Introducción al sistema inmunitario

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A pesar de estar rodeados de microorganismos nocivos, toxinas y la amenaza de que nuestras propias células se conviertan en células tumorales, los seres humanos conseguimos sobrevivir, en gran medida gracias al sistema inmunitario.
El sistema inmunitario está formado por órganos, tejidos, células y moléculas que trabajan conjuntamente para generar una respuesta inmunitaria que proteja de los microorganismos, elimine las toxinas y destruya las células tumorales, aunque esperemos que no sea todo a la vez.
La respuesta inmunitaria puede identificar una amenaza, organizar un ataque, eliminar un patógeno y desarrollar mecanismos para recordar al agresor si vuelve a aparecer, todo ello en un plazo de 10 días.
En algunos casos, como si el patógeno es especialmente resistente o si el sistema inmunitario empieza a atacar algo que no debería, como el propio tejido, puede durar mucho más, de meses a años, y eso lleva a una inflamación crónica.
El sistema inmunitario es como el ejército, con dos ramas principales: la respuesta inmunitaria innata y la respuesta inmunitaria adaptativa.
La respuesta inmunitaria innata incluye células que no son específicas, lo que significa que, aunque distinguen un invasor de una célula humana, no distinguen un invasor de otro.
La respuesta innata también es febrilmente rápida: actúa en cuestión de minutos u horas. ¿Lo entiende?
«Febrilmente» es porque es responsable de causar fiebre. La contrapartida de esa velocidad es que no hay memoria asociada a las respuestas innatas.
En otras palabras, la respuesta innata responderá al mismo patógeno exactamente de la misma manera sin importar cuántas veces lo vea.
La respuesta inmunitaria innata incluye cosas que tal vez ni siquiera pensaría que forman parte del sistema inmunitario, como las barreras químicas, como las lisozimas en las lágrimas y el pH bajo del estómago, y las barreras físicas, como el epitelio de la piel y el intestino y los cilios que recubren las vías respiratorias para mantener a los invasores fuera.
En cambio, la respuesta inmunitaria adaptativa es muy específica para cada invasor. Las células de la respuesta inmunitaria adaptativa tienen receptores que diferencian un patógeno de otro por sus partes únicas, llamadas antígenos.
La inmunidad adaptativa también es diversa, lo que significa que puede reconocer un número casi infinito de antígenos específicos y organizar una respuesta específica contra cada uno de ellos.
La contrapartida es que la respuesta adaptativa depende de que las células se preparen o se activen, de modo que puedan diferenciarse completamente en el tipo de combatiente adecuado para eliminar ese patógeno concreto, y eso puede llevar algunas semanas.
Pero la gran ventaja de la respuesta inmunitaria adaptativa es la memoria inmunitaria. Las células que se activan en la respuesta inmunitaria adaptativa se someten a una expansión clonal, lo que significa que proliferan masivamente.
Cada vez que las células adaptativas ven ese mismo patógeno, vuelven a proliferar masivamente, lo que da lugar a una respuesta más fuerte y más rápida cada vez que ese patógeno aparece.
Una vez que se destruye el patógeno, la mayoría de las células expandidas clonalmente mueren, lo que se denomina eliminación clonal.
Pero algunas de las células expandidas clonalmente viven como células de memoria y están listas para expandirse una vez más si ese patógeno vuelve a aparecer.
Es el momento de conocer a los soldados, que son los leucocitos. La hematopoyesis es el proceso de formación de leucocitos, así como de eritrocitos y trombocitos, y tiene lugar en la médula ósea.
La hematopoyesis comienza con una célula madre hematopoyética pluripotencial que puede convertirse en varios tipos de células, cuyo futuro está por decidir.
Algunas se convierten en células progenitoras mieloides, mientras que otras se convierten en células progenitoras linfoides.
Las células progenitoras mieloides se convierten en células mieloides, que son los neutrófilos, los eosinófilos, los basófilos, los mastocitos, las células dendríticas, los macrófagos y los monocitos; todos ellos forman parte de la respuesta inmunitaria innata y pueden encontrarse tanto en la sangre como en los tejidos.
Los neutrófilos, los eosinófilos y los basófilos se consideran granulocitos, porque contienen gránulos en su citoplasma, y los neutrófilos en particular también se denominan células polimorfonucleares, o PMN, porque sus núcleos contienen múltiples lóbulos en lugar de ser redondos.
Durante una respuesta inmunitaria, la médula ósea produce gran cantidad de células, la mayoría de las cuales son neutrófilos.
Los neutrófilos utilizan un proceso llamado fagocitosis, es decir, se acercan a un patógeno y lo rodean con su citoplasma para «tragárselo» entero, de modo que termina en un fagosoma.
A partir de ahí, los neutrófilos pueden destruir el patógeno mediante dos métodos: pueden utilizar sus gránulos citoplásmicos o la explosión oxidativa.
En primer lugar, los gránulos citoplásmicos se fusionan con el fagosoma para formar el fagolisosoma. Los gránulos contienen moléculas que reducen el pH del fagolisosoma, haciéndolo muy ácido, lo que elimina alrededor del 2% de los patógenos.
Pero el neutrófilo no se detiene ahí. Sigue fagocitando más y más patógenos hasta que está lleno de ellos, y en ese momento desata la explosión oxidativa.
Durante esta, el neutrófilo produce gran cantidad de especies de oxígeno muy reactivas, como el peróxido de hidrógeno. Estas moléculas comienzan a destruir las proteínas y los ácidos nucleicos cercanos dentro de los fagolisosomas, que son los componentes del patógeno que se ha ingerido.
El resultado neto es la eliminación del agente patógeno.En comparación con los neutrófilos, los eosinófilos y los basófilos son mucho menos frecuentes.
Ambos contienen gránulos con histamina y otras moléculas proinflamatorias. Los eosinófilos se tiñen de rosa con el colorante eosina, de ahí su nombre.
Son células fagocíticas, aunque no sea su principal mecanismo de ataque. Se les conoce sobre todo por luchar contra los grandes y difíciles de manejar parásitos helmintos, o "gusanos", liberando moléculas que pueden agujerear la capa externa de los helmintos.
Estas células también intervienen en las reacciones alérgicas, como la dermatitis atópica y la rinitis alérgica, también conocida como fiebre del heno.
Cuando intervienen en reacciones alérgicas, los eosinófilos desgranulan, es decir, liberan diversas enzimas y proteínas en sus gránulos, lo que provoca una reacción inflamatoria.
Los basófilos se tiñen de azul con el colorante hematoxilina y, a diferencia de los neutrófilos, no son fagocíticos. Por otro lado, tienen gránulos que contienen histamina y otras moléculas proinflamatorias, por lo que son importantes en el inicio de las respuestas alérgicas.
Por último, están los mastocitos, que viven en los tejidos (no en la sangre) y son muy similares a los basófilos. También son no fagocíticos y están implicados en las respuestas alérgicas.
Los monocitos, los macrófagos y las células dendríticas también son células fagocíticas: ingieren patógenos, presentan antígenos y liberan citocinas, que son moléculas muy pequeñas que atraen a otras células inmunitarias a la zona.
Los monocitos solo circulan en la sangre. Algunos monocitos migran a los tejidos y se diferencian en macrófagos, que permanecen en los tejidos y no se encuentran en la sangre.
Las células dendríticas son las células presentadoras de antígenos prototípicas. Suelen encontrarse en lugares que están en contacto con la mayoría de los antígenos externos, como el epitelio de la piel o la mucosa gastrointestinal.
Cuando las células dendríticas son jóvenes e inmaduras, son excelentes para la fagocitosis, ingieren constantemente grandes cantidades de proteínas que se encuentran en el líquido intersticial.
Pero cuando la célula dendrítica madura fagocita un patógeno, es un momento que transforma la vida y marca la madurez. Las células dendríticas maduras destruyen el patógeno y dividen sus proteínas en cadenas cortas de aminoácidos.
A continuación, las células dendríticas se desplazarán por la linfa hasta el ganglio linfático más cercano y realizarán una presentación de antígenos, que es donde presentan esas cadenas de aminoácidos -que son antígenos- a los linfocitos T.
La presentación de antígenos es lo que conecta los sistemas inmunitarios innato y adaptativo. Es algo que pueden hacer las células dendríticas y los macrófagos, así como los monocitos, por lo que todas estas células se denominan células presentadoras de antígenos.
Las células dendríticas son las mejores en este proceso, porque son las únicas que viven donde entran los patógenos (a través de epitelios como la piel, el intestino y las vías respiratorias) y son las únicas que pueden transitar desde estos tejidos hasta los ganglios linfáticos, donde circulan los linfocitos T.
Solo se activarán los linfocitos T con un receptor que pueda unirse a la forma específica del antígeno, lo que se denomina cebado.
Es similar a una cerradura, que solo se abre cuando entra una llave con una forma muy específica. Sin embargo, los linfocitos T solo pueden ver su antígeno si se les presenta en una «bandeja» y, a nivel molecular, esa bandeja es el complejo principal de histocompatibilidad, o CPH.
La célula presentadora de antígeno carga el antígeno en una molécula del CPH y lo muestra a los linfocitos T, y cuando llegua el linfocito T adecuado, se une.
El último grupo de células sanguíneas, los linfocitos, incluye los linfocitos B, los linfocitos T y los linfocitos citolíticos naturales.
Los linfocitos B y T constituyen la respuesta inmunitaria adaptativa, mientras que los linfocitos citolíticos naturales forman parte del sistema inmunitario innato.
Los linfocitos B y los linfocitos citolíticos naturales completan su desarrollo donde empezaron, en la médula ósea, mientras que algunas células progenitoras linfoides migran al timo, donde se convierten en linfocitos T.
Todos los linfocitos pueden entrar y salir de los tejidos y del torrente sanguíneo. Los linfocitos citolíticos naturales son grandes, tienen gránulos y se dirigen a las células infectadas con organismos intracelulares, como los virus, así como a las células que suponen una amenaza, como las cancerosas.
Eliminan a sus células objetivo liberando gránulos citotóxicos. Estos gránulos contienen algunas moléculas que perforan la membrana de la célula objetivo uniéndose directamente a los fosfolípidos y creando poros, y liberan algunas moléculas que se introducen en la célula objetivo y hacen que se sometan a la apoptosis, que es un tipo de muerte celular programada.Los linfocitos B, igual que los linfocitos T, también tienen un receptor en su superficie que les permite unirse únicamente a un antígeno con una forma muy específica.
La principal diferencia es que los linfocitos B no necesitan que se les presenten antígenos en una molécula del CPH, pueden unirse directamente a ellos.
Cuando un linfocito B se une a un antígeno proteico que está en la superficie de un patógeno, es capaz de internalizar ese antígeno, degradarlo y presentarlo a los linfocitos T, por lo que técnicamente también son células presentadoras de antígenos.
Igual que otras células presentadoras de antígenos, el linfocito B carga el antígeno en una molécula del CPH llamada CPH II y lo muestra a los linfocitos T.
Cuando un linfocito T se activa, ayuda a madurar al linfocito B hasta que se convierte en una célula plasmática, que puede secretar una gran cantidad de anticuerpos.
Normalmente, las concentraciones de anticuerpos tardan unas semanas en alcanzar su punto máximo. Los anticuerpos, o inmunoglobulinas, tienen exactamente la misma especificidad de antígeno que el linfocito B del que proceden.
Los anticuerpos no son más que el receptor de los linfocitos B en forma secretada, por lo que pueden circular en el plasma, que es la parte no celular de la sangre, y adherirse a los patógenos y marcarlos para su destrucción.
Puesto que los anticuerpos no están unidos a las células y flotan libremente en la sangre, se consideran inmunidad humoral, una reminiscencia del término «humores», que se refiere a los líquidos corporales.
El último tipo de célula linfoide es el linfocito T, que está a cargo de la inmunidad celular. Los linfocitos T son específicos para el antígeno, pero no pueden secretar su receptor de antígeno.
Un linfocito T indiferenciado puede ser activado o cebado para que se convierta en un linfocito T maduro por cualquiera de las células presentadoras de antígenos, pero lo más frecuente es que lo haga una célula dendrítica.
Hay dos tipos principales de linfocitos T, los CD4 y los CD8, donde «CD» significa grupo de diferenciación (por sus siglas en inglés).
Hay cientos de marcadores CD en el sistema inmunitario, y estos marcadores CD son útiles para diferenciar las células. Por ejemplo, todos los linfocitos T son CD3+, porque el CD3 forma parte del receptor del antígeno de los linfocitos T.
Los linfocitos T CD4+ son en realidad CD3+CD4+, y se llaman linfocitos colaboradores, porque son como generales en el campo de batalla, secretan citocinas que ayudan a coordinar la actividad de los macrófagos y los linfocitos B.
Los linfocitos T colaboradores solo pueden ver su antígeno si se presenta en una molécula del CPH II. Los linfocitos T CD8+ son CD3+CD8+, y se denominan linfocitos T citotóxicos, porque matan las células objetivo, de forma muy similar a como lo hacen las células citolíticas naturales, con una diferencia importante.
Los linfocitos T CD8+ solo eliminan las células que presentan un antígeno específico en una molécula del CPH I (que es estructuralmente similar a la molécula del CPH II), mientras que los linfocitos citolíticos naturales no son tan específicos en cuanto a qué células eliminan.
Vamos a repasar una respuesta inmunitaria completa con un patógeno bacteriano en los pulmones. Primero, las bacterias tendrán que ser inhaladas, deslizarse por los pelos de la nariz, pasar los cilios de las vías respiratorias y penetrar en la capa de epitelio de los pulmones.
Una vez en el tejido pulmonar, la bacteria empezará a dividirse y podría encontrarse con un macrófago residente en el tejido pulmonar, que ingerirá la bacteria y empezará a liberar citocinas.
Esas citocinas inician el proceso inflamatorio, haciendo que los vasos sanguíneos sean permeables y atrayendo a los eosinófilos, los basófilos y los mastocitos cercanos, que liberan sus propias citocinas y gránulos, amplificando la inflamación.
Los neutrófilos de la sangre, así como los nuevos de la médula ósea, se introducen en el tejido y empiezan a actuar. Si el patógeno fuera un virus, los linfocitos citolíticos naturales ayudarían a destruir las células infectadas.
Todo esto forma parte de la respuesta inmunitaria innata. En este momento de la infección, las células dendríticas inmaduras que residen bajo el epitelio digieren los patógenos y se desplazan desde el tejido pulmonar hasta un ganglio linfático cercano, donde presentan el antígeno procesado en una proteína del CPH II a un linfocito T indiferenciado.
La célula dendrítica, que forma parte de la respuesta inmunitaria innata, sirve de puente entre las respuestas inmunitarias innata y adaptativa cuando presenta el antígeno al linfocito T, que forma parte de la respuesta inmunitaria adaptativa.
A veces, si la infección se está extendiendo, las bacterias pueden encontrar su camino hacia un ganglio linfático sin la ayuda de la célula dendrítica.
En este caso, los linfocitos B, que forman parte de la respuesta inmunitaria adaptativa, podrían fagocitar directamente las bacterias y presentarlas a un linfocito T CD4+ indiferenciado.
En cualquier caso, si el antígeno es el adecuado para el linfocito T, este comenzará a diferenciarse y a experimentar una expansión clonal.
Los linfocitos T CD4+ diferenciados liberarán citocinas, que inducirán a los linfocitos B a diferenciarse en células plasmáticas, que secretarán anticuerpos que pasarán a la linfa y luego al torrente sanguíneo.
Los anticuerpos marcarán los patógenos para facilitar su fagocitosis. Algunas citocinas activan los macrófagos para que eliminen las bacterias que han sido fagocitadas, pero que no pueden ser eliminadas por los macrófagos por sí solos a menos que reciban ayuda de sus amigos (los linfocitos T, por supuesto).
Si el patógeno fuera un virus que viviera y se replicara en el citoplasma de las células infectadas, los linfocitos T CD8+ eliminarían cualquier célula infectada que expresara el antígeno vírico en un CPH I.
Con el tiempo, a medida que el patógeno invasor muere, la mayoría de los linfocitos B y T mueren por inactividad, pero algunos se convierten en linfocitos B y T de memoria, que permanecen durante años por si se necesitan en el futuro.Y ahora, un resumen rápido: el sistema inmunitario tiene una respuesta innata y otra adaptativa.
La respuesta inmunitaria innata es inmediata, pero no específica, y carece de memoria, mientras que la respuesta inmunitaria adaptativa es muy específica y lo recuerda todo, pero tarda varios días en iniciarse y casi dos semanas en alcanzar su punto máximo.**NE LINE**