El Sistema Inmune: Fundamentos y Componentes

El sistema inmune es el sistema de defensa del cuerpo contra los organismos infecciosos y otras amenazas. Está formado por una red de células, tejidos y órganos que colaboran entre sí para proteger al organismo. La respuesta inmunitaria es la encargada de atacar a los agentes infecciosos. Una de las células importantes son los glóbulos blancos, también llamados leucocitos. Es importante destacar que no todas las enfermedades infecciosas son contagiosas.

Mecanismos de Defensa Inmunológica

El sistema inmunológico engloba dos tipos de mecanismos:

• Mecanismos inespecíficos (Inmunidad Innata): Son aquellos que no dependen de la naturaleza específica del microorganismo.
• Mecanismos específicos (Inmunidad Adquirida o Adaptativa): Son aquellos que sí dependen del tipo de agente infeccioso y generan una respuesta dirigida.

La Inmunidad: Tipos y Características

La inmunidad es el conjunto de mecanismos de defensa de los animales frente a agentes externos extraños. Cada persona tiene una inmunidad distinta.

Inmunidad Innata

La inmunidad innata está formada por:

• Barreras externas: Físicas, químicas, mecánicas y microbiológicas.
• Barreras internas: Incluyen un sistema de complemento, que se activa a través de tres vías:
  • La vía alternativa
  • La vía clásica
  • La vía de las lectinas

La activación del sistema de complemento se produce en una serie de reacciones que generan fragmentos para la estimulación de la fagocitosis, la inflamación, la quimiotaxis y la lisis del patógeno.

La inflamación es una reacción local que se caracteriza por rubor (enrojecimiento), calor, tumor (hinchazón) y dolor.

La Fagocitosis

La fagocitosis es un proceso llevado a cabo por células como los monocitos, macrófagos y neutrófilos. Estos componentes innatos reconocen directamente los patógenos y los digieren y destruyen mediante mecanismos físico-químicos y enzimáticos.

Inmunidad Adquirida (Adaptativa)

La inmunidad adquirida (o adaptativa) es una respuesta que se desarrolla ante la presencia de un agente infeccioso. Este tipo puede adquirirse de forma natural o mediante vacunación. Sus características incluyen:

• Especificidad: Capacidad de reaccionar ante un gran número de sustancias extrañas.
• Memoria inmunológica: Generación de una memoria que puede durar días o toda la vida.
• Participación de componentes celulares como los linfocitos T y linfocitos B.

Tipos de Inmunidad Adquirida

Existen dos tipos de inmunidad adquirida:

• Inmunidad humoral: Mediada por linfocitos B que, de manera indirecta, sintetizan anticuerpos para reconocer antígenos.
• Inmunidad celular: Mediada por linfocitos T que poseen receptores específicos para antígenos en su membrana.

Vacunación y Respuesta Inmune

Una vacuna puede inducir inmunización, generando una respuesta primaria de linfocitos T y B. Posteriormente, ante una exposición real a la infección, se produce una estimulación que resulta en una respuesta rápida y eficaz.

Disfunciones del Sistema Inmune

El sistema inmune puede sufrir alteraciones o fallos que desencadenan enfermedades graves. Estas disfunciones pueden ser:

• Hipersensibilidad o Alergias: El sistema inmune del individuo reacciona de forma desmesurada. Existen cuatro tipos, clasificados según los componentes iniciales involucrados (IgE, IgG o células T). La hipersensibilidad de tipo I es la más común y puede manifestarse como una reacción localizada (ej. asma) o una enfermedad generalizada (ej. anafilaxia).
• Inmunodeficiencia: Cualquier alteración que produce en el individuo un defecto grave en alguna de las funciones inmunológicas. Estas pueden ser:
  • Congénitas: Un defecto genético que afecta a algún componente del sistema inmune o a una proteína específica.
  • Adquiridas: Un proceso adquirido debido a infección vírica, malnutrición o depresión.
• Autoinmunidad: Una reacción errónea y excesiva contra los antígenos propios, cuando lo correcto sería que el sistema inmune reaccionara solo contra agentes extraños (ej. artritis reumatoide).
• Rechazo de injertos o trasplantes: Una respuesta inmunológica excesiva contra antígenos inocuos introducidos por el trasplante.

Antígenos y Anticuerpos: Claves de la Respuesta Inmune

Antígenos y Autoantígenos

Un antígeno es cualquier molécula que los mecanismos de defensa identifican como extraña a nuestro organismo (ej. elementos de patógenos como virus, hongos, bacterias, o toxinas). Un autoantígeno es una molécula propia que el sistema inmune reconoce erróneamente como nociva.

Anticuerpos (Inmunoglobulinas)

Un anticuerpo es una proteína que reacciona contra un antígeno en un organismo animal. Se encuentran en la sangre o fluidos y son utilizados para reconocer y bloquear virus, bacterias, protozoos, etc.

El reconocimiento del antígeno es la base sobre la que se asienta la respuesta inmune específica. Las inmunoglobulinas (Ig) son un grupo amplio de proteínas globulares que se encuentran en suero y fluidos tisulares de forma soluble o ancladas a la membrana de los linfocitos B.

Estructura de los Anticuerpos

Todos los anticuerpos tienen el mismo patrón estructural y características fisicoquímicas similares. Una molécula de anticuerpo tiene cuatro cadenas polipeptídicas, dos a dos iguales, unidas por puentes disulfuro.

Se dividen en cadenas H (pesadas) y L (ligeras), siendo dos cadenas idénticas largas y pesadas, y dos cortas y ligeras. Estas cadenas se subregionan en dominios N-terminales, que son los que se unen a los antígenos, y dominios C-terminales, que se rompen en dos partes: una se une al antígeno y otra al complemento (para las Ig).

Tipos de Anticuerpos (Inmunoglobulinas) en Humanos

• IgG: Mayor proporción, predominante en la respuesta secundaria.
• IgA: Presente en secreciones, actúa como barrera protectora.
• IgM: Unida a la membrana plasmática, actúa en la respuesta inmune primaria.
• IgD: Primeras inmunoglobulinas sintetizadas por linfocitos B.
• IgE: Presente en suero y secreciones, se une a receptores de mastocitos, asociada a procesos alérgicos.

Reacciones Antígeno-Anticuerpo

Los anticuerpos por sí mismos no pueden eliminar a los invasores, pero sí activarlos y marcarlos. El evento principal es la formación de complejos antígeno-anticuerpo.

Mecanismos Defensivos Mediados por Anticuerpos

Los mecanismos defensivos incluyen:

• Precipitación: Un anticuerpo se une a antígenos solubles, formando agregados insolubles que precipitan.
• Aglutinación: Un anticuerpo se une a un antígeno en la superficie de algunas células (ej. glóbulos rojos), formando aglomerados celulares.
• Hemaglutinación: Se produce entre los anticuerpos del plasma y los antígenos de los glóbulos rojos de diferentes grupos sanguíneos (A, B, O).
• Neutralización: La unión de receptores específicos del anticuerpo al antígeno bloquea la acción de estos, protegiendo las células de tejidos invadidos.
• Opsonización: Un anticuerpo, denominado opsonina, se une a antígenos en superficies celulares de bacterias, formando un revestimiento que favorece la fagocitosis.

El Sistema Linfoide: Células y Órganos

Las células que forman el sistema inmune se organizan en tejidos y órganos. Estos se dividen en:

• Órganos linfoides primarios o centrales: Lugares de linfopoyesis (formación y maduración de linfocitos).
• Órganos linfoides secundarios o periféricos: Lugares principales para la interacción de distintas células inmunes y el inicio de la respuesta adaptativa.

Células del Sistema Inmune

Las células del sistema inmune se originan a partir de células primordiales y pluripotenciales en la médula ósea, diferenciándose en dos líneas fundamentales: la linfoide y la mieloide. Dentro de estas, encontramos:

• Macrófagos: Gran grupo de células del sistema inmune con actividad fagocítica. Son precursores de los monocitos y su forma y función varían según el tejido donde se encuentren.
• Granulocitos polimorfonucleares: De tamaño mayor a los macrófagos, con una vida de pocos días, núcleo multilobulado y gránulos abundantes en el citoplasma. Residen en la sangre y migran a los tejidos ante una señal de alarma. Se dividen en:
  • Neutrófilos: Fagocitan y destruyen directamente diversos patógenos.
  • Eosinófilos: Su concentración aumenta bajo determinadas circunstancias (ej. infecciones parasitarias, alergias).
  • Basófilos: Leucocitos sanguíneos que liberan mediadores inflamatorios.
• Mastocitos: Al entrar en contacto con un patógeno, liberan mediadores inflamatorios en el lugar infectado, atrayendo plasma y leucocitos.

Linfocitos

Los linfocitos se diferencian en los órganos linfoides primarios y son responsables de desencadenar la respuesta inmune. Hay dos tipos principales: Linfocitos T y Linfocitos B. Ambos poseen receptores capaces de reconocer antígenos.

• Linfocitos NK (Natural Killer): Poseen actividad citotóxica innata y función secretora.
• Linfocitos B: Se encuentran en el hígado fetal y en la médula ósea.
• Linfocitos T: Se originan en la médula ósea y maduran en el timo. Hay cuatro tipos fundamentales:
  • Linfocitos T Citotóxicos: Destruyen células infectadas o cancerosas.
  • Linfocitos T Cooperadores (Helper): Activados por células dendríticas, coordinan la respuesta inmune.
  • Linfocitos T Reguladores: Suprimen la respuesta inmune para evitar autoinmunidad.
  • Linfocitos T de Memoria: Persisten después de una infección, permitiendo una respuesta más rápida en futuras exposiciones.

Organización Tisular del Sistema Linfoide

Los órganos del sistema linfoide se pueden clasificar:

• Desde un punto de vista anatómico:
  • Órganos con cápsula bien definida (ej. bazo, ganglios linfáticos).
  • Acumulaciones difusas de tejido linfoide (ej. mucosas, MALT).
• Desde un punto de vista funcional:
  • Órganos primarios (ej. timo, médula ósea).
  • Órganos secundarios (ej. bazo, ganglios linfáticos, MALT).

Técnicas Inmunoquímicas: Detección y Cuantificación

Inmunoglobulinas o Anticuerpos en Técnicas

Las inmunoglobulinas o anticuerpos son capaces de reconocer una proteína por su estructura terciaria, es decir, por la disposición tridimensional de sus grupos funcionales.

Fundamentos de las Técnicas Inmunológicas

Las técnicas inmunológicas más prácticas y útiles se basan en la especificidad de la unión antígeno-anticuerpo. Esto se debe a:

• La capacidad de las inmunoglobulinas de hacerse visibles por precipitación, aglutinación y mecanismos indirectos.
• La propiedad de las Ig de unirse a un antígeno, ya sea natural o sintético.
• La alta especificidad de esta unión.

Las interacciones que se producen en la unión antígeno-anticuerpo pueden ser: hidrofóbicas, dipolo-dipolo y enlaces salinos.

Tipos de Anticuerpos para Ensayos

Los ensayos pueden realizarse con dos tipos de anticuerpos:

• Anticuerpos Policlonales: Colecciones de inmunoglobulinas producidas por distintos linajes de linfocitos B que reconocen un mismo antígeno, pero reaccionan de forma diferente a sus diversos epítopos.
• Anticuerpos Monoclonales: Producidos por un único clon de linfocitos B, reconocen un mismo antígeno y se unen a un único epítopo específico.

Los anticuerpos se obtienen de la activación del sistema inmune de un animal.

Producción y Aislamiento de Anticuerpos

• Anticuerpos Policlonales: Se inyecta una disolución del antígeno en un animal. Tras 15 días, se realiza una segunda inyección con una concentración más baja. A la semana, se extrae la sangre, se deja coagular y se recoge el suero.
• Anticuerpos Monoclonales: Una vez inmunizado el animal, se recogen los linfocitos del bazo y se fusionan con células de mieloma de ratón para formar hibridomas, que producen anticuerpos específicos de forma continua.

Sistemas de Marcaje Utilizados

Para la detección en inmunoensayos, se utilizan marcadores como la radiactividad, el color o la fluorescencia.

Reacciones de Precipitación

• Inmunoprecipitación en Solución: Detecta y mide antígenos solubles precipitándolos de manera selectiva con anticuerpos. La precipitación de un antígeno soluble por un anticuerpo provoca turbidez, lo que permite medir el grado de reacción.
• Inmunoprecipitación en Gel: Combina la electroforesis y la inmunodifusión, permitiendo diferenciar sustancias de movilidad electroforética similar mediante reacciones de precipitación. En la electroforesis, se usan anticuerpos para fijar el antígeno al gel e identificarlo. Los pasos son:
  1. Aplicar la mezcla de proteínas al gel.
  2. Realizar la electroforesis.
  3. Cubrir el gel con un anticuerpo específico.
  4. El anticuerpo se une al antígeno, formando complejos visibles.

Inmunodifusión

En la inmunodifusión, los precipitados se visualizan como bandas. Se forma un gradiente de concentraciones en un punto de relación de equivalencia. Hay diversas técnicas:

• Difusión lineal simple (Método de Oudin).
• Difusión radial simple (Método de Mancini).
• Difusión doble radial (Método de Ouchterlony).

Método de Oudin (Difusión Lineal Simple)

En un tubo, se coloca agar fundido mezclado con el anticuerpo y suero. Se deja solidificar y se añade la solución de antígeno. Se observan bandas de precipitación que informan sobre la relación de equivalencia y son visibles.

Método de Mancini (Difusión Radial Simple)

Es una técnica de inmunodifusión donde la muestra (que contiene Ig o antígenos solubles) se difunde en una matriz semisólida que contiene el anticuerpo específico disuelto. La muestra se introduce en un pocillo y, a medida que el antígeno se difunde radialmente, se mide el radio del precipitado, que es proporcional a la concentración de los antígenos.

Método de Ouchterlony (Difusión Doble Radial)

En este método, tanto el antígeno como el anticuerpo difunden desde pocillos separados en una matriz de gel. Donde se encuentran en proporciones óptimas, forman una línea de precipitación visible, permitiendo identificar la identidad o no identidad de antígenos.

Reacciones de Aglutinación

Las reacciones de aglutinación se utilizan para diagnosticar infecciones microbianas (activas o pasadas). Hay varios tipos o técnicas:

• Aglutinación Directa: Un anticuerpo se une directamente a un antígeno celular o a partículas insolubles.
• Aglutinación Indirecta: Las células o partículas inertes (ej. látex) se recubren con antígenos solubles y luego se aglutinan por la presencia de anticuerpos específicos.

Los anticuerpos pueden fijarse a través de sus fragmentos a:

• Una base de pocillo de plástico.
• Una superficie de membrana.
• Partículas inertes (ej. látex).

Ensayos con Marcadores: Radioinmunoensayos (RIA e IRMA)

Se buscan sistemas alternativos que permitan utilizar anticuerpos como reactivos, aumentando la sensibilidad. El marcaje radiactivo permite utilizar la técnica cuantitativamente.

• Radioinmunoensayo (RIA): Requiere una muestra pura de antígeno para marcarlo con el isótopo adecuado. El punto crítico es la separación de la fracción de antígeno unido al anticuerpo de la fracción de antígeno libre. Los métodos de separación buscan insolubilizar una de las dos fracciones, e incluyen:
  • Absorción del antígeno libre (ej. con carbones vegetales).
  • Precipitación del antígeno unido al anticuerpo.
• Inmunoensayo Radiométrico (IRMA): Utiliza isótopos radiactivos para el marcaje de los anticuerpos. Su ventaja es que no se necesita una cantidad de antígeno purificado y el antígeno no debe ser marcado. Los anticuerpos son más estables y se marcan sin alterar su función, a menudo en formato sándwich.

Inmunoensayos Enzimáticos (EIA o ELISA)

Los inmunoensayos enzimáticos (EIA) utilizan enzimas como marcadores para antígenos o anticuerpos en lugar de radioisótopos. Enzimas comunes: fosfatasa alcalina, beta-galactosidasa o glucosa deshidrogenasa.

Se dividen en dos categorías fundamentales:

• Ensayos Heterogéneos: El marcador se comporta de manera análoga esté o no unido, y requiere una separación física de las fracciones.
• Ensayos Homogéneos: El marcador se comporta de manera diferente si está unido o no, y no necesita separación física.

Los EIA tienen dos etapas: la etapa inmunológica (reacción antígeno-anticuerpo) y la etapa enzimática (determinación de la actividad de la enzima marcadora).

ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)

El método más utilizado en los análisis clínicos es el ELISA. Hay dos tipos principales:

• ELISA Sándwich (no competitivo): Se utiliza un exceso de reactivo. Pasos:
  1. Añadir el antígeno a los pocillos que ya contienen el anticuerpo específico inmovilizado en el soporte.
  2. Añadir un segundo anticuerpo marcado contra el antígeno (anticuerpo de detección), lo que da lugar a una segunda reacción.
  3. Eliminar el segundo anticuerpo no unido mediante lavados.
  4. Añadir el sustrato de la enzima y dejar actuar la reacción enzimática antes de la lectura de resultados.
• ELISA Competitivo: Se utiliza un reactivo limitante. Pasos:
  1. A los pocillos con anticuerpos inmovilizados, se añade el antígeno no marcado y el antígeno marcado con una enzima en cantidad superior a la del anticuerpo.
  2. Se incuba un tiempo y se procede a lavar para eliminar los antígenos no unidos.
  3. Se añade el sustrato a la enzima, se incuba un tiempo y se procede a la lectura.

Fluoroinmunoensayos

Los fluoroinmunoensayos utilizan compuestos fluorescentes como marcadores para anticuerpos o antígenos. Estos marcadores deben ser estables y no interferir en la formación de complejos. Pueden ser:

• Homogéneos: Las propiedades de fluorescencia cambian según el antígeno y el anticuerpo estén libres o unidos.
• Heterogéneos: Las propiedades de fluorescencia no difieren si el anticuerpo o antígeno se encuentran libres o unidos, pero requieren la separación de las fracciones libre y ligada con un antígeno marcado.

Western Blot (Inmunoblot)

El Western Blot (o Inmunoblot) es una técnica para detectar proteínas específicas en una muestra. Sus pasos son:

1. Separar previamente las proteínas por electroforesis SDS-PAGE.
2. Transferir y fijar las proteínas a un soporte (ej. membrana de nitrocelulosa o PVDF).
3. Realizar la incubación con anticuerpos que detectan la proteína de interés.
4. Para visualizar la reacción, es necesario un marcaje, que puede ser:
   • Directo: El anticuerpo específico contra la proteína está directamente marcado.
   • Indirecto: Se utiliza un anticuerpo secundario marcado que detecta el anticuerpo primario específico.

Etiquetas: anticuerpos, antígenos, Inmunidad, inmunología, sistema inmune