Capítulo 8: Inmunología

La función asombrosa del sistema inmunitario es brindar protección. Actúa como un sistema del defensa del hospedador contra enfermedades infecciosas y antígenos exógenos (no propios). Para lograr tal tarea, el sistema inmunitario cuenta con un mecanismo de respuesta rápida, una especificidad y adaptabilidad extraordinarias, una red reguladora intrincada y capacidad anamnésica.

En los últimos decenios se han hecho progresos impresionantes en el terreno de la inmunología. En consecuencia, se han logrado avances significativos no sólo en el campo de la investigación, sino también en terrenos como el de diagnóstico y área de atención clínica. Estos avances han permitido conocer mejor la forma en que actúa el sistema inmunitario y proporcionan información sobre una diversidad de trastornos inmunitarios como enfermedades infecciosas, alergias, autoinmunidad, inmunodeficiencia, cáncer y trasplantes. Los datos anteriores han permitido hacer mejores diagnósticos, plantear nuevas estrategias terapéuticas y mejorar la asistencia y el tratamiento de sujetos con tales trastornos.

Este capítulo incluye los principios básicos de la inmunología, en particular los relacionados con las respuestas a infecciones. En la sección bibliográfica se incluyen comentarios más detallados de los aspectos del sistema inmunitario.

Respuesta inmunitaria

El sistema inmunitario defiende al hospedador de patógenos, y en tal tarea utiliza diferentes sistemas de identificación y reconocimiento para eliminar eficazmente al patógeno invasor o sus productos. Se denomina respuesta inmunitaria a la reacción generada contra un posible patógeno. La primera línea de defensa, que es inespecífica contra el patógeno invasor, es la movilización rápida en el sitio de inicio de la infección, pero no posee memoria inmunológica, y por ello recibe el nombre de inmunidad innata. El segundo sistema de defensa es la llamada inmunidad adaptativa, la cual es específica contra el patógeno y brinda inmunidad protectora contra una nueva infección por ese microorganismo. La inmunidad adaptativa reconoce de manera específica y destruye al patógeno, porque los linfocitos poseen receptores celulares especializados y anticuerpos específicos. Recibe el nombre de anticuerpo la proteínaproducida en respuesta a un patógeno particular, y la sustancia que induce la generación de dichos anticuerpos recibe el nombre de antígeno. En resumen, la respuesta inmunitaria innata es eficaz y de máxima trascendencia para eliminar a muchos de los patógenos. Sin embargo, si este mecanismo inicial llegara a fallar, surge la respuesta adaptativa que afronta de manera específica al patógeno y desencadena la inmunidad contra ese microorganismo invasor. En consecuencia, los dos sistemas interactúan y colaboran para alcanzar el objetivo final, que es la destrucción del patógeno.

La inmunidad innata es la respuesta inmediata contra el patógeno y no confiere protección duradera. Es un sistema de defensa inespecífico que comprende barreras contra los agentes infecciosos como la piel (epitelio) y las mucosas. También incluye muchos componentes inmunitarios que son importantes en la respuesta inmunitaria adaptativa como son células fagocíticas y citolíticos naturales (NK, natural killer), receptores de tipo Toll (TLR, Toll-like receptors), citocinas y complemento.

Barreras fisiológicas

A. Piel

Son pocos los microorganismos que pueden penetrar la piel intacta, pero muchos lo logran a través de las glándulas sebáceas o sudoríparas y los folículos pilosos, y en tales puntos se establecen. El sudor y las secreciones sebáceas, por su pH ácido y algunas sustancias químicas (en particular ácidos grasos), poseen propiedades antimicrobianas que tienden a eliminar a los microorganismos patógenos. En la piel está la lisozima, enzima que disuelve la pared de algunas bacterias y es útil para proteger contra algunos microorganismos. La lisozima también está presente en las lágrimas y en secreciones de vías respiratorias y el cuello cervicouterino. Además, la piel genera diversos agentes antimicrobianos, incluida una proteína con propiedades antibacterianas conocida como psoriasina. En consecuencia, dicha capa constituye una barrera fisiológica contra la penetración de patógenos, así como de agentes antimicrobianos para frenar al patógeno en su primer intento de invasión.

B. Membranas mucosas

Una capa de moco cubre la superficie del aparato respiratorio, y es constantemente impulsada hacia arriba por acción de las células ciliadas, y hacia los orificios naturales. Las bacterias tienden a adherirse a dicha capa. Además, el moco y las lágrimas contienen lisozima y otras sustancias con propiedades antibacterianas. En el caso de algunos microorganismos, el primer paso orientado a la infección es su unión a células del epitelio superficial por medio de algunas proteínas adherentes de la superficie bacteriana (p. ej., las pilosidades de los gonococos y de Escherichia coli). Si las células en cuestión tienen anticuerpos de tipo IgA en su superficie (mecanismos de resistencia del hospedador) se podrá evitar su unión. (El microorganismo puede evadir dicho mecanismo de resistencia al desdoblar el anticuerpo con una proteasa.)

Cuando los microorganismos penetran el cuerpo a través de las membranas mucosas, tienden a ser captados por los fagocitos y transportados por vasos linfáticos regionales hasta llegar a ganglios linfáticos. Los fagocitos actúan como una barrera contra la diseminación de gran número de bacterias. El aparato mucociliar para eliminar bacterias del aparato respiratorio es auxiliado por los macrófagos de los pulmones. Entre los mecanismos protectores especiales del aparato respiratorio están las vibrisas (pelos rígidos) de las fosas nasales, y el reflejo tusígeno que impide la broncoaspiración.

En el aparato digestivo actúan varios sistemas para inactivar las bacterias: la saliva contiene innumerables enzimas hidrolíticas; la acidez del jugo gástrico destruye muchas bacterias ingeridas (como Vibrio cholerae), y el intestino delgado tiene innumerables enzimas proteolíticas y macrófagos activos. Ambos factores destruyen los microorganismos en el intestino delgado.

No hay que olvidar que muchas de las membranas mucosas del organismo tienen una microbiota constante normal que evita el establecimiento de microorganismos patógenos (“interferencia bacteriana”) y desempeña importantes funciones fisiológicas. Por ejemplo, en la vagina adulta los lactobacilos normales conservan un pH ácido e inhiben el establecimiento de levaduras, anaerobios y bacterias gramnegativas.

Mecanismos de la inmunidad innata

La inmunidad innata no genera protección específica contra un antígeno y no depende del reconocimiento específico del patógeno; sin embargo, es una línea de defensa necesaria. El sistema innato en cuestión está compuesto de células y citocinas a su disposición. Los leucocitos fagocíticos, como los leucocitos polimorfonucleares (PMN, polymorphonuclear neutrophilic), y los macrófagos, junto con los citolíticos naturales (NK), son los componentes celulares primarios para combatir a los microorganismos. La interacción del microorganismo invasor con tales células y otras más de todo el cuerpo induce la liberación de complemento e innumerables citocinas y quimiocinas. Muchas de ellas son citocinas proinflamatorias como la interleucina-1 (IL-1, interleukin-1), el factor de necrosis tumoral α (TNF-α, tu mor necrosis factor alpha), la IL-6 y el interferón-γ (IFN-γ, interferon-gamma) cuya aparición es inducida por medio de interacciones con receptores TLR. Con los mecanismos mencionados, el hospedador comienza su defensa contra el patógeno invasor.

A. Sensores microbianos

Cuando un patógeno penetra la piel tiene que afrontar la acción de macrófagos y otras células fagocíticas que poseen “sensores microbianos”. Se conocen tres grandes grupos de sensores de ese tipo: 1) receptores tipo Toll (TLR); 2) receptores de tipo melanoma nodular (NLRs, nodular melanoma disease), y 3) helicasas de tipo RIG-1 y MDA-5. Los receptores TLR son los sensores microbianos mejor estudiados. Éstos comprenden una familia de receptores que durante la evolución conservaron sus receptores de reconocimiento de patrón (PRR, pattern recognition receptors) que reconocen los modelos moleculares asociados a microorganismos patógenos (PAMP, pathogen-associated molecular patterns). Constituyen la primera línea de defensa contra diversos patógenos e intervienen en forma decisiva en el inicio de la respuesta inmunitaria innata. Los TLR son proteínas transmembrana de tipo 1 con un dominio extracelular, una sola hélice α transmembrana y un dominio citoplásmico. El reconocimiento de estos patrones microbianos específicos por parte de los receptores de tipo Toll permite la cascada de transducción de señales que genera una respuesta inflamatoria rápida e intensa caracterizada por activación celular y liberación de citocinas.

Hasta la fecha se han identificado 10 TLR humanos, y cada receptor al parecer participa en el reconocimiento de un conjunto peculiar de patrones microbianos. Por ejemplo, TLR-2 reconoce ligandos diversos (p. ej., el ácido lipoteicoico) expresados por bacterias grampositivas, en tanto que TLR-3 detecta dsRNA en la fase de réplica viral. TLR-1 y TLR-6 reconocen múltiples diacilpéptidos (p. ej., los micoplasmas), en tanto que TLR-4 muestra especificidad por los lipopolisacáridos gramnegativos (LPS, lipopolysaccharides). Por otra parte, TLR-5 detecta la flagelina bacteriana, y TLR-7 y TLR-8 interactúan con ssRNA en la réplica viral y TLR-9 se une a DNA bacteriano. En la actualidad, se desconoce el ligando del TLR-10.

Otra gran familia de receptores del sistema inmunológico innatos, los de tipo NOD, está en el citoplasma, y actúan como sensores intracelulares de productos microbianos. Activan la vía del intensificador de cadena ligera kappa del factor nuclear de linfocitos B activados (NF-κB) e inducen respuestas inflamatorias similares a las producidas por TLR. El tercer grupo de sensores microbianos lo constituyen las helicasas de tipo RIG-1 y MDA-5. Son sensores citoplásmicos del ssRNA de virus. La identificación de ssRNA por estos sensores induce la producción de IFN de tipo I; estos son inhibidores muy eficaces de la replicación del virus.

B. Fagocitosis

Durante las infecciones suele aumentar el número de fagocitos circulantes. Las funciones principales comprenden quimiotaxia, migración, ingestión, y destrucción microbiana. Los microorganismos y otros antígenos exógenos que penetran en los linfáticos, los pulmones o la corriente sanguínea, son engullidos por diversas células fagocíticas. Cuando un patógeno atraviesa la barrera epitelial y se réplica en los tejidos, será identificada por la acción de alguna célula fagocítica tisular.

Los fagocitos en el sistema inmunitario comprenden: 1) monocitos y macrófagos; 2) granulocitos, incluidos PMN, eosinófilos y basófilos, y 3) células dendríticas. Los monocitos son leucocitos pequeños que circulan en la sangre, maduran hasta la forma de macrófagos que aparecen prácticamente en todos los tejidos. Por ejemplo, se les conoce como células de Küpffer en el hígado y de microgliocitos en el tejido nervioso. Los macrófagos son células de funciones trascendentales, pues engullen y destruyen patógenos, preparan y presentan el antígeno y regulan la reactividad inmunitaria por la producción de citocinas y quimiocinas.

Los granulocitos son leucocitos que contienen gránulos densamente teñidos. Los PMN tienen una semivida breve y son células fagocíticas importantes que destruyen patógenos en las vesículas intracelulares. Los eosinófilos y los basófilos son menos abundantes y contienen gránulos con enzimas y proteínas tóxicas que son liberadas cuando se activan tales células. Asumen importancia en la defensa contra los parásitos. Las células dendríticas son fagocíticas y degradan patógenos; sin embargo, su principal función es activar a los linfocitos T en la respuesta de inmunidad adaptativa al actuar como células presentadoras de antígeno (APC, antigen-presenting cells) y al producir citocinas reguladoras.

Los elementos clave para una respuesta inmunitaria innata eficaz son respuestas rápidas, inespecíficas y breves; tales elementos característicos son el signo propio del proceso fagocítico. La fagocitosis es la función con la cual la célula fagocítica, y en particular los PMN, reconocen el patógeno, lo ingieren y después de ingerido lo destruyen; es un fenómeno multifásico que comienza con el rodamiento de un polimorfonuclear por la pared de las vénulas poscapilares. Si el patógeno penetra en la sangre, el PMN lo encontrará en ese sitio. Si invadió los tejidos, el PMN migrará hasta el sitio de infección. La migración depende de la liberación de señales quimioatrayentes generadas por las células del hospedador o del propio patógeno. Un quimioatrayente de ese tipo es la IL-8, potente quimiocina que atrae PMN. En las etapas iniciales del proceso migratorio, el PMN se une a la superficie de las células endoteliales por medio de moléculas de adherencia, como la P-selectina. Los PMN siguen la atracción de quimiocinas y emigran de la circulación a través del endotelio y de ahí a los tejidos y al sitio de infección. En ese punto, los PMN reconocen al patógeno y lo ingieren para interiorizarlo en una vesícula endocítica llamada fagosoma. Una vez dentro del PMN, el patógeno es destruido.

Los fagocitos utilizan varios mecanismos antimicrobianos. Por ejemplo: 1) surge acidificación dentro del fagosoma. El pH del fagosoma es de 3.5 a 4.0, y este nivel de acidez es bacteriostático o bactericida. 2) Se generan productos tóxicos derivados del oxígeno que incluyen O₂ superóxido, peróxido de hidrógeno (H₂O2) y el oxígeno monomolecular O₂. 3) También se producen óxidos de nitrógeno tóxicos y se forma óxido nítrico (NO). 4) Los péptidos antimicrobianos participan en la destrucción. En el macrófago, se detectan catelicidina y los péptidos derivados de elastasa del macrófago. Por otra parte, en los PMN abundan las defensinas-α y β, la catelicina y la lactoferricina. Los fagocitos utilizan todos los mecanismos anteriores para destruir al patógeno. Una vez completada la misión, el PMN desarrolla apoptosis y muere.

Como mencionamos, la fagocitosis surge a veces sin anticuerpos. Sin embargo, se torna más eficiente con la presencia de anticuerpos que recubren la superficie de la bacteria y facilitan su ingestión por parte de los fagocitos. El proceso anterior se denomina opsonización y puede ocurrir por tres mecanismos: 1) el anticuerpo solo actúa como opsonina; 2) la combinación de anticuerpo y antígeno activa el complemento en su vía clásica para generar opsonina, y 3) la opsonina puede ser producida cuando se activa la vía alternativa y se genera C3 (fig. 8-8). Los macrófagos poseen receptores en su membrana, para la porción Fc de un anticuerpo y para el componente C3 del complemento. Los receptores mencionados facilitan la fagocitosis de las partículas recubiertas de anticuerpos.

C. Linfocitos citolíticos naturales

Los linfocitos citolíticos naturales (NK) (células asesinas naturales) son grandes linfocitos granulosos con una morfología similar a las de las células T y componen 10 a 15% de los leucocitos en la sangre. Los linfocitos NK contribuyen a la inmunidad innata al proteger contra virus u otros patógenos intracelulares. Los linfocitos en cuestión tienen la capacidad de reconocer las células infectadas por virus y las células tumorales y de reaccionar destruyéndolas. Los linfocitos de este tipo tienen dos tipos de receptores de superficie: 1) los receptores de linfocitos NK de tipo lectina que se une a proteínas y no a los carbohidratos, y 2) receptores similares a inmunoglobulina citolítica (KIR, killer immunoglobulin-like receptors) que reconocen las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad de clase I (MHC, major histocompatibility complex), el antígeno leucocitario humano B (HLA-B) o HLA-C. Estos receptores propios de linfocitos NK poseen capacidad de activación y de inhibición. Los linfocitos NK causan lisis de las células efectoras que han experimentado transformación cancerosa y pueden intervenir en la vigilancia inmunitaria contra la aparición y establecimiento de células tumorales. Además, destruyen algunas células infectadas por virus con niveles alterados de moléculas de MHC de clase I. Los linfocitos NK contienen grandes cantidades de granzima y perforina, sustancias que median las acciones citotóxicas de dichos linfocitos.

Además, cuando comienza la producción de anticuerpos en la respuesta inmunitaria adaptativa, los linfocitos NK intervienen decisivamente en la llamada citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC, antibody-dependent cellular cytotoxity). En ese proceso, el anticuerpo específico se une a la superficie de la célula blanco. El linfocito NK tiene receptores Fc que se unen a la célula blanco y la destruyen. Dicha propiedad permite al linfocito NK otra oportunidad para inhibir la réplica de virus y de bacterias intracelulares.

Los linfocitos NK y el sistema IFN son partes integrales de la inmunidad innata que tienen relación mutua. Los linfocitos NK son los generadores primarios del INF-γ, una citocina antiviral e inmunorreguladora potente. Aún más, la actividad lítica de las células NK se intensifica por los interferones de tipo 1 como son las variedades α y β. Estas dos últimas citocinas son inducidas realmente para actuar gracias al virus invasor. Por último, la destrucción por parte del linfocito NK se hace a través de las moléculas de MHC de clase I, cuyo número aumenta por regulación de los IFN.

D. Complemento

El sistema de complemento es otro elemento decisivo de la inmunidad innata. Está compuesto de 30 proteínas que aparecen en el suero o en la membrana de células particulares. Las proteínas del complemento dirigen su acción a patógenos para su destrucción por medio de lisis o para la ingestión por parte de fagocitos. Como se describirá más adelante, se conocen tres vías del complemento: la clásica, la alterna y la lectina. Aunque cada una tiene un mecanismo de desencadenamiento distinto, todas culminan en la lisis del invasor patógeno. Cuando se activa el complemento, desencadena una cascada de reacciones bioquímicas que culminan en la lisis celular o la destrucción del patógeno. Otra consecuencia de la activación del complemento es la liberación de sus fragmentos que interactúan de manera directa con los linfocitos T y B. En este fenómeno, los linfocitos generan citocinas, en particular las de tipo inflamatorio. Por ejemplo, la vía alterna es importante como primera línea de defensa contra la infección por microorganismos. Como se señala en la figura 8-8, la vía alterna del complemento puede ser activada por superficies microbianas y actúa sin que existan anticuerpos. Se conocen varias propiedades antimicrobianas de las proteínas del complemento que contribuyen a la defensa del hospedador como son la opsonización, la lisis de bacterias y la amplificación de respuestas inflamatorias gracias a las anafilatoxinas C5a y C3a.

Algunos microorganismos han desarrollado mecanismos que interfieren con el sistema del complemento y con ello evaden la respuesta inmunitaria. Por ejemplo, el virus de la vaccinia codifica una proteína soluble que actúa como proteína de control del sistema de complemento, al bloquear vías importantes de activación de este último, mediante la unión a C3b y C4b.

E. Mediadores de la inflamación: citocinas

Cualquier daño a un tejido, como sería el que aparece después del establecimiento y multiplicación de microorganismos, genera una respuesta inflamatoria. La respuesta inmunitaria innata de macrófagos comprende la liberación de citocinas que incluyen la IL-1 y el TNF-α. Los otros mediadores que liberan los macrófagos activados son las prostaglandinas y los leucotrienos, mediadores proinflamatorios que comienzan a generar cambios en los vasos sanguíneos locales, lo que a su vez desencadena la dilatación de arteriolas y capilares locales, de los cuales sale plasma. El líquido de edema se acumula en la zona de lesión y la fibrina forma una red y ocluye los conductos linfáticos, lo cual limita la propagación de microorganismos. El segundo efecto de los mediadores es inducir cambios en la expresión de diversas moléculas de adherencia en células epiteliales y en leucocitos. Las moléculas de adherencia como las selectinas y las integrinas hacen que los leucocitos se unan a las células endoteliales de los vasos sanguíneos y con ello inducen su desplazamiento a través de la pared del vaso. De este modo, los PMN se adhieren a la pared de los capilares para ser extravasados, es decir, migran hacia fuera de los capilares y se dirigen a la sustancia atrayente. Esta migración (quimiotaxia) es estimulada por sustancias en el exudado inflamatorio que incluyen algunos polipéptidos pequeños llamados quimiocinas. Estas últimas, que pertenecen a la familia de citocinas, estimulan el desplazamiento de leucocitos y son sintetizadas por tipos celulares diversos, como los macrófagos y las células endoteliales. La IL-8, una quimiocina (cuadro 8-1) actúa más bien para reclutar monocitos y neutrófilos desde la sangre y llevarlos al sitio de infección. Los fagocitos engullen a los microorganismos y comienza la digestión intracelular. En poco tiempo, se acidifica más el pH del área inflamada y las proteasas celulares inducen la lisis de los leucocitos. Macrófagos mononucleares grandes llegan al sitio y engullen restos leucocíticos y microorganismos, e inicia la digestión celular (Lo anterior acidifica el área y las proteasas celulares inducen lisis leucocitaria, lo que inicia la resolución del proceso inflamatorio local.

La fiebre es la manifestación general más común de la respuesta inflamatoria y el síntoma principal de un cuadro infeccioso. El control definitivo de la temperatura corporal reside en el centro termorregulador del hipotálamo. Entre las sustancias que pueden inducir fiebre (pirógenos) están las endotoxinas de bacterias gramnegativas y las citocinas liberadas de células linfoides como IL-1. Algunos activadores actúan en los fagocitos mononucleares y otras células y los inducen a liberar IL-1. Entre tales activadores están los microbios y sus productos; las toxinas, incluidas las endotoxinas; complejos de antígenos-anticuerpos; procesos inflamatorios y muchos otros factores más. La IL-1 es transportada por la sangre al centro termorregulador del hipotálamo, en el cual desencadena respuestas fisiológicas que culminan en fiebre (incremento de la generación de calor y disminución de la disipación del mismo). Otros efectos de la IL-1 se mencionan a lo largo de este capítulo.

Los interferones (IFN) son citocinas de enorme trascendencia que intervienen de manera decisiva en la defensa contra infecciones por virus y otros microorganismos intracelulares, como Toxoplasma gondii. Dichas sustancias fueron identificadas originalmente en 1957 como proteínas antivirales, pero en la actualidad se les reconoce como proteínas inmunorreguladoras decisivas que pueden modificar diversos procesos celulares como la proliferación celular, la diferenciación de células, la transcripción génica y la traducción. La familia de interferones incluye tres grupos. Los INF del tipo I comprenden innumerables genes y básicamente incluyen los tipos de INF-α y β. Los INF del tipo II comprenden un solo gen que genera INF-γ. El INF-λ es un tercer grupo de estas sustancias similares a citocinas, anteriormente descritas. La propia infección por virus induce la producción de INF de tipo I, por lo común a través de TLR-3, -7 o -9. El INF-γ es producido por la activación de células NK en respuestas inmunitarias innatas y por células T específicamente sensibilizadas en respuestas inmunitarias adaptativas. Aún más, las citocinas IL-2 e IL-12 inducen a las células T a producir INF-γ.

Las acciones del sistema de IFN comprenden una serie de fenómenos que culmina en la protección de las células, de la réplica viral. Los IFN se unen a su receptor celular y activan las señales de transducción iniciadas por las cinasas Janus (JAK) y los transductores de señal y activadores de la transcripción como STAT, que son vías de señalización que desencadenan la activación de genes en respuesta a una secuencia activada por el IFN-γ. Algunos de los genes activados desencadenan la producción de proteínas específicas que inhiben la replicación viral. Los diversos IFN poseen algunas actividades biológicas comunes (que se traslapan) como acciones antivirales, antiproliferativas e inmunorreguladoras (cuadro 8-1). Sin embargo, también ejercen algunas funciones no traslapadas. Por ejemplo, el IFN-β se utiliza con buenos resultados para tratar pacientes con esclerosis múltiple, en tanto que, por lo contrario, el INF-γ exacerba esta enfermedad. Las acciones potentes mencionadas de los IFN y los progresos en biotecnología son los factores fundamentales que han confirmado la importancia clínica de los IFN. En Estados Unidos, la Food and Drug Administration (FDA) ha aprobado el uso de muchos de ellos para tratar infecciones, cánceres, trastornos autoinmunitarios y cuadros de inmunodeficiencia.

Además de las citocinas, otros mediadores de la respuesta inflamatoria son los derivados del ácido araquidónico, que incluyen prostaglandinas y leucotrienos. Los fármacos que inhiben la síntesis de prostaglandinas (al bloquear la enzima ciclooxigenasa) actúan como agentes antiinflamatorios.

La respuesta inmunitaria adaptativa puede ser mediada por anticuerpos (tipo humoral), por células (tipo celular) o por ambos tipos. A diferencia de la inmunidad innata, la adaptativa es altamente específica, posee memoria inmunológica y reacciona de manera rápida y potente a la segunda exposición de un antígeno. En párrafos siguientes haremos una revisión de los componentes de la respuesta inmunitaria adaptativa y en este capítulo señalaremos algunos detalles.

Bases celulares de la respuesta inmunitaria adaptativa

Durante el desarrollo embrionario, aparecen en el hígado y otros tejidos del feto los precursores de células hemáticas (células madre hematopoyéticas); en la vida posnatal dichas células madre residen en la médula ósea. Las células madre se diferencian en varias formas, p. ej., en células de la serie mieloide o en otras de la serie linfoide. Las células progenitoras linfoides evolucionan hasta generar dos poblaciones principales de linfocitos que son las células de tipo B y de tipo T.

Los linfocitos B son células que se desarrollan en la médula ósea de mamíferos. En las aves se desarrollan en la bolsa (bursa) de Fabricio, que es un apéndice intestinal. Ellos rearreglan sus genes de inmunoglobulina y expresan un único receptor para el antígeno en su superficie celular. En ese punto migran a un segundo órgano linfoide (como el bazo) y pueden ser activados en un segundo encuentro con el antígeno y transformarse en célula plasmática productora de anticuerpos.

Los linfocitos T son células producidas en la médula ósea, pero que viajan al timo en donde maduran. En este órgano experimentan diversas recombinaciones de segmentos (VDJ, variable diverse joining) de su DNA de TCR cadena beta y DNA TCR cadena alfa. Una vez realizada la redisposición de TCR y terminada la selección positiva y negativa, forman subclases de linfocitos T que poseen funciones específicas (células T CD4, o T CD8). Son el punto de partida de la inmunidad de tipo celular, descrita más adelante.

La figura 8-1 incluye una revisión general de linfocitos inmunológicamente activos y sus interacciones. Los dos componentes de la respuesta inmunitaria que incluye la mediada por células y la mediada por anticuerpos se desarrollan conjuntamente.

En el componente mediado por anticuerpos, los linfocitos T cooperadores (CD4) reconocen los antígenos del patógeno que están unidos en complejos con moléculas de MHC de clase II en la superficie de un APC (p. ej., un macrófago o un linfocito B) y generan citocinas que activan los linfocitos B que expresan anticuerpos que se dirigen y ensamblan específicamente a ese antígeno. Las células B experimentan proliferación clonal y se diferencian en células plasmáticas que se encargarán de producir inmunoglobulinas específicas (anticuerpos). Las principales funciones de defensa propias de anticuerpos en el hospedador incluyen la neutralización de toxinas y virus, ADCC y opsonización del patógeno, fenómenos que facilitan la eliminación de los microorganismos infectantes. La defensa mediada por anticuerpos es importante contra patógenos que generan toxinas (p. ej., Clostridium tetani) o poseen cápsulas de polisacáridos que interfieren en la fagocitosis (p. ej., los neumococos). Por todo lo expresado, este componente de la respuesta inmunitaria es excelente para combatir los patógenos extracelulares y sus toxinas.

En el componente mediado por células, el complejo de antígeno-MHC clase II es reconocido por los linfocitos T cooperadores (CD4), en tanto que el complejo de antígeno-MHC clase I lo es por los linfocitos T citotóxicos (CD8). Cada clase de los células T genera citocinas, se activan y se expanden por proliferación clonal.

Las células T se diferencian en células efectoras. Las células T cooperadoras (CD4) activadas estimulan a las células B para generar anticuerpos, inducen el desarrollo de hipersensibilidad tardía y también actúan en defensa contra bacterias intracelulares (p. ej. micobacterias), hongos, protozoos y virus. La actividad de las células T citotóxicas (CD8) se orienta más bien a la destrucción de células en injertos tisulares, células neoplásicas u otras infectadas por virus. El resultado neto de la inmunidad efectiva (mediadas por mecanismos humorales y celulares) es la resistencia que opone el hospedador a los microbios y otros patógenos, y células identificadas como extrañas (xenógenas).

Antígenos

Un antígeno es una sustancia que desencadena la producción de un anticuerpo. Son muchas las características que determinan en gran medida la inmunogenicidad; incluyen las siguientes:

1. Carácter de extraño (xenógeno): en términos generales, las moléculas reconocidas como “propias del organismo” no son inmunógenas; para que adquieran tal característica las moléculas deben ser reconocidas como “no propias”.

2. Tamaño: los inmunógenos más potentes por lo común son proteínas grandes. En muchos casos, moléculas con peso menor de 10 000 son débilmente inmunógenas, y las muy pequeñas (p. ej., aminoácidos) no lo son. Algunas moléculas (como los haptenos) se transforman en inmunógenas solamente cuando se unen a una proteína transportadora.

3. Complejidad química y estructural: se necesita algún grado de complejidad química. Por ejemplo, los homopolímeros aminoácidos son menos inmunógenos que los heteropolímeros que contienen dos o tres aminoácidos diferentes.

4. Constitución genética del hospedador: dos cepas de la misma especie de animales pueden reaccionar de manera diferente al mismo antígeno por poseer una composición diferente de genes que intervienen en la respuesta inmunitaria (p. ej., diferentes alelos de MHC).

5. Dosis, vía y momento de la administración de antígeno: el grado de la respuesta inmunitaria depende de la cantidad de antígeno a la que está expuesto el hospedador; por ello, la respuesta inmunitaria puede ser “optimizada” al definir con cuidado la dosis (que incluye el número de dosis), la vía y el momento de administración (que incluye intervalos entre una y otra dosis).

Por último, hay que destacar que es posible intensificar la inmunogenicidad de una sustancia al combinarla con otra potenciadora; estas sustancias son aquellas que estimulan la respuesta inmunitaria al facilitar su entrada al interior de las APC.

Moléculas de reconocimiento del antígeno

Para que el sistema inmunitario reaccione a elementos no propios, (p. ej., antígenos extraños o xenoantígenos), es necesario un sistema de reconocimiento capaz de diferenciar con toda precisión lo propio de lo no propio. Esta sección del capítulo describirá las moléculas utilizadas para reconocer xenoantígenos. En primer lugar, se revisarán las moléculas del MHC y la presentación de antígeno, seguida de una revisión general de la estructura y la función de los anticuerpos. Después, el capítulo se orientará a los receptores de membrana para antígeno (p. ej., el receptor para antígenos presente en linfocito B [célula B] y el que está presente en linfocito T o célula T).

Complejo mayor de histocompatibilidad

El complejo de mayor histocompatibilidad (MHC) fue detectado originalmente como el locus génico que codificaba las moléculas de glucoproteína (antígenos de trasplante) encargadas del rechazo rápido de tejidos trasplantados entre personas genéticamente diferentes. Se sabe que las moléculas de MHC unen antígenos péptidos y los presentan a las células T. Así, estos antígenos trasplantados son los encargados del reconocimiento de antígenos por parte del receptor de linfocitos T. Al respecto, el receptor de células T es diferente del anticuerpo. Las moléculas de anticuerpo interactúan directamente con el antígeno, mientras que el receptor propio de células T solamente reconoce los antígenos peptídicos presentados por moléculas de MHC sobre las APC. El receptor de linfocitos T muestra especificidad para el antígeno, pero este último debe ser presentado en una molécula propia de MHC. El receptor de linfocitos T también es específico respecto a la molécula de MHC. Si el antígeno es presentado por otra forma alélica de la molécula de MHC in vitro (normalmente en una situación experimental) el receptor del linfocito T no la reconoce, fenómeno conocido como restricción de MHC.

En los humanos, el complejo MHC incluye un conjunto de genes estudiados extensamente situados en el cromosoma 6. Entre los genes importantes del MHC humano, conocido también como HLA, están los que codifican las proteínas del MHC de clases I, II, y III. Como se señala en el cuadro 8-2, las proteínas de clase I de MHC son codificadas por los genes de HLA-A, -B y -C. Las proteínas en cuestión están compuestas de dos cadenas: 1) una glucoproteína transmembrana de peso molecular de 45 000, vinculada en forma no covalente; 2) un polipéptido no codificado por MHC con 12 000 de peso molecular conocido también como β₂-microglobulina. Las moléculas de clase I aparecen prácticamente en todas las células nucleadas del cuerpo; excepciones clave son las células de la retina y del cerebro.

Las proteínas de clase II son codificadas por la región de HLA-D. Como se muestra en el cuadro 8-2, se han identificado tres familias principales: las moléculas codificadas por DP-, DQ- y DR; dicho locus conserva el control de la reactividad inmunitaria y las formas alélicas diferentes de estos genes confieren diferencias extraordinarias en la capacidad de desencadenar una respuesta inmunitaria contra un antígeno particular.

Las proteínas codificadas por el locus de HLA-D están compuestas de dos glucoproteínas transmembrana enlazadas en forma no covalente, que tienen, en promedio, un peso molecular de 33 000 y 29 000. A diferencia de las proteínas de clase I, su distribución tisular es restringida y se las detecta más bien en macrófagos, células dendríticas, linfocitos B y otras APC. Sin embargo, el interferón-γ induce su expresión en otras células (p. ej., las endoteliales o las epiteliales).

El locus de MHC de clase I incluye también genes que codifican proteínas que intervienen en el procesamiento del antígeno (p. ej., los transportadores asociados al procesamiento de antígenos [TAP, transporters associated with antigen processing]) (fig. 8-2). El locus de MHC de clase III codifica proteínas de complemento y algunas citocinas.

Los genes del MHC presentan variabilidad genética extraordinaria. El MHC es poligénico, porque se distinguen varios genes para cada clase de moléculas. El MHC también es polimórfico. De este modo, en la población correspondiente a cada uno de los genes hay un gran número de alelos. Cada persona hereda un grupo restringido de alelos de su progenitor masculino o femenino. Los grupos de genes de MHC tienden a heredarse en forma de bloque o haplotipo. En dicho locus pocas veces hay fenómenos de entrecruzamiento.

Se han acumulado bastantes conocimientos de la organización estructural y la secuencia de genes y proteínas del MHC. Sin embargo, posiblemente la información más importante se ha obtenido del análisis cristalográfico de rayos X de proteínas del MHC. Estos estudios permitieron explicar con claridad la función de las proteínas MHC. El análisis cristalográfico de rayos X (fig. 8-3) señala que los dominios de la molécula de MHC de clase I están lejos de la membrana y compuestos de dos hélices α en paralelo por arriba de una plataforma creada por una hoja con plegamiento β. Indudablemente la estructura en su totalidad tiene el aspecto de hendidura cuyos lados están formados por las hélices α y cuyo suelo sigue la forma que tienen las hojas β. El análisis cristalográfico también indicó que la hendidura estaba ocupada por un péptido. En esencia, el receptor de células T reconoce del antígeno peptídico unido en una hendidura generada por la proteína MHC. En la figura 8-4A se incluye un esquema sencillo de tal interacción.

Las proteínas de la clase de histocompatibilidad mayor muestran amplia especificidad por antígenos peptídicos y es posible que cualquier alelo particular de MHC presente péptidos distintos (un péptido es unido cada vez). Las hélices α que forman la hendidura del sitio de unión de los residuos amino son polimórficos en las proteínas del MHC (es decir, variación entre alelos); ello significa que alelos diferentes pueden unir y presentar diferentes antígenos peptídicos. Por las razones anteriores, el polimorfismo de MHC tiene un efecto importante en el reconocimiento antigénico.

El análisis de la función de las células T respecto a su interacción con las moléculas de MHC indica que los antígenos peptídicos asociados con las moléculas MHC de clase I son reconocidos por linfocitos T citotóxicos CD8+, en tanto que los antígenos peptídicos asociados con moléculas MHC clase II son identificados por linfocitos T cooperadores CD4+. Si se desean más detalles de este tema consúltese el trabajo de Murphy et al. (2011).

Procesamiento y presentación de antígeno

El procesamiento y la presentación del antígeno constituyen los mecanismos por los cuales los antígenos se asocian o unen a moléculas de MHC propias para ser presentados ante células T que poseen receptores apropiados. Las proteínas de antígenos exógenos, como las bacterianas, son interiorizadas vía endocítica en vesículas dentro de las APC, como se observa en los diversos tipos de células dendríticas y macrófagos. Después, como se ilustra en la figura 8-2, son expuestos a las proteasas celulares en las vesículas intracelulares. En el interior de las vesículas endosómicas se generan péptidos 10 a 30 residuos aminoácidos de longitud. Las vesículas mencionadas se fusionarán con las vesículas exocíticas que contienen las moléculas de MHC de clase II.

Las moléculas de MHC de clase II son sintetizadas, al igual que otras glucoproteínas de membrana, en el retículo endoplásmico rugoso, para después seguir su trayectoria a través del aparato de Golgi. Un tercer polipéptido, la llamada cadena invariante (Ii, invariant chain) protege el sitio de unión del dímero αβ de clase II hasta que el pH del compartimiento creado después de la fusión con una vesícula endosómica disminuye (acidifica) e induce la disociación de la cadena Ii. El complejo de molécula de clase II MHC/antígeno peptídico es transportado a la superficie de la célula para su exhibición y reconocimiento por parte de un receptor de células T CD4. En esta fase, las células T CD4 cooperan con otras células T y células B.

En la figura 8-2 se incluye la interacción de los antígenos endógenos de células infectadas por virus, con moléculas MHC de clase I. En resumen, las proteínas citosólicas son desdobladas por un complejo proteolítico conocido como proteosoma. Los péptidos citosólicos tienen acceso a las moléculas recién formadas del MHC de clase I en el retículo endoplásmico rugoso, a través de transportadores asociados al procesamiento de antígenos (TAP). Los genes TAP también son codificados en MHC. En el interior del retículo endoplásmico, los antígenos peptídicos de 8 a 10 residuos de longitud forman complejos con las proteínas MHC clase I recién formadas y colaboran con la β₂ microglobulina para generar un complejo de antígeno peptídico/clase I de MHC totalmente plegado y estable que será transportado hasta la superficie celular para su exhibición y reconocimiento por parte de linfocitos T citotóxicos CD8. El surco de unión de la molécula de clase I es más limitado que el de la molécula de clase II, y por esa razón aparecen péptidos más cortos en las moléculas de MHC de clase I que en las de clase II. Una vez que las células T citotóxicas reconocen al antígeno péptido en la molécula MHC clase I, pueden destruir a la célula infectada por el virus.

Algunos virus intentan anular la respuesta inmunitaria al interferir en las vías de procesamiento de antígeno. Por ejemplo, una proteína Tat de VIH puede inhibir la expresión de moléculas de MHC de clase I. Una proteína del virus herpético se une a TAP e impide el transporte de los péptidos virales al interior del retículo endoplásmico, sitio en que se sintetizan las moléculas de clase I. Una consecuencia de los mecanismos inhibidores mencionados es que las células infectadas no son reconocidas por linfocitos citotóxicos.

Algunos superantígenos pueden unirse a moléculas de MHC fuera de la hendidura de unión del péptido. Una consecuencia es que, en tanto que un péptido individual forma complejos con una molécula de MHC, normalmente estimulará sólo a un peque- ño porcentaje de células T, y los superantígenos originarán que incluso 10% de tales células sean activadas de manera inespecífica. Ejemplos de superantígeno son los de algunas toxinas bacterianas que incluyen las enterotoxinas estafilocócicas, la toxina del síndrome de choque tóxico y el grupo de exotoxina A pirógena de estreptococos A. Los antígenos mencionados se unen a la “zona externa” de la proteína de MHC y al receptor de célula T (figura 8-4B). Muestran actividad en concentraciones pequeñísimas (10^–9 mol/L) y hacen que sean estimuladas las células T que expresan secuencias Vβ particulares y liberan grandes cantidades de citocinas, incluidas IL-1 y TNF. Esta liberación de grandes cantidades de citocina (tormenta de citocina) por los linfocitos T activados es el hecho que explica en parte la patogenia de enfermedades causadas por microorganismos que expresan superantígenos.

El conocimiento de los detalles del procesamiento de antígeno ha permitido esclarecer algunas ideas respecto a la función de células T. Una explicación del por qué las células T no reaccionan a antígenos de tipo carbohidrato pudiera depender de su incapacidad de adaptarse con precisión al surco mencionado. Además, la explicación de que las células T reconozcan sólo determinantes antigénicos lineales pudiera provenir del hecho de que tales células responden sólo al antígeno procesado proteolíticamente. Por tal razón, el hecho de que un antígeno esté destinado a la presentación de clase I o II depende de los compartimientos intracelulares que atraviesa.

Células B y anticuerpos

La inmunidad de tipo humoral es mediada por anticuerpos, producidos por la célula B componente de la respuesta inmunitaria. Cada persona tiene un conjunto grande de linfocitos B diferentes (en promedio 10¹¹), que viven días o semanas, y se localizan en la médula ósea, en ganglios linfáticos, en tejidos linfoides y en intestino (como amígdalas, placas de Peyer, o apéndice vermiforme).

A. Receptor de linfocito B para antígeno

Los linfocitos B presentan un solo tipo de molécula de inmunoglobulina clonal homogénea (en promedio, 10⁵ copias/célula) en su superficie; dichas inmunoglobulinas actúan como receptores (receptores de antígeno de células B [BCR, B-cell receptors]) porque corresponden a un antígeno específico, de modo que cada célula B reacciona sólo a un antígeno o a un grupo muy similar de ellos. Todas las células B inmaduras transportan inmunoglobulinas M (IgM) en su superficie y muchas también portan IgD. Las células B también poseen receptores de superficie para el segmento Fc de las inmunoglobulinas y para varios componentes del complemento.

Un antígeno interactúa con el linfocito B que presenta el mejor “acoplamiento” de su receptor superficial inmunoglobulínico. El antígeno se une a este BCR y la célula B es estimulada para dividirse y formar una clona (selección clonal). Las células B seleccionadas se diferencian hasta transformarse en células plasmáticas y secretar anticuerpos. Cada persona puede elaborar en promedio 10¹¹ moléculas de anticuerpos diferentes, razón por la cual hay un sitio de unión antigénico en una célula B que corresponde prácticamente a cualquier determinante antigénico.

El primer paso en la formación de anticuerpos comienza con la unión del antígeno a la inmunoglobulina superficial por medio de BCR. El paso siguiente es: 1) BCR con su antígeno unido son interiorizadas por la célula B, y el antígeno es degradado para generar péptidos que después son retornados a la superficie celular unidos a las moléculas MHC clase II. 2) El complejo de péptido/moléculas MHC clase II sobre las células B es reconocido por células T cooperadoras (CD4) específicas de antígeno. Las células T mencionadas ya habían interactuado con células dendríticas presentadoras de antígeno y se habían diferenciado en respuesta al mismo patógeno. Dicha interacción puede surgir porque células B y células T se pusieron en contacto con el antígeno, migraron hacia los límites entre las áreas de los dos tipos de células en el tejido linfoide secundario. 3) La quimiocinas como CXCL13 y su receptor, CXCR5, intervienen importantemente en este proceso migratorio. 4) El ligando CD40 sobre las células T se une a CD40 de las células B, y la célula T produce citocinas como IL-4, IL-5 e IL-6 que inducen la proliferación de células B. 5) Por último, las células B activadas migran al interior de los folículos y proliferan para formar centros germinativos, aquí ocurren hipermutación somática y cambio de clase. Las células B de centros germinativos que sobreviven dicho proceso se diferencian en células plasmáticas productoras de anticuerpos, o células B de memoria. Si se desean más detalles de este tema consúltese el trabajo de Murphy et. al. (2011).

Es importante destacar que algunos antígenos bacterianos estimulan directamente la producción de anticuerpos mencionada y no necesitan la ayuda de las células T para activar a las células B. Los antígenos en cuestión por lo común son polisacáridos y lipopolisacáridos bacterianos. Dichos antígenos independientes del timo inducen respuestas de células B con cambio limitado de clase y no inducen la aparición de células B de memoria.

B. Estructura y función de anticuerpos

Los anticuerpos son inmunoglobulinas que reaccionan de manera específica con el antígeno que estimuló su producción. Componen en promedio el 20% de las proteínas plasmáticas. Los anticuerpos producidos por un animal en respuesta a un antígeno complejo son heterogéneos, porque son formados por clonas de células diferentes y cada una expresa un anticuerpo capaz de reaccionar con un determinante antigénico diferente del antígeno complejo. Se ha calificado a tales anticuerpos como policlonales. Se conocen como anticuerpos monoclonales a las inmunoglobulinas producidas por una sola clona de células, por ejemplo, en un tumor de células plasmáticas (mieloma) las inmunoglobulinas son homogéneas. Los anticuerpos monoclonales pueden ser producidos por la fusión de una célula de mieloma con un linfocito productor de anticuerpos. Estos hibridomas producen cantidades ilimitadas de anticuerpos monoclonales in vitro. El estudio de las inmunoglobulinas monoclonales ha generado información importante sobre la estructura y la función de los anticuerpos.

Las moléculas de inmunoglobulina (Ig) comparten características estructurales comunes; por ejemplo, todas las inmunoglobulinas están compuestas de cadenas de polipéptidos ligeras y pesadas, referente a su peso molecular. Las cadenas ligeras tienen un peso molecular de 25 000, en promedio, en tanto que el de las pesadas es de 50 000, aproximadamente. Cada molécula de inmunoglobulina consiste en dos cadenas ligeras idénticas (L) y dos cadenas pesadas (H) idénticas unidas por enlaces de disulfuro. Las cadenas L pueden ser κ (kappa) o λ (lambda) y su clasificación se basa en diferencias de aminoácidos en sus regiones constantes (figura 8-5). Todas las clases de inmunoglobulina (IgG, IgM, IgA, IgD e IgE) poseen ambos tipos de cadenas L (κ o λ), pero una molécula de inmunoglobulina en particular contiene un solo tipo de cadena L. El segmento amino terminal de cada cadena L contiene parte del sitio de unión con el antígeno. Las cadenas pesadas (H) son distintas en cada una de las cinco clases de inmunoglobulinas y han sido calificadas con las letras γ (gamma), μ (mu), α (alfa), δ (delta) y ε (épsilon) (cuadro 8-3). La porción amino terminal de cada cadena H participa en el sitio de unión con el antígeno; las otras formas terminales (carboxilo) forman el fragmento Fc (fig. 8-5) que desempeña varias actividades biológicas (p. ej., activación del complemento y unión a los receptores superficiales de células o microorganismos).

Por lo tanto, una molécula individual de anticuerpo siempre contiene cadenas H idénticas y L idénticas. La molécula de anticuerpo más sencilla tiene forma de Y (figura 8-5) y consta de cuatro cadenas polipeptídicas: dos cadenas H y dos L. Las cuatro cadenas están unidas en forma covalente por enlaces de disulfuro.

Si una molécula de anticuerpo como la mencionada es tratada con una enzima proteolítica (p. ej., la papaína) se rompen los enlaces peptídicos en la región de la bisagra y con ello se generan dos fragmentos Fab idénticos, que poseen sitios de unión al antígeno, y un fragmento Fc que participa en la transferencia placentaria, la fijación de complemento, la unión a diversas células y otras actividades biológicas.

Las cadenas L y H se subdividen en regiones variables y regiones constantes. Las regiones están compuestas de segmentos repetitivos de plegamiento tridimensional llamadas dominios. Mediante el uso de la cristalografía de rayos X se ha conocido la estructura de los dominios. Una cadena L consta de un dominio variable (V_L) y otro dominio constante (C_L). Muchas de las cadenas H constan de un dominio variable (V_H) y tres o más dominios constantes (C_H). Cada dominio tiene una longitud aproximada de 110 aminoácidos. Las regiones variables se encargan de la unión con el antígeno, mientras que las constantes desempeñan funciones biológicas que describiremos adelante.

Dentro de las regiones variables de las cadenas L y H están subregiones que consisten en secuencias de aminoácidos extraordinariamente variables (hipervariables) que colaboran espacialmente para formar un sitio de unión con antígeno. Las regiones hipervariables forman el área de la molécula de anticuerpos cuya estructura es complementaria a la del determinante antigénico o epitopo, razón por la cual se les ha denominado regiones determinantes de la complementaridad (CDR, complementarity-determining regions). Solamente 5 a 10 aminoácidos en cada región hipervariable constituyen el sitio de unión con el antígeno. El enlace antigénico no es covalente; en él intervienen las fuerzas de van der Waals, electrostáticas y otras fuerzas débiles.

Clases de inmunoglobulinas

A. IgG

Cada molécula de IgG está compuesta de dos cadenas L y dos cadenas H (fórmula molecular H₂L₂). Por tener dos sitios idénticos de unión con antígeno, es divalente. Los anticuerpos de tipo IgG están divididos en cuatro subclases (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4); la diferenciación por subclases se basa en diferencias en la secuencia de aminoácidos en la región constante de la cadena H y en el número y sitio de los enlaces disulfuro. IgG1 comprende 65% del IgG total. IgG2 se dirige contra antígenos polisacáridos y puede ser una defensa importante del hospedador contra bacterias encapsuladas. IgG3 es un activador eficaz del complemento, y ello se debe a su región de la bisagra rígida, en tanto que IgG4 no activa el complemento debido a su estructura compacta.

IgG es el anticuerpo predominante en las respuestas inmunitarias secundarias y constituye un elemento de defensa importante contra bacterias y virus. Cruza fácilmente la placenta y por ello es la inmunoglobulina que más abunda en los neonatos. También media la opsonización del antígeno al unirse los complejos antígeno-anticuerpo a receptores Fc sobre macrófagos y otras células.

B. IgM

IgM es la principal inmunoglobulina producida en fase temprana de la respuesta inmunitaria primaria. Aparece en la superficie de casi todos los linfocitos B no comprometidos. La integran cinco unidades H₂L₂ (cada una es similar a una unidad IgG) y una molécula de cadena J (unión) (figura 8-6). El pentámero (peso molecular de 900 000) tiene un total de 10 sitios idénticos de unión con antígeno y su valencia es de 10. Es la inmunoglobulina más eficiente en la aglutinación, en la fijación de complemento y en otras reacciones de antígeno-anticuerpo, y también es decisiva en la defensa contra bacterias y virus. Su interacción con el antígeno abarca 10 sitios de unión y por ello posee la máxima capacidad de unión y enlaces cruzados en todas las inmunoglobulinas. Valorar su presencia en el suero puede ser útil en el diagnóstico de algunas enfermedades infecciosas. Por ejemplo, IgM no cruza la placenta y la presencia de dicho anticuerpo en el feto o el neonato es una prueba de infección intrauterina.

C. IgA

IgA es la principal inmunoglobulina de la que depende la inmunidad de las mucosas y aparece en secreciones como leche, saliva y lágrimas, y otras más en los aparatos respiratorio, genital y el tubo digestivo. Protege a las membranas mucosas del ataque de bacterias y virus.

Cada molécula de IgA secretora consiste en dos unidades H₂L₂ y una molécula de la cadena J y del componente secretor; este último es una proteína obtenida por separación del receptor poli-Ig, que se une al dímero IgA y facilita su transporte por las células del epitelio de la mucosa. IgA aparece en el suero en la forma de H₂L₂ monómero y también polímeros de mayor tamaño en poca concentración. Se conocen como mínimo dos subclases que son IgA1 IgA2. Algunas bacterias (p. ej., en Neisseria spp.) destruyen IgA1 al producir una proteasa y con ello evaden la resistencia mediada por anticuerpos en las superficies mucosas.

D. IgE

La región Fc de IgE se une por medio de su receptor de gran afinidad en la superficie de mastocitos, basófilos y eosinófilos. Esta IgE unida actúa como receptor del antígeno que estimula su producción, y el complejo antígeno-anticuerpo resultante induce reacciones alérgicas de tipo inmediato (anafilácticas), por medio de la liberación de mediadores.

E. IgD

IgD actúa como receptor de antígeno al aparecer en la superficie de algunos linfocitos B. En el suero aparece sólo en cantidades ínfimas. En la actualidad no se ha dilucidado la función de IgD.

Genes de inmunoglobulinas y generación de diversidad

Algunos mecanismos genéticos especiales han evolucionado al grado de producir un número extraordinariamente grande de moléculas de inmunoglobulinas (en promedio 10¹¹), que aparecen en el hospedador en respuesta a la estimulación antigénica, sin necesitar un número excesivo de genes. Es así que los genes de inmunoglobulina (como se revisará más adelante en el apartado de genes del receptor de células T) experimentan recombinación somática para producir la enorme diversidad de especificidades de anticuerpos.

Cada cadena de inmunoglobulina consiste en una región variable (V) y otra constante (C). Para cada tipos de cadena inmunoglobulínica (p. ej., la cadena ligera kappa (κ) y la ligera lambda (λ), y las cinco cadenas pesadas (γH, µH, αH, δH, εH) hay un conjunto separado de segmentos génicos situados en cromosomas diferentes. En los humanos, la familia multigénica se identifica en los cromosomas siguientes: λ, en el cromosoma 22; κ, en el cromosoma 2 y la familia de cadenas pesadas, en el cromosoma 14. Cada uno de los tres loci génicos comprende un conjunto de segmentos génicos V diferentes separados de los segmentos génicos C. Durante la diferenciación de linfocitos B surge redisposición del DNA para llevar los segmentos escogidos del gen cerca el uno del otro en el genoma. Una familia de enzimas conocidas como las recombinasas V(D)J es la encargada de esta redisposición génica.

La región variable de cada cadena L es codificada por dos segmentos génicos: V y J. La región variable de cada cadena H es codificada por tres segmentos génicos: V, D y J. Los segmentos están unidos en un gen variable V funcional, por redisposición del DNA. Cada gen variable V ensamblado después es transcrito con el gen constante C para producir un RNA mensajero (mRNA) que codifica la cadena polipeptídica completa. Las cadenas L y H son sintetizadas separadamente en los polisomas y al final ensambladas en el citoplasma, para formar unidades H₂L₂ por medio de enlaces de disulfuro. La fracción de carbohidratos se agrega después durante el paso a través de los componentes de la membrana de la célula (como el aparato de Golgi) y la molécula de inmunoglobulina es liberada.

El mecanismo de redisposición génica mencionado permite el ensamblado de una variedad extraordinaria de moléculas de inmunoglobulina. La diversidad de anticuerpos depende de: 1) segmentos génicos múltiples V, D y J; 2) asociación combinatoria, es decir, la asociación de cualquier segmento del gen V con cualquier segmento D o J; 3) la combinación aleatoria de diferentes cadenas L y H; 4) la hipermutación somática, y 5) la diversidad de uniones generada por el enlace impreciso durante la redisposición con la adición de nucleótidos por la desoxinucleotidil transferasa, enzima terminal.

Cambio de clase de inmunoglobulina

Al inicio, todas las células B portan IgM específico para un antígeno y producen IgM en respuesta a la exposición al mismo antígeno. Más adelante, la redisposición génica permite la elaboración de anticuerpos con la misma especificidad antigénica, pero de diferentes clases de inmunoglobulinas. En el cambio de clase, el mismo gen V_H ensamblado de manera seriada se asocia con genes C_H diferentes, así, la inmunoglobulina producida después (IgG, IgA o IgE) posee la misma especificidad que IgM original, pero diferentes características biológicas. El cambio de clase depende de las citocinas liberadas de células T y también aparece después de la estimulación antigénica.

Respuesta primaria

Cuando una persona entra en contacto con un antígeno por primera vez, se detecta en el suero el anticuerpo contra tal antígeno en término de días o semanas, según la naturaleza y la dosis del antígeno y la vía de administración (p. ej., oral, parenteral). La concentración del anticuerpo en el suero sigue aumentando durante varias semanas para disminuir luego; puede llegar a niveles pequeñísimos (figura 8-7). Los primeros anticuerpos formados son de tipo IgM, seguidos por IgG, IgA, o ambos. Los niveles de IgM tienden a disminuir antes que los de IgG.

Respuesta secundaria

En un segundo encuentro con el mismo antígeno (o un antígeno muy similar con “reacción cruzada”) meses o años después de la respuesta primaria, la respuesta de anticuerpos es más rápida y llega a niveles más altos que los observados durante la respuesta primaria. Dicho cambio se atribuye a la persistencia de “células de memoria” sensibles al antígeno de la primera respuesta inmunitaria. En la respuesta secundaria la cantidad de IgM producida es cualitativamente similar a la generada después del primer contacto con el antígeno; sin embargo, la producción de IgG es mucho mayor y el nivel de dicha inmunoglobulina tiende a persistir más tiempo que cuando se produjo la respuesta primaria. Aún más, el anticuerpo en cuestión tiende a unirse con mayor firmeza con el antígeno (p. ej., su afinidad es mayor) y de este modo, no se disocia con tanta facilidad.

Funciones protectoras de los anticuerpos

Ante la complementaridad estructural estrecha entre los anticuerpos y el antígeno que provocó su aparición, los dos tienden a unirse siempre que estén en contacto in vitro o in vivo. Tal unión no es covalente y en ella participan fuerzas electrostáticas como de van der Walls, y otras fuerzas débiles. Los anticuerpos generan resistencia a la infección por medio de cinco mecanismos principales.

1. Aumento de la fagocitosis Los anticuerpos generan resistencia al opsonizar (recubrir) a los microorganismos para que puedan ser ingeridos más fácilmente por los fagocitos. Además, la inmunidad mediada por anticuerpos contra bacterias es más eficaz cuando se dirigen contra infecciones de microbios, cuya virulencia depende de las cápsulas de polisacárido (p. ej., neumococos, Haemophilus spp. o bien Neisseria spp.). En tales infecciones, los anticuerpos forman complejos con los antígenos capsulares y tornan a los microorganismos susceptibles para ser ingeridos por células fagocíticas y destruidos en su interior.

2. Neutralización del virus Los anticuerpos que son dirigidos contra proteínas virales específicas pueden unirse al virus y bloquear la capacidad de la partícula viral de unirse a su receptor celular. El virus no invade las células y por ello no muestra réplica.

3. Neutralización de toxinas Los anticuerpos neutralizan toxinas de microorganismos (como los de difteria, tétanos y botulismo), e inactivan sus efectos patógenos.

4. Lisis mediada por complemento La adherencia de anticuerpos a proteínas virales de células infectadas por el virus o a un microorganismo celular activa el sistema de complemento, que culmina en lisis celular.

5. Citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC) La adherencia de anticuerpos a proteínas virales en la célula infectada por el virus puede originar interacción de las células recubiertas por el anticuerpo con una célula citolítica y culminar en lisis.

Los anticuerpos tienen función protectora, razón por la cual se han creado estrategias para inducir su producción (inmunidad activa) o administrar al hospedador anticuerpos preformados (inmunidad pasiva).

A. Inmunidad activa

La inmunidad activa es inducida después del contacto con antígenos extraños (p. ej., algún microorganismo o sus productos); tal contacto puede consistir en la infección clínica o subclínica, vacunación con agentes infecciosos vivos o muertos o sus antígenos, exposición a productos microbianos (p. ej., toxinas o toxoides) o trasplante de células xenógenas. En todos estos casos el hospedador genera activamente anticuerpos. Sin embargo, la protección se retrasa hasta que la generación de anticuerpos alcanza un nivel de eficacia.

B. Inmunidad pasiva

La inmunidad pasiva es generada por administración de anticuerpos preformados. La ventaja primaria de la inmunidad pasiva con anticuerpos preformados es que con ella se dispone a muy corto plazo de grandes cantidades del anticuerpo; tal estrategia es útil contra algunos virus (p. ej., el de la hepatitis B) después que alguna persona que no había sido vacunada, se pica con una aguja.

Además de los efectos protectores mediados por anticuerpos, pueden surgir efectos nocivos. En la inmunidad pasiva es posible desencadenar reacciones de hipersensibilidad si el anticuerpo proviene de otra especie. En la inmunidad activa la unión de anticuerpos con antígenos permite la formación de complejos inmunitarios circulantes. El depósito de tales complejos puede ser un signo importante del desarrollo de disfunción de órganos. Por ejemplo, se pueden depositar complejos inmunitarios en el riñón e inducir glomerulonefritis que puede surgir después de infecciones por estreptococos.

Linfocitos T

A. Inmunidad mediada por células

La inmunidad mediada por anticuerpos es importante en trastornos inducidos por alguna toxina, en infecciones microbianas en que las cápsulas de polisacáridos determinan la virulencia, y como parte de la respuesta defensiva del hospedador contra algunas infecciones por virus. Sin embargo, la inmunidad mediada por células es fundamental en la defensa del hospedador contra diversos patógenos. En la inmunidad mediada por células, subgrupos de células T y células presentadoras de antígeno (APC) reconocen y responden al patógeno. En esta sección se revisarán el desarrollo, la proliferación, la diferenciación y funciones efectoras de las células T.

1. Desarrollo de los linfocitos T En el interior del timo, los progenitores celulares (blastos) T se diferencian. Aquí, bajo la influencia de hormonas tímicas, las células T se diferencian en células comprometidas que expresan un receptor específico de células T (TCR, T-cell receptor). Los TCR han experimentado recombinación de los segmentos génicos VDJ de la cadena beta del TCR, seguida de redisposición de la cadena alfa del TCR, y así se crea un complejo funcional de TCR alfa-beta. La mayoría de las células contiene TCR α, β y algunas células T expresaron TCR gamma-delta (células Tγ, δ). Dichas células TCR se vuelven positivas respecto a la expresión de CD4 y CD8, moléculas correceptoras. En este punto, las células T poseen una TCR funcional. Después, las células T experimentan procesos de selección positiva y negativa que culminan en la retención solamente de las células que tienen receptores antigénicos más útiles, es decir, las que muestran especificidad antigénica no propia (extraña). Los antígenos en cuestión son reconocidos solamente en el contexto del MHC propio (restringido a MHC propio). Las clonas que son autoantigénicas quedan eliminadas o inactivadas funcionalmente (se tornan anérgicas). Una consecuencia del proceso de selección es que, en promedio, 95% de las células T queda destruido en el timo. Conforme las células experimentan maduración final pierden su capacidad doblemente positiva de expresión de CD4 y CD8, y se tornan células T unipositivas aisladas que expresarán ahora complejos TCR/CD3 y CD4 o CD8. Sólo un pequeño número de células T en desarrollo expresará los receptores adecuados para ser retenida y salir a la periferia, donde maduran hasta llegar a ser células T efectoras.

2. Receptor de linfocitos T de antígeno El receptor de células T es una proteína heterodimérica tansmembrana compuesta de dos cadenas unidas por enlaces disulfuro. Como mencionamos, se conocen dos clases distintas de receptores, que son α y β en una clase, y γ y δ en la otra. Las células T αβ comprenden el fenotipo predominante de tales células y se subdividen, con base en su expresión de otros marcadores superficiales, en CD4 y CD8. Las células T que expresan γδ son poco frecuentes en humanos y al parecer están predispuestas al reconocimiento de antígenos bacterianos de aparición frecuente, por ejemplo, algunas fracciones glucolípidas y de lípidos fosforilados. Las células T γδ más bien están situadas en las capas epiteliales de los aparatos reproductivo y gastrointestinal.

Las proteínas TCR muestran regiones variables y constantes similares a las de los anticuerpos. Las regiones variables están en las terminaciones amino de la cadena polipeptídica lejos de la membrana celular. Las dos cadenas contribuyen al dominio variable que, según se ha demostrado, interactúan con el antígeno presentado por el complejo MHC propio.

Los genes del TCR se semejan íntimamente a los genes de las inmunoglobulinas, y la generación de la diversidad en el TCR se logra en una forma muy análoga a la descrita antes para las inmunoglobulinas. Sobre tal base, se conocen múltiples segmentos de región variable que contribuyen a un repertorio de especificidades diferentes de antígenos; segmentos múltiples V, D y J se combinan en formas diferentes. Hay más segmentos J y D para los genes del TCR que para los genes de inmunoglobulina.

En todas las células T con especificidad funcional de antígeno, las dos cadenas receptoras de células T están vinculadas de manera no covalente con otras seis cadenas polipeptídicas compuestas de cuatro proteínas diferentes que forman el complejo CD3. Las proteínas invariantes del complejo CD3 son las encargadas de la transducción de la señal recibida por el receptor TCR, al reconocer el antígeno hasta el interior de la célula. Cuatro proteínas diferentes del complejo CD3 están situadas a nivel transmembrana e interactúan con tirosina-cinasas citosólicas en el interior de la membrana. Es precisamente dicha interacción la que inicia los fenómenos bioquímicos de transducción de señales que culminan en la transcripción génica, la activación celular y el inicio de las actividades funcionales de las células T.

Las moléculas CD4 y CD8 que diferencian a las dos grandes clases funcionales de células T actúan como moléculas correceptoras en la superficie de células T. Durante el reconocimiento del antígeno las dos moléculas mencionadas interactúan con el complejo del TCR y con moléculas de MHC en las APC. CD4 se une con moléculas de MHC de clase II, y CD8 lo hace con moléculas de MHC de clase I.

3. Proliferación y diferenciación de linfocitos T La proliferación de las células T depende de una serie de eventos. En la presentación de MHC de clase II se necesitan dos señales para que se produzca la activación de células T CD4 sin contacto previo con antígeno (naive). La primera señal proviene de la interacción del TCR con un complejo péptido-MHC presentado por la APC. La glucoproteína CD4 de la célula T (naive) que no ha interactuado con el antígeno específico, actúa como correceptora que se une a moléculas de MHC de clase II. Tal fenómeno de unión asegura la estabilidad entre la célula T y la APC. La segunda señal (coestimulación) necesaria para la activación de células T proviene de la interacción de las moléculas coestimulantes de la familia B7 (B7-1/B7-2 identificadas también como CD80 y CD86) en la APC, con CD28 sobre células T. Constituyen las principales moléculas coestimuladoras. Una vez que se terminan estas dos fases de estimulación (p. ej., la unión del TCR al complejo peptídico-MHC clase II y la unión de CD28 con B7-1/B7-2) entran en acción diversas vías bioquímicas en las células que culminan en la síntesis de DNA, la mitosis y la proliferación. En tales fenómenos, la célula T secreta citocinas, particularmente IL-2 e IFN-γ, e incrementa la expresión de receptores IL-2. Estas células T entonces son capaces de proliferar y diferenciarse en células efectoras.

La activación de células T CD8 aparece cuando el TCR interactúa con el complejo péptido-MHC de clase I de la APC. La glucoproteína CD8 en la célula T actúa como correceptora y se une a la molécula MHC clase I en la APC. Una vez más, tal interacción hace que las dos células estén unidas durante la activación con especificidad antigénica. La célula T citotóxica, una vez activada, produce IL-2 e IFN-γ, que son factores de crecimiento y diferenciación de células T. A diferencia de la activación de células CD4, la activación de las células T CD8 en muchos casos es independiente de la coestimulación, y la célula infectada por el virus es destruida por acción de gránulos citotóxicos liberados por la célula T CD8.

B. Funciones efectoras del linfocito T

1. Células efectoras CD4 Las células T CD4 en proliferación pueden transformarse y constituir las cuatro categorías principales de células T efectoras: células Th1, Th2, Th17 o células reguladoras T (Treg). En un entorno de INF-γ dominan las células Th1 y activan macrófagos o causan que las células B cambien para producir diferentes subclases de IgG. En uno y otro casos ello induce la eliminación bacteriana por destrucción directa por parte del macrófago activado por IFN-γ o por destrucción después de fagocitosis de partículas opsonizadas. Tales células Th1 también producen IL-2 e IFN-γ. En un entorno en que se produce IL-4 predominan las células Th2 y activan a los mastocitos y los eosinófilos, y hacen que los linfocitos B sinteticen IgE; ello es útil en la respuesta a la invasión por helmintos. Las células Th2 secretan IL-4, IL-5, IL-9 e IL-13. Cuando están presentes juntos TGF-β e IL-6, las células T CD4 se transforman en células Th17; dichas células producen IL-17 e IL-22. IL-17 es una citocina que induce a las células de estroma y epitelio a generar IL-8 y esta última interleucina es una quimiocina potente que se encarga de reclutar neutrófilos y macrófagos para los tejidos infectados. Las células T CD4 pueden transformarse en células Treg cuando quedan expuestas a TGF-β sola. Las células Treg actúan como supresoras de las respuestas de células T. Se les identifica por expresión de moléculas CD4 y CD25 en su superficie y por el factor de transcripción Foxp3. Las células Treg producen TGF-β e IL-10 que suprimen las respuestas inmunitarias.

2. Células efectoras CD8 Las células CD8 se diferencian en células citotóxicas efectoras por la interacción de su TCR y el complejo péptido-MHC de clase I en la superficie de una célula infectada. Después del reconocimiento, la célula T CD8 destruye la célula infectada. El mecanismo primario de la destrucción utiliza gránulos citotóxicos que contienen perforina, la familia de la granzimas, y una tercera proteína recién identificada, la granulisina. La célula T CD8 libera perforina que coadyuva con la granzima y la granulisina, para entrar en la célula infectada. La granzima desencadena apoptosis (muerte celular programada) al activar las caspasas celulares. Hay que destacar que se produce un proceso similar en el caso del reconocimiento de células tumorales por parte de células T CD8. Si se desean más datos sobre el tema consúltese el trabajo de Murphy et al. (2011).

El sistema del complemento comprende proteínas séricas y de membrana que actúan en los sistemas de defensa innato y adaptativo del hospedador. Dichas proteínas están altamente reguladas e interactúan por series de cascadas proteolíticas. Algunos componentes del complemento son proenzimas que deben ser desdobladas para que formen enzimas activas. Los componentes de la vía clásica han sido numerados desde C1 a C9, y la secuencia de la reacción es C1-C4-C2-C3-C5-C6-C7-C8-C9.

Efectos biológicos del complemento

La activación del complemento origina cuatro resultados principales: 1) citólisis; 2) quimiotaxia; 3) opsonización, y 4) anafilatoxinas.

1. La citólisis es la lisis de células, como bacterias, células infectadas por virus y células tumorales. El proceso se realiza con la generación del complejo de ataque a membrana (MAC, membrane attack complex) (C5b, 6, 7, 8, 9), que se inserta en la membrana de un microorganismo o una célula. El MAC hace que se pierda la integridad osmótica de la célula y ocasiona lisis de la misma.

2. La quimiotaxis es un proceso en que una célula inmunitaria, por lo común un fagocito, es atraído a un factor soluble y se desplaza hacia él. Por ejemplo, C5a es un agente quimiotáctico potente que estimula el desplazamiento de neutrófilos y monocitos hacia sitios de depósito de antígeno.

3. La opsonización es un proceso en que los microorganismos y los complejos de antígeno-anticuerpo quedan recubiertos de moléculas que se unen a receptores sobre fagocitos. La fagocitosis es más eficiente en presencia de C3b reconocido por receptores C3b sobre los fagocitos.

4. Las anafilatoxinas inducen la vasodilatación e intensifican la permeabilidad vascular. Las fracciones C3a y C5a son inductores potentes de vasodilatación y permeabilidad vascular. Estos dos componentes del complemento también estimulan a los mastocitos y a los basófilos para liberar histamina. Dicha función del complemento hace que aumente el flujo sanguíneo al sitio de la infección y con ello aumente la cantidad de complemento, anticuerpos y células inmunitarias que penetren en el sitio mencionado.

Vías del complemento

Se conocen tres vías principales que activan el complemento: la vía clásica, la vía alterna y la vía de lectina unida a mannano (MBL, mannan-binding lectin) (figura 8-8). Cada una de las vías culmina en la formación del MAC. Las tres vías permiten la liberación de la C5 convertasa que desdobla C5 en C5a y C5b. Como se mencionó, C5a es una anafilatoxina y también un factor quimiotáctico. C5b se une a C6 y C7 para formar un complejo que se inserta en la bicapa de la membrana. Después el C8 se une al complejo C5b-C6-C7, seguido de polimerización hasta 16 moléculas de C9, para producir el MAC. El MAC genera un canal o poro en la membrana y ocasiona citólisis al permitir el paso libre de agua a través de la membrana.

Vía clásica

La fracción C1 se une a la región Fc de una inmunoglobulina, C1 está compuesta de tres proteínas: C1q, C1r y C1s. C1q es un agregado de polipéptidos que se unen a la porción Fc de IgG e IgM. El complejo inmunitario de anticuerpo-antígeno unido a C1 activa C1s que separa C4 y C2 para formar C4b2b; este último es una convertasa C3 activa que separa moléculas de C3 en dos fragmentos, C3a y C3b. C3a es una anafilatoxina. C3b forma un complejo con C4b2b y genera una nueva enzima, C5 convertasa que desdobla C5 para formar C5a y C5b; ello culmina en MAC y luego en lisis celular. Solamente IgM e IgG activan o fijan complemento en la vía clásica. Además, solamente las subclases 1, 2 y 3 de IgG fijan complemento; IgG4 no lo hace.

Un ejemplo de la vía clásica de complemento en acción se observa en la infección por virus del herpes simple (HSV, herpes simplex virus). La réplica de dicho virus en el interior de células se acompaña de la inserción de proteínas virales en la superficie celular. Un anticuerpo anti-HSV específico se une a la superficie de la célula infectada a través de su sitio Fab. En este momento queda expuesta la porción Fc del complejo antígeno-anticuerpo lista para que se una C1. En este punto se activa la vía clásica y la célula infectada es destruida por MAC.

La vía alterna

Los agentes infecciosos activan el sistema de complemento al inducir la producción de factores B, D y properdina por células. Los factores en cuestión desdoblan C3 y generan C3 convertasa; esta enzima (C3bBb) generada por la vía alterna produce más C3b. C3b adicional se liga a la C3 convertasa para formar C3bBbC3b. Esta enzima es la C5 convertasa de la vía alterna que genera C5b lo que origina la producción de MAC descrito en párrafos anteriores.

Vía de lectina unida a mannano

En años recientes ha surgido el concepto de otra vía más de activación del complemento, esta tercera vía se identificó como la vía de lectina unida a mannano (MBL). Su constituyente principal es MBL, una proteína plasmática. Dicha proteína se une a residuos de azúcar como la manosa que aparece en polisacáridos de la superficie microbiana, como LPS. El complejo MBL, cuando se une a las superficies microbianas, activa las fracciones C4 y C2 del complemento. Las etapas siguientes en la vía son iguales a la activación de la vía clásica.

A. Regulación del sistema de complemento

Algunas proteínas séricas regulan el sistema de complemento en diferentes etapas: 1) el inhibidor de C1 se une a las proteasas de serina de C1r y C1s y las inactiva; 2) el factor I desdobla C3b y C4b, y con ello aminora la cantidad de C5 convertasa disponible; 3) el factor H intensifica el efecto del factor I en C3b, y 4) el factor P (properdina) protege a C3b y estabiliza la C3 convertasa de la vía alterna. También la regulación depende de proteínas que son capaces de acelerar la degradación de las proteínas del complemento, como sería el factor acelerador de la degradación, una proteína unida a membrana que aparece en casi todas las superficies de células sanguíneas, que puede acelerar la disociación de las C3 convertasas de las tres vías.

Deficiencias de complemento y evasión de patógenos

Se han descrito muchas deficiencias genéticas de proteínas del complemento, y esto conduce en mayor susceptibilidad a presentar enfermedades infecciosas (p. ej., la deficiencia de C2 suele ocasionar graves infecciones bacterianas pirógenas). La deficiencia en los componentes de MAC agrava enormemente la susceptibilidad a infecciones por neisserias. También se conocen las deficiencias en los componentes de la vía alterna (la deficiencia de properdina se acompaña de una mayor susceptibilidad a enfermedades por meningococos). También se han detectado deficiencias en las proteínas que regulan el complemento; por ejemplo, la ausencia de la proteína inhibidora de C1 origina angioedema hereditario.

El sistema de complemento es un elemento protector importante del hospedador. Algunos patógenos han desarrollado un mecanismo para evadirlos. Por ejemplo, algunos microorganismos han creado superficies que interfieren la opsonización por C3b u obstaculizan la inserción de la MAC. La activación del complemento se puede inhibir también por la presencia de proteínas generadas por los microorganismos como las proteínas A y C que se unen al segmento Fc de la IgG. Por último, los microorganismos generan enzimas que degradan componentes del complemento; los que poseen dichas propiedades inhibidoras por lo regular son más patógenos.

En los últimos 20 años los microbiólogos han sido testigos del desarrollo acelerado de la biología de las citocinas. Estas citocinas son proteínas de bajo peso molecular, potentes, generadas en forma transitoria y local por innumerables tipos celulares. En la actualidad se acepta que las citocinas son proteínas multifuncionales cuyas propiedades biológicas sugieren su participación decisiva en la hematopoyesis, inmunidad, enfermedades infecciosas, oncogénesis, homeostasia, reparación tisular y desarrollo y proliferación celular.

Las citocinas actúan como moléculas señalizadoras al unirse a sus propios receptores glucoproteínicos en la membrana celular; después de esta interacción inicial hay una continuidad de la señal hasta el núcleo celular. La transducción de la señal es mediada, como ocurre en muchos sistemas de receptores hormonales, por medio de la fosforilación de proteínas citoplásmicas mediada por cinasas. De hecho, la actividad de tirosina-cinasa es un elemento intrínseco de muchos receptores para citosinas.

Clasificación y funciones

Las citocinas se han subdividido en grupos basados en sus funciones comunes. Ejemplos de categorías funcionales son las inmunorreguladoras, proinflamatorias, antiinflamatorias y partícipes del crecimiento y la diferenciación. Ante su participación decisiva en la presentación de antígeno, el IFN-γ es una citocina inmunorreguladora importante. Las citocinas proinflamatorias surgen frecuentemente en enfermedades infecciosas e incluyen IL-1, Il-6, TNF-α e IFN. Las citocinas antiinflamatorias comprenden TGF-β, IL-10, IL-11 e IFN-β. Son necesarias a veces para aplacar o disminuir la actividad de la respuesta inflamatoria hiperactiva. Las citocinas que intervienen decisivamente en el crecimiento y la diferenciación comprenden los factores de estimulación de colonias (CSF, colony stimulation factors) y el factor de células madre. Algunas citocinas, sus orígenes y actividades principales, se identifican en el cuadro 8-1.

Se ha observado que las células T utilizan citocinas para su diferenciación en subgrupos celulares. En tanto las células Th1 son generadas en presencia de IFN-γ, las células Th2 son diferenciadas en presencia de IL-4. Las células Th17 son producidas en presencia de TGF-β e IL-6, pero las células Treg se forman en presencia de TGF-β sola. Cada uno de los subgrupos de células T secreta a partir de ese momento su propio conjunto de citocinas que poseen propiedades reguladoras diferentes. De este modo, las citocinas orquestan el tipo de respuesta inmunitaria generada.

Aplicaciones clínicas

En la actualidad se conocen, como mínimo, cuatro aplicaciones clínicas principales de las citocinas. En primer lugar, ellas sirven como biomarcadores de enfermedad y aportan señales en cuanto a mecanismos patológicos. Por ejemplo, las citocinas proinflamatorias TNFα, IL-1 e IL-6 se detectan en el suero de pacientes en choque séptico. Al parecer dichas citocinas tienen una participación importante en el desarrollo de dicho cuadro grave, y definir su presencia puede tener utilidad diagnóstica en casos de septicemia grave. En segundo lugar, la medición in vitro de la producción de citocinas es un elemento de vigilancia útil del estado inmunitario. La función de células T puede ser monitoreada por la capacidad de las células T de producir IFN-γ. En la actualidad se utiliza para identificar reactividad a tuberculosis (TB) y se expone más adelante. En tercer lugar, las citocinas obtenidas por bioingeniería son importantes agentes terapéuticos. Un ejemplo de lo anterior se observa con las moléculas de IFN. En Estados Unidos, la FDA ha aprobado el uso de IFN-α en infecciones por hepatitis C, IFN-β en esclerosis múltiple e IFN-γ contra la enfermedad granulomatosa crónica. En cuarto lugar, las citocinas pueden ser blanco de fármacos y diversas terapéuticas. En fecha reciente se han utilizado eficazmente antagonistas de receptores de citocina y anticuerpos monoclonales anti-citosinas para aplacar las respuestas patógenas a la producción demasiado grande de citocinas. Ejemplos de esta estrategia son los inhibidores de TNF-α utilizados para tratar artritis reumatoide (RA) e inhibidores de IL-2 y IL-15 utilizados en trasplantes y en tratamientos contra el cáncer.

El término hipersensibilidad denota una situación en que una respuesta inmunitaria origina reacciones demasiado intensas o inapropiadas dañinas para el hospedador. En una persona particular, las reacciones en cuestión surgen típicamente después del segundo contacto con un antígeno específico (alergeno). Por necesidad hubo un contacto previo que indujo la sensibilización a ese alergeno.

Se han dividido las reacciones de hipersensibilidad en cuatro tipos principales que se designan con las letras I, II y III, que son mediadas por anticuerpos, y la de tipo IV, mediada por células T.

Tipo I: hipersensibilidad inmediata (alergia)

La hipersensibilidad de tipo I se manifiesta en reacciones tisulares que aparecen en término de segundos después de que el antígeno se combinó con el anticuerpo IgE específico. Sus síntomas se manifiestan a veces como una anafilaxia sistémica (p. ej., después de administración intravenosa de proteínas heterólogas), o en la forma de una reacción local (como sería la alergia atópica con rinitis como se observa en la fiebre del heno).

El mecanismo general de la hipersensibilidad inmediata abarca los siguientes pasos. El antígeno induce la formación del anticuerpo IgE que se une ávidamente por medio de su porción Fc a receptores de tipo IgE de alta afinidad en mastocitos, basófilos y posiblemente eosinófilos. Algún tiempo después, una segunda exposición de la persona al mismo antígeno hace que éste se una a IgE fijado a la célula, las moléculas de IgE se entrecruzan e inducen la liberación de mediadores farmacológicamente activos de las células en cuestión de segundos a minutos. En la liberación de los mediadores son esenciales los nucleótidos cíclicos y el calcio. Puede haber una respuesta secundaria “de fase tardía” que dura días y en ella se observa infiltración de tejidos con leucocitos y en particular eosinófilos.

En párrafos siguientes se describen algunos mediadores importantes de la hipersensibilidad de tipo I y sus efectos principales.

1. Histamina La histamina existe en estado preformado en plaquetas y en los gránulos de mastocitos, basófilos y eosinófilos. Al ser liberada origina vasodilatación, mayor permeabilidad capilar y contracción de músculo liso (como broncoespasmo). Los antihistamínicos bloquean los sitios del receptor histamínico y son relativamente eficaces para tratar la rinitis alérgica. La histamina constituye uno de los mediadores primarios de la reacción de tipo I.

2. Prostaglandinas y leucotrienos Las prostaglandinas y los leucotrienos son productos derivados del ácido araquidónico por la vía de la ciclooxigenasa. Las prostaglandinas producen predominantemente broncoconstricción. Los leucotrienos ocasionan una mayor permeabilidad de capilares; los mediadores mencionados, junto con las citocinas como TNF-α e IL-4, han sido denominados mediadores secundarios de la reacción de tipo I.

A. Tratamiento y prevención de reacciones anafilácticas

Con el tratamiento se intenta revertir la acción de mediadores al mantener un libre tránsito de aire, brindar ventilación artificial si es necesario y apoyar la función cardiaca. Se puede administrar uno o más de los siguientes productos: epinefrina, antihistamínicos y corticoesteroides. La prevención se basa en la identificación del alergeno (por cutirreacciones o estudio serológico en busca del anticuerpo IgE) y más adelante evitar la exposición al mismo.

B. Atopia

Los trastornos de hipersensibilidad atópica presentan una fuerte predisposición familiar y se acompañan de incremento de los niveles de IgE. La predisposición a la atopia es claramente genética, pero los síntomas son inducidos por la exposición a alergenos específicos; estos últimos son típicamente ambientales (como la alergia respiratoria a pólenes, ambrosía o polvos caseros), o alimentos (alergia intestinal a crustáceos). Las manifestaciones comunes incluyen fiebre de heno, asma, eccema y urticaria. Muchas personas presentan reacciones inmediatas a las cutirreacciones (inyección, parche o escarificación) en que se aplica el antígeno patógeno.

Tipo II: Hipersensibilidad

La hipersensibilidad de tipo II incluye la unión de anticuerpo de tipo IgG a antígenos superficiales de la célula o moléculas de la matriz extracelular. Los anticuerpos dirigidos contra los antígenos de superficie celular activan el complemento (u otros efectores), para lesionar las células. El resultado puede ser la lisis mediada por complemento que se observa en las anemias hemolíticas, las reacciones transfusionales de tipo ABO y la enfermedad hemolítica de tipo Rh.

Fármacos como la penicilina se adhieren a las proteínas superficiales en eritrocitos y desencadenan la formación de anticuerpos. Estos anticuerpos autoinmunitarios se combinan con la superficie celular y de ello resulta la hemólisis. En el síndrome de Goodpasture se forman anticuerpos contra las membranas basales de riñones y pulmones, lo cual las daña gravemente por la actividad de los leucocitos atraídos por el complemento. En algunos casos, los anticuerpos unidos a los receptores superficiales de células alteran la función sin dañarlas (como ocurre en la enfermedad de Graves, en que un autoanticuerpo se une al receptor de hormona tiroestimulante, estimula la tiroides y ocasiona hipertiroidismo).

Tipo III: Hipersensibilidad por complejos inmunitarios

Al combinarse el anticuerpo con su antígeno específico se forman complejos inmunitarios. En circunstancias normales son eliminados inmediatamente, pero en ocasiones persisten y se depositan en tejidos, con lo cual producen algunos trastornos. En las infecciones microbianas o virales persistentes, los complejos inmunitarios se pueden depositar en órganos (como los riñones) y ocasionar su disfunción. En los cuadros autoinmunitarios, los antígenos “propios” pueden desencadenar la aparición de anticuerpos que se ligan a antígenos de órganos o se depositan en órganos y tejidos en forma de complejos, en particular en articulaciones (artritis), riñones (nefritis) y vasos sanguíneos (vasculitis). Por último, antígenos ambientales como esporas de mohos y algunos fármacos originan la formación de complejos inmunitarios y la aparición de enfermedades.

Donde se depositen los complejos inmunitarios se activan el sistema de complemento y son atraídos los macrófagos y los neutrófilos al sitio activo, en donde causan inflamación y daño tisular. Se conocen dos formas principales de hipersensibilidad mediada por complejos inmunitarios. La primera es local (reacción de Arthus), inducida típicamente en la piel cuando se inyecta una dosis pequeña de antígeno y se forman localmente los complejos inmunitarios. Anticuerpos de tipo IgG participan y la activación resultante del complemento origina activación de mastocitos y neutrófilos, liberación de mediadores e intensificación de la permeabilidad vascular. El cuadro anterior aparece típicamente en unas 12 h. La segunda forma de hipersensibilidad de tipo III comprende la enfermedad sistémica por complejos inmunitarios. Se conocen algunos ejemplos del tipo de enfermedades como la glomerulonefritis aguda posestreptocócica.

La glomerulonefritis aguda posestreptocócica es una enfermedad bien conocida, desencadenada por complejos inmunitarios. Comienza varias semanas después de una infección por estreptococos hemolíticos-β grupo A, particularmente de la piel, y suele acompañarse de infección por tipos nefritógenos de estreptococos. El nivel de complemento es típicamente bajo, lo cual sugiere una reacción de antígeno-anticuerpo con consumo de complemento. En las membranas basales del glomérulo teñidas por inmunofluorescencia se identifican depósitos irregulares de inmunoglobulina y el componente C3 del complemento, lo cual sugiere la formación de complejos de antígeno/anticuerpo. Es posible que los complejos mencionados de origen estreptocócicos sean filtrados por los glomérulos, fijen complemento y atraigan neutrófilos. Los fenómenos anteriores culminan en un proceso inflamatorio que daña los riñones.

Tipo IV: Hipersensibilidad mediada por células (tardía)

La hipersensibilidad mediada por células es una función que no corresponde a los anticuerpos, sino a linfocitos T sensibilizados específicamente, que activan a los macrófagos para inducir una respuesta inflamatoria. La respuesta es tardía y suele manifestarse dos a tres días después del contacto con el antígeno y suele durar días.

A. Hipersensibilidad por contacto

La hipersensibilidad por contacto surge después de sensibilización con sustancias químicas simples (p. ej., el níquel o el formaldehído); materiales vegetales (zumaque o cimífuga); medicamentos tópicos (p. ej., sulfonamidas o neomicina), algunos cosméticos, jabones y otras sustancias. En todos los casos, moléculas pequeñas penetran en la piel y actúan como haptenos al unirse a proteínas corporales y actuar como antígenos completos. La hipersensibilidad mediada por células es inducida particularmente en la piel. Cuando la piel nuevamente se pone en contacto con el agente patógeno, la persona sensibilizada comienza a presentar eritema, prurito, vesiculaciones, eccema o necrosis de la piel, en término de 12 a 48 h. Por medio de la cutirreacción con parche en una zona pequeña de la piel a veces se identifica al antígeno causal. Evitar el contacto con él prevendrá la recurrencia. Las APC en la sensibilidad por contacto probablemente sean las células de Langerhans en la epidermis, que interactúan con las células Th1 CD4 que desencadenan la respuesta.

B. Hipersensibilidad del tipo de la tuberculina

La hipersensibilidad tardía a antígenos de microorganismos aparece en muchas enfermedades infecciosas y se le ha usado como un auxiliar en el diagnóstico. Ejemplo típico es la reacción a la tuberculina. Cuando se inyecta una dosis pequeñísima de tuberculina en la epidermis de una persona expuesta previamente a Mycobacterium tuberculosis, hay una pequeña reacción inmediata. Sin embargo, poco a poco se manifiestan induración y rubor hasta alcanzar un máximo en cuestión de 24 a 72 h. Los mononucleares se acumulan en el tejido subcutáneo y abundan las células Th1 CD4. La positividad de la prueba cutánea indica que la persona ha estado infectada con el agente, pero no denota que exista en la actualidad enfermedad. Sin embargo, el cambio de la respuesta de negativa a positiva sugiere infección reciente y posiblemente actividad actual.

La positividad de la prueba cutánea es útil en el diagnóstico. Por ejemplo, en la lepra, la prueba cutánea positiva denota la variedad tuberculoide de la enfermedad con inmunidad celular activa, en tanto que la prueba negativa indica lepra lepromatosa con inmunidad celular débil.

Enfermedades por inmunodeficiencia

La inmunodeficiencia se divide en dos categorías, enfermedades inmunodeficientes primarias y enfermedades inmunodeficientes secundarias. Las enfermedades por inmunodeficiencia primaria comprenden trastornos del sistema inmunitario en que el defecto es intrínseco de las células que lo componen. Las enfermedades de tipo secundario consistente en cuadros del sistema inmunitario en que el defecto es inducido por factores externos como virus, cánceres y fármacos. La sección anterior es de gran importancia en la microbiología médica, porque las enfermedades por inmunodeficiencia primaria suelen ser identificadas en primer lugar por el tipo, la duración y la frecuencia con que ocurren las enfermedades infecciosas. A diferencia de ello, las enfermedades por inmunodeficiencia secundaria suelen ser inducidas por microorganismos.

A. Inmunodeficiencias primarias

Las inmunodeficiencias primarias por lo común tienen base genética y se han identificado más de 150 enfermedades con tal característica. El defecto genético origina que se pierdan varios linfocitos B o T, o células fagocíticas o disminuya su función, componentes del complemento, citocinas o TLR. Sin duda, la desaparición de estos elementos funcionales hace que aumente la susceptibilidad a infecciones. Un ejemplo es la enfermedad granulomatosa crónica (CGD, chronic granulomatous disease) que incluye deficiencia de la función de células fagocíticas. Los pacientes tienen niveles normales de inmunoglobulinas, de linfocitos T y B, y de células fagocíticas. Sin embargo, estas últimas no destruyen microorganismos debido a un defecto genético en el citocromo b-558. Esta situación origina un defecto metabólico en la capacidad de las células mencionadas para generar peróxido y superóxido. El defecto en la fagocitosis se identifica por medio de la prueba de azul de nitrotetrazolio (NBT, nitroblue tetrazolium). Las células afectadas no pueden destruir eficazmente algunas bacterias u hongos como estafilococos, Escherichia coli y Aspergillus spp. La enfermedad sin tratamiento suele ser mortal en el primer decenio de la vida. Se ha demostrado que el INF-γ restaura la función fagocítica de tales células. En consecuencia, en muchos casos los tratamientos eficaces incluyen la administración del INF-γ, o el trasplante de médula ósea. El segundo ejemplo es la inmunodeficiencia combinada grave (SCID, severe combined immunodeficiency), que en la actualidad se ha identificado como un síndrome que constituye la expresión final de diversos defectos genéticos que ocasionan deficiencias de la función de linfocitos B y T. Las personas afectadas son susceptibles a la infección por casi todos los gérmenes, y sin tratamiento fallecerán en término del primer año de vida.

B. Inmunodeficiencias secundarias

Las inmunodeficiencias secundarias constituyen una causa predisponente e importante de infecciones; suelen ocasionar infecciones, cánceres y aparecer con el uso de algunos fármacos.

C. Infecciones

Las infecciones inducen también inmunodepresión en el hospedador. Se sabe perfectamente que la infección por el virus del sarampión y la causada por el virus de Epstein-Barr (EBV, Epstein–Barr virus) en la mononucleosis originan supresión de la intradermorreacción en la hipersensibilidad tardía (DTH, delayed-type hypersensitivity). El análisis de la replicación de EBV ha indicado un posible mecanismo de la inmunosupresión comentada. EBV infecta a linfocitos B, con lo cual surge una célula transformada que prolifera indefinidamente. Como dato interesante, el genoma de EBV codifica un análogo de IL-10 humano. IL-10 es una citocina inmunosupresora que inhibe células Th1, las cuales no proliferan ni producen citocinas como el INF-γ; tal situación puede explicar la negatividad de la intradermorreacción en la DTH.

El ejemplo más obvio de una inmunodeficiencia inducida por virus es la infección por el virus de inmunodeficiencia humana VIH (HIV, human immunodeficiency virus, por sus siglas en inglés) y la enfermedad resultante, síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). El virus VIH infecta predominantemente las células T CD4, porque el virus utiliza moléculas CD4 propias como receptora viral y el receptor de quimiocinas CCR5 como correceptor para penetrar en la célula. La réplica de VIH dentro de los linfocitos T CD4 origina una disminución progresiva de estas células y la aparición del sida. Como consecuencia de la infección, la persona infectada por VIH presenta múltiples infecciones oportunistas. Como se destaca en este capítulo, los linfocitos T CD4 tienen importancia imprescindible para la generación de las células Th1, Th2, Th17 y Treg. También auxilian en las actividades de los linfocitos B durante la producción de anticuerpos, y actúan como productores de IL-2 e IFN-γ. La réplica de un virus citotóxico en estas células ocasiona resultados devastadores en la respuesta inmunitaria.

D. Cáncer

Algunas leucemias, linfomas, mieloma múltiple y otros tipos de cáncer particulares culminan en inmunodeficiencia y aumento en la frecuencia de infecciones. Por ejemplo, los individuos con leucemia pueden mostrar deficiencia en el número de neutrófilos, con lo cual se pierde la función fagocítica y aumenta el número de infecciones por bacterias y hongos. Algunos tipos de cáncer secretan niveles altos de TGF-β, que suprimen diversas respuestas, incluidas las de células Th1.

E. Fármacos

Los fármacos citotóxicos antineoplásicos (p. ej., el cisplatino), los productos inmunodepresores (p. ej., la ciclosporina) utilizados para tratar a individuos trasplantados y los nuevos productos anti-citocinas (anti-TNF-α) para tratar enfermedades autoinmunitarias (p. ej., la artritis reumatoide) pueden incrementar el riesgo de infecciones.

Los descubrimientos extraordinarios en biología molecular, DNA y proteínas recombinantes, biología de citocinas y genética humana, han ampliado los conocimientos sobre enfermedades mediadas por mecanismos inmunitarios. Con tales adelantos, ha evolucionado el laboratorio de inmunología clínica y sus aplicaciones se han ampliado enormemente. En consecuencia, el número de estudios que puede hacer dicho laboratorio abarca los correspondientes a trastornos de muy diversa índole como situaciones de trasplante, reumatología, oncología, dermatología, infectología, alergología e inmunodeficiencia. El objetivo del laboratorio mencionado es practicar estudios que apoyen el diagnóstico y la vigilancia de sujetos con trastornos inmunitarios. Se utilizan tecnologías diversas para valorar anticuerpos componentes celulares de la respuesta inmunitaria. Para una revisión integral de los métodos actuales de prueba utilizados en los laboratorios de inmunología clínica en hospitales, consúltese el trabajo de Detrick y col. (2006). Más adelante se señalan someramente algunas técnicas escogidas.

Técnicas para valoración de anticuerpos

A. Enzimoinmunoanálisis de adsorción

El enzimoinmunoanálisis de adsorción (ELISA, enzyme-linked immunosorbent assay) y sus variantes se basan en la conjugación de una enzima con un anticuerpo. La enzima es detectada al cuantificar la actividad enzimática, con su sustrato. Para medir el anticuerpo se fijan antígenos identificados sobre una base sólida (como un pocillo plástico de microvaloración), se incuban con las diluciones del anticuerpo por conocer, se lavan y se incuban con una antiinmunoglobulina marcada con una enzima (como la peroxidasa de rábano picante). La actividad enzimática se mide al agregar el sustrato específico y determinar la reacción cromática, que está en función directa de la concentración del anticuerpo unido. El método serológico mencionado se utiliza para detectar anticuerpos en diversas enfermedades infecciosas como los que se forman contra las proteínas de VIH en muestras de sangre o anticuerpos contra Treponema pallidum, microorganismo de la sífilis. Este sistema de cuantificación se utiliza ampliamente para detectar autoanticuerpos que aparecen en la circulación de pacientes con enfermedades autoinmunitarias sistémicas y específicas de órganos (como los anticuerpos en el lupus eritematoso sistémico, la esclerodermia o el síndrome de Sjögren). Las variantes de la técnica de ELISA incluyen la técnica de quimioluminiscencia (CIA, chemiluminescence assay) y las técnicas basadas en partículas múltiples.

B. Inmunofluorescencia

Los colorantes fluorescentes (p.ej., la fluoresceína o la rodamina) pueden unirse en forma covalente a moléculas de anticuerpo y se tornarán visibles por medio de la luz ultravioleta en el microscopio de fluorescencia. Los anticuerpos marcados se utilizan para identificar antígenos (p. ej., en la superficie de bacterias como estreptococos o treponemas), o en células en cortes histológicos u otras muestras. Una reacción de inmunofluorescencia directa surge cuando un anticuerpo conocido y marcado interactúa de manera directa con un antígeno desconocido. Se produce una reacción por inmunofluorescencia indirecta cuando se utiliza un proceso de dos fases (p. ej., un antígeno conocido se coloca en una laminilla, se agrega suero desconocido y se lava la preparación). Si el anticuerpo sérico desconocido se une al antígeno, quedará fijado a él en la laminilla y se le podrá detectar al agregar una antiinmunoglobulina marcada y fluorescente u otro reactivo específico de anticuerpos como las proteínas A o G de estafilococos y se explorará la laminilla en el microscopio ultravioleta. Históricamente, dicha técnica se utilizó para detectar anticuerpos contra algunos microorganismos (como T. pallidum), y es el método estándar para detectar autoanticuerpos en enfermedades autoinmunitarias (p. ej., los anticuerpos antinucleares).

C. Inmunotransferencia

La inmunotransferencia (en ocasiones llamada enzimoinmunotransferencia) es un método para identificar un antígeno particular en una mezcla compleja de proteínas. Esta mezcla es sometida a electroforesis en gel de poliacrilamida (PAGE, polyacrylamide gel electrophoresis)/dodecilsulfato sódico (SDS, sodium dodecyl sulfate); tal reactivo separa las proteínas de acuerdo a sus cargas eléctricas y tamaño molecular. Después se cubre el gel con una membrana (por lo regular una hoja de nitrocelulosa) y son “transferidas” las proteínas por electroforesis a la membrana. La membrana de nitrocelulosa (blot) adquiere una réplica o duplicado de las proteínas separadas por SDS-PAGE. Durante la transferencia se elimina en gran medida SDS de las proteínas y cuando menos en algunas de ellas hay un replegamiento y se restaura la conformación para que los anticuerpos reaccionen con las proteínas en la membrana.

El paso siguiente es que la membrana de nitrocelulosa reaccione con un anticuerpo marcado con enzimas por un método directo o indirecto, y después de los anticuerpos se usará una antiinmunoglobulina marcada con enzimas. El antígeno proteínico se torna visible en forma de una banda en la membrana. Ninguna de las demás proteínas en la mezcla es detectada; la técnica en cuestión se utiliza para confirmar una prueba ELISA VIH positiva, que demuestrala presencia de anticuerpos contra proteínas específicas de VIH en el suero de un paciente. También se le utiliza ampliamente como método secundario para detectar HCV y enfermedad de Lyme. En fecha reciente se ha aplicado para la identificación de autoanticuerpos en enfermedades de tipo autoinmunitario (p. ej., la polimiositis). Las variaciones de la inmunotransferencia incluyen el ensayo dot-blot que utilizan antígenos purificados.

D. Otras técnicas de laboratorio

Otras técnicas que se practican a menudo en el laboratorio de inmunología clínica comprenden la electroforesis de proteínas y la de inmunofijación, métodos esenciales para identificar la producción de inmunoglobulinas anormales en el suero o la orina de sujetos con mieloma. Otro método de laboratorio es la nefelometría, que cuantifica una gran variedad de moléculas en suero o plasma. Es el método más indicado para cuantificar componentes del complemento, inmunoglobulinas y otras moléculas en suero. Las técnicas en cuestión se utilizan también para valorar otras anormalidades que surgen en algunas enfermedades infecciosas (p. ej., HCV puede aparecer junto con una proteína monoclonal y la presencia de crioglobulinas).

Valoración de respuestas celulares

A. Citometría de flujo

Otro uso de las moléculas de anticuerpo marcadas con sustancias fluorescentes es el recuento y la clasificación de células por medio de la citometría de flujo, y para ello se utiliza un seleccionador celular activado por fluorescencia (FACS, fluorescence-activated cell sorter).

Por medio de la citometría de flujo se analiza una suspensión monocelular que fluye a través de un conjunto de rayos láser, para medir la cantidad relativa de luz que dispersan las partículas microscópicas (y así generar información sobre el tamaño relativo y el carácter granuloso) y la fluorescencia relativa de tales partículas. En el caso de una mezcla de leucocitos es relativamente fácil separar las células de tal mezcla en clases mayores como serían linfocitos pequeños, separados de los granulocitos de mayor tamaño y que contienen más gránulos (dispersan o reflejan más luz). Al contar con anticuerpos monoclonales (que se detectan por medio de antiinmunoglobulina fluorescente) que actúan contra las proteínas superficiales de la célula, es posible contar subpoblaciones de células como las células T cooperadoras que expresan CD4, células T citotóxicas que expresan CD8 o células B que expresan anticuerpo, a diferencia de los linfocitos T. Esta tecnología se utiliza ampliamente en laboratorios clínicos y en las investigaciones biomédicas (p. ej., para enumerar los linfocitos T CD4 en sujetos VIH-positivos o para diferenciar células neoplásicas de leucocitos normales).

B. Técnicas celulares funcionales

Para medir la función de células T in vitro, se analiza la capacidad de las células para proliferar o para producir citocinas específicas como IFN-γ. Esta técnica es el equivalente in vitro de las reacciones de hipersensibilidad de tipo IV, en la que actúa como modelo la prueba cutánea de tuberculosis. La administración del antígeno tuberculoso en la piel, interactúa con células T específicas para proliferar, producir IFN-γ y generar una reacción cutánea positiva. En esta técnica in vitro se incuban los leucocitos de sangre periférica (PBL, peripheral blood leukocytes) con un antígeno específico durante 24 a 72 h. Cuando células T sensibilizadas específicamente de los PBL interactúan con su antígeno específico (p. ej., antigeno tuberculoso) proliferarán las células y producirán IFN-γ. La proliferación se mide por incorporación de timidina H³ o puede medirse en forma seriada la producción de IFN-γ por medio de ELISA o citometría de flujo. Este método se usa para valorar el estado inmunitario de una persona, particularmente quienes están inmunocomprometidos por alguna enfermedad infecciosa, cáncer o farmacoterapia.

• La inmunidad innata es una respuesta inmediata inespecífica a un patógeno. Los componentes de ella incluyen células fagocíticas (macrófagos y neutrófilos), NK, TLR, citocinas y complemento.

• Funciones protectoras de los fagocitos: la fagocitosis, más bien por macrófagos y PMN, es un mecanismo decisivo en la detección y destrucción de patógenos. El proceso incluye varias fases: quimiotaxia, migración, ingestión y destrucción de microbios.

• La inmunidad adaptativa es mediada por anticuerpos, células o ambos elementos. Muestra especificidad respecto a un patógeno y confiere inmunidad protectora contra una nueva infección por ese microorganismo.

• La presentación del antígeno es un componente decisivo de la inmunidad adaptativa. Las proteínas de antígenos exógenos son procesadas por APC y devueltas a la superficie celular en la forma de un complejo de péptido-MHC clase II. El complejo en cuestión es reconocido por un receptor de células T sobre una célula T CD4. La molécula de CD4 actúa como un correceptor. La segunda señal necesaria para la activación de células T proviene de la interacción de CD80 sobre APC, con CD28 en células T. Estas últimas células proliferarán y se diferenciarán en células T efectoras. Los antígenos endógenos son procesados por APC por medio del complejo de péptido/MHC de clase I, complejo reconocido por TCR sobre las células T CD8.

• Producción de anticuerpos: los linfocitos B redisponen los genes de inmunoglobulina y expresan un receptor (BCR, B cells receptor) para el antígeno. Al interactuar el antígeno con BCR se estimula al linfocito B para dividirse y formar una clona celular. Ese tipo de célula se diferencia y se transforma en plasmacito, y secreta anticuerpos o se vuelve células B de memoria.

• Funciones de anticuerpos: los anticuerpos intensifican la fagocitosis, inducen la neutralización de virus y toxinas bacterianas, y participan en la lisis mediada por complemento y en la citotoxicidad mediada por células, dependiente de anticuerpos (ADCC).

• Funciones de células T. 1) Las células T CD4 se pueden transformar en células Th1, Th2, Th17 o Treg. Las células Th1 producen citocinas (IL-2, IFN-γ), activan macrófagos o inducen el cambio de células B hacia la síntesis de IgG. Las células Th2 activan a los mastocitos o los eosinófilos e inducen el cambio de células B hacia la síntesis de IgE. Las células Th17 producen IL-17 y estimulan la producción de IL-8 y el reclutamiento de neutrófilos y macrófagos. Las células Treg producen TGF-β e IL-10, que suprimen las respuestas inmunitarias. 2) Las células T CD8 actúan como células T citotóxicas.

• Se conocen tres grandes vías para activar la cascada del complemento. Cada vía culmina en la formación de MAC y con ello la lisis celular. El complemento protege de patógenos, por medio de cuatro mecanismos: 1) citólisis; 2) quimiotaxia; 3) opsonización, y 4) vasodilatación y permeabilidad vascular.

• Las citocinas son moléculas de suma importancia en la reactivación inmunitaria, pues inducen respuestas celulares en el caso de macrófagos, PMN, NK y células T y B. Los interferones son moléculas antivirales e inmunorreguladoras potentes.

• Reacciones de hipersensibilidad:

  • Tipo I, inmediata: La producción de anticuerpos de tipo IgE es inducida por el alergeno y se une por medio de su receptor Fc a los mastocitos y a los eosinófilos. Después del nuevo encuentro con el antígeno, las IgE fijas muestran enlaces cruzados, lo cual induce la desgranulación y la liberación de mediadores, en particular histamina.

  • Tipo II: Los antígenos sobre la superficie celular se combinan con anticuerpos y ello origina lisis mediada por complemento (p. ej., reacciones transfusionales o de tipo Rh) u otros daños citotóxicos de la membrana (como anemia hemolítica autoinmunitaria).

  • Tipo III, por complejos inmunitarios: Los complejos inmunitarios de antígeno-anticuerpo son depositados en tejidos, se activa el complemento y al sitio son atraídos PMN, lo cual daña los tejidos.

  • Tipo IV, tardía: Los linfocitos T, sensibilizados por un antígeno, liberan citocinas ante un nuevo contacto con el mismo antígeno. Las citocinas inducen inflamación y activan macrófagos.

• Alelo: forma variante de un solo locus genético.

• Anafilatoxinas: fragmentos inflamatorios de proteínas del complemento liberadas durante la activación (como C5a, C3a). Son reconocidas por receptores específicos y tal fenómeno hace que aumente la permeabilidad vascular y atraiga leucocitos.

• Anticuerpo (Ab): proteína producida como resultado de interacción con un antígeno. Dicha proteína es capaz de combinarse con el antígeno que estimuló su producción. Los anticuerpos son producidos por células plasmáticas.

• Anticuerpos monoclonales: cada linfocito B produce anticuerpos de una sola especificidad. Sin embargo, células normales de este tipo no proliferan indefinidamente. Si se fusionan con células de mieloma por hibridación celular somática y se escogen células fusionadas que secretan el anticuerpo con la especificidad buscada, se obtiene una línea celular inmortalizada que produce anticuerpos, conocida como hibridoma; dichas células híbridas produ-cen anticuerpos monoclonales.

• Antígeno (Ag): molécula que reacciona con un anticuerpo.

• Citocinas: potentes moléculas de bajo peso molecular se-ñalizadoras producidas en forma transitoria y local por in-numerables tipos celulares y que intervienen en diversas respuestas inmunitarias.

• Citólisis: la lisis de una bacteria, células tumorales, o eri-trocitos; esto puede ocurrir como lisis mediada por complemento o como citotoxicidad CD8.

• Clase de inmunoglobulinas: subdivisión de las moléculas de inmunoglobulinas basada en diferencias estructurales (secuencia de aminoácidos). En humanos se conocen cinco clases: IgG, IgM, IgA, IgD e IgE.

• Complejo mayor de histocompatibilidad (MHC): un grupo de genes situados muy cerca entre sí, localizado en el cromosoma 6 humano, que codifican antígenos de histocompatibilidad (moléculas de MHC).

• Complejo de ataque de membrana (MAC): producto final de activación de la cascada de complemento que contiene fracciones C5, C6, C7, C8 y C9. El MAC ocasiona orificios en las membranas de bacterias gramnegativas, en los eritrocitos u otras células, lo que ocasiona lisis celular.

• Complemento: conjunto de proteínas plasmáticas que constituye el mediador primario de las reacciones de antígeno-anticuerpo. La activación del complemento puede invo-lucrar las vías clásica, alterna y de lectina.

• Endotoxinas: toxinas bacterianas liberadas por células daña- das (p. ej., lipopolisacáridos).

• Epitopo: sitio de un antígeno reconocido por un anticuerpo; se le conoce también como determinante antigénico.

• Hapteno: molécula que no es inmunógena por sí misma, pero que reacciona con un anticuerpo específico después de unirse a una molécula portadora adecuada.

• Histocompatibilidad: compartir antígenos del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC).

• Inflamación: acumulación local de líquidos y células después de una lesión, infección o respuesta inmunitaria local.

• Inmunidad:

  • Inmunidad adaptativa: protección adquirida por la introducción deliberada de un antígeno en un hospedador reactivo. La inmunidad activa es específica y es mediada por anticuerpos, células linfoides, o ambos elementos.

  • Inmunidad humoral: perteneciente a la inmunidad en un fluido corporal y utilizado para denotar la inmunidad mediada por anticuerpos.

  • Inmunidad innata: defensa inespecífica del hospedador, que no se adquiere por el contacto con un antígeno. Incluye las barreras cutáneas y de mucosas contra agentes infecciosos y diversos factores inmunológicos inespecífi-cos (p. ej., células fagocíticas, NK, complemento, receptores de tipo Toll y citocinas).

  • Inmunidad mediada por células (celular): respuesta inmunitaria adaptativa en que las células T y los macrófagos intervienen de manera predominante.

• Inmunoglobulina: glucoproteína compuesta de cadenas H y L, que actúa como anticuerpo. Todos los anticuerpos son inmunoglobulinas, pero no todas las inmunoglobulinas tienen función de anticuerpo.

• Interferones: grupo heterogéneo de proteínas de bajo peso molecular que pertenecen a la familia de las citocinas. Se conocen dos tipos principales de IFN: el tipo I (α y β) es producido por células infectadas por virus. El tipo II es IFN-γ. Es sintetizado por células T y NK. Los IFN tienen actividades antivirales, inmunorreguladoras y antiprolife-rativas.

• Leucocito: término general para los glóbulos blancos.

• Linfocito: una célula mononuclear de siete a 12 μm de diámetro, contiene un núcleo con cromatina densa y un pequeño borde de citoplasma. Los linfocitos comprenden las formas T y B con roles principales en la inmunidad.

• Linfocito B (también conocido como células B): las células B son linfocitos que maduran en la médula ósea. Redisponen sus genes de inmunoglobulina y expresan un receptor único, en particular para el antígeno en su superficie. Al madurar se transforman en células plasmáticas productoras de anticuerpos.

• Linfocito T (también conocido como célula T): célula de origen tímico que participa en diversas reacciones inmunitarias mediadas por células.

• Linfocitos T citotóxicos: células T que destruyen otras cé-lulas (como las infectadas por patógenos intracelulares). Muchas de las células T citotóxicas son células T CD8 restringidas a MHC clase I, que intervienen decisivamente en la defensa contra patógenos intracelulares.

• Linfocitos citológicos naturales (NK) (células naturales asesinas): grandes células linfoides granulosas, no se les conocen receptores específicos de antígeno. Pueden reconocer y destruir células infectadas por virus y activar la respuesta innata. Producen INF-γ.

• Macrófago: célula fagocítica mononuclear que se deriva de monocitos de médula ósea, y se encuentra en muchos tejidos del cuerpo y en el sitio de inflamación. Los macró- fagos desempeñan actividades accesorias en la inmuni-dad, en particular como células presentadoras de antíge-no (APC).

• Moléculas de adherencia celular (CAM, cell adhesion molecules): proteínas de superficie celular que median la unión de célula a célula mediante moléculas de matriz extracelular (como las integrinas y las selectinas).

• Monocito: célula sanguínea fagocítica circulante que se transforma en macrófago tisular.

• Opsonina: sustancia que intensifica la fagocitosis. Dos de las opsoninas principales son los anticuerpos y el complemento.

• Opsonización: recubrimiento de un antígeno o una partícula (p. ej., el agente infeccioso) por sustancias como los anticuerpos, componentes de complemento, fibronectina y otras más, que facilitan la captación de la partícula exógena, dentro de la célula fagocítica.

• Plasmacito: diferenciación terminal de células B que secreta anticuerpos.

• Polimorfonucleares (PMN): células conocidas también como neutrófilos. Un PMN se caracteriza por tener un núcleo multilobulado. Estas células migran desde la circulación al sitio de inflamación por quimiotaxia y fagocitan bacterias y otras partículas.

• Quimiocinas: proteínas de bajo peso molecular que estimulan el desplazamiento de leucocitos.

• Quimiotaxia: proceso por el cual las células fagocíticas son atraídas para estar cerca de patógenos invasores en respuesta a una quimiocina.

• Reacciones de hipersensibilidad:

  • Tipo I, inmediata: un alergeno induce la producción de anticuerpos de tipo IgE, que se unen por medio de su receptor Fc a mastocitos y eosinófilos. Después del nuevo encuentro con el antígeno, el IgE fijo muestra enlaces cruzados e induce la desgranulación y liberación de mediadores, en particular histamina.

  • Tipo II: los antígenos sobre la superficie celular se combinan con anticuerpos, lo cual conduce a lisis mediada por com-plemento (como las reacciones transfusionales o de Rh) o daño de membranas de tipo ADCC (como la anemia hemolítica autoinmunitaria).

  • Tipo III, por complejos inmunitarios: los complejos inmunitarios antígeno-anticuerpo se depositan en los tejidos, se activa el complemento y son atraídos PMN al sitio de depósito, con lo cual surge daño tisular.

  • Tipo IV, tardíos: los linfocitos T, sensibilizados por un antígeno, liberan citocinas tras un segundo contacto con el mismo antígeno. Las citocinas inducen la inflamación y activan los macrófagos.

• Receptores tipo Toll (TLR): familia de receptores evolutivamente conservados, que reconocen patrones moleculares propios de patógenos sobre los microorganismos y actúan como primera línea de defensa en la respuesta inmunitaria innata.

• Subclases de inmunoglobulinas: subdivisión de las moléculas de inmunoglobulinas basadas en diferencias estructurales en las cadenas H. En lo que se refiere IgG humana se conocen cuatro subclases que son IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4.

• Timocito: células T en desarrollo que están en el timo.

• Vacunación: inducción de la inmunidad al inyectar alguna forma de un patógeno muerto o atenuado.