Inmunidad

Tu sistema inmune es el conjunto de células que defiende al cuerpo contra los patógenos. Las primeras células en actuar son los fagocitos, un grupo de glóbulos blancos que incluye a los macrófagos y los neutrófilos.

Un fagocito destruye un patógeno mediante la fagocitosis: lo rodea, lo ingiere dentro de una vesícula y lo digiere con enzimas. Después, un macrófago expone fragmentos del patógeno en su propia superficie, listo para alertar a otras células inmunes.

Los dos tipos de fagocitos desempeñan funciones diferentes:

La fagocitosis ocurre en un orden fijo. Apréndela como una secuencia, porque los puntos se otorgan paso a paso:

1. Las células dañadas y los patógenos liberan sustancias químicas que atraen al fagocito (este se desplaza hacia ellas, a favor del gradiente de concentración).
2. Los receptores de la membrana del fagocito se unen al patógeno. Los anticuerpos adheridos a un patógeno facilitan esta unión.
3. La membrana rodea al patógeno y lo engloba por endocitosis, formando una vacuola fagocítica.
4. Los lisosomas se fusionan con la vacuola y liberan enzimas hidrolíticas, que digieren al patógeno.
5. Los productos solubles se absorben en el citoplasma; un macrófago conserva los antígenos y los muestra en su superficie.

Los mismos pasos permiten que un fagocito elimine células corporales viejas o dañadas, como los glóbulos rojos envejecidos en el hígado y el bazo.

Esta micrografía electrónica en falso color captura un momento real: un fagocito extendiéndose para atrapar e ingerir bacterias en forma de bastón.

*Un neutrófilo real (amarillo), un tipo de fagocito, extendiéndose para ingerir bacterias en forma de bastón (naranja) por fagocitosis

Un antígeno es una molécula (generalmente una proteína) en la superficie celular que el sistema inmune puede reconocer.

• Los antígenos propios son los marcadores del propio cuerpo. El sistema inmune aprende a ignorarlos.
• Los antígenos no propios son extraños; por ejemplo, los antígenos de un patógeno. Estos desencadenan una respuesta inmune.

*Zonas claras en una placa de cultivo: el sistema inmune reconoce antígenos no propios y ataca células extrañas

La primera vez que entra un nuevo patógeno, el cuerpo produce una respuesta inmune lenta. Los pasos principales son:

1. Un macrófago ingiere el patógeno y expone su antígeno.
2. Las células T auxiliares reconocen ese antígeno y se activan. Liberan sustancias químicas que encienden a otras células.
3. Se seleccionan linfocitos B con forma complementaria. Se dividen para formar células plasmáticas, que liberan anticuerpos, y células de memoria.
4. Células T citotóxicas destruyen las propias células del cuerpo que han sido infectadas.

Con más detalle:

• Los linfocitos se producen en la médula ósea. Los linfocitos B maduran allí; los linfocitos T maduran en el timo. Cada linfocito tiene receptores de una sola forma, por lo que solo puede unirse a un antígeno. Existen millones de linfocitos diferentes antes de cualquier infección.
• Selección clonal: solo se activan los linfocitos cuyos receptores son complementarios al antígeno.
• Expansión clonal: el linfocito seleccionado se divide muchas veces por mitosis, formando un clon de células idénticas.
• Los linfocitos T colaboradores liberan citocinas, señales químicas que estimulan a los linfocitos B correspondientes para que se dividan y se conviertan en células plasmáticas, y estimulan a los macrófagos para que engloben más patógenos.
• Las células plasmáticas tienen abundante retículo endoplasmático rugoso y aparato de Golgi, porque producen y secretan anticuerpos, aproximadamente 2000 por segundo cada una. Solo viven unos pocos días.
• Los linfocitos T citotóxicos se unen a células corporales que muestran el antígeno (por ejemplo, una célula infectada por un virus) y liberan sustancias químicas tóxicas que forman agujeros en la membrana y matan a la célula.

Estos pasos tardan varios días, porque los pocos linfocitos B que coinciden con el antígeno deben ser encontrados primero y luego dividirse muchas veces. Este retraso es la fase de latencia al inicio de la respuesta primaria, y es por eso que se siente enfermo durante una primera infección.

Las células de memoria permanecen en el cuerpo durante años después de que la infección ha terminado. Si el mismo patógeno entra nuevamente, las células de memoria inician una respuesta inmune secundaria que es mucho más rápida y grande que la primera. El patógeno es destruido antes de poder causarle enfermedad. Esto es lo que significa la inmunidad a largo plazo.

Un anticuerpo es una proteína en forma de Y producida por las células plasmáticas. Las dos puntas de la Y son sitios de unión al antígeno. Cada sitio tiene una forma especial llamada región variable, que solo se ajusta a un antígeno específico, como una cerradura y una llave.

El programa pide relacionar la estructura molecular con la función. Cada parte de la molécula tiene una función:

Los anticuerpos ayudan de varias maneras. Observa que cada función utiliza una parte de la estructura:

• aglutinación: los dos sitios de unión se unen a antígenos de dos patógenos diferentes, por lo que los patógenos se agrupan. No pueden propagarse y los fagocitos pueden englobar muchos a la vez.
• neutralización: los anticuerpos (antitoxinas) se unen a las toxinas, o a las partes de un virus que se unen a las células huésped, de modo que la toxina o el virus no pueden actuar.
• opsonización: los anticuerpos recubren un patógeno y sus regiones constantes se unen a receptores de los fagocitos, por lo que la fagocitosis es más rápida.
• lisis: algunos anticuerpos se unen a bacterias y activan proteínas de la sangre que perforan la pared bacteriana.

Ejemplo resuelto (3 puntos). Un medicamento se produce a partir de un anticuerpo monoclonal. Explica por qué se une solo a su proteína diana. «La región variable tiene una secuencia específica de aminoácidos (1), por lo que el sitio de unión al antígeno tiene una forma específica (1) que es complementaria únicamente a la forma del antígeno diana, y ambos se unen (1)». Usa las palabras región variable, forma específica y complementaria.

Un anticuerpo monoclonal es un solo tipo de anticuerpo, todos idénticos. Se fabrican mediante el método de hidridoma:

1. Se inyecta el antígeno a un ratón. Durante varias semanas desarrolla una respuesta inmunitaria, por lo que tiene linfocitos B (células plasmáticas) que producen el anticuerpo deseado.
2. Se extraen los linfocitos B del bazo del ratón.
3. Se fusionan con células de mieloma (células cancerosas que se dividen indefinidamente), utilizando una sustancia química como el polietilenglicol. La célula fusionada es un hibridoma.
4. Las células de hibridoma se separan en pocillos individuales y se analizan: solo se conservan las células que producen el anticuerpo deseado.
5. Cada hibridoma seleccionado se clona y se multiplica en cultivo. Produce el anticuerpo y se divide sin detenerse, generando grandes cantidades de un mismo anticuerpo idéntico.

Los anticuerpos monoclonales se utilizan en el diagnóstico de enfermedades (para detectar una molécula específica, como en una prueba de embarazo) y en el tratamiento (para llevar fármacos a células diana específicas, como las células cancerosas).

Diagnóstico: la prueba de tira reactiva. Muchas pruebas rápidas (de embarazo, cólera o COVID-19) utilizan dos tipos de anticuerpos monoclonales en una tira:

• Los anticuerpos móviles cerca de la parte inferior están unidos a un marcador de color (a menudo diminutas partículas de oro). Se unen al antígeno de la muestra y el líquido los transporta hacia arriba por la tira.
• Los anticuerpos inmovilizados están fijados en una línea más arriba. Se unen a una parte diferente del mismo antígeno, por lo que capturan el complejo antígeno–anticuerpo–marcador. El marcador se acumula y aparece una línea de color: un resultado positivo.
• Una línea de control tiene anticuerpos inmovilizados que se unen a los propios anticuerpos móviles. Adquiere color en todas las pruebas, lo que demuestra que el líquido ha fluido y la prueba ha funcionado.

Como cada anticuerpo se une a un solo antígeno, una tira con dos anticuerpos móviles diferentes y dos líneas de prueba puede distinguir dos cepas de un patógeno.

Tratamiento. Un anticuerpo monoclonal puede ser el propio medicamento o transportar uno:

• puede bloquear una molécula: por ejemplo, el trastuzumab se une a una proteína receptora presente en gran cantidad en algunas células de cáncer de mama, de modo que el receptor no puede enviar a la célula la señal para que se divida; el abciximab se une a una proteína de las plaquetas, de modo que estas no pueden unirse entre sí y formar un coágulo.
• puede marcar células cancerosas para que el sistema inmunitario las destruya, o transportar un medicamento tóxico o una sustancia radiactiva directamente hasta las células diana.

Como el anticuerpo solo se une a células con el antígeno diana, las células sanas se ven poco afectadas y hay menos efectos secundarios. Los anticuerpos de ratón son ajenos al organismo humano, por lo que se humanizan (la mayor parte de la molécula se cambia por la secuencia humana) para evitar que el sistema inmunitario del paciente los ataque.

La inmunidad puede ser activa o pasiva, y natural o artificial.

• inmunidad activa: tu propio cuerpo reconoce un antígeno y produce sus propios anticuerpos y células de memoria. Es lenta en iniciarse pero duradera.
• inmunidad pasiva: se administran anticuerpos preformados desde el exterior. Actúa inmediatamente, pero no perdura porque no se generan células de memoria.
• inmunidad natural: se adquiere de forma natural (activa: tras una infección; pasiva: anticuerpos transferidos de madre a hijo).
• inmunidad artificial: se adquiere intencionalmente (activa: el cuerpo se estimula para responder a una dosis segura de antígeno; pasiva: se inyectan anticuerpos preformados).

Una vacuna contiene antígenos — usualmente un patógeno muerto o atenuado, o parte de él. Los antígenos desencadenan una respuesta inmune primaria y generan células de memoria, otorgando inmunidad a largo plazo sin causar la enfermedad.

Los programas de vacunación pueden controlar la propagación de una enfermedad en una población. Si se vacuna a suficientes personas, el patógeno no puede pasar fácilmente de una persona a otra. Esto protege incluso a las personas que no están vacunadas, un efecto llamado inmunidad colectiva. Cuanto más fácilmente se propaga una enfermedad, mayor es la proporción de personas que debe vacunarse: aproximadamente 95% para el sarampión.

Un programa de vacunación funciona mejor cuando:

• vacuna a una alta proporción de la población, empezando por los niños pequeños, y administra dosis de refuerzo cuando una dosis no proporciona inmunidad duradera;
• hace que la vacuna sea gratuita o económica y llega tanto a zonas rurales como urbanas, con suficientes suministros, personal capacitado y una cadena de frío (mantener las vacunas frías para que sigan funcionando);
• mantiene registros, utiliza la vigilancia para detectar cada caso nuevo y practica la vacunación en anillo: vacuna a todas las personas alrededor de un caso nuevo para que el patógeno no tenga adónde propagarse;
• informa a la población sobre la enfermedad y la vacuna.

La viruela se erradicó en 1980 porque su virus era estable (sus antígenos no cambiaban, por lo que una vacuna funcionaba en todas partes), solo infectaba a seres humanos, cada caso presentaba una erupción visible y podía aislarse rápidamente, y una vacuna viva proporcionaba inmunidad duradera con una sola dosis. Algunas enfermedades son más difíciles de controlar mediante la vacunación:

• variación antigénica: los antígenos cambian con frecuencia (gripe), por lo que las células de memoria producidas el año anterior ya no los reconocen y se necesita una nueva vacuna;
• existen muchas cepas, por lo que una vacuna no puede cubrirlas todas;
• el patógeno se oculta dentro de las células corporales (el parásito de la malaria en el hígado y los glóbulos rojos, M. tuberculosis en los macrófagos), fuera del alcance de los anticuerpos;
• la vacuna necesita varias dosis o refrigeración, lo que es difícil en zonas remotas; y algunas personas rechazan la vacunación.

Ejemplo resuelto. Clasifica cada caso como activo o pasivo, natural o artificial: (a) un bebé recibe anticuerpos en la leche materna; (b) un niño se vacuna contra el sarampión; (c) alguien se recupera de la varicela; (d) un paciente mordido por una serpiente recibe suero antiofídico. Hazte dos preguntas cada vez. ¿Produjo la persona los anticuerpos por sí misma? Si la respuesta es sí, es activo; si recibió anticuerpos preformados, es pasivo. ¿Ocurrió por azar o deliberadamente? De forma natural o artificial. Así, (a) es pasiva natural — anticuerpos preformados vía natural; (b) es activa artificial — los antígenos de la vacuna hacen que el niño produzca los suyos; (c) es activa natural — la infección provocó su producción propia; (d) es pasiva artificial — anticuerpos preformados administrados deliberadamente. Solo la inmunidad activa genera células de memoria, razón por la cual la inmunidad pasiva actúa de inmediato pero es de corta duración.

Errores comunes.

• Decir que el cuerpo produce anticuerpos "para" un patógeno tras su llegada. El linfocito B con el receptor correspondiente ya existe; el antígeno lo selecciona y luego se clona.
• Decir que las células de memoria producen anticuerpos. Las células de memoria se dividen rápidamente en células plasmáticas cuando el antígeno regresa; son las células plasmáticas las que fabrican los anticuerpos.
• Decir que los anticuerpos matan patógenos. Los anticuerpos se unen a los antígenos: agrupan patógenos, bloquean toxinas y marcan patógenos para los fagocitos, que son quienes realizan la muerte.
• Decir que una vacuna contiene anticuerpos. Una vacuna contiene antígenos; sus propias células producen luego los anticuerpos y las células de memoria. Los anticuerpos ya formados proporcionan inmunidad pasiva.
• Decir que la respuesta secundaria es más rápida "porque el cuerpo recuerda". Nombre las células: hay muchas más células de memoria que los linfocitos B originales correspondientes, por lo que hay casi ningún retraso y se produce mucha más cantidad de anticuerpos.
• Llamar a un anticuerpo monoclonal "una mezcla de anticuerpos". Cada molécula es idéntica, producida por un clon de células hibridoma, por lo que se une a un solo antígeno.

• Diferenciar fagocitos (engullen, no específicos) de los linfocitos: las células B → anticuerpos (inmunidad humoral), células T (auxiliares/asesinas, inmunidad mediada por células).
• Identifica las partes de un anticuerpo (cadenas pesadas y ligeras, enlaces disulfuro, región variable y sitio de unión al antígeno, bisagra, región constante) y relaciona cada parte con una función: región variable → especificidad; dos sitios → aglutinación; región constante → unión a fagocitos.
• En una pregunta sobre tiras reactivas, los anticuerpos móviles transportan el marcador, los anticuerpos inmovilizados de la línea de prueba capturan el complejo y la línea de control captura anticuerpos móviles para demostrar que la prueba funcionó.
• Describe la fagocitosis en orden: atracción → unión de receptores → englobamiento (endocitosis) → fusión de lisosomas → digestión por enzimas hidrolíticas.
• Comparar la respuesta primaria y secundaria en una gráfica: las células de memoria hacen que la respuesta secundaria sea más rápida y mayor.
• Diferenciar entre inmunidad activa y pasiva, e inmunidad natural y artificial con un ejemplo de cada una; explique la vacunación y la inmunidad de rebaño.