42.2: Respuesta Inmune Adaptativa

Habilidades para Desarrollar

• Explicar la inmunidad adaptativa
• Comparar y contrastar la inmunidad adaptativa e innata
• Describir la respuesta inmune mediada por células y la respuesta inmune humoral
• Describir la tolerancia inmune

La respuesta inmune adaptativa o adquirida tarda días o incluso semanas en establecerse, mucho más larga que la respuesta innata; sin embargo, la inmunidad adaptativa es más específica para los patógenos y tiene memoria. La inmunidad adaptativa es una inmunidad que ocurre después de la exposición a un antígeno ya sea de un patógeno o de una vacunación. Esta parte del sistema inmune se activa cuando la respuesta inmune innata es insuficiente para controlar una infección. De hecho, sin información del sistema inmune innato, no se pudo movilizar la respuesta adaptativa. Existen dos tipos de respuestas adaptativas: la respuesta inmune mediada por células, que es llevada a cabo por las células T, y la respuesta inmune humoral, que es controlada por células B activadas y anticuerpos. Las células T activadas y las células B que son específicas de estructuras moleculares en el patógeno proliferan y atacan al patógeno invasor. Su ataque puede matar patógenos directamente o secretar anticuerpos que potencian la fagocitosis de patógenos e interrumpen la infección. La inmunidad adaptativa también implica una memoria para brindar al huésped protección a largo plazo contra la reinfección con el mismo tipo de patógeno; al volver a exponerse, esta memoria facilitará una respuesta eficiente y rápida.

Células presentadoras de antígeno

A diferencia de las células NK del sistema inmune innato, las células B (linfocitos B) son un tipo de glóbulo blanco que da lugar a anticuerpos, mientras que las células T (linfocitos T) son un tipo de glóbulo blanco que juega un papel importante en la respuesta inmune. Las células T son un componente clave en la respuesta mediada por células, la respuesta inmune específica que utiliza las células T para neutralizar las células que han sido infectadas con virus y ciertas bacterias. Hay tres tipos de células T: células T citotóxicas, auxiliares y supresoras. Las células T citotóxicas destruyen las células infectadas por virus en la respuesta inmune mediada por células, y las células T colaboradoras desempeñan un papel en la activación de las respuestas inmunitarias mediadas por anticuerpos y células. Las células T supresoras desactivan las células T y las células B cuando son necesarias, y así evitan que la respuesta inmune se vuelva demasiado intensa.

Un antígeno es una macromolécula extraña o “no propia” que reacciona con las células del sistema inmune. No todos los antígenos provocarán una respuesta. Por ejemplo, los individuos producen innumerables antígenos “propios” y están constantemente expuestos a antígenos extraños inofensivos, como proteínas de alimentos, polen o componentes de polvo. La supresión de las respuestas inmunes a macromoléculas inofensivas está altamente regulada y normalmente evita procesos que podrían ser dañinos para el huésped, conocidos como tolerancia.

El sistema inmune innato contiene células que detectan antígenos potencialmente dañinos, para luego informar a la respuesta inmune adaptativa sobre la presencia de estos antígenos. Una célula presentadora de antígeno (APC) es una célula inmune que detecta, envuelve e informa la respuesta inmune adaptativa sobre una infección. Cuando se detecta un patógeno, estas APC fagocitarán al patógeno y lo digieren para formar muchos fragmentos diferentes del antígeno. Los fragmentos de antígeno serán transportados entonces a la superficie de la APC, donde servirán como indicador a otras células inmunes. Las células dendríticas son células inmunes que procesan material antigénico; están presentes en la piel (células de Langerhans) y el revestimiento de la nariz, los pulmones, el estómago y los intestinos. En ocasiones una célula dendrítica se presenta en la superficie de otras células para inducir una respuesta inmune, funcionando así como una célula presentadora de antígeno. Los macrófagos también funcionan como APC. Antes de la activación y diferenciación, las células B también pueden funcionar como APC.

Después de la fagocitosis por APC, la vesícula fagocítica se fusiona con un lisosoma intracelular formando fagolisosoma. Dentro del fagolisosoma, los componentes se descomponen en fragmentos; los fragmentos se cargan luego en moléculas MHC clase I o MHC clase II y se transportan a la superficie celular para la presentación del antígeno, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Tenga en cuenta que los linfocitos T no pueden responder adecuadamente al antígeno a menos que se procese e incruste en una molécula MHC II. Las APC expresan MHC en sus superficies, y cuando se combinan con un antígeno extraño, estos complejos señalan un invasor “no propio”. Una vez que el fragmento de antígeno está incrustado en la molécula MHC II, la célula inmune puede responder. Las células T auxiliares son uno de los principales linfocitos que responden a las células presentadoras de antígeno. Recordemos que todas las demás células nucleadas del cuerpo expresaban moléculas del MHC I, que señalan “sanas” o “normales”.

Figura\(\PageIndex{1}\): Una APC, como un macrófago, envuelve y digiere una bacteria extraña. Un antígeno de la bacteria se presenta en la superficie celular junto con una molécula MHC II. Los linfocitos de la respuesta inmune adaptativa interactúan con moléculas MHC II incrustadas en antígeno para madurar en células inmunitarias funcionales.

Linfocitos T y B

Los linfocitos en la sangre circulante humana son aproximadamente de 80 a 90 por ciento de células T, mostradas en la Figura\(\PageIndex{2}\), y de 10 a 20 por ciento de células B. Recordemos que las células T están involucradas en la respuesta inmune mediada por células, mientras que las células B son parte de la respuesta inmune humoral.

Las células T abarcan una población heterogénea de células con funciones extremadamente diversas. Algunas células T responden a las APC del sistema inmune innato e inducen indirectamente respuestas inmunitarias liberando citocinas. Otras células T estimulan a las células B para preparar su propia respuesta. Otra población de células T detecta señales de APC y mata directamente a las células infectadas. Otras células T están involucradas en la supresión de reacciones inmunitarias inapropiadas a antígenos inofensivos o “propios”.

Figura\(\PageIndex{2}\): Esta micrografía electrónica de barrido muestra un linfocito T, el cual es responsable de la respuesta inmune mediada por células. Las células T son capaces de reconocer antígenos. (crédito: modificación del trabajo por parte del NCI; datos de barra de escala de Matt Russell)

Las células T y B presentan un tema común de reconocimiento/unión de antígenos específicos a través de un receptor complementario, seguido de activación y autoamplificación/maduración para unirse específicamente al antígeno particular del patógeno infeccioso. Los linfocitos T y B también son similares en que cada célula solo expresa un tipo de receptor de antígeno. Cualquier individuo puede poseer una población de células T y B que juntas expresan una variedad casi ilimitada de receptores de antígeno que son capaces de reconocer prácticamente cualquier patógeno infeccioso. Las células T y B se activan cuando reconocen pequeños componentes de antígenos, llamados epítopos, presentados por las CPA, ilustrados en la Figura\(\PageIndex{3}\). Nótese que el reconocimiento ocurre en un epítopo específico en lugar de en todo el antígeno; por esta razón, los epítopos se conocen como “determinantes antigénicos”. En ausencia de información de APC, las células T y B permanecen inactivas, o sin tratamiento previo, y son incapaces de preparar una respuesta inmune. El requisito de información de las APCs de inmunidad innata para desencadenar la activación de células B o células T ilustra la naturaleza esencial de la respuesta inmune innata al funcionamiento de todo el sistema inmune.

Figura\(\PageIndex{3}\): Un antígeno es una macromolécula que reacciona con componentes del sistema inmune. Un antígeno dado puede contener varios motivos que son reconocidos por las células inmunitarias. Cada motivo es un epítopo. En esta figura, toda la estructura es un antígeno, y los componentes naranja, salmón y verde que se proyectan de ella representan epítopos potenciales.

Las células T vírgenes pueden expresar una de dos moléculas diferentes, CD4 o CD8, en su superficie, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{4}\), y en consecuencia se clasifican como células CD4 ⁺ o CD8 ⁺. Estas moléculas son importantes porque regulan cómo una célula T interactuará y responderá a una APC. Las células ^CD4+ sin tratamiento previo se unen a las CPA a través de sus moléculas MHC II incrustadas en antígeno y son estimuladas para convertirse en linfocitos T (T _H) cooperadores, células que estimulan directamente a las células B (o células T citotóxicas) o secretan citocinas para informar a más y diversas células diana sobre la amenaza patógena. Por el contrario, las células CD8 ⁺ se acoplan a moléculas MHC I incrustadas en antígeno en las APCs y son estimuladas para convertirse en linfocitos T citotóxicos (CTL), que matan directamente a las células infectadas por apoptosis y emiten citocinas para amplificar la respuesta inmune. Las dos poblaciones de células T tienen diferentes mecanismos de protección inmune, pero ambas se unen a moléculas del MHC a través de sus receptores de antígeno llamados receptores de células T (TCR). Las moléculas de superficie CD4 o CD8 diferencian si el TCR se acoplará a una molécula MHC II o a una molécula MHC I. Debido a que ayudan en la especificidad de unión, las moléculas CD4 y CD8 se describen como correceptores.

Figura\(\PageIndex{4}\): Las células T ^CD4+ vínicas se acoplan a moléculas del MHC II en las células presentadoras de antígeno (APC) y se activan. Los clones de la célula T auxiliar activada, a su vez, activan las células B y las células T CD8 ⁺, que se convierten en células T citotóxicas. Los linfocitos T citotóxicos matan las células infectadas.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las células T es falsa?

1. Las células T auxiliares liberan citocinas mientras que las células T citotóxicas matan a la
2. Las células T auxiliares son CD4 ⁺, mientras que las células T citotóxicas son CD8 ⁺.
3. MHC II es un receptor que se encuentra en la mayoría de las células del cuerpo, mientras que el MHC I es un receptor que se encuentra solo en las células inmunes
4. El receptor de células T se encuentra en las células T CD4 ^{+ y CD8 +}.

Contestar

C

Considera los innumerables antígenos posibles a los que un individuo estará expuesto durante toda la vida. El sistema inmune adaptativo de los mamíferos es experto en responder apropiadamente a cada antígeno. Los mamíferos tienen una enorme diversidad de poblaciones de células T, resultado de la diversidad de TCR. Cada TCR consiste en dos cadenas polipeptídicas que abarcan la membrana de las células T, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{5}\); las cadenas están unidas por un puente disulfuro. Cada cadena polipeptídica está compuesta por un dominio constante y un dominio variable: un dominio, en este sentido, es una región específica de una proteína que puede ser reguladora o estructural. El dominio intracelular está implicado en la señalización intracelular. Una sola célula T expresará miles de copias idénticas de una variante específica de TCR en su superficie celular. La especificidad del sistema inmune adaptativo ocurre porque sintetiza millones de diferentes poblaciones de células T, cada una expresando un TCR que difiere en su dominio variable. Esta diversidad de TCR se logra mediante la mutación y recombinación de genes que codifican estos receptores en precursores de células madre de células T. La unión entre una molécula MHC que presenta antígeno y una “coincidencia” de TCR complementaria indica que el sistema inmunitario adaptativo necesita activar y producir esa célula T específica porque su estructura es apropiada para reconocer y destruir el patógeno invasor.

Figura\(\PageIndex{5}\): Un receptor de células T abarca la membrana y proyecta regiones de unión variables en el espacio extracelular para unirse a antígenos procesados a través de moléculas MHC en las CPA.

Linfocitos T auxiliares

Los linfocitos T _H funcionan indirectamente para identificar patógenos potenciales para otras células del sistema inmune. Estas células son importantes para las infecciones extracelulares, como las causadas por ciertas bacterias, helmintos y protozoos. Los linfocitos T _H reconocen antígenos específicos mostrados en los complejos MHC II de APC. Hay dos poblaciones principales de células T _H: T _H 1 y T _H 2. Las células T _H 1 secretan citoquinas para potenciar las actividades de los macrófagos y otras células T. Las células T _H 1 activan la acción de las células T citotóxicas, así como de los macrófagos. Las células T _H 2 estimulan a las células B vírgenes para destruir invasores extraños a través de la secreción de anticuerpos. El que se desarrolle una respuesta inmune T _{H 1 o una T H} 2 depende de los tipos específicos de citocinas secretadas por las células del sistema inmunitario innato, lo que a su vez depende de la naturaleza del patógeno invasor.

La respuesta mediada por T _H1 involucra macrófagos y se asocia con inflamación. Recordemos las defensas de primera línea de los macrófagos involucrados en la respuesta inmune innata. Algunas bacterias intracelulares, como Mycobacterium tuberculosis, han evolucionado para multiplicarse en los macrófagos después de haber sido engullidos. Estos patógenos evaden los intentos de los macrófagos de destruir y digerir el patógeno. Cuando ocurre la infección por M. tuberculosis, los macrófagos pueden estimular a las células T vívidas para que se conviertan en células T _H 1. Estas células T estimuladas secretan citocinas específicas que envían retroalimentación al macrófago para estimular sus capacidades digestivas y permitirle destruir la M. tuberculosis colonizadora. De la misma manera, los macrófagos activados por T _H 1 también se vuelven más adecuados para ingerir y matar células tumorales. En resumen, las respuestas T _H 1 están dirigidas hacia invasores intracelulares mientras que las respuestas T _H 2 están dirigidas a aquellos que son extracelulares.

Linfocitos B

Cuando son estimuladas por la vía T _H 2, las células B vírgenes se diferencian en células plasmáticas secretoras de anticuerpos. Una célula plasmática es una célula inmune que secreta anticuerpos; estas células surgen de células B que fueron estimuladas por antígenos. Similar a las células T, las células B vírgenes inicialmente están recubiertas en miles de receptores de células B (BCR), que son formas unidas a membrana de Ig (inmunoglobulina, o un anticuerpo). El receptor de células B tiene dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras conectadas por enlaces disulfuro. Cada cadena tiene una región constante y una variable; esta última está involucrada en la unión al antígeno. Otras dos proteínas de membrana, Ig alfa e Ig beta, están involucradas en la señalización. Los receptores de cualquier célula B en particular, como se muestra en la Figura,\(\PageIndex{6}\) son todos iguales, pero los cientos de millones de células B diferentes en un individuo tienen distintos dominios de reconocimiento que contribuyen a una amplia diversidad en los tipos de estructuras moleculares a las que pueden unirse. En este estado, las células B funcionan como APCs. Se unen y engullan antígenos extraños a través de sus BCR y luego muestran antígenos procesados en el contexto de moléculas MHC II a células T _H 2. Cuando una célula T _H 2 detecta que una célula B está unida a un antígeno relevante, secreta citocinas específicas que inducen a la célula B a proliferar rápidamente, lo que hace miles de copias idénticas (clonales) de la misma, y luego sintetiza y secreta anticuerpos con el mismo patrón de reconocimiento de antígeno que los BCR. La activación de células B correspondientes a una variante específica de BCR y la proliferación dramática de esa variante se conoce como selección clonal. Este fenómeno cambia drásticamente, pero brevemente, las proporciones de variantes de BCR expresadas por el sistema inmune, y desplaza el equilibrio hacia los BCR específicos del patógeno infeccioso.

Figura\(\PageIndex{6}\): Los receptores de células B están incrustados en las membranas de las células B y se unen a una variedad de antígenos a través de sus regiones variables. La región de transducción de señales transfiere la señal a la célula.

Las células T y B difieren de una manera fundamental: mientras que las células T se unen a antígenos que han sido digeridos e incrustados en moléculas del MHC por las APCs, las células B funcionan como APCs que se unen a antígenos intactos que no han sido procesados. Aunque las células T y B reaccionan con moléculas que se denominan “antígenos”, estos linfocitos en realidad responden a tipos muy diferentes de moléculas. Las células B deben poder unirse a antígenos intactos porque secretan anticuerpos que deben reconocer directamente al patógeno, en lugar de digerir restos del patógeno. Las moléculas bacterianas de carbohidratos y lípidos pueden activar las células B independientemente de las células T.

Linfocitos T citotóxicos

Los CTL, una subclase de células T, funcionan para eliminar infecciones directamente. La parte mediada por células del sistema inmune adaptativo consiste en CTL que atacan y destruyen las células infectadas. Los CTL son particularmente importantes en la protección contra infecciones virales; esto se debe a que los virus se replican dentro de las células donde están protegidos del contacto extracelular con anticuerpos circulantes. Cuando las APCs fagocitan patógenos y presentan antígenos embebidos en MHC I a células T ^CD8+ vínicas que expresan TCR complementarios, las células T ^CD8+ se activan para proliferar de acuerdo con la selección clonal. Estos CTL resultantes luego identifican no APCs que muestran los mismos antígenos embebidos en MHC I (por ejemplo, proteínas virales), por ejemplo, los CTL identifican células hospedadoras infectadas.

Intracelularmente, las células infectadas generalmente mueren después de que el patógeno infeccioso se replica a una concentración suficiente y lisa la célula, como muchos virus lo hacen. Los CTL intentan identificar y destruir las células infectadas antes de que el patógeno pueda replicarse y escapar, deteniendo así la progresión de las infecciones intracelulares. Los CTL también apoyan a los linfocitos NK para destruir los cánceres tempranos. Las citocinas secretadas por la respuesta T _H 1 que estimula los macrófagos también estimulan los CTL y potencian su capacidad para identificar y destruir células y tumores infectados.

Los CTL detectan antígenos embebidos en MHC I al interactuar directamente con células infectadas a través de sus TCR. La unión de los TCR con antígenos activa los CTL para liberar perforina y granzima, enzimas degradativas que inducirán la apoptosis de la célula infectada. Recordemos que este es un mecanismo de destrucción similar al utilizado por las células NK. En este proceso, el CTL no se infecta y no se ve perjudicado por la secreción de perforina y granzimas. De hecho, las funciones de las células NK y los CTL son complementarias y maximizan la eliminación de células infectadas, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{7}\). Si la célula NK no puede identificar el patrón de “auto faltante” de las moléculas MHC I reguladas a la baja, entonces el CTL puede identificarlo por el complejo de MHC I con antígenos extraños, lo que señala “auto alterado”. De manera similar, si el CTL no puede detectar MHC I embebido en antígeno debido a que los receptores están agotados de la superficie celular, las células NK destruirán la célula en su lugar. Los CTL también emiten citocinas, como los interferones, que alteran la expresión de proteínas superficiales en otras células infectadas, de manera que las células infectadas pueden identificarse y destruirse fácilmente. Además, estos interferones también pueden evitar que las células infectadas por virus liberen partículas de virus.

Figura\(\PageIndex{7}\): Las células asesinas naturales (NK) reconocen el receptor MHC I en células sanas. Si el MHC I está ausente, la célula se lisa.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

Con base en lo que sabes sobre los receptores del MHC, ¿por qué crees que un órgano trasplantado de un donante incompatible a un receptor será rechazado?

Contestar

Los receptores MHC difieren de persona a persona. Por lo tanto, los receptores MHC en un donante incompatible se consideran “no propios” y son rechazados por el sistema inmune.

Las células plasmáticas y los CTL se denominan colectivamente células efectoras: representan versiones diferenciadas de sus homólogos no tratados previamente, y están involucrados en lograr la defensa inmune de matar patógenos y células hospedadoras infectadas.

Superficies mucosas y tolerancia inmune

Las respuestas inmunes innatas y adaptativas discutidas hasta ahora comprenden el sistema inmune sistémico (que afecta a todo el cuerpo), el cual es distinto del sistema inmune mucoso. La inmunidad mucosa está formada por tejido linfoide asociado a la mucosa, que funciona independientemente del sistema inmune sistémico, y que tiene sus propios componentes innatos y adaptativos. El tejido linfoide asociado a la mucosa (MALT), ilustrado en la Figura\(\PageIndex{8}\), es una colección de tejido linfático que se combina con tejido epitelial que recubre la mucosa en todo el cuerpo. Este tejido funciona como barrera inmune y respuesta en áreas del cuerpo con contacto directo con el ambiente externo. Los sistemas inmunes sistémicos y mucosos utilizan muchos de los mismos tipos de células. Las partículas extrañas que llegan a MALT son absorbidas por células epiteliales absorbentes llamadas células M y entregadas a las APCs localizadas directamente debajo del tejido mucoso. Las células M funcionan en el transporte descrito, y se localizan en el parche de Peyer, un nódulo linfoide. Las APC del sistema inmune mucoso son principalmente células dendríticas, con células B y macrófagos que tienen papeles menores. Los antígenos procesados que se muestran en las CPA son detectados por las células T en el MALT y en varios sitios de inducción de la mucosa, como las amígdalas, adenoides, apéndice o los ganglios linfáticos mesentéricos del intestino. Las células T activadas luego migran a través del sistema linfático y al sistema circulatorio a los sitios mucosos de infección.

Figura\(\PageIndex{8}\): Se muestra la topología y función de MALT intestinal. Los patógenos son captados por las células M en el epitelio intestinal y excretados en una bolsa formada por la superficie interna de la célula. El bolsillo contiene células presentadoras de antígeno como las células dendríticas, que engullan los antígenos, luego los presentan con moléculas MHC II en la superficie celular. Las células dendríticas migran a un tejido subyacente llamado parche de Peyer. Las células presentadoras de antígeno, las células T y las células B se agregan dentro del parche de Peyer, formando folículos linfoides organizados. Ahí se activan algunas células T y células B. Otras células dendríticas cargadas de antígeno migran a través del sistema linfático donde activan las células B, las células T y las células plasmáticas en los ganglios linfáticos. Las células activadas luego regresan a los sitios efectores del tejido MALT. IgA y otros anticuerpos se secretan en la luz intestinal.

La MALT es un componente crucial de un sistema inmune funcional porque las superficies mucosas, como las fosas nasales, son los primeros tejidos sobre los que se depositan los patógenos inhalados o ingeridos. El tejido mucoso incluye la boca, la faringe y el esófago, y los tractos gastrointestinal, respiratorio y urogenital.

El sistema inmunológico tiene que ser regulado para evitar respuestas derrochadoras e innecesarias a sustancias inofensivas, y lo más importante para que no se atente al “yo”. La capacidad adquirida para prevenir una respuesta inmune innecesaria o dañina a una sustancia extraña detectada que se sabe que no causa enfermedad se describe como tolerancia inmune. La tolerancia inmune es crucial para mantener la homeostasis de la mucosa dada la tremenda cantidad de sustancias extrañas (como proteínas alimentarias) que encuentran las CPA de la cavidad oral, la faringe y la mucosa gastrointestinal. La tolerancia inmune es provocada por las APCs especializadas en el hígado, los ganglios linfáticos, el intestino delgado y el pulmón que presentan antígenos inofensivos a una población excepcionalmente diversa de células T reguladoras (T _reg), linfocitos especializados que suprimen la inflamación local e inhiben la secreción de factores inmunes estimuladores. El resultado combinado de las células T _reg es prevenir la activación inmunológica y la inflamación en compartimentos tisulares no deseados y permitir que el sistema inmunitario se centre en los patógenos. Además de promover la tolerancia inmune a antígenos inofensivos, otros subconjuntos de células T _reg están involucrados en la prevención de la respuesta autoinmune, que es una respuesta inmune inapropiada a las células hospedadoras o autoantígenos. Otra clase T _reg suprime las respuestas inmunes a patógenos dañinos después de que la infección se haya aclarado para minimizar el daño de las células huésped inducido por la inflamación y la lisis celular.

Memoria Inmunológica

El sistema inmune adaptativo posee un componente de memoria que permite una respuesta eficiente y dramática a la reinvasión del mismo patógeno. La memoria es manejada por el sistema inmune adaptativo con poca dependencia de las señales de la respuesta innata. Durante la respuesta inmune adaptativa a un patógeno que no se había encontrado antes, llamada respuesta primaria, las células plasmáticas secretoras de anticuerpos y las células T diferenciadas aumentan, luego se estabilizan con el tiempo. A medida que las células B y T maduran en células efectoras, un subconjunto de las poblaciones vírgenes se diferencia en células de memoria B y T con las mismas especificidades de antígeno, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{9}\).

Una célula de memoria es un linfocito B o T específico de antígeno que no se diferencia en células efectoras durante la respuesta inmune primaria, pero que puede convertirse inmediatamente en células efectoras tras la reexposición al mismo patógeno. Durante la respuesta inmune primaria, las células de memoria no responden a los antígenos y no contribuyen a las defensas del huésped. A medida que se elimina la infección y disminuyen los estímulos patógenos, los efectores ya no son necesarios y sufren apoptosis. En contraste, las células de memoria persisten en la circulación.

Figura\(\PageIndex{9}\): Después de unir inicialmente un antígeno al receptor de células B (BCR), una célula B internaliza el antígeno y lo presenta en MHC II. Una célula T auxiliar reconoce el complejo MHC II—antígeno y activa la célula B. Como resultado, se producen células B de memoria y células plasmáticas.

Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

El antígeno Rh se encuentra en los glóbulos rojos Rh positivos. Una hembra Rh negativa generalmente puede llevar un feto Rh positivo a término sin dificultad. Sin embargo, si tiene un segundo feto Rh positivo, su cuerpo puede lanzar un ataque inmune que cause enfermedad hemolítica del recién nacido. ¿Por qué cree que la enfermedad hemolítica es solo un problema durante el segundo embarazo o posteriores?

Contestar

Si la sangre de la madre y el feto se mezcla, las células de memoria que reconocen el antígeno Rh pueden formarse tarde en el primer embarazo. Durante embarazos posteriores, estas células de memoria lanzan un ataque inmune sobre las células sanguíneas fetales. La inyección de anticuerpo anti-RH durante el primer embarazo evita que se produzca la respuesta inmune.

Si el patógeno nunca se vuelve a encontrar durante la vida del individuo, las células de memoria B y T circularán por algunos años o incluso varias décadas y morirán gradualmente, nunca habiendo funcionado como células efectoras. Sin embargo, si el hospedador se vuelve a exponer al mismo tipo de patógeno, las células de memoria circulantes se diferenciarán inmediatamente en células plasmáticas y CTL sin entrada de APCs o células T _H. Una razón por la que la respuesta inmune adaptativa se retrasa es porque lleva tiempo identificar y activar las células B y T vírgenes con las especificidades antigénicas apropiadas. Tras la reinfección, se omite este paso, y el resultado es una producción más rápida de defensas inmunitarias. Las células B de memoria que se diferencian en células plasmáticas producen cantidades de anticuerpos de decenas a cien veces mayores que las que se secretaron durante la respuesta primaria, como\(\PageIndex{10}\) ilustra el gráfico de la Figura. Esta respuesta rápida y dramática de anticuerpos puede detener la infección incluso antes de que pueda establecerse, y el individuo puede no darse cuenta de que había estado expuesto.

Figura\(\PageIndex{10}\): En la respuesta primaria a la infección, los anticuerpos se secretan primero de las células plasmáticas. Tras la reexposición al mismo patógeno, las células de memoria se diferencian en células plasmáticas secretoras de anticuerpos que producen una mayor cantidad de anticuerpo por un período de tiempo más largo.

La vacunación se basa en el conocimiento de que la exposición a antígenos no infecciosos, derivados de patógenos conocidos, genera una respuesta inmune primaria leve. La respuesta inmune a la vacunación puede no ser percibida por el huésped como enfermedad, pero aún así confiere memoria inmune. Cuando se expone al patógeno correspondiente al que se vacunó un individuo, la reacción es similar a una exposición secundaria. Debido a que cada reinfección genera más células de memoria y mayor resistencia al patógeno, y debido a que algunas células de memoria mueren, ciertos cursos de vacunas implican una o más vacunas de refuerzo para imitar exposiciones repetidas: por ejemplo, los potenciadores del tétanos son necesarios cada diez años porque solo las células de memoria vivir tanto tiempo.

Memoria Inmune Mucosa

Un subconjunto de células T y B del sistema inmune de la mucosa se diferencia en células de memoria al igual que en el sistema inmune sistémico. Tras la reinvasión del mismo tipo de patógeno, se produce una respuesta inmune pronunciada en el sitio mucoso donde se depositó el patógeno original, pero también se organiza una defensa colectiva dentro del tejido mucoso interconectado o adyacente. Por ejemplo, la memoria inmune de una infección en la cavidad oral también provocaría una respuesta en la faringe si la cavidad oral estuviera expuesta al mismo patógeno.

Conexión de carrera: Vacunólogo

La vacunación (o inmunización) implica el suministro, generalmente por inyección como se muestra en la Figura\(\PageIndex{11}\), de antígeno (s) no infeccioso (s) derivado (s) de patógenos conocidos. Otros componentes, llamados adyuvantes, se entregan en paralelo para ayudar a estimular la respuesta inmune. La memoria inmunológica es la razón por la que funcionan las vacunas. Idealmente, el efecto de la vacunación es provocar memoria inmunológica y, por lo tanto, resistencia a patógenos específicos sin que el individuo tenga que experimentar una infección.

Figura\(\PageIndex{11}\): Las vacunas a menudo se administran por inyección en el brazo. (crédito: El aprendiz de aviador mate del fotógrafo de la Marina de los Estados Unidos Christopher D. Blachly)

Los vacunólogos participan en el proceso de desarrollo de la vacuna desde la idea inicial hasta la disponibilidad de la vacuna terminada. Este proceso puede llevar décadas, puede costar millones de dólares y puede implicar muchos obstáculos en el camino. Por ejemplo, las vacunas inyectadas estimulan el sistema inmune sistémico, provocando inmunidad humoral y mediada por células, pero tienen poco efecto sobre la respuesta de la mucosa, lo que presenta un desafío porque muchos patógenos se depositan y replican en los compartimentos mucosos, y la inyección no proporciona la mayor cantidad de memoria inmune eficiente para estos agentes de la enfermedad. Por esta razón, los vacunólogos participan activamente en el desarrollo de nuevas vacunas que se aplican vía intranasal, aerosol, oral o transcutánea (absorbida a través de la piel) métodos de administración. Es importante destacar que las vacunas administradas por mucosa provocan inmunidad tanto mucosa como sistémica y producen el mismo nivel de resistencia a enfermedades que las vacunas inyectadas.

Figura\(\PageIndex{12}\): La vacuna contra la polio se puede administrar por vía oral. (crédito: modificación de obra por UNICEF Sverige)

Actualmente se dispone de una versión de la vacuna contra la influenza intranasal, y las vacunas contra la polio y la tifoidea pueden administrarse por vía oral, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{12}\). De igual manera, las vacunas contra el sarampión y la rubéola se están adaptando a la administración de aerosoles mediante dispositivos Eventualmente, las plantas transgénicas pueden diseñarse para producir antígenos de vacuna que se pueden comer para conferir resistencia a enfermedades. Otras vacunas pueden adaptarse a la aplicación rectal o vaginal para provocar respuestas inmunitarias en la mucosa rectal, genitourinaria o reproductiva. Finalmente, los antígenos de vacuna pueden adaptarse a la aplicación transdérmica en la que la piel se raspa ligeramente y se utilizan microagujas para perforar la capa más externa. Además de movilizar la respuesta inmune de la mucosa, esta nueva generación de vacunas puede acabar con la ansiedad asociada a las inyecciones y, a su vez, mejorar la participación de los pacientes.

Centros Primarios del Sistema Inmune

Aunque el sistema inmunitario se caracteriza por la circulación de células por todo el cuerpo, la regulación, maduración e intercomunicación de factores inmunes ocurren en sitios específicos. La sangre hace circular células inmunes, proteínas y otros factores a través del cuerpo. Aproximadamente 0.1 por ciento de todas las células en la sangre son leucocitos, que abarcan monocitos (el precursor de macrófagos) y linfocitos. La mayoría de las células en la sangre son eritrocitos (glóbulos rojos). La linfa es un líquido acuoso que baña tejidos y órganos con glóbulos blancos protectores y no contiene eritrocitos. Las células del sistema inmune pueden viajar entre los distintos sistemas linfático y circulatorio sanguíneo, los cuales están separados por el espacio intersticial, por un proceso llamado extravasación (que pasa a través del tejido circundante).

Las células del sistema inmune se originan a partir de células madre hematopoyéticas en la médula ósea. Las citocinas estimulan estas células madre para diferenciarse en células inmunes. La maduración de las células B ocurre en la médula ósea, mientras que las células T sin tratamiento previo transitan desde la médula ósea hasta el timo para su maduración. En el timo se destruyen las células T inmaduras que expresan TCR complementarios a los autoantígenos. Este proceso ayuda a prevenir las respuestas autoinmunes.

En la maduración, los linfocitos T y B circulan a diversos destinos. Los ganglios linfáticos dispersos por todo el cuerpo, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{13}\), albergan grandes poblaciones de células T y B, células dendríticas y macrófagos. La linfa reúne antígenos a medida que drena de los tejidos. Estos antígenos luego se filtran a través de los ganglios linfáticos antes de que la linfa vuelva a la circulación. Las APC en los ganglios linfáticos capturan y procesan antígenos e informan a los linfocitos cercanos sobre posibles patógenos.

Figura\(\PageIndex{13}\): (a) Los vasos linfáticos transportan un líquido claro llamado linfa por todo el cuerpo. El líquido ingresa (b) a los ganglios linfáticos a través de vasos aferentes. Los ganglios linfáticos están llenos de linfocitos que purgan las células infectantes. Luego, la linfa sale a través de vasos eferentes. (crédito: modificación de obra por parte de NIH, NCI)

El bazo alberga células B y T, macrófagos, células dendríticas y células NK. El bazo, mostrado en la Figura\(\PageIndex{14}\), es el sitio donde las APC que tienen partículas extrañas atrapadas en la sangre pueden comunicarse con los linfocitos. Los anticuerpos son sintetizados y secretados por células plasmáticas activadas en el bazo, y el bazo filtra sustancias extrañas y patógenos complejados con anticuerpos de la sangre. Funcionalmente, el bazo es a la sangre como lo son los ganglios linfáticos a la linfa.

Figura\(\PageIndex{14}\): El bazo es similar a un ganglio linfático pero es mucho más grande y filtra sangre en lugar de linfa. La sangre ingresa al bazo a través de las arterias y sale por las venas. El bazo contiene dos tipos de tejido: pulpa roja y pulpa blanca. La pulpa roja consiste en cavidades que almacenan sangre. Dentro de la pulpa roja, los glóbulos rojos dañados son removidos y reemplazados por otros nuevos. La pulpa blanca es rica en linfocitos que eliminan las bacterias recubiertas de antígeno de la sangre. (crédito: modificación de obra por parte del NCI)

Resumen

La respuesta inmune adaptativa es una respuesta de acción más lenta, más duradera y más específica que la respuesta innata. Sin embargo, la respuesta adaptativa requiere información del sistema inmune innato para funcionar. Las APC muestran antígenos a través de moléculas MHC a células T vírgenes complementarias. En respuesta, las células T se diferencian y proliferan, convirtiéndose en células T _H o CTL. Las células T _H estimulan a las células B que han engullido y presentado antígenos derivados de patógenos. Las células B se diferencian en células plasmáticas que secretan anticuerpos, mientras que los CTL inducen apoptosis en células infectadas intracelularmente o cancerosas. Las células de memoria persisten después de una exposición primaria a un patógeno. Si se produce una reexposición, las células de memoria se diferencian en células efectoras sin la entrada del sistema inmune innato. El sistema inmunitario mucoso es en gran medida independiente del sistema inmune sistémico pero funciona de manera paralela para proteger las extensas superficies mucosas del cuerpo.

Glosario

inmunidad adaptativa

inmunidad que tiene memoria y ocurre después de la exposición a un antígeno ya sea de un patógeno o de una vacunación

antígeno

proteína extraña o “no propia” que desencadena la respuesta inmune

célula presentadora de antígeno (APC)

célula inmune que detecta, envuelve e informa la respuesta inmune adaptativa sobre una infección presentando el antígeno procesado en la superficie celular

respuesta autoinmune

respuesta inmune inapropiada a células hospedadoras o autoantígenos

respuesta inmune mediada por células

respuesta inmune adaptativa que se lleva a cabo por las células T

selección clonal

activación de células B correspondientes a una variante específica de BCR y la proliferación dramática de esa variante

Linfocitos T citotóxicos (CTL)

célula inmune adaptativa que mata directamente las células infectadas a través de perforina y granzimas, y libera citocinas para mejorar la respuesta inmune

células dendríticas

célula inmune que procesa el material antigeno y lo presenta en la superficie de otras células para inducir una respuesta inmune

célula efectora

linfocito que se ha diferenciado, como una célula B, una célula plasmática o un linfocito T citotóxico

epítopo

pequeño componente de un antígeno que es específicamente reconocido por anticuerpos, células B y células T; el determinante antigénico

linfocitos T auxiliares (T _H)

célula del sistema inmune adaptativo que se une a las APC a través de moléculas del MHC II y estimula las células B o secreta citocinas para iniciar la respuesta inmune

respuesta inmune humoral

respuesta inmune adaptativa controlada por células B activadas y anticuerpos

Tolerancia Inmune

capacidad adquirida para prevenir una respuesta inmune innecesaria o dañina a un cuerpo extraño detectado que se sabe que no causa enfermedad o autoantígenos

linfa

líquido acuoso que baña tejidos y órganos con glóbulos blancos protectores y no contiene eritrocitos

Tejido linfoide asociado a la mucosa (MALT)

colección de tejido linfático que se combina con tejido epitelial que recubre la mucosa en todo el cuerpo

celda de memoria

linfocitos B o T específicos de antígeno que no se diferencian en células efectoras durante la respuesta inmune primaria pero que pueden convertirse inmediatamente en una célula efectora tras la reexposición al mismo patógeno

célula plasmática

célula inmune que secreta anticuerpos; estas células surgen de células B que fueron estimuladas por antígenos

célula T reguladora (T _reg)

linfocito especializado que suprime la inflamación local e inhibe la secreción de citocinas, anticuerpos y otros factores inmunes estimuladores; involucrados en la tolerancia inmune