y activadores de neutrófilos.

Mecanismos humorales que proporcionan una segundaestrategia defensiva

■ Muchas moléculas solubles de reconocimiento de patronesde diferentes familias (p. ej., pentaxinas, colectinas, ficoli-nas) sirven para detectar PAMP conservados en los micro-organismos. Los mecanismos de acción comunes a estosPRR solubles incluyen la opsonización, la activación delcomplemento, la captación fagocítica y la aglutinación.

■ Además de la lisozima, las defensinas y el sistema del comple-mento, todas defensas humorales incluyen las proteínas defase aguda como la proteína C reactiva y la proteína de unióna manosa. La lectina de unión a manosa genera una vía delcomplemento que difiere de la vía alternativa en las primerasreacciones, como veremos en el Capítulo 2. Es un miembro dela familia de las colectinas que incluye la conglutinina y los sur-factantes SP-A y SP-D, notables por su capacidad de distinguirentre los grupos de hidratos de carbono de los microbios y los“propios” por sus moléculas de reconocimiento de patrones.

■ La recuperación de las infecciones virales puede verse afec-tada por los interferones que bloquean la replicación viral.+

Las células natural killer a las células anormales o a lasinfectadas por virus a que comiencen la apoptosis

■ Las células NK pueden identificar células propias que expre-san proteínas anormales o patrones alterados.

■ Una vez seleccionadas las células diana adecuadas, las NKpueden destruirlas a través de su receptor de apoptosis omediante una vía de gránulos citotóxicos para que comien-cen su apoptosis.

■ Tanto la vía del receptor de apoptosis como la de los grá-nulos citotóxicos implican la activación de un grupo de pro-teasas, llamadas captasas, dentro de las células diana quecoordinan el desmantelamiento de estructuras internasvitales y producen finalmente la muerte celular.


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Los parásitos intracelulares grandes

■ Los agentes infecciosos grandes que son físicamente dema-siado grandes y no pueden ser fagocitados por los macrófa-gos o los neutrófilos son bombardeados con enzimas noci-vas por los eosinófilos.

■ La destrucción extracelular por parte de los eosinófilosunidos a C3b puede impedir que muchos parásitos gran-des establezcan una “cabeza de playa” en el huésped.

El sistema inmunitario innato estimula la inmunidad adap-tativa

■ Las células dendríticas son un mediador entre los sistemas

inmunitarios innato y adaptativo al presentar el antígeno alos linfocitos T dentro de los ganglios linfáticos.

■ Las células dendríticas maduras presentan fragmentos pep-tídicos de antígenos a las células T por medio de las molé-culas de superficie del CMH (señal 1) y también proveenseñales coestimuladoras por medio de ligandos de la familiaB7 (señal 2). Se requieren ambas señales para la activacióneficiente de la célula T.

■ La estimulación de las células dendríticas mediada porPAMP causa su maduración (es decir, la capacidad depresentar el antígeno de modo eficiente y proporcionarcoestimulación), y favorece su migración hacia los gan-glios linfáticos.


LECTURAS ADICIONALES

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