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Fundación H. A. Barceló – Facultad de Medicina 2do.AÑO
MICROBIOLOGÍA Y
PARASITOLOGÍA GENERAL Y
ALIMENTARIA
Docentes
Dra. Susana Carnevali de Falke
Dra. Maria Claudia Degrossi
Módulo 6 – La interacción de los microorganismos con el huésped.
UNIDAD 2 – El Sistema Inmune y su relación con
la infección.
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
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OBJETIVO
− Comprender los conceptos de resistencia y susceptibilidad a la infección. Conocer los
componentes del Sistema Inmune.
− Conocer y comprender los distintos mecanismos de que dispone nuestro organismo para
hacer frente a la infección.
− Distinguir entre mecanismos innatos y adquiridos y cuál es la relación entre ellos.
− Conocer los protagonistas de los mecanismos innatos y adquiridos y comprender como
desatan la respuesta frente a la infección.
− Distinguir entre los distintos receptores de reconocimiento. Comprender el concepto de
patrones moleculares asociados a los patógenos (PAMPs).
− Conocer que los mecanismos efectores dependen del sitio de infección y cuál es la
respuesta frente a distintos tipos de microorganismos: bacterias, virus, protozoos, helmintos.
− Comprender la respuesta inmune a nivel del tracto gastrointestinal, su estructura y
componentes.
− Relacionar la inmunidad de las mucosas con la lactancia materna.
EJES TEMÁTICOS
− Generalidades.
− Defensas contra la infección.
− Inmunidad innata contra la infección.
− Inmunidad adquirida.
− Ejemplos de respuesta inmune frente a agentes infecciosos.
− Respuesta del Sistema Inmune en el tracto gastrointestinal.
− Inmunidad de mucosas y lactancia materna.
GENERALIDADES
En el ámbito de la Nutrición, la importancia del conocimiento de los fenómenos de
inmunidad radica no sólo en saber como nuestro organismo reacciona ante agentes
extraños, sino además entender que existe una estrecha interacción entre nutrición,
infección e inmunidad, constituyéndose en un fenómeno apasionante y complejo; los
alimentos en conjunto y sus componentes en particular, ejercen un papel importante en el
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desarrollo y preservación del sistema inmune; las deficiencias marginales, los excesos
crónicos ó el desequilibrio entre nutrientes pueden dañarlo.
Los microorganismos patógenos poseen características especiales que les permiten
producir enfermedades si se les concede la oportunidad. Sin embargo nuestro organismo
posee mecanismos de defensa que permiten el reconocimiento y la eliminación de los
agentes patógenos.
En la primera parte de este módulo haremos un repaso de los conceptos ya vistos en
Fisiología respecto al Sistema Inmune, para comprender mejor todos aquellos aspectos
relacionados a la acción de los agentes infecciosos y los mecanismos de defensa que monta
nuestro organismo contra ellos, en especial a nivel del tracto gastrointestinal, el lugar de
mayor interacción en las Enfermedades Transmitidas por Alimentos.
REPASO DE CONCEPTOS FUNDAMENTALES. A la capacidad del organismo de impedir
las enfermedades por medio de las defensas corporales se la denomina resistencia y a la
vulnerabilidad o falta de resistencia se la conoce como susceptibilidad.
Inmunidad es entonces la forma en que el cuerpo reconoce y se defiende a sí mismo contra
los microorganismos, virus y sustancias reconocidas como extrañas y que son
potencialmente perjudiciales para el organismo. Para ello posee una organización formada por células y moléculas con roles especializados que constituyen el Sistema Inmune (SI) y cuya característica fundamental es su habilidad para distinguir entre “lo propio” y “lo extraño”, de manera de no dañarse a sí mismo.
Para esto cuenta con el grupo de genes denominado Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH), que codifica al menos 2 clases de moléculas, CMH-I y CMH-II
las cuales son glicoproteínas de membrana, con dominios extracelulares y una región
citoplasmática. Estas moléculas, propias y exclusivas de cada individuo, alertan al sistema
inmune de la presencia de agentes patógenos mediante su presentación, en la superficie
celular, de péptidos derivados de ellos.
Tipo de CMH Presente en: Presenta Es reconocido por:
Clase I Todas las células nucleadas.
Péptidos intracelulares. Ej. Antígenos virales.
Linfocitos CD8 citotóxicos.
Clase II Macrófagos, células dendríticas, linfocitos B.
Péptidos extracelulares que han sufrido endocitosis.
Linfocitos CD4 helpers.
El sistema inmune está formado por moléculas, que coordinan y regulan la respuesta
inmune, y células que pueden agruparse en tejidos y órganos.
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Figura 1.- Sistema Inmune. Órganos linfoides primarios y secundarios.
Según sus características funcionales, los órganos se pueden agrupar en:
− órganos primarios o centrales: responsables de la producción y la diferenciación de las
células inmunocompetentes son la médula ósea y el timo.
− órganos secundarios o periféricos, son aquellos sitios anatómicos que son colonizados
por las células provenientes de los órganos primarios, en donde se inician y se llevan a
cabo, en gran medida, las respuestas inmunes. Estos órganos son: el bazo (colecta
antígenos del torrente circulatorio), ganglios linfáticos (colectan antígenos provenientes de
los tejidos) y Tejido linfoide asociado a mucosas, denominado MALT, que colecta
antígenos provenientes de los tractos respiratorio, gastrointestinal y genitourinario y se
encuentra bien organizado en estructuras tales como amígdalas y adenoides, acúmulos
linfoides de las mucosas, placas de Peyer en el intestino. Se habla de la existencia de un
Sistema Inmune Común de Mucosas puesto que los linfocitos activados en una mucosa
pueden recircular y localizarse selectivamente en otra, existiendo a nivel de las mucosas
sitios inductores y sitios efectores.
Los órganos del sistema inmunológico están conectados entre sí, por medio de una red de
vasos linfáticos similares a los vasos sanguíneos, que transportan la linfa y conectan los
tejidos con el torrente circulatorio, permitiendo a las células que intervienen en la defensa
del organismo realizar su acción de patrullaje en busca de elementos extraños. Las células y
moléculas que participan en la defensa inmune llegan a la mayoría de los tejidos a través del
torrente sanguíneo que pueden abandonar a través de las paredes de los capilares y al que
pueden regresar por el sistema linfático.
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Las citoquinas son mensajeros químicos (proteínas solubles de bajo peso molecular)
diversos y potentes secretados por las células del sistema inmunológico (innato y
adaptativo). Estas sustancias son el principal medio de comunicación intracelular ante una
invasión microbiana y sirven para iniciar la respuesta infamatoria, y para definir la magnitud
y naturaleza de la respuesta inmune específica. Dentro de este nombre se agrupan:
quimioquinas, interleuquinas, interferones y factor de necrosis tumoral, entre otros.
Todas las células de la respuesta inmune se desarrollan a partir de células precursoras
pluripotenciales del hígado fetal y de la médula ósea. El proceso de formación de las células
sanguíneas se denomina hematopoyesis. Inmediatamente después del nacimiento, la
hematopoyesis pasa a ser función de la médula ósea. Las células adquieren características
que les permiten cumplir funciones vitales específicas.
Figura 2.- Origen de las células del Sistema Inmune. (Fuente: Instituto Nacional del Cáncer)
DEFENSAS CONTRA LA INFECCIÓN.
La protección inmunológica contra los agentes extraños nocivos se lleva a cabo mediante la
interacción y el trabajo en conjunto del Sistema Inmune Innato o natural, y el Sistema Inmune Adquirido o adaptativo.
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Figura 3.- Defensas frente a la infección.
La mayoría de los patógenos que ingresan al organismo son destruidos en pocas horas por
mecanismos no específicos de inducción rápida. Esto lo realiza la inmunidad innata a través
de numerosos mecanismos efectores como son: los péptidos antimicrobianos, la fagocitosis,
la inflamación y la vía alternativa del complemento. Solo si un agente infeccioso puede
quebrar esas primeras líneas de defensa, se activa una respuesta adaptativa, específica y
con memoria.
Figura 4.- Mecanismos innatos y adaptativos y duración de la infección (Fuente: adaptado
de Janeway, C. Inmunobiology.2005)
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La infección requiere de una respuesta inmediata de modo de controlarla hasta que la
respuesta adaptativa pueda comenzar su acción. La inmunidad innata estimula, a través de
distintos mecanismos, a la inmunidad adaptativa de modo de hacer más eficaz y eficiente su
acción.
INMUNIDAD INNATA CONTRA LA INFECCIÓN.
Su objetivo es evitar la instalación del foco infeccioso. Sino lo logra, entonces establecer un
ambiente adecuado para la respuesta adaptativa.
¿Con qué mecanismos cuenta? Cuenta con:
Células que controlan y destruyen los patógenos que ingresan: células fagocíticas
(neutrófilos, monocitos y macrófagos), células que liberan mediadores inflamatorios
(basófilos, mastocitos y eosinófilos), células NK (Natural Killer) y células dendríticas.
Mecanismos de reconocimiento acoplados a sistemas señalización intracelular
(receptores de reconocimiento de patentes - PRRs, receptores Toll - TLRs)
Mecanismos efectores como la fagocitosis, la inflamación, la actividad del complemento,
la respuesta de fase aguda.
Factores solubles involucradas en los mecanismos efectores: quemoquinas, citoquinas,
interferones, complemento
Células de la inmunidad innata.
Las células natural killer (NK) o citotóxicas naturales, son un tipo linfocitos que se
encuentra en la sangre y en los tejidos linfoides, especialmente el bazo, como un elemento
innato, independientemente de la presencia de antígenos exógenos. También se encuentran
en grandes cantidades en el hígado. Atacan a diversos tipos de células tales como: células
alteradas por mutaciones, células tumorales o células infectadas por agentes intracelulares
(virus y otros microorganismos), lisándolas. Esta actividad lítica se lleva a cabo mediante
dos proteínas que se encuentran en numerosos gránulos citoplasmáticos, perforina y granzima, que crean poros en la membrana de la célula blanco, produciendo su muerte.
Además de esta función, las células NK activan a los macrófagos, secretando Interferón
gamma (INF-γ).
Las células dendríticas, denominadas así porque presentan largas prolongaciones,
desempeñan un importante papel en la inducción y modulación de la respuesta inmune a
partir de su función como células presentadoras de antígenos.
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Neutrófilos: son las células blancas más abundantes en la sangre (entre un 50 y 60% del
total de leucocitos) y están altamente especializadas para la fagocitosis y la destrucción de
microorganismos. Su vida es muy corta y normalmente no están presentes en tejidos sanos.
Contienen en su interior gránulos ricos en lisozima, colagenasa y elastasa. Durante los
procesos inflamatorios agudos, los neutrófilos llegan a los tejidos lesionados y a los focos de
infección, atravesando el endotelio de los vasos sanguíneos.
Monocitos y Macrófagos: Los monocitos son células producidas en la médula ósea que
son liberadas al torrente circulatorio. Algunos monocitos ingresan a los tejidos donde
aumentan de tamaño y maduran transformándose en macrófagos, destacándose por su
capacidad fagocítica. Además de su importante función en el mantenimiento de los tejidos
(lo liberan de deshechos), cumplen un rol fundamental como células presentadoras de
antígenos y liberadoras de mediadores químicos. Su vida media es muy larga, pudiendo
permanecer en los tejidos por períodos extensos. Allí actúan como vigías al acecho de
agentes extraños, reclutando al sitio de infección a los neutrófilos. Según su localización en
los tejidos reciben distintas denominaciones: células de Kupffer en el hígado, microglia en el
SNC, macrófagos alveolares en los pulmones, macrófagos peritoneales en la cavidad
peritoneal, macrófagos esplénicos en el bazo, células de Langerhans en la piel, osteoclastos
en los huesos, etc.
Basófilos y mastocitos: los basófilos son escasos en la sangre circulante (<1% de los
leucocitos). Los mastocitos están localizados en los tejidos. Contienen gránulos con grandes
cantidades de sustancias tales como la heparina, así como una serie de potentes
mediadores de la inflamación, por ejemplo la histamina. Al liberarse el contenido de estos
gránulos durante procesos inflamatorios y alérgicos, la histamina y otros mediadores
vasoactivos causan un aumento en la permeabilidad microvascular, y también estimulan la
contracción de músculo liso. De ahí la importancia de estas células en las alergias y otros
fenómenos inflamatorios. En la superficie de los basófilos y mastocitos existen receptores
proteicos para las inmunoglobulinas E (IgE), los cuales participan en los mecanismos de
alergia o hipersensibilidad tipo I.
Eosinófilos: estas células se encuentran normalmente en una proporción de 2-5% de los
leucocitos sanguíneos, pero su número se eleva marcadamente ante ciertas infecciones
parasitarias (especialmente por helmintos) o en condiciones de alergia (hipersensibilidad
tipo I). Existe evidencia de su papel en la defensa contra parásitos, dado que contienen
potentes sustancias capaces de dañarlos. Sin embargo, las mismas sustancias defensivas
pueden promover la inflamación y el daño a nuestros propios tejidos.
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Mecanismos efectores
A) Fagocitosis. La fagocitosis, un proceso importantísimo en la respuesta inmune,
involucra muchos tipos de células, entre ellas, los neutrófilos, macrófagos y células dendríticas que son particularmente activos en este proceso y se conocen como fagocitos profesionales.
En la fagocitosis, el patógeno es incluido dentro de vesículas denominadas fagosomas,
cuyo interior se acidifica matándolo. Además tanto macrófagos como neutrófilos contienen
gránulos, denominados lisosomas, que contienen enzimas, proteínas y péptidos con acción
antimicrobiana, que se unen al fagosoma formando el fagolisosoma, en donde el contenido
lisosomal se libera destruyendo al patógeno. Adicionalmente los macrófagos y neutrófilos
tienen sustancias microbicidas (anión superóxido, peróxido de hidrógeno y óxido nítrico),
que contribuyen en la destrucción del microorganismo.
Los neutrófilos son células de breve duración y mueren poco después de haber logrado su
acción fagocítica, constituyendo el mayor componente del pus que se forma en algunas
infecciones; las bacterias que dan lugar a tales infecciones se conocen como piógenas o
bacterias formadoras de pus. Los macrófagos, en contraste, son duraderos y continúan
generando nuevos lisosomas.
Otra importante función de la fagocitosis, consiste en el procesamiento de los antígenos
para su presentación a los linfocitos T.
¿Cómo reconocen los fagocitos profesionales a los patógenos?
Mecanismos de reconocimiento acoplados a sistemas señalización intracelular. Los fagocitos profesionales están ubicados en sitios anatómicos que son puerta de entrada
de los patógenos. Poseen receptores denominados receptores PRR (receptores de
reconocimiento de patentes), que reconocen estructuras comunes y altamente conservadas
en los patógenos, denominadas patrones moleculares asociados a los patógenos (PAMPs).
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Figura 5.- Reconocimiento de microorganismos. (Fuente: adaptado de Janeway, C.
Inmunobiology.2005)
Otros receptores de reconocimiento. En la superficie de macrófagos, células dendríticas y
células del epitelio intestinal se encuentra un conjunto de proteínas que participan en el
reconocimiento de PAMPs, denominados receptores Toll (TLR, del inglés Toll-Like
Receptors).
Los PAMPs son componentes esenciales de
los microorganismos que no están presentes
en la célula huésped y difieren en muy
pequeña escala de un patógeno a otro, es
decir son relativamente invariables. Ejemplos
de estas moléculas son: la flagelina, los
peptidoglicanos, los lipopolisacáridos (LPS),
especialmente el lípido A, que se encuentran
en bacterias Gram-negativas, los ácidos
lipoteicoicos de las bacterias Gram-positivas,
la manosa de las levaduras, los glucanos que
forman parte de la membrana celular de los
hongos. También se incluyen el ARN de doble
hélice de algunos virus y los grupos
dinucleótidos CpG no metilados comunes en
el DNA bacteriano pero casi ausentes en el
DNA de los vertebrados.
El reconocimiento de estas estructuras alerta
al huésped sobre la presencia de un agente
infeccioso. Estructuralmente pertenecen a
varias familias de proteínas.
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Figura 6.- Distintos receptores Toll. (Fuente:
http://www.nature.com/nrmicro/journal/v5/n7/fig_tab/nrmicro1688_F2.html)
Éstos desatan señales que conducen a la activación de vías pro-inflamatorias, mediante la
transcripción del NK-Kb, que induce la producción de quemoquinas y citoquinas, así como la
expresión de moléculas co-estimuladoras que son esenciales para las inmunorespuestas
específicas.
Figura 7.- Activación de receptores Toll.
Una vez que los receptores identifican un PAMP, las células se activan realizando sus
funciones efectoras inmediatamente. Este hecho explica la rapidez de las inmunorespuestas
naturales. Además, tanto la activación celular como la activación del complemento generan
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mediadores de la inflamación, indispensables para conectar la inmunidad innata con la
inmunidad adaptativa.
B) Inflamación. La inflamación que se manifiesta por "calor, rubor, tumor, y dolor"
desempeña un rol fundamental en el combate de la infección. Su función principal es:
localizar la infección evitando que se propague, afecte a otros tejidos y entre al torrente
circulatorio; proporcionar moléculas y células efectoras que colaboren con los macrófagos
en la destrucción de los microorganismos; reparar los tejidos lesionados. En respuesta a
mediadores químicos (histamina, prostaglandinas y leucotrienos) se produce vasodilatación,
aumento de la permeabilidad y exudación celular. Esto favorece la afluencia al sitio de
infección de anticuerpos y otros componentes defensivos del plasma, así como la llegada de
leucocitos (neutrófilos, monocitos, eosinófilos y linfocitos) al tejido lesionado. Durante la
inflamación se liberan muchas otras citoquinas que estimulan a la inmunidad adaptativa,
para poder finalmente erradicar al patógeno.
C) Sistema del complemento. Este es un grupo de proteínas plasmáticas, que se activan
a modo de cascada. El sistema puede ser activado ya sea de forma clásica que reconoce
microorganismos recubiertos por anticuerpos; la vía alterna, que reconoce estructuras
propias de las bacterias (endotoxinas o lipopolisacáridos de la mayoría de las bacterias
Gram-negativas); la vía de las lectinas, en la que una proteína plasmática denominada
“lectina de unión a manosa”, reconoce los residuos de manosa en las glucoproteinas y
glucolípidos de la membrana de la bacterias, a los cuales se adhiere y de esta manera
puede ser reconocida por el complemento.
Figura 8.- Funciones efectoras del complemento (Fuente: adaptado de Janeway, C.
Inmunobiology.2005)
El ataque lítico a membranas de microorganismos, es llevado a cabo por los componentes
terminales de la cascada (C5-C9), que se polimerizan sobre la membrana de las células o
los microorganismos y provocan la formación de poros que causan la lisis de las células.
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D) La respuesta de fase aguda.
Durante los procesos infecciosos agudos y en respuesta a mediadores inflamatorios el
hígado produce una gran cantidad de proteínas que poseen acción antimicrobiana y
opsonizante colaborando en los mecanismos de defensa.
Figura 9.- Respuesta de fase aguda (Fuente: adaptado de Janeway, C. Inmunobiology.2005)
INMUNIDAD ADQUIRIDA.
La capacidad del sistema inmune innato de discriminar entre distintos tipos de patógenos
(por ejemplo: gram-positivos de gram-negativos, virus, protozoos, helmintos, etc.), va a
definir como el sistema inmune adaptativo genera una respuesta inmune adecuada para ese
tipo de patógeno. En consecuencia, la activación de la respuesta inmune adquirida
dependerá de los eventos ocurridos durante el proceso de reconocimiento y señalización de
la inmunidad innata.
La respuesta adquirida involucra la proliferación de células antígeno específicas tales como
los linfocitos B y T, que se produce cuando los receptores de estas células se unen al
antígeno.
PROTAGONISTAS DE LA INMUNIDAD ADAPTATIVA.
Linfocitos B y Anticuerpos. Se resumen a continuación sus principales características.
Una de ellas es la proteína C-reactiva, una
proteína plasmática, cuya concentración se
eleva hasta cientos de veces en respuesta a
estímulos inflamatorios y funciona como
opsonina, además de activar al complemento
por la vía clásica. Otra proteína de fase aguda
es la lectina de unión a manosa (otro receptor
de la Inmunidad Innata); activa la cascada del
complemento por la vía
de las lectinas, además
de actuar como opsonina.
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Figura 10.- Linfocitos B.
Anticuerpos. Son proteínas presentes en el plasma y fluidos extracelulares que forman
parte de la familia de las inmunoglobulinas (Ig). Los anticuerpos se unen a los agentes
patógenos o antígenos en el espacio extracelular, y aseguran la protección del organismo
mediante tres mecanismos, como se aprecia en la Figura 10:
pueden neutralizar al patógeno o a sus productos tóxicos adhiriéndose a ellos e
impidiendo la infección o la toxicidad;
pueden facilitar la captura de los patógenos por las células fagocíticas mediante un
proceso denominado opsonización, que altera la membrana del cuerpo extraño, y
pueden activar el sistema de complemento,
Todos los patógenos y partículas extrañas unidas a anticuerpos finalizarán en poder de los
fagocitos, que los destruirán. El sistema de complemento y los fagocitos no reconocen al
antígeno: son los anticuerpos los que les señalan su existencia.
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Figura 11. – Funciones efectoras de los anticuerpos (Fuente: adaptado de Janeway, C.
Inmunobiology.2005)
Existen distintos tipos de inmunoglobulinas:
(Fuente: Cátedra Inmunología-Fac.Ciencias Químicas- Uruguay.2006)
La IgM tiene estructura pentamérica y es la primera en
aparecer en la respuesta inmune. Es muy efectiva para
destruir las bacterias por su efecto aglutinante. Es la
inmunoglobulina de mayor peso molecular (unos 900.000
daltons). Es la primera en ser sintetizada por el feto, desde
poco antes de nacer. No es transferida al feto por la
placenta. Es un útil marcador de exposición reciente a un
microorganismo y de infección intrauterina en el recién
nacido. En la respuesta normal hacia un antígeno que
contacta al sistema inmune por primera vez (respuesta
primaria), los anticuerpos IgM predominan al inicio, para ser
posteriormente reemplazados por otras clases como la IgG.
Figura 12. – Inmunoglobulinas M
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Figura 13.- Inmunoglobulina G.
(Fuente: Cátedra Inmunología-Fac.
Ciencias Químicas- Uruguay.2006)
La IgA, monomérica, aparece en el suero y actúa fundamentalmente en la neutralización de
patógenos o sus productos.
Protege las superficies corporales en contacto con el exterior y predomina en diversos
fluidos del cuerpo tales como las lágrimas, saliva y las secreciones de los tractos respiratorio
y gastrointestinal. La IgA es abundante en el calostro y en la leche materna, brindando así
protección contra patógenos intestinales en el neonato lactante. La producción diaria de IgA
por las células plasmáticas que se encuentran en las mucosas, en especial del tracto
digestivo y respiratorio, sobrepasa la producción de todas las demás inmunoglobulinas
juntas. Las células epiteliales de las mucosas transportan a la IgA desde estos tejidos hacia
la luz, capturándola mediante un receptor llamado componente secretor, cuya función es
proteger a la inmunoglobulina de las abundantes enzimas proteolíticas presentes en las
secreciones, en especial en las intestinales, además su carácter hidrofílico favorece la
interacción con el mucus.
La IgE se encuentra normalmente presente sólo en cantidades muy pequeñas, tiene una
vida media en el plasma de unos 4-5 días. Sus niveles aumentan en condiciones alérgicas y
en infecciones parasitarias, especialmente las causadas por helmintos. Tiene la propiedad
de unirse a la superficie de los mastocitos, en donde su vida media se prolonga
significativamente. Cuando estos anticuerpos de superficie reconocen a un antígeno, inician
La IgG, es la principal inmunoglobulina en la sangre. Puede también
entrar en los espacios de los tejidos. Funciona eficientemente para
combatir microorganismos y sus toxinas por sus propiedades
opsonizantes, facilitando así la fagocitosis, y es capaz de activar al
sistema de complemento. Durante la gestación, la IgG materna es la
única clase de inmunoglobulinas que es transportada
a través de la placenta hacia el feto, por lo cual
cumple un papel importante en la protección del
individuo en sus primeras etapas de la vida.
La IgA secretoria cuya función principal es la
protección de las mucosas, forma un dímero
unido por un polipéptido denominado cadena J,
que actúa en la neutralización de toxinas y
adhesión de patógenos.
Figura 14.- Inmunoglobulina A (Fuente: Cátedra Inmunología-Fac. Ciencias Químicas- Uruguay.2006)
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una rápida reacción en el mastocito que culmina con su degranulación. Los gránulos de
estas células contienen una variedad de mediadores farmacológicos que son responsables
de los signos y síntomas de las alergias, en el mecanismo de hipersensibilidad de tipo I.
La IgD se encuentra en bajas concentraciones en el plasma, es frecuente en la membrana
de los linfocitos B maduros que provienen de la médula ósea. Junto con la IgM de
membrana, la IgD es probablemente importante para la activación de estos linfocitos.
Linfocitos T. Se resumen a continuación sus principales características.
Figura 15.- Linfocitos T.
La presentación del antígeno. Los linfocitos T, a diferencia de los linfocitos B, no
reconocen por si mismos a antígenos extraños, sino que necesitan que estos les sean
“presentados”. La presentación de antígeno es el proceso por el cual los péptidos
provenientes del patógeno se asocian a las moléculas de MHC (expresadas en la superficie
celular) de manera que el linfocito T lo reconozca a través de sus receptores TCR y
promueva su activación. Se ejemplifica en la Figura 16.
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Figura 16. – Generación y presentación de antígenos. (Fuente: Adaptado de Cátedra
Inmunología-Fac. Ciencias Químicas- Uruguay.2006)
Los macrófagos, linfocitos B y células dendríticas tienen en común, la expresión en sus
membranas de moléculas del CMH - II. Hay dos clases de MHC que presentan péptidos de
distintos compartimientos celulares y promueven la interacción con distintos tipos de
linfocitos T. Los mecanismos efectores que enfrenta un patógeno dependen del sitio de
infección como se muestra en la Figura 17.
Figura 17. – Mecanismos efectores según el sitio de infección (Fuente: adaptado de
Janeway, C. Inmunobiology.2005)
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Por ello la respuesta que se produce depende si los agentes infecciosos son patógenos intra
o extracelulares.
Patógenos extracelulares. Los patógenos que se replican fuera de la célula o
extracelulares, pueden ser atacados por los fagocitos o también por opsonización ya sea
con complemento o con anticuerpos específicos. Es decir que en general para estos
patógenos la respuesta inmune es eminentemente humoral.
Figura 18.- Presentación de péptidos de patógenos en MHC de clase II. (Fuente: Adaptado
de Cát.Inmunología-Fac.Ciencias Químicas- Uruguay.2006 y de The Immune System.
Delves; Roitt.2000)
Patógenos intracelulares. Los patógenos intracelulares obligados deben invadir la célula
huésped para reproducirse y replicarse en su citoplasma (virus, protozoos, Listeria). Para
impedir la infección por estos microorganismos debe, o bien prevenirse su entrada a la
célula (mediante anticuerpos) o bien el patógeno debe ser detectado y eliminado una vez
que ha logrado invadirla (a través de células T citotóxicas). Por ello la estrategia utilizada en
este caso es el procesamiento de los antígenos intracelulares por las células, que lo
presentan en su superficie como complejos CMH-I/péptido, como muestra la Figura 19.
Éstos son reconocidos por linfocitos T CD8 que se activan produciendo una respuesta
citolítica que conduce a la lisis de la célula presentadora infectada.
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Figura 19.- Presentación de péptidos de patógenos provenientes del citosol en MHC de clase I. Las células infectadas se convierten en blanco de los linfocitos T citotóxicos.
(Fuente: Adaptado de Cátedra Inmunología-Fac. Ciencias Químicas- Uruguay.2006)
EJEMPLOS DE RESPUESTA INMUNE FRENTE A AGENTES INFECCIOSOS.
Virus. Los virus son patógenos intracelulares obligados y nuestro organismo posee
mecanismos tanto específicos como inespecíficos para defenderse de ellos. En el sistema
gastrointestinal existen barreras que impiden o dificultan el ingreso de virus al organismo,
tales como el pH gástrico, las sales biliares, enzimas proteolíticas y la IgA secretora. Cuando
los virus sobrepasan estas barreras se enfrentan a una respuesta inmune que actuará:
− En un primer momento mediante mecanismos innatos como la secreción de interferón
(resistencia a la infección viral) y la acción lítica de las células NK sobre las células
infectadas. Estas últimas activan a su vez a los macrófagos, haciéndolos más efectivos para
fagocitar y destruir a los microorganismos intracelulares.
Figura 20.- Acción de las células NK en células infectadas por virus.
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− La respuesta inmune adaptativa antiviral incluye mecanismos humorales y celulares,
siendo estos últimos los más eficaces. La respuesta mediada por anticuerpos, cumple un
papel importante en la prevención de reinfecciones, ya sea bloqueando la penetración a la
célula o producir agregado de viriones (opsonización) facilitando su fagocitosis.
Figura 21.- Respuesta inmune adaptativa antiviral (Fuente: adaptado de The Immune
System. Delves; Roitt.2000).
Inmunidad frente a Parásitos protozoos y helmintos.
Protozoos. En general la respuesta innata es débil debido a que poseen muchos
mecanismos evasores y viven y se replican dentro de la célula infectada. Si bien los
macrófagos pueden fagocitar protozoos, éstos utilizan mecanismos que les permiten incluso
replicarse dentro del macrófago. En consecuencia la inmunidad mediada por células es el
mecanismo más efectivo de de defensa frente a los protozoos, en especial la activación de
los macrófagos por los linfocitos Th1 tal como se vio para virus.
Helmintos. La respuesta es mediada por degranulación de eosinófilos y mastocitos
mediados por la IgE.
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
22
La IgE opsoniza al parásito y los eosinófilos se unen a esta inmunoglobulina liberando el
contenido de sus gránulos en la superficie del helminto, produciendo la lisis parasitaria (3).
Los mastocitos colaboran en esta respuesta (4) al ser inducidas a secretar mediadores
como la histamina que produce vasodilatación y aumenta la permeabilidad vascular, factores
quimiotácticos que atraen eosinófilos, neutrófilos, monocitos y basófilos (5), los leucotrienos
que aumentan la secreción de mucus y la histamina y prostaglandina D2 que producen
contracción del músculo liso. Sus efectos contribuyen a producir daño al parásito y a
expulsarlos cuando se encuentran en zonas tales como el lumen intestinal.
RESPUESTA DEL SISTEMA INMUNE EN EL TRACTO GASTROINTESTINAL.
Nuestro organismo está expuesto diariamente a una gran cantidad de microorganismos y
sólo ocasionalmente producirán una enfermedad, ya que la mayoría son detectados y
destruidos en minutos o en horas por los mecanismos defensivos de la inmunidad innata.
Sólo cuando esas líneas defensivas son sobrepasadas se requiere una respuesta adaptativa
que apunte específicamente al patógeno y genere memoria previniendo la reinfección por el
mismo microorganismo.
En el caso de las Enfermedades Transmitidas por Alimentos, el primer contacto se establece
entre el tracto gastrointestinal y los microorganismos transmitidos a través de los alimentos o
Figura 22.- Respuesta Inmune frente a parásitos
(Fuente:http://www.uv.es/jcastell/Alteraciones_%20mec_inm
unitario1.pdf) Los helmintos poseen
antígenos (1) que estimulan
una respuesta mediada por
linfocitos Th2 que actúan
sobre los linfocitos B
produciendo abundante
secreción de IgE (2). A su vez
los linfocitos Th2 producen
citoquinas que atraen gran
cantidad de eosinófilos al
lugar donde se encuentra el
parásito.
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
23
el agua. Ya vimos que el tracto gastrointestinal ofrece distintas barreras a la infección como
son:
− la acidez y el contenido de pepsina en el estómago que limita efectivamente el
número y tipos de microorganismos que pueden llegar al tracto gastrointestinal inferior;
− las secreciones biliares y pancreáticas que trabajan conjuntamente para destruir
patógenos microbianos y sus toxinas;
− el peristaltismo intestinal, que ayuda a regular la población microbiana, dándoles poca
oportunidad de adherirse a la mucosa;
− la flora normal que previene la colonización de patógenos potenciales;
− las uniones intercelulares entre los enterocitos que dificultan el paso de los
microorganismos ya que sólo permiten el paso de moléculas pequeñas;
− la alta tasa de recambio de las células en la superficie epitelial que evita
proporcionar una localización vulnerable a los patógenos;
− la capa mucosa que atrapa a los microorganismos colaborando en su arrastre por
medio del peristaltismo intestinal;
− los péptidos antimicrobianos, defensinas α y β, catelicidinas.
El intestino responde además a la presencia de antígenos provenientes de los alimentos
mediante una estructura especializada: El Sistema linfoide asociado a mucosas (GALT). Este consiste, desde el punto de vista histológico en tejidos que van desde acúmulos
dispersos de linfocitos hasta estructuras organizadas, pero nunca rodeadas de cápsula. Se
considera al intestino como el órgano inmune primario en el cuerpo, ya que contiene el
aproximadamente el 60% de las inmunoglobulinas totales y más de 106 linfocitos/g. El
GALT contiene la mayor cantidad de células inmunocompetentes en el cuerpo humano.
Desde el punto de vista estructural como se ve en la Figura 23 está organizado en folículos
linfoides simples (colon y recto), las Placas de Peyer (acúmulos de folículos linfoides
organizados en la porción terminal del ileon en el intestino delgado), los linfocitos
intraepiteliales (IE), linfocitos de la lámina propia (B y T, células plasmáticas productoras de
IgA) y los ganglios linfáticos mesentéricos. También existen células accesorias como
macrófagos, células dendríticas, eosinófilos, basófilos y mastocitos.
En el tracto gastrointestinal, el tejido linfoide está asociado a un epitelio especializado
epitelio asociado a folículo (FAE), adaptado al muestreo de antígenos del contenido
intestinal. El FAE, tiene un rol fundamental en la inducción de la respuesta específica a nivel
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
24
de la mucosa que involucra la colaboración de las células del epitelio intestinal con las
células presentadoras de antígenos (CPA) y los linfocitos. Son los sitios “centinela” del
intestino y presenta particularidades anatómicas que lo diferencian al resto del epitelio. Es
considerado el mayor sitio efector. Se caracteriza poseer menos enzimas digestivas y un
borde en cepillo desorganizado y menos pronunciado. Dentro del FAE se encuentran células
especializadas que muestrean antígenos de la luz intestinal (células M) y los transfieren
hasta el tejido linfoide adyacente, iniciando así la respuesta inmune. La superficie apical de
las células M les permite interactuar directamente con las partículas y moléculas presentes
en la luz intestinal. En la membrana basal la célula tiene un repliegue denominado bolsillo
intraepitelial que contiene linfocitos y células presentadoras de antígeno (células dendríticas,
macrófagos). Además las células M carecen de componente secretorio y por lo tanto no
exocitan IgA a la superficie celular. Debido a que las células M son mucho más accesibles
que los enterocitos a las partículas que se encuentran dentro del intestino, una gran
cantidad de patógenos utiliza las células M para acceder al espacio subepitelial, aunque se
encuentran entonces en el corazón del sistema inmune adaptativo del intestino, las placas
de Peyer.
Figura 23.- GALT. (Fuente: adaptado de Nature Review Inmunology.2005)
Como se ve en la figura los antígenos provenientes de los epitelios mucosos son drenados
por los linfáticos aferentes (Placas de Peyer) y los linfáticos que drenan las vellosidades
hacia los ganglios mesentéricos. Éstos se conectan con el resto de sistema linfático que
finalmente converge en el conducto toráxico y vierte su contenido a la sangre.
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
25
El GALT desde el punto de vista funcional se compone de sitios inductores y efectores de la
inmunidad, tal como se aprecia en la Figura 24.
Figura 24.- Sitios inductores y efectores en el GALT. (Fuente: adaptado de Nature Review
Inmunology.2005)
Sitios inductores: son aquellos que concentran y transportan los antígenos hasta las células
inmunocompetentes. Son las Placas de Peyer y folículos.
Sitios efectores: son los encargados de neutralizar o eliminar al patógeno. En él se
encuentran poblaciones de linfocitos T CD4 y CD8, gran número de linfocitos B activados y
células plasmáticas, macrófagos, eosinófilos y mastocitos. Se produce allí la maduración
final de las células plasmáticas. También incluye la citotoxicidad mediada por los Linfocitos
intraepiteliales (IELs).
En la lámina propia hay abundantes células dendríticas y macrófagos. Los sitios inductores
(placas de Peyer y folículos) y efectores (lámina propia) están unidos mediante vasos
linfáticos y sanguíneos.
Función de los linfocitos intraepiteliales. Son células CD8+, pero con capacidad de
reconocimiento diferente. Juegan un importante rol en el mantenimiento de la integridad
epitelial, ya que reconocen moléculas de estrés, secretadas por los enterocitos en respuesta
a la infección, ejerciendo un efecto citotóxico. En el epitelio humano se encuentran un
promedio de 10 – 20 linfocitos intraepiteliales por cada 100 enterocitos en el intestino
delgado. Se consideran en la interfase entre la respuesta innata y adaptativa.
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
26
Figura 25. – Activación de linfocitos intraepiteliales. (Fuente: adaptado de Janeway, C.
Inmunobiology.2005)
Entrada de patógenos y Respuesta Inmune. Una de las principales características del
Sistema Inmune es la de decidir frente a qué señales iniciará una respuesta, es decir tiene la
capacidad de discriminar entre patógenos y otros microorganismos como los componentes
de la flora normal o antígenos propios o presentes en los alimentos. Debido a que la mucosa
intestinal está expuesto a agentes extraños potencialmente inmunogénicos, es que debe
impedir una respuesta innecesaria frente a agentes inocuos y permitir una respuesta inmune
frente a los patógenos, para lo cual ha desarrollado mecanismos constitutivos de defensa
innata y además mecanismos regulatorios que aseguran que en condiciones de salud, se
mantenga el equilibrio simbiótico con la flora comensal y no se desarrolle respuesta frente a
los alimentos. Cuando esos mecanismos inmunoregulatorios están alterados se producen
enfermedades como la enfermedad celíaca (intolerancia a algunas proteinas del trigo) y
enfermedades inflamatorias intestinales (colitis ulcerosa y enfermedad de Chron).
Figura 26. – Características del GALT. (Fuente: Adaptado de Cát.Inmunología-Fac.Ciencias
Químicas- Uruguay.2006)
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
27
Existen mecanismos regulatorios específicos que aseguran que no se produzcan reacciones
inflamatorias inapropiadas (que puedan dañar la función absortiva) y que las bacterias no
patógenas y antígenos alimentarios sean tolerados tanto a nivel local como sistémico. Los
enterocitos, no son pasivos, ya que presentan receptores para PAMPS en la región
basolateral TLR5 que reconocen flagelinas bacterianas o intracelularmente NOD 1 que
reconocen peptidoglicanos bacterianos, activando diferentes vías inflamatorias. La
consecuencia principal de la infección es la inducción de una respuesta inflamatoria, en
contraste a la respuesta generada frente a microorganismos comensales.
Figura 27. – Detección de peligro por el enterocito. (Fuente: Adaptado de Cát.Inmunología-
Fac.Ciencias Químicas- Uruguay.2006)
¿Cómo ingresan los patógenos al GALT? Como se observa en la Figura 28 la entrada de
patógenos al GALT se puede producir por:
Figura 28.- Ingreso de microorganismos al GALT. (Fuente: adaptado de Beltrán et al. 2005 y
de Halabi.2007)
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
28
1.- Ingreso de los antígenos a través de las células M y captura por los macrófagos y células
dendríticas.
2.- Captura de los microorganismos luminales por células dendríticas (presentes en la
lámina propia) que extienden pseudópodos a través de las células intestinales,
transportándolos luego a los sitios inmunocompetentes (células T de ganglios mesentéricos;
placas de Peyer).
3.- Los patógenos pueden entrar activamente a través de los enterocitos.
4.- La entrada a través de las uniones estrechas entre enterocitos (paracelular) se produce
cuando existe un proceso inflamatorio que altera estas uniones, aumentando la
permeabilidad intestinal y favoreciendo la entrada de patógenos o antígenos.
Las células M captan mediante endocitosis o fagocitosis a los patógenos, transportándolos
en vesículas hacia la membrana basal y liberándolos en el espacio extracelular. Este
proceso se denomina transcitosis. Las células dendríticas y macrófagos del bolsillo
intraepitelial toman el material transportado y lo procesan para su presentación a los
linfocitos.
Figura 29.- Conexión entre sitios inductores y efectores. (Fuente: adaptado de Halabi.2007)
Una vez procesado el antígeno es presentado a los linfocitos CD4, que producen citoquinas
(interleuquina-2, interleuquina-4 e IFN-α), estimulando a los linfocitos B de los folículos para
convertirlos en células productoras de IgA (el 80% de las células plasmáticas ubicadas en la
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
29
lámina propia son productoras de IgA.). Los linfocitos B estimulados drenan a los ganglios
linfáticos mesentéricos donde proliferan y maduran, algunos a linfocitos B memoria y la
mayoría a plasmoblastos, que luego emigran, a través del conducto torácico y el torrente
sanguíneo hacia otros sistemas de mucosa tales como el tracto respiratorio, la mucosa del
tracto urogenital y glándula mamaria para alojarse luego en la lámina propia del intestino.
Allí se diferencian, por acción de las citoquinas producidas por los linfocitos de la lámina
propia, predominantemente CD4+, en células plasmáticas productoras de IgA. La Ig A es
secretada en forma de dímero y transportada hacia la luz intestinal mediante un proceso de
transcitosis a través de las células epiteliales.
Figura 30.- Secreción de IgA por transcitosis. (Fuente: Adaptado de Cát.Inmunología-
Fac.Ciencias Químicas- Uruguay.2006)
Las células epiteliales expresan en su cara basal un receptor para IgA, denominado
receptor-poli-Ig. El complejo receptor – IgA, es transportado en vesículas hacia la cara apical
del enterocito, donde el receptor es fragmentado por proteólisis y parte del mismo
denominado “componente secretor” protege la IgA dimérica de la proteólisis. El fragmento
residual del receptor no es funcional y es degradado.
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
30
Figura 31.- Funciones de la IgAs. (Fuente: adaptado de Halabi.2007)
Estas inmunoglobulinas juegan un importante rol defensivo:
- por exclusión inmune bloquean a organismos potencialmente patógenos y previenen la
colonización epitelial; inhiben la penetración de materiales extraños peligrosos. La mayoría
de las bacterias en las heces humanas están recubiertas por unidades de IgA específicas.
- Expulsan antígenos de la lámina propia utilizando un transporte a través del receptor poli-
Ig.
INMUNIDAD DE MUCOSAS Y LACTANCIA MATERNA.
La lactancia materna favorece la liberación de IgAs, debido a que el calostro es rico en
citoquinas que favorecen su producción y secreción.
Figura 32.- Ciclo enteromamario.
(adaptado de Per Brandtzaeg,
Annals of the New York Sciencies
vol 964 : 7, 2002)
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
31
En la figura se aprecia el ciclo enteromamario que muestra la integración de inmunidad de
mucosas entre madre e hijo. En la madre la inmunidad de mucosas implica la migración de
células B y probablemente T, desde el Tejido Linfático asociado al intestino (GALT) tal como
placas de Peyer y nódulos linfáticos solitarios del tubo digestivo, vía linfa y sangre periférica
hacia la glándula mamaria funcionante. Esta distribución, más allá de la mucosa intestinal,
de células B y plasmáticas productoras de IgA e IgM, es crucial para la producción y
posterior paso hacia la leche humana de anticuerpos secretores IgAs y IgMs, específicos
para antígenos entéricos (microorganismos y proteínas de los alimentos). Por este
mecanismo el niño amamantado recibirá importantes anticuerpos secretorios contra la
microflora que coloniza su mucosa intestinal primordialmente la microflora de su madre.
Queda bien protegido en el intestino y en vías aéreas superiores por IgAs e IgMs y otros
factores de defensa innatos e inespecíficos. Esto le proporciona al lactante mayor protección
contra infecciones, alergias y asma.
LECTURA COMPLEMENTARIA
Capítulo 16 – Inmunidad innata: defensas inespecíficas del huésped y Capítulo 17 – Inmunidad adquirida: defensas específicas del huésped del libro Introducción a la
Microbiología de Tórtora-Funke-Case.
BIBLIOGRAFÍA Beltrán M, C; Guerrero P, J; Castro N, ; Peralta B, A; Figueroa C, C, Rodrigo Quera, R;
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Páginas para visitar: Instituto Nacional del Cáncer. Entendiendo el Sistema Inmunológico. Disponible en:
http://www.cancer.gov/espanol/cancer/entendiendo/sistema-inmunologico
ACTIVIDADES
Preguntas de revisión.
1. Discuta las diferencias y similitudes entre las moléculas del CMH clase I y II y su rol en la
habilidad de nuestro organismo de distinguir lo propio de lo extraño. ¿Por qué parece
lógico que los linfocitos CD4 helpers necesiten de las moléculas del CMH de clase II y
los linfocitos CD8 citotóxicos los de clase I? Tenga en cuenta los microorganismos que
pueden causar una infección.
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
34
2. Describa cuál es el mecanismo que les permite a los linfocitos CD8 citotóxicos y a las
células NK eliminar microorganismos. ¿Frente a qué tipo de microorganismos son más
efectivas?
3. ¿Podría Ud. precisar cuál es el objetivo de la respuesta innata frente a la infección?
4. ¿Cuáles son las ventajas que tiene la inflamación para combatir la infección?
5. ¿A qué se llama Tejido linfoide asociado a mucosas? ¿Cómo se distribuye y organiza?
¿Podría explicar Ud. por qué se habla de un Sistema Inmune Común de Mucosas?
¿Cómo lo relacionaría con la lactancia materna?
6. ¿Cuáles son las funciones principales de los fagocitos? Describa cuales células son
fagocitos profesionales y su mecanismo de acción.
7. Discuta la utilidad de la activación del complemento en la defensa contra la infección. ¿Y
la de las proteínas de fase aguda?
8. El sistema inmune innato utiliza distintas estrategias para identificar patógenos. Dé
ejemplos de ellas y discuta en que forma contribuyen a la capacidad del organismo para
protegerse contra la infección.
9. Distinga y compare entre linfocitos T y B en cuanto a: origen, reconocimiento del
antígeno, participación en la inmunidad humoral y celular.
10. ¿Cuál es la función que cumplen los Linfocitos CD4 helpers en la activación de las
células B?
11. Describa los distintos tipos de inmunoglobulinas en cuanto a función, características y
porcentaje sobre la población total de anticuerpos. Puede utilizar una tabla o un
esquema. ¿Cuáles inmunoglobulinas atraviesan la placenta? ¿Cuál es su secuencia de
aparición durante la respuesta inmune?
12. Describa brevemente la síntesis y secreción de la IgA y su papel fundamental en la
inmunidad de mucosas.
13. Distinga entre el sistema de reconocimiento de la inmunidad innata y la adquirida.
14. Discuta la importancia de la barrera mucosa como línea defensiva contra la infección.
Mencione el rol que desempeñan las células Goblet y las de Paneth. Utilice lo ya visto en
la Unidad 1 de este módulo.
15. La comunicación es fundamental en cualquier gran empresa. ¿Puede mencionar que
componentes del sistema inmune juegan un rol fundamental en los procesos de
comunicación frente a una infección?
Microbiología y Parasitología General y Alimentaria Módulo 6 ‐ Unidad 2
35
16. ¿A qué se refiere el texto al mencionar que la respuesta inmune innata define la
respuesta inmune adecuada para un tipo particular de patógeno?
17. ¿Podría explicar por qué se menciona que la inmunidad celular es más efectiva frente a
la infección por protozoos?
18. Relacione los mastocitos, eosinófilos y la IgE con la respuesta inmune frente a
helmintos.
19. En el texto se menciona que una gran cantidad de patógenos utilizan las células M para
acceder a nuestro organismo. ¿Cuáles son las características de las células M que
favorecen dicha elección? ¿Qué desventajas supone para el patógeno?
20. ¿Qué papel desempeñan los TLR5 y NOD1 en la respuesta inmune frente a patógenos?
21. Distinga entre sitios inductores y efectores del intestino.
22. ¿Cuál es la principal diferencia entre las respuestas humoral y celular ante la invasión de
distintos microorganismos? Ejemplifique.