UNIDAD 13 Ingeniería genética INMUNOLOGÍA

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1 1. TÉCNICAS DE MANIPULACIÓN DEL ADN UNIDAD 13 Ingeniería genética INMUNOLOGÍA La manipulación del ADN de una forma indirecta por parte del ser humano es una práctica muy antigua. Desde el comienzo de la humanidad se seleccionaban individuos que luego eran cruzados con otros para seleccionar artificialmente caracteres que eran interesantes. Es el caso, entre muchísimos ejemplos, de las actuales vacas lecheras o de aquellas criadas para carne, o de las gallinas ponedoras de huevos. Este era un proceso impreciso y largo que se desarrollaba durante generaciones y generaciones hasta obtener resultados apreciables. Hoy en día sin embargo existe el conocimiento biológico y la tecnología suficiente que nos permiten manipular directamente el ADN y provocar cambios drásticos en los individuos portadores, en plazos de tiempo muy breves. Nos referimos a la denominada ingeniería genética, por la cual podemos hoy manipular físicamente el material genético de un individuo y modificarlo a nuestro antojo. Para hacernos una idea de la rapidez de avance con que se ha desarrollado esta técnica, conviene revisar la cronología de los acontecimientos desde su aparición en los años sesenta hasta nuestros días. Todos los métodos que utiliza se engloban en el término tecnología del ADN recombinante, de los que incluimos los siguientes: a) Secuenciación del ADN: consiste en técnicas para secuenciar fragmentos o incluso el total del ADN, es decir para obtener su secuencia de bases nitrogenadas. Esto permite llegar a la secuencia de aminoácidos que conforman las proteínas y establecer una relación entre ambas. Se conoce actualmente la secuencia completa de algunos organismos procariontes (como la bacteria Escherichia coli), eucariontes unicelulares (como la levadura Saccharomyces cerevisae), insectos (como la mosca del vinagre Drosophila melanogaster), o del ser humano. b) ADN recombinante: es decir la construcción de moléculas de ADN a partir de fragmentos que no se encuentran juntos de forma natural, generalmente por la introducción del fragmento de un gen concreto de un individuo en el conjunto del genoma de otro individuo de diferente especie. El proceso consta de varias etapas: - Obtención del ADN a recombinar por fragmentación mediante enzimas endonucleasas de restricción, muy precisas ya que cortan los fragmentos de ADN sólo por lugares adecuados. - Separación de los fragmentos adecuados que se han formado, mediante técnicas de electrofóresis (por la aplicación de campos eléctricos a la muestra). - Unión de los fragmentos seleccionado a un vector, es decir en una molécula que los transporte, mediante enzimas ligasas. Los vectores más comunes son plásmidos bacterianos, ADN vírico o incluso fragmentos de ADN creados artificialmente, como los cromosomas artificiales de levadura. Esos vectores serán los encargados de hacer llegar a los fragmentos seleccionados al huésped que corresponda. c) ADN complementario (ADNc): secuencias de ADN obtenido artificialmente a partir de una molécula de ARNm utilizando el proceso de transcripción inversa mediante el uso de retrotranscriptasas. Ya que el ARNm eucarionte formado una vez madurado codifica directamente para la proteína funcional, es esta una técnica que permite obtener a partir de él mediante síntesis artificial, un ADN sólo formado por exones, sin la chatarra génica de 1

2 los intrones y por lo tanto listo para ser insertado en el vector correspondiente, lo que facilita enormemente el proceso. d) ADN sintético: normalmente de poca longitud, que se obtiene artificialmente añadiendo los nucleótidos a la cadena en formación según una secuencia ya conocida. En otros casos, su obtención se produce a partir de la secuencia de aminoácidos conocida de una proteína, de la cuál se obtiene su ARNm de forma artificial y a partir de este la secuencia de ADN, ya sin intrones. La consecuencia es el conocimiento de la secuencia de un gen simplemente a partir del conocimiento de la secuencia de la proteína a la que da lugar mediante algo parecido a lo que podríamos llamar transcripción y traducción inversas. e) Hibridación: se utiliza para localizar sobre un cromosoma el lugar dónde se encuentra un determinado gen. Cuando sabemos que un determinado ARNm contiene la información para una determinada proteína, esa molécula o la del ADN complementario al que da lugar, podemos utilizar las para localizar sobre el material genético celular el lugar dónde se encuentra ese gen, simplemente hibridándolo con el ADN de esa célula. El fragmento de la sonda formará una doble hélice en aquella región del cromosoma de la que se complementaria, por lo que nos indicará dónde se sitúa en el conjunto del genoma. f) Genotecas de ADN: podríamos definirlo como una biblioteca de genes, obtenidos de la fragmentación del ADN de un determinado organismo. Una vez cortados, aislados e identificados se insertan uno a uno en el genoma de bacterias, que sirven como reservorios de esos genes, donde permanecen guardados y listos para ser utilizados en experimentación. Basta con inducir a la división de esas bacterias individuamente para disponer de grandes cantidades del gen en cuestión. Cabe la posibilidad de crear también genotecas de ADNc, mencionado antes, a partir del ADN creado desde ARNm, y por lo tanto sin contenido de intrones, con la consiguiente ventaja. g) Técnica del PTR: la producción de ADN sintético ha posibilitado el desarrollo de técnicas para amplificar y obtener de forma rápida grandes cantidades de ADN a partir de una pequeña muestra inicial, como es la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa o PCR. Utiliza para ello la enzima ADN polimerasa, con lo que consigue llegar a crear in vitro y en poco tiempo, decenas de miles de copias de la molécula de ADN original de doble hélice. El proceso precisa desnaturalizar primero la doble hélice a amplificar y conocer la secuencia de nucleótidos de un fragmento del extremo 3 de sus hebras, así como disponer además de oligonucleótidos complementarios a los nucleótidos preformados de ese extremo 3 de la hebra a copiar, que actúan como cebadores. Después, la ADN polimerasa se une a estos cebadores y genera el resto de la copia de la molécula de ADN a partir de nucleótidos trifosfato que haya el medio en un proceso similar al realizado durante la replicación. Las hebras formadas de ese modo se desnaturalizan después y se repite este proceso de forma continua, con lo que, al duplicarse en cada ciclo el número de moléculas de ADN iniciales consigue un proceso exponencial, hasta tal punto que tras sólo diez procesos de duplicación, por ejemplo, se obtienen más de mil copias del ADN original (2 10 = 1024). Su uso es especialmente útil en estudios filogenéticos, para relacionar evolutivamente especies o grupos taxonómicos distintos, o en medicina forense, ya que permite amplificar enormemente muestras muy pequeñas de ADN. 2

3 2. INGENIERÍA GENÉTICA La ingeniería genética, concepto que definimos en el primer punto de este tema, utiliza las técnicas antes descritas para manipular de múltiples formas el genoma de seres vivos. Esta manipulación puede ir orientada a añadir, eliminar o modificar genes del genoma, a modificar su expresión o a la creación de individuos clónicos completos o tejidos u órganos de ellos. Tiene una aplicación instrumental en el campo de la investigación y también en el de la biotecnología, es decir en la utilización de organismos vivos modificados genéticamente mediante ingeniería genética, en procesos industriales beneficiosos para el hombre. En relación al primero, se aplica entre otros, en las siguientes líneas de investigación científica: - Mutagénesis dirigida: es decir la inducción de mutaciones en la secuencia de genes específicos para observar los resultados sobre la proteína producida. - Amplificación de la síntesis de proteínas: muchas proteínas se generan de forma natural en la célula en cantidades muy pequeñas, lo que dificulta su estudio. Mediante esta práctica se amplifica enormemente la cantidad de proteína producida. - Construcción de ARN sintético: proceso llamado transcripción in Vitro, de utilidades variadas vistas anteriormente. - Construcción de ADN sintético: como el ADNc que ya hemos visto, o el ADN recombinante a partir del de diferentes organismos. En el ámbito de la biotecnología las aplicaciones son múltiples, pudiéndose agrupar en dos categorías, médicas y agrícolas y ganaderas APLICACIONES MÉDICAS DE LA BIOTECNOLOGÍA a) Fabricación de proteínas de mamíferos. Muchas de estas proteínas tienen un elevado valor médico para el hombre, como el interferón, la insulina, factores de coagulación sanguínea, hormona del crecimiento. Además son sustancias que se producen de forma natural en los 3

4 tejidos en cantidades muy pequeñas, por lo que su aislamiento y purificación es muy laborioso y costoso económicamente. Hoy día se pueden obtener mediante la creación de ADN recombinante que se clona en microorganismos (como el gen de la insulina humana en bacterias o en la levadura Saccharomyces cerevisae), o por la creación de animales transgénicos que las producen como parte de su metabolismo (como el gen de la hormona del crecimiento que se clona en vacas que luego secretan la proteína en su leche). b) Producción de vacunas. Hasta ahora las vacunas eran simplemente una suspensión de microorganismos patógenos que habían sido muertos o atenuados, o de fragmentos de ellos que inducían una respuesta primaria de nuestro sistema inmunológico para dotarnos de inmunidad frente a esos antígenos. En la actualidad se utilizan vacunas recombinantes que reemplazan los microorganismos por las secuencias concretas del genoma que codifican para las proteínas que actúan como antígenos. Si además en la misma vacuna introducimos diversos genes, conseguimos vacunas polivalentes que inmunizan contra más de u agente patógeno. c) Diagnóstico de enfermedades: como las de carácter genético, mediante la extracción en el individuo en cuestión del ADN o de los genes concretos del mismo para analizarlos. d) Terapia génica: localizando en los cromosomas los genes causantes de enfermedades genéticas, extrayéndolos y reparándolos o bien sustituyéndolos por otros funcionales, para corregir el error y curar la enfermedad. e) Utilización de organismos transgénicos: es decir de organismos alterados genéticamente mediante la introducción en su genoma de genes extraños para esa especie, lo que permite la creación de animales con órganos o tejidos humanizados, para el estudio de la incidencia en ellos (y por extrapolación, en las personas) de ciertas enfermedades y de los medicamentos para corregirlas o incluso la obtención de órganos destinados a trasplantes en seres humanos. También la fabricación de ciertas proteínas que, sintetizadas por vacas u ovejas, puedan ser secretadas en su leche para su extracción y uso posterior. La técnica precisa inyectar el vector, ya con el gen que interesa, en un óvulo fecundado y posteriormente implantarlo en el útero del animal para que se desarrolle normalmente APLICACIONES AGRÍCOLAS DE LA BIOTECNOLOGÍA Una vez clonado el ADN en células vegetales pueden utilizarse cultivos in vitro de esas células para seleccionar líneas celulares que luego sean cultivadas e inducidas a crear plantas completas. Generalmente son utilizados como vector de clonación los plásmidos de la bacteria Agrobacterium tumefaciens. El objetivo principal de la aplicación de estas técnicas en agricultura es muy amplio: - Obtener plantas resistentes a herbicidas, lo que permita tratar los cultivos con ellos sin que la producción se vea afectada. - Obtener plantas resistentes al ataque de insectos, mediante la introducción en su genoma de enes que codifican para proteínas que son tóxicas para los insectos. - Obtener plantas resistentes a infecciones por microorganismos, por la introducción en su genoma de los genes de ciertas proteínas presentes en ellos. 4

5 - Obtener plantas con características que mejoren el producto, de cara al consumo humano, como el retraso en el proceso de maduración de los frutos, lo que aumenta su periodo de conservación, o la obtención de frutos con mayor tamaño o aspecto más atractivo. - Obtener plantas que sinteticen sustancias que tengan alguna aplicación comercial y/o médica. Por ejemplo para la producción de interferón humano, o anticuerpos, o incluso algunos tipos de plásticos APLICACIONES GANADERAS DE LA BIOTECNOLOGÍA La obtención de animales transgénicos tiene un enorme potencial desde el punto de vista comercial y económico. La posibilidad de obtener alimentos de origen animal, generalmente fuera del alcance de países menos desarrollados, en mayor cantidad y con una mayor calidad nutritiva, pero con un menor costo económico, podría ser una de las formas de combatir el hambre en esas regiones. El objetivo principal de la aplicación de estas técnicas en ganadería: - Incrementar el engorde del ganado sin utilizar productos hormonales exógenos, sino modificando su genoma para que la producción de esas hormonas se produzca de forma natural como parte de su metabolismo. Esto podría provocar el aumento de la masa muscular del animal (carne) o de la producción de leche, por ejemplo. - Mejorar su resistencia a enfermedades o a formas de vida no natural, estabulados en granjas. - Obtención de animales clónicos, es decir de animales idénticos genéticamente entre si. En 1996, en el instituto Roslin de Edimburgo, se produjo la primera clonación de un mamífero, la oveja Dolly, a partir de una célula somática de una oveja A, a la que se le extrajo su núcleo (2n). Este núcleo se fusiono con un ovocito sin fecundar de otra oveja donante, de la que previamente se había eliminado su núcleo (n) y por lo tanto todo su ADN. Finalmente se indujo a dividirse a este óvulo artificial como si se tratase de un óvulo fecundado (fíjate que posee 2n cromosomas, como un cigoto normal), y el cigoto formado se implantó en el útero de una tercera oveja en el que se desarrolló hasta el nacimiento, de forma natural. 5

6 Otra forma de obtener animales clónicos es la de separar y obtener varias células a partir de un embrión en sus primeras fases de desarrollo (fase de mórula), e inducir el desarrollo de cada una de ellas como si se tratase de un cigoto individual. 3. CLONACIÓN La clonación de un gen consiste en la obtención de copias idénticas de ese gen utilizando las técnicas de ingeniería genética vistas antes EN PROCARIONTES Para llevar a cabo la clonación en organismos procariotas es necesario seguir varias fases correlativas: a) Aislar y obtener el gen a clonar: suelen utilizarse enzimas endonucleasas de restricción, ya descritas. En muchos casos basta acudir a genotecas existentes ya que ese proceso ya está hecho con anterioridad. b) Seleccionar un vector de clonación: son moléculas de ADN con capacidad autorreplicativa independiente de los cromosomas, como los plásmidos bacterianos (moléculas de ADN circular muy pequeñas que pueden aparecer en algunas bacterias), ADN de ciertos virus, o cromosomas artificiales con capacidad autorreplicativa, semejantes a los plásmidos. 6

7 c) Fabricar un ADN recombinante al insertar el gen en el vector: al introducir en el vector el gen a clonar y provocar la actuación de las enzimas ligasas para integrarlo en él. d) Selección de un organismo huésped: generalmente bacterias (normalmente Escherichia coli), debe tratarse de células no patógenas y muy estables ya que deben ser capaces de incorporar ADN ajeno procedente del medio externo a su propio genoma, sin que su metabolismo se altere. Deben presentar además un crecimiento rápido y precisar medios de cultivo muy baratos. e) Introducción del vector de clonación en el huésped: para ello es lo más frecuente utilizar bien la transformación bacteriana (recuerda la forma por la que las bacterias se transformaban en patógenas en los experimentos de Griffith que vimos en el tema anterior) o la transducción (por la que un virus bacteriófago inocula su ADN en una bacteria). Estas formas de reproducción parasexual de las bacterias las veremos con más detalle en los temas de microbiología. f) Provocar la expresión del gen clonado en el huésped, seleccionar las células que lo portan (ya que no todas las células sometidas al paso anterior habrán incorporado el gen) y comprobar que la proteína fabricada es correcta EN EUCARIONTES La clonación en estos organismos presenta bastantes diferencias por lo que los mecanismos son diferentes. Las dificultades que se producen se deben a la mayor complejidad de los procesos de expresión génica así como a la presencia de intrones en su ADN. Su mayor cantidad de ADN también lo dificulta ya que en cada tipo de células sólo se expresan algunos genes, mientras que otros están comúnmente inhibidos en su expresión. El proceso a seguir comprende varias fases: a) Obtener el gen a clonar: se hace mediante la creación de un ADN complementario (ADNc) a partir de ARNm como ya describimos antes, o bien fabricando la secuencia de ADN del gen a partir de la secuencia de la proteína, mediante síntesis artificial. b) Seleccionar un vector de clonación: en estos casos los vectores deben ser capaces, además de transportar el gen a clonar, de insertarlo en el ADN huésped. Son muy frecuentes los retrovirus, a los que previamente se les eliminan los genes responsables de su virulencia. Cuando el huésped es un vegetal también se utilizan plásmidos específicos de bacterias patógenas para las plantas, a los cuales también se les han suprimido los genes causantes de su patogeneidad. Finalmente son también utilizados cromosomas artificiales de levadura, que sirven de contenedor para los genes a clonar y actúan en la célula huésped como un cromosoma más. c) Selección de un organismo huésped: cuando se trata de animales, si se necesita que el gen insertado aparezca en todas las células del organismo, deben seleccionarse células reproductoras o embrionarias poco diferenciadas, en estos casos se habla de organismos transgénicos. Sin embargo si se desea que el gen aparezca sólo en ciertos tejidos u órganos, debe insertarse en células somáticas, se trata en estos casos de la denominada terapia génica. 7

8 También se utilizan levaduras, ya que, aun siendo organismos muy simples, al ser eucariontes poseen todo los mecanismos de transcripción, maduración y traducción necesarios. Suele ser usada frecuentemente Saccharomyces cerevisae. Tratándose de plantas, pueden utilizarse células vegetales, más tolerantes a estas técnicas que las animales, con la ventaja de que a partir de una sola célula clonada puede obtenerse una planta completa, cultivándola en el medio adecuado. d) Introducción del vector de clonación en el huésped mediante diversas técnicas que lo permiten: - Microinyección: utilizando capilares muy finos que inyectan literalmente el ADN en el núcleo de la célula huésped. Es frecuente su uso en la creación de animales transgénicos, al inyectar ADN en óvulos fecundados. - Pistola de genes: que inyecta proyectiles impregnados con el ADN en las células huésped. - Electroporación: por la creación de microporos en la membrana celular del huésped mediante impulsos eléctricos, que permiten la entrada del ADN en su interior. - Creación de liposomas (recuerda que ya vimos su estructura cuando hablamos de las propiedades de la membrana plasmática) que contienen en su interior en ADN y lo transfieren al interior de la célula al fusionar ambas membranas. 4. PROYECTO GENOMA HUMANO Con el auge de la Biología Molecular y de las técnicas que permiten la secuenciación del ADN, a comienzos de la década de los 90 se inició el denominado Proyecto Genoma Humano, encaminado a obtener la secuencia completa de bases de todo el ADN humano, realizar un mapa cromosómico que permitiera situar con exactitud sobre los cromosomas los distintos genes y en consecuencia establecer la relación estructural y funcional entre cromosomas, genes y proteínas. El proyecto estuvo concluido en 2003, con unas conclusiones: - El genoma humano posee alrededor de 3000 x 10 6 de pares de bases (considerando sólo el contenido de una célula haploide). - Está formado por alrededor de unos genes, de los cuales solo el 0,1% es diferente de unas personas a otras. - Estos genes, además del ADN que contiene información para los diferentes ARN distintos al mensajero, comprenden sólo el 10% del total del ADN, por lo que del 90% no se conoce exactamente su función. Este conocimiento y la necesidad de establecer fronteras éticas que impidiesen el apropiamiento ilegítimo de algo que es patrimonio de la humanidad, motivó que en 1997 la ONU aprobara la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos (tenéis una copia del mismo, como documento adjunto en la parte correspondiente a este tema, en la Wiki de aula). Su finalidad es proteger la libertad, la dignidad y la salud de las personas frente al afán de lucro que pudiera suponer la actividad de empresas médicas o farmacéuticas. La Declaración hace especial énfasis en: - Su oposición a que el genoma humano se comercialice, al ser patrimonio de la humanidad. - El derecho de cada individuo a la protección de su información genética, a ser algo personal y confidencial. - La prohibición expresa de clonar seres humanos con una finalidad reproductiva, aunque se permita la clonación de tejidos para fines terapéuticos. 8

9 - La aplicación de unos principios éticos de respeto a la libertad y dignidad individual a todas las investigaciones llevadas a cabo en relación al genoma humano. A pesar de las indicaciones de la ONU, muchas empresas farmacéuticas se han lanzado, para su beneficio, a la conquista de patentes de genes con utilidad terapéutica. Esto motivó que el Parlamento Europeo se pronunciara en 1995 en contra de esa práctica. A la vista de los continuos progresos en este campo de la Biología, en 1998 la Unión Europea aprobó una nueva directiva por la que un elemento aislado del cuerpo humano, como puede ser un gen, podrá ser patentable siempre que sea producido mediante un procedimiento técnico artificial, aunque su estructura sea idéntica a la del elemento natural. 5. PROTEOMA Y PROTEÓMICA Mientras que, como hemos visto, la Genómica trata de conocer la naturaleza íntima de los genes y su funcionamiento, la proteómica se encarga de conocer la totalidad de las proteínas codificadas por ese genoma, es decir, se trata de la ciencia que estudia el proteoma. Una vez conseguida la decodificación del genoma humano, muchos laboratorios y empresas se centraron en una única tarea: utilizar material genético de microorganismos patógenos y de tejidos humanos sanos o enfermos para identificar las proteínas que actúan en cada caso. El conseguir hacer un mapa de las proteínas, es decir el obtener el proteoma humano supera en envergadura y en complejidad al del genoma, ya que mientras los genes permanecen estables en cada individuo y se encuentran en el núcleo de cualquier célula, las proteínas varían en los distintos tejidos, y en los diversos estados metabólicos de cada célula. Además se ven sometidas a modificaciones químicas después de su síntesis que pueden alterar su actividad. Por otro lado, las bases con que se identifican las proteínas no son cuatro, como en el caso del ADN (Adenina, Timina, Citosina y Guanina), sino veinte aminoácidos diferentes. Además no con basta con obtener la secuencia de aminoácidos que forman una proteína, ya que tan importante como la secuencia, es la estructura tridimensional que la misma posee, a su vez ligada directamente con la función que realiza. Conocer como funciona el proteoma es un proceso complejo, en la mayoría de los casos una determinada proteína no incide directamente en un proceso sino que la interacción entre varias proteínas son las que lo condicionan. Las técnicas utilizadas para el estudio del proteoma son diversas y aún están en fase de perfeccionamiento. Una forma de conocer las funciones de las proteínas es comparar las proteínas expresadas en células normales y patológicas para relacionar una enfermedad específica o una etapa del proceso de una enfermedad, con las variaciones que existan entre dichas proteínas. La proteómica en combinación con otras ramas de la Biología tiene un enorme potencial parar comprender mejor cómo funcionan los sistemas biológicos complejos, lo que sin duda podrá provocar un cambio significativo en el mundo de la Biología y la medicina en general. 9

10 INMUNOLOGÍA 1. TIPOS DE DEFENSA FRENTE A LAS INFECCIONES Todos los vertebrados poseen mecanismos de defensa frente a los agentes patógenos. Pueden ser de dos clases: a) Defensas inespecíficas: que impiden la entrada de patógenos o los destruyen con rapidez en una primera instancia. b) Defensas específicas: provocan la respuesta inmunitaria cuando fallan las inespecíficas DEFENSAS INESPECÍFICAS DEFENSAS EXTERNAS O BARRERAS PASIVAS Antes de que el sistema inmunitario se active como respuesta a una invasión por agentes extraños al huésped, los organismos cuentan con otros sistemas muy eficaces para una protección inmediata, son las defensas externas o barreras pasivas que actúan de forma no especializada (no específica) contra cualquier microorganismo o sustancia extraña. Se agrupan en cuatro categorías: a) Estructurales: recubren al organismo e impiden el acceso de patógenos (piel y mucosas). b) Mecánicas: sistemas que facilitan el arrastre y la expulsión de los patógenos para evitar que se fijen al hospedador (cilios que tapizan las vías respiratorias, flujo de orina desde la vejiga hacia el exterior o el movimiento intestinal). c) Bioquímicas: secreciones que contrarrestan o neutralizan la acción de agentes patógenos. d) Biológicas o ecológicas: asentamiento de microorganismos con una relación mutualista con el hospedador, que compiten por los recursos con los microorganismos potencialmente patógenos, eliminándolos. Las defensas externas, que pueden actuar de forma aislada o conjunta, son las siguientes: - Piel: por su grosor y estructura dificulta la entrada de los patógenos. Es impermeable a la mayoría de los gérmenes, y las secreciones sebáceas y sudor generan un ph ácido, eficaz contra el crecimiento de microorganismos. Es autorregenerable, su capa superficial, la capa córnea, está en continuo proceso de descamación, lo que contribuye a eliminar patógenos. - Mucosas: presentes en las aberturas naturales del cuerpo: boca, nariz, ojos y los tractos digestivo, respiratorio y urogenital. Allí la piel se modifica para dar lugar a las mucosas, epitelios delgados y muy humedecidos. La secreción de lágrimas o de mucus con lisozima, presente en la saliva y en la orina de las mujeres embarazadas, que destruye la pared de las bacterias. - Estómago e intestino delgado: el ph ácido del estómago y la acción enzimática de los jugos gástricos e intestinales destruyen muchos microorganismos. - Flora bacteriana autóctona: La piel y las mucosas, especialmente la que tapiza el intestino grueso, están pobladas por una flora bacteriana comensal que normalmente no causa perjuicio. Las colonias de bacterias autóctonas delimitan el territorio mediante la secreción de sustancias antibióticas que impiden el asentamiento de otras bacterias competidoras suyas y quizás patógenas para el huésped DEFENSAS CELULARES INESPECÍFICAS 10

11 Este sistema actúa de forma no especializada, con mucha rapidez contra cualquier agente extraño que penetre en el organismo cuando sobrepasa las defensas externas o barreras pasivas que vimos antes. Comprende cuatro tipos de defensas: FAGOCITOSIS Producida por los fagocitos, una clase de leucocitos, de los que hay dos tipos: a) Los linfocitos, que se originan en los ganglios linfáticos y forman la serie linfoide. Actúan en la respuesta inmunitaria específica (llamada también adaptativa), sin capacidad fagocitaria, por lo que los veremos en el apartado de las defensas celulares específicas. b) Los fagocitos, que se originan en la médula ósea y forman la serie mieloide. Actúan en la respuesta inmunitaria inespecífica (llamada también innata), con capacidad fagocitaria, que destruyen sustancias extrañas y células envejecidas rodeándolas con pseudópodos para luego digerirlas. Se distinguen dos tipos de fagocitos: - Monocitos: salen de los capilares sanguíneos hacia los tejidos circundantes aumentan su tamaño y su capacidad fagocitaria transformándose en macrófagos, que pueden desplazarse libremente por los tejidos. Si los macrófagos permanecen inmóviles en el tejido al que llegan se les denomina histiocitos. - Leucocitos neutrófilos o micrófagos, que son los más abundantes, contienen sustancias antimicrobianas y son los que presentan mayor actividad fagocitaria. Para que la fagocitosis sea eficaz, los fagocitos deben activarse previamente, aumentando su capacidad de unión a los antígenos mediante la colocación en su membrana de glucoproteínas. Esa unión se ve favorecida por la presencia de ciertas sustancias llamadas opsoninas. Las bacterias recubiertas por ellas, es decir opsonizadas, son fagocitadas con mayor facilidad. Los primeros fagocitos en actuar son los histiocitos, macrófagos inmóviles, situados en el mismo tejido invadido. No tienen gran capacidad fagocítica y rápidamente dan paso a los micrófagos, de vida muy corta, procedentes de los capilares sanguíneos. Seguidamente acuden los macrófagos móviles (no histiocitos), con gran actividad fagocítica. Con la emisión de pseudópodos e ingestión del antígeno, el microorganismo muere. Posteriormente se producirá la eliminación de los restos no digeridos y sustancias de deshecho, lo que forma el pus supurado por las heridas infectadas REACCIÓN INFLAMATORIA Reacción local provocada por la penetración de gérmenes patógenos en una herida, por ejemplo. Participan la piel, el tejido conjuntivo, los vasos sanguíneos y determinados componentes del sistema inmunitario. Su finalidad consiste en aislar y destruir los gérmenes patógenos reparando los daños causados por ellos, y activar otras defensas específicas. Los mecanismos desencadenantes de la respuesta inflamatoria actúan mediante sistemas de activación en cascada, lo que permite amplificar la respuesta en un tiempo muy reducido. Los síntomas característicos de la inflamación son: rubor (enrojecimiento de la zona), calor (aumento de la temperatura), tumefacción (inflamación) y dolor (las terminaciones nerviosas de la zona se hacen más sensibles). La reacción inflamatoria se desarrolla en cuatro etapas: 11

12 Producción del estímulo: por la entrada de un microorganismo o sustancia tóxica, o por un traumatismo. Liberación, por las células lesionadas, de sustancias mediadoras de la inflamación: - Factores de estimulación de la fagocitosis, que estimulan la liberación de fagocitos desde la médula ósea, aumentando en número en el aparato circulatorio. - Leucotrienos, que atraen a la zona afectada a los fagocitos y aumentan la permeabilidad de los capilares sanguíneos. - Histamina y bradiquinina, que aumentan también la permeabilidad de los capilares sanguíneos y estimulan las terminaciones nerviosas produciendo dolor. - Prostaglandinas, que son vasodilatadores de los capilares y atraen y activan a los fagocitos y aumentan la sensibilidad de los receptores nerviosos a la histamina y a la bradiquinina. - Los componentes del sistema de complemento, algunas proteínas del plasma sanguíneo que provocan vasodilatación y atraen y activan a los fagocitos. - Productos bacterianos, las sustancias que proceden del metabolismo bacteriano y las moléculas liberadas cuando son destruidas atraen y activan a los fagocitos. Actuación de los mediadores de la inflamación sobre los capilares sanguíneos de la región afectada, provocando vasodilatación, aumento de los leucocitos circulantes en la zona, aumento de la permeabilidad capilar, activación de los fagocitos y quimiotactismo (atracción) sobre estos. Aparición de las consecuencias de los efectos anteriores: - La acumulación de un gran número de leucocitos, lo que hace aumentar a su vez las acciones defensivas de estas células. - La vasodilatación en la región afectada aumenta el riego sanguíneo y facilita el trasiego de leucocitos y sustancias intervinientes. - El aumento en la permeabilidad capilar favorece el paso hacia los tejidos afectados de fagocitos mediante diapédesis (separación de las células endoteliales que forman los capilares), anticuerpos, proteínas de complemento y fibrinógeno (que coagula y aísla la zona lesionada, dificultando la diseminación del patógeno) DEFENSAS CELULARES ESPECÍFICAS Cuando los mecanismos de defensa inespecíficos resultan insuficientes, se activa el sistema de defensa específico o lo que llamamos respuesta inmunitaria. A diferencia de las inespecíficas, las defensas específicas se dirigen únicamente hacia cada tipo concreto de antígeno. Además presentan capacidad de memorización del antígeno, de manera que no sólo induce una respuesta específica contra él, sino que además elabora una memoria que permite al sistema inmunitario reconocer inmediatamente el antígeno en el caso de posteriores infecciones. Las defensas específicas se basan en el reconocimiento selectivo de los determinantes antigénicos o epítopos de la superficie del microorganismo patógeno o en las toxinas producidas por éstos, en tejidos injertados, etc Una vez que el sistema inmunitario reconoce el antígeno, lanza contra él dos tipos de respuestas, que actúan de modo secuencial: a) La respuesta celular (inmunidad celular, mediada por células), sin producción de anticuerpos, mediada por los linfocitos T que destruyen los microorganismos portadores de 12

13 dicho antígeno y las células propias en el caso de estar infectadas por ellos, fundamentalmente en la infección vírica. b) La respuesta humoral (inmunidad humoral, mediada por anticuerpos), basada en la síntesis de anticuerpos por los linfocitos B, su liberación a la sangre que la reparte por todo el cuerpo y su unión con el antígeno que provocó su producción. En esta acción coopera el sistema de complemento, que ayuda a destruir al microorganismo invasor. Las células implicadas tanto en una como en otra respuesta son los linfocitos, que vemos a continuación. 3. ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA RESPUESTA INMUNE 3.1. CÉLULAS QUE PARTICIPAN EN LA RESPUESTA INMUNE LINFOCITOS Los linfocitos son los leucocitos de la serie linfoide. A diferencia de los otros leucocitos, estos forman pseudópodos y por lo tanto no realizan fagocitosis ni se desplazan, pero pueden reconocer antígenos concretos y producir una respuesta específica muy efectiva contra ellos. Todos los linfocitos proceden de células de la médula ósea, llamadas células Stem, a partir de las cuales se originan los linfoblastos y el resto de las células de la sangre. Posteriormente, los linfoblastos sufren un proceso de diferenciación o maduración, y según el lugar donde transcurra esta maduración se originan dos clases diferentes de linfocitos: a) Linfocitos T: proceden de linfoblastos que migran de la médula ósea al timo, donde se produce la maduración. Son los responsables de la inmunidad celular (respuesta celular) ya que no producen anticuerpos, sino que actúan contra células alteradas. Hay varias clases de linfocitos T: - Linfocitos T H (colaboradores, auxiliares o helpers ): actúan en primer lugar por lo que son los responsables del desencadenamiento de la respuesta inmunitaria. Se activan cuando un macrófago, tras fagocitar al microorganismo, coloca algún fragmento de este con actividad antigénica sobre su membrana, junto con los antígenos de histocompatibilidad propios y se lo enseña al linfocito T H. Se produce un doble reconocimiento, por una parte, el linfocito T H reconoce los antígenos de histocompatibilidad del macrófago y los identifica como amigos (el macrófago es de los suyos y merece su confianza ). Por otra parte, el linfocito T H queda enterado de la presencia del antígeno extraño. El reconocimiento del antígeno, junto con la acción de la interleucina 1 (IL1), una sustancia segregada por los macrófagos, activan la proliferación del clon (tipo) de linfocitos T H que poseen en su membrana el receptor específico de dicho antígeno. A su vez, este clon produce la interleucina 2 (IL2), que provoca la formación y proliferación de otros tipos de linfocitos T especializados en tareas diferentes y de linfocitos B. - Linfocitos T C (citotóxicos): destruyen las células extrañas portadoras del antígeno específico o las células propias que hayan sido infectadas y lo contengan, denominadas células diana, siendo también responsables del rechazo de los injertos. En todos los casos se produce la muerte celular por contacto directo entre las células y los linfocitos T c, que se fijan a los antígenos de membrana y liberan enzimas líticas en su interior, lo que provoca la perforación de la membrana y la muerte celular. 13

14 - Linfocitos T S (supresores): actúan mediante un proceso inverso al de los linfocitos T H. Su misión consiste en disminuir la respuesta inmunitaria, y actúan cuando es necesario detenerla, una vez eliminado el antígeno. b) Linfocitos B: proceden de linfoblastos que maduran en la propia médula ósea (en las aves se originan en un órgano relacionado con el intestino posterior denominado Bolsa de Fabricio, de ahí que se llamen B). En presencia de antígenos fabrican anticuerpos específicos encargados de reconocerlos, dando lugar a la denominada inmunidad humoral (respuesta humoral). Una vez activados, a estos linfocitos se les llama células plasmáticas. Los linfocitos B constituyen un conjunto de células formado por clones diferentes, cada uno de los cuales posee en su membrana un receptor antigénico específico con una estructura complementaria a la del antígeno al que se une. Esta unión los sensibiliza y les permite responder a las señales de la interleucina 2 (IL2) producida por los linfocitos T H, que les induce a proliferar y transformarse en células plasmáticas productoras de anticuerpos. Tanto los linfocitos T como los B abandonan sus respectivos lugares de maduración, los órganos linfoides primarios: el timo y la médula ósea, una vez completado el proceso de diferenciación celular y se distribuyen por los órganos linfoides secundarios: bazo, amígdalas, adenoides (vegetaciones), ganglios linfáticos, apéndice vermicular y las placas intestinales de Peyer. En esos órganos, especialmente en los ganglios linfáticos, es donde los linfocitos entran en contacto por primera vez con los microorganismos patógenos, lo que desencadena la respuesta inmunitaria, celular y humoral, que conduce a la fabricación de células específicas y a la liberación masiva de anticuerpos para destruir al invasor o a sus toxinas. A este proceso conjunto, en el que intervienen diversos tipos de células (linfocitos T y B y macrófagos), lo llamamos cooperación celular. Todas las células presentan moléculas con carácter antigénico (suelen ser glucoproteínas y glucolípidos) en la membrana, que constituyen la huella dactilar de cada célula, denominándose antígenos de histocompatibilidad. Identifican a esa célula como componente de un tejido determinado de un individuo concreto y permiten al propio organismo reconocerla como propia, para evitar que el sistema inmunológico actúe contra ella. Por esta misma razón, son las células y antígenos en general que se detectan como extraños los que originan la respuesta inmune. Además de los linfocitos T y B citados hay otras clases: c) Linfocitos not-nob o células NK o Natural Killer : tienen actividad citotóxica inespecífica ya que no necesitan la cooperación de los macrófagos ni reconocen los antígenos de histocompatibilidad. Suelen actuar preferentemente sobre las células tumorales, órganos injertados y otras células que resultan infectadas por agentes no víricos. Constituyen las defensas naturales contra el cáncer e, igual que los fagocitos, son más eficaces sobre las células con su superficie marcada con anticuerpos. d) Células de memoria: una parte de los linfocitos T y B que se han diferenciado después del primer contacto con el antígeno, produciendo lo que se denomina respuesta primaria, se transforman en células de memoria que guardan el recuerdo del antígeno, para que ante un segundo contagio puedan intervenir más rápidamente y originar una respuesta más eficaz, constituyendo la respuesta secundaria. Son responsables del estado de inmunidad del individuo, que puede durar más o menos, en función del tiempo de vida de estos linfocitos, desde unos meses o años hasta toda la vida, como en el caso de la viruela, sarampión, varicela, rubéola, etc... Las vacunas aprovechan esta propiedad del sistema inmunitario de 14

15 recordar los antígenos. Consisten en la aplicación de un antígeno inocuo, llamado inmunógeno, que no provoca infección, pero da lugar a una respuesta primaria que se imprime en la memoria. De esta forma, el posible contagio posterior con la forma virulenta del antígeno desencadenará directamente la respuesta secundaria y la infección no llegará a desarrollarse MACRÓFAGOS Ya hemos indicado cuál es su origen en el apartado de la fagocitosis, y su forma de actuar en la respuesta celular en colaboración con los linfocitos T H, por lo que no lo repetimos. Repasa los anteriores apartados ANTICUERPOS O INMUNOGLOBULINAS Los anticuerpos, inmunoglobulinas (Ig) o gammaglobulinas, también llamados factores humorales específicos, son estructuras proteicas formadas por la asociación de cuatro cadenas polipeptídicas, dos de ellas pesadas (H) y las otras dos ligeras (L), unidas entre sí por puentes disulfuro formando una estructura en forma de Y. La mayoría de los vertebrados poseen sólo dos tipos de cadenas ligeras, pero existen cinco tipos de cadenas pesadas que definen cinco clases diferentes de inmunoglobulinas: IgG, IgM, IgA, IgD e IgE. A su vez, cada una de las cadenas ligeras y pesadas incluye una región variable (V L y V H ) con una secuencia de aminoácidos característicos de cada anticuerpo, y una región constante (C L y, C H ), con la misma secuencia en todos los anticuerpos de la misma clase de anticuerpo. El esquema siguiente corresponde a una IgG, otros tipos de anticuerpos contienen más unidades como esta Y : Las regiones variables (V L y V H ) comprenden la mitad de las cadenas ligeras (V L ) y la cuarta parte de las cadenas pesadas (V H ), y se localizan en la parte superior de la Y, constituyen los sitios activos del anticuerpo, llamados paratopos, por los que se unen a los epítopos de los antigenos. La región constante (C L y C H ) es la zona de la molécula que dirige su actividad biológica, es decir, regula las funciones que desempeñan las inmunoglobulinas dentro del sistema inmunitario, entre las que destacan las siguientes: a) Neutralización de los efectos nocivos del antígeno, al unirse a este el anticuerpo. b) Precipitación al agregarse al antígeno varios anticuerpos, haciéndolo insoluble y facilitando el ataque de los fagotitos. 15

16 c) Aglutinación de los antígenos mediante su unión a anticuerpos, lo que provoca agregados que facilitan su destrucción. d) También se producen efectos indirectos a partir de la unión antígeno-anticuerpo, como la opsonización o la activación del sistema de complemento (ya vistos). RESPUESTA INMUNE 1.1. INTRODUCCIÓN. CONCEPTO DE ANTÍGENO Y ANTICUERPO El sistema inmunitario de los vertebrados es uno de los más complejos y sofisticados en los animales. La Biología Molecular y la Genética han contribuido muchísimo al conocimiento de los procesos inmunológicos, hoy sabemos que la respuesta inmunitaria frente a un antígeno se debe a una compleja cadena de procesos controlados por mecanismos moleculares y genéticos. Su misión principal consiste en repeler los gérmenes patógenos y destruir los agresores procedentes del exterior o del interior del organismo (en el caso de células tumorales, por ejemplo), tratando siempre de mantener un equilibrio entre células propias y ajenas. El sistema inmunitario es también el responsable del rechazo en los injertos o trasplantes. Todas estas actividades derivan de la función esencial del sistema inmunitario, que es distinguir entre lo propio y lo ajeno, y una vez hecha la distinción, destruir lo ajeno para conservar lo propio. La respuesta inmunitaria es por lo tanto la reacción contra el agente perturbador (bacteria, virus, célula tumoral, etc...) para restablecer el equilibrio. A veces se altera la percepción de lo propio considerándolo extraño por lo que se producen enfermedades autoinmunes (esclerosis múltiple, diabetes juvenil, etc ) por la actuación del sistema inmunitario contra alguno de los componentes moleculares (receptores, células, ADN, etc...) del propio organismo. Son conceptos básicos en la inmunología: a) Antígeno: una sustancia es considerada como tal cuando es capaz de provocar una respuesta inmunitaria específica contra sí misma. Son sustancias que el sistema inmunitario detecta como extrañas y contra las cuales fabrica anticuerpos. Normalmente se reconocen como antígenos las estructuras moleculares comprendidas entre 5 y 34 Å de tamaño, aunque es frecuente que un mismo antígeno posea en su molécula diferentes zonas con actividad antigénica distinta, denominadas determinantes antigénicos o epítopos. Los antígenos suelen ser moléculas componentes de la pared o la cápsula bacteriana, de la cápsida o la envoltura membranosa de algunos virus y, en general, de las estructuras superficiales de los diferentes parásitos o de las toxinas que liberan al medio interno. b) Anticuerpo: son las sustancias elaboradas por el sistema inmunológico para unirse de forma específica a cada determinante antigénico, denominadas también inmunoglobulinas (Ig), proteínas globulares del grupo de las gammaglobulinas, presentes en el suero sanguíneo SISTEMA DE COMPLEMENTO Es un conjunto de unas 30 proteínas del suero sanguíneo que tienen la función de complementar y potenciar la acción de los anticuerpos. Al mecanismo de actuación del complemento se le denomina fijación del complemento. 16

17 Inicialmente las proteínas del complemento se encuentran inactivas y disueltas en el suero, y su forma de activación puede producirse de dos formas: - Vía clásica, (implicada en la inmunidad específica): el complemento se activa por la presencia del complejo antígeno-anticuerpo. - Vía alternativa, (implicada en la inmunidad inespecífica), el complemento se activa directamente ante la presencia del antígeno, en ausencia total de anticuerpos específicos. Cualquiera de las dos vías confluye finalmente en la vía terminal del complemento, por la que se forma el complejo de ataque a membranas, que actúa sobre la membrana de la célula invasora formando canales que la perforan y produciendo la lisis celular. No destruye las células propias del organismo debido a que estas poseen en su membrana proteínas que lo inactivan EL INTERFERÓN Son proteínas no específicas liberadas por las células atacadas por un virus, que tienen la propiedad de proteger a otras células sanas de nuevas infecciones víricas. Su acción se desarrolla sobre las células, a las que dota de resistencia frente a cualquier tipo de virus, no de forma selectiva contra un virus determinado. Su actuación se produce a dos niveles: - Evita la replicación vírica en las células todavía sanas y favorece la destrucción de las ya infectadas. - Además realiza otras acciones como la de activar los macrófagos y los linfocitos B y la de regular la síntesis de anticuerpos. Mediante ingeniería genética se ha obtenido interferón humano para su utilización en tratamientos clínicos de herpes, y en algunos tipos de hepatitis y leucemias. 4. TIPOS DE INMUNIDAD 4.1. INMUNIDAD NORMAL La inmunidad que se desarrolla frente a determinados antígenos puede deberse a procesos naturales, inmunidad natural, o bien producirse por la actuación humana, inmunidad artificial. En cada uno de los casos además la inmunidad puede ser activa, si es el propio organismo quién fabrica los anticuerpos como respuesta a la presencia del antígeno, o pasiva, si adquiere los anticuerpos ya formados por otro organismo. Se distinguen, por lo tanto, cuatro tipos diferentes: a) Inmunidad natural pasiva: por la transferencia de anticuerpos de la madre al feto, durante la gestación a través de la placenta, o de la leche materna, durante el periodo de lactancia, tras el parto. Tiene el objeto de proporcionar al recién nacido los anticuerpos necesarios cuando aun su sistema inmune está inmaduro. b) Inmunidad natural activa: el proceso natural producido tras una infección por la consecuente respuesta primaria del organismo. c) Inmunidad artificial pasiva: por la introducción en el organismo de anticuerpos fabricados previamente por otra persona o por un animal (vacas o caballos), por lo que el sistema inmunitario del receptor no necesita ser activado. Su protección es inmediata, pero su 17

18 duración es muy limitada, y existe riesgo de rechazo, sobre todo si es un animal el organismo productor de los anticuerpos. La sueroterapia utiliza dos tipos de sustancias, los sueros, exclusivamente con anticuerpos específicos para un solo antígeno, y las gammaglobulinas, que son una mezcla de anticuerpos específicos para varios antígenos. d) Inmunidad artificial activa: se produce por la estimulación del propio sistema inmune al introducir antígenos específicos en una vacuna, lo que provoca en el organismo una respuesta primaria, quedando protegido frente a sucesivas infecciones por el mismo antígeno INMUNIDAD ALTERADA: DISFUNCIONES Y DEFICIENCIAS DEL SISTEMA INMUNITARIO Son anomalías en el funcionamiento del sistema inmune que le impiden actuar eficazmente frente a los antígenos, pudiendo provocar graves consecuencias al organismo que las padece. Estas enfermedades se producen por diversas causas: AUTOINMUNIDAD El sistema inmunitario es capaz, en condiciones normales, de diferenciar las sustancias extrañas de las propias, rechazando las primeras y tolerando las segundas, sin embargo en ciertas ocasiones se produce una actuación autodestructiva del sistema inmunológico, que ataca a las propias células llamada autoinmunidad. Algunas enfermedades autoinmunes son la artritis reumatoide, que afecta al tejido cartilaginoso produciendo inflamaciones y lesiones articulares, la diabetes juvenil, que afecta a la secreción de insulina por el páncreas, la esclerosis múltiple, que afecta al sistema nervioso central provocando la desmielinización de los axones neuronales, la psoriasis, que afecta a la piel, la anemia perniciosa, que afecta a algunas células del estómago, etc HIPERSENSIBILIDAD Se produce cuando la respuesta que elabora el sistema inmunitario ante un antígeno es exagerada, lo que provoca lesiones en los propios tejidos, causadas por los anticuerpos o por los linfocitos T. Un tipo de hipersensibilidad son las llamadas reacciones alérgicas, anafilaxias o alergias, de acción inmediata pocos minutos después de la exposición al antígeno, llamado alérgeno. Son síntomas frecuentes la fiebre, picor, urticaria, estornudos, eczemas en la piel, asma, etc., que no se presentan en los individuos normales. Algunos de los alérgenos más comunes son proteínas de los granos de polen, veneno de insectos, esporas de mohos, heces de ácaros, pelo o descamaciones de la piel de animales y algunos componentes de alimentos o medicamentos. Estas sustancias actúan como antígenos, desencadenando la formación de anticuerpos que reaccionan violentamente en la siguiente ocasión en la que se esté en presencia del alérgeno. La primera inoculación del alérgeno se llama sensibilizante, la segunda se denomina desencadenante, provocando lo que se llama choque anafiláctico, con síntomas que pueden ser mortales, como trastornos respiratorios y circulatorios. 18

19 INMUNODEFICIENCIAS Se producen por la incapacidad del organismo para dar una respuesta inmunitaria adecuada frente a un antígeno, con lo que estos no son neutralizados y por lo tanto desarrollan su acción dañina sobre él. Hay dos tipos: a) Inmunodeficiencias congénitas: de origen genético, por lo tanto heredadas de los padres, suelen ser muy graves, pero infrecuentes. Los linfocitos B que se forman son incapaces de elaborar suficientes anticuerpos para destruir los agentes patógenos que infectan el organismo. Aparecen en los primeros años de la vida, pudiendo provocar anomalías en las defensas específicas, las más graves, o en las inespecíficas. b) Inmunodeficiencias adquiridas: provocan una disminución de las defensas en un individuo con un sistema inmunitario que funciona correctamente, lo que le hace vulnerable a enfermedades infecciosas. Aparece en cualquier momento de la vida a consecuencia de factores muy diversos, como pueden ser leucemia, exposición a radiaciones ionizantes, tratamiento prolongado con sustancias inmunosupresoras (como los esteroides), una alimentación inadecuada o desnutrición, estrés prolongado y falta de descanso. Entre las inmunodeficiencias más graves se encuentra el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). Está producido por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), que ataca y destruye los linfocitos T H, lo que provoca que el organismo no pueda protegerse eficazmente contra los antígenos de cualquier tipo o contra las células tumorales propias, lo que lleva a la persona afectada a sufrir continuas infecciones y ciertos tipos de cáncer. El VIH es un ARN-virus, un retrovirus por lo tanto, con dos cadenas iguales de ARN monocatenario, con una cápsida icosaédrica y con una envoltura externa de lipoproteínas (recuerda lo que dijimos sobre él y sobre su ciclo de replicación unos temas atrás). El desarrollo de la enfermedad se produce en varias fases: 1. Entrada del virus en el organismo de una persona sana procedente de otra infectada. El vehículo de transporte son algunos fluidos orgánicos: sangre, fluido seminal y secreciones vaginales. 2. El virus alcanza el sistema circulatorio del huésped y se une a los linfocitos T H. En ocasiones también puede producirse la unión con los macrófagos. 3. Penetración del ARN vírico y de la enzima transcriptasa inversa, por la fusión de la envoltura lipoproteíca del virus con la membrana del linfocito. 4. Síntesis de ADN bicatenario a partir del ARN vírico gracias a la transcriptasa inversa, que se incorpora al genoma del linfocito. Los linfocitos al dividirse transmiten a las células hijas el contenido de ADN vírico o provirus, con lo que el efecto se multiplica considerablemente. También se produce una lenta multiplicación del virus al liberarse por gemación de los linfocitos infectados. En esta etapa los linfocitos no sufren alteraciones ni daños aparentes, aunque los padecerán a largo plazo. 5. Los linfocitos T H infectados por el virus mueren, y el descenso drástico de su número provoca la inmunodeficiencia. Cuando hay menos de 150 linfocitos T H por mm 3 de sangre el estado es grave (el valor normal es de unos 500) y sobreviene la muerte por infecciones oportunistas y la aparición de tumores poco frecuentes, como el sarcoma de Kaposi que afecta a los capilares sanguíneos superficiales de la piel. El periodo de tiempo transcurrido desde la infección con el virus VIH hasta la aparición de la enfermedad oscila entre 5 y 10 años, periodo en que el invididuo es seropositivo, es decir portador del virus, pero aun no padece la enfermedad, por lo que puede transmitir el virus 19

20 inconscientemente. Esta es una de las causas principales de la rápida transmisión en las últimas décadas de la enfermedad del Sida. El virus puede transmitirse directamente a través de la sangre de la persona infectada a la persona sana, por contacto directo de heridas, transfusiones de sangre contaminada, por el uso compartido de jeringuillas, cepillos de dientes o maquinas de afeitar, por relaciones sexuales sin protección en las que el semen o las secreciones vaginales entren en contacto con pequeñas heridas o erosiones por las que el virus pueda entrar,... La transmisión del virus no se produce, sin embargo, a través de la saliva, por la picadura de insectos chupadores de sangre o en las condiciones de vida habituales, en la familia, el trabajo, el colegio, en las relaciones sociales, etc Los intentos para convertir esta terrible enfermedad en una enfermedad crónica más no han tenido éxito hasta el momento. En la actualidad se emplean combinaciones de fármacos que tratan de retrasar al máximo la aparición y la progresión de la enfermedad, pero sin conseguir eliminar el virus y por lo tanto sin conseguir la curación. Tampoco se ha conseguido desarrollar aun una vacuna que permita combatir la aparición en personas sanas, en parte por la alta capacidad de mutación del virus. El único método eficaz a día de hoy para prevenir la enfermedad es evitar las conductas o situaciones de riesgo que favorecen su transmisión. 5. SISTEMA INMUNITARIO Y CANCER En ciertas ocasiones algunas células se transforman y comienzan a dividirse activamente de forma incontrolada, formando un tumor. Si su crecimiento es limitado y no supera la región donde se originó podemos hablar de tumor benigno. Si su crecimiento supera esos límites y se extiende a otros órganos mediante el sistema linfático y/o sanguíneo, iniciando un proceso de metástasis, podemos hablar de cáncer. Frecuentemente tumores benignos no extirpados en el momento adecuado pueden malignizarse, dando lugar a cáncer en fases posteriores. Repasa lo que vimos acerca del cáncer en el tema 22. Las células transformadas que originan los tumores poseen antígenos en su superficie diferentes a los de las células normales, por lo que el organismo las considera ajenas y actúa contra ellas poniendo en marcha el sistema inmunitario para destruirlas. Así, la función de este sería de vigilancia inmunitaria, permaneciendo alerta y eliminando a esas peligrosas células, antes de desarrollar el cáncer. En ocasiones se le escapa de su supervisión alguna de esas células y el cáncer aparece. El estudio de cómo estas células anormales logran esquivar la vigilancia del sistema inmune, es una de las principales líneas de investigación en la lucha contra el cáncer. Las principales conclusiones en este sentido son: - Las células cancerosas fabrican y segregan sustancias que interfieren en las defensas inmunitarias, desactivando los linfocitos T C o estimulando los linfocitos T S, y disminuyendo por lo tanto la eficacia inmunitaria. - Los antígenos de las células alteradas no se detectan por la ausencia o enmascaramiento de alguna de las moléculas necesarias para la presentación del antígeno del macrófago al linfocito T H. - La existencia de una gran cantidad de antígenos en las células cancerosas bloquea, quizás de forma irreversible, todos los receptores de los linfocitos, impidiendo el reconocimiento de nuevas células alteradas. - La respuesta inmunitaria se desencadena de forma anormalmente lenta, por lo que cuando podría ser efectiva, ya se ha desarrollado el tumor. 20