Introducción a la Inmunología

http://biojaviergeo.blogspot.com/2012/11/inmunologia-y-sus-aplicaciones.html
Introducción a la Inmunología
Bio-241-T
Segundo semestre 2013
Información del Curso
• Prof. José A. González Feliciano
– Oficina: Departamento de Ciencias Basicas
– Correo electrónico: [email protected]
Texto:
– Abbas (2009). Inmunología Celular y Molecular. 6ta. Edición. Madrid:
Elsevier.
– Goldsby, Kuby. (2007). Inmunología. México: Ed. McGraw-Hill.
– Roitt, Brostoff, Male. (2009). Inmunología. Séptima edición.
Madrid: Mosby Elsevier.
Contenido del Curso
• Unidad I: Introducción al sistema Inmunitario.
• Unidad II. Células Y Tejidos Linfoides.
• Unidad III: Serie Mononuclear. APCS Inflamación
Aguda Y Crónica.
Primer Examen
• Unidad IV: Antígenos
• Unidad V: Anticuerpos
• Unidad VI: Linfocitos B
• Unidad VII: Linfocitos T
Segundo Examen
Contenido del Curso
• Unidad VIII: Complejo de
Histrocompatibilidad, Proceso y Presentación
de Antígeno
• Unidad IX: El Sistema del Complemento
• Unidad X: Citoquinas
Examen Final
Evaluación del Curso
Exámenes
Quiz?????
Unidades a Evaluar
Distribución de las
Calificaciones
Primer Parcial
I, II, III y IV
30
Segundo Parcial
V, VI, VII
30
Tercer Parcial
VII, IX, X, todo lo
anterior
40
Total
100
“La imaginación es mas importante
que el conocimiento”
Albert Einstein
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Albert_Einstein_Head.jpg
Unidad I:
Introducción al Sistema Inmunitario
Inmunología
• Etimología:
• El latín Immunis: exento
• El griego λόγος (logos): ciencia o estudio
• Definición
• Es la ciencia que estudia las respuestas de defensa a
estímulos exógenos o endógenos.
– desviaciones patológicas.
http://mx.itqb.unl.pt/colin_mcvey/projects/tlrs
Inmunidad
• Es la resistencia que obtiene nuestro
organismo frente a enfermedades causadas
por bacterias, hongos y virus.
Historia de la Inmunología
• Plaga de Atenas en el 430 A.C.
– Thucydides: Historiador y general ateniense
http://en.wikipedia.org/wiki/Thucydides
• “Aquellos que se curaron de la plaga pueden cuidar a los
enfermos porque ellos no van a contraer la enfermedad por
segunda ocasión.”
Variolación
• Primer intento de inducir inmunidad.
• Siglo XV ( 1401-1500)
– China y Turquía practicaban la variolación.
• La técnica consistía en inhalar el polvo proveniente de
pústulas de la viruela o insertar este en pequeñas
heridas.
• 1718-Lady Mary Wortley Montagu, la esposa
del embajador británico en Constantinopla
utiliza la técnica en sus hijos.
http://commons.wikimedia.org
Edward Jenner
• Medico inglés que en el 1798 mejora la
técnica de variolación.
• Observa que los ordeñadores de vacas no
contraen viruela.
http://www.bbc.co.uk/history/historic_figures/jenner_edward.shtml
– Inocula a un niño (James Phipps) de 8 años con
fluido proveniente de una pústula de viruela
bobina.
– Para comprobar la efectividad de la técnica Jenner
inocula al niño con fluido de una pústula virulenta
de origen humano.
https://sites.google.com/site/chscowpoxassignment/prevention
Erradicación de la Viruela
1980- año en el cual la Asamblea
Mundial de la Salud (OMS) declaro
la viruela como erradicada.
Louis Pasteur
• 1885- Administra por primera vez una vacuna
a un ser humano.
– Luego de ser mordido por un perro que contenía
la rabia, Pasteur le administro al
niño Joseph Meister una serie de
preparaciones que contenían al
virus que causa la rabia atenuado.
FIGURE 1-1 Wood engraving of Louis Pasteur watching Joseph
Meister receive the rabies vaccine. [From Harper’s Weekly 29:836;
courtesy of the National Library of Medicine.]
Experimentos que Llevan a Pasteur a
Descubrir la Vacunación
I. Inyección de cepas
viejas de cólera le
añaden inmunidad a
las gallinas.
– A esta cepa atenuada
de cólera le llamo
vacuna en honor al
trabajo de Jenner.
http://www.tutorvista.com/content/biology/biology-iv/immune-system/vaccination-and-immunisation.php
II. Atenuación por Calor del Bacilo del
que Causa el Ántrax
Gallina Gris= control
Gallina negra= inoculada con sangre
de un animal que murió de la enfermedad.
Gallina blanca= no inoculada con sangre
Pasteur sumergió las patas de la gallina
blanca en agua fría y se murió.
La hipótesis de Pasteur era que Bacillus
anthracis perdía la habilidad de proliferación a altas temperaturas.
• 1881:
En la granja de Pouilly-le-Fort, Pasteur demostró que la
administración de Bacillus anthracis atenuado por calor a
ovejas las protegían de adquirir la enfermedad.
Kelley 2003
Emil von Behring and Shibasaburo
Kitasato
• 1890- presentaron las primeras evidencias
acerca los mecanismos inmunitarios.
– Demostraron que la utilización de suero de
animales que estaban previamente inmunizados
de difteria le daba inmunidad a animales no
inmunizados.
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1901
• Behring desarrollo el suero anti
diftérico y anti-tetánico.
Elvin A. Kabat
• 1930- descubre que la parte del suero conocida
como gamma globulina (actualmente conocida
como la inmunoglobulina) es la que confiere
inmunidad.
• La inmunoglobulina es la fracción de
la sangre que contiene los anticuerpos.
• La inmunidad mediada por anticuerpos se conoce
como inmunidad humoral.
Reprinted with permission from the Annual
Review of Immunology, Volume 1, ©1983 by Annual Revie
• fluido corporal= humor
http://en.wikipedia.org/wiki/%C3%89lie_Metchnikoff
Elie Metchnikoff
• 1883-establece que las células también aportan
al estado de inmunidad del animal.
– Observa que células de la sangre, las cuales llamo
fagocitos, eran capaces de fagocitar microorganismos
y materiales foráneos.
• Los fagocitos eran en realidad monocitos y neutrófilos.
• El postulo que las células y no el suero, eran el
mayor contribuidor de inmunidad.
• Inmunidad humoral vs inmunidad mediada por
células.
Merrill Chase
• inmunidad mediada por células.
http://en.wikipedia.org/wiki/Merrill_Chase
• 1940- determino que las células blancas eran
las encargadas de transferir inmunidad contra
la tuberculosis.
• Luego en el 1950 fue descubierto que los
linfocitos son los encargados de mediar la
respuesta inmune celular y humoral.
Bruce Glick
• Utilizando pollos determina que existen dos
tipos de linfocitos.
– Linficitos B: inmunidad humoral
– Linfocitos T: inmunidad celular
• Los linfocitos B y T son los encargados de
producir la respuesta inmune.
Kuby-Immunology
Teorías que Trataron de Explicar la
Interacción Anticuerpo-Antígeno
• Antígeno o material foráneo
– Substancia que se une a un anticuerpo en
especifico.
• Anticuerpo- una substancia en forma de Y que
es reclutada por el sistema inmune para
identificar y neutralizar un antígeno.
• Teoría selectiva y instruccional
Teoría Selectiva
• Establecida en 1900 por Paul Ehrlich.
– Propone que “receptores en cadena” expresados por las
células son los encargados de interactuar con agentes
infecciosos para inactivarlos.
• Propone que la unión entre anticuerpo y antígeno se
asemeja a la interacción entre una llave y su cerradura.
• La idea es basada en el concepto enzima-substrato establecido
por Emil Fischer (1894).
• Ehrlich sugiere que la mediante el receptor que esta
unido a la célula y el antígeno induce la producción y la
liberación de mas receptores con la misma especificad.
– Le selectividad hacia el antígeno es establecida antes de la
exposición a este.
Teoría Instruccional
• 1930- El concepto fue postulado por Friedrich
Breinl and Felix Haurowitz.
• Basado en el modelo del plegamiento de proteinas
establecido por Linus Pauling.
• Establecía que el antígeno servía como un
molde, donde el anticuerpo adquiría su forma.
• Anticuerpo adquiere la conformación del antígeno.
• Fue descartada en el 1960 al resurgir la
evidencia acerca la estructura del ADN, ARN y
proteínas.
Sistema Inmunológico
http://tenerifeosteopata.blogspot.com/2012/11/sistema-inmunologico-fuerte.html
Sistema Inmunológico
• Es un conjunto de células, tejidos y órganos
diseminados por todo el cuerpo que se
encargan de neutralizar y destruir agentes
patógenos y células malignas.
• Dentro los agentes patógenos se encuentran
los microorganismos infecciosos tales como
los hongos, bacterias y virus.
• Además puede ofrecer protección frente a los
parásitos.
Características del Sistema Inmunitario
• Tiene la habilidad de distinguir entre lo que
propio de lo ajeno.
– En ocasiones ocurren errores y el sistema
inmunológico ataca células propias.
• Enfermedades autoinmunes (Ejemplo: Artritis y diabetes)
• Es especifico y desarrolla memoria.
– Es dirigido contra de moléculas en especificas.
– Crea memoria para realizar respuesta rápidas y mas
eficientes contra de agentes patógenos reincidentes.
• El sistema inmunológico incluye la inmunidad
innata y adaptativa.
Características de la Inmunidad Innata
y Adaptativa
Inmunidad Innata
Inmunidad Adaptativa
Respuesta rápida (horas)
Respuesta lenta (días a semanas)
No mejora ante la exposición de un
mismo agente patógeno
Mejora ante la exposición de un mismo
agente patógeno
inespecífico
especifico
Inmunidad Innata (natural)
• Provee la primera línea de defensa en contra de
infecciones.
• La mayoría de sus componentes están presentes
antes de la aparición de una infección.
• No es especifica a un patógeno en particular.
• Esta compuesta por cuatro barreras:
–
–
–
–
Anatómica (e.g. piel)
Fisiológica (e.g. pH)
Fagocitica (e.g. macrófagos y neutrófilos)
Inflamatoria (e.g. citoquinas)
Barreras Anatómicas
Piel
• Es el órgano mas extenso
del cuerpo que nos sirve
de barrera física.
• El pH acido (3-5), los
ácidos grasos y la
secreción sebácea inhibe
el crecimiento de
bacterias.
http://www.fmd.org.mx/index.php?piel
Membranas Mucosas
cilios
http://elmercaderdelasalud.blogspot.com/2010/12/membranas.html
• Secreción mocosa
atrapa
microorganismos y
particulado aéreo (e.g.
polén y polvo).
• Microorganismos y
particulado atrapado
son liberados a través
del movimiento
generado por los cilios
epiteliales.
Membrana mucosa-bronquiolos del pulmón
Resumen de Barreras No Especificas
Kuby-Inmunology
Barreras Fisiológicas Utilizadas para
Evitar Infecciones
Los Organismos Evolucionan para
Invadir el Cuerpo
FIGURE 1-2 Electron micrograph of rod-shaped Escherichia coli bacteria
adhering to surface of epithelial cells of the urinary tract. [From N. Sharon and
H. Lis, 1993, Sci. Am. 268(1):85; photograph courtesy of K. Fujita.]
Pasos para la Fagocitosis de una
Bacteria
FIGURE 1-3 (b) Schematic diagram of the steps in phagocytosis of a bacterium.
[Part a, Dennis Kunkel Microscopy, Inc./Dennis Kunkel.]
Respuesta Inflamatoria
• I D.C.-Celsus (medico romano)describe los
cuatro signos cardinales de la inflamación
como:
– Rubor (enrojeciemiento)
– Tumor (hinchazón)
– Calor (aumento de la temperatura local)
– Dolor
Eventos en la Respuesta Inflamatoria
I.
Vasodilatación-aumenta el diámetro de los
vasos sanguíneos.
Los vasos sanguíneos que llevan sangre fuera del
área afectada se contraen.
–
•
–
La contracción induce el engrosamiento del
“network” capilar.
Este engrosamiento de los capilares promueve el
enrojecimiento (eritema) y aumento en calor.
cont.
Eventos en la Respuesta Inflamatoria
II. Aumento en la permeabilidad capilar- induce
el flujo de fluidos y células desde los
capilares hacia el tejido.
–
El fluido (exudado) que se acumula posee una
alta concentración de proteínas.
–
El aumento en el exudado induce el edema
(hinchazón del tejido).
cont.
Eventos en la Respuesta Inflamatoria
III. Migración (influx) de fagocitos- aumenta la
permeabilidad de los capilares para así dejar pasar los
fagocitos.
• Pasos para la migración de los fagocitos
– Marginación: Adhesión de las células a la pared epitelial
de los vasos sanguíneos.
– Diapédesis (migración): migración de los fagocitos desde
los capilares al tejido.
– Quimiotaxis: migración a través del tejido hacia el área
afectada.
– Fagocitosis: el agente invasor es engolfado por células
como los neutrófilos para su neutralización y destrucción.
Eventos en la respuesta Inflamatoria
Movimiento de los Neutrófilos al Área
Afectada
Inmunidad Adaptativa
• Es capaz de reconocer y eliminar de forma
especifica microorganismos y moléculas
foráneas.
• Características:
– Especificidad antigénica- permite distinguir pequeñas
diferencias en los antígenos.
– Diversidad- reconoce millones de estructuras
encontradas en los antígenos.
– Memoria Inmunológica
– Reconoce lo propio de lo ajeno
• Inmunidad adaptativa humoral y celular.
Inmunidad Humoral Y Celular
• Humoral- Un componente de la inmunidad
adaptativa que envuelve la transformación de
la células B a células plasmáticas que
producen y secretan anticuerpos dirigidos
contra a un antígeno en especifico.
• Celular- inmunidad adquirida donde el rol de
los linfocitos T ha sido predominante.
Tipos de Inmunidad Adaptativa
biolucena.wikispaces.com
Efecto de la Vacunación en la
Producción de Anticuerpos
Cooperación entre los Linfocitos y las
Células Presentadoras de Antígeno
• Para que ocurra una respuesta inmune efectiva
tiene haber una interacción entre los linfocitos y
las células presentadoras de antígeno.
• Antigen-presenting cells (APC)
• Los linfocitos son los que definen los atributos
inmunológicos de la especificidad, diversidad,
memoria y el reconocimiento de lo propio de lo
ajeno.
• Existen dos mayores grupos de linfocitos que lo
son los linfocitos B (células B) y linfocitos T
(células T) .
Linfocitos B
• Estos maduran en la medula ósea y cuando
parten cada célula expresa en su membrana un
receptor único para un antígeno en particular.
– Este receptor unido a la membrana de la célula B se le
conoce como anticuerpo unido a membrana.
• Los anticuerpos son glicoproteínas que consisten
de dos cadenas polipeptídica pesadas y dos
cadenas livianas.
– Las cadenas pesadas están unidas a las livianas por
enlaces de disulfuro.
Estructura del Anticuerpo
http://www.cienciahoy.org.ar/ln/hoy81/anticuerpos.htm
Selección Clonal
• Cuando una célula B se encuentra con su
antígeno esta se divide rápidamente.
• Su progenie se diferencia a:
– Células B memoria- tiene una vida media mayor y
expresa el mismo anticuerpo de membrana que el de
la célula B parental.
– Células plasmáticas (Células B efectoras)- secreta el
anticuerpo y posee bien poco o nada del anticuerpo
de membrana.
• Tienen una duración de varios días y pueden producir mas
de 2000 moléculas de anticuerpo por segundo.
cont.
Selección Clonal
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/C/ClonalSelection.html
Linfocitos T
• Tienen origen en la médula ósea y su
maduración ocurre en la glándula del timo.
• Reconoce a los antígenos siempre y cuando
estén asociados a proteínas membranales
conocidas como complejo de
histocompatibilidad mayor (MHC).
• Existen dos tipos de moléculas MHC.
• “MHC Class I” y “MHC Class II”
MHC Class I
• Es expresada por casi todo tipo de células
nucleadas en vertebrados.
• Esta compuesta por una cadena pesada unida
a una pequeña proteína no variable conocida
como β2-microglobulina.
• Estas moléculas presentan péptidos derivados
de las proteínas citosólicas.
– Ruta endógena
cont.
MHC Class I
http://en.wikipedia.org/wiki/MHC_class_I
MHC Class II
• Es expresada solamente por células
presentadoras de antígeno y linfocitos.
• Consiste en una cadena de glicoproteína alfa y
beta.
• Estas moléculas presentan péptidos derivados
de las proteínas extracelulares.
– Ruta exógena o endocítica.
cont.
MHC Class II
http://pathmicro.med.sc.edu/bowers/mhc.htm
Expansión Clonal de las Células T
Copyright ©2002 Thomson Learning, Inc.
Subpoblaciones de Células T
• T helper (Th)- se distingue por poseer en su
membrana la glicoproteína CD4.
• Cluster of differantiation (CD)
– Se activan al tener contacto con el antígeno unido
a la molécula de MHC II.
– Citocinas
– Las citocinas juegan un rol importante en la
activación de células B, macrófagos y células T
citotóxicas.
cont.
Subpoblaciones de Células T
• Células T citotóxica (TC)- se distingue por
poseer en su membrana la glicoproteína CD8.
• Al reconocer el antígeno unido a la molécula
de MCH I, prolifera y se diferencia en una
célula efectora conocida como linfocito T
citotóxico (CTL, English acronym).
• CTL no produce tantas citocinas y en cambio
muestra una actividad asesina (cell-killing) y
citotóxica.
Th
Tc
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bvrevistas/gastro/vol_22n3/gastritis_cr%C3%B3nicas.htm
T-cell Receptor
• Es estructuralmente diferente al de las
inmunoglobulinas.
• A diferencia de los anticuerpos asociados a
membrana no puede asociarse a un antígeno
libre.
• El antígeno tiene que estar presentado a una molécula de
MHC.
• Esta compuesta por una cadena α y una β.
– Cada cadena posee una región transmembranal ,
constante y variable.
Moléculas Membranales en los
Linfocitos
Kuby, 2008
Professional Antigen Presenting Cell
(APC)
• Son esenciales para la activación de las células
Th.
– Las células Th solo pueden reconocer el antígeno
unido a la molécula de MHC II que esta presente
en las APC.
• Estas células incluyen los macrófagos,
linfocitos B y células dendríticas.
– Expresan moléculas de MHC II.
– Envían una señal coestimulatoria que es necesaria
para la activación de las células Th.
Non-Professional Antigen Presenting
cells
• Son esenciales para la activación de las células
Tc.
– Las células Tc reconocen el MHC I presente en las
“non-professional APC”.
• Estas celulas incluyen células nucleadas como
los fibroblastos, células epiteliales y hepáticas.
cont.
Antigen Presenting Cell (APC)
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/A/AntigenPresentation.html
www.studyblue.com