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42.1C: Reconocimiento de patógenos - Biología

42.1C: Reconocimiento de patógenos - Biología


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Cuando el patógeno ingresa al cuerpo, el sistema inmunológico innato utiliza varios mecanismos para destruir el patógeno y cualquier célula que haya infectado.

Objetivos de aprendizaje

  • Describir el papel de los PAMP y PRR, los interferones y otras citocinas en la inmunidad innata.

Puntos clave

  • Los patógenos son reconocidos por una variedad de células inmunes, como macrófagos y células dendríticas, a través de patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) en la superficie del patógeno, que interactúan con receptores complementarios de reconocimiento de patrones (PRR) en las superficies de las células inmunes.
  • Tras la unión de PRR con PAMP (reconocimiento de patógenos), las células inmunitarias liberan citocinas para indicar a otras células que comiencen a contraatacar.
  • Una clase de citocinas, los interferones, advierten a las células no infectadas cercanas de una infección inminente, hacen que las células comiencen a escindir el ARN y reducen la síntesis de proteínas, y envían señales a las células infectadas cercanas para que experimenten apoptosis.
  • Otra clase de citocinas, llamadas inerleucinas, median las interacciones entre los glóbulos blancos (leucocitos) y ayudan a unir las respuestas inmunes innatas y adaptativas.
  • La inflamación (tejido caliente, rojo, hinchado y doloroso asociado con la infección) es estimulada por las citocinas que se producen inmediatamente después del reconocimiento del patógeno; el aumento del flujo sanguíneo asociado con la inflamación permite que más leucocitos (un tipo de célula inmunitaria innata) lleguen al área infectada.

Términos clave

  • macrófago: un glóbulo blanco que fagocita restos de células necróticas y material extraño, incluidos virus, bacterias y tinta de tatuaje; parte del sistema inmunológico innato
  • fagocitosis: el proceso en el que una célula incorpora una partícula extendiendo pseudópodos y dibujando la partícula en una vacuola de su citoplasma.
  • citoquina: cualquiera de las diversas proteínas reguladoras pequeñas que regulan las células del sistema inmunológico; se liberan tras la unión de PRR a PAMPS

Reconocimiento de patógenos

Cuando un patógeno ingresa al cuerpo, las células de la sangre y la linfa detectan los patrones moleculares asociados a patógenos específicos (PAMP) en la superficie del patógeno. Los PAMP son “firmas” de carbohidratos, polipéptidos y ácidos nucleicos que son expresados ​​por virus, bacterias y parásitos, pero que difieren de las moléculas de las células huésped. Estos PAMP permiten que el sistema inmunológico se reconozca "a sí mismo" de "otros" para no destruir al huésped.

El sistema inmunológico tiene células específicas con receptores que reconocen estos PAMP. Un macrófago es una célula fagocítica grande que engulle partículas extrañas y patógenos. Los macrófagos reconocen los PAMP a través de receptores de reconocimiento de patrones complementarios (PRR). Los PRR son moléculas en macrófagos y células dendríticas que están en contacto con el entorno externo y, por lo tanto, pueden reconocer PAMP cuando están presentes. Un monocito, un tipo de leucocito (glóbulo blanco) que circula en la sangre y la linfa, se diferencia en macrófagos después de pasar al tejido infectado. Las células dendríticas se unen a las firmas moleculares de los patógenos, lo que promueve la absorción y destrucción de los patógenos.

Una vez que se detecta un patógeno, el sistema inmunológico también debe rastrear si se está replicando intracelularmente (dentro de la célula, como con la mayoría de los virus y algunas bacterias) o extracelularmente (fuera de la célula, como con otras bacterias, pero no con los virus). El sistema inmunológico innato debe responder en consecuencia identificando el patógeno extracelular y / o identificando las células huésped que ya han sido infectadas.

Afecto de liberación de citocinas

La unión de los PRR con los PAMP desencadena la liberación de citocinas, que indican que hay un patógeno presente y que debe destruirse junto con las células infectadas. Una citocina es un mensajero químico que regula la diferenciación celular (forma y función), la proliferación (producción) y la expresión génica para afectar las respuestas inmunitarias. Existen al menos 40 tipos de citocinas en humanos que difieren en términos del tipo de célula que las produce, el tipo de célula que responde a ellas y los cambios que producen.

Una subclase de citocinas es la interleucina (IL), que media las interacciones entre los leucocitos (glóbulos blancos). Las interleucinas están involucradas en unir las respuestas inmunes innatas y adaptativas. Además de ser liberadas de las células después del reconocimiento de PAMP, las citocinas son liberadas por las células infectadas que se unen a las células cercanas no infectadas, induciendo a esas células a liberar citocinas, lo que resulta en un estallido de citocinas.

Una segunda clase de citocinas son los interferones, que son liberados por las células infectadas como advertencia a las células no infectadas cercanas. Una función de los interferones es inhibir la replicación viral, lo que los hace particularmente efectivos contra los virus. También tienen otras funciones importantes, como la vigilancia de tumores. Los interferones funcionan enviando señales a las células vecinas no infectadas para que destruyan el ARN (a menudo una biomolécula muy importante para los virus) y reduzcan la síntesis de proteínas; señalizar a las células infectadas vecinas para que experimenten apoptosis (muerte celular programada); y activación de células inmunes.

Las citocinas también envían retroalimentación a las células del sistema nervioso para provocar los síntomas generales de malestar, que incluyen letargo, dolor muscular y náuseas. Estos efectos pueden haber evolucionado porque los síntomas alientan al individuo a descansar, evitando que propague la infección a otras personas. Las citocinas también aumentan la temperatura corporal central, lo que causa fiebre, lo que hace que el hígado retenga el hierro de la sangre. Sin hierro, ciertos patógenos (como algunas bacterias) no pueden replicarse; esto se llama inmunidad nutricional.

Fagocitosis e inflamación.

Las primeras citocinas que se producen son proinflamatorias; es decir, fomentan la inflamación o el enrojecimiento, hinchazón (edema), calor, pérdida de función y dolor localizados que resultan del movimiento de leucocitos y líquido a través de capilares cada vez más permeables hasta un sitio de infección. La población de leucocitos que llega a un sitio de infección depende de la naturaleza del patógeno infectante. Tanto los macrófagos como las células dendríticas engullen patógenos y restos celulares a través de la fagocitosis. Un neutrófilo también es un leucocito fagocítico que engulle y digiere los patógenos. Los neutrófilos, los leucocitos más abundantes del sistema inmunológico, tienen un núcleo con dos a cinco lóbulos y contienen orgánulos (lisosomas) que digieren los patógenos engullidos. Un eosinófilo es un leucocito que trabaja con otros eosinófilos para rodear al parásito. Participa en la respuesta alérgica y en la protección contra helmintos (gusanos parásitos).

Los neutrófilos y eosinófilos son leucocitos particularmente importantes que engullen a patógenos grandes, como bacterias y hongos. Un mastocito es un leucocito que produce moléculas inflamatorias, como la histamina, en respuesta a patógenos grandes. Un basófilo es un leucocito que, como un neutrófilo, libera sustancias químicas para estimular la respuesta inflamatoria. Los basófilos también participan en las respuestas de alergia e hipersensibilidad e inducen tipos específicos de respuestas inflamatorias. Los eosinófilos y basófilos producen mediadores inflamatorios adicionales para reclutar más leucocitos. Una respuesta inmune hipersensible a antígenos inofensivos, como en el polen, a menudo implica la liberación de histamina por basófilos y mastocitos; es por eso que muchos medicamentos antialérgicos son antihistamínicos.