8

DEFENSA CONTRA ENFERMEDADES INFECCIOSAS

Organismos patógenos provocan enfermedades

Un agente patógeno es un organismo vivo o virus que invade el cuerpo y causa enfermedades. La mayoría de los agentes patógenos son las bacterias y los virus, pero los protozoos, gusanos parásitos y hongos también pueden ser patógenos.

Tabla 1: Las “tres grandes” enfermedades

Enfermedad Causa PatógenoTuberculosis Infección

bacterianaMycobacterium tuberculosis

SIDA Infección vírica VIHmalaria Infección por

protozooPlasmodium sp

Relativamente algunas bacterias y hongos son patógenas, pero ningún virus puede actuar fuera de la célula del organismo hospedador, entonces todos los virus tienen un elevado potencial de ser patógenos. Un virus afecta al ácido nucleico y a la síntesis de proteínas de la célula, cuyo mecanismo está afectado, de tal forma que toda la maquinaria biológica de la célula hospedadora es utilizada para producir más virus.

Antibióticos

La mayoría de las infecciones bacterianas pueden ser tratadas con antibióticos. Los antibióticos son sustancias naturales que ralentizan el desarrollo de la bacteria. Desde el descubrimiento de la penicilina en 1928, muchos antibióticos han sido aislados y aproximadamente 50 son utilizados para uso médico. Estos antibióticos funcionan de diferentes maneras pero son efectivos porque las células procariotas (bacterias) y eucariotas tienen diferentes vías metabólicos. Algunos antibióticos bloquean el mecanismo de la síntesis de proteínas en bacterias pero no afectan al proceso de las células humanas. Otros interfieren en la formación de la pared celular bacteriana y evitan el desarrollo y división de la bacteria.

8

Los virus no son seres vivos y no tienen sus propias rutas metabólicas. Utilizan el metabolismo celular de la célula en la que se hospedan (parasitan) para constituir nuevos virus, entonces, los antibióticos no tienen efectos sobre las infecciones víricas.

Los virus no son seres vivos y sólo pueden reproducirse cuando están dentro de células vivas. No tienen metabolismo propio, por lo tanto usan la maquinaria química de las células a las que parasitan. Como los antibióticos interfieren en las funciones metabólicas de las que carecen los virus, éstos no son efectivos para tratar infecciones producidas por virus.

Primera línea de defensa del cuerpo

A pesar de que entremos en contacto con muchos agentes patógenos todos los días, no enfermamos siempre. Esto es debido a la efectividad del sistema inmunitario, que previene la entrada de los agentes patógenos y también se encarga de aquellos que logran entrar.

La primera línea de defensa contra las infecciones es nuestra piel. La piel intacta es una barrera difícil de atravesar por los posibles invasores. Es resistente al agua y sus secreciones repelen las bacterias. Las aberturas en la piel, como los ojos y la nariz, pueden proporcionar puntos de entrada para los agentes patógenos pero éstos se encuentran protegidos por varias secreciones. Las lágrimas, la mucosidad y la saliva contienen la enzima lisozima, que atacan las paredes de las bacterias. Si los agentes patógenos son ingeridos mediante la comida o el agua, el ambiente ácido del estómago ayuda a eliminarlos.

8

Los agentes patógenos que invaden el cuerpo son reconocidos por leucocitos con función fagocítica, que forman una parte muy importante del sistema inmunológico del cuerpo. Estas células blancas de la sangre especializadas circulan por el sistema sanguíneo y, debido a que son capaces de cambiar su forma, también pueden entrar y salir de los capilares. Los leucocitos fagocíticos responden a los invasores aislándolos y destruyéndolos en un proceso llamado fagocitosis.

Figura 6.10 Fagocitosis de un agente patógeno.

4. La bacteria es destruida, y los productos químicos que no son absorbidos por la célula serán desechados.

1. El leucocito fagocito detecta la bacteria y se mueve hacia ella. La bacteria se une a los receptores en la membrana plasmática de la célula.

2. La bacteria es engullida por fagocitosis en una vacuola.

3. Los lisosomas dentro de la célula se fusionan con la vacuola y liberan enzimas hidrolíticas (digestivas).

8

Inmunidad no específica

Se denomina inmunidad a la capacidad de resistir infecciones causadas por una enfermedad. La inmunidad no específica le permite al organismo resistir infecciones frente a un amplio rango de patógenos. La capa más externa de la piel es resistente y proporciona una barrera física contra la entrada de patógenos y una protección contra daños físicos y químicos. Las glándulas sebáceas están asociadas con los folículos pilosos y secretan una sustancia química llamada sebo que mantiene la hidratación de la piel y disminuye ligeramente su pH. El pH bajo inhibe el crecimiento de bacterias y hongos.

Las membranas mucosas tapizan las cavidades internas que están expuestas al medio externo tales como las cavidades nasales. Las membranas mucosas secretan mucus. El mucus tiene propiedades antisépticas debido a la enzima antibacteriana lisozima. El mucus también actúa como una barrera física en el sentido de que los patógenos y las partículas dañinas quedan atrapadas en él y son tragadas o expulsadas.

Si los microorganismos consiguen pasar las barreras físicas y entran al cuerpo, las células fagocitarias las engullen mediante endocitosis (fagocitosis). Los microorganismos son entonces digeridos por las enzimas de los lisosomas de los fagocitos.

8

Priones

En los últimos años, han sido descubiertas nuevas partículas infecciosas llamadas priones. Los priones no contienen ácido nucleico. Los priones son proteínas que convierten proteínas normales en priones infecciosos (proteínas anormales). No se destruyen mediante técnicas de esterilización normales y se han extendido en instrumentos quirúrgicos y en carne contaminada. Las enfermedades causadas por los priones incluyen scrapie en ovejas, encefalopatías espongiformes bovinas (EEB) en bovinos, variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob (descubierta en 1996) y kuru en humanos. Los priones son producidos por mutaciones en los genes que codifican para una proteína celular llamada proteína priónica (PrP).

Anticuerpos y Antígenos

Los antígenos (sustancias generadoras de anticuerpos), son generalmente proteínas, glucoproteínas, glucolípidos… que se encuentran integradas en las membranas plasmáticas de las células, paredes celulares de las bacterias o en la capa proteica de un virus. Estos antígenos capacitan al cuerpo para reconocer a un patógeno como -“no propio”- es decir, que no es una parte del cuerpo- y dan una señal clara para que se active una respuesta inmune, con la rápida producción de anticuerpos (inmunidad específica).

Los anticuerpos son moléculas proteicas que se producen como respuesta a cualquier antígeno que entre en nuestro cuerpo. Existen millones de anticuerpos diferentes y cada uno es específico de un antígeno. Por ejemplo, los anticuerpos producidos como respuesta a una infección por un virus influenza son muy diferentes a aquellos producidos como respuesta a la bacteria de la tuberculosis. Incluso fragmentos de patógenos, o de sus toxinas, pueden estimular la aparición de anticuerpos.

8

Figura 6.11 producción de anticuerpos

1.- Las células madre de la médula ósea roja generan linfocitos, uno de los dos tipos importantes de glóbulos blancos o leucocitos: linfocitos B, producen anticuerpos.

2.- Este linfocito se une con su antígeno específico, por lo que el linfocito se activa.

3.- Cada linfocito puede reconocer solo un antígeno específico. Muchos tipos distintos de linfocitos se encuentran en la sangre, y cada uno de ellos se unirá específicamente con un antígeno determinado.

4.- Los linfocitos activados se dividen una y otra vez por mitosis para crear clones de sí mismos.

5.- Algunos de los clones de linfocitos se mantienen en la sangre como células de memoria, que ofrecen protección contra el mismo antígeno, si este contacta con el mismo antígeno pasado el tiempo.

8

6.- Algunos de los linfocitos (linfocitos B, previa transformación en células plasmáticas) creados liberan anticuerpos en el torrente sanguíneo. Estos anticuerpos llegan hasta el antígeno y lo destruyen ayudando a deshacerse del patógeno.

Cada molécula de anticuerpo tiene una forma básica de Y, en los extremos de la Y existen unos puntos de unión específicos (región variable) que le dan a cada anticuerpo unas propiedades únicas. Estos puntos de unión específicos se adhieren a su correspondiente antígeno en la superficie del patógeno o toxina. Una vez un anticuerpo se ha enlazado con un antígeno, puede destruirlo de muchas maneras. Algunos causan que las células bacterianas se agrupen, facilitando el trabajo de los fagocitos. Otros causan la ruptura de las paredes celulares, desactivan toxinas o sirven de señal de reconocimiento para los fagocitos, dando una clara indicación de que se necesita actuar.

Figura 6.12

Figura 6.13

8

VIH Y SIDA

El virus de inmunodeficiencia humana, identificado a comienzos de los años 80, causa la serie de síntomas conocidos como síndrome de inmunodeficiencia adquirida, o SIDA. El VIH infecta solo a las células T auxiliares o helper (TH o también T CD4+), un tipo de linfocito que es importante en el mantenimiento de la comunicación entre las células del sistema inmune. Después de un período latente de meses o años, las células T auxiliares son gradualmente destruidas, y, como su número decrece, también lo hace la capacidad del cuerpo para luchar contra infecciones. Sin las células T auxiliares o helper, el cuerpo no puede activar a los linfocitos B que se transforman en células plasmáticas productoras de anticuerpos, y por consiguiente tampoco puede luchar contra patógenos. Las infecciones secundarias (tuberculosis, herpes…) son características de las personas que padecen SIDA.

El VIH es un retrovirus, es decir, un virus cuyo genoma es ARN. Además posee una enzima llamada transcriptasa inversa que le permite

convertir su ARN en ADN viral que puede insertarse en el genoma de la célula

hospedadora, el linfocito T helper o auxiliares, y aquí producir nuevos virus.

8

Causa, transmisión y consecuencias del SIDA

Figura 6.14 El VIH consiste en una envoltura de naturaleza glucoproteica y lipídica, que rodea a una cápside proteica en cuyo interior hay 2 hebras de ARN. Este virus es 60 veces más pequeño que un góbulo rojo.

Figura 6.15 La infección por VIH transcurre en tres etapas o estadíos: positivo en VIH con pocos síntomas, algunos síntomas y una pequeña cantidad de células T- helper, y finalmente las manifestaciones clínicas del SIDA con síntomas asociados.

8

El SIDA es la etapa final de la infección del VIH. Está causada por un fallo severo del sistema inmunológico mientras el VIH infecta de forma selectiva las células T auxiliares o helper. Algunos individuos infectados no presentan síntomas (portadores asintomáticos) en estadíos tempranos de la enfermedad, mientras que en otros la primera infección puede notarse rápidamente. Los síntomas del SIDA se desarrollan según disminuye el número de células T. Estos síntomas aparecen debido a infecciones secundarias causadas por bacterias, hongos y virus que el cuerpo es incapaz de resistir debido a su comprometido (debilitado) sistema inmune.

El VIH se transmite por la sangre, secreciones vaginales, semen, leche materna y a través de la placenta. En algunos países, el VIH se ha transmitido por transfusiones de sangre, pero en la mayoría de los lugares con adecuadas instalaciones médicas, la sangre para transfusiones se

8

analiza en busca del virus. El virus es frecuentemente transmitido persona a persona mediante fluidos corporales durante el sexo y también cuando agujas sin esterilizar se usan para administrar drogas tanto legales como ilegales. Se creía hace tiempo que el SIDA solo afectaba a drogadictos y homosexuales, pero ahora está claro que el virus se transmite también mediante relaciones heterosexuales. La transmisión se da más frecuentemente en individuos que mantienen sexo casual con múltiples parejas.

El SIDA es una enfermedad global (pandemia), pero algunas regiones están más seriamente afectadas que otras. En 2008, el número de personas que vivían con VIH y SIDA se estimaba en 25 millones en el África subsahariana y de alrededor de 8 millones en el sudeste asiático. El SIDA es la causa principal de muerte en los hombres y mujeres de entre 16 y 50 años en estos países, Latinoamérica y el Caribe. Los que fallecen son granjeros, trabajadores y los padres de familia, por tanto las consecuencias sociales y económicas son significativas. En muchas comunidades, los ancianos con muy pocos recursos se encargan del cuidado de los niños. Además, Los ingresos familiares y la productividad nacional decrece a medida que las personas en edad de trabajar enferma. La producción de comida se ve afectada y esto origina más problemas. Cuidar a los enfermos y proporcionarles todas las atenciones médicas, supone un gasto económico muy alto tanto a nivel familiar como a nivel gubernamental.

Selección clonal

A continuación se resumen las etapas de la producción de anticuerpos:

Una vez que los patógenos han sido fagocitados, los antígenos resultantes de la destrucción del patógeno son presentados en la superficie del fagocito unidos a una proteína de membrana llamada proteína MHC.

Un receptor de la superficie de un linfocito T específico, o célula T, se une al antígeno presentado en superficie y comienza su activación.

8

La célula T se unirá a una célula B específica y la estimulará para que se divida y forme un clon de células plasmáticas B o un clon de células B con memoria.

Las células plasmáticas B producen anticuerpos específicos para el patógeno invasor.

Las células B de memoria permanecerán largo tiempo después de la infección y estarán implicadas en la producción de una respuesta inmune más rápida, en caso de que el mismo patógeno infecte de nuevo al organismo.

8

Tipos de inmunidad

La producción de anticuerpos durante una infección es la forma natural de desarrollar una inmunidad activa. La vacunación es un método artificial que induce inmunidad activa a través de la estimulación al organismo para producir anticuerpos. La inmunidad pasiva se puede conseguir si un individuo recibe anticuerpos que se han obtenido fuera del organismo. Por ejemplo, la inmunidad pasiva puede ser adquirida por los bebés a través de los anticuerpos que cruzan la placenta durante el embarazo o a través de los anticuerpos que van en el calostro durante la lactancia materna. El calostro es la leche producida en los primeros días después del nacimiento. Algunas madres optan por no dar el pecho a sus bebés, pero los profesionales sanitarios recomiendan a las madres dar el pecho inmediatamente al menos después del parto para asegurar la transferencia de anticuerpos a través del calostro. La inmunidad artificial pasiva se puede conseguir mediante la inyección de anticuerpos que se han producido a través de la biotecnología.

Anticuerpos monoclonales

Los anticuerpos monoclonales son anticuerpos altamente específicos que son producidos por un clon de células, a partir de una célula única que reconoce a un solo tipo de antígeno. La figura 6 proporciona detalles de cómo se producen los anticuerpos monoclonales.

Los anticuerpos monoclonales se usan para un amplio rango de aplicaciones, incluyendo el tratamiento de infección por el virus de la rabia y el diagnóstico del VIH. Una técnica novedosa implica la inyección de anticuerpos radiactivos específicos para células tumorales en pacientes con cáncer, con la finalidad de proporcionarles quimioterapia específica.

Los anticuerpos policlonales son anticuerpos que proceden de diferentes líneas celulares. A menudo se le inyecta un antígeno a un mamífero de gran tamaño. Como el antígeno ofrecerá diferentes dominios, la consecuencia serán diferentes tipos de líneas de células B todas específicas para las diferentes partes del mismo antígeno. Los

8

anticuerpos obtenidos son purificados (aislados) a partir del suero sanguíneo del animal.

La defensa contra las enfermedades infecciosas

La inmunidad activa se produce cuando un organismo es invadido por un antígeno y, por lo tanto, produce anticuerpos como respuesta. Las células B y las células T con memoria aseguran que en la segunda ocasión que el mismo antígeno contacte con el cuerpo, éste estará dispuesto para una respuesta rápida. La figura 8 puede usarse para comparar una respuesta primaria y una secundaria frente a la exposición de un antígeno.

8

La inmunidad activa puede adquirirse artificialmente a través de la vacunación. Una vacuna es introducida en el cuerpo generalmente a través de una inyección. La vacuna puede contener una versión viva atenuada (debilitada) del patógeno, o algún derivado de él (toxoide). Esta estimula una respuesta inmune primaria. Si el mismo microorganismo entra en el cuerpo como resultado de una infección, será destruido por los anticuerpos en una respuesta inmune secundaria. Alternativamente, una segunda vacunación o “dosis de recuerdo” puede usarse para causar esta respuesta secundaria. Si un individuo opta por vacunarse, no sólo evita el riesgo de contraer la enfermedad, sino que se reduce el riesgo de epidemia y el costo sanitario que supone el tratamiento. En términos económicos las vacunas representan una mejora, que generan beneficios tanto públicos como privados.

Los programas de vacunación para erradicar enfermedades requieren de la participación de la mayoría de la población para tener éxito. Un ejemplo puede ser el programa que permitió erradicar la viruela en los años 70. Existen algunas preocupaciones sobre los programas de vacunación.

El timerosal es un conservante que contiene un compuesto de mercurio. Se ha usado en algunas fórmulas de vacunas, como las de la gripe y la triple difteria-tétano-pertusis (DTP). El uso de timerosal ha ido disminuyendo gradualmente, pero no ha sido eliminado completamente y en muchas vacunas todavía se utiliza en pequeñas dosis.

Las vacunas pueden tener efectos secundarios como reacciones alérgicas o problemas fetales en mujeres embarazadas. Sin embargo, los beneficios que conllevan sobrepasan a los posibles problemas que puedan producir.