AUTOINMUNIDAD HUMANA

Transcripción

1 AUTOINMUNIDAD HUMANA

2 Título original: Autoinmunidad Humana Autores: Federico Navajas Luque. Facultativo Especialista de Área de Laboratorio de Diagnóstico Clínico Joaquín Cano Medina. T.S.S. de Laboratorio de Diagnóstico Clínico. Edita e imprime: FESITESS ANDALUCÍA C/ Armengual de la Mota 37 Oficina Málaga Teléfono/fax ISBN: Diseño y maquetación: Alfonso Cid Illescas Edición Octubre 2011

3 ÍNDICE UNIDAD DIDÁCTICA I PRESENTACIÓN Y METODOLOGÍA DEL CURSO Sistema de Cursos a Distancia Orientaciones para el estudio Estructura del Curso 14 UNIDAD DIDÁCTICA II SISTEMA INMUNE. INTRODUCCIÓN Introducción Sistema Inmune Respuesta Inmune inespecífica Respuesta inmune específica Concepto de antígeno y hapteno Inmunopatología 24 UNIDAD DIDÁCTICA III CÉLULAS INMUNOCOMPETENTES Introducción células inmunocompetentes Linfocitos T y B Células asesinas naturales (NK) Células mielomonocíticas Distribución de las Células Inmunocompetentes 41 UNIDAD DIDÁCTICA IV INMUNOGLOBULINA introducción Inmunoglobulina Estructura de las Inmunoglobulina Características de los distintos tipos de Inmunoglobulina Estructura espacial de las Inmunoglobulina Subclases de Inmunoglobulina Distribución de las Inmunoglobulina Superfamilias de las Inmunoglobulina Función de las Inmunoglobulina Propiedades y función de cada una de las Inmunoglobulina 62

4 UNIDAD DIDÁCTICA V GENÉTICA DE LAS INMUNOGLOBULINA Introducción genética de las Inmunoglobulina Genes implicados en la síntesis de Inmunoglobulina Reordenamiento de los segmentos génicos de las Inmunoglobulina Causas de la diversidad de las Inmunoglobulina Exclusión alélica en la síntesis de Inmunoglobulina Anticuerpos monoclonales producidos por Hibridomas 74 UNIDAD DIDÁCTICA VI SISTEMA DE HISTOCOMPATIBILIDAD Introducción sistema de histocompatibilidad Estructura de las moléculas de histocompatibilidad Genética del complejo mayor de histocompatibilidad Método serológico Métodos de bilogía molecular Métodos celulares Mecanismos de generación del polimorfismo Función de las moléculas de histocompatibilidad 89 UNIDAD DIDÁCTICA VII PROCESAMIENTO DE ANTÍGENOS Introducción procesamiento de antígenos CÉLULAS PRESENTADORAS DE ANTÍGENO Captación y procesamiento de antígeno Biosíntesis de las moléculas del MHC 96 UNIDAD DIDÁCTICA VIII RECEPTOR DE CÉLULAS T Introducción receptor de células T Enfermedades asociadas al complejo TCR/CD3 105 UNIDAD DIDÁCTICA IX MOLÉCULAS DE ADHERENCIA Introducción moléculas de adherencia Moléculas de adhesión celular Interacción leucocito-endotelio en la inflamación 111 UNIDAD DIDÁCTICA X CITOCINAS Y QUIMIOCINAS Introducción Citocinas Quimiocinas Receptores de las citocinas 127

5 UNIDAD DIDÁCTICA XI ACTIVACIÓN LINFOCITOS T Introducción activación linfocitos T Fenómenos de interacción celular Transmisión de señales 138 UNIDAD DIDÁCTICA XII ACTIVACIÓN CÉLULAS NK Introducción Función citotóxica de las células NK Función secretora de las células NK Receptores activadores de células NK Activación NK y respuesta inmune innata 152 UNIDAD DIDÁCTICA XIII SISTEMA DEL COMPLEMENTO Introducción sistema del complemento Activación del complemento Receptores para factores del complemento Funciones del complemento 162 UNIDAD TEMÁTICA XIV CITOTOXICIDAD INTRODUCCIÓN CITOTOXICIDAD Fase de adhesión intercelular Fase de activación de células efectoras Fase lítica Lisis mediada por macrófagos 168 UNIDAD TEMÁTICA XV TOLERANCIA INMUNOLÓGICA Introducción Tolerancia central en linfocitos T Tolerancia periférica (postímica) de linfocitos T Tolerancia central de linfocitos B Tolerancia periférica de linfocitos B 176 UNIDAD DIDÁCTICA XVI FILOGENIA SISTEMA INMUNE Introducción Mecanismos de defensa 180

6 UNIDAD DIDÁCTICA XVII MÉTODOS BASADOS EN UNIÓN ANTÍGENO ANTICUERPO Introducción Técnicas de precipitación Técnicas de aglutinación Técnicas de inmunofluorescencia Técnica de radioinmunoensayo Técnica de enzimoinmunoensayo Técnicas nefelométricas Selección de células unidas a un anticuerpo Técnicas usadas en el aislamiento de anticuerpos o antígenos puros Inmunoprecipitación e inmunoblotting Otras técnicas basadas en la unión antígeno-anticuerpo Técnicas de biología molecular útiles en inmunología 193 UNIDAD DIDÁCTICA XVIII AUTOINMUNIDAD Introducción Criterios que definen las enfermedades autoinmunes Clasificación de enfermedades autoinmunes Mecanismos patogénicos en las enfermedades autoinmunes 201 UNIDAD DIDÁCTICA XIX ENFERMEDADES AUTOINMUNES Tiroiditis de Hashimoto Anemia perniciosa (Anemia por déficit de vitamina B12) Anemia por déficit de ácido fólico Enfermedad de Addison Diabetes tipo I Artritis Reumatoide Lupus Eritematoso Sistémico Dermatomiositis Síndrome de Sjögren Síndrome de Reiter Síndrome de Goodpasture Síndrome de Guillain-Barré Esclerosis Múltiple Miastenia grave Enfermedad de Graves Artritis Psoriásica (Psoriasis) 232

7 19.17 Granulomatosis de Wegener (GW) Esclerodermia Enfermedad celíaca Mixedema primario (Hipotiroidismo severo) Gastritis Atrófica Autoinmune Anemia Hemolítica Autoinmune (AHAI) Pénfigo Vulgar 236 UNIDAD DIDÁCTICA XX ESTUDIO DE LOS AUTOANTICUERPOS Estudio de los Auto-Anticuerpos Estructuras nucleares y citoplasmáticas más relevantes Orgánulos subcelulares más relevantes Componentes de órganos más relevantes Pruebas de laboratorio 249 CUESTIONARIO 259 Cuestionario 261

8

9 UNIDAD DIDÁCTICA I PRESENTACIÓN Y METODOLOGÍA DEL CURSO

10

11 Presentación, normas y procedimientos de trabajo. Introducción Autoinmunidad Humana Antes de comenzar el Curso, es interesante conocer su estructura y el método que se ha de seguir. Este es el sentido de la presente introducción. Presentación 1. Sistema de Cursos a Distancia En este apartado aprenderá una serie de aspectos generales sobre las técnicas de formación que se van a seguir para el estudio. 2. Orientaciones para el estudio. Si usted no conoce la técnica empleada en los Cursos a Distancia, le recomendamos que lea atentamente los epígrafes siguientes, los cuales le ayudarán a realizar el Curso en las mejores condiciones. En caso contrario, sólo tiene que seguir los pasos que se indican en el siguiente índice: Se dan una serie de recomendaciones generales para el estudio y las fases del proceso de aprendizaje propuesto por el equipo docente. 3. Estructura del Curso Mostramos cómo es el Curso, las Unidades Temáticas de las que se compone, el sistema de evaluación y cómo enfrentarse al tipo test. 1.1 Sistema de Cursos a Distancia Régimen de Enseñanza La metodología de Enseñanza a Distancia, por su estructura y concepción, ofrece un ámbito de aprendizaje donde pueden acceder, de forma flexible en cuanto a ritmo individual de dedicación, estudio y aprendizaje, a los conocimientos que profesional y personalmente le interesen. Tiene la ventaja de estar diseñada para adaptarse a las disponibilidades de tiempo y/o situación geográfica de cada alumno. Además, es participativa y centrada en el desarrollo individual y orientado a la solución de problemas clínicos. La Formación a Distancia facilita el acceso a la enseñanza a todos los Técnicos Especialistas/Superiores Sanitarios Características del Curso y del alumnado al que va dirigido Todo Curso que pretenda ser eficaz, efectivo y eficiente en alcanzar sus objetivos, debe adaptarse a los conocimientos previos de las personas que lo estudiarán (lo que saben y lo que aún no han aprendido). Por tanto, la dificultad de los temas presentados se ajustará a sus intereses y capacidades. Un buen Curso producirá resultados deficientes si lo estudian personas muy diferentes de las inicialmente previstas. Los Cursos se diseñan ajustándose a las características del alumno al que se dirige. 11

12 Técnicos Superiores Sanitarios de Laboratorio de Diagnóstico Clínico Orientación de los Tutores Para cada Curso habrá, al menos, un tutor al que los alumnos podrán dirigir todas sus consultas y plantear las dificultades. Las tutorías están pensadas partiendo de la base de que el aprendizaje que se realiza en esta formación es totalmente individual y personalizado. El tutor responderá en un plazo mínimo las dudas planteadas a través de correo electrónico exclusivamente. Diferenciamos para nuestros Cursos dos tipos de tutores: Académicos. Serán aquellos que resuelvan las dudas del contenido del Curso, planteamientos sobre cuestiones test y casos clínicos. El tutor resuelve las dudas que se plantean por correo electrónico. Orientadores y de apoyo metodológico. Su labor se centrará fundamentalmente en cuestiones de carácter psicopedagógicas, ayudando al alumno en horarios, métodos de trabajo o cuestiones más particulares que puedan alterar el desarrollo normal del Curso. El tutor resuelve las dudas que se plantean por correo electrónico. 1.2 Orientaciones para el estudio Los resultados que un estudiante obtiene no están exclusivamente en función de las aptitudes que posee y del interés que pone en práctica, sino también de las técnicas de estudio que utiliza. Aunque resulta difícil establecer unas normas que sean aplicables de forma general, es más conveniente que cada alumno se marque su propio método de trabajo, les recomendamos las siguientes que pueden ser de mayor aprovechamiento. Por tanto, aún dando por supuestas la vocación y preparación de los alumnos y respetando su propia iniciativa y forma de plantear el estudio, parece conveniente exponer algunos patrones con los que se podrá guiar más fácilmente el desarrollo académico, aunque va a depender de la situación particular de cada alumno y de los conocimientos de la materia del Curso: Decidir una estrategia de trabajo, un calendario de estudio y mantenerlo con regularidad. Es recomendable tener al menos dos sesiones de trabajo por semana. Elegir el horario más favorable para cada alumno. Una sesión debe durar mínimo una hora y máximo tres. Menos de una hora es poco, debido al tiempo que se necesita de preparación, mientras que más de tres horas, incluidos los descansos, puede resultar demasiado y descendería el rendimiento. Utilizar un sitio tranquilo a horas silenciosas, con iluminación adecuada, espacio suficiente para extender apuntes, etc. Estudiar con atención, sin distraerse. Nada de radio, televisión o música de fondo. También es muy práctico subrayar los puntos más interesantes a modo de resumen o esquema. 12

13 Autoinmunidad Humana a) Fase receptiva. Observar en primer lugar el esquema general del Curso. Hacer una composición de lo que se cree más interesante o importante. Leer atentamente todos los conceptos desarrollados. No pasar de uno a otro sin haberlo entendido. Recordar que en los Cursos nunca se incluyen cuestiones no útiles. Anotar las palabras o párrafos considerados más relevantes empleando un lápiz o rotulador transparente. No abusar de las anotaciones para que sean claras y significativas. Esquematizar en la medida de lo posible sin mirar el texto el contenido de la Unidad. Completar el esquema con el texto. Estudiar ajustándose al horario, pero sin imbuirse prisas o impacientarse. Deben aclararse las ideas y fijarse los conceptos. Resumir los puntos considerados primordiales de cada tema. Marcar los conceptos sobre los que se tengan dudas tras leerlos detenidamente. No insistir de momento más sobre ellos. b) Fase reflexiva. Reflexionar sobre los conocimientos adquiridos y sobre las dudas que hayan podido surgir, una vez finalizado el estudio del texto. Pensar que siempre se puede acudir al tutor y a la bibliografía recomendada y la utilizada en la elaboración del tema que puede ser de gran ayuda. Seguir paso a paso el desarrollo de los temas. Anotar los puntos que no se comprenden. Repasar los conceptos contenidos en el texto según va siguiendo la solución de los casos resueltos. c) Fase creativa. En esta fase se aplican los conocimientos adquiridos a la resolución de pruebas de autoevaluación y a los casos concretos de su vivencia profesional. Repasar despacio el enunciado y fijarse en lo que se pide antes de empezar a solucionarla. Consultar la exposición de conceptos del texto que hagan referencia a cada cuestión de la prueba. Solucionar la prueba de cada Unidad Temática utilizando el propio cuestionario del manual. 13

14 Técnicos Superiores Sanitarios de Laboratorio de Diagnóstico Clínico 1.3 Estructura del Curso Contenidos del Curso Guía del alumno. Temario del curso en PDF, con un cuestionario tipo test. FORMULARIO, para devolver las respuestas al cuestionario. ENCUESTA de satisfacción del Curso Los Cursos Los cursos se presentan en un archivo PDF cuidadosamente diseñado en Unidades Didácticas Las Unidades Didácticas Son unidades básicas de estos Cursos a distancia. Contienen diferentes tipos de material educativo distinto: Texto propiamente dicho, dividido en temas. Bibliografía utilizada y recomendada. Cuestionario tipo test. Los temas comienzan con un índice con las materias contenidas en ellos. Continúa con el texto propiamente dicho, donde se desarrollan las cuestiones del programa. En la redacción del mismo se evita todo aquello que no sea de utilidad práctica. El apartado de preguntas test serán con los que se trabajen, y con los que posteriormente se rellenará el FORMULARIO de respuestas a remitir. Los ejercicios de tipo test se adjuntan al final del temario. Cuando están presentes los ejercicios de autoevaluación, la realización de éstos resulta muy útil para el alumno, ya que: Tienen una función recapituladora, insistiendo en los conceptos y términos básicos del tema. Hacen participar al alumno de una manera más activa en el aprendizaje del tema. Sirven para que el alumno valore el estado de su aprendizaje, al comprobar posteriormente el resultado de las respuestas. Son garantía de que ha estudiado el tema, cuando el alumno los ha superado positivamente. En caso contrario se recomienda que lo estudie de nuevo. Dentro de las unidades hay distintos epígrafes, que son conjuntos homogéneos de conceptos que guardan relación entre sí. El tamaño y número de epígrafes dependerá de cada caso Sistema de Evaluación Cada Curso contiene una serie de pruebas de evaluación a distancia que se encuentran al final del temario. Deben ser realizadas por el alumno al finalizar el estudio 14

15 Autoinmunidad Humana del Curso, y enviada al tutor de la asignatura, con un plazo máximo de entrega para que pueda quedar incluido en la edición del Curso en la que se matriculó y siempre disponiendo de 15 días adicionales para su envío. Los tutores la corregirán y devolverán al alumno. Si no se supera el cuestionario con un mínimo del 80% correcto, se tendrá la posibilidad de recuperación. La elaboración y posterior corrección de los test ha sido diseñada por el personal docente seleccionado para el Curso con la intención de acercar el contenido de las preguntas al temario asimilado. Es IMPRESCINDIBLE haber rellenado el FORMULARIO y envío de las respuestas para recibir el certificado o Diploma de aptitud del Curso Fechas El plazo de entrega de las evaluaciones será de un mes y medio a partir de la recepción del material del curso, una vez pasado este plazo conllevará una serie de gestiones administrativas que el alumno tendrá que abonar. La entrega de los certificados del Curso estará en relación con la fecha de entrega de las evaluaciones y NUNCA antes de la fecha de finalización del Curso Aprendiendo a enfrentarse a preguntas tipo test La primera utilidad que se deriva de la resolución de preguntas tipo test es aprender cómo enfrentarnos a las mismas y evitar esa sensación que algunos alumnos tienen de se me dan los exámenes tipo test. Cuando se trata de preguntas con respuesta tipo verdadero / falso, la resolución de las mismas está más dirigida y el planteamiento es más específico. Las preguntas tipo test con varias posibles respuestas hacen referencia a conocimientos muy concretos y exigen un método de estudio diferente al que muchas personas han empleado hasta ahora. Básicamente todas las preguntas test tienen una característica común: exigen identificar una opción que se diferencia de las otras por uno o más datos de los recogidos en el enunciado. Las dos palabras en cursiva son expresión de dos hechos fundamentales con respecto a las preguntas tipo test: Como se trata de identificar algo que va a encontrar escrito, no va a ser necesario memorizar conocimientos hasta el punto de reproducir con exactitud lo que uno estudia. Por lo tanto, no debe agobiarse cuando no consiga recordad de memoria una serie de datos que aprendió hace tiempo; seguro que muchos de ellos los recordará al leerlos formando parte del enunciado o las opciones de una pregunta de test. El hecho de que haya que distinguir una opción de otras se traduce en muchas ocasiones en que hay que estudiar diferencias o similitudes. Habitualmente se les pide recordar un dato que se diferencia de otros por ser el más frecuente, el más característico, etc. Por lo tanto, este tipo de datos o situaciones son los que hay que estudiar. 15

16 Técnicos Superiores Sanitarios de Laboratorio de Diagnóstico Clínico Debe tenerse siempre en cuenta que las preguntas test hay que leerlas de forma completa y fijándose en determinadas palabras que puedan resultar clave para la resolución de la pregunta. La utilidad de las preguntas test es varia: Acostumbrarse a percibir errores de conceptos. Adaptarse a los exámenes de selección de personal. Ser capaces de aprender sobre la marcha nuevos conceptos que pueden ser planteados en estas preguntas, conceptos que se retienen con facilidad Envío Una vez estudiado el material docente, se contestará la encuesta de satisfacción, la cual nos ayudará para evaluar el Curso, corregir y mejorar posibles errores. Cuando haya cumplimentado la evaluación, envíe las respuestas a la dirección indicada. 16

17 UNIDAD DIDÁCTICA II SISTEMA INMUNE. INTRODUCCIÓN

18

19 Autoinmunidad Humana 2.1 Introducción Sistema Inmune Los seres superiores están defendiendo constantemente su integridad biológica frente a agresiones, esencialmente externas. De no ser así, morirían como consecuencia de tumores e infecciones de bacterias, virus, hongos, etc. Para que estos fenómenos de defensa se lleven a cabo, los organismos disponen de un conjunto de elementos especiales, conocido como sistema inmune. La capacidad de defensa se adquiere antes de nacer y se madura y consolida en los primeros años de la vida fuera del seno materno. La inmunología es la ciencia que estudia los procesos moleculares y celulares implicados en la defensa de la integridad biológica del organismo a través de la identificación de las sustancias propias y detección de las sustancias extrañas y su destrucción. En cada organismo, los mecanismos de defensa son muy diversos y heterogéneos, aunque siempre existe una actuación integrada de todos ellos. Los mecanismos de defensa pueden ser de tipo inespecífico y específico. Los mecanismos inespecíficos están constituidos por las barreras naturales, tales como la piel, mucosas y otros que están protegiendo constantemente al individúo de contagios externos. Otros elementos naturales de actuación son la lisozima de la saliva, lágrimas y secreciones nasales que tienen capacidad de romper la unión de azúcares en las paredes bacterianas, lo que puede inducir su lisis. También entre estos mecanismos inespecíficos se encuentra la respuesta inmune inespecífica que están constituida fundamentalmente por los componentes de la respuesta inmune específica. Entendemos por respuesta inmune todos aquellos eventos desarrollados por el sistema inmune al objeto de defender la integridad biológica del individuo frente a cualquier agresión (estimulo antigénico). La respuesta inmune puede ser, pues, de tipo inespecífica o innata y específica. La respuesta inespecífica o innata es la primera barrera defensiva del organismo y no requiere sensibilización previa. La respuesta específica o adquirida se desarrolla solo frente a la sustancia extraña que indujo su iniciación y en ella participan prioritariamente los linfocitos y las sustancias liberadas por los mismos, Anticuerpos y citocinas. El sistema inmune se encuentra ubicado en los órganos linfoides y en su acción participan una serie de células, células inmunocompetentes, y moléculas, entre las que destacan las Inmunoglobulina, linfocinas y otras. Todas las sustancias que tienen la capacidad de estimular al sistema inmune, se conocen como antígenos y las partes del mismo que tienen capacidad inmunógena, se conocen como determinantes antigénicos o epítopos. Generalmente el sistema inmune responde de forma unitaria, por lo que la división en respuesta inespecífica y específica es más teórica que real. Lo que sí ocurre es que, dependiendo de las circunstancias, en unos casos predomina una u otra de estas modalidades de respuesta inmune. La Inmunología es una ciencia de gran amplitud que comprende diversas áreas: Inmunogenética, Inmunobiología, Inmunopatología o Inmunología clínica, Inmunofarmacología, Inmunología veterinaria, etc., todas ellas en continua expansión. 2.2 Respuesta Inmune inespecífica La finalidad de la respuesta inmune tanto inespecífica como especifica es la defensa de la integridad biológica del individuo, actuando como un sistema de mantenimiento de la homeostasis del organismo, al igual que lo hace, por ejemplo, el sistema respiratorio o el sistema nervioso. La respuesta inespecífica forma parte de los mecanismos inespecíficos de defensa y representa el primer sistema defensivo del 19

20 Técnicos Superiores Sanitarios de Laboratorio de Diagnóstico Clínico organismo y es de especial significación frente a la protección del mismo ante infecciones y cáncer. Las células que mediatizan esta respuesta inespecífica, son los PMN neutrófilos, macrófagos y células NK que son células que se caracterizan por activarse de forma inmediata siempre que cualquier sustancia extraña penetra en el organismo, como, por ejemplo ocurre, tras una herida. En este caso todas estas células se movilizan a dicho foco, reconocen y toman contacto con la sustancia extraña, que destruyen mediante el proceso de fagocitosis y citotoxiciadad natural. En este tipo de respuesta participa también el complemento (C), que está formado por una gran variedad de proteínas que se encuentran en el plasma. Los distintos componentes del complemento interactúan en un determinado orden para ejercer su acción en la defensa del organismo. Probablemente la fagocitosis es el principal elemento que actúa en este tipo de respuesta. La fagocitosis se lleva a cabo en varias fases, aproximación, fagocitosis y lisis. Los mecanismos de defensa inespecíficos aportan un buen sistema de protección. Sin embargo, en muchas ocasiones no son suficientes para defender eficazmente al organismo, pero por fortuna éste dispone de la respuesta inmune específica. 2.3 Respuesta inmune específica La respuesta inmune específica se caracteriza porque es efectiva ante aquellos antígenos frente a los cuales se ha iniciado y desarrollado. Este tipo de respuesta es mediada por linfocitos y otras células como células dendríticas, macrófagos etc. Los linfocitos son de dos tipos: linfocitos B y linfocitos T. Los linfocitos T, a su vez, pueden ser linfocitos T colaboradores (Th), linfocitos T citotóxicos (Tc) y por algunos autores también se han propuesto los linfocitos T supresores/reguladores (Ts). La respuesta inmune específica, se considera que puede ser de dos tipos: humoral y celular. Aunque la separación de ambos tipos de respuesta es mas de tipo didáctico que real, en general se considera que cuando los elementos implicados son los linfocitos B, se trata de una respuesta tipo humoral mientras que cuando participan prioritariamente los linfocitos T tanto colaboradores (Th) como citotóxicos (Tc), se trata de una respuesta tipo celular Reconocimiento del antígeno Para que se inicie la respuesta inmune específica, se requiere el reconocimiento del antígeno por parte de los linfocitos y subsiguiente activación de los mismos. Los linfocitos B reconocen el antígeno mediante Inmunoglobulina de membrana (mig) mientras que los linfocitos T lo reconocen mediante el receptor de linfocitos T (TCR). La activación de los linfocitos B conduce a la síntesis de Inmunoglobulina por los mismos mientras que cuando lo que se activan son los linfocitos Th o Tc su función prioritaria es la producción de linfocinas o la de lisar células respectivamente. Las Inmunoglobulina (Ig) son glicoproteínas formadas, al menos, por cuatro cadenas mientras que el receptor de los linfocitos T (TCR) es también una glicoproteína pero de solo dos cadenas. Ambos tipos de moléculas tienen la propiedad de reconocer y unirse al antígeno. Cada Inmunoglobulina tiene la propiedad de unirse específicamente al antígeno que indujo su formación Respuesta Inmune Celular La respuesta inmune de tipo celular cubre una importante función como mecanismo inmunológico de defensa, actuando principalmente frente a virus, así como 20

21 Autoinmunidad Humana evitando la aparición y desarrollo de células tumorales. En ella participan esencialmente los linfocitos T colaboradores (Th) y citotóxicos (Tc) Presentación del antígeno Para que los linfocitos T, tal como se ha dicho anteriormente puedan reconocer el antígeno, éste debe ser debidamente presentado. Esta función se realiza por las células presentadoras de antígeno (APC) y sus determinantes antigénicos son expuestos en la superficie de estas células en el seno de las moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). Las moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad son glicoproteínas presentes en las membranas de la mayoría las células nucleadas, entre las que se encuentran las células inmunocompetentes. Estas moléculas son esencialmente de dos tipos, tipo I y tipo II y tienen entre otras funciones las de presentar el antígeno a los linfocitos así como participar en el proceso de maduración de los linfocitos T en el timo. Las células presentadoras de antígeno (APC) tienen como misión captar, procesar proteolíticamente en el interior de estas células y después presentar el antígeno a los linfocitos T conjuntamente con las moléculas de histocompatibilidad Interacción Celular Para que la activación del Ag se lleve a cabo se requiere que previamente se haya producido la interacción entre las células presentadoras y las respondedoras. Este fenómeno se lleva a cabo prioritariamente por las moléculas de adhesión que son un grupo muy heterogéneo de sustancias que se encuentran en la superficie de las células presentadoras y respondedoras y que como se ha dicho hacen posible la adherencia entre ellas y en consecuencia permiten la unión entre el receptor de las células T y el complejo MHC-Ag de la APC. De igual manera, estas moléculas participan en todo tipo de interacción celular tanto en la respuesta celular como humoral Inmunomoduladores de la Respuesta Inmune La respuesta inmune es regulada por moléculas conocidas como linfocinas, que son sustancias producidas por linfocitos en respuesta a una gran variedad de estímulos y que son capaces de regular el funcionamiento de otras células del sistema inmune. Las linfocinas actúan como señal complementaria facilitando la activación, proliferación y diferenciación de los linfocitos y en general de todas las células implicadas en la respuesta inmune Activación Th y Tc Aunque existen excepciones, la separación de las funciones de los linfocitos Th y Tc viene dada por el origen de los antígenos que reconocen. Los linfocitos Tc reconocen a los antígenos presentados en superficie por moléculas MHC de clase I, mientras que los linfocitos Th interaccionan con el antígeno en el contexto de moléculas MHC de clase II. Asociados a las dos cadenas polipeptídicas polimórficas que constituyen el TCR se encuentra un grupo de moléculas monomórficas de membrana llamado colectivamente CD3, formando así el complejo TCR/CD3 y que sabemos que es imprescindible para la transmisión de la señal del reconocimiento antigénico al interior celular. En consecuencia se desencadena una cascada de reacciones bioquímicas en el citoplasma de la célula T, dando así lugar al proceso de activación, proliferación y diferenciación celular. Estos mecanismos implican la participación de una serie de sustancias intracitoplasmáticas, conocidas como segundos mensajeros. Como consecuencia de estos eventos se producirá 21

22 Técnicos Superiores Sanitarios de Laboratorio de Diagnóstico Clínico finalmente la trascripción de los genes implicados en la síntesis de la proteína y factor implicado en una determinada función. La activación de las células Th es el núcleo central de la respuesta celular que a su vez actúa sobre, macrófagos, células NK y linfocitos Tc que adquieren entonces la capacidad de lisar las células que portan el antígeno que indujo su activación Respuesta Inmune Humoral La ausencia de este tipo de respuesta deja al individuo tan indefenso frente a toda clase de gérmenes patógenos y otras agresiones, que es incompatible con la vida si no se instaura a tiempo un tratamiento adecuado. En la respuesta inmune humoral intervienen los linfocitos B, que como se ha dicho anteriormente reconocen al antígeno a través de las Inmunoglobulina de membrana. Sin embargo este estímulo no es suficiente para que se inicie y desarrolle la respuesta inmune humoral. Para ello es necesario que los linfocitos B, además del estímulo antigénico, reciban el estímulo de ciertas citocinas producidas por los linfocitos T colaboradores. Sólo cuando confluyen estos estímulos, el antigénico y el mediado por las citocinas, se produce la activación, proliferación y diferenciación de los linfocitos B hasta la formación de células memoria y células plasmáticas productoras de Inmunoglobulina, que serán el elemento efector final de la respuesta humoral Características Respuesta Inmune Específica La respuesta inmune específica se caracteriza por ser de carácter clonal, reconocer unos antígenos y no otros (especificidad), desarrollar memoria y ser auto regulable Especificidad Se sabe que cada antígeno estimula solo a aquel linfocito o grupo de linfocitos que han desarrollado y en consecuencia poseen en su membrana los receptores capaces de reconocer y unirse específicamente a él. Estos receptores, tal como se ha indicado anteriormente, son las Inmunoglobulina de superficie cuando se trata de linfocitos B o el TCR cuando se trata de linfocitos T Clonalidad Cuando un linfocito o grupo de linfocitos es activado, este prolifera y se diferencia en múltiples células derivadas, todas ellas con idénticos receptores de superficie. Se dice entonces que todas estas células constituyen lo que se denomina clon celular. Tanto la especificidad como la clonalidad de la respuesta inmune fueron originariamente definidos en los años cincuenta por varios inmunólogos entre los que se encontraba Burnet y se conoció después por la teoría de selección clonal de Burnet. Esta teoría decía que cada antígeno estimulará a aquel linfocito o grupo de linfocitos que poseen en su membrana receptores capaces de reconocer y unirse específicamente a él y que como consecuencia se producía su proliferación y diferenciación en células con las mismas características de reconocimiento que los linfocitos originales. Este carácter clona, le confiere a este tipo de respuesta el carácter de gran eficiencia en cuanto que cada individuo solo pone en marcha aquellos elementos, celulares y moleculares, que le son necesarios para una determinada acción. 22

23 Autoinmunidad Humana Memoria Inmunológica Otra característica importante de este tipo de repuesta es que el organismo mantiene memoria de un estímulo a otro cuando son de la misma índole. Eso se debe a la permanencia de linfocitos sensibilizados de larga vida después de un estímulo antigénico Autorregulación Este tipo de respuesta dispone de mecanismos internos de control, de tal forma que la intensidad de la misma se regula por acción de diversos tipos de moléculas entre las que destacan las Inmunoglobulina y sobre todo las citocinas Respuesta primaria y secundaria. Cuando por primera vez un antígeno se pone en contacto con el organismo, se produce una respuesta inmune que se denomina respuesta primaria. Por el contrario, cuando al cabo de un tiempo el mismo antígeno vuelve a activar al sistema inmune, se produce una respuesta que denominamos respuesta secundaria o adaptativa. Ambas respuestas son, cualitativa y cuantitativamente, diferentes. Las diferencias esenciales son: - En la respuesta primaria los niveles máximos de Inmunoglobulina se alcanzan tras un largo período de latencia después del estímulo antigénico, mientras que en la respuesta secundaria se alcanza más rápidamente. - La respuesta primaria es de menor intensidad que la secundaria. - La respuesta primaria predomina la IgM, mientras que en la secundaria predomina la IgG. - La respuesta secundaria, al predominar en ella la IgG de vida media más larga que la IgM, es más permanente en su acción que la primera. Ello se debe a que cuando un antígeno activa por primera vez a los linfocitos B, éstos necesitan tiempo para diferenciarse en las células plasmáticas responsables de la síntesis de Inmunoglobulina, mientras que cuando se trata de la respuesta secundaria, gracias a la permanencia de las células memoria, se alcanza mucho antes el nivel de células plasmáticas. Resulta así, que la respuesta será de menos intensidad que tras un segundo estímulo en que ha aumentado el número de linfocitos sensibles gracias a la permanencia de células memoria con receptores idóneos para tal antígeno. Estos sistemas funcionan de forma secuencial, enviándose información entre ellos para una eficaz eliminación del patógeno. Así, una vez que entra el patógeno superando las barreras físico-químicas, se pone en funcionamiento el sistema inmune innato, con células y factores solubles que van a tratar de eliminarlos. Tras la activación de este sistema, es únicamente en los vertebrados donde puede ponerse en marcha el sistema inmune específico adaptativo, aunque coordinado con los componentes del sistema inmune innato. Como ejemplos de esta cooperación se encuentran el papel desempeñado por los macrófagos como células presentadoras de antígeno a los linfocitos T; los Anticuerpos IgM e IgG son capaces de activar el sistema del complemento por la vía clásica; o la citotoxicidad dependiente de Anticuerpo por parte de las células natural killer. 23

24 Técnicos Superiores Sanitarios de Laboratorio de Diagnóstico Clínico 2.4 Concepto de antígeno y hapteno Se entiende por antígeno toda sustancia con capacidad para generar una respuesta inmune, esto es que posee capacidad de ser reconocida como extraña por el sistema inmune. Sabemos que prácticamente cualquier tipo de molécula biológica, incluyendo azúcares, lípidos, hormonas, metabolitos intermediarios, carbohi dratos complejos, fosfolípidos, ácidos nucléicos y proteínas pueden ser antígenos. Si se quiere producir Anticuerpos contra pequeñas moléculas, éstas deben unirse antes de la inmunización a una macromolécula. En este sistema, la molécula pequeña recibe el nombre de determinantes antígenos. Los Anticuerpos frente a un antígeno se unen a sus grupos determinantes. Esta capacidad de unión antígeno-anticuerpo (Ag-Ac), es la característica más importante y común de todas las Inmunoglobulina. Esta unión es no covalente y débil, de tal forma que la reacción es reversible, encontrándose los antígenos y los Anticuerpos libres en equilibrio dinámico con los unidos. En general los antígenos son de mayor tamaño que la zona que participa en la unión con el Anticuerpo, de modo que un Anticuerpo solo se une a una zona muy restringida del antígeno. A esta zona del antígeno que participa en la unión con el Anticuerpo se le denomina epitopo o determinante antigénico. La mayoría de los antígenos poseen múltiples epítopos, con lo que pueden unir múltiples Anticuerpos a la vez siempre que los epítopos estén suficientemente alejados entre ellos para que no existan interferencias estéricas que lo impidan Clásicamente se llamaba antígeno a toda molécula capaz de generar un Anticuerpo. En la actualidad sin embargo, se considera antígeno a cualquier molécula capaz de unirse a un Anticuerpo independientemente de que pueda, por si sola, generarlo. Aquellas moléculas que además sean capaces de generar un Anticuerpo se les denomina inmunógenas. En este sentido existen moléculas demasiado pequeñas que llamamos haptenos, que para generar Anticuerpos necesitan ir unidas a moléculas más grandes llamadas carrier. Una vez que se han generado de este modo, Anticuerpos contra el hapteno, éste puede unirse a los Anticuerpos. El hapteno es por tanto, una molécula antigénica pero no inmunógena. Tras la unión antígeno-anticuerpo (Ag-Ac), las sustancias extrañas (o antígenos) son neutralizadas y posteriormente destruidas por las inmuno globulinas a través de mecanismos, que pueden ser diferentes según el tipo de inmuno globulina que participa. 2.5 Inmunopatología Hay multitud de casos en los que los sistemas de defensa son en sí causa de enfermedad. Esto es, por ejemplo, lo que ocurre cuando el individuo reacciona incluso frente a sustancias que en principio son inocuas, como es el polen de plantas, etc. Entonces se habla de reacciones de hipersensibilidad. En otros casos, por razones todavía no muy bien conocidas, el sistema inmune reacciona frente a componentes propios, que destruye, ocasionando graves trastornos, o incluso la muerte. Se trata de enfermedades por auto inmunidad, que pueden presentarse frente al sistema nervioso central, frente a casi todas las glándulas endocrinas, frente a componentes musculares, etc. 24

25 Autoinmunidad Humana También a veces, las células encargadas de la defensa inmune, comienzan a proliferar en grandes cantidades, llegando a producir auténticos cánceres de células libres como son las leucemias, que incluso en tan sólo meses pueden terminar con la vida del individuo. La Inmunología, en consecuencia, debe estudiar no sólo el papel que tiene el sistema inmune en el mantenimiento de la salud sino tam bién en la génesis y evolución de la enfermedad Aportaciones de la Inmunología La Inmunología ha contribuido de forma notoria al progreso de la ciencia actual, primero por aportaciones sobre bases empíricas y después sobre fundamentos sólidos, fruto del intenso esfuerzo desplegado en el estudio de los mecanismos de actuación del sistema inmune. Durante la fase empírica que podemos considerar anterior al comienzo del presente siglo, la inmunología ofreció la solución a uno de los grandes problemas que ha azotado a la humanidad, las pandemias. Ello fue posible gracias a Jenner quien a finales del siglo XVIII y a Pasteur quien a su vez a finales del siglo XIX, prepararon las vacunas de la viruela y de la rabia respectivamente. Posteriormente se desarrollarían, entre otras, las vacunas antitifoidea (1898), anticólera (1892) y antidiftérica (1913). Después, en lo que podríamos denominar fase científica, y debido a un mejor conocimiento de las bases biológicas y celulares del sistema inmune, la inmunología se ha desarrollado ampliamente, siendo una de las ciencias que más ha evolucionado en los últimos años. Hasta aproximadamente los años sesenta los aspectos inmunológicos conocidos aparecían, en el contexto de la Microbiología, como el sistema capaz de defender al organismo frente a las infecciones. Desde entonces, los continuos avances en el conocimiento de los mecanismos implicados en la respuesta inmune han dotado a esta disciplina de un sólido cuerpo de conocimientos. A este desarrollo han contribuido de manera especial la puesta a punto de técnicas modernas, tales como los cultivos celulares, obtención de líneas celulares puras e híbridos celulares, posibilidad de obtener animales trangénicos, disponibilidad de las técnicas de biología molecular tales como clonaje de genes, técnica de PCR, el uso del láser y la microscopía electrónica. En consecuencia, hoy día la Inmunología posee su propia contextura interna y puede ser firmemente considerada como ciencia independiente al tiempo que hace posible el desarrollo de otras áreas gracias a la aplicación de reactivos y técnicas puramente inmunológicas, adquiriendo así una amplia proyección en Medicina, Veterinaria, Biología, Bioquímica, Agronomía y Farmacia. En resumen, la Inmunología ha influido en las siguientes áreas: Enfermedades infecciosas. Haciendo posible la profilaxis de la mayoría de las enfermedades infecciosas mediante un progresivo y espectacular perfeccionamiento de las técnicas de vacunoterapia durante el presente siglo. Es de destacar a modo de ejemplo el descenso drástico que se observan en las tasas de morbilidad declaradas por poliomielitis, por sarampión o que la viruela ha sido completamente erradicada. Transfusiones sanguíneas. La Inmunología hizo posible el descubrimiento de los grupos sanguíneos y los Anticuerpos séricos frente a los mismos, gracias a lo cual se pueden realizar las transfusiones sanguíneas sin riesgo para el enfermo. 25

26 Técnicos Superiores Sanitarios de Laboratorio de Diagnóstico Clínico Trasplantes de órganos. Haciendo posible la prevención del rechazo de muchos de los órganos trasplantados. Eso se ha debido a un perfeccionamiento de las técnicas quirúrgicas pero, sobre todo, al descubrimiento de los antígenos responsables del rechazo (antígenos de histocompatibilidad) y a un mejor conocimiento de los mecanismos inmunológicos responsables del rechazo del trasplante, que están permitiendo la utilización de modernas terapias inmunosupresoras de gran efectividad en la actualidad. Los avances más recientes indican que pronto será posible el trasplante de animales al hombre (xenotrasplante) con lo cual se podrá dar solución a la escasez de donaciones de órganos. Oncología. En donde la inmunología ha permitido un mejor conocimiento de la interrelación célula cancerosa-huésped. Estos conocimientos ya comienzan a repercutir en una mayor supervivencia de ciertos pacientes cancerosos y existen fundadas esperanzas de que en un futuro inmediato la inmunología pueda contribuir aún más, ofreciendo nuevas vías de solución a esta enfermedad. El descubrimiento reciente, por un lado, de oncogenes responsables de la malignización celular y, por otro, de los mediadores químicos de la respuesta inmune, entre los que cabe destacar las linfocinas y los interferones, ofrecen una amplia esperanza en la terapia de muchos cánceres y de sus metástasis. En la actualidad se encuentran en vía de ensayo varias vacunas terapéuticas con resultados verdaderamente alentadores. Inmunopatología. En donde el conocimiento del sistema funcional, ha hecho posible conocer la etiología y patogenia de una gran variedad de enfermedades surgidas por alteración del propio sistema inmune, tales como inmunodeficiencias, alergias, auto enfermedades, etc. Sin embargo, quedan problemas pendientes sin resolver, como es el reto que actualmente tiene planteada la Inmunología con el Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA), de una extraordinaria capacidad expansiva y alta mortalidad, y frente al cual no se dispone de un remedio eficaz que elimine de manera definitiva el virus HIV. Métodos analíticos. Una gran variedad de métodos analíticos de gran precisión y sensibilidad se han desarrollado gracias a los conocimientos inmunológicos. Entre estas técnicas las más importantes que se pueden destacar son la inmunoelectroforésis, radioinmunoensayo, hemoaglutinación, etc. Hoy se puede considerar que, por ejemplo, la endocrinología moderna se ha podido desarrollar gracias a la aparición de un método, el radioinmunoensayo, capaz de medir los niveles de las distintas hormonas Biotecnología, industria y farmacia. Esto está siendo realmente posible gracias al extraordinario grado de cooperación existente entre los inmunólogos y científicos dedicados a la bioquímica, biología molecular, genética y farmacia, cuyos métodos como, por ejemplo, la tecnología del DNA recombinante, hibridaciones celulares, etc., están permitiendo la obtención de manera industrial, de sustancias y factores de gran interés farmacológico, entre los que podemos destacar, como mas sobresaliente, los Anticuerpos monoclonales (AcMo). Otras aportaciones. Además de lo indicado anteriormente, la inmunología ha contribuido a la solución de otros muchos problemas. Citemos, por ejemplo, la prevención de la eritroblastosis fetal en casos de incompatibilidad Rh entre la madre y el feto. Otra sensible y reciente aportación de la inmunología ha sido el esclarecimiento de la etiología de múltiples enfermedades, al descubrir una estrecha relación entre el padecimiento de las mismas y ciertos factores genéticos relacionados con el control del sistema inmune. También la inmunología ha aportado conocimientos y técnicas de gran utilidad en la 26

27 Autoinmunidad Humana Medicina Legal, alguna de cuyas áreas, como por ejemplo la identificación, se benefició ampliamente después del descubrimiento de los grupos sanguíneos y también durante la última década, gracias al descubrimiento de los antígenos de histocompatibilidad. La inmunología es una ciencia que actualmente se encuentra en pleno desarrollo, por lo que es de suponer que en el futuro siga aportando nuevos conocimientos para la solución de muchos de los problemas que tiene planteado la medicina y biología. 27

28

29 UNIDAD DIDÁCTICA III CÉLULAS INMUNOCOMPETENTES

30

31 3.1 Introducción células inmunocompetentes Autoinmunidad Humana La acción del sistema inmune es posible gracias a la participación e interrelación de diferentes poblaciones celulares, conocidas como células inmunocompetentes. Estas células son fundamentalmente los linfocitos T y B, las células NK, células dendríticas, macrófagos y polimorfonucleares, (ver tabla): TIPOS DE CÉLULAS INMUNOCOMPETENTES Y SUS FUNCIONES PRINCIPALES Célula B Th Tc NK Macrófagos Dendríticas Neutróficlos Función Producción de igs y presentación ag. Producción de linfocinas Citotoxicidad Citotoxicidad y producción de linfocinas Fagocitosis y presentación de ag Presentación de antígenos Fagocitosis Las células inmunocompetentes se encuentran distribuidas por toda la economía, como epitelios y mucosas, pero su concentración es máxima en los ganglios linfáticos y bazo. En estos tejidos se dan las condiciones óptimas para su estimulación antigénica gracias a que a ellos afluyen con facilidad las sustancias extrañas (antígenos) a través de los vasos linfáticos y es posible la interrelación celular, óptima para que se pueda iniciar y desarrollar la respuesta inmune. En este capítulo estudiaremos las características morfológicas y fenotípicas más importantes de estas células inmunocompetentes, así como también el sistema linfático, especialmente la estructura funcional de los ganglios linfáticos, bazo y timo. 3.2 Linfocitos T y B Los linfocitos son células de tamaño pequeño con un núcleo muy voluminoso y provisto de una membrana citoplasmática de especial importancia en la regulación de su funcionalidad. Estas células se dividen en linfocitos T y linfocitos B. Ambos tipos de linfocitos al igual que todas las células sanguíneas derivan de una célula progenitora pluripotencial que en el feto se encuentra en el hígado y después del nacimiento en la médula ósea. A esta célula precursora común se le denomina CFU-LH o Unidad formadora de colonias linfoides y hematopoyéticas. Posteriormente esta célula se diferenciará para dar lugar, por un lado, a la célula madre hematopoyética pluripotencial (CFU-GMEM) para 31

32 Técnicos Superiores Sanitarios de Laboratorio de Diagnóstico Clínico las series eritrocítica, granulo cítico-macrofágica y megacariocítica. Por otro lado, dará lugar a una célula progenitora unipotencial (CFU-L), específica para la serie linfoide. Cada una de estas células progenitoras continuará diferenciándose hacia otras células inmaduras, originándose así las CFU-E (precursor eritrocítico), CFU-GM (precursor mielomonocítico) y CFU-Meg (precursor megacariocítico) a partir de la célula precursora hematopoyética. De la célula madre linfoidea derivarán dos células precurso ras, CFU-T y CFU-B, que tras un proceso de maduración, conocido como linfopoyesis, originarán los linfocitos T y B respectivamen te. En sangre periférica la proporción de linfocitos T es aproxi madamente de un 70% mientras que la proporción de linfocitos B es de un 15%. En la imagen siguiente se muestra una imagen de microscopía electrónica de barrido de un linfocito B (a) y un linfocito T (b) donde pueden observarse las diferencias en su superficie. Existen otras células de estirpe linfoide que no presentan características de linfocitos T ni B, denominadas células NK que poseen actividad citotóxica y secretora de ciertas citocinas Linfopoyesis En los mamíferos, y entre ellos el hombre, Las células pluripotentes, se diferencian y transforman en células también inmaduras estos procesos se realizan en el timo (linfocitos T) y en la propia médula ósea (linfocitos B) Linfopoyesis T El timo es un órgano situado en la parte superior del mediastino anterior, donde maduran los linfocitos T. El timo presenta su máximo desarrollo en el feto y en el niño, mientras que a partir de los años comienza un proceso atrófico y degenerativo con gran invasión grasa, de tal forma que en el adulto sólo quedan residuos del mismo. 32