INMUNIDAD INNATA · epiteliales incluyendo la piel, células de la mucosa intestinal y...

INMUNIDAD INNATA

Immunobiology 5ta ed. Charles Janeway et. al.

Cellular and Molecular Immunology 6ta ed. Abul K. Abbas et. al.

Introducción a la Inmunología Humana 5ta ed. Fainboihm y Geffner

INMUNIDAD INNATA

Primera línea de defensa

INFLAMACION

Calor

Dolor

Rubor

Tumor

LOCALIZADO

MICROORGANISMOS SISTEMA INMUNE

CO-EVOLUCION

Fases de la respuesta inmune frente a una infección

Inmunidad Innata

Línea temporal de la respuesta inmune

En que se diferencia el sistema inmune innato del adaptativo?

Inmunidad Innata

Diferente de la inmunidad adaptativa aunque la condiciona

Primera línea de defensa

Depende de receptores codificados en el genoma, que reconocen estructuras comunes a muchos microorganismos

No requiere expansión clonal de linfocitos

Inmunidad Innata vs Inmunidad Adaptativa

Características

Reconoce estructuras únicas presentes en diferentes microorganismos patógenos

Diferencia lo “propio” de lo “no propio”

PAMPs: pathogen associated molecular patterns

Receptores celulares que reconocen los PAMPs y transducen una señal activando una respuesta

Adicionalmente el sistema inmune innato puede reconocer células estresadas que generan localmente una mayor concentración de ciertos componentes celulares

Receptores del sistema inmune innato

Receptores Celulares

Los receptores del sistema inmune innato se encuentran presentes en una gran variedad de tipos celulares:

Neutrófilos

Macrófagos

Células dendríticas

Células del endotelio y del epitelio

Se localizan en diferentes compartimentos celulares y una vez que reconocen su agonista transducen una señal


Toll-like receptors (TLRs)

Evolutivamente conservados (originalmente descriptos en Drosophila)

Familia de proteínas que se expresan en muchos tipos celulares: macrófagos, células dendríticas, neutrófilos, epitelio mucoso y epitelio endotelial entre algunos

En humanos hay 11: TLR-1 a TLR-11


Todos poseen una organización estructural similar


Qué reconocen?

Cada componente de la familia reconoce una estructura microbiana diferente

Lipopolisacárido (LPS)

Peptidoglicano de bacterias gram-positivas

Acido lipoteico

Flagelina

Proteínas de fusión viral

CPGs no metilados

ARN doble y simple cadena

Toll-like receptors (TLRs): cascada de señalización

Toll-like receptor 4 (TLR-4)

Su agonista es el LPS que causa el fenómeno conocido como “shock séptico”

El reconocimiento del LPS por parte del TLR-4 no es directo

La proteína plasmática LBP se une al LPS y este complejo al receptor CD14. Es este

complejo el que se une al TLR-4 y lo activa


Lectinas de Tipo-C (RLC)

Se expresan en macrófagos, células dendríticas y otros leucocitos. El mas conocido es el receptor de manosa que favorece la fagocitosis seguida por la degradación, procesamiento, y presentación de los péptidos antigénicos. Otros, como la lectina llamada Dectin, se unen a polisacáridos presentes en la pared de ciertos hongos y desencadenan una señal que se intersecta con la generada por los TLRs.

Todos ellos presentan al menos un dominio de reconocimiento de hidratos de carbono cuya actividad requiere Ca2+. En general reconocen manosa, galactosa o fucosa aunque el reconocimiento no involucra residuos únicos

Receptor de manosa


Receptores “scavenger”Median la internalización de lipoproteínas oxidadas (CD36, CD68, SRB1). Además reconocen diversos PAMP como lipopoliproteínas bacterianas, polirribonucleótidos y ADN microbiano. Se expresan en monocitos, macrófagos y células dendríticas

Receptores de N-formil metionina

Reconocen péptidos que poseen residuos de N-formilmetionina característico de bacterias

Receptores con dominios de reclutamiento de caspasas (CARD)

Llevan a la activación de vías similares a los TLRs


NLRs (NACHT-LRRs)

Receptores citoplasmáticos definidos por la presencia de ciertos dominios estructurales conservados. Detectan microorganismos intracelulares

Los Nod-like receptors (NODs) y los NALPs son una subfamilia de los NLRs que reconocen peptidoglicano y activan una vía de señalización que lleva a la activación de NF-κΒ y AP-1

Componentes del Sistema Inmune Innato

La consecuencia final de la activación de la respuesta inmune innata es la INFLAMACION

Esta activación lleva al reclutamiento de leucocitos asícomo a la extravasación de varias proteínas plasmáticas al sitio de infección con la consecuente activación de dichos leucocitos


Barreras epiteliales: barreras físicas

Tres interfases principales con el ambiente:

Piel

Mucosa respiratoria

Mucosa intestinal

No todo es tan simple…….


El epitelio puede producir péptidos antimicrobianos que se clasifican en dos familias estructuralmente diferentes


Dos tipos de péptidos anti-microbianos:

Defensinas: pequeños péptidos catiónicos de entre 29 y 34 aminoácidos que se clasifican de acuerdo al tipo de enlace disulfuro intra-cadena. Son producidas en general en forma constitutiva por células epiteliales de superficies musosas y leucocitos granulosos entre ellos los neutrófilos, NK y linfocitos T citotóxicos.

Su acción es directa, es decir son tóxicos para los microorganismos y poseen un efecto inflamatorio.


Dos tipos de péptidos anti-microbianos:

Cathelicidins: producidas por neutrófilos y varias barreras epiteliales incluyendo la piel, células de la mucosa intestinal y respiratoria. Se traduce como un precursor de dos dominios que es luego clivado en dos polipéptidos, ambos con propiedades protectivas. Tanto la producción como el procesamiento son estimuladas por la presencia microbiana o citoquinas inflamatorias.

Poseen actividad anti-microbiana directa y de activación leucocitaria.


Linfocitos intraepiteliales

Reconocen PAMPs y actúan como parte del sistema inmune innato. Frente al estímulo con componentes microbianos se activan y secretan citoquinas, activan la fagocitosis y destruyen células infectadas.

Fagocitosis y la Respuesta Inflamatoria

Las células efectoras mas numerosas del sistema inmune innato son las derivadas de médula ósea que circulan por la sangre y migran hacia los tejidos.

Neutrófilos

Fagocitos mononucleares

Células dendríticasLinaje mieloide

Linfocitos intraepiteliales

NK Linaje linfocitario


FagocitosSu función es identificar, ingerir y destruir microorganismos invasores

Fases del proceso fagocítico:

Reclutamiento al sitio de infección

Reconocimiento del microorganismo

Ingestión mediada por fagocitosis

Destrucción del microorganismo en el fagocito

Adicionalmente los fagocitos pueden producir citoquinas que potencian la respuesta inmune innata y adaptativa


Mecanismos de destrucción


Neutrófilos

Leucocitos polimorfonucleares

Son los mas abundantes de los glóbulos blancos circulantes

Núcleo lobular

El citoplasma posee gránulos de dos tipos: a) Gránulos específicos

b) Gránulos azurofílicos

a) Contienen lisozima, colagenasa y elastasa mayoritariamente

b) Son lisosomas con enzimas líticas y defensinas

Vida media corta (6 hr). Si no es reclutado al sitio de inflamación en ese período entra en apoptosis

Neutrófilos

Expresan un abanico de receptores que reconocen diversos PAMPs, entre ellos TLR-1 al 10 y lectinas de tipo C como el receptor de manosa entre algunos

Expresan receptores para citoquinas y quimiocinas que le permiten detectar la presencia de un foco infeccioso de forma indirecta

Dos mecanismos citotóxicos:

a) Dependiente de la producción de especies oxidantes (intermediarios reactivos del oxígeno, IRO)

b) Independiente del oxígeno y mediado por la acción de diversas enzimas y sustancias


Fagocitos mononucleares

Grupo de células que provienen de un mismo linaje

Función principal: FAGOCITAR

Función central en la inmunidad innata y adaptativa

Se originan en médula, circulan por el torrente sanguíneo y llegan a los tejidos donde maduran y se activan


Proceso de maduración de los fagocitos mononucleares

Los macrófagos pueden dividirse en el sitio donde hay inflamación. Son células dominantes en las etapas tardías de la respuesta inmune innata


Monocito en sangre Macrófago activado



Células fagocíticas que poseen extensas proyecciones de la membrana plasmática

Descubiertas por Ralph Steinman en 1972

Se encuentran distribuidas en varios tejidos

Subtipo celular crucial para una respuesta inmune innata robustay una eficiente respuesta adaptativa

Capturan antígenos microbianos y los presentan a linfocitos-T

Expresan receptores innatos y responden a la presencia de microorganismos secretando citoquinas


Células dendríticas presentando antígenos a linfocitos-T

Proceso de fagocitosis

Es un proceso activo que consume energía y le permite al fagocito ingerir partículas de gran tamaño (>0.5 μm de

diámetro)

El fagocito destruye la partícula fagocitada en una vesícula aislada del resto de la célula

El reconocimiento del patógeno se realiza por medio de receptores en el fagocito (Lectinas de tipo C y receptores

“scavenger”)

Proceso de fagocitosis

Algunos patógenos evitan muy eficientemente la degradación en los fagocitos

Salmonella y Yersinia: citotóxicos para macrófagos

Mycobacterium: evita la degradación y replica en el macrófago

Algunos patógenos evitan muy eficientemente la degradación en los fagocitos

Brucella y Legionella: evitan la fusión de la vacuola que las contienen con el lisosoma y redirigen el tráfico intracelular hacia el retículo endoplásmico donde replica activamente

Listeria y T.cruzi: destruyen la membrana de la vacuola y escapan al citoplasma.

Reclutamiento de leucocitos al sitio de infección

Frente a un proceso infeccioso existe un reclutamiento activo deneutrófilos y monocitos desde el torrente sanguíneo hacia el sitio de la infección

Este proceso de reclutamiento involucra diversos pasos que van desde la adherencia del leucocito circulante a la superficie luminal del endotelio hasta la migración a través de la pared del vaso. Se puede dividir en 4 pasos y cada uno involucra diferentes moléculas efectoras:

1- “Rolling” del leucocito sobre el endotelio mediada por selectinas

2- Aumento de la afinidad de las integrinas mediada por quimiocinas

3- Adhesión estable del leucocito al endotelio

4- Transmigración del endotelio


1- “Rolling”. Macrófagos que han encontrado un microorganismo producen citoquinas que inducen la expresión de proteínas llamadas selectinas en las células del endotelio.

Tres tipos de selectinas: P, E y L

Las selectinas son producidas tanto por el endotelio como por los leucocitos

La afininidad de la unión selectina-selectina es baja

ROLLING


2- Aumento de la afinidad de unión: integrinas. En respuesta a la presencia de ciertas citoquinas (TNF, IL-1), macrófagos, células del endotelio y otros tipo celulares producen quimiocinas.

Quimiocinas: citoquinas con la capacidad para atraer células

Integrinas: moléculas de adhesión que se expresan tanto en leucocitos como en las células del endotelio

Las quimiocinas y citoquinas aumentan la afinidad de las integrinas por sus receptores


3- Estabilización de la unión al endotelio. Las citoquinas producidas en la zona infectada promueven el aumento de la expresión de los ligandos de integrinas en el endotelio.

Los leucocitos se adhieren con mayor afinidad al endotelio

4- Transmigración. En esta última etapa las quimiocinas actúan sobre los leucocitos adheridos al endotelio promoviendo su migración siguiendo el gradiente químico. Esto promueve la extravasación y la acumulación celular en el sitio infectado.


ACUMULACION LEUCOCITARIA EN LA ZONA INFECTADA: INFLAMACION

Células NK (Natural Killer)

Linaje de células relacionadas a los linfocitos. De naturaleza hematopoyética

Constituyen entre el 5 y el 20% de las células mononucleares en sangre y bazo

Son capaces de lisar células blanco (citotóxicos) sin necesidad de activación adicional (diferente de los linfocitos CD8+)

Secretan IFN-γ que activa macrófagos

Morfológicamente parecen linfocitos grandes con numerosos gránulos citoplasmáticos

Reconocen las células blanco mediante receptores que no pueden re-arreglarse


Capacidad lítica Secreción del contenido granular

Activación de receptores de muerte (death receptors)

FRENTE A LA ACTIVACION LAS CELULAS NK SON CAPACES DE LISAR LA CELULA BLANCO


Exocitosis vectorial del contenido granular

Mediada por tres proteínas principales:

Granzina B: serinoproteasa capaz de activar caspasa

Perforinas: desestabiliza la membrana

Seroglicina: proteína carrier

Las tres proteínas forman un complejo ternario en la membrana


Exocitosis vectorial del contenido granular

ACTIVACION DESGRANULACION

Complejo se libera de la membrana y es endocitado por la célula blanco

En el endosoma baja el pH y el complejo se disocia

Las perforinas forman un poro en la membrana del endosoma

La granzina B se trasloca al citoplasma y activa caspasas desencadenando la apoptosis


Activación de receptores de muerte (death receptors)

Medidada principalmente por receptores Fas y su ligando FasL

Célula NK en reposo Almacena el FasL en el lisosoma

Activación FasL se trasloca a la superficie y se expresa como proteína de membrana

INTERACCION FAS-FASL: APOPTOSIS


Como reconocen las células blanco?

La activación depende del balance entre señales que son iniciadas por receptores activadores y receptores inhibidores

Poseen una amplia variedad de receptores

Como regla general se puede decir que las señales de activación deben ser bloqueadas por señales inhibitorias para que las NK no ataquen células normales


La unión al receptor inhibitorio activa una fosfatasa que

contrarresta la quinasa activada por el receptor activador

El receptor inhibitorio reconoce en la célula blanco al receptor

CMH clase I.

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