Clase Inmunidad Frente Bacterias MICRO II Ciencias de La Salud Prof. Jose Araujo Blanco by José Araujo

Prof. José Araujo Jefe de la Unidad de Microscopía Electrónica UNEFM

Sistemas defensivos ORGANISMO

Interacción Biológica o Enfrentamiento

BACTERIAS

Definición de términos

Inmunología Anteriormente

Actualmente Ciencia

Rama de la Microbiología

Estudio

Interacción Hospedador

Microorganismo

Respuesta

Estudio

Componentes del sistema inmunitario • Estructura • organización • función

Inmunidad Amplio sentido

Agente

Tecnología Métodos

Respuesta Inmunitaria

Anticuerpos monoclonales Diagnostico Pronostico Tratamiento

Consecuencias Vertebrados

Invertebrados

Plantas

Clasificación de la Inmunidad Inmunidad Individuo condición

Protegido Adquirida

Natural Genéticamente Sin contacto No otorga determinada previo con Ag memoria Inespecífica Variación

Aprende reconocer reaccionar

Requiere contacto previo con Ag

Adaptable Vacuna

Si otorga Memoria con Ag

Clasificación de la Inmunidad Inmunidad Adquirida Natural (Espontánea)

Artificial (Hombre)

Natural Activa

Natural Pasiva

Artificial activa

Artificial Pasiva

Espontánea Respuesta propia

Espontánea Respuesta no propia

Manipulación Respuesta propia

Manipulación Respuesta no propia

sarampión

Anticuerpos trasferidos leche maternas

Vacunación Inmunización activa

Inyección de Anticuerpos (antitoxinas gammaglobulinas)

 RESPIRATORIO Mecanismo mucociliar: barrido lisozimas  Estornudo  Tos  GENITAL  Estrógenos: queratinización  Lactobacilos

 URINARIO  Orina: pH arrastre

 CONJUNTIVA OCULAR  Párpados (barrido)  Lágrimas: - barrido - lisozima La lisozima, también llamada muramidasa, es una enzima de 14,4 kilodalton que daña las células bacterianas catalizando la hidrólisis de las uniones beta 1,4 entre los residuos de ácido N-acetilmurámico y N-acetilD-glucosamina en un peptidoglicano •Síndrome de Sjögren (sequedad en los ojos) Enfermedad autoinmune •Sindrome de Riley-Day mutación del gen IKBKAP

(Ojo

secos)

 PIEL

 Barrera física Descamación

La capa superior de la piel, llamada estrato córneo o de queratina, está compuesta por varias capas de células muertas planas y actúa como una barrera que protege el tejido subyacente de posibles lesiones e infecciones

Piel Seca Psoriasis Ictiosis

 PIEL

Glándulas sebáceas

•Ácido sapiénico Gram +. •Péptidos antibacterianos, Citocinas Proinflamtorias y Quimiocinas (Wille JJ, 2003, Boehm 1995).

Propionibacterium acnes es un bacilo Gram +, de crecimiento lento, no esporulado y anaerobio estricto.

 PIEL

Glándulas sudoríparas

•Sal (Inibidor de microorganismos), Lisozima. •Peptidos antimicrobianos (β-Defensinas),

•200 µg/ml , S. aureus, S. pneumoniae, P. aeruginosa (4,23,37 °C)

 PIEL

Flora Cutánea

F. Transitoria F. Residente

Flora Residente

corineiforme s

estafilococos

micrococos

acinetobacte r

Malassezia

Demodex

 PIEL

Flora Cutánea

F. Transitoria F. Residente

Flora Transitoria

Estafilococo aureus

Neisseria

Candida albicans

Coliformes

Enterococos

 GLÁNDULA MAMARIA  Físicos: - leche (barrido) - esfínter  Químicos: - pezón (queratina) - leche (lacteninas) L-I inhibidora, específica de S. pyogenes L-II o lactoperoxidasa S. pyogenes, S. agatactiae) y los lactobacilos. L-III Streptococus cremoris.oris

 DIGESTIVO  Boca: - flora residente - saliva (lisozima y arrastre)  Estómago: pH  Intestino: - flora residente - Jugo intestinal: lisozima

Inmunoglobulinas • ESTRUCTURA • En condiciones reductoras es posible romper los puentes de disulfuro de las cadenas • Existen enzimas capaces de romper los anticuerpos como la pepsina y la papaina

Estructura de las Inmunoglobulinas  Cadenas pesadas (H) y livianas (L)  Puentes disulfuro  Región en bisagra  Bucles  Región Fab y región Fc  Regiones constantes y variables de cadenas H y L  Regiones hipervariables y sitios de unión de Ag

g μ a ε d

Cadenas pesadas (H)

N terminal

C terminal

Cadenas livianas (L)

Puentes disulfuro

“Bucle”

Región en bisagra

N terminal

Fragmentos Fab

Fijación del complemento Hidratos de carbono

C terminal

Fragmento Fc

Papaína

Unión al antígeno

N terminal

Sitio de unión a Ag o PARATOPE

CH1

Segmentos HIPERVARIABLES

CH2 Región CONSTANTE

CH3

C terminal

Región VARIABLE

Anticuerpos • Si sometemos un anticuerpo a la papaina o pepsina • Obtendremos, 2 fracciones Fab y Fc – Fab (fracción absorbible por el antígeno) – Fc (Fracción cristalizable al ser congelada)

Ruptura proteolítica con Papaina Fab

Fab

Primer corte Segundo punto de corte

224 341

433

Ruptura proteolitica con Pepsina F(ab´)2

234 333

pFc´

Anticuerpos ¿Que es el región bisagra? • Es una región flexible en las inmunoglobulinas que permite movimientos de los brazos o Fab ya sean en posiciones abiertas o cerradas generar complejos, redes, mallas además esto permite visualizar las reacciones a diferentes grados Unidos al antígeno a 90º

Unidos al antígeno a Oº

Unidos al antígeno a 60º

VARIACIÓN EN LOS DOMINIOS SEGÚN LA CLASE DE Ig

Ig G

Ig M

Ig A Ig D

Ig E

INMUNOGLOBULINAS POLIMÉRICAS

Cadena J

Ig M

Ig A

(pentámero)

(dímero)

Clases de Inmunoglobulinas: características

Estructura

PM (Da)

Ig G

Ig M

Ig A

monómero

pentámero

dímero

180.000

Coeficiente de sedimentación

Movimiento electroforético

900.000

19S

(monómero, trímero)

360.000

Ig E monómero

200.000

Ig D monómero

180.000

11S

g-b

IgG

IgM

IgA

IgE

IgD

Cadena pesada

Cadena liviana

k-l

% Hidratos de Carbono

2,9

Distribución IV

45%

75%

42%

50%

75%

Principal lugar de síntesis

Bazo G. linfáticos Méd. ósea

Vías digestivas y Vías digestivas y Bazo respiratorias respiratorias G. linfáticos

Actividad biológica de las Ig PRIMARIA

UNIÓN a Ag

Región Fab

SECUNDARIA

Funciones efectoras: - unión a cél. Cebadas - Pasar placenta - Comportarse como Ag.

Región Fc

UNIÓN a Ag VALENCIA DE UNIÓN AL ANTÍGENO (cantidad de sitios de unión )

IgG

IgM

IgA

IgE

IgD

5 (10)

2ó4

Producción de Ig en respuesta primaria y secundaria

Concentración Ig en suero

Total

Latencia

IgG

Latencia

Total IgM

IgM

IgG 10

días

PRIMARIA

SECUNDARIA

Latencia

Larga

Corta

Síntesis Ig

Lenta

Rápida

Persistencia AC

Baja

Alta

Ig predominante

Ig M

Ig G

Título máximo AC

Bajo

Alto

Dosis de inmunógeno

Alta

Baja

necesaria

Funciones efectoras IgG + +++

IgM +++ +

IgA + +

IgE +

IgD -

Fijación de complemento

+++

Neutralización

+ ++

++ +++

+ -

Inmunidad en mucosas

Traspaso por placenta

Aglutinación Precipitación

Opsonización Citotoxicidad Ac dependiente

Síntesis de inmunoglobulinas

Líquido Extracelular

Vesícula secretora o de Russell

Cadena H R.E.R.

N R NÚCLEO A

Péptido Adicional

ARNm Hemimolécula

Carbohidratos Ribosoma

Cadena L

Célula Plasmática

Aparato de Golgi

SÍNTESIS DE Ig A secretoria (Ig AS) Célula plasmática submucosa

Ig A dimérica Receptor de Ig polimérica (pIgR)

Enterocito

Luz intestinal

Ig As

Componente secretor

Degradación de Ig VIDA MEDIA

DEGRADACIÓN

21-30 días

Hepática Sistema retículoendotelial (S.R.E.)

30% 70%

NIVEL DE PROTECCIÓN Límite inferior de concentración de anticuerpos específicos por sobre el cual un animal puede establecer una respuesta inmune humoral eficaz contra un antígeno determinado, y en consecuencia permanecer efectivamente protegido contra el mismo. Concentración Ig en suero

PROTECCIÓN NIVEL DE PROTECCIÓN

días

SEROCONVERSIÓN Aumento en cuatro veces o más del título de anticuerpos específicos en sangre, determinado en muestras seriadas con 21 días de diferencia, que indica la presencia de infección Título de Ig en suero

4 3

2 1

Muestra 1

Muestra 2

días

Vl Cμ

Cμ

C1sCμ3 Cμ4

C1r C1s

Complemento Complejo proteico poli molecular, constituido por varias sustancias, que se encuentran en el plasma sanguíneo y desempeña un papel importante en los distintos tipos de reacciones inmunológicas ACTÚA COMO AUXILIAR DE LOS Ac. ES TERMOLÁBIL. NO AUMENTA EN EL CURSO DE LA INMUNIZACIÓN.

FUNCIONES DEL COMPLEMENTO 

Lisar patógenos y células infectadas mediante la formación de poros en sus membranas.



Iniciar respuestas inflamatorias mediante la contracción del músculo liso, vaso dilatación y atracción de leucocitos.



Opsonización (Recubrir los patógenos para promover su fagocitosis).



Neutralización de virus.



Promueve la acción quimiotáctica.

Vía Clásica del Complemento

C1q

C1r C1s

C1q

C1r C1s

C4a

C4b

C1s C4a

C4b

γ S

β α

Grupo reactivo Tioester del C4b

α S

Inactiva C4b

+H2O

+R-OH (proteína, carbohidrato)

Unión a la Superficie Celular

C2b C1q

C4b

C2a C1r C1s

C4a

C4a C2a

C2b C4b

C1q

C1r C1s

C4a C2a

C2b C4b

C3a

C4b,2b,3b C3b

C2b C4b C3b

C3b

C3b C3b

C3b

Vía alterna de activación del complemento

C3a

Ba C3b,Bb C3b

BBb C3b C3b

C3b

C3b C3b

C3b

C2b 5 C C4b C3b

C5a

C5b

C5B

C3b C3b

C5b

Complejo C5b,6,7 C6

MAC

Bicapa lipidíca

10nm

15nm

Cascada del complemento Modulación de la respuesta contra patógenos

Complejo C1

MAC

C3b

DINÁMICA DE LA RESPUESTA INMUNE

TRES ETAPAS • RECONOCIMIENTO

(presentación del Ag.)

• ACTIVACIÓN (expansión clonal y diferenciación) • RESPUESTA EFECTORA (predominio de inmunidad humoral o celular)

Sustancia extraña (antígeno) Barreras físicas (piel - mucosas) Respuesta innata o inespecífica (inflamación) Presentación del antígeno Respuesta inmune adquirida o específica Respuesta humoral

Respuesta celular Linfocitos T

Linfocitos B Linfocitos B memoria

Células plasmáticas Anticuerpos

Linfocitos T memoria

Linfocitos Linfocitos TC NK Citoquinas

Linfocitos Th

INTERLEUCINA (IL 2) NEUTRÓFILOS

INTERFERÓN  (IFN

)

CITOQUINAS

FACTOR DE NECROSIS TUMORAL (TNF)

MACRÓFAGO LINFOCITO B Producidas por:

LINFOCITO NK LINFOCITO Th LINFOCITO Tc

FACTOR DE CRECIMIENTO CELULAR

SUSTANCIA EXTRAÑA BARRERAS FÍSICAS

ANTÍGENOS EXÓGENOS

ANTÍGENOS ENDÓGENOS

Bacterias libres en tejidos o líquido extracelular

Virus y bacterias que invaden células y expresan antígenos en sus membranas a través de receptores MHCI a. Ej. partícula viral + receptor MHCI a

PRESENTACIÓN DEL ANTÍGENO

RESPUESTA

SUSTANCIA EXTRAÑA BARRERAS FÍSICAS

ANTÍGENOS EXÓGENOS

(NEUTRÓFILOS) INFLAMACIÓN

MACRÓFAGOS

CÉLULAS DENDRÍTICAS

LINFOCITOS B

Antígeno parcialmente digerido + MHCII BCR

TCR

LTh

“PRESENTACIÓN DEL ANTÍGENO”

LB CD 4

MEMORIA

Antígeno parcialmente digerido + MHCII BCR

TCR

LTh

BCR

Célula plasmática

memoria

ANTICUERPOS

C Ac D

C’

CD 4

Antígeno parcialmente digerido + MHCII

BCR

MEMORIA

TCR

LTh

CD 4

LINFOCITOS T de ayuda (Auxiliar)

LTh2 LTh1 IL2

INF

“ACTIVA”

LTc

BCR

MACRÓFAGOS

“Estimula” BCR

LB IL4

MACRÓFAGOS

BCR

IL4-5

“Inhibe”

“INHIBE”

MACRÓFAGOS

LTh2

IL5 “Inhibe”

LTh1

RESUMEN LINFOCITOS B

Ag + MHCII BCR

TCR

LTh LTh1

LB memoria

CÉLULA PLASMÁTICA

LTh2 INF

IL4-5

“ACTIVA”

“ESTIMULA”

LTc

MACRÓFAGOS

IL2

ANTICUERPOS

NK MACRÓFAGOS

CAD

C’

LINFOCITOS T de CD 4 ayuda (Auxiliar)

“INHIBE” Th2

IL4 “INHIBE” MACRÓFAGOS

IL5 “INHIBE” LTh1

SUSTANCIA EXTRAÑA

BARRERAS FÍSICAS

ANTÍGENOS ENDÓGENOS

PRESENTACIÓN DEL ANTÍGENO

TCR BCR

MEMORIA

LTc

CD 8

PRESENTACIÓN DEL ANTÍGENO ENDÓGENO

TCR

CD 8

LTc

LINFOCITOS T “citotóxicos o efectores”

MEMORIA

PERFORINAS

TNF (linfotoxina)

ADHESIÓN

GOLPE LETAL

MUERTE CELULAR POR APOPTOSIS

SELECCIÓN CLONAL Selección y activación POR EL ANTÍGENO, de un linfocito portador de un receptor complementario, que luego prolifera hasta formar un clon expandido.

TOLERANCIA Ausencia específica de respuesta inmune contra un antígeno dado SISTEMA INMUNOLÓGICO Diferencia

Propio beneficiosa

perjudicial

Ajeno

“AUTOANTÍGENOS”

AUTOTOLERANCIA

Disminución o supresión fisiológica selectiva de linfocitos con receptores para antígenos propios (autoantígenos)

MECANISMOS INMUNOLÓGICOS CONTRA BACTERIAS

PILI

NUCLEOIDE

RIBOSOMAS

FLAGELO

MEMBRANA

PARED

PLASMÁTICA

CELULAR

CÁPSULA

ANTÍGENOS BACTERIANOS

 CÁPSULA

 Antígeno K

PARED

 Antígeno O

FLAGELO

Antígeno H

PILI o VELLOSIDAD

Antígeno F

ESTRUCTURA DE LA PARED DE BACTERIAS GRAM + Y GRAM -

GRAM +

GRAM -

La capa de PEPTIDOGLICANO de las bacterias Gram + es más gruesa que la de las bacterias Gram -

Las bacterias Gram-, casi no contienen peptidoglicanos. Presentan lipopolisacáridos, lipoproteínas y proteínas. Es una estructura de dos membranas: externa e interna; y entre ellas un espacio periplasmático. Esta membrana funciona principalmente como una especie de filtro (porinas) y gracias a esta selectividad de sustancias, las bacterias Gram - son menos susceptibles a los antibióticos.

Los LIPOPOLISACÁRIDOS con una estructura característica se encuentran en la capa externa de las bacterias Gram -. Los forman: -la parte glucosídica: corresponde a dos molécula de N-acetilglucosamina Se lo conoce como lípido A -unida a ellas y proyectándose al exterior se encuentra una cadena glicosídica. Esta cadena posee una zona central R y le sigue externamente la cadena heteropolisacárida O específica que representa a los antígenos somáticos.

Las bacterias crecen sobre agar generalmente como colonias lisas y brillantes denominadas formas S (por smooth= lisos) Estas formas lisas mutan espontáneamente a formas que crecen como colonias planas y rugosas, denominadas formas R (por rough = rugoso). Cuando invaden un organismo, la presencia de esas cadenas de polisácaridos dan a las bacterias S una ventaja selectiva al ser más resistentes a la fagocitosis por los leucocitos y por ello más virulentas.

Diferenciación G- Lisa / Rugosa

Cadena lateral

LISA (S) Virulenta Núcleo

RUGOSA (R) No virulenta

Esqueleto

KDO

glucosa galactosa NA.G.A.

Líp. A

Patogenia Bacterias EXTRACELULARES

Bacterias INTRACELULARES

RESPUESTA INMUNITARIA

Bacterias EXTRACELULARES Patogenia PRODUCCIÓN DE TOXINAS

INVASIÓN

RESPUESTA INMUNITARIA

PRODUCCIÓN DE TOXINAS EXOTOXINAS

ENDOTOXINAS

Fuente

Gram (+)

Gram (-)

Composición química

Proteínas

Lipopolisacáridos

Letalidad

Potentes

Débiles

Estabilidad térmica

Sensibles

Resistentes

Actividad

Específica

Inespecífica

Toxoide

Sin efecto

Antigenicidad Desnaturalización con formol

INVASIÓN

BARRERAS FÍSICAS

Bacteria

Penetración

Multiplicación

Producción de enzimas

Temperatura Humedad Nutrientes

• Hialuronidasa • Colagenasa • Elastasas • Fibrinolíticas • Coagulasas

Destrucción de tejidos

Bacterias INTRACELULARES INVASIÓN Trastorno metabólico local leve PARÁSITOS INTRACELULARES FACULTATIVOS (PICF)

Resisten enzimas lisosómicas

• Brucella

Impiden fusión lisosoma-bacteria

• Listeria

• Mycobacterium • Salmonella

MECANISMOS INMUNOLÓGICOS FRENTE A BACTERIAS EXTRACELULARES

Inmunidad INNATA 1.

Fagocitosis.

Lisozimas.

Lectinas.

Citocinas.

Antimicrobianos naturales.

Reacciones a carbohidratos.

Reacción a lipopolisacárido (LPS).

Activación por ADN.

Proteínas de unión a hierro.

NEUTRALIZACIÓN

OPSONIZACIÓN Y FAGOCITOSIS

ANTÍGENO POLISACÁRIDO

CÉLULA B

LISIS BACTERIANA

ANTICUERPOS

INFLAMACIÓN ACTIVACIÓN DEL COMPLEMENTO

FAGOCITOSIS DE BACTERIAS CUBIERTAS DE C 3

BACTERIA EXTRACELULAR VARIAS CÉLULA T CD 4 +

CITO

SÍNTESIS DE ANTICUERPOS

QUINAS ACTIVACIÓN DE MACRÓFAGOS: FAGOCITOSIS

IFN γ

TNF α PRESENTACIÓN DEL ANTÍGENO

INFLAMACIÓN

MECANISMOS MEDIADOS POR Ac FRENTE A BACTERIAS EXTRACELULARES

Inmunidad INNATA ANTIMICROBIANOS NATURALES  ÁCIDOS GRASOS

Insaturados

Bactericidas G+

Saturados

Fungicidas

Péptidos ricos en ARGININA y LISINA Neutrófilos

Plaquetas PROTEASAS

• LISINA • ARGININA

BACTERICIDAS G+

REACCIÓN A LIPOPOLISACÁRIDO (LPS)

LPS

• Neutrófilos • Cél. endoteliales • Macrófagos

LBP

Proteína de Unión a LPS

INTEGRINAS SELECTINA • CITOCINAS • Metabolitos del O 2 • Met. Ác. araquidónico

Circulación general

INFLAMACIÓN AGUDA LOCAL

CHOQUE SÉPTICO

Inmunidad ADQUIRIDA +++

R.I.H.

R.I.C.

Ig G- Ig M

LT CD4+

Neutralización de toxinas.

Activación de macrófagos.

Opsonización y fagocitosis.

Inflamación.

Activación del complemento.

Respuesta de AC.

Respuesta inmune humoral

Bacterias

NEUTRALIZACIÓN

OPSONIZACIÓN Y FAGOCITOSIS

LPS

ACTIVACIÓN DEL C’

• Lisis • Inflamación • Fagocitosis

Respuesta inmune celular

LPS

LT CD 4+

IFN-g

TNF Bacterias

Célula presentadora de Ag

Citocinas

ACTIVACIÓN DE MACRÓFAGOS INFLAMACIÓN

RESPUESTA DE Ac

Evasión de la respuesta inmune por bacterias extracelulares 1. MECANISMOS ANTIFAGOCÍTICOS. 2. INHIBICIÓN DEL COMPLEMENTO. 3. VARIACIÓN ANTIGÉNICA.

Bacterias intracelulares. Mecanismos inmunológicos

Inmunidad INNATA 1. FAGOCITOSIS. 2. LINFOCITOS NK. NK Macrófago

+ IFN-g Parásito IC facultativo

ACTIVACIÓN de la FAGOCITOSIS

Inmunidad ADQUIRIDA +++

R.I.C.

1. ACTIVACIÓN DE MACRÓFAGOS. 2. LISIS CELULAR.

R.I.H.

ACTIVACIÓN DE MACRÓFAGOS Macrófago en reposo

Macrófago activado LTh1 IFN-g IL-2

Presentación de Ag

ACTIVACIÓN FAGOCITOSIS

Sensibilización

LISIS CELULAR Macrófago en reposo

LT CD8+

Escape de bacterias al citoplasma

LISIS CELULAR Y MUERTE BACTERIANA

Evasión de la respuesta inmune por bacterias intracelulares RESISTENCIA A LA FAGOCITOSIS 1.

EVASIÓN DEL CONTACTO CON EL FAGOCITO.

INHIBICIÓN DE LA INGESTIÓN.

SUPERVIVENCIA DENTRO DEL FAGOCITO:

•

Inhibición de la formación del fagolisosoma.

•

Supervivencia en el fagolisosoma.

•

Escape del fagolisosoma.

LESIÓN DEL FAGOCITO: •

Preingestión.

•

Postingestión.

Evasión de la respuesta inmune

Prevención formación del fagolisosoma

Bacteria Escape al citoplasma

Resistencia a enzimas lisosómicas

Bacteria

Mecanismo de evasión • Pared celular resistente

Brucella abortus

• Bloqueo de la formación del fagolisosoma

Corynebacterium pseudotuberculosis

• Producción de lípidos tóxicos para macrófagos

Listeria monocytogenes

• Neutralización de la explosión respiratoria

Mycobacterium tuberculosis

• Bloqueo de la formación del fagolisosoma

Salmonella typhimurium

• Pared celular de lipopolisacárdios (LPS)

Rhodococcus equi

• Supervivencia en el fagosoma

RESUMEN Bacterias MUERTAS

Bacterias E.C. VIVAS

Bacterias I.C. VIVAS

Procesadas como Ag EXÓGENO

Procesadas como Ag ENDÓGENO

Reacción de LTh2

Reacción de LTh1

R.I.H.

Reacción de LTc

R.I.C.

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