20.4: Sistema Inmunológico Innata
- Page ID
- 55628
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
Es solo un corte de papel, pero la rotura en tu piel podría proporcionar una manera fácil para que los patógenos ingresen a tu cuerpo. Si las bacterias entraran por el corte e infectaran la herida, su sistema inmunitario innato respondería rápidamente con una vertiginosa variedad de defensas generales.
El sistema inmune innato es un subconjunto del sistema inmune humano que produce respuestas rápidas pero no específicas a los patógenos. Las respuestas innatas son genéricas más que adaptadas a un patógeno en particular. Todo patógeno que se encuentra es respondido de la misma manera general por el sistema innato. Aunque el sistema inmunitario innato proporciona defensas inmediatas y rápidas contra los patógenos, no les confiere inmunidad duradera. En la mayoría de los organismos, el sistema inmune innato es el sistema dominante de defensa del huésped. Aparte de la mayoría de los vertebrados, incluidos los humanos, el sistema inmunitario innato es el único sistema de defensa del huésped.
En humanos, el sistema inmune innato incluye barreras superficiales, inflamación, el sistema del complemento y una variedad de respuestas celulares. Las barreras superficiales de varios tipos generalmente mantienen a la mayoría de los patógenos fuera del cuerpo. Si estas barreras fallan, entonces se desencadenan otras defensas innatas. El evento desencadenante suele ser la identificación de patógenos por receptores de reconocimiento de patrones en células del sistema inmune innato. Estos receptores reconocen moléculas que son ampliamente compartidas por patógenos pero que se distinguen de las moléculas hospedadoras. Alternativamente, las otras defensas innatas pueden activarse cuando las células dañadas, lesionadas o estresadas envían señales de alarma, muchas de las cuales son reconocidas por los mismos receptores que las que reconocen patógenos.
Barreras a Patógenos
La primera línea de defensa del cuerpo consiste en tres tipos diferentes de barreras que mantienen a la mayoría de los patógenos fuera de los tejidos corporales. Los tipos de barreras son barreras mecánicas, químicas y biológicas.
Barreras Mecánicas
Las barreras mecánicas son la primera línea de defensa contra patógenos, y bloquean físicamente la entrada de patógenos al cuerpo. La piel es la barrera mecánica más importante. De hecho, es la única defensa más importante que tiene el cuerpo. La capa externa de la piel, la epidermis, es dura y muy difícil de penetrar para los patógenos. Consiste en células muertas que constantemente se desprenden de la superficie corporal. Esto ayuda a eliminar las bacterias y otros agentes infecciosos que se han adherido a la piel. La epidermis también carece de vasos sanguíneos y suele carecer de humedad, por lo que no proporciona un ambiente adecuado para la mayoría de los patógenos. El cabello, que es un órgano accesorio de la piel, también ayuda a mantener fuera a los patógenos. Los pelos dentro de la nariz pueden atrapar patógenos más grandes y otras partículas en el aire antes de que puedan ingresar a las vías respiratorias del sistema respiratorio.
Las membranas mucosas proporcionan una barrera mecánica a patógenos y otras partículas en las aberturas del cuerpo. Estas membranas también revisan los tractos respiratorio, gastrointestinal, urinario y reproductivo. Las membranas mucosas secretan moco, que es una sustancia viscosa y algo pegajosa que atrapa patógenos. Muchas membranas mucosas también tienen cilios en forma de pelo que barren la mucosidad y atrapan patógenos hacia las aberturas del cuerpo donde se pueden eliminar del cuerpo. Cuando estornudas o toses, el moco y los patógenos son expulsados mecánicamente de la nariz y la garganta, como puedes ver en la foto de abajo. Otras defensas mecánicas incluyen las lágrimas, que lavan los patógenos de los ojos, y la orina, que expulsa a los patógenos del tracto urinario.
Barreras Químicas
Las barreras químicas también protegen contra la infección por patógenos. Destruyen patógenos en la superficie externa del cuerpo, en las aberturas corporales y en los revestimientos internos del cuerpo. El sudor, la mucosidad, las lágrimas, la saliva y la leche materna contienen sustancias antimicrobianas, como la enzima lisozima, que matan a los patógenos, especialmente a las bacterias. Las glándulas sebáceas en la dermis de la piel secretan ácidos que forman una película muy fina y ligeramente ácida en la superficie de la piel que actúa como barrera contra bacterias, virus y otros contaminantes potenciales que podrían penetrar en la piel. La orina y las secreciones vaginales también son demasiado ácidas para que perduren muchos patógenos. El semen contiene zinc, que la mayoría de los patógenos no pueden tolerar, así como defensinas, que son proteínas antimicrobianas que actúan principalmente alterando las membranas celulares bacterianas. En el estómago, los ácidos estomacales y las enzimas digestivas llamadas proteasas, que descomponen las proteínas, matan a la mayoría de los patógenos que ingresan al tracto gastrointestinal en alimentos o agua.
Barreras Biológicas
Las barreras biológicas son organismos vivos que ayudan a proteger al cuerpo de patógenos. Trillones de bacterias inofensivas normalmente viven en la piel humana y en el tracto urinario, reproductivo y gastrointestinal. Estas bacterias agotan los alimentos y el espacio superficial que ayudan a evitar que las bacterias patógenas colonicen el cuerpo. Algunas de estas bacterias inofensivas también secretan sustancias que cambian las condiciones de su entorno, haciéndolo menos hospitalario con bacterias potencialmente dañinas. Por ejemplo, pueden liberar toxinas o cambiar el pH. Todos estos efectos de bacterias inofensivas reducen las posibilidades de que los microorganismos patógenos puedan alcanzar números suficientes para causar enfermedades.
Inflamación
Si los patógenos logran romper las barreras que protegen al cuerpo, entonces entra en acción una de las primeras respuestas activas del sistema inmune innato. Esta respuesta es la inflamación. La función principal de la inflamación es establecer una barrera física contra la propagación de la infección. También elimina la causa inicial de lesión celular, elimina las células muertas y los tejidos dañados por la agresión original y el proceso inflamatorio, e inicia la reparación tisular. La inflamación suele ser una respuesta a la infección por patógenos, pero existen otras causas posibles, como quemaduras, congelación y exposición a toxinas.
Los signos y síntomas de inflamación incluyen enrojecimiento, hinchazón, calor, dolor y con frecuencia alguna pérdida de función. Estos síntomas son causados por el aumento del flujo sanguíneo hacia el tejido infectado y una serie de otros procesos, ilustrados en la Figura\(\PageIndex{3}\) y descritos a continuación en el texto.
La inflamación es desencadenada por sustancias químicas como citocinas e histaminas, las cuales son liberadas por células lesionadas o infectadas o por células del sistema inmunitario como los macrófagos (descritos en la Figura\(\PageIndex{5}\)) que ya están presentes en los tejidos. Estos químicos hacen que los capilares se dilaten y se vuelvan goteados, aumentando el flujo sanguíneo al área infectada y permitiendo que la sangre ingrese a los tejidos. Los leucocitos destructores de patógenos, las proteínas del complemento y las proteínas reparadoras de tejidos migran hacia los espacios tisulares desde el torrente sanguíneo para atacar a los patógenos y reparar su daño. Las citocinas también promueven la quimiotaxis, que es la migración al sitio de infección por leucocitos que destruyen patógenos. Algunas citocinas tienen efectos antivirales, antifúngicos y antibacterianos, como el cierre de la síntesis de proteínas en las células hospedadoras, que los virus necesitan para sobrevivir y replicarse.
Sistema Complemento
El sistema del complemento es un mecanismo bioquímico complejo llamado por su capacidad para “complementar” la matanza de patógenos directamente creando agujeros en el cuerpo del patógeno y ayudando a los anticuerpos. Los anticuerpos se producen como parte de una respuesta inmune adaptativa. El sistema del complemento consiste en más de dos docenas de proteínas que normalmente se encuentran en la sangre y se sintetizan en el hígado. Las proteínas suelen circular como moléculas precursoras no funcionales hasta que se activan.
Respuestas celulares
Las respuestas celulares del sistema inmune innato involucran una variedad de diferentes tipos de leucocitos. Muchos de estos leucocitos circulan en la sangre y actúan como organismos independientes, unicelulares, buscando y destruyendo patógenos en el huésped humano. Estas y otras células inmunes del sistema innato identifican patógenos o desechos y luego ayudan a eliminarlos de alguna manera. Una forma es la fagocitosis.
Fagocitosis
La fagocitosis es una característica importante de la inmunidad innata que es realizada por células clasificadas como fagocitos. En el proceso de fagocitosis, los fagocitos engullan y digieren patógenos u otras partículas dañinas. Los fagocitos generalmente patrullan el cuerpo buscando patógenos, pero también pueden ser llamados a ubicaciones específicas por la liberación de citocinas cuando ocurre la inflamación. Algunos fagocitos residen permanentemente en ciertos tejidos.
Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{4}\), cuando un fagocito se encuentra con un patógeno como una bacteria, el fagocito extiende una porción de su membrana plasmática, envolviendo la membrana alrededor del patógeno hasta que se envuelve. Una vez dentro del fagocito, el patógeno queda encerrado dentro de una vesícula intracelular llamada fagosoma. El fagosoma luego se fusiona con otra vesícula llamada lisosoma, formando un fagolisosoma. Las enzimas digestivas y los ácidos del lisosoma matan y digieren el patógeno en el fagolisosoma. El paso final de la fagocitosis es la excreción de desechos solubles del patógeno destruido mediante exocitosis.
Leucocitos
Los tipos de leucocitos que matan patógenos por fagocitosis incluyen neutrófilos, macrófagos y células dendríticas. Los macrófagos y las células dendríticas son los derivados de los monocitos. La figura\(\PageIndex{5}\) muestra cinco tipos principales de leucocitos, linfocitos, basófilos, eosinófilos, neutrófilos y monocitos. Debido a que los linfocitos están involucrados principalmente en el sistema inmune adaptativo, no se discuten en este concepto.
Neutrófilos
Los neutrófilos son leucocitos que viajan por todo el cuerpo en la sangre y suelen ser las primeras células inmunitarias en llegar al sitio de una infección. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{5}\), estas células contienen gránulos y portan un núcleo multilobulado. Son los tipos más numerosos de fagocitos y normalmente constituyen al menos la mitad del total de leucocitos circulantes. La médula ósea de un adulto sano normal produce más de 100 mil millones de neutrófilos al día. Durante la inflamación aguda, se pueden producir más de 10 veces más de tantos neutrófilos cada día. Muchos neutrófilos son necesarios para combatir infecciones porque después de que un neutrófilo fagocita solo unos pocos patógenos, generalmente muere.
Macrófagos
Los macrófagos son leucocitos fagocíticos grandes que se desarrollan a partir de monocitos. Los macrófagos pasan gran parte de su tiempo dentro del líquido intersticial en los tejidos del cuerpo. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{5}\), los monocitos no contienen gránulos y portan un gran núcleo en forma de riñón. Son los fagocitos más eficientes y pueden fagocitar un número sustancial de patógenos u otras células. Los macrófagos también son células versátiles que producen una amplia gama de productos químicos, incluidas enzimas, proteínas del complemento y citocinas, además de su acción fagocítica. Como fagocitos, los macrófagos actúan como carroñeros que eliminan a los tejidos las células desgastadas y otros desechos, así como patógenos. Además, los macrófagos actúan como células presentadoras de antígeno que activan el sistema inmune adaptativo. (Para obtener más información sobre las células presentadoras de antígeno, consulte el concepto Sistema Inmune Adaptativo.)
Eosinófilos
Los eosinófilos son leucocitos no fagocíticos que están relacionados con los neutrófilos. Se especializan en la defensa contra parásitos. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{5}\), estas células contienen gránulos y portan un núcleo biculado en forma de orejera. Estos leucocitos son muy efectivos para matar parásitos grandes como los gusanos al secretar una gama de sustancias altamente tóxicas cuando se activan. Los eosinófilos pueden volverse hiperactivos y causar alergias o asma.
Basófilos
Los basófilos son leucocitos no fagocíticos que también están relacionados con los neutrófilos. Son los menos numerosos de todos los glóbulos blancos. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{5}\), estas células contienen gránulos y portan un núcleo bilobado. Los basófilos secretan dos tipos de químicos que ayudan en las defensas corporales: las histaminas y la heparina. Las histaminas son responsables de dilatar los vasos sanguíneos y aumentar su permeabilidad en la inflamación. La heparina inhibe la coagulación de la sangre y también promueve el movimiento de los leucocitos hacia una zona de infección.
Células dendríticas
Al igual que los macrófagos, las células dendríticas se desarrollan a partir de monocitos (ver Figura\(\PageIndex{6}\). Residen en tejidos que tienen contacto con el ambiente externo, por lo que se localizan principalmente en la piel, nariz, pulmones, estómago e intestinos. Su membrana plasmática tiene extensiones. Además de envolver y digerir patógenos, las células dendríticas también actúan como células presentadoras de antígeno que desencadenan respuestas inmunes adaptativas.
Mastocitos
Los mastocitos son leucocitos no fagocíticos que ayudan a iniciar la inflamación al secretar histaminas. En algunas personas, las histaminas desencadenan reacciones alérgicas así como inflamación. Los mastocitos también pueden secretar químicos que ayudan a defenderse contra los parásitos.
Células asesinas naturales
Las células asesinas naturales se encuentran en el subconjunto de leucocitos llamados linfocitos, que son producidos por el sistema linfático. Las células asesinas naturales destruyen las células hospedadoras cancerosas o infectadas por virus, aunque no atacan directamente a los patógenos invasores. Las células asesinas naturales reconocen estas células hospedadoras por una condición que exhiben llamada “yo faltante”. Las células con auto faltante tienen niveles anormalmente bajos de proteínas de la superficie celular del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), que normalmente identifican a las células del cuerpo como propias.
Revisar
- ¿Cuál es el sistema inmune innato?
- Identificar la primera línea de defensa del cuerpo.
- Definir y dar ejemplos de barreras mecánicas y químicas del sistema inmune innato.
- ¿Qué son las barreras biológicas y cómo protegen el cuerpo?
- Afirmar los propósitos de la inflamación.
- ¿Qué desencadena la inflamación y qué signos y síntomas causa?
- Definir el sistema de complemento. ¿Cómo ayuda a destruir patógenos?
- Enumere seis tipos diferentes de leucocitos y señale su papel en las respuestas inmunitarias innatas.
- Describir dos formas en que los patógenos pueden evadir el sistema inmune innato.
- Explicar cómo el moco puede contribuir al sistema inmunológico tanto como barrera mecánica como barrera química.
- ¿Qué tipo de célula del sistema inmune puede fagocitar patógenos y producir productos químicos que promuevan la inflamación?
A. Macrófagos
B. Células asesinas naturales
C. Basófilos
D. Mastocitos
- ¿Cuáles son las formas en que los fagocitos pueden encontrar patógenos en el cuerpo?
- Describir diferentes dos formas en que las enzimas juegan un papel en la respuesta inmune innata.
- Verdadero o Falso. Las proteínas del complemento pueden ser producidas por macrófagos.
- Verdadero o Falso. La función principal de la inflamación es secretar proteínas reparadoras en el sitio del daño.
Explora más
Mira este video para conocer el simple poder del lavado de manos:
Atribuciones
- Oww Papercut de Laurence Facun (Flickr), CC BY 2.0, vía Wikimedia Commons
- Estornudar por James Gathany; CDC Salud pública Image library ID 11162, Dominio público vía Wikimedia Commons
- Respuesta Inflamatoria por OpenStax, CC BY 3.0
- Fagocitosis por OpenStax, CC BY 3.0
- Leucocitos por Suzanne Wakim con licencia CC BY 4.0 adaptado de:
- Glóbulos Blancos, CC BY 3.0, Blausen.com staff (2014). “Galería Médica de Blausen Medical 2014”. WikiRevista de Medicina 1 (2). DOI: 10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.
- Clave de leucocitos por OpenStax College, CC BY 3.0 vía Wikimedia Commons
- Células dendríticas S8-Arrastrando Conidios en Colágeno de Judith Behnsen, Priyanka Narang, Mike Hasenberg, Frank Gunzer, Ursula Bilitewski, Nina Klippel, Manfred Rohde, Matthias Brock, Axel A. Brakhage, Matthias Gunzer, CC BY 2.5 via wikimedia.org
- Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0