home
sabelotodo
logo
entrar
comentario
colaborar

Sistema inmunológico innato

Contenido del artículo
Barreras superficiales
Defensas internas
Fagocitos
Mecanismo de la fagocitosis
Células NK
Respuesta inflamatoria
Movilización de los fagocitos
Proteínas antimicrobiales
Interferón
Sistema del complemento
Fiebre

Cuando nacemos ya traemos "de fábrica" una de las divisiones del sistema inmunológico, y esta división innata, capaz de defendernos de la hostilidad ambiental forma parte del paquete anatómico. Las primeras defensas son las barreras mecánicas que cubren la superficie del cuerpo, y las segundas, las células encargadas de formar un frente de batalla interno contra los patógenos que logran penetrar la primera barrera mecánica y alcanzar acceso al interior del cuerpo, ya están presentes y en su puesto de combate al nacer, listas para entrar en acción. En muchos casos nuestras defensas innatas son capaces de detener y destruir los patógenos actuando solas, evitando la infección, pero en otros, necesitan el refuerzo de las defensas inmunológicas adquiridas y entonces son llamadas a la acción. Pero aun así, las defensas inmunológicas innatas producen una importante reducción de la carga a las defensas adquiridas.

Barreras superficiales

La primera linea de defensa del cuerpo son la piel y las membranas mucosas que constituyen las fronteras entre el interior y el exterior del cuerpo. Estas barreras son muy efectivas, no solo por su estructura, si no también por las sustancias que segregan. Mientras que la epidermis no se rompa, su membrana epitelial fuertemente queratinizada es una excelente barricada física contra la mayoría de los microorganismos que pululan sobre la piel. Adicionalmente, la queratina es resistente a los ácidos y bases débiles, a las enzimas bacteriales y a las toxinas. La mucosa intacta proporciona una protección mecánica similar dentro del cuerpo. Junto a su capacidad de formar una barrera física difícil de penetrar, estas membranas epiteliales producen un conjunto de sustancias químicas protectoras, veamos:

1.- La acidez de las sustancias segregadas por la piel (sudor + sebo) tienen en conjunto un pH que puede estar entre 3 y 5 y esta acidez es suficiente como para inhibir el crecimiento bacterial, además, el sebo contiene sustancias químicas tóxicas para las bacterias. Las secreciones vaginales de la mujer adulta son también bastante ácidas.

2.- La saliva y las lágrimas, encargadas de limpiar las estructuras bucales y la superficie de los ojos respectivamente contienen lisozima, una enzima que destruye las bacterias.

3.- La mucosa del estómago segrega ácido clorhídrico concentrado y enzimas digestoras de proteínas, siendo ambas sustancias letales para las bacterias.

4.- Un moco pegajoso segregado por las mucosas atrapa muchos microorganismos que entran a los pasajes respiratorios y digestivos. Este moco, en conjunto con ciertas modificaciones estructurales de la mucosa del tracto respiratorio contrarrestan el potencial ataque de invasores, veamos:

    *.- La malla de pelos finos recubiertos con moco en las narices atrapa partículas inhaladas impidiendo así su acceso a las zonas más internas del tracto respiratorio donde pueden ser un peligro potencial. El moco cargado con impurezas termina finalmente en el exterior.

    *.- La mucosa de la parte superior del tracto respiratorio es ciliada. Los cilios "barren" el moco cargado de polvo y bacterias superiormente hacia la boca a fin de evitar que alcancen los pasajes respiratorios bajos, donde la calidez y humedad del ambiente son ideales para la proliferación bacterial.

Aunque las barreras superficiales son bastante efectivas, ocasionalmente son vulneradas por invasores, especialmente cuando se producen brechas en su integridad por pequeños pinchazos o cortaduras y es, en estos casos, que la segunda linea de defensa entra en acción.

Defensas internas


El cuerpo posee un enorme grupo de células y sustancias químicas de combate general y no específico que usa para su protección. Aunque son muchos los mecanismos de defensa interna, los principales se basan en:

1.- El poder destructivo de los fagocitos y las células NK.

2.- La actividad de las proteínas antimicrobiales presentes en la sangre y los fluidos de los tejidos.

3.- La respuesta inflamatoria, que alista la ayuda de los macrófagos, mastocitos y todos los tipos de glóbulos blancos de la sangre, así como a decenas de sustancias químicas que participan eliminando patógenos y en la reparación de los tejidos

4.- La fiebre, que es también una respuesta defensiva innata.

Todas las estrategias defensivas identifican las sustancias potencialmente dañinas al reconocer carbohidratos superficiales únicos de los organismos infecciosos como bacterias, virus y hongos. Veamos ahora algunos detalles sobre cada una de las estrategias de defensa. 

Fagocitos

Los patógenos que alcanzan cruzar la piel y las mucosas se ven confrontados por los fagocitos (fago = devorar) que yacen en el tejido conectivo subyacente. Existen diferentes células pertenecientes, o derivadas de los leucocitos (glóbulos blancos) con capacidad de fagocitosis:

1.- Macrófagos: son los fagocitos principales y se derivan de los monocitos, un tipo de leucocito en circulación. Los monocitos que abandonan el torrente sanguíneo y entran a los tejidos se agrandan y desarrollan como macrófagos. Los macrófagos, de acuerdo a su movilidad pueden ser: (1) macrófagos libres como los de los alveolos pulmonares o de células dendríticas de la epidermis, los que andan deambulando por la región en busca de desechos celulares o invasores extraños; (2) macrofagos fijos que son residentes permanentes en órganos, como las células de Kupffer del hígado y las microglias del cerebro. Con independencia de la movilidad, todos los macrófagos son estructural y funcionalmente similares.

2.- Neutrófilos: estos son el tipo de linfocito más abundante y adquieren carácter de fagocitos cuando encuentran material infeccioso en los tejidos.

3.- Eosinófilos: otro tipo de glóbulo blanco que son débiles fagocitos. Su acción principal está dirigida al combate de gusanos parásitos. Cuando encuentran tales parásitos se colocan junto a él y descargan el contenido destructivo de sus grandes gránulos citoplasmáticos contra la presa.

4.- Mastocitos: aunque se han considerado más importantes en su rol en las alergias, se ha detectado también más recientemente que tienen una notable actividad para unirse e ingerir un amplio rango de bacterias que luego matan. Normalmente no se consideran fagocitos de oficio pero no hay duda que tienen esas capacidades.

Mecanismo de la fagocitosis

Fagocitosis animada
Figura 1. Eventos en la fagocitosis



El modo en el que los fagocitos engullen las partículas de material sigue el proceso que se muestra en la figura 1:

1.- El fagocito se adhiere a la partícula (microbio).

2.- Se producen extensiones tentaculares del citoplasma, llamados seudópodos que rodean  la partícula.

3.- La partícula es llevada al interior del fagocito envuelta en una vacuola recubierta de membrana que constituye el fagosoma.

4.- El fagosoma formado se funde con un lisosoma y forma el fagolisosoma.

5.- La enzimas digestivas del lisosoma matan y digieren la partícula quedando un cuerpo residual que contiene el material indigerible y los residuos de la digestión.

6.- La parte indigerible y residual es expulsada al exterior del fagocito por exocitosis.

Para iniciar el proceso de fagocitosis, el fagocito debe, ante todo, adherirse a la partícula, y esto se logra debido al reconocimiento de un carbohidrato en particular que es el "carné de identidad" del microorganismo. No siempre el intento de fagocitosis es exitoso, en los casos de ciertos microorganismos, como los pneumococos, que están rodeados de una cápsula hecha de azúcares complejos se elude la captura ya que el fagocito no pueden unirse a la cápsula de polisacáridos?. La adherencia es más eficiente y probable cuando las proteínas complemento (que serán tratadas más abajo) y los anticuerpos (tratados en el artículo Sistema inmunológico adquirido) forman una capa sobre la partícula, un proceso llamado opsonización. La opsonización proporciona "mangos" o "agarraderas" a las cuales los receptores del fagocito se pueden unir.

En ocasiones, la forma en que los fagocitos y los neutrófilos matan y digieren las presas no es tan simple como la acción de las enzimas de los lisosomas. Por ejemplo, algunos patógenos como el bacilo de la tuberculosis y ciertos parásitos son resistentes a las enzimas de los lisosomas y pueden incluso multiplicarse dentro de la vacuola en el interior del fagocito. En estos casos, sin embargo, el macrófago puede ser estimulado por sustancias químicas que libera el sistema inmunológico adquirido, a segregar enzimas adicionales que producen lo que se conoce como explosión respiratoria, un evento que libera un diluvio de radicales libres, como el monóxido de nitrógeno (NO), con elevada capacidad para matar bacterias. Adicionalmente, los neutrófilos también producen sustancias de carácter antibiótico llamadas defensinas que causan el efecto de la generación y liberación más amplia de sustancias oxidantes asesinas de bacterias al espacio extracelular. Desgraciadamente el neutrófilo resulta destruido también en la acción jugando el papel de un combatiente "suicida", mientras los macrófagos, que se basan solo en la muerte intracelular sobreviven y pueden continuar su trabajo otro día.

Células NK

El nombre de NK de estas células proviene de las siglas del nombre en inglés, natural killer, de modo que literalmente podíamos llamarlas en español "células asesinas naturales". Ellas resultan una suerte de "patrulleros" dentro del cuerpo que se mueven en la sangre y la linfa. Son un grupo único de células defensivas capaces de producir lisis celular?  y consecuentemente la muerte de células cancerosas o infectadas por virus, antes de que el sistema inmunológico se aliste y entre en acción. Las células NK, también conocidas como linfocitos nulos son parte de un pequeño grupo de linfocitos grandes granulares. A diferencia con los linfocitos del sistema inmunológico adquirido, los que reaccionan y atacan solo a células cancerosas o infectadas con virus específicas, ellas pueden eliminar una variedad de estas células de manera no específica, lo que les proporciona el "apellido" de naturales.

Su trabajo de defensa no se basa en la fagocitosis, en su lugar dirigen el ataque a la membrana de las células diana liberando sustancias químicas llamadas perforinas. Las perforinas pronto producen canales en la membrana celular de la "víctima" con lo que su núcleo se desintegra rápidamente. Además, las células NK segregan sustancias químicas poderosas que mejoran la respuesta inflamatoria.

Respuesta inflamatoria

Esta respuesta se dispara en cualquier lugar del cuerpo en el que resulten dañados los tejidos, por ejemplo, debido a un golpe, calor intenso, sustancias irritantes o debido a la infección por bacterias, virus u hongos. Las cuatro etiquetas básicas de la inflamación aguda son (1) enrojecimiento, (2) calor, (3) hinchazón, y (4) dolor. Especialmente los dos últimos, dolor e hinchazón, son elementos que tienden a hacer reposar la región afectada, por ejemplo, una articulación, lo que favorece la sanación.

La inflamación es útil desde el punto de vista imunológico ya que proporciona las ventajas siguientes:

1.- Previene que los agentes dañinos se dispersen a los tejidos adyacentes.

2.- Desecha los residuos celulares y patógenos.

3.- Prepara el camino para la reparación del daño.

Examinemos ahora los principales eventos que se producen en la inflamación.

Vasodilatación e incremento de la permeabilidad capilar

La inflamación la inician señales químicas puestas en juego por la entrada al espacio extracelular de ciertas sustancias liberadas por las células dañadas, los fagocitos, los linfocitos, los mastocitos así como proteínas sanguíneas. Las más significativas de estas sustancias son: la histamina, las prostaglandinas, los complementos (descritos más adelante) y las citocinas. A pesar de que cada uno de estos mediadores tiene un rol individual en la inflamación, todos ellos causan que los pequeños vasos sanguíneos en la vecindad se dilaten. Al llegar más sangre a la zona se produce la congestión con sangre (hiperemia) dando lugar al enrojecimiento y al acaloramiento de la región inflamada.

Además de dilatar los vasos, las sustancias químicas liberadas también aumentan la permeabilidad de los capilares locales, y como consecuencia, se produce un exudado fluido que contiene proteínas tales como factores de coagulación y anticuerpos, filtrados desde el torrente sanguíneo al espacio de los tejidos. La acumulación de fluido exudado produce la hinchazón o edema que presiona las terminales nerviosas adyacentes y produce dolor. La sensación de dolor también esta motivada por la liberación de toxinas bacteriales, la pérdida de la nutrición a las células de la región, así como a los efectos sensibilizadores de las prostaglandinas y las cininas.

El molesto y desagradable edema que todos hemos sufrido alguna vez, puede parecer a primera vista un factor que empeora la situación pero no es así, la oleada de fluido rico en proteínas que llega al espacio de los tejidos es ventajosa ya que:

1.- Ayuda a diluir las sustancias dañinas que pueden estar presentes.

2.- Proporciona una abundante fuente de oxígeno y nutrientes necesarios para la reparación.

3.- Permite la entrada de las proteínas coagulantes que forman una red gelatinosa de fibrina en el espacio de los tejidos que separa, de manera efectiva, el área afectada de los tejidos adyacentes para evitar la diseminación de los patógenos. Esta red también sirve como andamiaje previo a la reparación definitiva.

Cuando la zona inflamada incluye la ruptura de la barrera epitelial, entran en combate nuevas sustancias químicas, las β-defensinas, que son sustancias con carácter antibiótico de amplio espectro; y aunque presentes siempre en pequeñas cantidades en las células de los epitelios como medio de protección, se disparan en número de forma dramática cuando las mucosa se rompe o erosiona y el tejido conectivo subyacente se inflama. La invasión de β-defensinas ayuda a controlar la colonización bacterial y por hongos del área expuesta.

Movilización de los fagocitos

Una vez comenzada la inflamación, el área dañada se inunda de fagocitos, luego le siguen mastocitos, después neutrófilos y como último macrófagos. Si la inflamación ha sido consecuencia de patógenos, se activan un grupo de proteínas del plasma conocidas como complemento y llegan también elementos del sistema inmunológico adquirido como linfocitos y anticuerpos. La secuencia de eventos que suceden durante el proceso de llegada de los fagocitos es como sigue:

1.- Leucocitosis: ciertas sustancias químicas conocidas en conjunto como factores inductores de la leucocitosis se liberan por las células dañadas. Estas sustancias promueven la rápida liberación de netrófilos en la médula roja de los huesos y en pocas horas la cantidad de neutrófilos en la sangre puede haberse cuadruplicado.

2.- Marginación: como existe un gran derrame de fluido desde la sangre en el sitio del daño, la sangre fluye lenta en la zona, y los neutrófilos comienzan a rodar a lo largo del endotelio del vaso como si estuvieran "degustando" el ambiente local. En la parte inflamada, desde las células endoteliales del vaso comienzan a brotar moléculas específicas de adhesión llamadas selectinas. Las selectinas constituyen una suerte de aviso a otras moléculas específicas de la superficie de los neutrófilos, las integrinas, diciéndoles "estas en el lugar correcto". Cuando ambas moléculas complementarias se unen, los neutrófilos se quedan pegados a las paredes de los capilares y de las vénulas postcapilares. Este fenómeno se conoce como marginación o pavimentación.

3.- Diapédesis: Con la continuación de las señales químicas los neutrófilos se escurren a través de las paredes del capilar y este proceso se llama diapédesis.

4.- Quimiotaxis: normalmente los neutrófilos una vez fuera de los vasos sanguíneos se desplazan al azar, pero cuando hay una inflamación, las sustancias químicas liberadas en esa zona funcionan como mensajeras que los atraen así como a otras células sanguíneas hacia el sitio del daño. A estas sustancias químicas se les conoce como agentes quimiotácticos. El conjunto de todos los eventos sucede bastante rápido, y una hora más tarde del comienzo de la inflamación, los netrófilos se han reunido en la zona de la inflamación y están devorando los materiales extraños presentes.

Continuando el contraataque llegan más tarde a la zona los monocitos. Estas células sanguíneas son fagocitos pobres, pero dentro de las 8 a 12 horas de haber abandonado al torrente sanguíneo y entrado a los tejidos, ellos crecen y desarrollan grandes cantidades de lisosomas convirtiéndose en macrófagos de apetito insaciable. Los tardíos macrófagos sustituyen a los neutrófilos en el frente de batalla para continuar la guerra. Los macrófagos finalmente se convierten en los actores principales que dan cuenta de los residuos celulares y predominan si la inflamación es prolongada o crónica.

Proteínas antimicrobiales

Son varias las proteínas que participan en las defensas contra los microoganismos, ellas mejora la eficacia del sistema inmunológico innato luchando contra los patógenos directamente o dificultando sus posibilidades de reproducción. Dos de estas sustancias son las más importantes: el interferón y las proteínas complemento.

Interferón


Los virus son en esencia ácidos nucleicos? rodeados por una capa de proteínas, de modo que no cuentan con la maquinaria presente en la célula normal para producir ATP y proteínas y así poder reproducirse. Para su supervivencia y reproducción lo que hacen los virus es invadir las células de los tejidos y tomar el control del mecanismo metabólico celular para conseguir lo que necesitan, y aunque las células infectadas poco pueden hacer para salvarse, pueden ayudar a proteger otras células que no han sido aun infectadas segregando pequeñas proteínas llamadas interferones.

La acción protectora de los interferones se basa en que cuando son liberados difunden a las células cercanas estimulando en ellas la síntesis de una proteína conocida como PKN que "interfiere" con la replicación de los virus en esas células al bloquear la síntesis de proteínas en los ribosomas?. Esta característica hace que el trabajo protector de los interferones no sea específico contra un virus en particular, y el interferón producido contra un virus nos sirve de protección contra una variedad de otros.

En la actualidad se sabe que el interferón es una familia de sustancias proteicas relacionadas, cada una de las cuales presenta un efecto fisiológico ligeramente diferente y se producen por diversas células del cuerpo, principalmente por los leucocitos y fibroblastos?. Con independencia de su acción antiviral, los interferones también activan macrófagos y movilizan las células NK que actúan sobre las células malignas, de modo que juegan algún rol anticáncer.

Sistema del Complemento

Se ha acuñado el término de complemento para referirse a un grupo de al menos 20 proteínas del plasma que normalmente circulan en la sangre en forma inactiva. Los complementos se nombran con la letra C seguida de un número del 1 al 9, de modo que la lista de complementos propiamene dichos va del C1 al C9, pero además están los factores B, D y P así como varias proteínas reguladoras. El complemento proporciona un importante mecanismo para destruir sustancias extrañas en el cuerpo, ya que su activación libera mediadores químicos que amplifican virtualmente todos los aspectos de la respuesta inflamatoria. Otra actividad protectora radica en que puede producir la muerte de bacterias, así como de ciertos tipos de otras células por lisis celular?.

La activación del complemento se puede producir por dos vías (figura 2 abajo):

1.- La vía clásica: esta vía depende del enlace de anticuerpos al organismo invasor y el posterior enlace del complemento C1 al complejo organismo-anticuerpo.

La vía alternativa: que se dispara por la interacción entre los factores B, D, y P y un polisacárido presente en la superficie de ciertos organismos.

Cada una de las vías involucra una activación en cascada en la cual las proteínas complemento se activan en una secuencia ordenada y en la que cada una de las etapas cataliza la que sigue.

Sistema del complemento

Figura 2. Eventos y resultados de la activación del complemento

Note en la figura 2 que tanto la vía clásica como la alternativa convergen en C3, el que se divide en dos fragmentos, C3a y C3b. Estos fragmentos constituyen un punto terminal de inicio que causa la lisis celular, promueve la fagocitosis y ayuda a la inflamación. El curso de los eventos lísicos que suceden, comienzan cuando C3b se une a la superficie de la célula diana, el hecho dispara la inserción de un grupo de proteínas complemento que se conoce como MAC (del inglés "membrane attack complex") y que traducido al español podría ser complejo de ataque a la membrana. La afluencia de MAC crea y estabiliza un orificio en la membrana de la célula diana, lo que asegura la lisis.

Las moléculas de C3b que recubren el microorganismo proporcionan puntos de agarre a los receptores de los macrófagos y neutrófilos lo que permite que la partícula sea devorada más rápidamente. Este proceso, como ya se apuntó arriba, se denomina opsonización. Por su parte C3a y otros productos de división (como C5a de la figura 2) formados en el proceso, amplifican la respuesta inflamatoria al estimular a los mastocitos y basófilos a liberar histamina y atrayendo neutrófilos y otras células inflamatorias a la región.

Fiebre

La fiebre es una respuesta más generalizada a las infecciones por microorganismos que la inflamación. Esta última es normalmente local, mientras que la fiebre involucra a todo el organismo. La temperatura corporal se regula por un racimo de neuronas en el hipotálamo (una región del cerebro) y normalmente está ajustada a unos 36.2°C. La liberación de sustancias, conocidas como pirógenos, por los leucocitos y macrófagos en contacto con bacterias y otras sustancias extrañas, ajusta este "termostato" al alza.

La fiebre alta es peligrosa debido a que el calor en exceso desactiva las enzimas, pero una fibre moderada parece ser beneficiosa. Se atribuye el beneficio de la fiebre moderada a dos cuestiones:

1.- Las bacterias requieren mucho zinc e hierro para multiplicarse y durante los estados febriles el hígado y el bazo "secuestran" esos nutrientes disminuyendo con ello su disponibilidad.

2.- La alta temperatura aumenta el ritmo del metabolismo celular en general, y esto acelera los procesos de reparación de los tejidos dañados.


Para más información sobre la fiebre y como tratarla lea el artículo Fiebre y su tratamiento.

El sistema inmunológico adquirido aquí.
Temas de anatomía humana aquí.
Para ir al índice general del portal aquí.