Conocimientos sobre inmunología: fase 2

Conocimientos de inmunología: Fase 2. El cuerpo humano tiene la tercera barrera de defensa: el sistema inmunológico adaptativo.

 

 

▉ Introducción

Antes de presentar la estrategia de defensa del sistema inmunológico innato humano, sabemos que cuando se perfora el dedo del pie, los macrófagos guerreros más fuertes de la inmunidad innata pueden reconocer programáticamente muchos de los patógenos invasores más comunes, y la respuesta es tan pronto que toda la batalla puede Terminará en unos pocos días. Es por eso que por la noche, unos días después, su dedo lesionado está intacto, por lo que puede tomar un baño caliente nuevamente. Se puede observar que el sistema inmunológico innato juega un papel indispensable en el proceso de protección de nuestro organismo. De hecho, alrededor del 99% de los animales dependen únicamente de las barreras físicas y del sistema inmunológico innato para protegerlos. Sin embargo, para los vertebrados como nosotros, existe una tercera barrera de defensa: el sistema inmunológico adaptativo, y este es un sistema poderoso que puede adaptarse y proteger al cuerpo humano de casi cualquier "invasor".

 

 

▉ Sistema inmunológico adaptativo

Las pistas de la existencia del sistema inmunológico adaptativo se remontan a la década de 1890, cuando el famoso inmunólogo británico Edwar Jenner comenzó a utilizar métodos inmunitarios para ayudar a los británicos a deshacerse del miedo al virus de la viruela. En esa época, la viruela era un problema de seguridad importante, por lo que cientos de miles de personas murieron a causa de la enfermedad y más personas se “diferenciaron” debido a la viruela. Jenner descubrió que las mujeres que ordeñan a menudo se han infectado con una enfermedad llamada vaccinia, que causa algunas lesiones en las manos que parecen llagas causadas por el virus de la viruela. Al mismo tiempo, Jenner también notó que las trabajadoras que habían tenido viruela vacuna parecían no volver a contraer viruela nunca más.

 

Entonces Jenner decidió realizar un experimento audaz. Recogió el pus de las llagas de una trabajadora que padecía vaccinia y lo inoculó en un niño llamado James Phipps. Más tarde, cuando el niño fue vacunado nuevamente con pus de una llaga de una persona con viruela, no contrajo viruela. En latín, la palabra correspondiente a vaca es vacca, lo que también explica el origen de la palabra vacuna. En este incidente, la historia ha retratado a Edward Jenner como un héroe, pero creo que ese niño es el verdadero héroe. ¡Imagínese lo que se siente cuando un hombre alto camina hacia usted con una enorme aguja y un tubo de pus en la mano! Aunque esto nunca volverá a suceder, debemos estar agradecidos por el éxito del experimento de Jenner, porque abrió un camino completamente nuevo para la inmunización, salvando así innumerables vidas.

 

La viruela no es algo que los humanos encuentren a menudo. Y el experimento de Jenner demostró que si el sistema inmunológico humano tiene tiempo para prepararse, puede crear armas que nos protejan de los "invasores", y este "invasor" puede ser algo que nunca antes había visto. Vale la pena señalar que la vacunación contra la viruela solo puede protegernos del virus de la viruela y virus similares (como la vacuna), por lo que James Phipps aún puede contraer paperas, sarampión y otras enfermedades. Ésta es la característica típica del sistema inmunológico adaptativo: puede adaptarse y adquirir la capacidad de resistir "invasores" específicos.

 

 

▉ Anticuerpos y células B

Al final, los inmunólogos determinaron que la inmunidad contra la viruela proviene de algunas proteínas especiales que circulan en la sangre de los individuos inmunizados. Estas proteínas se denominan anticuerpos y las sustancias que inducen la producción de estos anticuerpos se denominan antígenos. (antígeno). En el ejemplo anterior, la vacuna es el antígeno. La siguiente figura es un diagrama esquemático de la estructura de la inmunoglobulina G (IgG).

Como se muestra en la figura, una molécula de anticuerpo IgG está compuesta por dos pares diferentes de proteínas, a saber, la cadena pesada (Hc) y la cadena ligera (Lc). Es precisamente por esta estructura que cada molécula tiene dos "agarres" idénticos, a saber, regiones Fab, que pueden unirse a antígenos. Las proteínas son moléculas ideales para construir anticuerpos que pueden "atrapar" a un atacante, porque diferentes proteínas pueden plegarse en innumerables formas complejas. La IgG representa el 75% de los anticuerpos en la sangre y hay otros cuatro anticuerpos, a saber, IgA, IgD, IgE e IgM. Cada anticuerpo es producido por células B y las células B son glóbulos blancos que nacen en la médula ósea, que pueden madurar y convertirse en células plasmáticas llamadas "fábricas de anticuerpos".

Además del "agarrador" que puede "agarrar" el antígeno, cada molécula de anticuerpo también tiene una cola de región constante (Fc) que puede unirse a receptores en la membrana celular como los macrófagos. De hecho, el tipo de anticuerpo se divide por la estructura especial de su región Fc. Al mismo tiempo, la región Fc también determina a qué célula inmunitaria se unirá el anticuerpo y cómo funcionará.

El "agarre" de cada anticuerpo se unirá a un antígeno específico, por lo que para obtener anticuerpos que se unan a muchos antígenos diferentes, se deben fabricar muchas moléculas de anticuerpos diferentes. Entonces, si queremos que los anticuerpos nos protejan de posibles "agresores", ¿cuántas moléculas de anticuerpos diferentes necesitamos? Estimaciones aproximadas realizadas por inmunólogos muestran que se necesitarían aproximadamente 100 millones de anticuerpos.

Dado que la región de unión al antígeno de cada molécula de anticuerpo está compuesta por una cadena pesada y una cadena ligera, podemos mezclar y emparejar alrededor de 10,000 cadenas pesadas diferentes con 10,000 cadenas ligeras diferentes, de modo que podamos obtener lo que necesitamos. Hay cientos de millones de moléculas de anticuerpos diferentes. Sin embargo, las células humanas tienen solo alrededor de 25,000 genes en total, por lo que si cada cadena pesada o cadena ligera está codificada por un gen diferente, entonces la información genética de la mayoría de las células B se usará solo para producir anticuerpos, así que ese es el problema.

 

▉ El diseño modular produce diversidad de anticuerpos

En 1977, Susumu Tonegawa resolvió el misterio de cómo las células B producen 100 millones de anticuerpos diferentes, y ganó el Premio Nobel por esto. Cuando Tonegawa se propuso estudiar este problema, el teorema aceptado era que el ADN de todas las células es el mismo. Esto se prueba con hechos, porque cuando se fertiliza un óvulo, el ADN del óvulo fertilizado se copiará y pasará por igual a la célula hija, y el ADN de la célula hija se copiará nuevamente y pasará igualmente a la siguiente generación. Cell, y sigue así. Por lo tanto, a excepción de los errores en el proceso de replicación, cada célula de nuestro cuerpo tiene el mismo ADN que el óvulo fertilizado original. Sin embargo, Tonegawa asume que aunque el proceso anterior es generalmente correcto, puede haber excepciones. Él cree que todas nuestras células B parten del mismo ADN, pero durante la maduración de estas células, los genes que codifican los anticuerpos pueden haber cambiado, y estos cambios pueden ser suficientes para que las células B produzcan los 100 millones de tipos diferentes que necesitamos. De anticuerpos.

Tonegawa decidió verificar su conjetura comparando la secuencia de ADN que codifica la cadena ligera del anticuerpo en las células B maduras y las células B inmaduras. De hecho, descubrió que estas dos secuencias son diferentes y que los genes que codifican los anticuerpos en las células B maduras se obtuvieron mediante un diseño modular.

En cada célula B, hay 4 módulos de ADN (fragmentos de genes) en el cromosoma que codifica la cadena pesada del anticuerpo, a saber, V, D, J y C, y cada módulo tiene muchas copias, el mismo módulo Hay ligeras diferencias entre los diferentes copias de. Por ejemplo, en los genes humanos, hay alrededor de 40 módulos V diferentes, 25 módulos D diferentes y 6 módulos J diferentes. Las células B seleccionan una copia (más o menos aleatoria) de cada módulo genético y las empalman como se muestra en la figura siguiente para ensamblar un gen de cadena pesada de anticuerpos de células B maduras.

Hemos visto esta estrategia de "mezclar y combinar" utilizada para generar diversidad antes. Por ejemplo, nuestras células usan 20 aminoácidos diferentes para mezclar y combinar para producir una gran cantidad de proteínas diferentes. En términos de diversidad genética, los cromosomas que una persona hereda de los padres de Ta se mezclan y combinan para producir un conjunto de cromosomas que finalmente ingresan al espermatozoide o al óvulo. Una vez que la naturaleza tenga un diseño exquisito, continuará reutilizándolo, y el diseño modular es uno de los diseños más exquisitos de la naturaleza.

El ADN que codifica la cadena ligera del anticuerpo también se ensambla seleccionando fragmentos de genes y luego uniéndolos. Es precisamente porque hay tantos fragmentos de genes diferentes que se pueden usar para mezclar y combinar, esta estrategia puede producir alrededor de 10 millones de anticuerpos diferentes, lo que parece no ser suficiente. Por lo tanto, para aumentar aún más la diversidad de anticuerpos, cuando estos genes se combinan, habrá inserciones o deleciones de bases adicionales. Junto con esta diversidad de uniones, no es ningún problema producir 100 millones de células B diferentes y producir los correspondientes anticuerpos diferentes. La magia de esta estrategia es que a través del diseño modular y la diversidad de conexiones, solo se requiere muy poca información genética para crear una increíble diversidad de anticuerpos.

 

 

▉ Selección de clonación

En la sangre humana, hay alrededor de 3 mil millones de células B en total. Esto puede parecer mucho, pero si contiene 100 millones de células B diferentes para producir los 100 millones de anticuerpos necesarios para protegernos, significa que, en promedio, solo hay 30 células B de cada tipo. En otras palabras, aunque hay células B en nuestro "arsenal" que pueden luchar contra cualquier "agresor" potencial, la cantidad de cualquier tipo de célula B es muy pequeña. Por lo tanto, cuando somos atacados por "invasores", necesitamos crear células B más adecuadas. De hecho, las células B se fabrican bajo demanda. Pero, ¿cómo sabe el sistema inmunológico qué células B producir? La respuesta a esta pregunta es uno de los principios más concisos de la inmunología: el principio de selección clonal.

Después de que las células B mezclan y combinan los módulos necesarios para formar anticuerpos y empalmarlos, se produce una pequeña cantidad de anticuerpos denominados "detectores de anticuerpos", denominados receptores de células B (BCR). Estos "detectores de anticuerpos" se transportarán a la superficie de las células B y luego se anclarán en la membrana celular con la región de unión al antígeno hacia afuera. Cada célula B tiene alrededor de 100.000 BCR ancladas en la membrana, y la BCR de la misma célula B solo puede reconocer el mismo antígeno.

El BCR en la superficie de las células B es como un "cebo", y lo que están buscando es una molécula que pueda ser "atrapada" en virtud de la forma correcta de la región Fab: el antígeno análogo. Desafortunadamente, la mayoría de las búsquedas de células B son inútiles. Por ejemplo, es posible que la mayoría de nosotros no estemos infectados con el SARS o el VIH durante nuestra vida. Por lo tanto, las células B de nuestro cuerpo que pueden producir anticuerpos para reconocer estos virus nunca encontrarán moléculas que se emparejen con ellos. La mayoría de las células B deben ser muy frustrantes, porque han estado buscando toda su vida, pero no han encontrado nada.

A veces, sin embargo, las células B pueden buscar lo que quieren. Cuando la BCR de una célula B se une a su antígeno afín, esa célula B se activará, aumentará de tamaño y se dividirá en dos células hijas, y este proceso se denomina proliferación. Las dos células hijas volvieron a aumentar de tamaño y se dividieron en cuatro células, y así sucesivamente. Cada ciclo de crecimiento y división celular dura aproximadamente 12 horas, y este período de proliferación dura aproximadamente una semana. Entonces, al final, se crearán aproximadamente 20,000 clones de células B idénticas, y las BCR en sus membranas reconocerán el mismo antígeno. De esta manera tenemos suficientes células B para formar una defensa fuerte.

Después de que las células B seleccionadas proliferen para formar una enorme "fuerza de clonación", la mayoría de ellas comenzarán a producir anticuerpos. La diferencia entre los anticuerpos producidos por estas células B y la BCR originalmente mostrada en la membrana celular es que no hay un "ancla" que los fije en la superficie de la célula B. Por lo tanto, estos anticuerpos serán transportados fuera de las células B hacia la sangre. Cuando una célula B funciona a plena capacidad, puede secretar alrededor de 2000 moléculas de anticuerpos por segundo. Después de ejercer un gran poder, la mayoría de las células B morirán aproximadamente una semana después de funcionar como una "fábrica de anticuerpos".

Cuando piense en todo este proceso, encontrará que esta es realmente una estrategia asombrosa. En primer lugar, debido a que las células B utilizan la idea del diseño modular, se pueden producir suficientes tipos diferentes de anticuerpos con solo unos pocos genes para identificar a todos los posibles "invasores". En segundo lugar, las células B se fabrican bajo demanda, por lo que no fabricaremos demasiadas células B inútiles para llenar nuestro cuerpo, sino que comenzaremos con unas pocas células B y seleccionaremos aquellas que sean útiles para las células B "invasoras" existentes.

Una vez seleccionadas, las células B proliferan rápidamente para formar un enorme "ejército de clones", y los anticuerpos de cada combatiente de células B en el ejército son eficaces contra ese "invasor" específico. En tercer lugar, después de que estos clones de células B crezcan, el logaritmo grande se convertirá en una "fábrica de anticuerpos", produciendo anticuerpos que pueden resistir a los "invasores" en lotes. Finalmente, cuando se eliminen los "invasores", la mayoría de las células B morirán. Por lo tanto, nuestros cuerpos no estarán llenos de células B que se utilizan para hacer frente a los "invasores" de ayer y no tendrán ningún efecto sobre el "enemigo" que nos atacará mañana.

 

 

▉ Función de los anticuerpos

Es muy interesante que aunque los anticuerpos juegan un papel muy importante en la defensa contra los "invasores", los anticuerpos no matan nada. Su tarea es dejar un "beso de muerte" sobre los "invasores". , Lo que le da al patógeno invasor una marca de eliminación. Si va a una boda muy lujosa, a menudo pasará por una fila de bienvenida antes de que se le permita disfrutar de champán y pastel.

Uno de los deberes del equipo de bienvenida es presentarles a todos los novios, y el otro es asegurarse de que no entren personas ajenas a la celebración de la boda. Mientras recorre la fila de bienvenida, lo verá alguien que esté familiarizado con todas las personas invitadas.

Si descubre que no perteneces a esta boda, llamará a un guardaespaldas y te dejará ir. Su trabajo es identificar a los que no son bienvenidos, no expulsarlos. Lo mismo ocurre con los anticuerpos: identifican a los "intrusos" y luego dejan que otros personajes hagan el "trabajo sucio". Todas las personas están aquí para bendecir a los novios.

Los "invasores" que se encuentran con más frecuencia son las bacterias y los virus, y los anticuerpos pueden combinarse con los dos y marcarlos para su eliminación. A los inmunólogos les gusta llamarlos los "anticuerpos opsonizan" a estos "invasores". La palabra "condicionamiento" proviene del alemán y su significado original es "prepararse para comer". Cuando los anticuerpos opsonizan bacterias o virus, utilizan regiones Fab para unirse a los "invasores", y las regiones Fc pueden unirse a los receptores Fc en la superficie de células como los macrófagos. A través de esta estrategia, el anticuerpo construye un puente entre el "invasor" y la célula fagocítica, llevando al "invasor" a la vecindad de la célula fagocítica y entregándoselo a la célula fagocítica.

De hecho, la parte más ingeniosa es que cuando el receptor Fc de los macrófagos se une al anticuerpo que modula al "invasor", el "apetito" de los macrófagos aumentará enormemente, haciéndolo más fagocítico. La superficie de los macrófagos tiene proteínas que pueden unirse directamente a los "invasores" comunes, pero la función de puente de los anticuerpos aumenta los tipos de enemigos que los macrófagos pueden tragar. Siempre que estén marcados por anticuerpos, no importa si los "invasores" son comunes o no, los fagocitos pueden tragarlos. De hecho, los anticuerpos permiten que los macrófagos se concentren en los "invasores" y, si no existe tal efecto, es posible que se ignoren algunos "invasores" poco comunes.

Bajo el ataque de virus, los anticuerpos tienen otras funciones importantes. Los virus ingresan a nuestras células al unirse a receptores específicos en nuestras membranas celulares. Por supuesto, esos receptores no están configurados específicamente para que los virus los invadan. También son receptores normales, al igual que los receptores Fc, que tienen funciones fisiológicas normales, pero los virus han aprendido a utilizar estos receptores para su propio uso. Una vez que el virus se une al receptor y entra en la célula, puede utilizar la maquinaria sintética de la célula para replicar muchos de sí mismo. Estos virus de progenie recién nacidos destruyen células y, a veces, incluso las matan para continuar infectando otras células vecinas.

El anticuerpo puede unirse al virus antes de que ingrese a la célula, evitando así que el virus ingrese a la célula o prolifere después de ingresar a la célula. Los anticuerpos con tales funciones se denominan anticuerpos neutralizantes. Por ejemplo, algunos anticuerpos neutralizantes pueden unirse a sitios específicos donde el virus se une a los receptores celulares, bloqueando así el "estacionamiento" del virus en la superficie celular. Cuando ocurre este fenómeno, el virus se “ventila” fuera de la célula, condicionado por el anticuerpo y listo para ser fagocitado por macrófagos.

 

 

▉ Resumen

Este problema introduce principalmente la respuesta inmune mediada por células B y anticuerpos en el sistema inmune adaptativo, lo que fortalece aún más las capacidades de defensa de nuestro sistema de defensa sobre la base del sistema inmune innato. Entonces, si "invasores" como virus han entrado en nuestras células, ¿qué puede hacer el sistema inmunológico para eliminar esos virus? Te lo diremos en futuros artículos, ¡espera!

 

 

 

(fuente: internet, solo referencia)