Sistema inmune
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El sistema inmune es un sistema de estructuras biol??gicas y procesos dentro de un organismo que protege contra la enfermedad . Para funcionar correctamente, un sistema inmune debe detectar una amplia variedad de agentes, de los virus a gusanos par??sitos, y distinguirlos de propia saludable del organismo tejido.
Los pat??genos pueden r??pidamente evolucionar y adaptarse, y de ese modo evitar la detecci??n y neutralizaci??n por el sistema inmune, sin embargo, varios mecanismos de defensa tambi??n han evolucionado para reconocer y neutralizar pat??genos. Incluso sencilla organismos unicelulares tales como bacterias poseen un sistema inmune rudimentaria, en la forma de enzimas que protegen contra infecciones de bacteri??fagos. Otros mecanismos inmunol??gicos b??sicos evolucionaron en antiguos eucariotas y permanecen en sus descendientes modernos, tales como plantas e insectos. Estos mecanismos incluyen fagocitosis, p??ptidos antimicrobianos llamados defensinas, y el sistema del complemento. Vertebrados con mand??bulas, incluidos los humanos, tienen incluso m??s sofisticados mecanismos de defensa, incluyendo la capacidad de adaptarse con el tiempo para reconocer pat??genos espec??ficos de manera m??s eficiente. Adaptativo (o adquirida) crea inmunidad memoria inmunol??gica despu??s de una respuesta inicial a un pat??geno espec??fico, dando lugar a una respuesta mejorada a los encuentros posteriores con el mismo pat??geno. Este proceso de inmunidad adquirida es la base de la vacunaci??n .
Trastornos del sistema inmune puede resultar en enfermedades autoinmunes, enfermedades inflamatorias y c??ncer. Inmunodeficiencia ocurre cuando el sistema inmune es menos activo de lo normal, dando lugar a infecciones recurrentes y que amenazan la vida. En los seres humanos, de la inmunodeficiencia puede ser el resultado de una enfermedad gen??tica, como de inmunodeficiencia combinada grave, adquirida condiciones tales como el VIH / SIDA , o el uso de medicamentos inmunosupresores. En contraste, resultados de autoinmunidad de un sistema inmunol??gico hiperactivo atacar los tejidos normales como si fueran organismos extra??os. Enfermedades autoinmunes comunes incluyen Tiroiditis de Hashimoto, artritis reumatoide, la diabetes mellitus tipo 1, y lupus eritematoso sist??mico. Inmunolog??a cubre el estudio de todos los aspectos del sistema inmune.
Historia de la inmunolog??a
Inmunolog??a es una ciencia que examina la estructura y la funci??n del sistema inmunol??gico. Tiene su origen en la medicina y los primeros estudios sobre las causas de la inmunidad a las enfermedades. La primera referencia conocida a la inmunidad fue durante la plaga de Atenas en el a??o 430 antes de Cristo. Tuc??dides observ?? que las personas que se hab??an recuperado de un ataque previo de la enfermedad pod??an cuidar a los enfermos sin contraer la enfermedad por segunda vez. En el siglo 18, Pierre-Louis Moreau de Maupertuis hizo experimentos con veneno de escorpi??n y observ?? que ciertos perros y ratones fueron inmunes a este veneno. Esta y otras observaciones de la inmunidad adquirida m??s tarde fueron explotados por Louis Pasteur en su desarrollo de la vacuna y su propuesta teor??a de los g??rmenes. La teor??a de Pasteur fue en directa oposici??n a las teor??as contempor??neas de la enfermedad, tales como la teor??a de los miasmas. No fue hasta Robert Koch de 1891 pruebas, para lo cual se le concedi?? una Premio Nobel en 1905, que microorganismos fueron confirmados como la causa de la enfermedad infecciosa . Los virus fueron confirmados como pat??genos humanos en 1901, con el descubrimiento de la fiebre amarilla por virus Walter Reed.
Inmunolog??a hizo un gran avance hacia el final del siglo 19, a trav??s de la r??pida evoluci??n, en el estudio de inmunidad humoral y la inmunidad celular. Particularmente importante fue el trabajo de Paul Ehrlich, quien propuso la la teor??a de la cadena lateral para explicar la especificidad de la reacci??n ant??geno-anticuerpo; sus contribuciones a la comprensi??n de la inmunidad humoral fueron reconocidos por la adjudicaci??n de un Premio Nobel en 1908, el cual fue otorgado conjuntamente al fundador de la inmunolog??a celular, Elie Metchnikoff.
Defensa en capas
El sistema inmunitario protege a los organismos de la infecci??n con las defensas capas de aumentar la especificidad. En t??rminos simples, las barreras f??sicas impiden pat??genos tales como bacterias y virus de entrar en el organismo. Si un pat??geno infrinja estas barreras, la sistema inmune innato proporciona una respuesta inmediata, pero no espec??fica. Sistemas inmunes innatas se encuentran en todas las plantas y animales . Si pat??genos evaden con ??xito la respuesta innata, los vertebrados poseen una segunda capa de protecci??n, la sistema inmune adaptativo, que se activa por la respuesta innata. Aqu??, el sistema inmune se adapta su respuesta durante una infecci??n para mejorar el reconocimiento del pat??geno. Esta respuesta mejorada se mantiene a continuaci??n, despu??s de que el pat??geno ha sido eliminado, en la forma de una memoria inmunol??gica, y permite que el sistema inmune adaptativo para montar ataques m??s r??pidos y m??s fuertes cada vez que se encuentra este pat??geno.
| Sistema inmune innato | Sistema inmune adaptativo |
|---|---|
| La respuesta es no espec??fica | Pat??geno y respuesta espec??fica de ant??geno |
| La exposici??n conduce a la respuesta m??xima inmediata | Lapso de tiempo entre la exposici??n y la respuesta m??xima |
| Mediada por c??lulas y componentes humorales | Mediada por c??lulas y componentes humorales |
| No memoria inmunol??gica | La exposici??n conduce a la memoria inmunol??gica |
| Se encuentra en casi todas las formas de vida | Se encuentra solamente en vertebrados con mand??bulas |
Tanto la inmunidad innata y adaptativa depende de la capacidad del sistema inmune para distinguir entre auto y no auto mol??culas . En inmunolog??a, las mol??culas propias son aquellos componentes del cuerpo de un organismo que puede ser distinguido de sustancias extra??as por el sistema inmune. Por el contrario, las mol??culas no-uno mismo son los reconocidos como mol??culas extra??as. Una clase de mol??culas no propios se llaman ant??genos (abreviatura de cuerpo contra radores generaci??n) y que se definen como sustancias que se unen a lo espec??fico receptores inmunes y provocar una respuesta inmune.
Barreras superficiales
Varias barreras protegen los organismos de infecci??n, incluso mec??nicas, qu??micas, y las barreras biol??gicas. La cera cut??cula de muchos hojas, la exoesqueleto de los insectos , las c??scaras y membranas de depositado externamente huevos, y piel son ejemplos de barreras mec??nicas que son la primera l??nea de defensa contra la infecci??n. Sin embargo, como los organismos no pueden ser completamente sellados contra sus entornos, otros sistemas act??an para proteger las aberturas del cuerpo tales como la pulmones, intestinos, y el tracto genitourinario. En los pulmones, tos y estornudos mec??nicamente expulsar pat??genos y otros irritantes de la tracto respiratorio. La acci??n de lavado de l??grimas y orina tambi??n expulsa mec??nicamente pat??genos, mientras mucosidad secretada por el respiratoria y tracto gastrointestinal sirve para atrapar y enredar microorganismos.
Las barreras qu??micas tambi??n protegen contra la infecci??n. La piel y el tracto respiratorio secrete p??ptidos antimicrobianos tales como el β- defensinas. Las enzimas tales como lisozima y fosfolipasa A2 en saliva, l??grimas, y la leche materna son tambi??n antibacterianos. Las secreciones vaginales sirven como una barrera qu??mica siguiente menarquia, cuando se convierten en ligeramente ??cida , mientras semen contiene defensinas y zinc para matar pat??genos. En el est??mago, ??cido g??strico y proteasas sirven como poderosas defensas qu??micas contra pat??genos ingeridos.
Dentro de los tractos genitourinario y gastrointestinal, comensal flora sirven como barreras biol??gicas al competir con bacterias pat??genas para la alimentaci??n y el espacio y, en algunos casos, al cambiar las condiciones en su entorno, tales como pH o hierro disponible. Esto reduce la probabilidad de que los pat??genos lleguen a un n??mero suficiente para causar enfermedades. Sin embargo, como la mayor??a de los antibi??ticos no espec??ficamente bacterias diana y no afectan a los hongos, los antibi??ticos orales pueden dar lugar a un "crecimiento excesivo" de los hongos y causar condiciones tales como un vaginal candidiasis (infecci??n por hongos). Hay buena evidencia de que la reintroducci??n de flora probi??tica, tales como cultivos puros de la lactobacilos encuentra normalmente en no pasteurizada yogur, ayuda a restaurar un equilibrio saludable de las poblaciones microbianas en las infecciones intestinales en los ni??os y fomentar los datos preliminares de los estudios sobre la gastroenteritis bacteriana , enfermedades inflamatorias del intestino, infecci??n del tracto urinario y infecciones post-quir??rgicas.
Sistema inmune innato
Los microorganismos o toxinas que entran con ??xito un organismo encuentran las c??lulas y los mecanismos del sistema inmune innato. La respuesta innata por lo general se desencadena cuando los microbios se identifican por receptores de reconocimiento de patrones, que reconocen los componentes que se conservan entre grandes grupos de microorganismos o c??lulas cuando se da??an, lesionados o estresados env??an se??ales de alarma, muchos de los cuales (pero no todos) son reconocidos por los mismos receptores que los que reconocen pat??genos. Defensas inmunitarias innatas no son espec??ficos, es decir, estos sistemas responden a los pat??genos de una manera gen??rica. Este sistema no confiere larga duraci??n inmunidad contra un pat??geno. El sistema inmune innato es el sistema dominante de la defensa del hu??sped en la mayor??a de los organismos.
Humoral y barreras qu??micas
Inflamaci??n
La inflamaci??n es una de las primeras respuestas del sistema inmune a la infecci??n. Los s??ntomas de la inflamaci??n son enrojecimiento, hinchaz??n, calor y dolor, que son causadas por el aumento de la sangre flujo en el tejido. La inflamaci??n se produce por eicosanoides y citocinas, que son liberadas por las c??lulas lesionadas o infectadas. Los eicosanoides incluyen prostaglandinas que producen fiebre y la la dilataci??n de vasos sangu??neos asociados con la inflamaci??n, y leucotrienos que atraen a cierta gl??bulos blancos (leucocitos). Citoquinas comunes incluyen interleucinas que son responsables de la comunicaci??n entre las c??lulas blancas de la sangre; quimiocinas que promueven quimiotaxis; y interferones que tienen efectos anti-virales, tales como el cierre la s??ntesis de prote??nas en la c??lula hu??sped. Los factores de crecimiento y factores citot??xicos tambi??n pueden ser liberados. Estas citoquinas y otros productos qu??micos reclutar c??lulas inmunitarias al sitio de la infecci??n y promover la cicatrizaci??n de cualquier tejido da??ado despu??s de la eliminaci??n de pat??genos.
Sistema del complemento
El sistema del complemento es una cascada bioqu??mica que ataca a las superficies de las c??lulas extra??as. Contiene m??s de 20 prote??nas diferentes y recibe su nombre por su capacidad para "complementar" la muerte de los pat??genos por anticuerpos . El complemento es el mayor componente humoral de la respuesta inmune innata. Muchas especies tienen sistemas de complemento, incluidos los no mam??feros , como las plantas, peces y algunos invertebrados .
En los seres humanos, esta respuesta se activa mediante la uni??n a anticuerpos que se han adherido a estos microbios o la uni??n de prote??nas del complemento para complemento hidratos de carbono en las superficies de microbios. Este reconocimiento se??al desencadena una respuesta r??pida matanza. La velocidad de la respuesta es un resultado de la amplificaci??n de la se??al que se produce despu??s secuencial activaci??n proteol??tica de mol??culas del complemento, que son tambi??n proteasas. Despu??s de prote??nas del complemento se unen inicialmente al microbio, activan su actividad de proteasa, que a su vez activa otras proteasas del complemento, y as?? sucesivamente. Esto produce un catal??tica cascada que amplifica la se??al inicial por controlado retroalimentaci??n positiva. Los resultados de cascada en la producci??n de p??ptidos que atraen c??lulas inmunitarias, aumentan la permeabilidad vascular, y opsonize (capa) de la superficie de un pat??geno, marc??ndolo para su destrucci??n. Esta deposici??n del complemento tambi??n puede matar c??lulas directamente mediante la interrupci??n de su membrana de plasma.
Barreras celulares
Los leucocitos ( c??lulas blancas de la sangre) act??an como organismos independientes, unicelulares y son el segundo brazo del sistema inmune innato. Los leucocitos innatos incluyen la fagocitos ( macr??fagos, neutr??filos, y c??lulas dendr??ticas), mastocitos, eosin??filos, bas??filos, y las c??lulas asesinas naturales. Estas c??lulas identificar y eliminar los agentes pat??genos, ya sea atacando pat??genos m??s grandes a trav??s de contacto o por que envuelve y luego matar a los microorganismos. C??lulas innatas son tambi??n importantes mediadores en la activaci??n de la sistema inmune adaptativo.
La fagocitosis es una caracter??stica importante de la inmunidad innata celular realizado por c??lulas llamadas ' fagocitos que engullen, o comen, pat??genos o part??culas. Los fagocitos generalmente patrullan el cuerpo en busca de pat??genos, pero pueden ser llamados a lugares espec??ficos por citoquinas. Una vez que el pat??geno ha sido engullido por un fagocito, queda atrapado en un intracelular ves??cula llamada fagosoma, que posteriormente se fusiona con otra ves??cula llamada lisosoma para formar una fagolisosoma. El pat??geno es asesinado por la actividad de digestivo enzimas o despu??s de un estallido respiratorio que las liberaciones los radicales libres en el fagolisosoma. La fagocitosis se desarroll?? como un medio de adquirir nutrientes , pero este papel se extendi?? en los fagocitos para incluir inmersi??n de pat??genos como un mecanismo de defensa. La fagocitosis probablemente representa la forma m??s antigua de defensa del hu??sped, como fagocitos se han identificado tanto en animales vertebrados e invertebrados.
Los neutr??filos y macr??fagos son fagocitos que viajan por todo el cuerpo en busca de pat??genos invasores. Los neutr??filos se encuentran normalmente en el torrente sangu??neo y son el tipo m??s abundante de los fagocitos, normalmente representa 50% a 60% del total de leucocitos circulantes. Durante la fase aguda de la inflamaci??n, en particular como resultado de una infecci??n bacteriana, los neutr??filos migran hacia el sitio de la inflamaci??n en un proceso llamado quimiotaxis, y son generalmente las primeras c??lulas que llegan a la escena de la infecci??n. Los macr??fagos son c??lulas vers??tiles que residen dentro de los tejidos y producir una amplia gama de productos qu??micos, incluyendo las enzimas, prote??nas del complemento y factores de regulaci??n, tales como interleucina 1. Los macr??fagos tambi??n act??an como carro??eros, el cuerpo se deshaga de las c??lulas desgastadas y otros desechos, y como c??lulas presentadoras de ant??genos que activan el sistema inmune adaptativo.
Las c??lulas dendr??ticas (DC) son fagocitos en los tejidos que est??n en contacto con el ambiente externo; por lo tanto, que se encuentran principalmente en el piel, nariz, pulmones, est??mago, y intestinos. Se llaman as?? por su semejanza a neuronal dendritas, ya que ambos tienen muchas proyecciones de la columna vertebral como, pero las c??lulas dendr??ticas son de ninguna manera relacionados con el sistema nervioso. Las c??lulas dendr??ticas sirven de enlace entre los tejidos corporales y los sistemas inmune innata y adaptativa, ya que presentan ant??genos a C??lulas T, uno de los tipos de c??lulas clave del sistema inmune adaptativo.
Los mastocitos residen en tejidos conectivos y membranas mucosas, y regulan la respuesta inflamatoria. Ellos son los m??s frecuentemente asociados con la alergia y anafilaxia. Los bas??filos y eosin??filos est??n relacionados con neutr??filos. Secretan mediadores qu??micos que est??n involucrados en la defensa contra par??sitos y desempe??an un papel en las reacciones al??rgicas, como el asma . (Natural killer C??lulas) Las c??lulas NK son leucocitos que atacan y destruyen las c??lulas tumorales, o c??lulas que han sido infectadas por virus.
Sistema inmune adaptativo
El sistema inmune adaptativo evolucion?? en los primeros vertebrados y permite una respuesta inmune m??s fuerte, as?? como la memoria inmunol??gica, donde cada pat??geno es "recordar" por un ant??geno firma. La respuesta inmune adaptativa es espec??fica del ant??geno y requiere el reconocimiento de los ant??genos espec??ficos "no propio" durante un proceso llamado la presentaci??n de ant??genos. Especificidad de ant??geno permite la generaci??n de respuestas que se adaptan a pat??genos espec??ficos o c??lulas infectadas por pat??genos. La capacidad de montar estas respuestas a la medida se mantiene en el cuerpo por "c??lulas de memoria". En caso de que un pat??geno infectar el cuerpo m??s de una vez, estas c??lulas de memoria espec??ficas se utilizan para eliminar r??pidamente.
Los linfocitos
Las c??lulas del sistema inmune adaptativo son tipos especiales de leucocitos, llamados linfocitos. C??lulas B y Las c??lulas T son los principales tipos de linfocitos y se derivan de las c??lulas madre hematopoy??ticas en el m??dula ??sea. Las c??lulas B est??n involucrados en la respuesta inmune humoral, mientras que las c??lulas T est??n implicadas en mediada por c??lulas respuesta inmune.
Tanto las c??lulas B y c??lulas T llevan mol??culas de receptores que reconocen objetivos espec??ficos. Las c??lulas T reconocen un objetivo "no-yo", como un pat??geno, s??lo despu??s de ant??genos (peque??os fragmentos del pat??geno) han sido procesados y presentados en combinaci??n con un receptor de "auto" llamado mol??cula del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). Hay dos subtipos principales de c??lulas T: la las c??lulas T asesinas y la T helper de c??lulas. Las c??lulas T asesinas solo reconocen ant??genos acoplados a Mol??culas de MHC de clase I, mientras que las c??lulas T auxiliares s??lo reconocen ant??genos acoplados a Mol??culas de clase II del MHC. Estos dos mecanismos de presentaci??n de ant??genos reflejan los diferentes roles de los dos tipos de c??lulas T. Un tercero, el subtipo de menor importancia son la c??lulas γδ T que reconocen ant??genos intactos que no est??n vinculados a los receptores del MHC.
En contraste, el receptor espec??fico de ant??geno de c??lulas B es un anticuerpo mol??cula en la superficie de la c??lula B, y reconoce pat??genos enteros sin necesidad de el procesamiento de ant??genos. Cada linaje de c??lulas B expresa un anticuerpo diferente, por lo que el conjunto completo de los receptores de ant??geno de las c??lulas B representan todos los anticuerpos que el cuerpo puede fabricar.
Las c??lulas T asesinas
Las c??lulas T asesinas son un subgrupo de c??lulas T que destruyen las c??lulas que est??n infectadas con el virus (y otros pat??genos), o son de otra manera da??ada o disfuncional. Al igual que con las c??lulas B, cada tipo de c??lula T reconoce un ant??geno diferente. Las c??lulas T asesinas son activadas cuando su Receptor de c??lulas T (TCR) se une a este ant??geno espec??fico en un complejo con el receptor de MHC de clase I de otra c??lula. El reconocimiento de este MHC: complejo ant??geno es ayudado por una co-receptor en la c??lula T, llamado CD8. La c??lula T viaja por todo el cuerpo en busca de c??lulas donde los receptores MHC I lleven este ant??geno. Cuando un contactos de c??lulas T activadas tales c??lulas, libera citotoxinas, tales como perforina, que forman poros en la c??lula diana de membrana plasm??tica, lo que permite iones , agua y toxinas que entran. La entrada de otra toxina llamada granulisina (una proteasa) induce la c??lula diana para someterse apoptosis. T muerte celular de las c??lulas hu??sped es particularmente importante en la prevenci??n de la replicaci??n de virus. La activaci??n de c??lulas T est?? estrechamente controlada y generalmente requiere una se??al de activaci??n de MHC / ant??geno muy fuerte, o se??ales de activaci??n adicionales proporcionadas por las c??lulas T "auxiliares" (ver abajo).
Las c??lulas T colaboradoras
Las c??lulas T colaboradoras regulan tanto las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas y ayudan a determinar qu?? respuestas inmunes del cuerpo hace a un pat??geno particular. Estas c??lulas no tienen actividad citot??xica y no matan a las c??lulas infectadas o pat??genos claros directamente. En su lugar, el control de la respuesta inmune mediante la direcci??n de otras c??lulas para realizar estas tareas.
Las c??lulas T colaboradoras expresan receptores de c??lulas T (TCR) que reconocen el ant??geno unido a mol??culas de MHC de clase II. El MHC: complejo ant??geno tambi??n es reconocido por el ayudante de la celda de CD4 co-receptor, que recluta mol??culas dentro de la c??lula T (por ejemplo, Lck) que son responsables de la activaci??n de la c??lula T. Las c??lulas T colaboradoras tienen una asociaci??n m??s d??bil con el MHC: complejo ant??geno a la observada para las c??lulas T asesinas, es decir, muchos receptores (alrededor de 200-300) en la c??lula auxiliar T debe estar enlazado por un MHC: ant??geno para activar la c??lula auxiliar, mientras que las c??lulas T asesinas pueden ser activados por el acoplamiento de una sola MHC: mol??cula de ant??geno. Helper la activaci??n de c??lulas T tambi??n requiere una mayor duraci??n de acoplamiento con una c??lula presentadora de ant??geno. La activaci??n de una c??lula T auxiliar de reposo hace que se libere citoquinas que influyen en la actividad de muchos tipos de c??lulas. Se??ales de citocinas producidas por las c??lulas T auxiliares mejoran la funci??n microbicida de los macr??fagos y la actividad de las c??lulas T asesinas. Adem??s, la activaci??n de c??lulas T helper causa una regulaci??n positiva de mol??culas expresadas en la superficie de la c??lula T, como ligando de CD40 (tambi??n llamado CD154), que proporcionan se??ales estimuladoras adicionales normalmente se requiere para activar las c??lulas B productoras de anticuerpos.
c??lulas T γδ
c??lulas T γδ poseen una alternativa Receptor de c??lulas T (TCR) en oposici??n a (αβ) las c??lulas CD4 + y CD8 + T y comparten las caracter??sticas de las c??lulas T auxiliares, c??lulas T citot??xicas y c??lulas NK. Las condiciones que producen respuestas de c??lulas T γδ no se entienden completamente. Al igual que otros "no convencionales" subconjuntos de c??lulas T con TCR invariante, como CD1d restringida Las c??lulas Natural Killer T, las c??lulas T γδ horcajadas de la frontera entre la inmunidad innata y adaptativa. Por un lado, las c??lulas T γδ son un componente de la inmunidad adaptativa, ya que reorganizar genes TCR para producir la diversidad receptor y tambi??n se puede desarrollar un fenotipo de memoria. Por otro lado, los diversos subconjuntos son tambi??n parte del sistema inmune innato, como los receptores TCR o NK restringidas pueden ser utilizados como receptores de reconocimiento de patrones. Por ejemplo, un gran n??mero de c??lulas Vγ9 / Vδ2 T humanas responden en cuesti??n de horas a mol??culas comunes producidas por microbios y c??lulas T Vδ1 + altamente restringidas en epitelios responden a las c??lulas epiteliales estresadas.
Los linfocitos B y los anticuerpos
La C??lulas B identifica pat??genos cuando los anticuerpos en su superficie se unen a un ant??geno extra??o espec??fico. Este complejo de ant??geno / anticuerpo se recoge por la c??lula B y procesada por prote??lisis en p??ptidos. La c??lula B a continuaci??n, muestra estos p??ptidos antig??nicos en su superficie mol??culas MHC de clase II. Esta combinaci??n de MHC y atrae a un ant??geno de c??lula T auxiliar a juego, que libera linfoquinas y activa la c??lula B. Como la c??lula B activada entonces comienza a dividir, su descendencia ( c??lulas plasm??ticas) secretar millones de copias del anticuerpo que reconoce este ant??geno. Estos anticuerpos circulan en el plasma sangu??neo y linf??tico, se unen a los pat??genos que expresan el ant??geno y los marcan para su destrucci??n por la activaci??n del complemento o para la captaci??n y destrucci??n por los fagocitos. Los anticuerpos tambi??n pueden neutralizar retos directamente, mediante la uni??n a toxinas bacterianas o interfiriendo con los receptores que los virus y las bacterias utilizan para infectar las c??lulas.
Sistema inmune adaptativo Alternativa
Aunque las mol??culas cl??sicas del sistema inmune adaptativo (por ejemplo, anticuerpos y Existen receptores de c??lulas T) s??lo en los vertebrados con mand??bulas, una clara mol??cula derivada de linfocitos se ha descubierto en primitiva vertebrados sin mand??bula, como el lamprea y lampreas. Estos animales poseen una gran variedad de mol??culas llamadas receptores variables de linfocitos (VLR) que, como los receptores de ant??genos de los vertebrados con mand??bulas, se produce a partir de s??lo un peque??o n??mero (uno o dos) de genes. Estas mol??culas se cree que se unen pat??gena ant??genos en una forma similar a los anticuerpos, y con el mismo grado de especificidad.
La memoria inmunol??gica
Cuando las c??lulas B y c??lulas T se activan y comienzan a replicarse, algunos de sus descendientes se convierten en c??lulas de memoria de larga vida. A lo largo del curso de la vida de un animal, estas c??lulas de memoria recuerdan cada pat??geno espec??fico encontrado y pueden montar una respuesta fuerte si el pat??geno se detecta de nuevo. Esto es "adaptativo" porque ocurre durante el tiempo de vida de un individuo como una adaptaci??n a la infecci??n por ese pat??geno y prepara al sistema inmunol??gico para los retos del futuro. La memoria inmunol??gica puede estar en la forma de memoria pasiva a corto plazo o memoria activa a largo plazo.
Memoria pasiva
Reci??n Nacido beb??s tienen sin exposici??n previa a los microbios y son particularmente vulnerables a la infecci??n. Varias capas de protecci??n pasiva son proporcionados por la madre. Durante el embarazo , un tipo particular de anticuerpo, llamado IgG, es transportado de la madre al beb?? directamente a trav??s de la placenta, por lo que los beb??s humanos tienen altos niveles de anticuerpos incluso en el nacimiento, con el mismo rango de especificidades antig??nicas como su madre. La leche materna o El calostro tambi??n contiene anticuerpos que se transfieren al intestino del lactante y protegen contra las infecciones bacterianas hasta que el reci??n nacido puede sintetizar sus propios anticuerpos. Esto es inmunidad pasiva porque el feto en realidad no hace ninguna c??lulas de memoria o anticuerpos s??lo les toma prestado. Esta inmunidad pasiva es generalmente de corta duraci??n, dura desde unos pocos d??as hasta varios meses. En la medicina, la inmunidad protectora pasiva puede ser tambi??n transferida artificialmente de un individuo a otro a trav??s de ricos anticuerpo suero.
Memoria activa y la inmunizaci??n
Memoria activa a largo plazo se adquiere despu??s de la infecci??n por la activaci??n de c??lulas B y T. La inmunidad activa tambi??n puede generarse de forma artificial, a trav??s de la vacunaci??n . El principio detr??s de la vacunaci??n (tambi??n llamado inmunizaci??n) es introducir una ant??geno de un pat??geno con el fin de estimular el sistema inmunol??gico y desarrollar inmunidad espec??fica contra ese pat??geno particular sin causar enfermedad asociada con ese organismo. Esta inducci??n deliberada de una respuesta inmune tiene ??xito porque explota la especificidad natural del sistema inmune, as?? como su capacidad de inducci??n. Con la enfermedad infecciosa sigue siendo una de las principales causas de muerte en la poblaci??n humana, la vacunaci??n representa la manipulaci??n m??s eficaz de la humanidad sistema inmune ha desarrollado.
La mayor??a viral vacunas se basan en vivo virus atenuados, mientras que muchas vacunas bacterianas se basan en componentes acelulares de microorganismos, entre ellos inofensivos componentes de la toxina. Dado que muchos ant??genos derivados de las vacunas acelulares no inducen fuertemente la respuesta adaptativa, vacunas bacterianas m??s se proporcionan con adicional adyuvantes que activan el c??lulas de la presentadora de ant??geno del sistema inmune innato y maximizar inmunogenicidad.
Los trastornos de la inmunidad humana
El sistema inmunol??gico es una estructura notablemente eficaz que incorpora especificidad, inducibilidad y la adaptaci??n. Las fallas de la defensa del hu??sped se producen, sin embargo, y se dividen en tres grandes categor??as: inmunodeficiencias, autoinmunidad y la hipersensibilidad.
Inmunodeficiencias
Las inmunodeficiencias se producen cuando uno o m??s de los componentes del sistema inmune son inactivos. La capacidad del sistema inmunitario para responder a los pat??genos se disminuye tanto en los j??venes y los ancianos, con la respuesta inmune comienza a declinar a alrededor de 50 a??os de edad debido a Inmunosenescencia. En pa??ses desarrollados, obesidad, el alcoholismo y el consumo de drogas son causas comunes de la funci??n inmune pobre. Sin embargo, la desnutrici??n es la causa m??s com??n de inmunodeficiencia en pa??ses en desarrollo. Las dietas que carecen de suficiente prote??na est??n asociadas con la inmunidad mediada por c??lulas deteriorada, la actividad del complemento, la funci??n fagoc??tica, Las concentraciones de anticuerpos IgA, y la producci??n de citoquinas. Adem??s, la p??rdida de la timo a una edad temprana a trav??s de mutaci??n gen??tica o los resultados de la extirpaci??n quir??rgica de la inmunodeficiencia severa y una alta susceptibilidad a la infecci??n.
Las inmunodeficiencias tambi??n pueden ser heredadas o ' adquirido ". La enfermedad granulomatosa cr??nica, donde fagocitos tienen una capacidad reducida para destruir los pat??genos, es un ejemplo de un heredada, o cong??nita, inmunodeficiencia. SIDA y algunos tipos de c??ncer causa de inmunodeficiencia adquirida.
La autoinmunidad
Respuestas inmunitaria hiperactiva comprenden el otro extremo de la disfunci??n inmune, particularmente la trastornos autoinmunes. Aqu??, el sistema inmunol??gico no distingue correctamente entre el yo y no-yo, y los ataques de parte del cuerpo. En circunstancias normales, muchas c??lulas T y anticuerpos reaccionan con p??ptidos "auto". Una de las funciones de c??lulas especializadas (que se encuentra en el timo y m??dula ??sea) es presentar linfocitos peque??os con autoant??genos producidos en todo el cuerpo y eliminar aquellas c??lulas que reconocen ant??genos propios, la prevenci??n de la autoinmunidad.
Hipersensibilidad
La hipersensibilidad es una respuesta inmune que da??a los tejidos propios del cuerpo. Se dividen en cuatro clases (Tipo I - IV) sobre la base de los mecanismos implicados y el curso temporal de la reacci??n hipersensible. Hipersensibilidad de tipo I es una inmediata o reacci??n anafil??ctica, a menudo asociada con la alergia . Los s??ntomas pueden ir desde molestias leves hasta la muerte. Hipersensibilidad de tipo I est?? mediada por IgE, lo que desencadena la desgranulaci??n de mastocitos y bas??filos cuando reticulado por el ant??geno. Hipersensibilidad de tipo II se produce cuando los anticuerpos se unen a los ant??genos en las propias c??lulas del paciente, marc??ndolas para su destrucci??n. Esto tambi??n se llama dependiente de anticuerpos (o citot??xicos) hipersensibilidad, y est?? mediada por IgG y Anticuerpos IgM. Los complejos inmunes (agregaciones de ant??genos, prote??nas del complemento, y anticuerpos IgG e IgM) depositados en varios tejidos desencadenan Tipo III reacciones de hipersensibilidad. La hipersensibilidad de tipo IV (tambi??n conocido como mediada por c??lulas o hipersensibilidad de tipo retardado) normalmente tarda entre dos y tres d??as para desarrollarse. Reacciones de Tipo IV est??n implicadas en muchas enfermedades autoinmunes e infecciosas, pero tambi??n pueden implicar dermatitis de contacto ( hiedra venenosa). Estas reacciones est??n mediadas por C??lulas T, monocitos, y macr??fagos.
Otros mecanismos
Es probable que un sistema inmune multicomponente, adaptativo surgi?? con los primeros vertebrados , como invertebrados no generan linfocitos o una respuesta humoral basada en anticuerpos. Muchas especies, sin embargo, utilizan mecanismos que parecen ser precursores de estos aspectos de la inmunidad de los vertebrados. Los sistemas inmunitarios aparecen incluso en las formas estructuralmente m??s simples de la vida, con las bacterias usando un mecanismo de defensa ??nico, llamado el sistema de modificaci??n de la restricci??n para protegerse de pat??genos virales, llamados bacteri??fagos. Los procariotas tambi??n poseen la inmunidad adquirida, a trav??s de un sistema que utiliza Secuencias de CRISPR para retener fragmentos de los genomas de fagos que han entrado en contacto con en el pasado, lo que les permite bloquear la replicaci??n del virus a trav??s de una forma de La interferencia de ARN.
Receptores de reconocimiento de patrones son prote??nas utilizadas por casi todos los organismos para identificar mol??culas asociadas con pat??genos. Los p??ptidos antimicrobianos llamados defensinas son un componente conservado evolutivamente de la respuesta inmune innata que se encuentra en todos los animales y plantas, y representan la principal forma de invertebrados sist??mico inmunidad. La sistema del complemento y c??lulas fagoc??ticas tambi??n son utilizados por la mayor??a de las formas de vida de invertebrados. Las ribonucleasas y la V??a de interferencia de ARN se conservan en todos los eucariotas , y se cree que desempe??an un papel en la respuesta inmune a los virus.
A diferencia de los animales, las plantas carecen de c??lulas fagoc??ticas, pero la respuesta inmune muchos vegetales implican se??ales qu??micas sist??micos que se env??an a trav??s de una planta. C??lulas vegetales individuales responden a mol??culas asociadas con pat??genos conocidos como Pat??geno-patrones moleculares asociados o PAMP. Cuando una parte de una planta se infecta, la planta produce una localizada respuesta hipersensible, con lo que las c??lulas en el sitio de la infecci??n se someten a un r??pido apoptosis para evitar la propagaci??n de la enfermedad a otras partes de la planta. Resistencia sist??mica adquirida (SAR) es un tipo de respuesta defensiva utilizada por las plantas que hace que toda la planta resistente a un agente infeccioso particular. ARN mecanismos de silenciamiento son particularmente importantes en esta respuesta sist??mica ya que pueden bloquear la replicaci??n del virus.
Inmunolog??a tumoral
Otro papel importante del sistema inmune es identificar y eliminar tumores. Las c??lulas transformadas de tumores expresan ant??genos que no se encuentran en las c??lulas normales. Para el sistema inmunológico, estos antígenos aparecen extranjera, y su presencia hace que las células inmunes para atacar las células tumorales transformadas. Los antígenos expresados ??????por los tumores tienen varias fuentes; algunos se derivan de virus oncogénicos como el virus del papiloma humano, que causa el cáncer cervical, mientras que otros son propias proteínas del organismo que se producen en niveles bajos en células normales, pero alcanzan niveles elevados en las células tumorales. Un ejemplo es una enzima llamada tirosinasa que, cuando se expresa en niveles altos, transforma ciertas células de la piel (por ejemplo, melanocitos) en tumores llamados melanomas. Una tercera posible fuente de antígenos tumorales son proteínas que normalmente importantes para regular el crecimiento celular y la supervivencia, que comúnmente mutan en moléculas de cáncer induciendo llamados oncogenes.
La principal respuesta del sistema inmune a los tumores es destruir las células anormales utilizando células T asesinas, a veces con la ayuda de las células T helper. Los antígenos tumorales se presentan en moléculas MHC de clase I de una manera similar a los antígenos virales. Esto permite que las células T asesinas para reconocer las células tumorales como anormales. Las células NK también matar las células tumorales de una manera similar, especialmente si las células tumorales tienen menos moléculas MHC de clase I en su superficie de lo normal; este es un fenómeno común con tumores. A veces se generan anticuerpos contra las células tumorales lo que permite su destrucción por el sistema del complemento.
Claramente, algunos tumores evadir el sistema inmunológico y van a convertirse en cáncer. Las células tumorales tienen a menudo un número reducido de moléculas MHC de clase I en su superficie, evitando así la detección por las células T asesinas. Algunas células tumorales también liberan productos que inhiben la respuesta inmune; por ejemplo mediante la secreción de la citoquina TGF-??, que suprime la actividad de macr??fagos y linfocitos. Adicionalmente, tolerancia inmunológica puede desarrollar contra antígenos tumorales, por lo que el sistema inmune ya no ataca a las células tumorales.
Paradójicamente, los macrófagos pueden promover el crecimiento del tumor cuando las células tumorales envían citoquinas que atraen a los macrófagos, que a continuación, generan citoquinas y factores de crecimiento que fomentan el desarrollo de tumores. Además, una combinación de la hipoxia en el tumor y una citoquina producida por los macrófagos induce a las células tumorales para disminuir la producción de una proteína que bloquea la metástasis y por lo tanto ayuda a la propagación de las células cancerosas.
Regulación fisiológica
Las hormonas pueden actuar como inmunomoduladores, alterando la sensibilidad del sistema inmune. Por ejemplo, hormonas sexuales femeninas son conocidos inmunoestimuladores de ambas respuestas inmunitarias adaptativas y innatas. Algunas enfermedades autoinmunes, tales como las mujeres huelga lupus eritematoso Preferentemente, y su comienzo coincide a menudo con la pubertad. En contraste, las hormonas sexuales masculinas tales como testosterona parecen ser inmunosupresor. Otras hormonas parecen regular el sistema inmunológico, así, más notablemente la prolactina, la hormona del crecimiento y vitamina D .
Cuando una célula T se encuentra con una extranjera patógeno, se extiende un receptor de la vitamina D. Esto es esencialmente un dispositivo de señalización que permite que la célula T para unirse a la forma activa de la vitamina D , la hormona esteroide calcitriol. Las células T tienen una relación simbiótica con la vitamina D. No sólo la célula T se extiende un receptor de la vitamina D, en esencia pidiendo que se unen a la versión de la hormona esteroide de la vitamina D , calcitriol, pero la célula T expresa el gen CYP27B1, que es el gen responsable de la conversión de la versión pre-hormona de la vitamina D , calcidiol en la versión de la hormona esteroide, calcitriol. Sólo después de la unión a calcitriol pueden las células T realizar su función prevista. Otras células del sistema inmunitario que se sabe que expresan CYP27B1 y así activar calcidiol vitamina D, son las células dendríticas, queratinocitos y macr??fagos.
Se conjetura que una disminución progresiva de los niveles de hormonas con la edad es parcialmente responsable de las respuestas inmunes debilitados en los individuos de edad avanzada. A la inversa, algunas hormonas están reguladas por el sistema inmune, en particular la actividad de la hormona tiroidea. El declive relacionado con la edad en la función inmune también se relaciona con disminución de los niveles de vitamina D en los ancianos. Cuando las personas envejecen, suceden dos cosas que afectan negativamente a sus niveles de vitamina D. En primer lugar, se quedan en el interior más debido a la disminución de los niveles de actividad. Esto significa que reciben menos sol y por lo tanto producen menos colecalciferol a través de la radiación UVB . En segundo lugar, cuando una persona envejece la piel se vuelve menos expertos en la producción de vitamina D.
El sistema inmunológico se ve afectado por el sueño y el descanso, y la falta de sueño es perjudicial para la función inmune. Retroalimentación Complex bucles que implican citoquinas, tales como interleuquina-1 y factor de necrosis tumoral-?? producido en respuesta a la infección, parecen jugar también un papel en la regulación del movimiento ocular no rápido ( REM). Por lo tanto la respuesta inmune a la infección puede dar lugar a cambios en el ciclo del sueño, incluyendo un aumento en el sueño de onda lenta en relación con el sueño REM.
Nutricion y dietetica
La sobrealimentación se asocia con enfermedades tales como la diabetes y la obesidad, que se sabe que afectan la función inmune. Más desnutrición moderada, así como ciertas deficiencias de minerales traza y nutrientes específicos, también pueden comprometer la respuesta inmune.
Los alimentos ricos en ciertosácidos grasospueden fomentar un sistema inmunológico saludable. Del mismo modo, desnutrición fetal puede causar un deterioro de toda la vida del sistema inmune.
Manipulación en la medicina
Drogas m??s grandes (> 500 Da) puede provocar una respuesta inmune neutralizante, particularmente si los fármacos se administran repetidamente, o en dosis más grandes. Esto limita la eficacia de los fármacos basados ??????en péptidos y proteínas más grandes (que son típicamente más grandes que 6000 Da). En algunos casos, la droga en sí no es inmunogénica, pero puede ser co-administrado con un compuesto inmunogénico, como a veces el caso de Taxol. Métodos computacionales se han desarrollado para predecir la inmunogenicidad de péptidos y proteínas, que son particularmente útiles en el diseño de anticuerpos terapéuticos, evaluar probable virulencia de mutaciones en partículas de la cubierta viral, y la validación de los tratamientos con fármacos basados ??????en péptidos propuestos. Las primeras técnicas se basaban principalmente en la observación de que hidrofílicos aminoácidos están sobrerrepresentadas en las regiones de epítopo que aminoácidos hidrófobos; Sin embargo, los desarrollos más recientes se basan en técnicas de aprendizaje automático que utilizan bases de datos de epítopos conocidos existentes, las proteínas del virus por lo general en bien estudiados, como un conjunto de entrenamiento. Una base de datos de acceso público ha sido establecido para la catalogación de epítopos de patógenos conocidos para ser reconocible por las células B. El campo emergente de la bioinformática estudios de inmunogenicidad -basadas se conoce como inmunoinformática . Immunoproteomics es el estudio de grandes conjuntos de proteínas ( proteómica) que participan en la respuesta inmune.
Manipulación por patógenos
El éxito de cualquier patógeno depende de su capacidad para eludir las respuestas inmunes del huésped. Por lo tanto, los patógenos evolucionaron varios métodos que les permiten infectar con éxito un anfitrión, mientras que evadir la detección o la destrucción por el sistema inmune. Las bacterias a menudo a superar las barreras físicas al secretar enzimas que digieren la barrera, por ejemplo, mediante el uso de un sistema de secreción de tipo II. Alternativamente, usando un sistema de secreción de tipo III, pueden insertar un tubo hueco en la célula huésped, proporcionando una ruta directa para las proteínas se muevan desde el patógeno al huésped. Estas proteínas a menudo se utilizan para cerrar las defensas del huésped.
Una estrategia de evasión utilizado por varios patógenos para evitar el sistema inmune innato es ocultar dentro de las células de su anfitrión (también llamada intracelular patogénesis). Aquí, un patógeno pasa la mayor parte de su ciclo de vida dentro de las células huésped, donde se encuentran protegidos del contacto directo con las células inmunes, anticuerpos y complemento. Algunos ejemplos de patógenos intracelulares incluyen virus, la intoxicación alimentaria bacteria Salmonella y los eucariotas parásitos que causan la malaria ( Plasmodium falciparum ) y leishmaniasis ( Leishmania spp. ). Otras bacterias, tales como Mycobacterium tuberculosis , viven dentro de una cápsula protectora que evita la lisis por el complemento. Muchos patógenos secretan compuestos que disminuyen o desviar la respuesta inmune del huésped. Algunas bacterias forman biopelículas para protegerse de las células y proteínas del sistema inmune. Estas biopelículas están presentes en muchas infecciones exitosas, por ejemplo, las crónicas Pseudomonas aeruginosa y Burkholderia cenocepacia infecciones característicos de la fibrosis quística . Otras bacterias generan proteínas de superficie que se unen a anticuerpos, haciéndolos ineficaces; ejemplos incluyen Streptococcus (proteína G), Staphylococcus aureus (proteína A), y Peptostreptococcus magnus (proteína L).
Los mecanismos utilizados para evadir el sistema inmune adaptativo son más complicadas. El enfoque más sencillo es cambiar rápidamente no esenciales epítopos ( aminoácidos y / o azúcares) en la superficie del patógeno, mientras se mantiene epítopos esenciales oculta. Se llama variación antigénica. Un ejemplo es el VIH, que muta rápidamente, por lo que las proteínas en su envoltura viral que son esenciales para la entrada en su célula diana de acogida están cambiando constantemente. Estos cambios frecuentes en antígenos pueden explicar los fracasos de vacunas dirigidas a este virus. El parásito Trypanosoma brucei utiliza una estrategia similar, cambiando constantemente de un tipo de proteína de superficie para otro, lo que le permite estar un paso por delante de la respuesta de anticuerpos. Masking antígenos con moléculas huésped es otra estrategia común para evitar la detección por el sistema inmune. En el VIH, la envoltura que cubre el virión se forma a partir de la membrana externa de la célula huésped; tales virus "auto-envuelta" hacen que sea difícil para el sistema inmunológico para identificarlos como estructuras "no propios".
