INMUNIDAD INNATA Y ADQUIRIDA (aquí sólo INNATA)

La primera línea de defensa frente a las agresiones externas y/o exposición a micoorganismos la constituyen las barreras físicas como la piel y las membranas mucosas, sus ácidos grasos, el pH del estómago, las enzimas y moléculas microbicidas que son secretadas por varios tipos de células, algunos microorganismos que residen en el organismo y células que atacan de forma inespecífica a los agentes infecciosos. El sistema inmune innato y adquirido como tales constituyen la segunda y tercera línea de defensa, respectivamente.

INMUNIDAD INNATA

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA INMUNE INNATO

Las respuestas inmunes innatas están guiadas por unos receptores que son específicos para los componentes moleculares de los microorganismos y que ya están presentes en el momento del nacimiento. No son, por tanto, adaptados como los receptores de las células B o T de la inmunidad adquirida. Así, la inmunidad innata es el puente que rellena y se ocupa de la defensa hasta que se monta la respuesta adquirida que precisa de días para ser efectiva. Ejerce, por tanto, un papel centinela y de primer respondedor activo, instruyendo a la inmunidad adquirida para regular la inflamación.

Elementos a tener en cuenta:

PRRS = pattern recognition receptors (receptores de reconocimiento de patrones) y PAMPs = pathogen associated molecular patterns (patrones moleculares asociados a microorganismos).

Los PRRs son un conjunto de receptores anclados en el genoma como resultado de la evolución y que son diferentes entre los mircoorganismos y el hombre. La selección natural ha formado y definido el repertorio de receptores de la inmunidad innata para reconocer estructuras moleculares altamente conservadas y distinguir grandes grupos de micoroorganismos de lo que es el propio huésped. Estas estructuras moleculares que reconocen son los PAMPs.

Mientras que los PRRs se encuentran en las células del huésped, las PAMPs se encuentran en los patógenos.

Los PAMPs son bioquímicamente distintos pero comparten una serie de características comunes:

a. Los PAMPs son producidos exclusivamente por los microorganismos (nunca los producen los huéspedes)

b. Las PAMPs son fundamentales (esenciales) para la integridad, supervivencia y patogenicidad de los microorganismos y, por lo tanto, si se actúa sobre ellos, los microorganismos no sobreviven.

c. Las PAMPs son estructuras típicamente invariables y compartidas por diversos microorganismos.

Por ejemplo: la endotoxina bacteriana es un lipopolisacárido (PAMP) que se encuentra en la cara externa de la membrana de los gérmenes gram negativos. Los TLR4 son un tipo de PRR que específicamente interacciona con el lípido A de la endotoxina.

Tipos de PRRs (receptores de reconocimiento de patrones)

Básicamente son de 2 tipos:

SECRETADOS

RECEPTORES UNIDOS A LA MEMBRANA

Pero hay algunos que son secretados y de membrana y algunos que están en el citosol.

Estos PRR SECRETADOS son fundamentalmente: PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS y COLECTINAS.

PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS (AMP). Una vez liberados, actúan muy rápidamente. Son eficaces ante bacterias, hongos, Chlamydias y virus encapsulados.

¿Cómo actúan?

La capa externa de las bacterias es rica en fosfolípidos cargados negativamente. Los AMP, por el contrario, tienen dominios catiónicos (positivos) e hidrófobos por lo que se produce una atracción entre ambos. Esto actúa a modo de marcaje (opsonización) para que los fagocitos lo reconozcan y los destruyan. Como muestra de la “especificidad” sobre microorganismos vale comentar que, por ejemplo, las plantas y animales cuyas membranas tienen lípidos sin carga neta, el efecto de los AMP es muy débil por esa falta de atracción.

Las dos principales categorías en humanos de AMP son las DEFENSINAS y las CATELICIDINAS LL-37 (lo que viene a continuación, de color azul, sobre cada una de ellas es para leer: cultura general de las AMP, no examen).

Las DEFENSINAS son de tipo α y β. Las α-defensinas están en los gránulos de neutrófilos y en las células de Paneth de las criptas intestinales. Las β-defensinas se encuentran en las superficies epiteliales del tracto gastrointestinal, respiratorio, urinario y en la piel. La producción de citoquinas proinflamatorias innatas como IL-1β y TNF-α estimulan la producción de DEFENSINAS.

Respecto a la CATELICIDINA LL-37 es una sustancia liberada al medio tanto por los neutrófilos como por las células epiteliales y tiene muchas propiedades antimicrobianas. Como dato interesante, la vitamina D favorece su secreción y esto permite explicar por qué ciertas infecciones como la tuberculosis son más frecuentes en poblaciones deficitarias en vitamina D (menos horas de sol).

Las AMP suelen trabajar en conexión con proteínas secretadas con acción antibacteriana como la LISOZIMA o la BPI que es una proteína que aumenta la permeabilidad de las bacterias, lactoferrina y lipocalina.

El tracto intestinal de los sujetos sanos está colonizado por bacterias comensales resistentes a AMPs pero que, a su vez, estimulan la producción de más AMPs contra otras bacterias, permitiendo así una situación más ventajosa para las bacterias comensales.

COLECTINAS. Aunque son PRR secretadas actúan como opsoninas uniéndose a la pared de los microorganismos, marcándolos para la posterior fagocitosis y reconocimiento por parte del sistema del complemento.

Los principales tipos de COLECTINAS son

MBL = MANOSA-BINDING LECTIN que es similar al C1q (la veremos en la vía de la lectina de la activación del complemento)

SURFACTANTE PULMONAR: SP-A, SP-D

PROTEÍNA C REACTIVA es un reactante de fase aguda que aparece en el plasma tras ser producido en el hígado. Se une específicamente a los fosfolípidos bacterianos.

PRR DE TIPO MEMBRANA: TOLL-LIKE RECEPTORS (TLR)

Distinguimos: TLR, MD-2, OTROS

TOLL-LIKE RECEPTORS (TLR). Son receptores transmembrana de los que se reconocen 11 (hay 13 pero bien conocidos, 11) cada uno de ellos codificado por un gen distinto. El primero que se descubrió fue el TLR4.

TLR4 es específico para las endotoxinas bacterianas. Las endotoxinas bacterianas son lipopolisacáridos (LPS) situados en la parte externa del germen gram negativo. Su capacidad

estimulatoria inmune se atribuye al LÍPIDO A de la endotoxina que es reconocido específicamente por TLR4.

Los gérmenes gram positivos no tienen endotoxina. Contienen, por el contrario, peptidoglicanos y lipoproteínas que son reconocidos por otra TLR, concretamente, TLR2.

Por su parte, Mycoplasma, que no tiene pared celular, es reconocido por TLR2, TLR1 y TLR6.

TLR5 reconoce la flagelina de las bacterias y TLR9 reconoce CpG. TLR7 y TLR8 están íntimamente ligados a TLR9 y reconocen el RNA viral de una sola cadena. El RNA de doble cadena, exclusivo de algunos virus, es reconocido por TLR3.

PRR QUE ESTÁN EN EL CITOSOL

Para el reconocimiento de bacterias se encuentran Nod 1 y Nod2, mientras que el reconocimiento de virus de doble cadena RNA se hace por RIG-1 y Mda-5.

COMPONENTES CELULARES DE LA RESPUESTA INMUNE INNATA

La detección de los microorganismos a través de los receptores de reconocimiento de patrones (PRRs) conlleva la activación de las células que los expresan, siendo éstas las primeras en responder: MACRÓFAGOS, CÉLULAS DENDRÍTICAS, CÉLULAS EPITELIALES y MASTOCITOS.

CÉLULAS DENDRÍTICAS MIELOIDES (mDC) son células centinela responsables de la respuesta inmediata celular. Estas mDCs se están produciendo constantemente en la médula ósea y llevadas a los tejidos con exposición antigénica (piel, mucosas, nódulos linfáticos, bazo). Con sus extensiones dendríticas y sus PRR capturan inmediatamente los microorganismos una vez que atraviesan el epitelio. Una vez activadas responden rápidamente produciendo citoquinas como los interferones y migran a los nódulos linfáticos a dar instrucciones. Esto lo hacen muy rápidamente, en cuestión de minutos o hasta 2 horas. El reclutamiento de las mCD ocurre antes que la llegada de células como neutrófilos, macrófagos o linfocitos. Los estímulos que provocan a las mCD son quemoquinas, activación del complemento y los péptidos bacterianos.

Tienen una gran capacidad de detectar antígenos por la densa expresión de PRR pero en cambio poca capacidad para estimular a los linfocitos T. Maduran de camino a los nódulos linfáticos. Las diferentes mCD se caracterizan en distintos tipos celulares (células de Langerhans, células plasmacitoides, etc…) expresando distintas TLR que conllevan a distintas respuestas.

MACRÓFAGOS. Son similares a las células dendríticas pero se sitúan, además, en órganos internos protegiendo los tejidos de la fagocitosis, la apoptosis y eliminando el tejido muerto.

Además de estas células tradicionalmente presentadoras de antigen, las CÉLULAS EPITELIALES Y LOS MASTOCITOS también actúan en esta respuesta innata. Son células localizadas en lugares con alta exposición antigénica. El epitelio respiratorio humano, por ejemplo, tiene células epiteliales que expresan múltiples TLR que tras ser estimulados por PAMP producen

citoquinas proinflamatorias como IL-8. Los queratinocitos humanos expresan el receptor de unión a la manosa que media la muerte de Cándida.

Los mastocitos expresan TLR1, TLR2, TLR4, and TLR6, tienen receptors para las fracciones del complement C3a y C5a, y mannose-binding lectin receptors. Por medio de sus PRR sintetizan numerosas citoquinas. En concreto, TNF-α e IL-8, que se encuentran preformados en los mastocitos ejerciendo un papel crucial en la respuesta antimicrobiana. Otros mediadores clásicos de los mastocitos son histamina, heparina, leukotrienos, platelet-activating factor), proteases (e.g., tryptase, chymase), and anti-microbial peptides (cathelicidin LL-37, defensins).

RESPUESTA INFILTRATIVA CELULAR DE LA INMUNIDAD INNATA

En respuesta a la agresión de mircoorganismos se monta una respuesta de infiltración celular por parte del huésped.

Las principales células que intervienen en esa respuesta infiltrativa (inflamatoria) son:

NEUTRÓFILOS, NATURAL KILLERS

NEUTRÓFILOS

Son los fagocitos circulantes más abundantes en el hombre. Acuden al sitio de la infección en respuesta a diversas señales quimiotácticas. Muchos de los neutrófilos circulantes tienen una vida media muy corta, 24 horas, por lo que se están muriendo y reponiendo continuamente. El hecho de que los neutrófilos se estén muriendo continuamente podría, en sí mismo, producir una gran inflamación de no ser por el fenómeno llamado “Efferocytosis” que consiste en la destrucción por parte de los macrófagos y células dendríticas de las células apoptóticas (evitando así que se liberen al medio los componentes de por ejemplo los gránulos de los neutrófilos).

En respuesta a la infección, los neutrófilos se adhieren al endotelio vascular, migran al sitio de la infección e ingieren y matan al microorganismo. Las células inmunes activadas y las células epiteliales secretan IL-8 que atrae al neutrófilo al lugar de la infección.

NATURAL KILLER (NK). Son un tipo de células únicas por sus características. Son linfocitos que no expresan receptores antígeno-específicos en su superficie. Sí expresan PRRs como TLRs 2–5, TLR7, y TLR8 y reconocen y responden a sus ligandos correspondientes. Son un tipo celular bien conocidos por responder de forma no antígeno-específica a contener infecciones víricas (bien conocido en el caso del Herpes) y células tumorales (eliminando las células aberrantes). Las células NK reconocen las células sanas del huésped a través de receptores inhibitorios como KIR (Killer cell immunoglobulin-like receptor) y CD94/NKG2A. Al unirse a estos receptores se inhibe la destrucción celular de las células sanas. Por el contrario, las células infectadas por virus o las células tumorales regulan negativamente las MHC de clase I convirtiéndolas en susceptibles al ataque de las NK. Los receptores de inhibición están contrapuestos a los de activación como en NKG2D que reconocen receptores de stress que se expresan en la superficie celular cuando hay un daño en el DNA de la célula.

Las células NK reclutadas y activadas inducen la apoptosis de las células diana por la exocitosis de los gránulos con perforinas y granzimas. La apoptosis también se puede inducir por la expresión del Fas ligando y el TRAIL (“TNF-related apoptosis-inducing ligand”). Las células NK son conocidas por la secreción de IFN-γ pero también secretan TNF-α, factores de crecimiento, IL-5, IL-10, IL-13, y quimioquinas. Las células dendríticas reclutan células NK a través de citoquinas de tipo I como IFNs, IL-12, IL-18 y por interacción célula a célula. A su vez, las células NK activan a las propias células dendríticas produciendo TNF-α e IFN-γ. Las interacciones entre las células dendríticas y las células NK ocurren en los órganos linfoides secundarios.

INSTRUCCIONES DEL SISTEMA INNATO AL SISTEMA ADAPTATIVO

La respuesta inmediata e infiltrativa del sistema innato prepara el terreno para la respuesta adaptativa y el mantenimiento de la memoria inmunológica. El sistema adaptativo tiene, esencialmente, la limitación del repertorio de antígenos. Por ello es necesario guiar al sistema adaptativo para que se dirija frente a los patógenos y no a antígenos propios o a antígenos que no son dañinos y que se encuentran en el medio ambiente. El patrón de reconocimiento microbiano por las células del sistema immune innato controla la activación del sistema adaptativo dirigiendo los antígenos de los microorganismos unidos a los TLR a través del proceso de presentación de antígenos y la expresión de moléculas coestimuladoras como CD80 y CD86.

EL COMPLEMENTO EN LA RESPUESTA INMUNE INNATA

Complemento es el nombre que se le da a varias proteínas séricas (componentes del complemento) que interactúan entre sí y con anticuerpos en determinadas circunstancias produciendo señales químicas y respuestas destructivas. Actúan en cascada que finalizan en un punto común (hidrólisis de la C3) pero para llegar ahí se puede hacer por 3 vías:

CLÁSICA (adaptativa)

ALTERNATIVA

LECTINAS

La vía alternativa (lazo o loop de activación) y la vía de las lectinas son las que se implican en la inmunidad innata pues no precisan de la presencia de anticuerpos.

VÍA ALTERNATIVA

El complemento se activa para atraer células inflamatorias, poros en la membrana del patógeno y destruir los microorganismos.

4 factores que intervienen en la vía alternativa:

C3

Factores B, D y P

¿Cómo se inicia?

Con el propio factor C3 al romperse en dos: C3a (fracción pequeña) y C3b (fracción grande). El C3b metaestable. Se tiene que estabilizar mediante una unión covalente frente a la superficie de la bacteria o de un plástico (por ejemplo, circulación extracorpórea). El arranque es la ruptura de C3 y su estabilización al unirse a un patógeno. Se une el factor B y sobre ellos actúa el factor D que libera un fragmento pequeño de b quedando C3b más Bb. A estos se les une el factor P o properdina y al conjunto de C3b-Bb-properdina se le llama convertasa de C3. La convertasa se dedica a fragmentar C3 quedando siempre el fragmento grande o C3b. Uno de estos fragmentos de C3b se unirá al ya existente C3b-Bb formando la convertasa de C5.

Consecuencias:

Producción masiva de C3b que opsonizarán las bacterias

Liberación masiva de fragmentos C3a que son anafilotoxinas

Producción de la convertasa de C5

VÍA DE LAS LECTINAS

Intervienen:

MBL (o, en su lugar, las FICOLINAS)

MASP-1 y MASP-2 que son serín proteasas estimuladas por MBL

C2 y C4

¿Cómo se inicia?

Con la unión de MBL (o ficolina) con la manosa de la superficie del patógeno. Se unen MASP-1 y MASP-2 produciendo una estructura muy parecida a C1q.

El C4 se escinde en 2 C4a y C4b y C2 hace lo propio. Se unen C4a y C2a formando la convertasa de C3 que empieza a romper moléculas de C3 hasta que un fragmento de C3b se une a la convertasa de C3 y forma la convertasa de C5.

LAS DOS VÍAS (Y LA CLÁSICA) TERMINAN EN EL MISMO PUNTO Y LLEVA A LA FORMACIÓN DE CONVERTASA DE C5.

¿Qué pasa ahora?

Las convertasas van a actuar sobre C5, y forma dos fragmentos a y b (pequeño y grande). El C5a es anafilotoxina más potente.

El C5b se une a C6 y C7 y se deposita sobre la superficie celular. Allí se une C8 y taladra la pared del microorganismo. Luego se une el C9 que se multiplica y forma como un tonel que produce un poro que acribilla la membrana del patógeno de modo que hay libre circulación

entre el medio celular y el extracelular. Al complejo C5b-C6-C7-C8 y C9 se le llama MAC = complejo de ataque a la membrana. Es una lisis por choque osmótico. Si, por lo que sea, no se produjese la muerte del patógeno todavía quedaría marcado (opsonización) para su posterior fagocitosis y el C5a o anafilotoxina es también útil en este proceso.