Repblica Bolivariana de Venezuela Universidad del Zulia Facultad de Medicina

Escuela de Bioanlisis Ctedra: Inmunologa

Introduccin a la Inmunologa

Realizado por: Prof. Adriana Pedreez Santana

Maracaibo, Julio de 2002.

Introduccin a la Inmunologa

1. UNA APROXIMACIN A LOS CONCEPTOS DE LA INMUNOLOGA

El trmino inmunidad proviene de la palabra latina immunitas, que significa (exento de cargos), en la antigedad se utilizaba este termino para significar la exencin que tenan los senadores romanos de cumplir con ciertas obligaciones civiles y procesamientos legales durante el desempeo de sus cargos. Histricamente inmunidad significa proteccin frente a las enfermedades y, ms especficamente frente a las enfermedades infecciosas. El sistema inmunitario puede definirse como el conjunto de clulas y molculas responsables de la inmunidad. Mientras que, la respuesta inmunitaria es la actuacin integrada, global y coordinada, de un gran nmero de mecanismos heterogneos de defensa contra sustancias y agentes extraos.

La funcin fisiolgica del sistema inmunitario es la defensa frente a

microorganismos infecciosos. No obstante, las sustancias extraas de naturaleza no infecciosa tambin pueden provocar respuestas inmunitarias. Adems, los mecanismos que normalmente protegen a los individuos de las infecciones y eliminan las sustancias extraas son capaces, en ciertas circunstancias de producir por s mismos lesiones y enfermedades tisulares. Por lo tanto una definicin ms completa de inmunidad es la siguiente: una reaccin a sustancias extraas, incluidos los microorganismos as como macromolculas tales como protenas y polisacridos, cualesquiera que sean las repercusiones fisiolgicas o patolgicas de sta reaccin.

La inmunologa es la ciencia encargada del estudio de la inmunidad en su sentido ms amplio no solamente desde el punto de vista descriptivo sino desde el punto de vista estructural y bioqumico de los acontecimientos celulares y moleculares que tienen lugar una vez que el organismo entra en contacto con los microorganismos y otras macromolculas extraas.

En general, a las sustancias extraas se las denomina como antgenos, y son ellos los que desencadenan en el organismo una serie de eventos celulares que provocan la produccin de los mecanismos de defensa. Como veremos, los mecanismos de respuesta tienen un componente celular y otro molecular.

2. DESARROLLO HISTRICO DE LA INMUNOLOGA NOTA: sera muy extenso pretender abarcar todos los acontecimientos importantes en torno al desarrollo cientfico de la inmunologa, sin embargo a continuacin se resumen algunos de los eventos ms importantes.

La inmunologa es, en la actualidad, una ciencia autnoma y madura, pero

sus orgenes han estado estrechamente ligados a la Microbiologa. Su objeto consiste en el estudio de las respuestas de defensa que han desarrollado los animales frente a la invasin por microorganismos o partculas extraos, aunque su inters se ha volcado especialmente sobre aquellos mecanismos altamente evolucionados e integrados, dotados de especificidad y de memoria, frente a agentes reconocidos por el cuerpo como no propios, as como de su neutralizacin y degradacin.

Como tantas otras ciencias, la Inmunologa presenta un prolongado perodo pre-cientfico, de observaciones y aproximaciones meramente empricas. La resistencia a posteriores ataques de una enfermedad infecciosa fue ya recogida en escritos de la antigedad; el historiador griego Tucdides (464-404 a.C.) narra que en una epidemia acaecida durante la guerra del Peloponeso, los enfermos eran atendidos solo por aquellos que haban sobrevivido previamente a la enfermedad, en la seguridad de que stos no volveran a ser contagiados. (Esto nos indica que ya desde entonces empricamente se manejaba el concepto de inmunidad). Igualmente, en la antigua China se haba observado que las personas que en su niez haban padecido la viruela no la adquiran ms adelante en su vida. Los mismos chinos, en el siglo XI a.C., fueron los primeros en intentar una aplicacin de estas observaciones que indicaban la induccin de un estado protector por medio de una forma suave de la enfermedad: la inhalacin de polvo de escaras de viruela provocaba un ataque suave que confera resistencia ante infecciones posteriores.

El primer acercamiento a la inmunizacin con criterios racionales fue realizado por el mdico ingls Edward Jenner (1749-1823), tras su constatacin de que las ordeadoras que haban adquirido la viruela vacunal (una forma benigna de enfermedad que slo produca pstulas en las manos) no eran atacadas por la grave y deformante viruela humana. En mayo de 1796 inocul a un nio fluido procedente de las pstulas vacunales de Sarah Nelmes; semanas despus el nio fue inyectado con pus de una pstula de un enfermo de viruela, comprobando que no quedaba afectado por la enfermeda. Jenner public sus resultados en 1798 ("An enquiry into the causes and effects of the variolae vaccinae..."), pronosticando que la aplicacin de su mtodo podra llegar a erradicar la viruela. Jenner fue el primero en recalcar la importancia de realizar estudios clnicos de seguimiento de los pacientes inmunizados, consciente de la necesidad de contar con controles fiables. Este es considerado como el ejemplo ms espectacular de la primera vacunacin realizada con xito. De all que la viruela es la primera enfermedad infecciosa erradicada en todo el mundo por medio de un programa de vacunacin.

El primer abordaje plenamente cientfico de problemas inmunolgicos se

debi, a Louis Pasteur. Estudiando la bacteria responsable del clera aviar (ms tarde conocida como Pasteurella aviseptica), observ (1880) que la inoculacin en gallinas de cultivos viejos, poco virulentos, las protega de contraer la enfermedad cuando posteriormente eran inyectadas con cultivos normales virulentos. De esta

forma se obtuvo la primera vacuna sobre la base de microorganismos atenuados. Fue precisamente Pasteur quien hizo que el trmino vacuna fuese visto con naturalidad, en honor del trabajo pionero de Jenner. En los aos siguientes Pasteur abord la inmunizacin artificial para otras enfermedades; concretamente, estableci de forma clara que cultivos de Bacillus anthracis (agente causal del NTRAX) atenuados por incubacin a 45 grados C conferan inmunidad a ovejas expuestas a contagio por carbunclo. Una famosa demostracin pblica de la bondad del mtodo de Pasteur tuvo lugar en Pouilly le Fort, el dos de junio de 1881, cuando ante un gento expectante se pudo comprobar la muerte del grupo control de ovejas y vacas no inoculadas, frente a la supervivencia de los animales vacunados. Aos despus, abordara la inmunizacin contra la rabia, enfermedad de la que se desconoca el agente causal. Pasteur observ que ste perda virulencia cuando se mantenan al aire durante cierto tiempo extractos medulares de animales infectados, por lo que dichos extractos se podan emplear eficazmente como vacunas. Realiz la primera vacunacin antirrbica en humanos el 6 de julio de 1885, sobre el nio Joseph Meister, que haba sido mordido gravemente por un perro rabioso. A este caso siguieron otros muchos, lo que vali a Pasteur reconocimiento universal y supuso el apoyo definitivo a su mtodo de inmunizacin, que abra perspectivas prometedoras de profilaxis ante muchas enfermedades.

A finales del siglo XIX existan dos teoras opuestas sobre los fundamentos biolgicos de las respuestas inmunes. Por un lado, el zologo ruso Ilya Ilich Mechnikov (1845-1916), que haba realizado observaciones sobre la fagocitosis en estrellas de mar y pulgas de agua, estableci, a partir de 1883, su "Teora de los fagocitos", tras estudiar fenmenos de englobamiento de partculas extraas por los leucocitos de conejo y de humanos. Inform que existan fenmenos de eliminacin de agentes patgenos por medio de "clulas devoradoras" (fagocitos) que actuaban en animales vacunados contra el carbunco, y explic la inmunizacin como una "habituacin" del hospedador a la fagocitosis. Ms tarde, propugn la idea de que los fagocitos segregan enzimas especficos, anlogos a los "fermentos" digestivos (1900). Esta teora de los fagocitos constituy el ncleo de la teora de la inmunidad celular.

Por otro lado, la escuela alemana de Koch haca hincapi en la importancia de los mecanismos humorales (teora de la inmunidad humoral). Emil von

Behring (1854-1917) y Shibasaburo Kitasato (1856-1931), sobre la base de sus trabajos de las toxinas del ttanos y de la difteria, observaron que el cuerpo produce "antitoxinas" (ms tarde conocidas como anticuerpos) que tendan a neutralizar las toxinas de forma especfica, y evidenciaron que el suero que contiene antitoxinas es capaz de proteger a animales expuestos a una dosis letal de la toxina correspondiente (1890). La intervencin de Ehrlich permiti obtener sueros de caballo con niveles de anticuerpos suficientemente altos como para conferir una proteccin eficaz, e igualmente se pudo disponer de un ensayo para cuantificar la "antitoxina" presente en suero. Ehrlich dirigi desde 1896 el Instituto

Estatal para la Investigacin y Comprobacin de Sueros, en Steglitz, cerca de Berln, y, a partir de 1899, estuvo al frente del mejor equipado Instituto de Terapia Experimental, en Frankfurt. Durante este ltimo periodo de su vida, Ehrlich produce una impresionante obra cientfica, en la que va ahondando en la comprensin de la inmunidad humoral. En 1900 da a luz su "Teora de las cadenas laterales", en la que formula una explicacin de la formacin y especificidad de los anticuerpos, estableciendo una base qumica para la interaccin de stos con los antgenos. Por su lado, R. Kraus visualiza por primera vez, en 1897, una reaccin antgeno-anticuerpo, al observar el enturbiamento de un filtrado bacteriano al mezclarlo con un suero inmune especfico (antisuero). Durante cierto tiempo se crey que el suero posee distintas actividades inmunes humorales, cada una denominada de forma diferente: antitoxina (neutralizacin de toxinas), precipitina (precipitacin de toxinas), aglutinina (aglutinacin de bacterias) y bacteriolisina (lisis de bacterias). Hubo que esperara a los aos 30 para caer en la cuenta que todas estas actividades se deban a un nico tipo de entidad, que fue bautizado como anticuerpo.

3. VISIN GENERAL DEL SISTEMA INMUNITARIO El sistema inmunitario consta de varias "lneas de defensa" principales: Inmunidad innata. Tambin denominada (natural o inespecfica): est

constituida por mecanismos de defensa existentes antes de que se desarrolle la infeccin, capaces de establecer respuestas rpidas a los microorganismos y que reaccionan bsicamente de la misma manera a infecciones repetidas. Los componentes principales de la inmunidad innata son: * Barreras fsicas y qumicas tales como epitelios y sustancias antimicrobianas producidas en las superficies epiteliales. * Clulas fagocticas (neutrofilos, macrfagos y clulas asesinas naturales, en ingls (natural killer) * Protenas sanguneas, entre las que se incluyen miembros del sistema de complemento y otros mediadores de la inflamacin. * Citocinas, protenas producidas y liberadas por una gran variedad de clulas y que estn destinadas a regular y coordinar las respuestas inmunitarias y el funcionamiento del sistema inmunitario. La inmunidad innata representa la primera lnea de defensa contra los microorganismos, una caracterstica muy importante de sta es que los mecanismos que la conforman no son capaces de discriminar entre un microorganismo y otro.

Inmunidad adquirida (adaptativa o especfica): la inmunidad adaptativa tiene una especificidad extraordinaria para reaccionar contra macromolculas diferentes y para recordar y responder con mayor intensidad despus de exposiciones repetidas ante un mismo antgeno. Debido a esta capacidad para discriminar entre diferentes microorganismos y macromolculas aunque estn estrechamente relacionadas, la inmunidad adaptativa tambin se denomina especfica. Hay dos tipos de respuesta inmunitaria adaptativa, la inmunidad humoral y la inmunidad celular, las cuales estn mediadas por diferentes componentes del sistema inmunitario y cuya funcin es eliminar diferentes tipos de microorganismos. * En la inmunidad humoral participan molculas presentes en la sangre denominadas anticuerpos, que son producidas por clulas denominadas linfocitos B, y este tipo de inmunidad es el principal mecanismo de defensa contra microorganismos extracelulares. * En la inmunidad celular, participan clulas llamadas linfocitos T, este tipo de inmunidad es el principal mecanismo de defensa contra microorganismos intracelulares. NOTA: en clases siguientes se desarrollaran ms ampliamente cada unos de estos aspectos relacionados con la respuesta inmunitaria y se analizaran las caractersticas propias de cada tipo de inmunidad.

Bibliografa

Abbas. Abul K, Lichtman Andrew, Pober Jordan: Inmunologa Celular y Molecular. Cuarta Edicin. McGRAW-Hill . Interamericana. 2000. Enrique Iez Pareja: Curso de Inmunologa General. Departamento de Microbiologa. Universidad de Granada, Espaa. 1999.