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CARRERA DE MEDICINA ASIGNATURA: MICROBIOLOGÍA MÉDICA UNIDAD II Tema: Componentes del sistema inmune Dr. Gerardo Blass  OBJETIVOS Mencionar las principales características estructurales y funcionales de los antígenos. Conocer...

CARRERA DE MEDICINA ASIGNATURA: MICROBIOLOGÍA MÉDICA UNIDAD II Tema: Componentes del sistema inmune Dr. Gerardo Blass  OBJETIVOS Mencionar las principales características estructurales y funcionales de los antígenos. Conocer la clasificación de los antígenos con base en diferentes criterios. Explicar las principales características estructurales y funcionales de las inmunoglobulinas. Mencionar las diferentes clases y subclases de inmunoglobulinas y sus funciones. Explicar las principales características estructurales y funcionales del HLA Describir las características del polimorfismo del MHC y su importancia médica.  SUMARIO ÓRGANOS, CÉLULAS Y MOLÉCULAS DEL SISTEMA INMUNE ANTÍGENOS ANTICUERPOS HLA Órganos, células y moléculas del sistema inmune Después de leer la clase, se recomienda ver el siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=SuydJYJ4SlY  Órganos y células del sistema inmune El sistema inmunitario se compone, al igual que otros órganos de la fisiología, de células especializadas bien diferenciadas para realizar su papel en la defensa del huésped, incluidas en estructuras anatómicas organizadas que son los órganos del sistema inmunitario. Órganos del sistema inmune Órganos linfoides primarios (médula ósea y timo): lugares de desarrollo y maduración de las células inmunitarias. Órganos linfoides secundarios: ganglios linfáticos, bazo, tejido linfoide asociado a mucosa (MALT) y tejido linfoide asociado al intestino (GALT). Funciones: residencia de células linfoides, “trampa” para el antígeno. Los leucocitos se especializan aún mas en los órganos secundarios y los linfocitos recirculan a través de la sangre, los órganos linfoides secundarios y los vasos linfáticos. Si el ganglio linfático es un filtro para el antígeno en diversos tejidos, el bazo lo es para los antígenos de la sangre.  Órganos y tejidos del sistema inmune Primarios Maduración, Proliferación y – Timo diferenciación sin estimulo antigénico – Médula ósea Secundarios – Bazo – Ganglios linfáticos Proliferación – Tejidos asociados a después del estimulo mucosas antigénico GALT y SALT Órganos del sistema inmune  Células del sistema inmunitario Leucocitos [del griego leukos, blanco y kytos, célula] ¤ Monocitos y macrófagos [del griego monos, único y cyte, célula] ¤ Granulocitos (PMN) Neutrófilos [del latin neuter, neutro y philien, apetencia] Basófilos [del griego basis, base y philien, apetencia] Eosinófilos [del griego eos, abajo y philien, apetencia] Mastocitos Linfocitos [del latin lympha, agua y cyte, celula] ¤ Células T ¤ Células B ¤ Células NK (NK: natural killer o asesinas naturales) q Células presentadoras de antígenos: Monocitos, Macrófagos y Células dendríticas (CPA) Células del sistema inmune Leucocitos [del griego leukos, blanco y kytos, célula] Monocitos Constituyen un 5-10% de los Macrófagos Estos se especializan en: macrófagos alveolares leucocitos circulantes, (pulmón), células de Kupffer teniendo una vida media de (hígado), células mesangiales 24h, entran en la reserva (riñón), células de microglía extravascular y se convierten (cerebro) y osteoclastos en residentes en los tejidos, (hueso), y otros macrófagos recibiendo el nombre de que revisten los conductos del macrófagos. bazo y los ganglios linfáticos.  Células del sistema inmune Leucocitos [del griego leukos, blanco y kytos, célula] Granulocitos: son parte de la respuesta inmunitaria innata. Constituyen alrededor del 65% de todos los leucocitos y su nombre deriva de la cantidad de gránulos presentes en su citoplasma. Según la coloración de éstos al someterlos a una tinción convencional, se pueden subdividir en: Suponen el 0,5-1%. Son Suponen el 1-3%. Son granulocitos no células fagocíticas. fagocíticos. Cuando el Desempeñan su papel anticuerpo se une a más importante en la ellos, liberan el defensa frente a contenido de sus parásitos gránulos. Son cruciales multicelulares. en la respuesta a parásitos Basófilos Eosinófilos Neutrófilos Mastocitos Suponen el 50-70%. < 1%. Tienen gránulos Fagocitan bacterias con citoplasmáticos que mucha eficacia y secretan proteínas con contienen histamina. efectos antimicrobianos. Desempeñan un papel Son los principales importante en la componentes celulares aparición de alergias. del pus.  Células del sistema inmune Linfocitos [del latin lympha, agua y cyte, célula] Son las principales células que participan en la respuesta inmunitaria adaptativa. Con base en las diferencias funcionales y fenotípicas se subdividen en tres subpoblaciones: Células B Reconocen al antígeno procesado unido (Linfocitos B) No expresan receptores específicos para al Complejo mayor de antígenos y se consideran parte de la histocompatibilidad (MHC). inmunidad innata. Se subdividen en: Poseen receptores de alta especificidad Atacan células tumorales y células - Auxiliares (TH) con marcador CD4 cuya para reconocer a un antígeno. infectadas por virus función es reconocer al antígeno, Las células B activadas se diferencia proliferar y diferenciarse en un subgrupo hacia células plasmáticas las cuales se de células T efectoras encargan de producir anticuerpos. - Citotóxicos (TC) con marcador CD8 cuya Poseen la capacidad de presentación función es eliminar células infectadas antigénica. por virus, células tumorales y células de Células T un injerto de tejido extraño. Natural Killer (Linfocitos T) (NK)  Células del sistema inmune Células presentadoras de antígenos (CPA): Monocitos, Macrófagos, Células dendríticas y Linfocitos B. Se consideran puentes celulares entre los sistemas inmunitarios innato y adaptativo porque hacen contacto con un agente patógeno en el sitio de infección y comunican este encuentro a linfocitos T en el ganglio linfático (“presentación de antígeno”). Células Monocitos Macrófagos dendrítica Existen dos tipos: s Se originan a partir de monocitos que Disponen de Inflamatorios: entran han migrado desde la capacidad para la a los tejidos con circulación hacia captación de rapidez en respuesta tejidos en respuesta antígenos de forma a la infección. a una infección en natural. donde se diferencian en macrófagos. Patrulla: se ubican en Al igual que los Participan en la los vasos sanguíneos monocitos- regeneración y como un reservorio macrófago, se reparación de tejidos, para monocitos localizan en los participan en la residentes en tejidos. tejidos de captación respuesta innata Pueda ser que (piel y mucosas) y en como células repriman respuestas los de presentación inflamatorias. inmunitarias. (ganglios y bazo).  Moléculas del sistema inmune PRR (receptor de reconocimiento de patrones) : receptores en la Quimiocinas: grupo de citoquinas membrana de los fagocitos que Citoquinas: moléculas proteicas, responsables de atraer a las reconocen moléculas de los secretadas por diversas células y diferentes células del sistema microorganismos patógenos que actúan como reguladoras del inmune al lugar requerido para conocidos como PAMPS (patrones funcionamiento de otras asegurar una adecuada respuesta moleculares asociados a de defensa. patógenos). Moléculas de adherencia: facilitan Anticuerpos (Ac): proteínas la unión de los diferentes leucocitos llamadas inmunoglobulinas, que a las células del endotelio vascular MHC: tiene la función de presentar son producidas por células y a la matriz extracelular para antígenos proteicos a los linfocitos derivadas de los linfocitos B, facilitar su migración de la sangre al llamadas células plasmáticas. lugar de una agresión por un patógeno. CDs (cluster differenciation): Antígeno (Ag): molécula que tiene ubicadas en las membranas la capacidad de ser reconocida celulares que permite distinguir y como extraña por el sistema caracterizar las sub poblaciones inmune celulares INMUNOGENICIDAD Y ANTIGENICIDAD ¿Inmunógeno = Antígeno? Inmunógeno Es toda molécula (propia o ajena) que puede ser reconocida por los receptores específicos que poseen los Linfocitos B y T. Sustancia capaz de inducir por si sola una respuesta inmunitaria celular, humoral o ambas. Antígeno Reconocimiento de Ags por LB y LT INMUNOGENICIDAD INMUNÓGENO ANTIGENICIDAD  INMUNOGENICIDAD DEPENDE DE 3 FACTORES: Propiedades del Sistemas Dosis y Vía de Inmunógeno biológicos Administración - Propio o no propio Factores genéticos: - Dosis - Tamaño: peso molecular Raza - Vía de ingreso (Subcutánea, - Complejidad química (los Edad intradérmica, intranasal, oral, proteicos son mas etc.) inmunogénicos) - Adyuvantes (sustancias que - Física (solubles son menos aumenten su inmunogénicos que los inmunogenicidad). microagregados) - Degradabilidad CLASIFICACIÓN DE LOS ANTÍGENOS Según su naturaleza química Del medio Del propio (exógeno) organismo (endógenos) Función Según el tipo Origen de célula que genético lo reconoce  CLASIFICACIÓN DE LOS ANTÍGENOS Proteínas Según su Carbohidratos Lípidos naturaleza Ácidos nucleicos química Microorganismos Del medio Plantas (exógeno) Alimentos Fármacos Metabolismo de detoxificación de drogas Del propio Ag tumorales Ag de diferenciación organismo Auto antígenos (exógenos)  CLASIFICACIÓN DE LOS ANTÍGENOS Autoantígeno: mismo individuo Isoantígeno: Dos individuos genéticamente idénticos Según su origen Aloantígeno: Individuos diferentes de la misma especie genético Xenoantígeno: Diferentes especies Antígenos de trasplante Antígenos tumorales Auto antígenos Según su función Antígenos de diferenciación (CD) Alérgenos Superantígenos * *Nota: Estimulan a la célula T con una mayor intensidad, pues se unen a los receptores de forma que simulan la activación de varios TCRs simultáneamente. Se pueden presentar aún sin ser fragmentados en péptidos y pueden unirse directamente al TCR sin ninguna molécula acompañante.  CLASIFICACIÓN DE LOS ANTÍGENOS Según la Timo Dependientes célula que lo Timo Independientes reconoce Proteicos (especialmente) Polisacáridos y LPS (moléculas Activan LB con ayuda de LTh grandes con epítopos repetidos). Respuesta primaria: IgM Activan LB sin ayuda de LTh Respuesta secundaria: IgG (mitogénicos: inducen proliferación (suero) o IgA (secreciones) de LB) Genera células de memoria Pueden activar la Vía Alterna del Complemento. Producción de IgM Pocas células de memoria  CLASIFICACIÓN DE LOS ANTÍGENOS Según la Timo Dependientes célula que lo Timo Independientes reconoce Antígeno TD Antígeno TI Linfocito T ayudador CD40/CD40L Linfocito B Linfocito B Una señal efectiva para la activación de un linfocito B requiere dos señales distintas inducidas de forma simultánea por eventos de membrana. La unión de un antígeno TI a un linfocito B aporta ambas señales. Un antígeno TD provee la primera señal, pero para generar la segunda se requiere además la interacción entre el CD40 del linfocito B y el CD40L del Linfocito T ayudador activado.  HAPTENOS Moléculas de pequeño tamaño (< 5 kDa) Alérgenos Drogas, etc. No inmunogénicos Inmunogénicos al acoplarse a macromoléculas Reaccionan específicamente con el Ac INMUNOGLOBULINAS (ANTICUERPOS)  Anticuerpos (Inmunoglobulinas) Conjunto heterogéneo de proteínas + Carbohidrato Glucoproteínas Producto de la estimulación antigénica del sistema inmune Reacciona específicamente con el Ag inductor de su producción Sintetizadas por los linfocitos B maduros (células plasmáticas) Estructura básica de las Igs 2 cadenas pesadas (H) 2 cadenas ligeras (L) Región variable (V): patatopo – Reconocimiento del Ag – Unión al Ag Región constante (C) – Unión a las células del sistema inmune para su activación Región bisagra (flexible) Estructura básica de las Igs Estructura básica de las Igs Sitio de unión al Antígeno NH2 NH2 NH2 VH NH2 CH1 Región Fab Cadena liviana (L) COOH COOH Región bisagra CH2 Cadena pesada CH3 Región Fc Puntes disulfuro COOH COOH Estructura básica de las Igs Antígeno microbiano IgM Epítopo Cd3 CR2 (CD21) Igα Igβ CD19 CD81 Co-Receptor de BCR BCR  Clases de Inmunoglobulinas Criterio de clasificación – Estructura de las cadenas pesadas y ligeras – Cinco clases de cadenas pesadas: cromosoma 14 gamma (γ) mu (μ) alfa (α) delta (δ) épsilon (ε) – Tipos de cadenas ligeras kappa (κ): cromosoma 2 lambda (λ): cromosoma 22 Clases de Inmunoglobulinas Cadena pesada Cadena ligera Clase de Ig Subclase de Ig γ1 Κ o λ IgG1 γ2 Κ o λ IgG2 IgG γ3 Κ o λ IgG3 γ4 Κ o λ IgG4 α1 Κ o λ IgA1 α2 Κ o λ IgA IgA2 μ Κ o λ IgM δ Κ o λ IgD ε Κ o λ Ige  Propiedades biológicas de los Anticuerpos Monómero Más abundantes (80% de las Igs) IgG Plasma sanguíneo y líquidos tisulares Atraviesan la plancenta Secretada en la leche materna Unicos que funcionan como opsoninas Neutraliza toxinas Activa la vía clásica del complemento  Propiedades biológicas de los Anticuerpos 13% de las Igs IgA Más abundante en las secreciones mucosas Dímero sIgA: tejido linfoide asociado a mucosas Saliva, lágrimas y leche materna Participa en la vía alterna del complemento 2 unidades monoméricas  Propiedades biológicas de los Anticuerpos 6% de las Igs IgM Polímero: pentámero Gran capacidad neutralizante de toxinas y aglutinante de Mos Activan el complemento Predominan en etapas tempranas de las respuestas humorales primarias Componentes del BCR (forma monómera) 5 unidades monoméricas  Propiedades biológicas de los Anticuerpos IgD 1% de las Igs Estructura monomérica Abundantes sobre la superficie de los LB (BCR) maduros no estimulados por antígenos (vírgenes)  Propiedades biológicas de los Anticuerpos 0.002% de las Igs IgE Carece de las propiedades de los Acs descritos Acs anafilácticos y de sensibilizacion cutánea Su porción Fc se une a receptores sobre los mastocitos, eosinófilos y basófilos (degranulación libera mediadores de la inflamación) Estimula eosinofilia y la hipermotilidad intestinal  Funciones de las inmunoglobulinas La principal función de los anticuerpos consiste en reconocer y unirse al antígeno, realizan precipitación de toxinas y aglutinación de antígenos, para la destrucción de éstos. También realizan activación de linfocitos (región variable). Para conseguir este fin, el dominio (región) constante de la inmunoglobulina puede activar los siguientes mecanismos: – Activación del sistema del complemento, que termina con la lisis del microorganismo. – Opsonización de los microorganismos: los anticuerpos se unen al antígeno, presentándolo a un macrófago para su destrucción. – Citoxicidad Celular Dependiente de Anticuerpo (CCDA).  Funciones de las inmunoglobulinas 3/9/24 FUNCIONES DE LOS ANTICUERPOS OPSONIZACIÓN FUNCIONES DE LOS ANTICUERPOS ACTIVACIÓN DEL COMPLEMENTO La unión de C1q al Ac activa C1r activando la proteasa de C1s  FUNCIONES DE LOS ANTICUERPOS CITOTOXICIDAD CELULAR DEPENDIENTE DE ANTICUERPOS (CCDA) Los receptores Fc Estas interacciones Los Acs se unen a CD16 de las células desencadenan la La célula muere la superficie de NK reconocen los Acs degranulación del NK en por apoptosis las células blanco unidos a la célula una sinapsis lítica  COMPLEJO MAYOR DE HISTOCOMPATIBILIDAD (MHC)  GENERALIDADES Produce Glicoproteínas llamadas Antígeno Leucocitario Humano (HLA) tipos I y II. HLA I Codificadas en el brazo corto del cromosoma 6 Función: Reconocimiento intercelular, y discriminación de lo propio y lo no propio Participación en la Respuesta Inmune Participación en el rechazo a trasplante HLA II Capacidad de asociar péptidos y presentarlos en la superficie celular.  Organización Genética del Complejo Principal de Histocompatibilidad en humanos (Complejo HLA) Cromosoma 6 ORGANIZACIÓN GENÉTICA DEL COMPLEJO MHC HUMANO REGIÓN DE REGIÓN DE REGIÓN DE CLASE II CLASE III CLASE I DP DM DQ DR B2 B1 A B LMP-2 LMP-7 B2 B3 A1 B1 B3 A C4A Bf HSP70 TNFβ MICA E H G F A2 A1 TAP1 TAP2 A2 B1 B2 B9 C4B C2 TNFα MICB B C A  PATRONES DE EXPRESIÓN HLA clase I: se expresan en casi todas las células nucleadas. HLA clase II: expresión restringida. Se encuentran en los Linfocitos B, Macrófagos, células dendríticas y células epiteliales del timo (las células endoteliales pueden ser inducidas para expresarlas, pero no lo hacen de forma constitutiva).  MOLÉCULAS DE CMH HLA TIPO I: Mayoría de células nucleadas. Sitio de unión al TCR Bolsillo peptídico Dominios de unión al péptido y al TCR Carbohidrato Dominios del tipo Inmunoglobulina α3 posee el lugar β𝟐 microglobulina de unión para CD8 Papaína Dominio transmembrana Dominio citoplasmático  MOLÉCULAS DE CMH HLA TIPO II: Distribución restringida. Sitio de unión al TCR Bolsillo peptídico Dominios de unión al péptido y al TCR Carbohidrato Dominios del tipo Inmunoglobulina β2 posee el lugar de unión para CD4 Papaína Papaína Dominio transmembrana Longitud variable Longitud variable Dominio citoplasmático  MOLÉCULAS DE CMH Célula T TCR interactúa con el antígeno peptídico y con el HLA αβTCR Interacción entre el TCR y el HLA Célula T Péptido Las cadenas HLA tipo I laterales de los Célula blanco aminoácidos presentes en el Célula blanco antígeno peptídico interaccionan con HLA interactúa con el antígeno el HLA y el TCR peptídico y el TCR Complejo mayor de histocompatibilidad HLA I HLA II Unión al Unión al péptido péptido α1 & α2 α1 y β 1. 8-9 10-20 aminoácidos aminoácidos (a.a.) (a.a.) Vía Vía exógena endógena Presentan Ag Presentan a los Ag a los linfocitos T linfocitos T ayudadores ayudadores CD4+ (Th) CD8+ (Th) con β 2. con α3 Procesan diferentes tipos de antígenos VÍAS DE PROCESAMIENTO ANTIGÉNICO Vía exógena o Endocítica Vía endógena o Biosintética Vía de procesamiento antigénica endógena HLA I Tipo: Virus, componentes de la célula Localización: La mayoría de las células nucleadas Proceso: 1. Las proteínas son procesadas por el proteosoma 2. Los péptidos se transportan al RE por el TAP para unirse a HLA I 3. El complejo es formado con la cadena pesada y liviana del HLA y el péptido de 8-9 a.a. 4. El complejo es transportado a través del aparato de Golgi hasta la superficie celular 5. En la superficie va a interactuar con el linfocito T CD8+ Vía de procesamiento antigénica exógena HLA II Tipo: Péptidos exógenos Localización: CPA profesionales Proceso: 1. Las cadenas pesadas y livianas del HLA II se ensamblan en el RE junto con la cadena invariante (Li) 2. El HLA II + Li se transporta al MIIC 3. Tanto los péptidos como la Li son degradados. Al HLAII se le deja CLIP 4. HLA-DM sustituye el CLIP por el péptido 10-20 a.a. 5. El complejo es transportado hasta la superficie celular 6. En la superficie va a interactuar con el linfocito T CD4+ Vía Endógena Vía Exógena  RESUMEN VÍA EXÓGENA VÍA ENDÓGENA Eliminado mediante: Eliminado mediante: - Anticuerpos - Destrucción de la célula - Activación fagocitaria infectada Célula que Linfocitos T helper Linfocitos T Citotóxico reconoce al Ag Antígenos generados en Antígenos generados en el compartimientos vesiculares citoplasma Célula que CPA (Célula Presentadora de Célula blanco presenta el Ag Antígenos) - Infectada por virus - MO intracelulares - Célula tumoral - Tejido de trasplante  POLIMORFISMOS DEL CMH La región donde se ubica el CMH posee 422 genes Constituido de 4, 000 000 y que podrían ser hasta 7 000 000 de pares de bases de ADN. El loci que compone el CMH son altamente polimórficos, es decir, existen varias formas alternas de los genes (alelos) para cada locus entre las poblaciones. Esta característica determina que cada persona tenga diferente información genética en los HLA que produce el CMH.  POLIMORFISMOS DEL CMH El polimorfismo se refiere a un grado alto de variación alélica en un locus genético, que da lugar a una gran variedad entre individuos distintos que expresan alelos diferentes. Se han identificado más de 2 000 alelos en HLA-A, casi 3 000 alelos en HLA-B, y más de 1 700 en HLA-C en distintas poblaciones humanas, lo que hace de éste el segmento más polimórfico conocido en el genoma humano.  REACCIONES ANTÍGENO-ANTICUERPO  PRUEBAS SEROLÓGICAS Definición de Serología: Es un examen del líquido seroso de la sangre (suero, el líquido transparente que se separa cuando la sangre se coagula) que se utiliza para detectar la presencia de anticuerpos contra un microorganismo.  UNIÓN ANTÍGENO - ANTICUERPO FUERZAS DE UNIÓN: AFINIDAD: Uniones no covalentes Fuerza combinada de uniones no - Enlace hidrogeno covalentes entre el epítope y parátope. - Enlace iónico - Interacciones hidrófobas - Interacciones de van der Waals DEPENDE DE AVIDEZ: Fuerza de las interacciones entre ESPECIFICIDAD: múltiples determinantes Capacidad del anticuerpo de unirse al antigénicos y varios parátopes del antígeno que lo estimuló. Anticuerpo.  TIPOS DE REACCIONES AG - AC 1. Reacciones de Precipitación: Ac y Ag soluble en solución acuosa forman precipitado visible; curvas de precipitina o bandas, inmunoelectroforesis. 2. Reacciones de aglutinación: AGLUTINACIÓN tipificación sanguínea, HAI con búsqueda del titulo de anticuerpo. 3. Radioinmunoensayo: Ag radiomarcado y no marcado: unión competitiva al Ab  TIPOS DE REACCIONES AG - AC 4. Ensayo de inmunoabsorción ligada a enzima (ELISA). 5. Western blotting: Identificación de una proteína. 6. Inmunoprecipitación: Aislamiento del Ag para análisis mas amplio. 7. Inmunofluorescencia: Anticuerpo marcado con sustancia fluorescente. 8. Citometría de flujo y fluorescencia: rayo láser y un detector de luz para contar células intactas aisladas en suspensión.  TOMA DE MUESTRA Extraer sangre venosa de la unión brazo- antebrazo, sin anticoagulante En niños del dedo con papel filtro. Trasladarla al laboratorio donde se procesará a temperatura apropiada (termo con hielo) sin mezclar el suero con la sangre.  TÍTULOS DE ANTICUERPOS Los pozos en los que se observa lisis bacteriana se debe a la presencia de anticuerpos vibriocidas, el último pozo donde todavía hay lisis corresponde al título de anticuerpos. Esto indica que el suero del paciente contiene anticuerpos vibriocidas dirigidos contra Vibrio cholerae O1.  BIBLIOGRAFÍA Punt, J., Stranford, S., Jones, P., Owen, J. (2018). Inmunología de Kuby. (8va ed.) D.F. México: McGraw-Hill Interamericana. Rojas, W., Anaya, J., Cano, L., Aristizábal, B., Gómez, L., & Lopera, D. (2015) Inmunología de Rojas. (17va ed). Medellín, Colombia: Corporación para Investigaciones Biológicas. Parslow, T., Stites, D., Terr, Abba., & Imboden, John. (2002). Inmunología básica y clínica. (10ma edición). Madrid, España: Editorial Iberoamericana. Roitt, I., Delves, P., Martin, S., Burton, D. (2015). Inmunología Fundamentos. (12va ed). 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