5.5A: Una visión general para resistir las defensas inmunitarias innatas

Objetivos de aprendizaje

1. Describa lo siguiente en lo que se refiere a la fagocitosis:
   1. accesorio no mejorado
   2. accesorio mejorado
   3. ingestión
   4. destrucción
2. Estado 4 diferentes funciones de defensa corporal de las vías del complemento del cuerpo.
3. Indicar lo que se entiende por péptidos antibacterianos y dar un ejemplo.

Una visión general de la fagocitosis

Como se verá en la Unidad 5, hay varios pasos involucrados en la fagocitosis.

a. Adjunto

Primero la superficie del microbio debe estar unida a la membrana citoplasmática del fagocito. La unión de microorganismos es necesaria para la ingestión y puede no mejorarse o potenciarse.

1. La unión no mejorada es un reconocimiento general de lo que se llama patrones moleculares asociados a patógenos o PAMP, componentes de moléculas comunes como peptidoglicano, ácidos teicoicos, lipopolisacáridos, mananos y glucanos comunes en las paredes celulares microbianas pero no encontrados en células humanas - por medio de glicoproteína conocida como receptores de reconocimiento de patrones endocíticos en la superficie de los fagocitos (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura\(\PageIndex{1}\): Fijación No Mejorada de Bacterias a Fagocitos. Las moléculas de glicoproteínas conocidas como receptores de reconocimiento de patrones se encuentran en la superficie de los fagocitos. Se llaman así porque reconocen y se unen a patrones moleculares asociados a patógenos -componentes de moléculas comunes como peptidoglicano, ácidos teicoicos, lipopolisacáridos, mananos y glucanos- que se encuentran en muchos microorganismos.

2. La unión potenciada es la unión de microbios a fagocitos por medio de moléculas como una molécula de anticuerpo llamada IgG y dos proteínas producidas durante las vías del complemento llamadas C3b y C4b (Figura\(\PageIndex{2}\)). Las moléculas como IgG, C3b y C4b que promueven la unión mejorada se llaman opsoninas y el proceso se llama opsonización. La fijación mejorada es mucho más específica y eficiente que la no mejorada.

Figura\(\PageIndex{2}\): Una de las funciones de ciertas moléculas de anticuerpos conocidas como IgG es pegar antígenos como proteínas bacterianas y polisacáridos a fagocitos. Las puntas del anticuerpo, la porción Fab, tienen una forma que se ajusta a epítopos, porciones de un antígeno con una forma complementaria. El tallo del anticuerpo se llama porción Fc y es capaz de unirse a los receptores Fc en los fagocitos. Además, cuando se activan las vías de defensa corporal conocidas como las vías del complemento, una de las proteínas de defensa beneficiosas elaboradas se llama C3b. C3b se une por un extremo a las proteínas bacterianas de la superficie y por el otro extremo a los receptores C3b en los fagocitos. La IgG y C3b también se conocen como opsoninas y el proceso de unión potenciada también se llama opsonización.

b. Ingestión

Después de la unión, la polimerización y luego la despolimerización de los filamentos de actina envían pseudopodos para engullir al microbio (Figura\(\PageIndex{3}\)) y colocarlo en una vesícula llamada fagosoma (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\): Formación de Pseodopodos por Reordenamiento de Moléculas de Actina. Después de la unión, polimerización y despolimerización de moléculas de actina envían pseudopodos para engullir la bacteria y colocarla en una vesícula llamada fagosoma.

Figura\(\PageIndex{4}\): Colocación de la bacteria en un fagosoma. Después del engullido, la bacteria se coloca en una vesícula llamada fagosoma.

Durante este proceso, una bomba de electrones lleva iones de hidrógeno (H ⁺) al fagosoma. Esto disminuye el pH dentro del fagosoma de manera que cuando un lisosoma se fusiona con el fagosoma, el pH es correcto para que las hidrolasas ácidas descompongan eficazmente las proteínas celulares.

c. Destrucción

1. Destrucción intracelular: Finalmente, los lisosomas, que contienen enzimas digestivas y químicos microbicidas, se fusionan con el fagosoma que contiene el microbio ingerido y el microbio se destruye (Figura\(\PageIndex{5}\)).

Figura\(\PageIndex{5}\): Fusión de fagosoma y lisosoma. El lisosoma sus enzimas digestivas y químicos microbicidas se funden con el fagosoma que contiene las bacterias ingeridas para formar un fagolisosoma y la bacteria es asesinada.

2. Destrucción extracelular: Si el sitio de infección contiene un gran número de microorganismos y se están produciendo altos niveles de citocinas inflamatorias y quimiocinas en respuesta a las PAMP, el fagocito vaciará el contenido de sus lisosomas mediante un proceso llamado desgranulación para matar los microorganismos o células extracelularmente.

Para ver una micrografía electrónica de barrido de un macrófago con pseudopodos y fagocitosis de E. coli por un macrófago en un vaso sanguíneo, ver Microscopía de Dennis Kunkel, Universidad de Hawaii-Manoa.

Una visión general de las vías del complemento del cuerpo

Algunas bacterias son capaces de interferir con las vías del complemento del cuerpo. Las vías del complemento se discutirán en detalle más adelante en la Unidad 4, pero aquí es relevante un breve resumen. Existen tres vías del complemento: la vía clásica del complemento, la vía alternativa del complemento y la vía lectina. Si bien las tres vías difieren en la forma en que se activan, una vez activadas todas producen las mismas proteínas beneficiosas del complemento. Básicamente las proteínas del complemento son una serie de proteínas séricas que al activarse participan en cuatro importantes funciones de defensa corporal. Estos incluyen:

a. Inflamación

La inflamación es el medio por el cual las células de defensa corporal y los químicos de defensa salen de la sangre y entran en el tejido alrededor de un sitio lesionado o infectado. Las proteínas del complemento conocidas como C5a, C3a y C4a conducen a la vasodilatación, aumento de la permeabilidad capilar y la expresión de las moléculas de adhesión en leucocitos y endotelio vascular. Esto permite que los leucocitos se adhieran a la pared interna de los capilares, pasen entre las células endoteliales y entren en el tejido circundante. La vasodilatación también permite que una variedad de químicos de defensa en el plasma de la sangre ingresen al tejido. Estos químicos de defensa incluyen anticuerpos y proteínas del complemento. C5a también hace que los neutrófilos liberen proteasas y radicales de oxígeno tóxicos para la destrucción extracelular de microbios.

b. Quimiotaxis de fagocitos

Las proteínas del complemento C3a y C4a son quimioatrayentes para leucocitos. La quimiotaxis permite que los fagocitos se muevan hacia el área infectada para eliminar microorganismos.

c. Opsonización (Apego Mejorado)

Las proteínas del complemento C3b y C4b se conocen como opsoninas porque unen microbios a fagocitos (Figura\(\PageIndex{2}\)). Una porción de la molécula se une a proteínas microbianas mientras que la otra porción se une a receptores en los fagocitos. De esta manera, los microbios pueden ser engullados por los fagocitos de manera más efectiva.

d. Lisis MAC de Membranas Biológicas

Una serie de proteínas del complemento conocidas como el complejo de ataque a la membrana o MAC ponen poros en las membranas celulares dando como resultado lisis. Esto se usa para matar cosas como bacterias Gram-negativas, células infectadas por virus y células tumorales.

Estos procesos serán discutidos con mayor detalle en la Unidad 5.

Ejercicio: Preguntas de Pensar-Par-Compartir

1. Las cápsulas a menudo permiten que las bacterias resistan la fagocitosis mediante una unión no mejorada. A partir de lo que acabamos de aprender, explicar cómo.
2. Algunas bacterias son capaces de inhibir la enzima C3 convertasa, la enzima que divide la proteína C3 del complemento en C3a y C3b. Explica cómo esto podría dificultar que esa bacteria sea fagocitada.

Péptidos antibacterianos

El cuerpo produce una serie de péptidos antibacterianos como defensinas humanas y catelicidinas que son directamente tóxicos al formar poros en la membrana citoplasmática de una variedad de microorganismos causando fugas de necesidades celulares. También activan las células para una respuesta inflamatoria. Las defensinas son producidas por leucocitos, células epiteliales y otras células. También se encuentran en el plasma sanguíneo y en la mucosidad.

Algunas bacterias son capaces de resistir la fagocitosis e interferir con las vías del complemento del cuerpo. En las dos secciones siguientes veremos los siguientes factores de virulencia:

1. La capacidad de resistir el engultamiento fagocítico (apego e ingestión)
2. La capacidad de resistir la destrucción fagocítica y la lisis del suero

Resumen

1. Para que ocurra la fagocitosis, la superficie del microbio debe estar unida a la membrana citoplasmática del fagocito a través de una unión no mejorada o mejorada.
2. Después de la unión, el microbio debe ser envuelto y colocado sobre una vesícula unida a la membrana llamada fagosoma. Luego, el fagosoma se acidifica para proporcionar el pH correcto para la destrucción por enzimas lisosómicas.
3. Los lisosomas, que contienen enzimas digestivas y químicos microbicidas, se fusionan con el fagosoma que contiene el microbio ingerido y el microbio se destruye. Esto se conoce como muerte intracelular por fagocitos y ocurre cuando los números microbianos son relativamente bajos.
4. Si el sitio de infección contiene un gran número de microorganismos y se están produciendo altos niveles de citocinas inflamatorias y quimiocinas, el fagocito vaciará el contenido de sus lisosomas mediante un proceso llamado desgranulación para matar a los microorganismos extracelularmente. Esto se conoce como matanza extracelular.
5. Las vías del complemento del cuerpo consisten en una variedad de proteínas del complemento que, cuando se activan, participan en cuatro funciones importantes de defensa corporal: promover la inflamación, quimiotaxis de fagocitos, opsonización (unión mejorada) y lisis de células unidas a membrana.
6. El cuerpo produce una serie de péptidos antibacterianos que son directamente tóxicos al formar poros en la membrana citoplásmica de una variedad de microorganismos causando fugas de necesidades celulares.