The Immune System - se7dc3f022591d56a.jimcontent.com · LE 43-2 Microorganismos Invasores...

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PowerPoint Lectures for

Biology, Seventh Edition

Neil Campbell and Jane Reece

Lectures by Chris Romero

Chapter 43

The Immune System


Panorama general: Reconocimiento, identificación y respuesta

• Un animal debe defenderse de los muchos

agentes patógenos peligrosos que pueden surgir

• Dos tipos principales de defensa han

evolucionado: la inmunidad innata y la inmunidad

adquirida


• La inmunidad innata está presente antes de

cualquier exposición a los agentes patógenos y

será efectiva desde el momento del nacimiento

• Se trata de respuestas no específicas a

patógenos

• La inmunidad innata consiste en barreras

externas, además de las defensas celulares y

químicos internos

• Defensas internas clave son los macrófagos y

otras células fagocíticas

LE 43-1

3 µm


• La inmunidad adquirida, o la inmunidad

adaptativa, se desarrolla después de la exposición

a agentes como microbios, toxinas u otras

sustancias extrañas

• Se trata de una respuesta muy específica a los

patógenos

• El reconocimiento es por los glóbulos blancos

llamados linfocitos

• Algunos linfocitos producen anticuerpos; otros

destruyen las células infectadas, células

cancerosas, o tejido extraño

LE 43-2

Microorganismos

Invasores

(patógenos))

Defensas externas

Piel

Membranas mucosas

secreciones

INMUNIDAD INNATA

Respuestas rápidas a un

Amplio espectro de microorganismos

INMUNIDAD ADQUIRIDA

Respuestas más lentas

A los microorganismos

específicos

Defensas internas

Células fagocíticas

Respuesta inflamatoria

Repuesta humoral

(anticuerpos)Proteínas antimicrobianas

Células natural killer Respuesta mediada pr

Células

(linfocitos citotóxicos)


La inmunidad innata proporciona amplias defensas contra las infecciones

• Un patógeno que rompe las defensas exteriores

se encuentra con los mecanismos celulares y

químicos innatos que impiden su ataque


External Defenses

• Piel y las membranas mucosas son las barreras

físicas a la entrada de microorganismos y virus

• Las células de la membrana mucosa producen

moco, un fluido viscoso que atrapa microbios y

otras partículas

• En la tráquea, las células epiteliales ciliadas

barren el moco y los microbios atrapados hacia

arriba, evitando que los microbios entren en los

pulmones

LE 43-3

10 µm


• Las secreciones de la piel y las membranas

mucosas, proporcionan un entorno hostil para los

microbios

• Secreciones dan a la piel un pH entre 3 y 5, lo

suficientemente ácida para prevenir la

colonización de muchos microbios

• Secreciones de la piel incluyen proteínas tales

como la lisozima, que digiere las paredes

celulares bacterianas


Defensas celulares y químicas internas

• Defensas celulares internos dependen

principalmente de la fagocitosis

• Los glóbulos blancos llamados fagocitos ingieren

microorganismos e inician la inflamación


Células fagocíticas

• Los fagocitos se unen a la presa a través de receptores de

la superficie y engullen, formando una vacuola que se

fusiona con un lisosoma

LE 43-4

PseudopodiaMicrobes

MACROPHAGE

Lysosomecontainingenzymes

Vacuole


• Los macrófagos, un tipo de fagocito, migran a

través del cuerpo y se encuentran en los órganos

del sistema linfático

• El sistema linfático se defiende contra los agentes

patógenos

LE 43-5

Adenoid

amígdala

Ganglioslinfáticos

Placas de PeyerIntestino delgado)

bazo

Appendix

Vasos linfáticosLymphnode

Masses oflymphocytes andmacrophages

Lymphaticvessel

Bloodcapillary

Tissuecells

Lymphaticcapillary

Interstitialfluid


Proteínas antimicrobianas

• Las proteínas funcionan en la defensa innata al

atacar a los microbios directamente o impidiendo

su reproducción

• Alrededor de 30 proteínas forman el sistema del

complemento, lo que provoca la lisis de las

células invasoras y ayuda a desencadenar la

inflamación

• Los interferones proporcionan una defensa innata

contra los virus y ayudar a activar los macrófagos


Respuesta inflamatoria

• En la inflamación local, la histamina y otras

sustancias químicas liberadas por las células

lesionadas promover cambios en los vasos

sanguíneos

• Estos cambios permiten más fluido, fagocitos, y

proteínas antimicrobianas para entrar en los

tejidos


Diapositiva

1. Las señales químicas liberadas por los macrófagos

activados y los mastocitos en el sitio de la lesión, hacen

que los capilares cercanos se dilaten y se vuelvan más

permeables

2. Los fluidos, las proteínas antimicrobianas y los elementos

de la coagulación se mueven desde la sangre hasta el

sitio. Se inicia la coagulación.

3. Las quimocinas liberadas por varios tipos de células

atraen a más células fagocíticas desde la sangre al sitio

de la lesión.

4. Los neotrófilos y los macrófagos fagocitan los patógenos

y los desechos celulares en este sitio, y el tejido sana

LE 43-6

Pathogen Pin

Chemical signals

CapillaryPhagocytic cells

Macrophage

Red blood cell

Bloodclottingelements

Blood clot

Phagocytosis


Células natural killerNK

• Las células asesinas naturales (NK) atacan a las

células del cuerpo infectadas por virus y células

cancerosas

• Además, producen apoptosis en las células que

atacan


Invertebrate Immune Mechanisms

• Many invertebrates defend against infection by

many of the same mechanisms in the vertebrate

innate response


En la inmunidad adquirida, los linfocitos proporcionandefensas específicas contra la infección

• La inmunidad adquirida es el segundo tipo importante de

defensa del cuerpo

• Un antígeno es una molécula extraña que es reconocido

por los linfocitos y provoca una respuesta de ellos

• La mayor parte de los antígenos son moléculas grandes,

proteínas y polisacáridos

• Un linfocito reconoce y se une a una pequeña porción del

antígeno llamado un epítopo o determinante antigénico

LE 43-7

Sitio de unión

Al antígeno Epitopos

(determinantes

Antigénicos)Antibody A

Antibody BAntibody C

Antigen


Reconocimiento del antígeno por los linfocitos

• Circulan dos tipos principales de linfocitos en la

sangre y en la linfa y se concentran en el bazo,

ganglios linfáticos y otros tejidos linfoides: los

linfocitos B (células B) y linfocitos T (células T)

• Una sola célula B o células T tiene unos 100.000

receptores de antígenos idénticos

• Cada linfocito tiene especificidad por un epitopo

particular de un antígeno y defiende al organismo

contra ese antígeno


Receptores antigénicos de las células B

• Cada receptor de célula B para un antígeno es una

molécula con forma de Y, formada por cuatro cadenas

polipeptídicas: dos cadenas pesadas idénticas y dos

ligeras idénticas

• Cada receptor de una célula B tiene dos sitios idénticos de

unión al antígeno. Una célula B reconoce un antígeno

intacto en su estado nativo

• Los anticuerpos secretados o inmunoglobulinas son

similares en estructura a los de los receptores de las

células B, pero carecen de las regiones transmembrana

que anclan los receptores a la membrana plasmática. Por

esto los receptores de las células B se llaman anticuerpos

de membrana o Ig de membranaVideo: T Cell Receptors

media/43_08bTCellReceptors_SV.mpg

LE 43-8

Sitio de

Unión al

antígenoPuente

disulfuroCadena

ligera

C C

Sitio de

Unión al antígeno

Regiones variables

Regiones constantes

Región

transmembrana

Sitio de

Unión al

antígeno

C

V

C

V

Membrana

plasmática

T cell

b chain chain

Disulfide bridge

Cytoplasm of T cell

Un receptor de célula T se compone de una cadena y unacadena b unidas por un puentedisulfuro

.

Un receptor de célula B se compone de dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras idénticas unidas por varios puentes.

Cadenas

pesadasCytoplasm of B cellB cell


Los receptores para antígenos de las células T y el papel de MHC

• Cada receptor de células T se compone de dos

cadenas polipeptídicas diferentes

V V

C C


• Las células T se unen a fragmentos de antígeno

que se unen a las proteínas de la superficie

celular denominadas moléculas de MHC

• Moléculas del MHC se denominan así porque

están codificados por una familia de genes

llamado el complejo mayor de histocompatibilidad


• Las células infectadas producen moléculas de

MHC, que se unen a fragmentos de antígeno y se

transportan a la superficie celular, un proceso

denominado presentación del antígeno

• Una célula T cercanos a continuación, puede

detectar el fragmento de antígeno que aparece en

la superficie de la célula

• Dependiendo de su fuente, antígenos peptídicos

son manejadas por diferentes clases de

moléculas MHC


• Moléculas de MHC de clase I se encuentran en casi todas

las células nucleadas del cuerpo

• Cualquier célula del organismo que resulte afectada o se

transforme en cancerosa puede exhibir estos antígenos.

• Las moléculas de MHC de clase I que exhiben antígenos

peptídicos unidos son reconocidos por un subgrupo de

células T llamadas células T citotóxicas

LE 43-9

Célula

Presentadora

Del antígeno

Antigen

fragment

Class II MHC

molecule

T cell

receptor

Helper T cell

Antigen

fragment

Class I MHC

molecule

T cell

receptor

Cytotoxic T cell

Infected cell Microbe


• Moléculas de MHC de clase II se encuentran

principalmente en las células dendríticas,

macrófagos, y células B

• En ellas se muestran los antígenos a las células T

helper


Desarrollo de los linfocitos

• Los linfocitos se derivan de las células madre en la médula

ósea

• Linfocitos recién formadas son iguales, pero más tarde se

convierten en células B o células T, dependiendo de

donde maduran

LE 43-10

Célula madrelinfoide

Médula ósea

Thymus

T cell

Sangre, linfa y tejidos linfoides (ganglios linfáticos, bazoY otros)

B cell


• Acontecimientos principales en la vida de un

linfocito:

• los dos primeros ocurren a medida que el linfocito

madura en la médula ósea (célula B) o en el timo,

mucho antes de que la célula haya entrado en

contacto con ningún antígeno

• El tercero ocurre cuando un linfocito maduro se

encuentra y se une con un antígeno específico, lo

cual lleva a su activación, proliferación y

diferenciación, proceso denominado selección

clonal


Generación de la diversidad del linfocito por reorganización génica

• Random, reordenamiento del gen permanente

constituye genes funcionales que codifican las

cadenas del receptor de antígeno de células B

o T

LE 43-11

DNA ofundifferentiatedB cell

DNA of differentiatedB cell

pre-mRNA

mRNA Cap

Light-chain polypeptide

Variableregion

Constantregion B cell

B cell receptor

Translation

Poly (A)

RNA processing (removal of intron;addition of cap and poly (A) tail)

Transcription of resulting permanentlyrearranged, functional gene

Functional gene

Deletion of DNA between a V segmentand J segment and joining of the segments

V4–V39

V1 V2 V3 V40

V1 V2 V3 J5 CIntron

J5 Intron CJ4J3J2J1

V3 J5 Intron C

V3 J5 C

V C


Comprobación y eliminación de los linfocitos autorreactivos

• Como las células B y T maduran en la médula y el

timo, sus receptores de antígeno se prueban para

la auto-reactividad

Los linfocitos con receptores para antígenos que

ya se encuentran en el cuerpo se destruyen por

apoptosis o bien se vuelven no funcionales


Selección clonal de los linfocitos

• En una respuesta inmune primaria, la unión del antígeno a

un linfocito maduro induce la proliferación y diferenciación

de los linfocitos

• Este proceso se denomina selección clonal

• Selección clonal de células B genera un clon de células

efectoras activadas de corta duración y un clon de células

de memoria de larga duración

Animation: Role of B Cells

media/43_12RoleOfBCells_A.html

LE 43-12

Células B

Que difieren

En la

Especificidad

antigénica

Antigen molecules

Antigen

receptor

Antibody

molecules

Clone of memory cells Clone of plasma cells


• En la respuesta inmune secundaria, las células de

memoria facilitan una respuesta más rápida, más

eficiente

LE 43-13

Antibodies

to AAntibodies

to B

Time (days)

5649423528211470

104

103

102

101

100

An

tib

od

y c

on

cen

trati

on

(arb

itra

ry u

nit

s)


La inmunidad humoral y la inmunidad mediada por célulasdefienden al organismo de diferentes tipos de amenazas

• La respuesta inmune humoral implica la activación

y la selección clonal de las células B, lo que

resulta en la producción de anticuerpos

secretados

• La respuesta inmune mediada por células implica

la activación y la selección clonal de las células T

citotóxicas

LE 43-14_3

Primera exposición al antígeno

Antígenos englobados y Exhibidos por las células

dendríticas

Activate

Respuesta inmunitaria humoral Respuesta inmunitaria mediada por células

HelperT cell

Active andmemoryhelperT cells

Gives rise to

Antígenos exhibidosPor las células Iinfectadas

Activate

CytotoxicT cell

Memorycytotoxic

T cells

Gives rise to

Las citosinasSectretadasactivan

Activecytotoxic

T cells

Defienden contra las células infectadas,Células cancerosas y los tejidos

transplantados

Activate

Da lugar a

Secretan anticuerpos contra patógenos Y toxinas presentes en el líquido

extracelular

Plasmacells

MemoryB cells

B cells

Antígenos intactos


Células T helper: una respuesta a casi todos los antígenos

• Una proteína de superficie llamada CD4 se une la

molécula MHC de clase II

• Esta unión mantiene la célula T auxiliar unida a la

célula presentadora de antígeno, mientras que se

produce la activación

• Las células T helper Activado secretan citocinas

que estimulan otros linfocitos

Animation: Helper T Cells

media/43_15HelperTCells_A.html

LE 43-15

Dendriticcell

Bacterium

Peptide antigen

Class II MHCmolecule

TCR

CD4

Helper T cell

B cellCytokines

Cytotoxic T cellInmunidad

Mediada por

Células (ataque

A las células

Infectadas)

Inmunidad

Humoral (secreción

De Ac por las

Células

Plasmáticas

Dendriticcell


Las células T citotóxicas: una respuesta a las células infectadas y a las células cancerosas

• Las células T citotóxicas hacen una proteína de

superficie CD8 que mejora en gran medida la

interacción entre una célula diana y una célula T

citotóxica

• La unión a una clase de complejo I de MHC en

una célula infectada se activa una célula T

citotóxica y la convierte en una célula T killer

activa

• La células T citotóxicas activadas secreta

proteínas que destruyen la célula diana infectada

LE 43-16

Peptideantigen

Targetcell

Class I MHCmolecule

TCR CD8

Granzymes

Perforin

Cytotoxic T cell

Pore

Apoptotictarget cell

ReleasedcytotoxicT cell

CytotoxicT cell

Cancer cell


Animation: Cytotoxic T Cells

media/43_16CytotoxicTCells_A.html


Las células B: una respuesta a los patógenos extracelulares

• La activación de las células B es ayudado

por citocinas y antígeno que se unen a las

células T helper

• Selección clonal de células B genera

células plasmáticas secretoras de

anticuerpos, las células efectoras de la

inmunidad humoral

LE 43-17

Macrophage

Class II MHCmolecule

Bacterium

Peptideantigen

CD4TCR

Helper T cell

Activatedhelper T cell

Cytokines

Clone of memoryB cells

Endoplasmicreticulum ofplasma cell

Clone of plasma cellsSecreted antibodymolecules

B cell

+


Clases de anticuerpos

• Las cinco clases principales de anticuerpos, o

inmunoglobulinas, difieren en la distribución y

función

LE 43-18a

J chain

IgM(pentamer)

Promueve la neutralización y aglutinación de los antígenos, muy efectiva para la activación del complemento

Primera clase de Ig producida despues deen la sangre la exposición inicial al antígeno, luego, su concentración en la sangre declina

LE 43-18b

IgG(monomer)

Promueve la opsonización, neutralización y aglutinación de los antígenos, es menos efectiva para la activación del complemento que la IgM

La única clase de Ig que atraviesa la placenta, confiriendo inmunidad pasiva al feto

La clase de Ig más abundante en la sangre, también está presenteEn los líquidos tisulares

LE 43-18c

IgA(dimer)

Promueve la defensa localizada de las membranas mucosas por aglutinación y neutralización de los antígenos

J chain

Secretorycomponent

Su presencia en la leche materna confiere inmunidad pasiva al lactante

Presente en secreciones tales como las lagrimas, la saliva, el moco y la leche materna

LE 43-18d

IgE(monomer) Desencadena la liberación de histaminas y de otras sustancias

químicas que causan las reacciones alérgicasdesde los mastocitos y basófilos

LE 43-18e

IgD(monomer) Se encuentra principalmente en la superficie de las células B

virgenes que nunca han sido expuestas a los antígenos

Transmembraneregion

Actúa como receptor de antígeno en la proliferación y fiferenciación de las células B estimuladas por antígenos (selección clonal)


Eliminación de antígenos mediada por anticuerpos

• La unión de los anticuerpos a los antígenos es

también la base de los mecanismos de

eliminación de antígeno

• Los microbios son eliminados por fagocitosis y la

lisis mediada por el complemento

Animation: Antibodies

media/43_19Antibodies_A.html

LE 43-19

Neutralización viral (bloqueaLa unión al huésped y

Opsonización (incrementaLa fagocitocis)

Aglutinación de las Partícu;las portadoras deAg como los microorga

nismos

Precipitación de Agsolubles

Activación del sistema delComplemento y formación

De poros

La unión de Ac a los Ag inactivaA los Ag por

Bacteria

Solubleantigens

MAC

Complement proteins

Foreign cellPore

Virus

Bacterium

incrementa

Phagocytosis

Macrophage

Cell lysis

Lleva a


Inmunización activa y pasiva

• La inmunidad activa se desarrolla naturalmente en

respuesta a una infección

• También puede desarrollarse después de la

inmunización, también llamada vacunación

• En la inmunización, una forma no patógena de un

microbio o parte de un microbio provoca una

respuesta inmune a una memoria inmunológica


• Passive immunity provides immediate, short-term

protection

• It is conferred naturally when IgG crosses the

placenta from mother to fetus or when IgA passes

from mother to infant in breast milk

• It can be conferred artificially by injecting

antibodies into a nonimmune person


Concept 43.4: The immune system’s ability to distinguish self from nonself limits tissue transplantation

• The immune system can wage war against cells

from other individuals

• Transplanted tissues are usually destroyed by the

recipient’s immune system


Grupos sanguíneos y transfusiones

• Los antígenos en las células rojas de la sangre

determinan si una persona es de tipo sanguíneo

A, B, AB u O

• Existen anticuerpos frente a los tipos de sangre

no propios en el cuerpo

• La transfusión de sangre incompatible lleva a la

destrucción de las células transfundidas

• Combinaciones de destinatarios y los donantes

pueden ser fatales o seguro


• Un antígeno de las células rojas de la sangre

llamado factor Rh crea dificultades cuando una

madre Rh negativa lleva sucesivas fetos Rh-

positivos


Tejidos y órganos transplantados

• Moléculas MHC estimulan rechazo de injertos de

tejido y trasplantes de órganos


• Las posibilidades de aumento trasplante exitoso si

los tipos de tejidos del donante y el receptor MHC

se corresponden

• Los medicamentos inmunosupresores facilitar el

trasplante

• Los linfocitos en trasplantes de médula ósea

pueden causar una reacción injerto contra

huésped en los receptores


Concept 43.5: Exaggerated, self-directed, or diminished immune responses can cause disease

• If the delicate balance of the immune system is

disrupted, effects range from minor to often fatal


Allergies

• Allergies are exaggerated (hypersensitive)

responses to antigens called allergens

• In localized allergies such as hay fever, IgE

antibodies produced after first exposure to an

allergen attach to receptors on mast cells


• The next time the allergen enters the body, it

binds to mast cell–associated IgE molecules

• Mast cells release histamine and other mediators

that cause vascular changes leading to typical

allergy symptoms

• An acute allergic response can lead to

anaphylactic shock, a life-threatening reaction that

can occur within seconds of allergen exposure

LE 43-20

IgE

Allergen

Granule

Mast cell

Histamine


Autoimmune Diseases

• In individuals with autoimmune diseases, the

immune system loses tolerance for self and turns

against certain molecules of the body

• Rheumatoid arthritis is an autoimmune disease

leading to damage and inflammation of joints


• Other examples of autoimmune diseases:

– Systemic lupus erythematosus

– Multiple sclerosis

– Insulin-dependent diabetes


Immunodeficiency Diseases

• Inborn or primary immunodeficiency results from

hereditary or congenital defects that prevent

proper functioning of innate, humoral, and/or cell-

mediated defenses

• Acquired or secondary immunodeficiency results

from exposure to chemical and biological agents


Inborn (Primary) Immunodeficiencies

• In severe combined immunodeficiency (SCID),

both the humoral and cell-mediated branches of

acquired immunity fail to function


Acquired (Secondary) Immunodeficiencies

• Acquired immunodeficiencies range from

temporary states to chronic diseases


Stress and the Immune System

• Growing evidence shows that physical and

emotional stress can harm immunity


Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS)

• People with AIDS are highly susceptible to

opportunistic infections and cancers that take

advantage of an immune system in collapse

• Because AIDS arises from loss of helper T cells, it

impairs both the humoral and cell-mediated

immune responses

• The loss of helper T cells results from infection by

the human immunodeficiency virus (HIV)

Animation: HIV Reproductive Cycle

media/43_22HIVReproCycle_A.html

LE 43-22

1 µm


• The spread of HIV is a worldwide problem

• The best approach for slowing this spread is

education about practices that transmit the virus


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