3. FAGOCITOSIS E INFLAMACIÓN

FAGOCITOSIS

La fagocitosis proviene de la palabra griega -phagein que significa ‘comer’ y –cito que significa ‘seguir’. Por lo tanto significaría la captación e internalización de una partícula extraña hacia el interior celular con el fin de degradar, para destruirla (eliminarla del contorno) o alimentarse de ella. Las células capaces de realizar la fagocitosis se les denomina fagocitos. Los seres unicelulares (como las amebas que viven en el medio ambiente y que en algún momento pueden ser parásitos) realizan el proceso de la fagocitosis con el fin primordial de alimentarse, captando del medio ambiente extracelular una partícula que les va a ser beneficiosa. La fagocitosis en nuestro cuerpo es un mecanismo de muy temprano aparecimiento en el proceso evolutivo; pero ya no tiene el fin primordial de alimentarnos sino más bien de defendernos. Entonces en los organismos inferiores encontramos el proceso de la fagocitosis con un fin; mientras que en los organismos superiores encontramos ese mismo mecanismo (en el que participan casi los mismos componentes) pero con un fin diferente. Por tal razón este proceso se liga dentro de los mecanismos de la respuesta inmune que tiene como finalidad la defensa de nuestro organismo y la recuperación de la homeostasis. Su descripción se realizó en 1882, basándose en el experimento que al pinchar larvas de Estrella de mar con espinas del árbol de mandarina, se observaba alrededor de las espinas al microscopio una acumulación de muchas células, las cuales tenían el fin de destruir al agente que estaba causando una lesión. Los mecanismos moleculares que participan en la fagocitosis, dependen del reconocimiento de los sistemas de receptor-ligando. Es decir, que la célula que va a ser encargada de realizar la fagocitosis debe tener en su superficie moléculas (generalmente de tipo proteico), que son capaces de reconocer a su contraparte molecular casi especifico (similar a llave y cerradura) en el organismo particular que necesitan fagocitar. Así la fuerza con que se de esta unión determinara el inicio del proceso. Al reconocerse el sistema ligando-receptor y se han unido se inicia un proceso de señalización celular por esas proteínas transmembranas (receptores en la célula); modificando su conformación tridimensional, desnaturalizándose. Este evento envía señales al núcleo celular; la respuesta del núcleo consiste en mandar las señales necesarias para que la actina (proteína parte del citoesqueleto dispuesta en monómeros en el citoplasma) se unan unas con otras para formar filamentos. Al formarse estos filamentos por debajo de la membrana plasmática se puede dar la

formación de pseudópodos o “falsos pies”; los pseudópodos cubren la partícula, la engloban y llevan hacia el interior celular. Entonces para el inicio del proceso de la fagocitosis es necesaria la participación del Sistema receptor ligando. Al ingresar la partícula al interior celular, en su forma más básica, implica la entrada de esta en una vesícula formada por la membrana plasmática, es decir, no entra directamente al citoplasma. Esta vesícula recibe el nombre de endosoma o fagosoma, quien se mantiene intacto hasta los pasos siguientes. Por ejemplo, algunos parásitos intracelulares cuya infección determina una presencia del parasito de por vida en el hospedero que lo recibió, utilizan el mecanismo de vivir dentro de un fagosoma para pasar inadvertidos. Entonces, para la destrucción de la partícula dentro del fagosoma debe unirse a los lisosomas, formándose así un fagolisosoma. Los lisosomas reconocen el fagosoma, se unen a él y liberan en su interior todos los componentes farmacológicos que poseen; estos últimos actúan a pH ácido, por ello se dice que el pH dentro del fagolisosoma es muy ácido. Estas enzimas tienen la capacidad de digerir ADN, grupos glucósidicos, componentes de matriz extracelular, membranas plasmáticas, en resumen tienen la capacidad de destruir muchos componentes de la estructura de cualquier partícula ingerida. Este proceso se le llama digestión enzimática o destrucción lisosomal. Si una célula lleva a cabo este proceso con el fin de alimentarse, todas las partículas útiles para la célula serán incorporadas al citoplasma; pero en algunos momentos se producirán desechos o detritos que serán eliminados hacia el exterior a través de la exocitosis. Esto es la formación de vesículas con desechos que se unen a la membrana plasmática y son liberados hacia el entorno. Entonces el fin primordial de la fagocitosis puede ser eliminar una partícula o alimentarse de ella a través de la función de los lisosomas.

La fagocitosis y la inflamación se reconocen como mecanismos innatos de la respuesta inmune, pero en muchos momentos tienen puentes que unen estos fenómenos con otros que se consideran parte de la respuesta adquirida. Uno de ellos se demuestra cuando los detritos son sacados de la célula fagocitica; porque en algunos casos puede exponer en su superficie fragmentos de esa partícula que fagocito y destruyó, a esto se le llama presentación de antígeno; la cual es necesaria para activar a los linfocitos T. Al padecer una enfermedad infecciosa, como parte de la respuesta inmune a largo plazo se producen células de memoria y anticuerpos. Estos anticuerpos se han producido por la activación de linfocitos B, requiriendo la activación por parte de otros grupos celulares, llevando implícito una serie de mecanismos, es por esa razón que aparecen en fases tardías de la enfermedad. Dicho lo contrario, la fagocitosis siendo un proceso inmediato, que destruye y libera partículas en minutos hasta horas; los detritos antes mencionados pueden ser captados por el linfocito B para activarlo, siendo quizás menos eficiente que la que se da en la respuesta adquirida, pero útil para la respuesta, ya que conllevará a la producción de anticuerpos por el linfocito. Entonces el solo evento de la fagocitosis puede enlazarse a través de la estimulación del linfocito B o la simple eliminación de residuos para que este produzca anticuerpos siendo un rasgo propio de los mecanismos adquiridos de inmunidad. Además las células que realizan fagocitosis pueden convertirse en células presentadoras de antígenos que es un estímulo necesario para que la respuesta continúe. La destrucción de los organismos o partículas ingeridas en una célula fagocitica pueden ser por 2 mecanismos:

A. INDEPENDIENTES DEL OXÍGENO Depende únicamente de las enzimas que están contenidas dentro del lisosoma.

B. DEPENDIENTES DEL OXÍGENO Al activarse la célula se inicia un proceso metabólico interno que requiere de la presencia y consumo de mayor cantidad de O2. Es aquí donde se inicia el “estallido respiratorio” que es una serie de vías químicas que conducen a la formación de las especies reactivas del O2 (ROS). Las especies reactivas del O2 tienen en sí mismas la capacidad de destruir componentes estructurales del organismo a destruirse o también ser los precursores de otros compuestos. Ej.

Ion superóxido e hidroxilo, siendo estos radicales libres, altamente reactivos e inestables porque necesitan tomar un ion positivo para poder nivelar sus cargas llegando a tomarlo de cualquier parte del organismo e incluso del microorganismo ingerido en el fagolisosoma

volviendo inestables las membranas o componentes estructurales e iniciando ahí mismo la destrucción.

La superoxido dismutasa es una enzima que dismuta (une) los 2 radicales libres anteriores en peróxido de hidrogeno (H2O2), este es un componente con un potente efecto oxidante sobre la superficie molecular de un microorganismo. Además esta enzima puede degradar el peróxido de hidrogeno en sus componentes originales; cualquiera sea el producto tienen un efecto directo sobre la partícula ingerida.

Mieloperoxidasa. Enzima catalizadora de la halogenación del H2O2 generalmente con cloro para convertirlo en hipoclorito.

Producción de Oxido Nítrico. Gas tóxico para organismos que se encuentren dentro del fagolisosoma.

Los fagocitos se dividen en dos grupos:

A. NO PROFESIONALES. Participan en la eliminación de partículas extrañas (células muertas, detritos, cuerpos extraños, microorganismos vivos, etc.). Prácticamente cualquier célula nucleada del organismo puede producir fagocitos o llevar a cabo la fagocitosis, pero los no profesionales no participan en eventos posteriores de la respuesta inmune, no funcionan como células presentadoras de antígeno y son menos eficientes utilizando los mecanismos dependiente del oxígeno.

B. PROFESIONALES. También participan en la eliminación de partículas extrañas pero además participan en la promoción de los mecanismos posteriores (más tardíos) que se dan en la respuesta inmune.

Dentro de los fagocitos profesionales están las células presentadoras de antígeno:

I. Células dendríticas: son de las más particulares, ya que dependiendo de los receptores tipo toll que se involucran en un reconocimiento o en otro lo que determina que esta célula participe en la activación de un tipo de respuesta, o de otra que involucra la activación de los linfocitos T. Estas células son un puente también entre los mecanismos innatos y adquiridos porque son capaces de prolongar la respuesta.

II. Monocitos y III. Macrófagos.

También existen otras células que no son células presentadoras de antígenos pero si son fagocitos altamente eficientes, estos pertenecen a la línea granulocitica los cuales son los polimorfonucleares:

I. Neutrófilos II. Eosinofilos y

III. Basófilos Otro puente que puede encontrarse entre los mecanismos innatos y adquiridos es cuando participan anticuerpos recubriendo a las partículas extrañas para que estas sean reconocidas más fácilmente. Los anticuerpos en una 2° exposición recubren al antígeno para que sea reconocido más rápido y la respuesta contra él sea más rápida. Los anticuerpos que recubren al antígeno reciben el nombre de opsoninas (-opson = ´condimento´); el macrófago para realizar fagocitosis no requiere de la presencia de anticuerpos, pero si puede activarse ante complejos antígeno-anticuerpo convirtiéndose en otro puente que enlaza a los mecanismos innatos con los adquiridos.

INFLAMACIÓN Tiene como función biológica librar al organismo de la causa inicial de una lesión, reconstituir su arquitectura normal (inicia los procesos que tienen que ver con la reparación tisular), destruir al organismo invasor o también limitarlo o controlarlo a un lugar específico para evitar su diseminación. El proceso de inflamación (en condiciones ideales) se da en el tejido vascularizado, es inespecífica, localizada y tiene carácter protector. Los elementos participantes son células del tejido conectivo, moléculas del tejido conectivo y elementos plasmáticos (células y sustancias (humorales)) junto con las microvasculatura. El sistema circulatorio es continuo, para lograr el intercambio de O2 y desechos, el líquido plasmático tiene que llegar al espacio intersticial, esto se logra gracias a la

presión hidrostática del vaso que empuja el volumen sanguíneo hacia los capilares y las células de tipo laxas (no muy firmes) y puede pasar el líquido plasmático al intersticio ayudada por la presión oncotica, este proceso se le denomina trasudado Existen también fuerzas que se oponen las cuales son, la presión hidrostática del tejido y la presión oncotica del vaso sanguíneo, entonces el trasudado vuelve a la sangre, pero este proceso no es 100 % efectivo y queda cierto liquido en el intersticio, acá interviene el sistema linfático para terminar el proceso. El trasudado es rico en proteínas, células inflamatorias que son ricas en mieloperoxidasa que tienen un grupo hemo que da un color verdoso a la célula y se forma un líquido llamado Exudado( Pus) que es drenado por el sistema linfático y lo lleva hacia los ganglios para activar a los linfocitos para que continúen el proceso de respuesta. Activación de las células endoteliales: 1-produccion de Eicosanoides: leucotrienos (vasoconstrictor), tromboxanos (vasodilatador) y PP (vasodilatador) Ejemplo: durante un traumatismo, se liberan fosfolipasas en la cara interna de las células endoteliales, cortando fosfolípidos de membrana, para formar ácido Araquidónico este entra en unas vías ( de poco interés por el momento) para producir Leucotrienos, Tromboxanos y PP que poseen diferente actividad (vasoconstrictor o vasodilatador) para producir unos efectos o mecanismos reguladores. 2-Cambios estructurales del citoesqueleto 3- Sobre producción de moléculas Las células endoteliales producen: selectinas e inmunoglobulinas de la super familias. Y cada una de estas sustancias reconocen a lipoproteínas y a integrinas promoviendo la adhesión de las células, este proceso se llama: Diapédesis. Los polimorfos nucleares: Neutrófilos (más abundantes y por ende más eficientes en realizar la fagocitosis) Eosinofilos y Basófilos, son la línea granulocitica mieloide, formada en la medula ósea, con una vida media corta de 48 horas en condiciones normales. Cuando se activan en un proceso inflamatorio duran solamente pocas horas y la medula ósea responde produciendo más para mandarlos al sitio de acción, este proceso de denomina Leucositosis durante este proceso se producen neutrófilos inmaduros con núcleos en banda (No multilobulados) La célula cebada o mastocito: tienen el mismo origen que los basófilos se encuentran en el tejido conectivo y también participan en las reacciones alérgicas Monocitos: originan macrófagos activados (tienen la capacidad de producir citosinas, la interleucina 1 y 2 el factor de necrosis tumoral que son activadores de celular endoteliales) y células dendríticas.

Cuando el estímulo dura demasiado el macrófago se convierte en otro tipo de célula, la Celulas Gigantes Multinucleares que se forman por acumulación de macrófagos. El C3A, C5A y la bradicina son potentes mediadores pros inflamatorios, originados del complemento. Signos cardinales de la inflamación:

I. Aumento de la temperatura localizada (por el estallido respiratorio)

II. Mayor concentración de glóbulos rojos (enrojecimiento)

III. Hinchazón (por acumulación de células)

IV. Dolor

V. Perdida de la función

Tiempo de duración de la inflamación: Aguda: dura minutos u horas Sub aguda: fase intermedia Crónica: se producen las células gigantes multinucleadas

TAREA: Investigar acerca de la histamina:

A nivel periférico, la histamina es sintetizada por mastocitos, linfocitos, basófilos, plaquetas y células entero-cromafines de la mucosa gástrica. Los RH1 (receptores), RH2 y RH4 participan en la inflamación y otras respuestas del sistema inmunológico; por lo tanto, la histamina puede modificar la respuesta inmune dependiendo de su concentración y del receptor activado. La estimulación de los RH1 aumenta la adhesión y quimiotaxis de los eosinófilos y los neutrófilos (175); en los primeros induce la producción de superóxido (176) y aumenta la expresión de receptores a factores del complemento como C3b (177). Asimismo, se ha observado que la activación de los RH1 favorece la proliferación de las células T y B (178, 179). Un hallazgo relevante es el aumento de las respuestas tipo Th1 por acción de los RH1 (180). Las células endoteliales también expresan RH1 y su activación incrementa la expresión de moléculas de adhesión como la molécula de adhesión intracelular-1 (ICAM-1), la molécula de adhesión vascular 1 (VCAM-1) y la selectina P (181-183). Otros efectos de los RH1 son la disminución de la inmunidad humoral y la estimulación de la producción de IgE (152). Los leucocitos expresan RH2 (184) y la estimulación de estos receptores reduce la activación, quimiotaxis y desgranulación de los neutrófilos y eosinófilos (185). En los monocitos y las células dendríticas, la activación de RH2 suprime la producción del factor de necrosis tumoral-α y de la interleucina-12, y aumenta la producción de la interleucina-10 (186, 187). Otro efecto importante de los RH2 es la inhibición de las respuestas Th1 (180, 188), efecto opuesto al generado por activación de los RH1 (ver arriba). Asimismo, se ha observado que los RH2 inhiben la síntesis de

anticuerpos en los linfocitos B, la proliferación de linfocitos T y la inmunidad celular (189, 190). Debido a que los RH3 son expresados principalmente en el SNC, no se ha reportado una participación importante en la función del sistema inmune. Sin embargo, se ha descrito que la activación del receptor inhibe la liberación de citocinas por macrófagos alveolares, mastocitos y células dendríticas (191). La activación de los RH4 promueve la quimiotaxis de los mastocitos, eosinófilos y células dendríticas por movilización de Ca2+ intracelular, sin efecto en la desgranulación (138, 192), así como la polimerización de la actina, cambios en la morfología celular y en la expresión de moléculas de adhesión, eventos requeridos para la migración celular (139, 148). La activación de los RH4 induce también cambios en la localización tisular de los mastocitos, lo que explicaría la redistribución de estas células en la mucosa nasal observada en la rinitis alérgica (193, 194). Otros agentes quimiotácticos, como el CXCL12, pueden potenciar la respuesta funcional inducida por estimulación de los RH4 (195). La activación de estos receptores puede regular la función de los linfocitos T, ya sea por acción directa o modulando otras células como las dendríticas (137), habiéndose reportado que la estimulación de los RH4 presentes en las células T CD8+ induce la producción de interleucina-16, que actúa como agente quimiotáctico de las células T CD4+ (196). En conjunto, estos datos permiten considerar a la histamina como un agente relevante en el funcionamiento normal del sistema inmunológico y como un blanco terapéutico en patologías del mismo.