Sistema inmunitario adquirido

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El sistema inmunitario adaptativo, también conocido como sistema inmunitario adquirido, es un subsistema del sistema inmunitario que está compuesto por células y procesos sistémicos especializados que eliminan patógenos o previenen su crecimiento. El sistema inmunológico adquirido es una de las dos principales estrategias de inmunidad que se encuentran en los vertebrados (la otra es el sistema inmunológico innato).

Al igual que el sistema innato, el sistema inmunitario adaptativo incluye tanto componentes de inmunidad humoral como componentes de inmunidad mediada por células y destruye los patógenos invasores. A diferencia del sistema inmunitario innato, que está preprogramado para reaccionar ante amplias categorías comunes de patógenos, el sistema inmunitario adaptativo es altamente específico para cada patógeno en particular que el cuerpo ha encontrado.

La inmunidad adaptativa crea una memoria inmunológica después de una respuesta inicial a un patógeno específico y conduce a una respuesta mejorada a encuentros futuros con ese patógeno. Los anticuerpos son una parte fundamental del sistema inmunitario adaptativo. La inmunidad adaptativa puede proporcionar una protección duradera, a veces durante toda la vida de la persona. Por ejemplo, alguien que se recupera del sarampión ahora está protegido contra el sarampión de por vida; en otros casos no brinda protección de por vida, como ocurre con la varicela. Este proceso de inmunidad adaptativa es la base de la vacunación.

Las células que llevan a cabo la respuesta inmunitaria adaptativa son los glóbulos blancos conocidos como linfocitos. Las células B y las células T, dos tipos diferentes de linfocitos, llevan a cabo las actividades principales: respuestas de anticuerpos y respuesta inmune mediada por células. En las respuestas de anticuerpos, las células B se activan para secretar anticuerpos, que son proteínas también conocidas como inmunoglobulinas. Los anticuerpos viajan a través del torrente sanguíneo y se unen al antígeno extraño haciendo que se inactive, lo que no permite que el antígeno se una al huésped. Los antígenos son cualquier sustancia que provoca la respuesta inmunitaria adaptativa. A veces, el sistema adaptativo es incapaz de distinguir las moléculas extrañas dañinas de las inofensivas; los efectos de esto pueden ser fiebre del heno, asma o cualquier otra alergia.

En la inmunidad adaptativa, los receptores específicos de patógenos se "adquieren" durante la vida del organismo (mientras que en la inmunidad innata, los receptores específicos de patógenos ya están codificados en el genoma). Esta respuesta adquirida se llama "adaptativa" porque prepara el sistema inmunitario del cuerpo para desafíos futuros (aunque en realidad también puede ser desadaptativa cuando provoca alergias o autoinmunidad).

El sistema es altamente adaptable debido a dos factores. En primer lugar, la hipermutación somática es un proceso de mutaciones genéticas aleatorias aceleradas en los genes que codifican los anticuerpos, lo que permite la creación de anticuerpos con una especificidad novedosa. En segundo lugar, la recombinación V(D)J selecciona aleatoriamente una región variable (V), una de diversidad (D) y una de unión (J) para la recombinación genética y descarta el resto, lo que produce una combinación única de segmentos de genes de antígeno-receptor en cada linfocito. Este mecanismo permite que una pequeña cantidad de segmentos genéticos genere una gran cantidad de receptores de antígenos diferentes, que luego se expresan de manera única en cada linfocito individual. Dado que el reordenamiento del gen conduce a un cambio irreversible en el ADN de cada célula, toda la progenie (descendencia) de esa célula hereda genes que codifican la misma especificidad de receptor,

Denominación

El término "adaptativo" fue utilizado por primera vez por Robert Good en referencia a las respuestas de anticuerpos en las ranas como sinónimo de "respuesta inmune adquirida" en 1964. Good reconoció que usó los términos como sinónimos, pero solo explicó que prefería usar el término "adaptativo". ". Podría haber estado pensando en la entonces no inverosímil teoría de la formación de anticuerpos en la que los anticuerpos eran plásticos y podían adaptarse a la forma molecular de los antígenos, y/o al concepto de "enzimas adaptativas" descritas por Monod en bacterias, es decir, enzimas cuya expresión podría ser inducida por sus sustratos. La frase fue utilizada casi exclusivamente por Good y sus estudiantes y algunos otros inmunólogos que trabajaban con organismos marginales hasta la década de 1990, cuando se utilizó ampliamente junto con el término "inmunidad innata".Drosophila, un organismo antes marginal para el estudio de la inmunología. El término "adaptativo" como se usa en inmunología es problemático ya que las respuestas inmunes adquiridas pueden ser tanto adaptativas como desadaptativas en el sentido fisiológico. De hecho, tanto las respuestas inmunitarias adquiridas como las innatas pueden ser tanto adaptativas como desadaptativas en el sentido evolutivo. La mayoría de los libros de texto de hoy, siguiendo el uso temprano de Janeway, usan "adaptativo" casi exclusivamente y señalan en los glosarios que el término es sinónimo de "adquirido".

El sentido clásico de "inmunidad adquirida" pasó a significar, desde el descubrimiento de Tonegawa, "inmunidad específica de antígeno mediada por reordenamientos de genes somáticos que crean receptores de antígenos que definen clones". En la última década, el término "adaptativo" se ha aplicado cada vez más a otra clase de respuesta inmunitaria no asociada hasta ahora con reordenamientos de genes somáticos. Estos incluyen la expansión de las células asesinas naturales (NK) con una especificidad hasta ahora inexplicable para los antígenos, la expansión de las células NK que expresan receptores codificados en la línea germinal y la activación de otras células inmunitarias innatas a un estado activado que confiere una "memoria inmunitaria" a corto plazo. ". En este sentido, la "inmunidad adaptativa" se parece más al concepto de "estado activado" o "heterostasis",

Funciones

La inmunidad adquirida se activa en los vertebrados cuando un patógeno evade el sistema inmunitario innato y (1) genera un nivel umbral de antígeno y (2) genera señales de "extraño" o "peligro" que activan las células dendríticas.

Las principales funciones del sistema inmunitario adquirido incluyen:

En los seres humanos, el sistema inmunitario adaptativo tarda de 4 a 7 días en generar una respuesta significativa.

Linfocitos

Los linfocitos T y B son las células del sistema inmunitario adaptativo. El cuerpo humano tiene alrededor de 2 billones de linfocitos, que son del 20 al 40 % de los glóbulos blancos; su masa total es aproximadamente la misma que la del cerebro o el hígado. El torrente sanguíneo periférico contiene sólo el 2% de todos los linfocitos circulantes; el 98% restante se mueve dentro de los tejidos y el sistema linfático, que incluye los ganglios linfáticos y el bazo. En los seres humanos, aproximadamente el 1-2% de la reserva de linfocitos recircula cada hora para aumentar la oportunidad de que las células se encuentren con el patógeno y el antígeno específicos a los que reaccionan.

Las células B y las células T se derivan de las mismas células madre hematopoyéticas multipotentes y se ven idénticas entre sí hasta que se activan. Las células B juegan un papel importante en la respuesta inmune humoral, mientras que las células T están íntimamente involucradas en las respuestas inmunes mediadas por células. En todos los vertebrados excepto Agnatha, las células B y las células T son producidas por células madre en la médula ósea. Luego, los progenitores de células T migran de la médula ósea al timo, donde se desarrollan aún más.

En un animal adulto, los órganos linfoides periféricos contienen una mezcla de células B y T en al menos tres etapas de diferenciación:

Presentación de antígeno

La inmunidad adquirida se basa en la capacidad de las células inmunitarias para distinguir entre las propias células del cuerpo y los invasores no deseados. Las células del huésped expresan antígenos "propios". Estos antígenos son diferentes de los que se encuentran en la superficie de las bacterias o en la superficie de las células huésped infectadas por virus (antígenos "no propios" o "extraños"). La respuesta inmunitaria adquirida se desencadena al reconocer un antígeno extraño en el contexto celular de una célula dendrítica activada.

Con la excepción de las células no nucleadas (incluidos los eritrocitos), todas las células son capaces de presentar antígenos a través de la función de las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). Algunas células están especialmente equipadas para presentar antígenos y cebar células T vírgenes. Las células dendríticas, las células B y los macrófagos están equipados con ligandos "coestimuladores" especiales reconocidos por receptores coestimuladores en las células T y se denominan células presentadoras de antígeno profesionales (APC).

Los APC profesionales pueden activar varios subgrupos de células T, y cada tipo de célula T está especialmente equipado para hacer frente a cada toxina o patógeno microbiano único. El tipo de célula T activada y el tipo de respuesta generada dependen, en parte, del contexto en el que la APC encontró el antígeno por primera vez.

Antígenos exógenos

Las células dendríticas engullen patógenos exógenos, como bacterias, parásitos o toxinas en los tejidos y luego migran, a través de señales quimiotácticas, a los ganglios linfáticos enriquecidos con células T. Durante la migración, las células dendríticas experimentan un proceso de maduración en el que pierden la mayor parte de su capacidad para engullir a otros patógenos y desarrollan la capacidad de comunicarse con las células T. La célula dendrítica usa enzimas para cortar el patógeno en pedazos más pequeños, llamados antígenos. En el ganglio linfático, la célula dendrítica muestra estos antígenos no propios en su superficie acoplándolos a un receptor llamado complejo mayor de histocompatibilidad o MHC (también conocido en humanos como antígeno leucocitario humano (HLA)). Este complejo MHC-antígeno es reconocido por las células T que pasan por el ganglio linfático. Los antígenos exógenos generalmente se muestran en moléculas MHC de clase II,

Antígenos endógenos

Los antígenos endógenos son producidos por bacterias y virus intracelulares que se replican dentro de una célula huésped. La célula huésped usa enzimas para digerir proteínas asociadas viralmente y muestra estas piezas en su superficie a las células T al acoplarlas al MHC. Los antígenos endógenos se muestran típicamente en las moléculas MHC de clase I y activan las células T citotóxicas CD8+. Con la excepción de las células no nucleadas (incluidos los eritrocitos), todas las células huésped expresan el MHC de clase I.

Linfocitos T

Linfocitos T CD8+ y citotoxicidad

Los linfocitos T citotóxicos (también conocidos como TC, linfocitos T asesinos o linfocitos T citotóxicos (CTL)) son un subgrupo de linfocitos T que inducen la muerte de las células que están infectadas con virus (y otros patógenos), o que son dañado o disfuncional.

Las células T citotóxicas ingenuas se activan cuando su receptor de células T (TCR) interactúa fuertemente con una molécula MHC de clase I unida a un péptido. Esta afinidad depende del tipo y la orientación del complejo antígeno/MHC, y es lo que mantiene unidos el CTL y la célula infectada. Una vez activado, el CTL se somete a un proceso llamado selección clonal, en el que gana funciones y se divide rápidamente para producir un ejército de células efectoras "armadas". El CTL activado luego viaja por todo el cuerpo en busca de células que porten ese péptido único MHC Clase I +.

Cuando se exponen a estas células somáticas infectadas o disfuncionales, los CTL efectores liberan perforina y granulisina: citotoxinas que forman poros en la membrana plasmática de la célula diana, lo que permite que los iones y el agua fluyan hacia la célula infectada y provocan su ruptura o lisis. CTL libera granzima, una serina proteasa encapsulada en un gránulo que ingresa a las células a través de los poros para inducir la apoptosis (muerte celular). Para limitar el daño tisular extenso durante una infección, la activación de CTL está estrictamente controlada y, en general, requiere una señal de activación de MHC/antígeno muy fuerte, o señales de activación adicionales proporcionadas por células T "auxiliares" (ver más abajo).

Al resolverse la infección, la mayoría de las células efectoras mueren y los fagocitos las eliminan, pero algunas de estas células permanecen como células de memoria. En un encuentro posterior con el mismo antígeno, estas células de memoria se diferencian rápidamente en células efectoras, acortando drásticamente el tiempo necesario para generar una respuesta eficaz.

Células T colaboradoras

Los linfocitos CD4+, también llamados linfocitos T "auxiliares", son mediadores de la respuesta inmunitaria y desempeñan un papel importante en el establecimiento y la maximización de las capacidades de la respuesta inmunitaria adquirida. Estas células no tienen actividad citotóxica ni fagocítica; y no puede matar células infectadas ni eliminar patógenos, pero, en esencia, "gestionar" la respuesta inmunitaria, dirigiendo a otras células para que realicen estas tareas.

Las células T auxiliares expresan receptores de células T (TCR) que reconocen el antígeno unido a moléculas MHC de clase II. La activación de una célula T auxiliar ingenua hace que libere citocinas, lo que influye en la actividad de muchos tipos de células, incluida la APC (célula presentadora de antígenos) que la activó. Las células T auxiliares requieren un estímulo de activación mucho más suave que las células T citotóxicas. Las células T auxiliares pueden proporcionar señales adicionales que "ayudan" a activar las células citotóxicas.

Th1 y Th2: respuestas de células T colaboradoras

Clásicamente, un APC profesional puede inducir dos tipos de respuestas de células auxiliares CD4 T efectoras, denominadas Th1 y Th2, cada una diseñada para eliminar diferentes tipos de patógenos. Los factores que dictan si una infección desencadena una respuesta de tipo Th1 o Th2 no se comprenden completamente, pero la respuesta generada juega un papel importante en la eliminación de diferentes patógenos.

La respuesta Th1 se caracteriza por la producción de interferón-gamma, que activa las actividades bactericidas de los macrófagos e induce a las células B a producir anticuerpos opsonizantes (marcadores para la fagocitosis) y fijadores del complemento, y conduce a la inmunidad mediada por células. En general, las respuestas Th1 son más efectivas contra los patógenos intracelulares (virus y bacterias que se encuentran dentro de las células huésped).

La respuesta Th2 se caracteriza por la liberación de Interleucina 5, que induce a los eosinófilos en la eliminación de parásitos. Th2 también produce interleucina 4, que facilita el cambio de isotipo de células B. En general, las respuestas Th2 son más eficaces contra las bacterias extracelulares, los parásitos, incluidos los helmintos y las toxinas. Al igual que las células T citotóxicas, la mayoría de las células auxiliares CD4 mueren al resolverse la infección y quedan unas pocas como células de memoria CD4.

Cada vez más, existe una fuerte evidencia de estudios científicos basados ​​en ratones y humanos de una diversidad más amplia en los subconjuntos de células T colaboradoras efectoras CD4. Las células T reguladoras (Treg) se han identificado como importantes reguladores negativos de la inmunidad adaptativa, ya que limitan y suprimen el sistema inmunitario para controlar las respuestas inmunitarias aberrantes a los autoantígenos; un mecanismo importante en el control del desarrollo de enfermedades autoinmunes. Las células T auxiliares foliculares (Tfh) son otra población distinta de células CD4 efectoras.Células T que se desarrollan a partir de células T ingenuas después de la activación del antígeno. Las células Tfh están especializadas en ayudar a la inmunidad humoral de las células B, ya que tienen la capacidad única de migrar a las células B foliculares en los órganos linfoides secundarios y proporcionarles señales paracrinas positivas para permitir la generación y recuperación de la producción de anticuerpos maduros por afinidad de alta calidad. Al igual que las células Treg, las células Tfh también desempeñan un papel en la tolerancia inmunológica, ya que una expansión anormal del número de células Tfh puede conducir a la producción de anticuerpos autorreactivos sin restricciones que causan trastornos autoinmunitarios sistémicos graves.

La relevancia de las células auxiliares CD4 T se destaca durante una infección por VIH. El VIH es capaz de subvertir el sistema inmunitario al atacar específicamente las células T CD4, precisamente las células que podrían impulsar la eliminación del virus, pero también las células que impulsan la inmunidad contra todos los demás patógenos que se encuentran durante la vida de un organismo.

Células T gamma delta

Las células T gamma delta (células T γδ) poseen un receptor de células T alternativo (TCR) a diferencia de las células T CD4+ y CD8+ αβ y comparten características de las células T auxiliares, las células T citotóxicas y las células asesinas naturales. Al igual que otros subconjuntos de células T "no convencionales" que portan TCR invariantes, como las células T asesinas naturales restringidas por CD1d, las células T γδ exhiben características que las ubican en el límite entre la inmunidad innata y la adquirida. Por un lado, las células T γδ pueden considerarse un componente de la inmunidad adaptativa en el sentido de que reorganizan los genes TCR a través de la recombinación V(D)J, que también produce diversidad de unión, y desarrollan un fenotipo de memoria. Por otra parte, sin embargo, los diversos subconjuntos también pueden considerarse parte del sistema inmunitario innato en el que pueden utilizarse receptores TCR o NK restringidos como receptor de reconocimiento de patrones. Por ejemplo,

Linfocitos B y producción de anticuerpos

Las células B son las principales células involucradas en la creación de anticuerpos que circulan en el plasma sanguíneo y la linfa, lo que se conoce como inmunidad humoral. Los anticuerpos (también conocidos como inmunoglobulina, Ig) son proteínas grandes en forma de Y que utiliza el sistema inmunitario para identificar y neutralizar objetos extraños. En los mamíferos, existen cinco tipos de anticuerpos: IgA, IgD, IgE, IgG e IgM, que difieren en sus propiedades biológicas; cada uno ha evolucionado para manejar diferentes tipos de antígenos. Tras la activación, las células B producen anticuerpos, cada uno de los cuales reconoce un antígeno único y neutraliza patógenos específicos.

La unión de antígenos y anticuerpos provocaría cinco mecanismos de protección diferentes:

Al igual que las células T, las células B expresan un receptor único de células B (BCR), en este caso, una molécula de anticuerpo unida a la membrana. Todo el BCR de cualquier clon de células B reconoce y se une a un solo antígeno en particular. Una diferencia crítica entre las células B y las células T es cómo cada célula "ve" un antígeno. Las células T reconocen su antígeno afín en una forma procesada, como un péptido en el contexto de una molécula MHC, mientras que las células B reconocen los antígenos en su forma nativa. Una vez que una célula B encuentra su antígeno afín (o específico) (y recibe señales adicionales de una célula T auxiliar (predominantemente de tipo Th2)), se diferencia aún más en una célula efectora, conocida como célula plasmática.

Las células plasmáticas son células de vida corta (2 a 3 días) que secretan anticuerpos. Estos anticuerpos se unen a los antígenos, haciéndolos objetivos más fáciles para los fagocitos y desencadenan la cascada del complemento. Alrededor del 10% de las células plasmáticas sobreviven para convertirse en células B de memoria específicas de antígeno de larga vida. Ya preparadas para producir anticuerpos específicos, se puede pedir a estas células que respondan rápidamente si el mismo patógeno vuelve a infectar al huésped, mientras que el huésped experimenta pocos o ningún síntoma.

Sistemas alternativos

En vertebrados sin mandíbula

Los vertebrados sin mandíbula primitivos, como la lamprea y el mixino, tienen un sistema inmunitario adaptativo que muestra 3 linajes celulares diferentes, cada uno de los cuales comparte un origen común con las células B, las células T αβ y las células T γΔ de tipo innato. En lugar de los clásicos anticuerpos y receptores de células T, estos animales poseen una gran variedad de moléculas denominadas receptores de linfocitos variables (VLR, por sus siglas en inglés) que, al igual que los receptores de antígenos de los vertebrados con mandíbula, se producen a partir de solo un pequeño número (uno o dos) de genes Se cree que estas moléculas se unen a antígenos patógenos de manera similar a los anticuerpos y con el mismo grado de especificidad.

En insectos

Durante mucho tiempo se pensó que los insectos y otros invertebrados sólo poseían un sistema inmunitario innato. Sin embargo, en los últimos años se han descubierto en insectos algunas de las características básicas de la inmunidad adaptativa. Esos rasgos son la memoria inmune y la especificidad. Aunque las características están presentes, los mecanismos son diferentes de los de los vertebrados.

La memoria inmune en los insectos se descubrió a través del fenómeno de cebado. Cuando los insectos están expuestos a dosis no letales o bacterias muertas por calor, pueden desarrollar un recuerdo de esa infección que les permite resistir dosis letales de la misma bacteria a la que estuvieron expuestos antes. A diferencia de los vertebrados, los insectos no poseen células específicas para la inmunidad adaptativa. En cambio, esos mecanismos están mediados por hemocitos. Los hemocitos funcionan de manera similar a los fagocitos y, después del cebado, pueden reconocer y engullir al patógeno con mayor eficacia. También se demostró que es posible transferir la memoria a la descendencia. Por ejemplo, en las abejas melíferas, si la reina está infectada con bacterias, las obreras recién nacidas tienen habilidades mejoradas para luchar contra las mismas bacterias.Otro modelo experimental basado en el escarabajo rojo de la harina también mostró transferencia de memoria cebada específica de patógenos a la descendencia de madres y padres.

La teoría más comúnmente aceptada de la especificidad se basa en el gen Dscam. El gen Dscam, también conocido como molécula adhesiva de células del síndrome de Down, es un gen que contiene 3 dominios Ig variables. Esos dominios pueden empalmarse alternativamente alcanzando un alto número de variaciones. Se demostró que después de la exposición a diferentes patógenos se producen diferentes formas de empalme de dscam. Después de que los animales con diferentes formas de empalme se exponen al mismo patógeno, solo sobreviven los individuos con la forma de empalme específica para ese patógeno.

Otro mecanismo que respalda la especificidad de la inmunidad a los insectos es el ARN de interferencia (ARNi). RNAi es una forma de inmunidad antiviral con alta especificidad. Tiene varias vías diferentes que terminan con el virus incapaz de replicarse. Una de las vías es el siRNA en el que el ARN de doble cadena largo se corta en pedazos que sirven como moldes para el complejo proteico Ago2-RISC que encuentra y degrada el ARN complementario del virus. La vía de miARN en el citoplasma se une al complejo Ago1-RISC y funciona como plantilla para la degradación del ARN viral. El último es piRNA, donde el ARN pequeño se une a la familia de proteínas Piwi y controla las transposonas y otros elementos móviles. A pesar de la investigación, los mecanismos exactos responsables de la estimulación inmunológica y la especificidad en los insectos no están bien descritos.

Memoria inmunologica

Cuando las células B y las células T se activan, algunas se convierten en células B de memoria y otras en células T de memoria. A lo largo de la vida de un animal, estas células de memoria forman una base de datos de linfocitos B y T efectivos. Tras la interacción con un antígeno previamente encontrado, se seleccionan y activan las células de memoria apropiadas. De esta manera, la segunda y subsiguientes exposiciones a un antígeno producen una respuesta inmune más fuerte y rápida. Esto es "adaptativo" en el sentido de que el sistema inmunitario del cuerpo se prepara para desafíos futuros, pero es "inadaptado" por supuesto si los receptores son autoinmunes. La memoria inmunológica puede adoptar la forma de memoria pasiva a corto plazo o memoria activa a largo plazo.

Memoria pasiva

La memoria pasiva suele ser a corto plazo, con una duración de entre unos pocos días y varios meses. Los recién nacidos no han tenido exposición previa a los microbios y son particularmente vulnerables a las infecciones. La madre proporciona varias capas de protección pasiva. En el útero, la IgG materna se transporta directamente a través de la placenta, de modo que, al nacer, los bebés humanos tienen altos niveles de anticuerpos, con el mismo rango de especificidades antigénicas que su madre. La leche materna contiene anticuerpos (principalmente IgA) que se transfieren al intestino del lactante, protegiéndolo contra infecciones bacterianas, hasta que el recién nacido puede sintetizar sus propios anticuerpos.

Esta es la inmunidad pasiva porque el feto en realidad no produce células de memoria o anticuerpos: solo los toma prestados. La inmunidad pasiva a corto plazo también se puede transferir artificialmente de un individuo a otro a través de un suero rico en anticuerpos.

Memoria activa

En general, la inmunidad activa es a largo plazo y puede adquirirse por infección seguida de activación de células B y células T, o adquirida artificialmente por vacunas, en un proceso llamado inmunización.

Inmunización

Históricamente, las enfermedades infecciosas han sido la principal causa de muerte en la población humana. Durante el último siglo, se han desarrollado dos factores importantes para combatir su propagación: el saneamiento y la inmunización. La inmunización (comúnmente denominada vacunación) es la inducción deliberada de una respuesta inmunitaria y representa la manipulación individual más eficaz del sistema inmunitario que han desarrollado los científicos. Las inmunizaciones tienen éxito porque utilizan la especificidad natural del sistema inmunitario así como su inducibilidad.

El principio detrás de la inmunización es introducir un antígeno, derivado de un organismo causante de la enfermedad, que estimula el sistema inmunitario para desarrollar inmunidad protectora contra ese organismo, pero que por sí mismo no causa los efectos patógenos de ese organismo. Un antígeno (abreviatura de generador de anticuerpos) se define como cualquier sustancia que se une a un anticuerpo específico y provoca una respuesta inmunitaria adaptativa.

La mayoría de las vacunas virales se basan en virus vivos atenuados, mientras que muchas vacunas bacterianas se basan en componentes acelulares de microorganismos, incluidos componentes de toxinas inofensivas. Muchos antígenos derivados de vacunas acelulares no inducen fuertemente una respuesta adaptativa, y la mayoría de las vacunas bacterianas requieren la adición de adyuvantes que activen las células presentadoras de antígenos del sistema inmunitario innato para mejorar la inmunogenicidad.

Diversidad inmunológica

La mayoría de las moléculas grandes, incluidas prácticamente todas las proteínas y muchos polisacáridos, pueden servir como antígenos. Las partes de un antígeno que interactúan con una molécula de anticuerpo o un receptor de linfocitos se denominan epítopos o determinantes antigénicos. La mayoría de los antígenos contienen una variedad de epítopos y pueden estimular la producción de anticuerpos, respuestas de células T específicas o ambas. Una proporción muy pequeña (menos del 0,01 %) del total de linfocitos puede unirse a un antígeno en particular, lo que sugiere que solo unas pocas células responden a cada antígeno.

Para que la respuesta adquirida "recuerde" y elimine una gran cantidad de patógenos, el sistema inmunitario debe ser capaz de distinguir entre muchos antígenos diferentes, y los receptores que reconocen los antígenos deben producirse en una gran variedad de configuraciones, en esencia, un receptor (en menos) para cada patógeno diferente que pueda encontrarse. Incluso en ausencia de estimulación con antígenos, un ser humano puede producir más de 1 billón de moléculas de anticuerpos diferentes. Se necesitarían millones de genes para almacenar la información genética que produce estos receptores, pero el genoma humano completo contiene menos de 25.000 genes.

Se producen miles de receptores a través de un proceso conocido como selección clonal. De acuerdo con la teoría de la selección clonal, al nacer, un animal genera aleatoriamente una gran diversidad de linfocitos (cada uno con un receptor de antígeno único) a partir de la información codificada en una pequeña familia de genes. Para generar cada receptor de antígeno único, estos genes se han sometido a un proceso llamado recombinación V(D)J, o diversificación combinatoria, en el que un segmento génico se recombina con otros segmentos génicos para formar un solo gen único. Este proceso de ensamblaje genera la enorme diversidad de receptores y anticuerpos, antes de que el cuerpo encuentre antígenos, y permite que el sistema inmunitario responda a una diversidad casi ilimitada de antígenos.A lo largo de la vida de un animal, los linfocitos que pueden reaccionar contra los antígenos que un animal realmente encuentra son seleccionados para actuar, dirigidos contra cualquier cosa que exprese ese antígeno.

Tenga en cuenta que las partes innatas y adquiridas del sistema inmunitario trabajan juntas, no una a pesar de la otra. El brazo adquirido, las células B y T no podrían funcionar sin la entrada del sistema innato. Las células T son inútiles sin células presentadoras de antígenos que las activen, y las células B se paralizan sin la ayuda de las células T. Por otro lado, el sistema innato probablemente se vería invadido por patógenos sin la acción especializada de la respuesta inmunitaria adaptativa.

Inmunidad adquirida durante el embarazo

La piedra angular del sistema inmunitario es el reconocimiento del "yo" frente al "no-yo". Por lo tanto, los mecanismos que protegen al feto humano (que se considera "no propio") del ataque del sistema inmunitario son particularmente interesantes. Aunque no ha surgido una explicación completa para explicar esta misteriosa, ya menudo repetida, falta de rechazo, dos razones clásicas pueden explicar cómo se tolera al feto. La primera es que el feto ocupa una parte del cuerpo protegida por una barrera no inmunológica, el útero, que el sistema inmunitario no patrulla de forma rutinaria. La segunda es que el propio feto puede promover la inmunosupresión local en la madre, quizás por un proceso de agotamiento activo de nutrientes.Una explicación más moderna para esta inducción de tolerancia es que las glicoproteínas específicas expresadas en el útero durante el embarazo suprimen la respuesta inmune uterina (ver eu-FEDS).

Durante el embarazo en los mamíferos vivíparos (todos los mamíferos excepto los monotremas), los retrovirus endógenos (ERV) se activan y se producen en grandes cantidades durante la implantación del embrión. Actualmente se sabe que poseen propiedades inmunosupresoras, lo que sugiere un papel en la protección del embrión del sistema inmunológico de su madre. Además, las proteínas de fusión viral provocan la formación del sincitio placentario para limitar el intercambio de células migratorias entre el embrión en desarrollo y el cuerpo de la madre (algo que un epitelio no puede hacer lo suficiente, ya que ciertas células sanguíneas se especializan para insertarse entre las células epiteliales adyacentes).). La acción inmunodepresora fue el comportamiento normal inicial del virus, similar al VIH. Las proteínas de fusión eran una forma de propagar la infección a otras células simplemente fusionándolas con la infectada (el VIH también hace esto). Se cree que los ancestros de los mamíferos vivíparos modernos evolucionaron luego de una infección por este virus, lo que permitió que el feto sobreviviera al sistema inmunológico de la madre.

El proyecto del genoma humano encontró varios miles de ERV clasificados en 24 familias.

Teoría de la red inmune

La teoría de la red inmunitaria proporciona un marco teórico que explica el funcionamiento del sistema inmunitario adquirido, basado en interacciones entre idiotipos (características moleculares únicas de un clonotipo, es decir, el conjunto único de determinantes antigénicos de la porción variable de un anticuerpo) y "anticuerpos". idiotipos' (receptores de antígenos que reaccionan con el idiotipo como si fuera un antígeno extraño). Esta teoría, que se basa en la hipótesis de selección clonal existente y que desde 1974 ha sido desarrollada principalmente por Niels Jerne y Geoffrey W. Hoffmann, se considera relevante para la comprensión de la patogenia del VIH y la búsqueda de una vacuna contra el VIH.

Estimulación de la inmunidad adaptativa

Uno de los desarrollos más interesantes en la ciencia biomédica durante las últimas décadas ha sido la elucidación de los mecanismos que median la inmunidad innata. Un conjunto de mecanismos inmunitarios innatos es humoral, como la activación del complemento. Otro conjunto comprende receptores de reconocimiento de patrones, como los receptores de tipo toll, que inducen la producción de interferones y otras citocinas que aumentan la resistencia de las células, como los monocitos, a las infecciones. Las citocinas producidas durante las respuestas inmunitarias innatas se encuentran entre los activadores de las respuestas inmunitarias adaptativas. Los anticuerpos ejercen efectos aditivos o sinérgicos con mecanismos de inmunidad innata. Grupos inestables de HbS Band-3, una importante proteína integral de glóbulos rojos;los anticuerpos reconocen estos grupos y aceleran su eliminación por parte de las células fagocíticas. Las proteínas agrupadas de la Banda 3 con anticuerpos adjuntos activan el complemento, y los fragmentos C3 del complemento son opsoninas reconocidas por el receptor del complemento CR1 en las células fagocíticas.

Un estudio de población ha demostrado que el efecto protector del rasgo de células falciformes contra la malaria falciparum implica el aumento de las respuestas inmunitarias adquiridas e innatas al parásito de la malaria, lo que ilustra la transición esperada de la inmunidad innata a la adquirida.

Las infecciones repetidas de malaria fortalecen la inmunidad adquirida y amplían sus efectos contra los parásitos que expresan diferentes antígenos de superficie. Para la edad escolar, la mayoría de los niños han desarrollado una inmunidad adaptativa eficaz contra la malaria. Estas observaciones plantean interrogantes sobre los mecanismos que favorecen la supervivencia de la mayoría de los niños en África y permiten que algunos desarrollen infecciones potencialmente letales.

En la malaria, como en otras infecciones, las respuestas inmunitarias innatas conducen y estimulan respuestas inmunitarias adaptativas. El control genético de la inmunidad innata y adquirida es ahora una disciplina amplia y floreciente.

Las respuestas inmunitarias humorales y mediadas por células limitan la multiplicación del parásito del paludismo, y muchas citoquinas contribuyen a la patogenia del paludismo, así como a la resolución de las infecciones.

Evolución

El sistema inmunitario adquirido, que se ha estudiado mejor en los mamíferos, se originó en los peces con mandíbulas hace aproximadamente 500 millones de años. La mayoría de las moléculas, células, tejidos y mecanismos asociados de este sistema de defensa se encuentran en los peces cartilaginosos.Los receptores de linfocitos, Ig y TCR, se encuentran en todos los vertebrados con mandíbula. La clase de Ig más antigua, IgM, se une a la membrana y luego se secreta tras la estimulación de las células B cartilaginosas de los peces. Otro isotipo, la IgW de tiburón, está relacionada con la IgD de mamíferos. Los TCR, tanto α/β como γ/δ, se encuentran en todos los animales, desde los gnatóstomos hasta los mamíferos. La organización de los segmentos de genes que experimentan un reordenamiento de genes difiere en los peces cartilaginosos, que tienen una forma de grupo en comparación con la forma de translocón en los peces óseos a los mamíferos. Al igual que TCR e Ig, el MHC se encuentra solo en vertebrados con mandíbula. Los genes implicados en el procesamiento y la presentación de antígenos, así como los genes de clase I y clase II, están estrechamente relacionados con el MHC de casi todas las especies estudiadas.

Las células linfoides se pueden identificar en algunos deuterostomas prevertebrados (es decir, erizos de mar). Estos se unen al antígeno con los receptores de reconocimiento de patrones (PRR) del sistema inmunitario innato. En los peces sin mandíbula, dos subconjuntos de linfocitos utilizan receptores de linfocitos variables (VLR) para la unión al antígeno. La diversidad es generada por un reordenamiento mediado por citosina desaminasa de segmentos de ADN basados ​​en LRR. No hay evidencia de los genes activadores de la recombinación (RAG) que reorganizan los segmentos de los genes Ig y TCR en los vertebrados con mandíbula.

Se cree que la evolución del AIS, basado en moléculas de Ig, TCR y MHC, surgió de dos eventos evolutivos principales: la transferencia del transposón RAG (posiblemente de origen viral) y dos duplicaciones del genoma completo. Aunque las moléculas del AIS están bien conservadas, también están evolucionando rápidamente. Sin embargo, un enfoque comparativo encuentra que muchas características son bastante uniformes en todos los taxones. Todas las características principales del AIS surgieron pronto y rápidamente. Los peces sin mandíbula tienen un AIS diferente que se basa en el reordenamiento de genes para generar diversos receptores inmunes con una dicotomía funcional que es paralela a las moléculas de Ig y TCR. El sistema inmunológico innato, que tiene un papel importante en la activación de AIS, es el sistema de defensa más importante de invertebrados y plantas.

Tipos de inmunidad adquirida

La inmunidad se puede adquirir de forma activa o pasiva. La inmunidad se adquiere activamente cuando una persona se expone a sustancias extrañas y el sistema inmunitario responde. La inmunidad pasiva es cuando los anticuerpos se transfieren de un huésped a otro. Tanto la inmunidad adquirida activamente como la adquirida pasivamente pueden obtenerse por medios naturales o artificiales.

Adquirido naturalmenteadquirido artificialmente
Activo: el antígeno ingresa al cuerpo de forma natural.Activo: los antígenos se introducen en las vacunas.
Pasivo: los anticuerpos pasan de la madre al feto a través de la placenta o al bebé a través de la leche materna.Pasivo: los anticuerpos preformados en el suero inmunitario se introducen mediante inyección.