Inmunidad innata: funciones y mecanismos de defensa en Biología

Inmunidad Innata: Funciones y Mecanismos de Defensa

Dentro del sistema inmune innato o natural diferenciamos la inmunidad inmediata (que empieza al cabode segundos) y la inducida (horas/días). Las principales características de la respuesta inmune innata son:

• Es la respuesta inicial a los microbios que previene, controla o elimina, en la medida de lo posible, la infección en el hospedador de los patógenos.
• Los mecanismos inmunitarios innatos tambien eliminan las células dañadas e inician el proceso de reparación tisular (regeneración de tejidos).
• La inmunidad innata estimula las respuestas inmunitarias adaptativas y puede influir en la naturaleza de estas para hacerlas muy efectivas frente a distintos tipos de microorganismos.

La respuesta inmune innata no es específica, por lo que no va dirigida a un patógeno en concreto, sino que responde frente adistintos patrones. Para actuar frente a un patógeno específico, lo que hará será "avisar" al sistema inmune específico.

Barreras Físicas y Químicas de la Inmunidad Innata

PIEL -Glándulas sudorí- paras (sudor): ph ácido -Glándulas sebáceas (secreción grasa) -Descamación EPITELIOS RESPIRATORIOS -Cilios -Mucosidad ESTÓMAGO -Mucosidad -Secreción ácida INTESTINOS Flora bacteriana Intestinal VÍAS GÉNITO-URINARIAS -Mucosidad -Secreción vaginal: ph ácido

La Piel como Barrera Defensiva

La piel es la principal barrera del cuerpo contra los ataques físicos y los microorganismos patógenos, constituyendo así el primer mecanismo del sistema inmune innato. Representa un entorno único en el que las células del sistema inmune interactúan con las células de la piel para mantener la homeostasis del tejido e inducir respuestas inmunitarias. El pH de la piel es ácido, entorno a 6.

Una piel intacta es muy difícil de atravesar por los microorganismos. Además, la piel no es un ambiente extraordinariamente bueno para los microorganismos, aunque hay patógenos que están adaptados a habitar en ella. El problema viene, sobre todo, cuando la piel está dañada o sufre una lesión. Los queratinocitos generan ac grasos de cadena corta que tiene efecto antimicrobiano y producen citoquinas (IL-1, IL-6 ... ).

Epidermis: queratinocitos, CD8+ (citolítico) Dermis: cél linfocítica innata, mastocito, macrofago, CD4+, vaso linfático, cél dendrítica dérmica.

En resumen, las principales características de la piel como barrera defensiva son:

• Es una barrera física a la infección.
• Ocasiona la muerte de microorganismos gracias a antibióticos, defensinas y catelicidinas producidos localmente.
• Provoca la muerte de microorganismos y células infectadas por medio delinfocitos intraepiteliales.
• Cuenta con mecanismos de defensa como la descamacion celular (renovación celular).

herida 1. Los tejidos dañados liberan histamina, incrementando el nujo sanguin del área lagoçite stamina bacterias 3. Los fagocidos fagocitar bacterias y células muertas 4. Las plaquetas sellan los capilares 2. La histamina aumenta la permeabilidad capilar, permitiendo la llegada de los fagocitos plaquetas

Además de la piel, las mucosas de los sistemas respiratorio, genitourinario y gastrointestinal también están en interacción con los microorganismos.

Mecanismos Defensivos del Tracto Respiratorio

En el caso del tracto respiratorio encontramos como mecanismos defensivos la renovación celular y la producción de moco.

El tracto superior del epitelio presenta un movimiento mucociliar, es decir, se mueve a favor de que los microorganismos se expulsen, lleva a la materia mucosa hacia arriba. De manera que, cuando se estornuda se están expulsando todos los microorganismos captados.

Air Cilia Mucous blanket Mucosa Movimiento mucociliar Células Clara en bronquiolos 9Grado en Biología Curso 2023-2024 Patogénesis Microbiana y Sistemas de Defensa

Compuestos Antimicrobianos en el Líquido Superficial Aéreo

Compuestos antimicrobianos en el líquido superficial aéreo Antimicrobial compound Concentration in ASL Source lysozyme 0.1-1.0 mg/ml submucosal glands, epithelium, PMNs, macrophages lactoferrin 0.1-1.0 mg/ml submucosal glands, PMNs, secretory leukoprotease inhibitor 0.01-0.10 mg/ml macrophages submucosal glands, epithelium, macrophages, PMNs neutrophil defensins 10 14g/ml PMNs, epithelium human B-defensin-+- 1 1g/ml epithelium, PMNs human B-defensin-2 epithelium, PMNs human B-defensin-3 epithelium, PMNs human B-defensin-4 LL-37 epithelium, PMNs, macrophages a-defensin HD-5 epithelium epithelium, PMNs phospholipase A2 lactoperoxidase 0.65 mg/mg secreted protein epithelium BPI PMNs IgA plasma cells lgG plasma cells peroxidase epithelium anionic peptide 0.8-1.3 mM epithelium nitric oxide and reactive epithelium, macrophages nitrogen species Notes: - = concentration not known: ASL = airway surface liquid; BPI = bacterial permeability- inducing protein; PMNs = polymorphonuclear leukocytes.

Además, encontramos las células Clara, que son unas células epiteliales de los bronquiolos (última barrera física), las cuales están cubiertas por el fluido broncoalveolar (lisozima, ácidos grasos de cadena corta (antimicrobiana), Ig, proteínas de unión a hierro yproteínas surfactantes). Las proteínas surfactantes tienen actividad opsónica (marcan a los patógenos), mejoran la migración de PMN y participan en estallido respiratorio.

Estas células sintetizan una gran cantidad de compuestos antimicrobianos (como se observa en la siguiente tabla), tales como lisozimas y defensinas (muchas se producen cuando de manera específica se reciben las señales, citoquinas). Hay algunos compuestos que están de forma permanente, ya que son constituyentes del mismo líquido superficial aéreo, pero otros son inducidos ante la presencia de microrganismos extraños.

Por otro lado, en el tracto respiratorio tambien encontramos macrofagos, un pequeño número de linfocitos y polimorfonucleares.

inducidos epithelium, PMNsGrado en Biología Curso 2023-2024 Patogénesis Microbiana y Sistemas de Defensa

Defensas del Tracto Genitourinario

El tracto urinario (riñones, ureteres y vejiga) es esteril, excepto en el sector distal de la uretra, que se encuentra colonizado por bacterias procedentesde la piel y del perineo adyacentes. Diferenciamos como mecanismo de defensa a la propia orina, a pesar de ser un mecanismo mediante el cual se expulsan sustancias de deshecho. La orina presenta un contenido de oxígeno alto, abundantes nutrientes, pH (6-7,5 en hombres; 6 en mujeres) y osmolaridad. La ureasa es un factor de protección.

Riñón izquierdo ubulos renales Riñón derecho Orina Uréter Pelvis renal Veliga Orina Próstata Uretr Pene

Factores Físicos de Defensa del Tracto Genitourinario

Otros mecanismos (factores físicos) de defensa del tracto genitourinario son:

• Longitud de la uretra. Las mujeres son más susceptibles a la entrada de microorganismos debido a la longitud de la uretra, ya que la distancia que tienen que recorrer los microorganismos desdela entrada de la uretra en hombres es mayor que en mujeres. Por lo que, la propia longitud de lauretra supone un mecanismo de defensa.
• Descamación.
• Flujo de la orina.
• Presión alta en la uretra media.
• Presencia de sustancias como manano-oligosacáridos (antiadhesinas), defensinas, IgA y IgM, hepcidina, proteína de Tamm-Horsfall (antiadhesinas, tapan los sitios de union en las células), espermidina, espermina, lactoferrina y lisozima.

A una edad avanzada, en los hombres que hay problemas de próstata y el vaciamiento de orina puede noser total (ya que la presión al orinar es menor), por lo que son más propensos a infecciones urinarias. Este hecho no ocurre en mujeres.

La defensa inmunitaria innata contra la invasión microbiana y la infección en la mucosa genitourinaria se apoya, sobre todo, en el recubrimiento epitelial, como en otras barreras mucosas. De forma que, el epitelio escamoso estratificado recubre la mucosa vaginal y la región terminal de la uretra masculina, y una sola capa de epitelio cilíndrico secretor de moco recubre la vía genital femenina superior.

Agentes Antimicrobianos del Tracto Genitourinario

Agentes antimicrobianos:

• Lisozima
• Defensinas
• RNAsa
• Hepcidina
• Lactoferrina

Mecanismos Defensivos de la Vagina y el Cérvix

Dentro de los mecanismos defensivos de la vagina destacan:

• pH.
• Descamación.

En el caso particular del moco del tracto vaginal contiene lactoferrina, lisozima, calprotectina (proteína que produce el linfo), ß-defensinasy complemento defensinas (HD5 y HBD1). La viscosidad del moco vaginal varía conforme avanza el ciclo de la mujer, de modo que va perdiendo viscosidad con el paso de los años.

Los principales mecanismos defensivos del cervix son:

• Epitelio mucociliado.
• Mucus extremadamente viscoso.
• Descamación.

PABELLÓN Y FRANJAS DE LA TROMPA DE FALOPIO AMPOLLA DE LA TROMPA DE FALOPIO TROMPA DE FALOPIO OVARIO FONDO DE SACO VAGINAL CAVIDAD UTERINA ÚTERO RECTO VEJIGA CUELLO UTERINO SINFISIS PUBIAN VAGINA

relative levels of antimicrobial compund O 7 14 & daya Figure 6.6 Fluctuations in the concentration of antimicrobial compounds in the vagina and cervix during the menstrual cycle. LI = lactoferrin; + = lysozyme; o = secretory leukocyte protease inhibitor; A == human defensin-5; = IgA and lgG.

Mecanismos de Defensa en el Tracto Gastrointestinal

Existe una serie de mecanismos de defensa en el tracto gastrointestinal, que sirven para inhibir o matarmicroorganismos:

• Producción de moco. Previne la adhesión de los microorganismos al epitelio, a la vez que atrapaa esos microorganismos. Es decir, previene la colonización por parte de los patógenos.
• Aumento del movimiento peristáltico. De este modo, se dificulta la aproximación de losmicroorganismos a la superficie.
• Secreción de péptidos antimicrobianos, como la defensina.
• Liberación de histonas a partir de células epiteliales apoptóticas, que actuarán inhibiendo apatógenos debido a su carácter ácido.
• Liberación de citoquinas por las células epiteliales, alertando a los leucocitos.
• pH bajo del estómago (sobre todo, en el antro pilórico).
• Potencial redox del intestino, que llega a ser muy electronegativo (muy poco oxígeno). Esto obliga a los microorganismos a utilizar metabolismo anaeróbico, que es menos rentable energéticamente para ellos.
• Sales biliares. Actúa como antimicrobiano, sobre todo frente a Gram +.
• Enzimas proteolíticas. Actúa como antimicrobiano.
• Estimulación de secreción fluida. Potencia la expulsión de los microorganismos.
• Presencia de Ig A. Evita la adhesión de los microorganismos al epitelio.

Mecanismos de Defensa en el TGI: Tabla Resumen

Mecanismos de defensa en el TGI Mechanism Effect · Mechanical digestion includes chewing and swallowing production of mucus by goblet and absorptive cells prevents microbial adhesion to epithelial cells; entrapment of microbes; facilitates movement of gut contents, thereby expelling microbes; provides receptors for adhesion of members of indigenous microbiota, thereby preventing colonisation by pathogens Chemical digestion of carbohydrates, fats · Mechanical digestion includes peristaltic mixing and propulsion Esophagus · Chemical digestion of proteins, fats rapid transit of luminal contents in certain regions exfoliation hinders colonisation in oesophagus, stomach, and small intestine . Absorption of lipid-soluble substances such as alcohol and aspirin secretion of antimicrobial peptides and proteins by epithelial cells · Mechanical digestion includes mixing and propulsion, primarily by segmentation release of histone HI from apoptotic epithelial cells kills or inhibits microbes Pancreas . Chemical digestion of carbohydrates, fats, polypeptides, nucleic acids release of cytokines by epithelial cells low pH of stomach bile acids attracts and activates phagocytes · Absorption of peptides, amino acids, glucose, fructose, fats, water, minerals, and vitamins . Mechanical digestion includes segmental mixing and propulsion . No chemical digestion (except flushes out microbes from GIT by bacteria) Rectum · Absorption of ions, water, minerals, vitamins, and organic molecules Anal sphincter blocks adhesion of microbes to epithelial cells Liver removes microbes attached to exfoliated cells kills or inhibits microbes Gallbladder Pylorus kills or inhibits a wide range of microbes antimicrobial - Gram-positive organisms generally more susceptible than Gram-negative species microbicidal proteolytic enzymes stimulation of excessive fluid secretion production of IgA VULVA