20.5: Sistema Inmune Adaptativo

El beso de la muerte

La fotomicrografía de la Figura\(\PageIndex{1}\) muestra un grupo de células T asesinas (verdes y rojas) que rodean una célula cancerosa (azul, centro). Cuando una célula T asesina entra en contacto con la célula cancerosa, se adhiere y se propaga sobre el peligroso objetivo. La célula T asesina luego usa químicos especiales almacenados en vesículas (rojas) para dar el golpe mortal. Este evento ha sido así apodado “el beso de la muerte”. Después de que la célula objetivo es asesinada, las células T asesinas avanzan para encontrar a la siguiente víctima. Las células T asesinas como estas son actores importantes en el sistema inmune adaptativo.

Figura\(\PageIndex{1}\): Tres células T asesinas que rodean a las células cancerosas

El sistema inmune adaptativo es un subsistema del sistema inmune general. Está compuesto por células y procesos altamente especializados que eliminan patógenos específicos y células tumorales. Una respuesta inmune adaptativa es puesta en movimiento por antígenos que el sistema inmunitario reconoce como extraños. A diferencia de una respuesta inmune innata, una respuesta inmune adaptativa es altamente específica para un patógeno particular (o su antígeno). Una función importante del sistema inmune adaptativo que no es compartida por el sistema inmune innato es la creación de memoria inmunológica o inmunidad. Esto ocurre después de la respuesta inicial a un patógeno específico. Permite una respuesta más rápida y fuerte en posteriores encuentros con el mismo patógeno, generalmente antes de que el patógeno pueda causar síntomas de enfermedad.

Los linfocitos son las principales células del sistema inmune adaptativo. Son leucocitos que surgen y maduran en órganos del sistema linfático, incluyendo la médula ósea y el timo. El cuerpo humano normalmente tiene alrededor de 2 billones de linfocitos, que constituyen aproximadamente un tercio de todos los leucocitos. La mayoría de los linfocitos normalmente son secuestrados dentro del líquido tisular u órganos del sistema linfático, incluyendo las amígdalas, el bazo y los ganglios linfáticos. Sólo alrededor del 2 por ciento de los linfocitos circulan normalmente en la sangre. Hay dos tipos principales de linfocitos involucrados en las respuestas inmunitarias adaptativas, llamados linfocitos T y linfocitos B. Las células T destruyen las células infectadas o liberan sustancias químicas que regulan las respuestas inmunitarias. Las células B secretan anticuerpos que se unen con antígenos de patógenos para que puedan ser removidos por otras células o procesos inmunitarios.

Células T

Existen múltiples tipos de células T o linfocitos T. Los tipos principales son las células T asesinas (o citotóxicas) y las células T colaboradoras Ambos tipos se desarrollan a partir de células T inmaduras que se activan por exposición a un antígeno.

Activación de células T

Las células T deben estar activadas. Después de que el patógeno es fagocitado y digerido por los macrófagos, una parte del patógeno se muestra en la superficie del macrófago. Las proteínas que muestran el antígeno (parte del patógeno) se denominan Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC). Hay dos tipos de MHC, MHCI y MHCII. Por lo tanto, los macrófagos se denominan células presentadoras de antígeno como se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\) y Figura\(\PageIndex{3}\). Los linfocitos B también pueden actuar como células presentadoras de antígeno. Las células T colaboradoras se activan más fácilmente que las células T asesinas. La activación de las células T asesinas está fuertemente regulada y puede requerir estimulación adicional de las células T colaboradoras.

Células T Ayudantes

Las células T colaboradoras activadas no matan a las células infectadas o cancerosas. En cambio, su papel es “manejar” tanto las respuestas inmunes innatas como las adaptativas dirigiendo a otras células a realizar estas tareas. Controlan otras células liberando citocinas. Estas son proteínas que pueden influir en la actividad de muchos tipos de células, incluidas las células T asesinas citotóxicas (a veces denominadas solo células T asesinas), las células B y los macrófagos. Por ejemplo, algunas citocinas liberadas por las células T colaboradoras ayudan a activar las células T asesinas.

Figura\(\PageIndex{2}\): Después de ser activadas por una célula presentadora de antígeno, las células T colaboradoras desencadenan otras células del sistema inmune, como la activación de células B para producir anticuerpos, el reclutamiento y activación de macrófagos y la activación de células T asesinas citotóxicas. En esta imagen, APC significa células presentadoras de antígeno y CD4 ⁺ significa glicoproteína de diferenciación de conglomerados que está presente en la superficie de las células T colaboradoras.

Células T asesinas (células T citotóxicas)

Cuando las células del cuerpo infectadas presentan antígeno patógeno a una célula T asesina, se activa (ver panel inferior de la Figura\(\PageIndex{3}\)). Las células T asesinas activadas inducen la muerte de células que portan un antígeno específico no propio debido a que están infectadas con patógenos o son cancerosas. El antígeno se dirige a la célula para su destrucción por las células T asesinas, que viajan a través del torrente sanguíneo en busca de células diana para matar. Las células T asesinas pueden usar diversos mecanismos para matar las células diana. Una forma es liberando toxinas en gránulos que ingresan y matan a las células infectadas o cancerosas (Figura\(\PageIndex{3}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\): Las células T CD4+ (Ayudantes) sin tratamiento previo se acoplan a moléculas del MHC II en las células presentadoras de antígeno (CPA) y se activan. Los clones de la célula T auxiliar activada, a su vez, activan las células B y las células T CD8+ (asesinas), que se convierten en células T citotóxicas. Los linfocitos T citotóxicos matan las células infectadas.

Activación de células B y células B

Las células B, o linfocitos B, son las principales células involucradas en la creación de anticuerpos que circulan en el plasma sanguíneo y la linfa. Los anticuerpos son proteínas grandes en forma de Y utilizadas por el sistema inmune para identificar y neutralizar a los invasores extraños. Además de producir anticuerpos, las células B también pueden funcionar como células presentadoras de antígeno o secretar citocinas que ayudan a controlar otras células inmunitarias y respuestas.

Antes de que las células B puedan funcionar activamente para defender al huésped, deben activarse. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{4}\), la activación de células B comienza cuando una célula B engulle y digiere un antígeno. El antígeno puede ser flotante o en la parte superior del patógeno. Las células B internalizan el antígeno y lo presentan en su MHC a una célula T auxiliar. La célula T activa y secreta citocinas que ayudan a la célula B a multiplicarse y a las células hijas a madurar en células plasmáticas y células B de memoria. Las células B plasmáticas producen anticuerpos.

Figura\(\PageIndex{4}\): Las células B se activan y se convierten en células plasmáticas productoras de anticuerpos con la ayuda de células T colaboradoras.

Células plasmáticas

Las células plasmáticas son células secretoras de anticuerpos que se forman a partir de células B activadas. Cada célula plasmática es como una pequeña fábrica de anticuerpos. Puede secretar millones de copias de un anticuerpo, cada una de las cuales puede unirse al antígeno específico que activó la célula B original. La especificidad de un anticuerpo a un antígeno específico se ilustra en la Figura\(\PageIndex{5}\). Cuando los anticuerpos se unen con antígenos, hace que las células que los portan sean dianas más fáciles de encontrar y destruir para los fagocitos. Los complejos anticuerpo-antígeno también pueden desencadenar el sistema del complemento del sistema inmune innato, que destruye las células en una cascada de enzimas proteicas. Además, es probable que los complejos se agrupen (aglutinen). Si esto ocurre, se filtran de la sangre en el bazo o hígado.

Figura\(\PageIndex{5}\): Cada anticuerpo se ajusta a su antígeno como una cerradura se ajusta a una llave.

Inmunidad

La mayoría de las células T y B activadas mueren en pocos días una vez que un patógeno ha sido eliminado del cuerpo. Sin embargo, algunas de las células sobreviven y permanecen en el cuerpo como células T de memoria o células B de memoria. Estas células de memoria están listas para activar una respuesta inmediata si vuelven a estar expuestas al mismo antígeno en el futuro. Esta es la base de la inmunidad.

La primera referencia conocida al concepto de inmunidad se relaciona con la peste bubónica (ver Figura\(\PageIndex{6}\)). En 430 a.C., un historiador y general griego llamado Tucídides señaló que las personas que se habían recuperado de un ataque anterior de la peste podían amamantar a las personas enfermas de la peste sin contraer la enfermedad por segunda vez. Ahora sabemos que esto es cierto para muchas enfermedades y ocurre por la inmunidad activa.

Figura\(\PageIndex{6}\): Los tejidos muertos, ennegrecidos en la punta de los dedos y otras extremidades son un signo de la peste bubónica, dando lugar a su otro nombre, la muerte negra.

Inmunidad Activa

La inmunidad activa es la capacidad del sistema inmune adaptativo para resistir un patógeno específico porque ha formado una memoria inmunológica del patógeno. La inmunidad activa es adaptativa porque ocurre durante la vida de un individuo como una adaptación a la infección con un patógeno específico y prepara al sistema inmunológico para futuros desafíos de ese patógeno. La inmunidad activa puede producirse de forma natural o artificial.

Inmunidad activa adquirida naturalmente

La inmunidad activa se adquiere de forma natural cuando un patógeno invade el cuerpo y activa el sistema inmune adaptativo. Cuando termina la infección inicial, quedan células B de memoria y células T de memoria que proporcionan memoria inmunológica del patógeno. Mientras las células de memoria estén vivas, el sistema inmunitario está listo para montar una respuesta inmediata si el mismo patógeno intenta infectar nuevamente al cuerpo.

Inmunidad activa adquirida artificialmente

La inmunidad activa también se puede adquirir artificialmente a través de la inmunización. La inmunización es la exposición deliberada de una persona a un patógeno con el fin de provocar una respuesta inmune adaptativa y la formación de células de memoria específicas de ese patógeno. El patógeno se introduce en una vacuna —generalmente por inyección, a veces por la nariz o la boca (Figura\(\PageIndex{7}\) )— por lo que la inmunización también se llama vacunación.

Figura\(\PageIndex{7}\): Este niño pequeño está recibiendo una vacuna oral contra la polio.

En una vacuna, normalmente se usa solo una parte de un patógeno, una forma debilitada del patógeno o un patógeno muerto. Esto provoca una respuesta inmune adaptativa sin enfermar a la persona inmunizada. Así es como lo más probable es que te volviste inmune a enfermedades como el sarampión, las paperas y la varicela. Las inmunizaciones pueden durar toda la vida o requerir inyecciones de refuerzo periódicas para mantener la inmunidad. Si bien la inmunización generalmente tiene efectos de larga duración, generalmente toma varias semanas desarrollar inmunidad completa.

La inmunización es el método más efectivo jamás descubierto en la prevención de enfermedades infecciosas. Se previenen hasta 3 millones de muertes cada año debido a las vacunas. La inmunidad generalizada debido a las vacunas es en gran parte responsable de la erradicación mundial de la viruela y de la casi eliminación de varias otras enfermedades infecciosas de muchas poblaciones, entre ellas enfermedades como la poliomielitis y el sarampión. La inmunización es tan exitosa porque explota la especificidad natural y la inducibilidad del sistema inmune adaptativo.

Inmunidad Pasiva

La inmunidad pasiva resulta cuando se transfieren anticuerpos específicos de patógenos o células T activadas a una persona que nunca ha estado expuesta al patógeno. La inmunidad pasiva proporciona protección inmediata contra un patógeno, pero el sistema inmune adaptativo no desarrolla memoria inmunológica para proteger al huésped del mismo patógeno en el futuro. A diferencia de la inmunidad activa, la inmunidad pasiva dura solo mientras los anticuerpos transferidos o las células T sobrevivan en la sangre. Esto suele ser entre unos días y unos meses. Sin embargo, al igual que la inmunidad activa, la inmunidad pasiva se puede adquirir tanto de forma natural como artificial.

Inmunidad Pasiva Adquirida Naturalmente

La inmunidad pasiva es adquirida de forma natural por un feto a través de la sangre de su madre. Los anticuerpos se transportan de la madre al feto a través de la placenta, por lo que los bebés tienen altos niveles de anticuerpos al nacer. Sus anticuerpos tienen el mismo rango de especificidad antigénica que los de su madre, la inmunidad pasiva también puede ser adquirida por un lactante a través de la leche materna. Esto brinda a los bebés pequeños protección contra patógenos comunes en su entorno mientras su propio sistema inmunológico madura.

Inmunidad Pasiva Artificialmente Adquirida

Los niños mayores y los adultos pueden adquirir inmunidad pasiva artificialmente a través de la inyección de anticuerpos o células T activadas. Esto se puede hacer cuando existe un alto riesgo de infección y un tiempo insuficiente para que el organismo desarrolle inmunidad activa a través de la vacunación. También se puede hacer para reducir síntomas de enfermedad en curso o para compensar enfermedades de inmunodeficiencia (para estas últimas, ver el concepto Trastornos del Sistema Inmune).

Evasión Inmune Adaptativa

Muchos patógenos han existido desde hace mucho tiempo, viviendo con poblaciones humanas durante generaciones. Para persistir, algunos han desarrollado mecanismos para evadir el sistema inmune adaptativo de los huéspedes humanos. Una forma en que lo han hecho es cambiando rápidamente sus antígenos no esenciales. A esto se le llama variación antigénica. Un ejemplo de un patógeno que toma este enfoque es el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). Muta rápidamente por lo que las proteínas de su envoltura viral cambian constantemente. Para cuando el sistema inmune adaptativo responde, los antígenos del virus han cambiado. La variación antigénica es la razón principal por la que los esfuerzos para desarrollar una vacuna contra el VIH aún no han tenido éxito.

Otro enfoque de evasión que algunos patógenos pueden tomar es enmascarar antígenos patógenos con moléculas hospedadoras para que el sistema inmunitario del huésped no pueda detectar los antígenos. El VIH también toma este enfoque. La envoltura que cubre el virus se forma a partir de la membrana más externa de la célula hospedadora.

Característica: Mi cuerpo humano

Si piensas que las vacunas son solo para niños, piénsalo otra vez. Existen varias vacunas recomendadas por los CDC para personas mayores de 18 años. En este enlace se muestra el horario de vacunas recomendado para todos los adultos mayores de 19 años. Se pueden recomendar vacunas adicionales para ciertos adultos en función de afecciones médicas específicas u otras indicaciones. ¿Estás al día con tus vacunas? Puedes consultar con tu médico para estar seguro.

Revisar

1. ¿Qué es el sistema inmune adaptativo?
2. Describir las células principales del sistema inmune adaptativo.
3. ¿Cómo se activan los linfocitos?
4. Identificar dos tipos comunes de células T y sus funciones.
5. ¿Cómo ayudan las células B activadas a defenderse de los patógenos?
6. Definir la inmunidad.
7. ¿Cuáles son las dos formas en que puede surgir la inmunidad activa?
8. ¿En qué se diferencia la inmunidad pasiva de la inmunidad activa?
9. ¿Cómo puede ocurrir la inmunidad pasiva?
10. ¿Qué formas de evadir el sistema inmune adaptativo humano evolucionaron en el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH)?
11. Describir dos formas en las que las células B y las células T trabajan juntas para generar respuestas inmunitarias adaptativas.
12. ¿Qué células matan directamente a las células infectadas por patógenos o cancerosas?
    1. A. Células plasmáticas
    2. B. Células T asesinas
    3. C. Células T colaboradoras
    4. D. Todo lo anterior
13. ¿Por qué las vacunas implican la exposición de una persona a una versión de un patógeno?
14. Verdadero o Falso. La inmunización es una forma de inmunidad pasiva.
15. Verdadero o Falso. Los anticuerpos transmitidos de madre a hijo a través de la leche materna provocan la formación de células B de memoria e inmunidad a largo plazo.

Explora más

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Mire este video para conocer el estado reciente del desarrollo de la vacuna contra el VIH:

Atribuciones

1. Células T asesinas rodeadas de células cancerosas por NIH, dominio público vía Wikimedia Commons
2. Receptores de células T por Charles Molnar, CC BY 4.0 vía BC Campus
3. Activación de linfocitos por Mikael Häggström, dominio público vía Wikimedia Commons
4. Activación de células B por Fred the Oyster, dominio público vía Wikimedia Commons
5. Anticuerpo por Fvasconcellos, Dominio público vía Wikimedia Commons
6. Gangrena acral de dígitos por CDC, Dominio público vía Wikimedia Commons
7. Polio cae por USAID, Dominio Público, vía Wikimedia Commons
8. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0