Sistema inmunológico

El sistema inmunológico o sistema inmunitario, es una red de procesos biológicos que protege a un organismo de enfermedades. Detecta y responde a una amplia variedad de patógenos, desde virus hasta gusanos parásitos, pasando por células cancerosas y objetos como astillas de madera, distinguiéndolos del propio tejido sano del organismo. Muchas especies tienen dos subsistemas principales del sistema inmunológico. El sistema inmunitario innato proporciona una respuesta preconfigurada a amplios grupos de situaciones y estímulos. El sistema inmunitario adaptativo proporciona una respuesta personalizada a cada estímulo al aprender a reconocer las moléculas que ha encontrado previamente. Ambos utilizan moléculas y células para realizar sus funciones.

Casi todos los organismos tienen algún tipo de sistema inmunológico. Las bacterias tienen un sistema inmunológico rudimentario en forma de enzimas que protegen contra las infecciones por virus. Otros mecanismos inmunológicos básicos evolucionaron en plantas y animales antiguos y permanecen en sus descendientes modernos. Estos mecanismos incluyen fagocitosis, péptidos antimicrobianos llamados defensinas y el sistema del complemento. Los vertebrados con mandíbula, incluidos los humanos, tienen mecanismos de defensa aún más sofisticados, incluida la capacidad de adaptarse para reconocer patógenos de manera más eficiente. La inmunidad adaptativa (o adquirida) crea una memoria inmunológica que conduce a una respuesta mejorada a encuentros posteriores con el mismo patógeno. Este proceso de inmunidad adquirida es la base de la vacunación.

La disfunción del sistema inmunológico puede causar enfermedades autoinmunes, enfermedades inflamatorias y cáncer. La inmunodeficiencia ocurre cuando el sistema inmunitario está menos activo de lo normal, lo que provoca infecciones recurrentes y potencialmente mortales. En los seres humanos, la inmunodeficiencia puede ser el resultado de una enfermedad genética como una inmunodeficiencia combinada grave, enfermedades adquiridas como el VIH/SIDA o el uso de medicamentos inmunosupresores. La autoinmunidad resulta de un sistema inmunitario hiperactivo que ataca los tejidos normales como si fueran organismos extraños. Las enfermedades autoinmunes comunes incluyen la tiroiditis de Hashimoto, la artritis reumatoide, la diabetes mellitus tipo 1 y el lupus eritematoso sistémico. La inmunología cubre el estudio de todos los aspectos del sistema inmunológico.

Defensa en capas

El sistema inmunitario protege a su huésped de la infección con defensas en capas de especificidad creciente. Las barreras físicas evitan que patógenos como bacterias y virus entren en el organismo. Si un patógeno traspasa estas barreras, el sistema inmunitario innato proporciona una respuesta inmediata, pero no específica. Los sistemas inmunes innatos se encuentran en todos los animales. Si los patógenos evaden con éxito la respuesta innata, los vertebrados poseen una segunda capa de protección, el sistema inmunitario adaptativo, que es activado por la respuesta innata.Aquí, el sistema inmunitario adapta su respuesta durante una infección para mejorar su reconocimiento del patógeno. Esta respuesta mejorada luego se retiene después de que el patógeno ha sido eliminado, en forma de una memoria inmunológica, y permite que el sistema inmunitario adaptativo realice ataques más rápidos y más fuertes cada vez que se encuentra con este patógeno.

Sistema inmune innato	Sistema inmune adaptativo
La respuesta no es específica	Respuesta específica a patógenos y antígenos
La exposición conduce a una respuesta máxima inmediata	Tiempo de retraso entre la exposición y la respuesta máxima
Componentes mediados por células y humorales	Componentes mediados por células y humorales
Sin memoria inmunológica	La exposición conduce a la memoria inmunológica
Se encuentra en casi todas las formas de vida.	Se encuentra solo en vertebrados con mandíbula

Tanto la inmunidad innata como la adaptativa dependen de la capacidad del sistema inmunitario para distinguir entre moléculas propias y ajenas. En inmunología, las moléculas propias son componentes del cuerpo de un organismo que el sistema inmunitario puede distinguir de las sustancias extrañas. Por el contrario, las moléculas no propias son aquellas reconocidas como moléculas extrañas. Una clase de moléculas no propias se denominan antígenos (originalmente llamados así por ser generadores de anticuerpos ) y se definen como sustancias que se unen a receptores inmunitarios específicos y provocan una respuesta inmunitaria.

Barreras de superficie

Varias barreras protegen a los organismos de la infección, incluidas las barreras mecánicas, químicas y biológicas. La cutícula cerosa de la mayoría de las hojas, el exoesqueleto de los insectos, las cáscaras y membranas de los huevos depositados externamente y la piel son ejemplos de barreras mecánicas que son la primera línea de defensa contra la infección. Los organismos no pueden aislarse completamente de su entorno, por lo que los sistemas actúan para proteger las aberturas del cuerpo, como los pulmones, los intestinos y el tracto genitourinario. En los pulmones, la tos y los estornudos expulsan mecánicamente patógenos y otros irritantes del tracto respiratorio. La acción de enjuague de las lágrimas y la orina también expulsa mecánicamente los patógenos, mientras que la mucosidad secretada por el tracto respiratorio y gastrointestinal sirve para atrapar y enredar a los microorganismos.

Las barreras químicas también protegen contra la infección. La piel y el tracto respiratorio secretan péptidos antimicrobianos como las β-defensinas. Las enzimas como la lisozima y la fosfolipasa A2 en la saliva, las lágrimas y la leche materna también son antibacterianas. Las secreciones vaginales sirven como barrera química después de la menarquia, cuando se vuelven ligeramente ácidas, mientras que el semen contiene defensinas y zinc para matar patógenos. En el estómago, el ácido gástrico sirve como defensa química contra los patógenos ingeridos.

Dentro de los tractos genitourinario y gastrointestinal, la flora comensal sirve como barrera biológica al competir con las bacterias patógenas por el alimento y el espacio y, en algunos casos, al cambiar las condiciones de su entorno, como el pH o el hierro disponible. Como resultado, se reduce la probabilidad de que los patógenos alcancen cantidades suficientes para causar enfermedades.

Sistema inmune innato

Los microorganismos o toxinas que ingresan con éxito a un organismo se encuentran con las células y los mecanismos del sistema inmunitario innato. La respuesta innata generalmente se desencadena cuando los microbios son identificados por receptores de reconocimiento de patrones, que reconocen componentes que se conservan entre amplios grupos de microorganismos, o cuando las células dañadas, lesionadas o estresadas envían señales de alarma, muchas de las cuales son reconocidas por los mismos receptores que aquellos que reconocen patógenos. Las defensas inmunitarias innatas no son específicas, lo que significa que estos sistemas responden a los patógenos de forma genérica. Este sistema no confiere inmunidad duradera contra un patógeno. El sistema inmunitario innato es el sistema dominante de defensa del huésped en la mayoría de los organismos y el único en las plantas.

Detección inmune

Las células del sistema inmunitario innato utilizan receptores de reconocimiento de patrones para reconocer estructuras moleculares producidas por patógenos. Son proteínas expresadas, principalmente, por células del sistema inmunitario innato, como células dendríticas, macrófagos, monocitos, neutrófilos y células epiteliales para identificar dos clases de moléculas: patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP), que se asocian a patógenos microbianos, y patrones moleculares asociados al daño (DAMP), que están asociados con componentes de las células del huésped que se liberan durante el daño celular o la muerte celular. ,

El reconocimiento de PAMP extracelulares o endosomales está mediado por proteínas transmembrana conocidas como receptores tipo toll (TLR). Los TLR comparten un motivo estructural típico, las repeticiones ricas en leucina (LRR), que les dan una forma curva. Los receptores tipo Toll se descubrieron por primera vez en Drosophila y desencadenan la síntesis y secreción de citocinas y la activación de otros programas de defensa del huésped que son necesarios para las respuestas inmunitarias tanto innatas como adaptativas. Se han descrito diez receptores tipo toll en humanos.

Las células del sistema inmunitario innato tienen receptores de reconocimiento de patrones, que detectan infecciones o daños celulares en su interior. Tres clases principales de estos receptores "citosólicos" son los receptores tipo NOD, los receptores tipo RIG (gen inducible por ácido retinoico) y los sensores de ADN citosólico.

Células inmunitarias innatas

Algunos leucocitos (glóbulos blancos) actúan como organismos unicelulares independientes y son el segundo brazo del sistema inmunitario innato. Los leucocitos innatos incluyen los fagocitos "profesionales" (macrófagos, neutrófilos y células dendríticas). Estas células identifican y eliminan patógenos, ya sea atacando patógenos más grandes a través del contacto o engullendo y luego matando microorganismos. Las otras células involucradas en la respuesta innata incluyen células linfoides innatas, mastocitos, eosinófilos, basófilos y células asesinas naturales.

La fagocitosis es una característica importante de la inmunidad innata celular realizada por células llamadas fagocitos que engullen patógenos o partículas. Los fagocitos generalmente patrullan el cuerpo en busca de patógenos, pero las citoquinas pueden llamarlos a lugares específicos. Una vez que un patógeno ha sido engullido por un fagocito, queda atrapado en una vesícula intracelular llamada fagosoma, que posteriormente se fusiona con otra vesícula llamada lisosoma para formar un fagolisosoma. El patógeno muere por la actividad de las enzimas digestivas o después de un estallido respiratorio que libera radicales libres en el fagolisosoma. La fagocitosis evolucionó como un medio para adquirir nutrientes, pero este papel se amplió en los fagocitos para incluir la absorción de patógenos como mecanismo de defensa.La fagocitosis probablemente representa la forma más antigua de defensa del huésped, ya que se han identificado fagocitos tanto en animales vertebrados como invertebrados.

Los neutrófilos y los macrófagos son fagocitos que viajan por todo el cuerpo en busca de patógenos invasores. Los neutrófilos normalmente se encuentran en el torrente sanguíneo y son el tipo de fagocito más abundante, representando del 50% al 60% del total de leucocitos circulantes. Durante la fase aguda de la inflamación, los neutrófilos migran hacia el sitio de la inflamación en un proceso llamado quimiotaxis y, por lo general, son las primeras células en llegar al lugar de la infección. Los macrófagos son células versátiles que residen dentro de los tejidos y producen una serie de sustancias químicas que incluyen enzimas, proteínas del complemento y citoquinas, mientras que también pueden actuar como carroñeros que eliminan del cuerpo las células gastadas y otros desechos, y como células presentadoras de antígenos ( APC) que activan el sistema inmunológico adaptativo.

Las células dendríticas son fagocitos en tejidos que están en contacto con el ambiente externo; por lo tanto, se localizan principalmente en la piel, la nariz, los pulmones, el estómago y los intestinos. Reciben su nombre por su parecido con las dendritas neuronales, ya que ambas tienen muchas proyecciones similares a espinas. Las células dendríticas sirven como vínculo entre los tejidos corporales y los sistemas inmunitarios innato y adaptativo, ya que presentan antígenos a las células T, uno de los tipos de células clave del sistema inmunitario adaptativo.

Los granulocitos son leucocitos que tienen gránulos en su citoplasma. En esta categoría se encuentran los neutrófilos, mastocitos, basófilos y eosinófilos. Los mastocitos residen en los tejidos conectivos y las membranas mucosas y regulan la respuesta inflamatoria. Con mayor frecuencia se asocian con alergia y anafilaxia. Los basófilos y los eosinófilos están relacionados con los neutrófilos. Secretan mediadores químicos que participan en la defensa contra los parásitos y juegan un papel en las reacciones alérgicas, como el asma.

Las células linfoides innatas (ILC) son un grupo de células inmunitarias innatas que se derivan de un progenitor linfoide común y pertenecen al linaje linfoide. Estas células se definen por la ausencia de un receptor de células T o B específico de antígeno (TCR) debido a la falta de un gen activador de la recombinación. Las ILC no expresan marcadores de células mieloides o dendríticas.

Las células asesinas naturales (NK) son linfocitos y un componente del sistema inmunitario innato que no ataca directamente a los microbios invasores. Más bien, las células NK destruyen las células huésped comprometidas, como las células tumorales o las células infectadas por virus, reconociendo dichas células mediante una condición conocida como "falta de sí mismo". Este término describe células con niveles bajos de un marcador de superficie celular llamado MHC I (complejo principal de histocompatibilidad), una situación que puede surgir en las infecciones virales de las células huésped. Las células normales del cuerpo no son reconocidas ni atacadas por las células NK porque expresan antígenos MHC propios intactos. Esos antígenos del MHC son reconocidos por los receptores de inmunoglobulina de las células asesinas que, en esencia, ponen freno a las células NK.

Inflamación

La inflamación es una de las primeras respuestas del sistema inmunitario a la infección. Los síntomas de la inflamación son enrojecimiento, hinchazón, calor y dolor, que son causados ​​por un aumento del flujo sanguíneo en el tejido. La inflamación es producida por eicosanoides y citocinas, que son liberadas por células lesionadas o infectadas. Los eicosanoides incluyen prostaglandinas que producen fiebre y la dilatación de los vasos sanguíneos asociada con la inflamación, y leucotrienos que atraen ciertos glóbulos blancos (leucocitos). Las citoquinas comunes incluyen interleucinas que son responsables de la comunicación entre los glóbulos blancos; quimiocinas que promueven la quimiotaxis; e interferones que tienen efectos antivirales, como detener la síntesis de proteínas en la célula huésped.También pueden liberarse factores de crecimiento y factores citotóxicos. Estas citocinas y otras sustancias químicas reclutan células inmunitarias en el sitio de la infección y promueven la curación de cualquier tejido dañado luego de la eliminación de patógenos. Los receptores de reconocimiento de patrones llamados inflamasomas son complejos multiproteicos (que consisten en un NLR, la proteína adaptadora ASC y la molécula efectora pro-caspasa-1) que se forman en respuesta a los PAMP y DAMP citosólicos, cuya función es generar formas activas de la citocinas inflamatorias IL-1β e IL-18.

Defensas humorales

El sistema del complemento es una cascada bioquímica que ataca las superficies de las células extrañas. Contiene más de 20 proteínas diferentes y recibe su nombre por su capacidad para "complementar" la eliminación de patógenos por parte de los anticuerpos. El complemento es el principal componente humoral de la respuesta inmunitaria innata. Muchas especies tienen sistemas de complemento, incluidos los no mamíferos como las plantas, los peces y algunos invertebrados. En los seres humanos, esta respuesta se activa por la unión del complemento a los anticuerpos que se han adherido a estos microbios o la unión de las proteínas del complemento a los carbohidratos en la superficie de los microbios. Esta señal de reconocimiento desencadena una respuesta de muerte rápida.La velocidad de la respuesta es el resultado de la amplificación de la señal que ocurre después de la activación proteolítica secuencial de las moléculas del complemento, que también son proteasas. Después de que las proteínas del complemento se unen inicialmente al microbio, activan su actividad de proteasa, que a su vez activa otras proteasas del complemento, y así sucesivamente. Esto produce una cascada catalítica que amplifica la señal inicial mediante una retroalimentación positiva controlada. La cascada da como resultado la producción de péptidos que atraen células inmunitarias, aumentan la permeabilidad vascular y opsonizan (recubren) la superficie de un patógeno, marcándolo para su destrucción. Este depósito de complemento también puede matar células directamente al romper su membrana plasmática.

Sistema inmune adaptativo

El sistema inmunitario adaptativo evolucionó en los primeros vertebrados y permite una respuesta inmunitaria más fuerte, así como una memoria inmunológica, donde cada patógeno es "recordado" por un antígeno característico. La respuesta inmunitaria adaptativa es específica de antígeno y requiere el reconocimiento de antígenos "no propios" específicos durante un proceso llamado presentación de antígeno. La especificidad del antígeno permite la generación de respuestas que se adaptan a patógenos específicos o células infectadas por patógenos. La capacidad de montar estas respuestas personalizadas se mantiene en el cuerpo mediante "células de memoria". Si un patógeno infecta el cuerpo más de una vez, estas células de memoria específicas se utilizan para eliminarlo rápidamente.

Reconocimiento de antígeno

Las células del sistema inmunitario adaptativo son tipos especiales de leucocitos, llamados linfocitos. Las células B y las células T son los principales tipos de linfocitos y se derivan de las células madre hematopoyéticas de la médula ósea. Las células B están involucradas en la respuesta inmune humoral, mientras que las células T están involucradas en la respuesta inmune mediada por células. Las células T asesinas solo reconocen antígenos acoplados a moléculas MHC de Clase I, mientras que las células T auxiliares y las células T reguladoras solo reconocen antígenos acoplados a moléculas MHC de Clase II. Estos dos mecanismos de presentación de antígenos reflejan las diferentes funciones de los dos tipos de células T. Un tercer subtipo menor son las células T γδ que reconocen antígenos intactos que no están unidos a los receptores MHC.Los linfocitos T doblemente positivos están expuestos a una amplia variedad de autoantígenos en el timo, en el que el yodo es necesario para su desarrollo y actividad timo. Por el contrario, el receptor específico de antígeno de la célula B es una molécula de anticuerpo en la superficie de la célula B y reconoce el antígeno nativo (sin procesar) sin necesidad de procesamiento del antígeno. Dichos antígenos pueden ser moléculas grandes que se encuentran en la superficie de los patógenos, pero también pueden ser pequeños haptenos (como la penicilina) unidos a una molécula transportadora. Cada linaje de células B expresa un anticuerpo diferente, por lo que el conjunto completo de receptores de antígenos de células B representa todos los anticuerpos que el cuerpo puede fabricar.Cuando las células B o T se encuentran con sus antígenos relacionados, se multiplican y se producen muchos "clones" de las células que se dirigen al mismo antígeno. Esto se llama selección clonal.

Presentación de antígenos a los linfocitos T

Tanto las células B como las células T transportan moléculas receptoras que reconocen objetivos específicos. Las células T reconocen un objetivo "ajeno", como un patógeno, solo después de que los antígenos (pequeños fragmentos del patógeno) se hayan procesado y presentado en combinación con un receptor "propio" llamado molécula del complejo principal de histocompatibilidad (MHC).

Inmunidad mediada por células

Hay dos subtipos principales de células T: la célula T asesina y la célula T colaboradora. Además, existen células T reguladoras que tienen un papel en la modulación de la respuesta inmune.

Células T asesinas

Las células T asesinas son un subgrupo de células T que matan células que están infectadas con virus (y otros patógenos), o que están dañadas o disfuncionales.Al igual que con las células B, cada tipo de célula T reconoce un antígeno diferente. Las células T asesinas se activan cuando su receptor de células T se une a este antígeno específico en un complejo con el receptor MHC Clase I de otra célula. El reconocimiento de este complejo MHC:antígeno es asistido por un co-receptor en la célula T, llamado CD8. Luego, la célula T viaja por todo el cuerpo en busca de células donde los receptores MHC I portan este antígeno. Cuando una célula T activada entra en contacto con dichas células, libera citotoxinas, como la perforina, que forman poros en la membrana plasmática de la célula diana, lo que permite la entrada de iones, agua y toxinas. La entrada de otra toxina llamada granulisina (una proteasa) induce a la célula diana a sufrir apoptosis.La eliminación de las células huésped por parte de las células T es particularmente importante para prevenir la replicación de los virus. La activación de las células T está estrictamente controlada y, por lo general, requiere una señal de activación del MHC/antígeno muy fuerte, o señales de activación adicionales proporcionadas por las células T "auxiliares" (ver más abajo).

Células T colaboradoras

Las células T auxiliares regulan las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas y ayudan a determinar qué respuestas inmunitarias produce el cuerpo ante un patógeno en particular. Estas células no tienen actividad citotóxica y no matan las células infectadas ni eliminan los patógenos directamente. En cambio, controlan la respuesta inmunitaria dirigiendo a otras células para que realicen estas tareas.

Los linfocitos T auxiliares expresan receptores de linfocitos T que reconocen el antígeno unido a moléculas MHC de clase II. El complejo MHC:antígeno también es reconocido por el correceptor CD4 de la célula auxiliar, que recluta moléculas dentro de la célula T (como Lck) que son responsables de la activación de la célula T. Las células T auxiliares tienen una asociación más débil con el complejo MHC:antígeno que la observada para las células T asesinas, lo que significa que muchos receptores (alrededor de 200–300) en la célula T auxiliar deben unirse a un MHC:antígeno para activar la célula auxiliar, mientras que Las células T pueden activarse mediante la participación de una única molécula MHC:antígeno. La activación de las células T auxiliares también requiere una mayor duración de compromiso con una célula presentadora de antígeno.La activación de una célula T colaboradora en reposo hace que libere citocinas que influyen en la actividad de muchos tipos de células. Las señales de citoquinas producidas por las células T auxiliares mejoran la función microbicida de los macrófagos y la actividad de las células T asesinas. Además, la activación de las células T auxiliares provoca una regulación positiva de las moléculas expresadas en la superficie de las células T, como el ligando CD40 (también llamado CD154), que proporciona señales estimulantes adicionales que normalmente se requieren para activar las células B productoras de anticuerpos.

Células T gamma delta

Las células T gamma delta (células T γδ) poseen un receptor de células T (TCR) alternativo a las células T CD4+ y CD8+ (αβ) y comparten las características de las células T colaboradoras, las células T citotóxicas y las células NK. Las condiciones que producen las respuestas de las células T γδ no se conocen por completo. 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 se encuentran en el límite entre la inmunidad innata y la adaptativa.Por un lado, las células T γδ son un componente de la inmunidad adaptativa ya que reorganizan los genes TCR para producir diversidad de receptores y también pueden desarrollar un fenotipo de memoria. Por otro lado, los diversos subconjuntos también forman parte del sistema inmunitario innato, ya que los receptores TCR o NK restringidos pueden utilizarse como receptores de reconocimiento de patrones. Por ejemplo, un gran número de células T Vγ9/Vδ2 humanas responden en cuestión de horas a moléculas comunes producidas por microbios, y las células T Vδ1+ altamente restringidas en el epitelio responden a células epiteliales estresadas.

Respuesta inmune humoral

La célula AB identifica patógenos cuando los anticuerpos en su superficie se unen a un antígeno extraño específico. Este complejo antígeno/anticuerpo es absorbido por la célula B y procesado por proteólisis en péptidos. Luego, la célula B muestra estos péptidos antigénicos en sus moléculas MHC de clase II de superficie. Esta combinación de MHC y antígeno atrae a una célula T colaboradora correspondiente, que libera linfocinas y activa la célula B.A medida que la célula B activada comienza a dividirse, su descendencia (células plasmáticas) secreta millones de copias del anticuerpo que reconoce este antígeno. Estos anticuerpos circulan en el plasma sanguíneo y la linfa, se unen a los patógenos que expresan el antígeno y los marcan para su destrucción mediante la activación del complemento o para su captación y destrucción por parte de los fagocitos. Los anticuerpos también pueden neutralizar los desafíos directamente, uniéndose a las toxinas bacterianas o interfiriendo con los receptores que los virus y las bacterias usan para infectar las células.

Los recién nacidos no tienen exposición previa a los microbios y son particularmente vulnerables a las infecciones. La madre proporciona varias capas de protección pasiva. Durante el embarazo, un tipo particular de anticuerpo, llamado IgG, se transporta de la madre al bebé directamente a través de la placenta, por lo que los bebés humanos tienen altos niveles de anticuerpos incluso al nacer, con el mismo rango de especificidades antigénicas que su madre. La leche materna o el calostro también contienen anticuerpos que se transfieren al intestino del bebé y protegen contra las 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. Esta inmunidad pasiva suele ser a corto plazo, desde unos pocos días hasta varios meses. En medicina, la inmunidad pasiva protectora también puede transferirse artificialmente de un individuo a otro.

Memoria inmunológica

Cuando las células B y las células T se activan y comienzan a replicarse, algunos de sus descendientes se convierten en células de memoria de larga vida. A lo largo de la vida de un animal, estas células de memoria recuerdan cada patógeno específico encontrado y pueden generar una fuerte respuesta si el patógeno se detecta nuevamente. Esto es "adaptativo" porque ocurre durante la vida de un individuo como una adaptación a la infección con ese patógeno y prepara el sistema inmunológico para futuros desafíos. La memoria inmunológica puede adoptar la forma de memoria pasiva a corto plazo o memoria activa a largo plazo.

Regulación fisiológica

El sistema inmunológico está involucrado en muchos aspectos de la regulación fisiológica en el cuerpo. El sistema inmunitario interactúa íntimamente con otros sistemas, como el endocrino y el nervioso. El sistema inmunológico también juega un papel crucial en la embriogénesis (desarrollo del embrión), así como en la reparación y regeneración de tejidos.

Hormonas

Las hormonas pueden actuar como inmunomoduladores, alterando la sensibilidad del sistema inmunológico. Por ejemplo, las hormonas sexuales femeninas son inmunoestimuladores conocidos de respuestas inmunitarias tanto adaptativas como innatas. Algunas enfermedades autoinmunes, como el lupus eritematoso, atacan preferentemente a las mujeres y su aparición suele coincidir con la pubertad. Por el contrario, las hormonas sexuales masculinas como la testosterona parecen ser inmunosupresoras. Otras hormonas también parecen regular el sistema inmunitario, sobre todo la prolactina, la hormona del crecimiento y la vitamina D.

Vitamina D

Aunque los estudios celulares indican que la vitamina D tiene receptores y funciones probables en el sistema inmunitario, no hay evidencia clínica que demuestre que la deficiencia de vitamina D aumente el riesgo de enfermedades inmunitarias o que la suplementación con vitamina D reduzca el riesgo de enfermedades inmunitarias. Un informe del Instituto de Medicina de los Estados Unidos de 2011 indicó que "los resultados relacionados con... el funcionamiento inmunitario y los trastornos autoinmunitarios y las infecciones... no se pudieron vincular de forma fiable con la ingesta de calcio o vitamina D y, a menudo, eran contradictorios".

Duerme y descansa

El sistema inmunológico se ve afectado por el sueño y el descanso, y la privación del sueño es perjudicial para la función inmunológica. Los bucles de retroalimentación complejos que involucran citocinas, como la interleucina-1 y el factor de necrosis tumoral-α producidos en respuesta a la infección, también parecen desempeñar un papel en la regulación del sueño sin movimientos oculares rápidos (REM). Por lo tanto, la respuesta inmunitaria a la infección puede provocar cambios en el ciclo del sueño, incluido un aumento del sueño de ondas lentas en relación con el sueño REM.

En las personas que sufren de privación del sueño, las inmunizaciones activas pueden tener un efecto disminuido y pueden resultar en una menor producción de anticuerpos y una respuesta inmunitaria más baja que la que se observaría en una persona bien descansada. Además, las proteínas como NFIL3, que se ha demostrado que están estrechamente entrelazadas tanto con la diferenciación de células T como con los ritmos circadianos, pueden verse afectadas por la alteración de los ciclos naturales de luz y oscuridad a través de instancias de privación del sueño. Estas interrupciones pueden provocar un aumento de las afecciones crónicas, como enfermedades cardíacas, dolor crónico y asma.

Además de las consecuencias negativas de la privación del sueño, se ha demostrado que el sueño y el sistema circadiano entrelazado tienen fuertes efectos reguladores sobre las funciones inmunológicas que afectan tanto la inmunidad innata como la adaptativa. En primer lugar, durante la etapa temprana del sueño de ondas lentas, una caída repentina de los niveles sanguíneos de cortisol, epinefrina y norepinefrina provoca un aumento de los niveles sanguíneos de las hormonas leptina, hormona del crecimiento hipofisario y prolactina. Estas señales inducen un estado proinflamatorio a través de la producción de las citocinas proinflamatorias interleucina-1, interleucina-12, TNF-alfa e IFN-gamma. Estas citocinas luego estimulan las funciones inmunitarias, como la activación, proliferación y diferenciación de las células inmunitarias. Durante este tiempo de una respuesta inmunitaria adaptativa que evoluciona lentamente, hay un pico en las células indiferenciadas o menos diferenciadas, como células T de memoria ingenuas y centrales. Además de estos efectos, el medio de hormonas producidas en este momento (leptina, hormona de crecimiento pituitaria y prolactina) respalda las interacciones entre las APC y las células T, un cambio de la Tequilibrio de citoquinas _h 1/T _{h 2 hacia uno que soporte Th} 1, un aumento en la proliferación general de células T _h y migración de células T vírgenes a los ganglios linfáticos. También se cree que esto respalda la formación de una memoria inmunitaria de larga duración a través del inicio de las respuestas inmunitarias Th1.

Durante los períodos de vigilia, las células efectoras diferenciadas, como las células asesinas naturales citotóxicas y los linfocitos T citotóxicos, alcanzan su punto máximo para provocar una respuesta eficaz contra cualquier patógeno intruso. Las moléculas antiinflamatorias, como el cortisol y las catecolaminas, también alcanzan su punto máximo durante los tiempos activos de vigilia. La inflamación podría causar serios deterioros cognitivos y físicos si ocurriera durante las horas de vigilia, y la inflamación puede ocurrir durante las horas de sueño debido a la presencia de melatonina. La inflamación provoca una gran cantidad de estrés oxidativo y la presencia de melatonina durante las horas de sueño podría contrarrestar activamente la producción de radicales libres durante este tiempo.

Reparación y regeneración

El sistema inmunitario, en particular el componente innato, juega un papel decisivo en la reparación tisular tras una agresión. Los actores clave incluyen macrófagos y neutrófilos, pero también son importantes otros actores celulares, incluidas las células T γδ, las células linfoides innatas (ILC) y las células T reguladoras (Tregs). La plasticidad de las células inmunitarias y el equilibrio entre las señales proinflamatorias y antiinflamatorias son aspectos cruciales de la reparación eficaz de los tejidos. Los componentes y vías inmunes también están involucrados en la regeneración, por ejemplo, en anfibios como en la regeneración de las extremidades del ajolote. Según una hipótesis, los organismos que pueden regenerarse ( p. ej ., los ajolotes) podrían ser menos inmunocompetentes que los organismos que no pueden regenerarse.

Trastornos de la inmunidad humana.

Las fallas en la defensa del huésped ocurren y se dividen en tres amplias categorías: inmunodeficiencias, autoinmunidad e hipersensibilidad.

Inmunodeficiencias

Las inmunodeficiencias ocurren cuando uno o más de los componentes del sistema inmunológico están inactivos. La capacidad del sistema inmunitario para responder a los patógenos disminuye tanto en los jóvenes como en los ancianos, y las respuestas inmunitarias comienzan a disminuir alrededor de los 50 años debido a la inmunosenescencia. En los países desarrollados, la obesidad, el alcoholismo y el uso de drogas son causas comunes de una función inmunológica deficiente, mientras que la desnutrición es la causa más común de inmunodeficiencia en los países en desarrollo.Las dietas que carecen de suficiente proteína se asocian con deterioro de la inmunidad mediada por células, la actividad del complemento, la función fagocitaria, las concentraciones de anticuerpos IgA y la producción de citoquinas. Además, la pérdida del timo a una edad temprana por mutación genética o extirpación quirúrgica da como resultado una inmunodeficiencia grave y una alta susceptibilidad a la infección. Las inmunodeficiencias también se pueden heredar o "adquirir". La inmunodeficiencia combinada grave es un trastorno genético raro que se caracteriza por el desarrollo alterado de las células T y las células B funcionales causado por numerosas mutaciones genéticas. La enfermedad granulomatosa crónica, en la que los fagocitos tienen una capacidad reducida para destruir patógenos, es un ejemplo de inmunodeficiencia hereditaria o congénita. El SIDA y algunos tipos de cáncer causan inmunodeficiencia adquirida.

Autoinmunidad

Las respuestas inmunitarias hiperactivas forman el otro extremo de la disfunción inmunitaria, en particular los trastornos autoinmunes. En este caso, el sistema inmunitario no logra distinguir adecuadamente entre lo propio y lo ajeno, y ataca parte del cuerpo. En circunstancias normales, muchas células T y anticuerpos reaccionan con los péptidos "propios". Una de las funciones de las células especializadas (ubicadas en el timo y la médula ósea) es presentar a los linfocitos jóvenes los autoantígenos producidos en todo el cuerpo y eliminar aquellas células que reconocen los autoantígenos, previniendo la autoinmunidad. Las enfermedades autoinmunes comunes incluyen la tiroiditis de Hashimoto, la artritis reumatoide, la diabetes mellitus tipo 1 y el lupus eritematoso sistémico.

Hipersensibilidad

La hipersensibilidad es una respuesta inmune que daña los propios tejidos del cuerpo. Se divide en cuatro clases (Tipo I - IV) según los mecanismos involucrados y el curso temporal de la reacción de hipersensibilidad. La hipersensibilidad tipo I es una reacción inmediata o anafiláctica, a menudo asociada con alergia. Los síntomas pueden variar desde molestias leves hasta la muerte. La hipersensibilidad de tipo I está mediada por IgE, que desencadena la desgranulación de mastocitos y basófilos cuando se entrecruzan con el antígeno. La hipersensibilidad tipo II ocurre cuando los anticuerpos se unen a los antígenos en las propias células del individuo, marcándolos para su destrucción. Esto también se denomina hipersensibilidad dependiente de anticuerpos (o citotóxica) y está mediada por anticuerpos IgG e IgM.Los inmunocomplejos (agregaciones de antígenos, proteínas del complemento y anticuerpos IgG e IgM) depositados en diversos tejidos desencadenan reacciones de hipersensibilidad de tipo III. La hipersensibilidad de tipo IV (también conocida como hipersensibilidad de tipo retardado o mediada por células ) suele tardar entre dos y tres días en desarrollarse. Las reacciones de tipo IV están involucradas en muchas enfermedades autoinmunes e infecciosas, pero también pueden incluir dermatitis de contacto. Estas reacciones están mediadas por células T, monocitos y macrófagos.

Inflamación idiopática

La inflamación es una de las primeras respuestas del sistema inmunológico a la infección, pero puede aparecer sin causa conocida.

La inflamación es producida por eicosanoides y citocinas, que son liberadas por células lesionadas o infectadas. Los eicosanoides incluyen prostaglandinas que producen fiebre y la dilatación de los vasos sanguíneos asociada con la inflamación, y leucotrienos que atraen ciertos glóbulos blancos (leucocitos). Las citoquinas comunes incluyen interleucinas que son responsables de la comunicación entre los glóbulos blancos; quimiocinas que promueven la quimiotaxis; e interferones que tienen efectos antivirales, como detener la síntesis de proteínas en la célula huésped. También pueden liberarse factores de crecimiento y factores citotóxicos. Estas citocinas y otras sustancias químicas reclutan células inmunitarias en el sitio de la infección y promueven la curación de cualquier tejido dañado luego de la eliminación de patógenos.

Manipulación en medicina

La respuesta inmunitaria se puede manipular para suprimir las respuestas no deseadas que resultan de la autoinmunidad, la alergia y el rechazo del trasplante, y para estimular las respuestas protectoras contra los patógenos que eluden en gran medida al sistema inmunitario (ver inmunización) o el cáncer.

Inmunosupresión

Los fármacos inmunosupresores se utilizan para controlar los trastornos autoinmunes o la inflamación cuando se produce un daño tisular excesivo y para prevenir el rechazo después de un trasplante de órganos.

Los medicamentos antiinflamatorios a menudo se usan para controlar los efectos de la inflamación. Los glucocorticoides son los más potentes de estos fármacos y pueden tener muchos efectos secundarios indeseables, como obesidad central, hiperglucemia y osteoporosis. Su uso está estrictamente controlado. Las dosis más bajas de medicamentos antiinflamatorios a menudo se usan junto con medicamentos citotóxicos o inmunosupresores como el metotrexato o la azatioprina.

Los fármacos citotóxicos inhiben la respuesta inmunitaria al destruir las células que se dividen, como las células T activadas. Esta matanza es indiscriminada y otras células que se dividen constantemente y sus órganos se ven afectados, lo que provoca efectos secundarios tóxicos. Los fármacos inmunosupresores como la ciclosporina evitan que las células T respondan correctamente a las señales al inhibir las vías de transducción de señales.

Inmunoestimulación

Las afirmaciones hechas por los comercializadores de varios productos y proveedores de salud alternativos, como quiroprácticos, homeópatas y acupunturistas, de que pueden estimular o "reforzar" el sistema inmunológico, generalmente carecen de una explicación significativa y evidencia de efectividad.

Vacunación

La memoria activa a largo plazo se adquiere después de la infección mediante la activación de las células B y T. La inmunidad activa también puede generarse artificialmente, a través de la vacunación. El principio detrás de la vacunación (también llamada inmunización) es introducir un antígeno de un patógeno para estimular el sistema inmunitario y desarrollar una inmunidad específica contra ese patógeno en particular sin causar la enfermedad asociada con ese organismo. Esta inducción deliberada de una respuesta inmunitaria tiene éxito porque explota la especificidad natural del sistema inmunitario, así como su inducibilidad. Dado que las enfermedades infecciosas siguen siendo una de las principales causas de muerte en la población humana, la vacunación representa la manipulación más eficaz del sistema inmunitario que ha desarrollado la humanidad.

Muchas vacunas se basan en componentes acelulares de microorganismos, incluidos componentes de toxinas inofensivas. Dado que muchos antígenos derivados de vacunas acelulares no inducen fuertemente la respuesta adaptativa, la mayoría de las vacunas bacterianas cuentan con adyuvantes adicionales que activan las células presentadoras de antígenos del sistema inmunitario innato y maximizan la inmunogenicidad.

Inmunología tumoral

Otro papel importante del sistema inmunitario es identificar y eliminar los tumores. Esto se llama vigilancia inmunológica . Las células transformadas de tumores expresan antígenos que no se encuentran en las células normales. Para el sistema inmunitario, estos antígenos parecen extraños y su presencia hace que las células inmunitarias ataquen a las células tumorales transformadas. Los antígenos expresados ​​por los tumores tienen varias fuentes; algunos se derivan de virus oncogénicos como el virus del papiloma humano, que causa cáncer de cuello uterino, vulva, vagina, pene, ano, boca y garganta,mientras que otras son proteínas propias del organismo que se presentan en niveles bajos en las células normales pero alcanzan niveles elevados en las células tumorales. Un ejemplo es una enzima llamada tirosinasa que, cuando se expresa en niveles altos, transforma ciertas células de la piel (por ejemplo, los melanocitos) en tumores llamados melanomas. Una tercera fuente posible de antígenos tumorales son proteínas normalmente importantes para regular el crecimiento y la supervivencia celular, que comúnmente mutan en moléculas inductoras de cáncer llamadas oncogenes.

La principal respuesta del sistema inmunitario a los tumores es destruir las células anormales utilizando células T asesinas, a veces con la ayuda de células T auxiliares. Los antígenos tumorales se presentan en moléculas MHC de clase I de manera similar a los antígenos virales. Esto permite que las células T asesinas reconozcan la célula tumoral como anormal. Las células NK también destruyen las células tumorales de manera similar, especialmente si las células tumorales tienen menos moléculas MHC de clase I en su superficie de lo normal; este es un fenómeno común con los tumores. A veces se generan anticuerpos contra las células tumorales que permiten su destrucción por el sistema del complemento.

Algunos tumores evaden el sistema inmunitario y se convierten en cánceres. Las células tumorales a menudo tienen un número reducido de moléculas MHC de clase I en su superficie, lo que evita que las células T asesinas las detecten. Algunas células tumorales también liberan productos que inhiben la respuesta inmunitaria; por ejemplo, secretando la citoquina TGF-β, que suprime la actividad de macrófagos y linfocitos. Además, puede desarrollarse tolerancia inmunológica contra los antígenos tumorales, por lo que el sistema inmunitario ya no ataca a las células tumorales.

Paradójicamente, los macrófagos pueden promover el crecimiento tumoral cuando las células tumorales envían citocinas que atraen a los macrófagos, que luego generan citocinas y factores de crecimiento, como el factor de necrosis tumoral alfa, que nutren el desarrollo tumoral o promueven la plasticidad similar a la de las células madre. Además, una combinación de hipoxia en el tumor y una citocina producida por los macrófagos induce a las células tumorales a disminuir la producción de una proteína que bloquea la metástasis y, por lo tanto, ayuda a la propagación de las células cancerosas.Los macrófagos antitumorales M1 se reclutan en fases tempranas del desarrollo del tumor, pero se diferencian progresivamente a M2 con efecto protumoral, un interruptor inmunosupresor. La hipoxia reduce la producción de citocinas para la respuesta antitumoral y, progresivamente, los macrófagos adquieren funciones M2 protumorales impulsadas por el microambiente tumoral, incluidas IL-4 e IL-10. La inmunoterapia contra el cáncer cubre las formas médicas de estimular el sistema inmunitario para que ataque los tumores cancerosos.

Predicción de la inmunogenicidad

Algunos medicamentos pueden causar una respuesta inmunitaria neutralizante, lo que significa que el sistema inmunitario produce anticuerpos neutralizantes que contrarrestan la acción de los medicamentos, especialmente si los medicamentos se administran repetidamente o en dosis más altas. Esto limita la eficacia de los fármacos basados ​​en péptidos y proteínas más grandes (que suelen tener más de 6000 Da).En algunos casos, el fármaco en sí no es inmunogénico, pero puede administrarse junto con un compuesto inmunogénico, como a veces es el caso de Taxol. Se han desarrollado métodos computacionales para predecir la inmunogenicidad de péptidos y proteínas, que son particularmente útiles para diseñar anticuerpos terapéuticos, evaluar la posible virulencia de las mutaciones en las partículas de la cubierta viral y validar los tratamientos farmacológicos basados ​​en péptidos propuestos. Las primeras técnicas se basaban principalmente en la observación de que los aminoácidos hidrofílicos están sobrerrepresentados en las regiones del epítopo que los aminoácidos hidrofóbicos; sin embargo, los desarrollos más recientes se basan en técnicas de aprendizaje automático que utilizan bases de datos de epítopos conocidos existentes, generalmente en proteínas de virus bien estudiadas, como un conjunto de entrenamiento.Se ha establecido una base de datos de acceso público para la catalogación de epítopos de patógenos que se sabe que son reconocibles por las células B. El campo emergente de los estudios de inmunogenicidad basados ​​en la bioinformática se conoce como inmunoinformática . La inmunoproteómica es el estudio de grandes conjuntos de proteínas (proteómica) involucradas en la respuesta inmune.

Evolución y otros mecanismos

Evolución del sistema inmunológico

Es probable que un sistema inmunitario adaptativo multicomponente surgiera con los primeros vertebrados, ya que los invertebrados no generan linfocitos ni una respuesta humoral basada en anticuerpos. Sin embargo, muchas especies utilizan mecanismos que parecen ser precursores de estos aspectos de la inmunidad de los vertebrados. Los sistemas inmunológicos aparecen incluso en las formas de vida estructuralmente más simples, con bacterias que utilizan un mecanismo de defensa único, llamado sistema de modificación de restricción para protegerse de los patógenos virales, llamados bacteriófagos. Los procariotas (bacterias y arqueas) también poseen inmunidad adquirida, a través de un sistema que utiliza secuencias CRISPR para retener fragmentos de los genomas de fagos con los que han estado en contacto en el pasado, lo que les permite bloquear la replicación del virus a través de una forma de ARN de interferencia. .Los procariotas también poseen otros mecanismos de defensa. Los elementos ofensivos del sistema inmunitario también están presentes en los eucariotas unicelulares, pero los estudios sobre su papel en la defensa son escasos.

Los receptores de reconocimiento de patrones son proteínas utilizadas por casi todos los organismos para identificar moléculas asociadas con patógenos. Los péptidos antimicrobianos llamados defensinas son un componente conservado evolutivamente de la respuesta inmune innata que se encuentra en todos los animales y plantas, y representan la principal forma de inmunidad sistémica de los invertebrados. El sistema del complemento y las células fagocíticas también son utilizados por la mayoría de las formas de vida de los invertebrados. Las ribonucleasas y la vía de interferencia del ARN se conservan en todos los eucariotas y se cree que desempeñan un papel en la respuesta inmunitaria a los virus.

A diferencia de los animales, las plantas carecen de células fagocíticas, pero muchas respuestas inmunitarias de las plantas involucran señales químicas sistémicas que se envían a través de una planta. Las células vegetales individuales responden a moléculas asociadas con patógenos conocidas como patrones moleculares asociados a patógenos o PAMP. Cuando una parte de una planta se infecta, la planta produce una respuesta de hipersensibilidad localizada, por lo que las células en el sitio de la infección experimentan una rápida apoptosis para evitar la propagación de la enfermedad a otras partes de la planta. La resistencia sistémica adquirida es un tipo de respuesta defensiva utilizada por las plantas que hace que toda la planta sea resistente a un agente infeccioso en particular. Los mecanismos de silenciamiento del ARN son particularmente importantes en esta respuesta sistémica, ya que pueden bloquear la replicación del virus.

Sistema inmunitario adaptativo alternativo

La evolución del sistema inmunitario adaptativo se produjo en un antepasado de los vertebrados con mandíbula. Muchas de las moléculas clásicas del sistema inmunitario adaptativo (por ejemplo, las inmunoglobulinas y los receptores de células T) solo existen en los vertebrados con mandíbula. Se ha descubierto una molécula distinta derivada de linfocitos en vertebrados primitivos sin mandíbula, como la lamprea y el mixino. Estos animales poseen una gran variedad de moléculas llamadas receptores de linfocitos variables (VLR) que, al igual que los receptores de antígenos de los vertebrados con mandíbula, se producen a partir de solo una pequeña cantidad (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.

Manipulación por patógenos

El éxito de cualquier patógeno depende de su capacidad para eludir las respuestas inmunitarias del huésped. Por lo tanto, los patógenos desarrollaron varios métodos que les permiten infectar con éxito a un huésped, mientras evaden la detección o destrucción por parte del sistema inmunitario. Las bacterias a menudo superan las barreras físicas secretando enzimas que digieren la barrera, por ejemplo, usando un sistema de secreción de tipo II. Alternativamente, utilizando un sistema de secreción de tipo III, pueden insertar un tubo hueco en la célula huésped, proporcionando una ruta directa para que las proteínas se muevan del patógeno al huésped. Estas proteínas a menudo se usan para cerrar las defensas del huésped.

Una estrategia de evasión utilizada por varios patógenos para evitar el sistema inmunológico innato es esconderse dentro de las células de su huésped (también llamada patogénesis intracelular). Aquí, un patógeno pasa la mayor parte de su ciclo de vida dentro de las células huésped, donde está protegido del contacto directo con las células inmunitarias, los anticuerpos y el complemento. Algunos ejemplos de patógenos intracelulares incluyen virus, la bacteria Salmonella que intoxica los alimentos y los parásitos eucariotas que causan la malaria ( Plasmodium spp. ) y la leishmaniasis ( Leishmania spp. ). Otras bacterias, como Mycobacterium tuberculosis , viven en el interior de una cápsula protectora que impide la lisis por complemento. Muchos patógenos secretan compuestos que disminuyen o desvían la respuesta inmunitaria del huésped.Algunas bacterias forman biopelículas para protegerse de las células y proteínas del sistema inmunitario. Dichos biofilms están presentes en muchas infecciones exitosas, como las infecciones crónicas por Pseudomonas aeruginosa y Burkholderia cenocepacia características de la fibrosis quística. Otras bacterias generan proteínas de superficie que se unen a los anticuerpos, haciéndolos ineficaces; los ejemplos incluyen Streptococcus (proteína G), Staphylococcus aureus (proteína A) y Peptostreptococcus magnus (proteína L).

Los mecanismos utilizados para evadir el sistema inmunitario adaptativo son más complicados. El enfoque más simple es cambiar rápidamente los epítopos no esenciales (aminoácidos y/o azúcares) en la superficie del patógeno, mientras se mantienen ocultos los epítopos esenciales. Esto se llama variación antigénica. Un ejemplo es el VIH, que muta rápidamente, por lo que las proteínas en su envoltura viral que son esenciales para ingresar a la célula objetivo del huésped cambian constantemente. Estos cambios frecuentes en los antígenos pueden explicar los fracasos de las vacunas dirigidas a este virus. El parásito Trypanosoma brucei utiliza una estrategia similar, cambiando constantemente un tipo de proteína de superficie por otra, lo que le permite estar un paso por delante de la respuesta de los anticuerpos.El enmascaramiento de antígenos con moléculas huésped es otra estrategia común para evitar la detección por parte del sistema inmunitario. En el VIH, la envoltura que cubre el virión se forma a partir de la membrana más externa de la célula huésped; estos virus "encubiertos" dificultan que el sistema inmunitario los identifique como estructuras "no propias".

Historia de la inmunología

La inmunología es una ciencia que examina la estructura y función del sistema inmunológico. Tiene su origen en la medicina y en los primeros estudios sobre las causas de la inmunidad a las enfermedades. La primera referencia conocida a la inmunidad fue durante la peste de Atenas en el 430 a. Tucídides señaló que las personas que se habían recuperado de un episodio anterior de la enfermedad podían cuidar a los enfermos sin contraer la enfermedad por segunda vez. En el siglo XVIII, Pierre-Louis Moreau de Maupertuis experimentó con veneno de escorpión y observó que ciertos perros y ratones eran inmunes a este veneno. En el siglo X, el médico persa al-Razi (también conocido como Rhazes) escribió la primera teoría registrada de la inmunidad adquirida,señalando que un ataque de viruela protegió a sus sobrevivientes de futuras infecciones. Aunque explicó la inmunidad en términos de "exceso de humedad" que se expulsa de la sangre y, por lo tanto, previene una segunda aparición de la enfermedad, esta teoría explica muchas observaciones sobre la viruela conocidas durante este tiempo.

Estas y otras observaciones de la inmunidad adquirida fueron posteriormente explotadas por Louis Pasteur en su desarrollo de la vacunación y su teoría de la enfermedad propuesta por los gérmenes. La teoría de Pasteur estaba en oposición directa a las teorías contemporáneas de la enfermedad, como la teoría del miasma. No fue hasta las pruebas de 1891 de Robert Koch, por las que recibió el Premio Nobel en 1905, que se confirmó que los microorganismos eran la causa de las enfermedades infecciosas. Los virus fueron confirmados como patógenos humanos en 1901, con el descubrimiento del virus de la fiebre amarilla por Walter Reed.

La inmunología hizo un gran avance hacia fines del siglo XIX, a través de rápidos avances en el estudio de la inmunidad humoral y la inmunidad celular. Particularmente importante fue el trabajo de Paul Ehrlich, quien propuso la teoría de la cadena lateral para explicar la especificidad de la reacción antígeno-anticuerpo; sus contribuciones a la comprensión de la inmunidad humoral fueron reconocidas con la concesión de un Premio Nobel conjunto en 1908, junto con el fundador de la inmunología celular, Elie Metchnikoff. En 1974, Niels Kaj Jerne desarrolló la teoría de la red inmunitaria; compartió el Premio Nobel en 1984 con Georges JF Köhler y César Milstein por teorías relacionadas con el sistema inmunológico.