Los granulocitos incluyen basófilos, eosinófilos y neutrófilos. Los basófilos y los eosinófilos son importantes para la defensa del huésped contra los parásitos. También participan en las reacciones alérgicas. Los neutrófilos, la célula inmunitaria innata más numerosa, patrullan en busca de problemas circulando por el torrente sanguíneo. Pueden fagocitar, o ingerir, bacterias, degradándolas dentro de unos compartimentos especiales llamados vesículas.
Los mastocitos también son importantes para la defensa contra los parásitos. Los mastocitos se encuentran en los tejidos y pueden mediar en las reacciones alérgicas liberando sustancias químicas inflamatorias como la histamina.
Los monocitos, que se convierten en macrófagos, también patrullan y responden a los problemas. Se encuentran en el torrente sanguíneo y en los tejidos. Los macrófagos, «gran comedor» en griego, reciben su nombre por su capacidad de ingerir y degradar bacterias. Al activarse, los monocitos y los macrófagos coordinan una respuesta inmunitaria notificando el problema a otras células inmunitarias. Los macrófagos también tienen importantes funciones no inmunitarias, como reciclar las células muertas, como los glóbulos rojos, y eliminar los restos celulares. Estas funciones de «mantenimiento» se producen sin la activación de una respuesta inmunitaria.
Los neutrófilos (en rojo) se acumulan en cuestión de minutos en los lugares donde hay una lesión tisular local (centro). A continuación, se comunican entre sí utilizando lípidos y otros mediadores secretados para formar «enjambres» celulares. Su movimiento coordinado y el intercambio de señales instruyen entonces a otras células inmunitarias innatas llamadas macrófagos y monocitos (en verde) para que rodeen el grupo de neutrófilos y formen un sello hermético de la herida. Este vídeo de 24 segundos representa una grabación de dos horas.
Las células dendríticas (DC) son una importante célula presentadora de antígenos (APC), y también pueden desarrollarse a partir de monocitos. Los antígenos son moléculas de patógenos, células del huésped y alérgenos que pueden ser reconocidos por las células inmunitarias adaptativas. Las APC, como las DC, se encargan de procesar grandes moléculas en fragmentos «legibles» (antígenos) reconocidos por las células B o T adaptativas. Sin embargo, los antígenos por sí solos no pueden activar las células T. Deben presentarse con el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) apropiado expresado en la APC. El CMH proporciona un punto de control y ayuda a las células inmunitarias a distinguir entre las células del huésped y las extrañas.
Lea más sobre el CMH en Comunicación y Tolerancia Inmunitaria.
Las células asesinas naturales (NK) tienen características tanto de la inmunidad innata como de la adaptativa. Son importantes para reconocer y eliminar células infectadas por virus o células tumorales. Contienen compartimentos intracelulares llamados gránulos, que están llenos de proteínas que pueden formar agujeros en la célula objetivo y también causar apoptosis, el proceso de muerte celular programada. Es importante distinguir entre la apoptosis y otras formas de muerte celular como la necrosis. La apoptosis, a diferencia de la necrosis, no libera señales de peligro que puedan provocar una mayor activación inmunitaria e inflamación. A través de la apoptosis, las células inmunitarias pueden eliminar discretamente las células infectadas y limitar los daños secundarios. Recientemente, los investigadores han demostrado en modelos de ratón que las células NK, al igual que las células adaptativas, pueden ser retenidas como células de memoria y responder a infecciones posteriores por el mismo patógeno.
Células adaptativas
Las células B tienen dos funciones principales: Presentan antígenos a las células T y, lo que es más importante, producen anticuerpos para neutralizar los microbios infecciosos. Los anticuerpos recubren la superficie de un patógeno y desempeñan tres funciones principales: neutralización, opsonización y activación del complemento.
La neutralización se produce cuando el patógeno, al estar cubierto de anticuerpos, es incapaz de unirse e infectar a las células del huésped. En la opsonización, un patógeno unido a anticuerpos sirve de bandera roja para alertar a las células inmunitarias, como los neutrófilos y los macrófagos, para que engullan y digieran el patógeno. El complemento es un proceso de destrucción directa, o lisis, de las bacterias.
Lea más sobre el complemento en la sección de Comunicación.
Los anticuerpos se expresan de dos maneras. El receptor de células B (BCR), que se encuentra en la superficie de una célula B, es en realidad un anticuerpo. Las células B también segregan anticuerpos para difundir y unirse a los patógenos. Esta doble expresión es importante porque el problema inicial, por ejemplo una bacteria, es reconocido por un único BCR y activa la célula B. La célula B activada responde secretando anticuerpos, esencialmente el BCR pero en forma soluble. Esto garantiza que la respuesta sea específica contra la bacteria que inició todo el proceso.
Cada anticuerpo es único, pero se clasifican en categorías generales: IgM, IgD, IgG, IgA e IgE. (Ig es la abreviatura de inmunoglobulina, que es otra palabra para anticuerpo.) Aunque tienen funciones superpuestas, la IgM generalmente es importante para la activación del complemento; la IgD está implicada en la activación de los basófilos; la IgG es importante para la neutralización, la opsonización y la activación del complemento; la IgA es esencial para la neutralización en el tracto gastrointestinal; y la IgE es necesaria para activar los mastocitos en las respuestas parasitarias y alérgicas.
Las células T tienen una variedad de funciones y se clasifican por subconjuntos. Las células T se dividen en dos grandes categorías: Células T CD8+ o células T CD4+, en función de la proteína presente en la superficie de la célula. Las células T llevan a cabo múltiples funciones, incluyendo la eliminación de células infectadas y la activación o reclutamiento de otras células inmunitarias.
Las células T CD8+ también se denominan células T citotóxicas o linfocitos citotóxicos (CTL). Son cruciales para reconocer y eliminar las células infectadas por virus y las células cancerosas. Los CTL tienen compartimentos especializados, o gránulos, que contienen citotoxinas que causan apoptosis, es decir, muerte celular programada. Debido a su potencia, la liberación de gránulos está estrechamente regulada por el sistema inmunitario.
Los cuatro subconjuntos principales de células T CD4+ son TH1, TH2, TH17 y Treg, donde «TH» se refiere a «célula T helper». Las células TH1 son fundamentales para coordinar las respuestas inmunitarias contra los microbios intracelulares, especialmente las bacterias. Producen y secretan moléculas que alertan y activan a otras células inmunitarias, como los macrófagos que se alimentan de bacterias. Las células TH2 son importantes para coordinar las respuestas inmunitarias contra los patógenos extracelulares, como los helmintos (gusanos parásitos), alertando a las células B, los granulocitos y los mastocitos. Las células TH17 reciben su nombre por su capacidad de producir interleucina 17 (IL-17), una molécula de señalización que activa células inmunitarias y no inmunitarias. Las células TH17 son importantes para reclutar neutrófilos.
Las células T reguladoras (Tregs), como su nombre indica, controlan e inhiben la actividad de otras células T. Evitan la activación inmunitaria adversa y mantienen la tolerancia, o la prevención de las respuestas inmunitarias contra las propias células y antígenos del organismo.
Lea más sobre la tolerancia en Tolerancia inmunitaria.
Comunicación
Las células inmunitarias se comunican de varias maneras, ya sea por contacto célula a célula o a través de moléculas de señalización secretadas. Los receptores y los ligandos son fundamentales para la comunicación celular. Los receptores son estructuras proteicas que pueden expresarse en la superficie de una célula o en compartimentos intracelulares. Las moléculas que activan los receptores se denominan ligandos, que pueden flotar libremente o estar unidos a la membrana.
La interacción entre el ligando y el receptor da lugar a una serie de acontecimientos en el interior de la célula en los que participan redes de moléculas intracelulares que transmiten el mensaje. Al alterar la expresión y la densidad de varios receptores y ligandos, las células inmunitarias pueden enviar instrucciones específicas adaptadas a la situación en cuestión.
Las citocinas son pequeñas proteínas con diversas funciones. En la inmunidad, hay varias categorías de citoquinas importantes para el crecimiento, la activación y la función de las células inmunitarias.
- Los factores estimulantes de colonias son esenciales para el desarrollo y la diferenciación celular.
- Los interferones son necesarios para la activación de las células inmunitarias. Los interferones de tipo I median en las respuestas inmunitarias antivirales, y el interferón de tipo II es importante para las respuestas antibacterianas.
- Las interleucinas, que existen en más de 30 variedades, proporcionan instrucciones específicas para cada contexto, con respuestas activadoras o inhibidoras.
- Las quimiocinas se producen en lugares específicos del cuerpo o en un lugar de infección para atraer a las células inmunitarias. Diferentes quimiocinas reclutarán diferentes células inmunitarias al lugar necesario.
- La familia de citoquinas del factor de necrosis tumoral (TNF) estimula la proliferación y activación de las células inmunitarias. Son fundamentales para activar las respuestas inflamatorias y, por ello, los bloqueadores del TNF se utilizan para tratar diversos trastornos, incluidas algunas enfermedades autoinmunes.
Los receptores de tipo molar (TLR) se expresan en las células inmunitarias innatas, como los macrófagos y las células dendríticas. Se localizan en la superficie celular o en compartimentos intracelulares porque los microbios pueden encontrarse en el cuerpo o en el interior de las células infectadas. Los TLR reconocen patrones microbianos generales y son esenciales para la activación de las células inmunitarias innatas y las respuestas inflamatorias.
Los receptores de células B (BCR) y los receptores de células T (TCR) se expresan en las células inmunitarias adaptativas. Ambos se encuentran en la superficie celular, pero los BCR también se segregan como anticuerpos para neutralizar a los patógenos. Los genes de los BCR y los TCR se reordenan aleatoriamente en etapas específicas de maduración celular, lo que da lugar a receptores únicos que pueden reconocer cualquier cosa. La generación aleatoria de receptores permite al sistema inmunitario responder a problemas imprevistos. También explican por qué las células B o T de memoria son altamente específicas y, al reencontrarse con su patógeno específico, pueden inducir inmediatamente una respuesta inmunitaria neutralizadora.
Las proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), o antígeno leucocitario humano (HLA), desempeñan dos funciones generales.
Las proteínas MHC funcionan como portadoras para presentar antígenos en las superficies celulares. Las proteínas MHC de clase I son esenciales para la presentación de antígenos víricos y son expresadas por casi todos los tipos de células, excepto los glóbulos rojos. Cualquier célula infectada por un virus tiene la capacidad de señalar el problema a través de las proteínas MHC de clase I. En respuesta, las células T CD8+ (también llamadas CTL) reconocerán y eliminarán las células infectadas. Las proteínas MHC de clase II generalmente sólo son expresadas por las células presentadoras de antígenos, como las células dendríticas y los macrófagos. Las proteínas MHC de clase II son importantes para presentar antígenos a las células T CD4+. Los antígenos del CMH de clase II son variados e incluyen tanto moléculas derivadas del patógeno como del huésped.
Las proteínas del CMH también señalan si una célula es una célula huésped o una célula extraña. Son muy diversas, y cada persona tiene un conjunto único de proteínas MHC heredadas de sus padres. Por ello, existen similitudes en las proteínas MHC entre los miembros de una familia. Las células inmunitarias utilizan el CMH para determinar si una célula es amigable o no. En el trasplante de órganos, las proteínas MHC o HLA de donantes y receptores se emparejan para reducir el riesgo de rechazo del trasplante, que se produce cuando el sistema inmunitario del receptor ataca el tejido u órgano del donante. En el trasplante de células madre o de médula ósea, una compatibilidad inadecuada del CMH o del HLA puede dar lugar a la enfermedad de injerto contra huésped, que se produce cuando las células del donante atacan al organismo del receptor.
El complemento hace referencia a un proceso único que elimina los agentes patógenos o las células moribundas y también activa las células inmunitarias. El complemento consiste en una serie de proteínas que se encuentran en la sangre y que forman un complejo de ataque de membrana. Las proteínas del complemento sólo se activan mediante enzimas cuando se produce un problema, como una infección. Las proteínas del complemento activadas se adhieren a un patógeno, reclutando y activando otras proteínas del complemento, que se reúnen en un orden específico para formar un poro o agujero redondo. El complemento perfora literalmente pequeños agujeros en el patógeno, creando fugas que conducen a la muerte celular. Las proteínas del complemento también sirven como moléculas de señalización que alertan a las células inmunitarias y las reclutan a la zona problemática.