UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALACENTRO UNIVERSITARIO METROPOLITANOFACULTAD DE CIENCIAS MÉDICASAREA DIDÁCTICA DE INMUNOLOGÍA Y MICROBIOLOGÍA MÉDICATERCER AÑO 2007

INMUNIDAD INNATA

Dr. Mario Roberto Pinto

INTRODUCCIÓNEl ser humano vive en un medio ambiente hostil rodeado de microorganismos potencialmente peligrosos para su supervivencia, por lo cual ha desarrollado un conjunto de mecanismos de defensa eficaz e ingenioso (salvo algunas excepciones en enfermedades parasitarias). Estos mecanismos de defensa pueden establecer un estado de inmunidad contra la infección (del latin immunitas, libre de) cuya operacionalización es la base de la maravillosa asignatura llamada INMUNOLOGÍA.

Estos mecanismos de defensa se han agrupado en dos sistemas funcionales más o menos distintos pero que están profundamente interrelacionados.

El primer sistema: La inmunidad innata son todas las medidas de resistencia congénita que se activan y operan desde la primera vez que el cuerpo se enfrenta a un microorganismo que ha penetrado a nuestra barrera natural, no requiere de un encuentro o de una exposición previa a los agentes, ni tampoco se modifican significativamente con exposiciones repetidas, a este microorganismo durante toda la vida de un individuo.

La inmunidad innata comprende en primer lugar igual barreras: físicas y anatómicas, la piel y los epitelios /mucosa) de los tractos respiratorios, digestivo y genitourinario, fisiológicas como la temperatura, el pH ácido de la piel y gástrico, químico-moleculares como la histamina, la lisozima, proteína C reactiva, lectina que se une a la manosa (PBM), proteínas que se unen a los lipopolisacáridos (PBL) del Complemento y Citoquinas. En segundo lugar las células (fagotitos, células NK, células dendríticas y endoteliales).

El segundo sistema es la inmunidad adquirida o adaptativa que es capaz de reconocer y eliminar de manera selectiva microorganismos y moléculas extrañas específicas (antígenos), no es igual en todos los miembros de una especie, sino que son respuestas a retos antígeno específico y tiene cuatro atributos característicos; Especificidad antigénica, diversidad, memoria inmunitaria y presencia o ausencia de autoreconocimiento. Cuando se produce un contacto por primera vez con un microorganismo nuevo es débil o ausente pero se incrementa sustancialmente con las exposiciones subsecuentes con dicho microorganismo. Este documento sobre la inmunidad innata nos habla específicamente de las barreras físicas, fisiológicas y quimiomoleculares y en otra oportunidad se tratarán las células (Fagocitos), Complemento y la Inmunidad Adaptativa o Adquirida.

BARRERAS NATURALESLa piel: Representa el órgano más extenso del cuerpo. En el adulto tiene una superficie de 1.5 a 2m², tiene tres capas; la más superficial es la epidermis, la media, dermis y la profunda, hipodermis (tejido graso subcutáneo). La epidermis es el estrato superficial y se presenta como un epitelio pavimentoso estratificado. La capa córnea superficial continuamente se está descamando y eliminando a microorganismos potencialmente patógenos (causante de enfermedad) que pueden colonizar la piel.

Otro de los mecanismos de protección de la piel es la acidez (pH entre 5 y 6) que es producto de la degradación de ácidos grasos y el sudor en las glándulas sudoríparas, elimina los microorganismos que se adhieren a las vecindades de las glándulas sudoríparas.

La mucosa: Se estima que una persona adulta posee 400m² de superficie mucosa, ello brinda a los microorganismos patógenos una amplia área, al medio externo potencialmente colonizable. Para defenderse las mucosas tienen una serie de mecanismos de la inmunidad innata y adquirida. Solo se analizará los primeros.

Los epitelios que recubren el tracto respiratorio, gastrointestinal y urogenital, nopresentan una organización única. En la cavidad oral, la faringe, el esófago, la uretra y la vagina, el epitelio es estratificado. La mucosa intestinal está cubierta por un epitelio simple, mientras en las vías aéreas es simple o estratificado dependiendo de la región. La continuidad del epitelio constituye una barrera contra la penetración de los microorganismos y moléculas potencialmente perjudiciales, ya que la mucosa lindan con ambientes densamente poblados de microorganismos.

El epitelio asociado con las mucosas secreta un líquido viscoso que contiene una glucoproteína denominada mucina, con alta afinidad por el agua y se denomina Moco. Las mucinas son pépticos fibrosos largos cubiertos por una compleja variedad de oligosacáridos. La secreción del moco difiere en su composición y hay hasta ocho distintos genes para mucinas (MUC 1 a MUC 8) y centenares de oligosacáridos diferentes, sus propiedades adhesivas y elásticas le permiten que sea retenido en la superficie epitelial. Es producido constantemente y tiene una vida media corta, es desplazado por el epitelio ciliado en el aparato respiratorio y por el movimiento peristáltico en el intestino, si por ejemplo no se desplaza adecuadamente y se retiene, se convierte en un factor favorable a las infecciones por microorganismos.

BARRERAS FISIOLÓGICASLas más importantes: la temperatura. El alza en el nivel de temperatura corporal, eliminó probablemente algún microorganismo patógeno, y se logra a través de proteínas de shock al calor como la IL-1 y el Factor de Necrosis Tumoral producidos por varias células de la inmunidad innata, siendo la más importante el macrófago.

El pH ácido del estómago (entre 1 y 2) que elimina un número muy grande de microorganismos, pues este es un mecanismo de eliminación en condiciones normales, pero cuando se altera, ya sea por medicamentos como inhibidores de receptores H2, bloqueadores de la bomba de protones, antiácidos, acloridia o cirugía con reducción de tejido gástrico, condiciona a adquirir infecciones del aparato digestivo.

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BARRERAS QÍMICO MOLECULARESEn las secreciones y moco se encuentra:La Lactoferrina: abundante en la leche materna y secreciones del aparato respiratorio, tiene una acción antimicrobiana, ya que compite por el hierro libre que es un factor de crecimiento de las bacterias y ocasiona lisis de las mismas al reaccionar con grupos Thil(S). Además de tener propiedades inmunomoduladoras, estimula la actividad de los fagocitos y células NK.

La Lisozima: es una endoglucocidasa presente en saliva, lágrimas y moco, ataca la pared bacteriana, hidrolizando el péptidoglicano rompiendo uniones Beta (1-4) glucosídicas establecidas entre el ácido N-acetilmurámico y N-acetil-glucosamida dejando a la bacteria vulnerable a su destrucción mediante una lisis osmótica, también activa autolisinas bacterianas.

Figura 1

Las Defensinas: son polipéptidos pequeños de aproximadamente 30 aminoácidos de longitud, cargadas positivamente y resistentes a proteasas. Poseen 3 puentes disulfuro internos y en base a esto, se clasifican en defensinas Alfa y Beta. Su mecanismo de acción parece ser la formación de canales iónicos que dependen del voltaje de la membrana microbiana, permitiendo la salida de solutos del interior de las células, parece ser que no actúan en células con colesterol en su membrana, por lo cual no actúan sobre células de mamíferos, son activas contra una amplia variedad de bacterias, hongos y virus envueltos.

Las defensinas Alfa se producen y almacenan en los granulocitos y células epiteliales 3

especializadas de Paneth que producen además moco y se producen en respuesta a infecciones.

Se han identificado dos defensinas Beta en los humanos: una /hDB-1) que se elaboran y secretan continuamente por las células epiteliales de las vías aéreas y urogenitales y se encuentran en el moco de dichas áreas, así como en sangre.

Las defensinas (hDB-2) se secreta en piel, pulmón y células de la traquea en respuesta al Factor de Necrosis Tumoral Alfa, o al establecer contacto con bacterias y hongos, esta es la razón por lo que a estos pequeños pépticos se les denomina antibióticos peptídicos.

Las Aglutininas: Son glucoproteínas cuyos oligosacáridos interactúan con receptores microbianos, inhibiendo la interacción de los microorganismos con las proteínas de la superficie de las células epiteliales regulando la cantidad de los mismos en las mucosas.

Las Histatinas: Componen una familia de doce proteínas ricas en residuos de histidina presentes en la saliva y tienen una actividad antimicrobiana eficaz.

MOLÉCULAS QUE PARTICIPAN EN EL RECONOCIMIENTO PROPIO DE LA INMUNIDAD INNATALa respuesta inmune innata reconoce estructuras altamente conservadas presentes en grandes grupo de microorganismos denominados “Patrones moleculares asociados a Patógenos” (PAMP). El reconocimiento es mediado por los “Receptores de reconocimiento de Patrones” (RRP).

Ejemplo de PAMP bacterianas son: lipopolisacáridos (LPS), péptidoglicano, ácidos lipoteicocicos, mananos, DNA bacteriano, RNA de cadena doble y glucanos.

Los PAMP son abundantes, representan estructuras invariables compartidas en los microorganismos patógenos, pero escasos en las células del hospedero. Ejemplo el LPS es sintetizado solo por bacterias gram (-), los RRP lo reconocen y activan señales de alerta en el hospedero que dan lugar incluso a una respuesta del sistema inmune adaptativo. Ejemplo LPS en bacterias gram (-), funcionalmente los RRP pueden dividirse en tres clases: secretados, endocíticos y de señalización.

Entre los receptores de reconocimiento de patrones (RRP) secretados, son liberados como moléculas solubles, se unen a las paredes bacterianas y funcionan como opsoninas (facilitan la fagocitosis por macrófagos y polimorfonucleares) y activadores de vías de activación del complemento. Ejemplo: la Proteína C reactiva y la lectina de unión a la manosa.

Figura 2

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PROTEÍNA “C” REACTIVAEs producida por los hepatocitos por las citoquinas IL-6, IL-1 y Factor de Necrosis Tumoral Alfa. Se sintetiza junto a otras proteínas de Fase aguda de la inflamación como la proteína amiloide P sérica, su blanco de acción es la fosforilcolina y otros polisacáridos de las superficies microbianas, es una opsonina y activa el complemento por la vía clásica, se encuentra en la sangre y se usa como indicador de inflamación en el laboratorio clínico.

LA LECTINA DE UNIÓN A LA MANOSA (MBL)Es producida por el hígado, su función es unirse a residuos de los azúcares: manosa, glucosa, fructuosa, N-acetilglucosamina, que se localizan en los extremos expuestos de las cadenas laterales de carbohidratos de glucoproteínas, o glucolípidos microbianos.

La MBL está formada por 3 cadenas idénticas de polipéptidos, en uno de los extremos existe el receptor para los residuos de los azúcares, que se unen de manera independiente, aunque la unión es más fuerte si las tres cadenas están unidas a residuos de carbohidratos como se observa en las superficies de las bacterias, levaduras, micobacterias, parásitos y algunos virus cubiertos.

En cuanto a las glucoproteínas de la membrana de las células de los mamíferos estos azúcares blanco, se encuentran en cantidades menores y enmarcados por otros carbohidratos como la galactosa y ácido siálico y no muestran una disposición especial repetitiva por lo que o no se unen o lo hacen ineficientemente al MBL.

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El MBL funciona como una opsonina y además activa el complemento a través de las vías de activación de las lectinas al unirse a las proteínas séricas con función de enzimas esterasas, MASP1, MASP2, MASP3 (proteínas séricas asociadas a MBL) cuya fin es producir lisis del microorganismo.

Figura 4

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CD14Es una glucoproteína producida por los macrófagos, es secretada pero también se une a un receptor en la membrana de los macrófagos por lo que puede encontrarse libre en la sangre y unida a la membrana celular de dichas células.

Se une a varios lípidos, especialmente a los lipopolisacáridos (LPS) de las bacterias gram (-), también a las paredes de los estreptococos y el lipoarabinomanano del Mycobacterium tuberculosis, por lo que se sospecha que sean varios los lípidos microbianos.

PROTEÍNA DE UNIÓN A LIPOPOLISACÁRIDOS (LBP)Es una glucoproteína producida por el hígado, principalmente como respuesta a las proteínas de fase aguda de la inflamación, especialmente por IL-6 e IL-1 y Factor de Necrosis Tumoral Alfa. Se une directamente a la porción de lípido A del LPS, el complejo resultante se une al CD14 soluble y juntas se unen al receptor tipo Toll 4, 2 y 6 en el macrófago iniciando actividad intracelular que originalmente produce la síntesis de citoquinas inflamatorias que inician y que también es el puente que relaciona la Inmunidad Innata con la Adquirida, entre las cuales están la IL1 y FNT Alfa.

Figura 5

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Figura 6Función de un receptor tipo TOLL en la señalización

Celular por medio (LPS)

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RECEPTORES DE RECONOCIMIENTO DE PATRONES ENDOCÍTICOSSe expresan principalmente en la membrana celular de los fagocitos y células dendríticas. Al reconocer a los PAMP, estos receptores favorecen el ingreso del patógeno en los fagolisosomas donde son destruidos. Los antígenos son procesados y los pequeños péptidos son colocados en las moléculas de Histocompatibilidad clase II o I, los que son presentados por estas células a los linfocitos T, para iniciar una respuesta inmune adquirida.

En este grupo de receptores endocíticos se destacan los receptores de lectina tipo C (RLC), entre los más conocidos es el receptor de manosa d elos macrófagos, forman una familia estructuralmente relacionadas llamándose colectinas, porque tienen un dominio de colágeno unido al dominio de la lectina dependiente de calcio.

RECEPTORES DEL FRAGMENTO Fc DE LAS INMUNOGLOBULINAS (RFc)Esta es una familia de receptores de membrana perteneciente a la superfamilia de las inmunoglobulinas, caracterizada por presencia de dominios similares a los de esta. Algunos de estos receptores presentan una cadena única, mientras otros integran una cadena Alfa, responsable del reconocimiento de la porción Fc del anticuerpo y una o más cadenas adicionales necesarias para la expresión del receptor en la membrana o para la transducción de señales intracelulares.

Los receptores para Fc de los anticuerpos IgG e IgM especialmente en los Fagotitos, células dendríticas y epiteliales, son generalmente endocíticas y son inductoras de síntesis de citoquina inflamatoria, especialmente en los Macrófagos.

El receptor de la IgE es principalmente un receptor de señalización que induce la síntesis de citoquinas del grupo TH2 y son importantes en las reacciones alérgicas y

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parasitarias, tienen 2 tipos de receptores: de alta afinidad en los mastocitos y en los basófilos y de baja afinidad en los Eosinófilos, Macrófagos y Plaquetas.

RECEPTORES DE SEÑALIZACIÓNEntre estos, los más importantes son los receptores tipo TOLL (TLR), pertenecen a varias familias de proteínas con dominicos repetidos ricos en leucina y dominios de lectina dependientes de calcio.

Se denominan estos receptores TOLL, porque se descubrieron en la Drosophila (Mosca de la fruta) que originalmente fue estudiada para definir la polaridad dorso-ventral durante el desarrollo embrionario, pero después se encontró que era su componente esencial en la respuesta inmune antifúngica de la mosca. Luego a partir de este descubrimiento se analizaron muchos grupos de proteínas en las membranas celulares de múltiples especies de seres vivos incluyendo a los humanos.

En los humanos estos receptores tipo TOLL se han descrito 11 de los cuales se han encontrado en 9 de ellos, su participación especialmente contra bacterias y virus. Tiene su dominio citoplasmático similar al que expresa la familia de receptores para IL-1. Este dominio, compartido por ambas familias se denomina dominio TIR (TOLL/IL-1 receptor). Entre los casos que se conocen actualmente de los receptores tipo TOLL.

El TLR 4 reconoce ácido lipoteicoico, LPS, presente en bacterias gram (-), la proteína de fusión (F) del virus sincitial respiratorio.

El TLR 2 reconoce el peptidoglicano de bacterias gram (+), lipoproteína y lipopéptidos de bacterias y glucofosfatidilinositol del parásito Tripanosoma cruzi: Hace heterodímeros con TLR1 o TLR6.

El TLR3 reconoce RNA de doble cadena sintetizado por diversos virus en la replicación.

El TLR5 reconoce la flagelina, una proteína estructural del flagelo de las bacterias.

El TLR9 reconoce DNA microbianos, en particular, segmentos de dinucleótidos cpc no metilados.

Los receptores (TLR) no siempre tienen el mismo efecto en las células, así por ejemplo en las células dendríticas de la piel, producen migración a ganglios linfáticos regionales, expresión de moléculas coestimuladoras CD80 y CD86 y los HLA (Antígeno de Histocompatibilidad) I y II y la producción de citoquinas.

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RECEPTORES SCAVENGER (SR)Estos receptores fueron originalmente identificados como receptores de lipoproteínas modificadas involucradas en desarrollo de aterogénesis. Actualmente se reconoce que median el reconocimiento de microorganismos de diversos PAMP como lipoproteínas, bacterias, polirribonucleótidos y DNA microbianos.

Estos receptores se expresan en monocitos-macrófagos y células dendríticas, entre los más reconocidos están los de tipo A: SR-AI y SR-AII.

RECEPTORES PARA PÉPTICOS FORMILADOS (RPF)Estos se unen al N-propilmetionil péptido que son producidas por las bacterias cuando se establece una infección induciendo en los fagotitos especialmente en la quimiotaxis de polimorfonucleares. Este receptor pertenece a los receptores que expresan 7 dominios de transmembrana y se hallan acoplados a proteínas reguladoras, son muy parecidos a los receptores para anafilatoxinas C3a y C5a del Complemento, dirigen el movimiento unidireccional leucocitario hacia el N-formilmetionil péptido, también estimulan a las células endoteliales vecinas para la expresión de moléculas de adherencia especialmente las denominadas integrinas.

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MRP/lr.

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