Download Chapter 43

Biology, Seventh Edition
Solomon • Berg • Martin
Defensas internas
Capítulo 44
Dr. Robert J. Mayer
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Inmunología
• El estudio de las defensas internas
del cuerpo
• Respuesta inmune
• Reconocimiento de macromoléculas
extrañas al cuerpo
• La respuesta para eliminar las
mismas
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Respuesta inmune en el ser humano
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Respuesta inmune no específica
• Provee protección general inmediata
–Patógenos
–Algunas toxinas y drogas
–Células cancerosas
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Respuesta inmune específica
• Altamente específica
• Incluye memoria inmunológica
• Envuelve la producción de
anticuerpos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Antígenos
• Moléculas especialmente
reconocidas como extrañas o
peligrosas por las células del sistema
inmunológico
• Anticuerpos
• Proteínas altamente específicas que
reconocen y se unen a antígenos
específicos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Respuesta inmune de los invertebrados
• Generalmente es no-específica
• Barreras físicas
–Cutícula
–Piel
–Membranas mucosas
–Algunos invertebrados muestran
memoria inmunológica
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Fagocitos (celomados)
• Péptidos antimicrobiales
–Moléculas solubles que destruyen
los patógenos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Respuesta inmune no-específica
de los vertebrados
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Respuesta inmune en el ser humano
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Respuesta inmune no específica en los
vertebrados
• Primera línea de defensa
–Barreras físicas
–Piel
–Revestimiento mucoso (lisosimasataca bacterias gram + ) de los
sistemas respiratorios y digestivos
• Otras defensas no-específicas
–Moléculas solubles
–Linfocitos y un sistema linfático
–“natural killer cells”
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Moléculas solubles secretadas por el sistema
inmunológico que son de gran importancia en
la respuesta inmune
• Péptidos antimicrobiales
• Péptidos regulatorios
• Proteínas que destruyen patógenos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Moléculas solubles importantes:
I. Cytokinas
•
Proteínas que funcionan como seňales que
regulan las interacciones entre las células
•
Regulan la intensidad y duración de la
respuesta inmune y también son importantes
en la regulación de otros procesos biológicos
– crecimiento celular, reparación y activación
celular.
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Tipos de cytokinas
• Interferonas
–Inhiben la replicación viral y activan
las “natural killer cells”
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Interleukinas
–Ayudan a regular las interacciones
entre los linfocitos y otras células del
cuerpo
–Algunas tienen efectos muy variados
–Producidas por los macrófagos y
linfocitos
–e.g. causan fiebre
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Quimiokinas (chemokines)
– Atraen, activan y dirigen el movimiento de
algunas células del sistema inmunológico
• Tumor necrosis factors (TNFs)
– Matan las células de los tumores y estimulan
las células inmunes a iniciar una respuesta
inflamatoria
– Producidas por macrófagos y linfocitos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Proteínas del complemento
• Contribuyen o “complementan” la
respuesta inflamatoria
– Rompen la pared celular de los patógenos
– Cubren los patógenos mejorando el proceso de
fagocitosis
– Atraen glóbulos blancos al lugar de la infección
– Se producen una vez el animal esta expuesto a
un patógeno
– Producidas por fagocitos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Los fagocitos que destruyen las
bacterias
• Neutrófilos – fagocitos mas comunes
• Macrófagos
• Natural killer cells (NK cells)
• Destruyen las células infectadas por
viruses
• Destruyen células alteradas y
extrañas como células de tumores
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Fagocitos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
La respuesta inflamatoria
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
PATHOGENS INVADE TISSUES
Cells injured
Activate molecules in plasma, mast cells, macrophages
Increased blood flow
to area
Bring
phagocytes,
nutrients,
antibodies
Redness
Phagocytes
migrate to region
Increased capillary
permeability
Vasodilation
Antibodies
pass from
blood into
inflamed area
Edema
Pain
Increased
Phagocytosis
Increased
temperature
Release
IL-1
Fever
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Systemic
response
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Respuesta inflamatoria
• Iniciada cuando los patógenos
invaden los tejidos
• Vasodilatación
–Aumento en el diámetro de los
vasos sanguineos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Aumento en la permeabilidad de los
capilares
–Permite el fluido y anticuerpos salir de la
circulación y entrar a los tejidos
•
Aumento en la fagocitosis
–Una gran cantidad de neutrofilos migran al
area afectada
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Varios tipos de moléculas inflamatorias, en el
plasma, son activadas
• Los neutrofilos migran al área afectada y liberan
citokina y quimioquinas – atraen a los linfocitos
• Los “Mast cells” liberan histamina ademas de otros
compuestos que causan la vasodilatación y
aumentan la permeabilidad de los vasos sanguineos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Respuesta inmune específica
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Lymphocytes
Antigen presenting cells
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-4, p. 951
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Respuesta inmune específica
• Ocurre mientras esta ocurriendo las respuesta noespecífica (destruyendo los patógenos y evitando
que se riege la infección)
• Toma unos cuantos días para comenzar
• Muy efectiva
• Precisamente diseñada para destruir antígenos
específicos
• Tienen memoria inmunológica
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Características de la respuesta inmune
específica
• Existe una serie de células que estan
envueltas en este tipo de respuesta
• E.g. Linfocitos (linfocitos T, B y las el células
NK), “antigen – presenting cells” y los
Eosinófilos
• Dos tipos:
– Inmunidad mediada por células
– Inmunidad mediada por anticuerpos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Inmunidad mediada por células
• Hay células T - específicas que se activan
• Viajan al lugar de la infección y atacan los
patógenos al igual que las células extrañas
al cuerpo (T C itotóxicas)
• También atacan las células cancerosas
• Otras (T Helper) contribuyen con la
inmunidad mediada por anticuerpos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Lymphocytes
Antigen presenting cells
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-4, p. 951
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Inmunidad mediada por anticuerpos
• Algunas células B específicas son activadas
• Este tipo de inmunidad es de las principales defensas del cuerpo
humano
• Las células B se multiplican y se diferencian en células plasmáticas
que producen anticuerpos (formas solubles de las glucoproteinas
receptoras que pueden ser secretadas)
• Se producen millones de células B en la médula osea diariamiento
• Cada célula B está programada genéticamente para producir un
receptor hecho de glucoproteina que se une a un tipo
específico de antígeno (¿cómo lo hacen?)
Algunas de las células B no se convierten en células plasmáticas sino
que se convierten en células B de memoria - permanecen en el cuerpo
después de la infección
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Células del sistema inmunológico
• Linfocitos
– Se desarrollan de las células madre (stem cells)
en la medula ósea.
– Células T (se maduran en el timo)
– Células B
– Se acumulan en los órganos linfáticos
secundarios: vaso, nódulos linfáticos,
amigdalas y otros
• Antigen-presenting cells (APCs)
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Lymphocytes
Antigen presenting cells
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-4, p. 951
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Células T
• Envueltas en inmunidad mediada por células
• Células T - citotóxicas (células TC) – reconocen y
destruyen células con antígenos extraños (células
infectadas por viruses y células cancerosas
• “T helper cells (TH)” – Son células reguladoras
secretan cito quinas y activan las células B y los
macrófagos
• “Memory T - cells” – permanecen en el cuerpo
después de la infección
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Las células T se distinguen por los
receptores de las células T (TCRs)
los cuales reconocen diferentes
antígenos
• Salen del timo y se alojan en otros
órganos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Antigen-presenting cells (APCs) – de esta forma funcionan los
macrófagos, células B y células dendríticas (presentes en los
tejidos del cuerpo que estan expuestos al ambiente)
• Reconocen los “pathogen associated molecular patterns” o
PAMPS y se activan
• Luego atrapan, ingieren y destruyen la mayoría de los
patógenos bacteriales (fagocitosis mediada por receptores)
– viajan a los nódulos linfáticos (se maduran por el camino)
• Muestran algunos de los antígenos extraños que quedan
(además de las proteínas en su superficie) a las células T
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Complejo de histocompatibilidad
mayor (CHM)
• La capacidad de un organismo para distinguir entre sus
componentes y los que son extraños al organismo
depende de un grupo de genes que codifican para las
proteínas CHM
• Class I MHC genes
– Codifican para antígenos (difieren en estructura química, función, y
distribución en el tejido), glucoproteinas expresadas en la superficie de
la mayor parte de las células nucleadas
– Estos antígenos se unen a los antígenos extraños al cuerpo
provenientes de viruses o otros patógenos
– La célula muestra este complejo de antígenos del CHM y los
antígenos extraños en su superficie y se lo presenta a las células T
citotóxicas
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Inmunidad mediada por células
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Proceso inmune mediado por
células
• Efectuado por las células T y los APC (células dendríticas y
macrófagos)
• La APC forman el complejo antígeno – CHM el cual estimula las
células TH las cuales dan origen a clones de células TH
• Estas células TH
– Atraen macrófagos al lugar de la infección
– Promueven la destrucción de los patógenos
– Producen cytokinas que a su vez estimulan las células TC
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Lymphocytes
Antigen presenting cells
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-4, p. 951
Biology, Seventh Edition
Ingested pathogen
CHAPTER 43 Internal Defense
TH cells
differentiate
and release
cytokines
that act on
other T cells.
Cytokines
APC
TH cell
T helper
(TH) cell is
activated by
specific foreign
antigen–MHC
complex
presented
by an APC.
TH cell
TC cells
Antigen-MHC
complex
Infected cell
Activated TH cell increases in
size and divides by mitosis.
Clone of competent
TH cells produced.
Memory T cells
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
T cytotoxic
(TC) cells are
activated by
foreign antigen
-MHC complex
displayed by
infected cells.
TC cells form
clones and
migrate to
tissues. They
release proteins
that destroy
infected cells.
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Clone cells migrate to the site of
infection
• Pathogen-infected cells
destroyed
• Activated TH cells give rise to a
clone of TH cells
• Clone cells secrete cytokines
• B cells and macrophages
activated
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Inmunidad mediada por anticuerpos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Activación de células B
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-6, p. 954
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Lymphocytes
Antigen presenting cells
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-4, p. 951
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Bacterium
Antigen
Antigen
Bacterium
Lysosome
APC
B cell
Antigen–
MHC complex
1a
APC takes in bacterium, breaks it down, and
presents foreign antigens on its surface in
combination with MHC class II antigens.
1b
B cell independently combines with foreign
antigens on surface of bacterium, but B cell is
typically not active until stimulated by TH cells.
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-6a, p. 954
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Cytokines
APC
TH cell
Receptor
2 T cells are activated when their receptors combine with foreign antigen–MHC antigen
H
complexes on APC. Signaling takes place via cytokines secreted by both cells.
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-6b, p. 954
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Foreign antigen
TH cell
B cell
Cytokines
Cell division
3 Activated TH cell recognizes antigen–MHC
complex on B cell. TH cell secretes
cytokines that activate B cell that has
interacted with foreign antigen. B cell then
divides, and subsequent divisions produce
clone of identical B cells.
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-6c, p. 954
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-7, p. 955
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Estructura de los anticuerpos
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Antibody structure
• Y-shaped
• Two arms combine with antigen
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-8, p. 956
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Binding sites
Antigenic
determinants
Light chain
Variable (V) region
Constant (C) region
Disulfide
bond
Heavy chain
Antigen
Antibody
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-8a, p. 956
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Antigen–antibody complex
Inactivates
pathogen
Inactivates
toxins
Increases
phagocytosis
Destroys
pathogen
Activates
complement
Coats
surface
of pathogen
Increases
phagocytosis
Stimulates
mast cells to
release
histamine
Attracts
phagocytes
Increases
inflammation
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-8b, p. 956
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Antibody molecule
• Four polypeptide chains
–Two identical heavy chains
–Two shorter light chains
• Chain regions
–Constant (C) region and
–Variable (V) region
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Antigenantibody
complex
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-10, p. 957
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Recombination of DNA
segments
• Main factor responsible for
antibody diversity
• Occurs during the differentiation
of B cells
• Millions of different types of B
(and T) cells are produced
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Immunological memory
• Memory B and memory T cells
remain in the body after an
infection
• Responsible for long-term
immunity
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-11, p. 959
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Primary immune response
• Stimulated by the first exposure
to an antigen
• Secondary immune response
• Stimulated by a second exposure
to the same antigen
• More rapid and more intense
than the primary response
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Active immunity
• Develops as a result of exposure
to antigens
• May occur naturally after
recovery from a disease
• May be artificially induced by
immunization with a vaccine
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Passive immunity
• Temporary condition
• Develops when an individual
receives antibodies produced by
another person or animal
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Table 44-1, p. 959
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Response to cancer cells
• NK cells, macrophages, and
T cells recognize antigens on
cancer cells and launch an
immune response against them
• Cancer cells evade the immune
system by blocking TC directly or
by decreasing their class I MHC
molecules
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Cancer cell destruction
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Human immunodeficiency virus
(HIV)
• Retrovirus
• Causes acquired
immunodeficiency syndrome
(AIDS)
• Destroys T helper cells
• Severely impairs immunity
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Fig. 44-14, p. 963
Biology, Seventh Edition
HIV-infected T cell
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
CHAPTER 43 Internal Defense
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Graft rejection
• Transplanted tissues have MHC
antigens
• Immune response stimulated
• T cells destroy the transplant
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Hypersensitivity reactions
• Rh incompatibility
• Allergic reactions
• Autoimmune diseases
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Rh incompatibility
• Rh-negative woman gives birth to
an Rh-positive baby
• Anti-D antibodies develop
• Rh incompatibility occurs in future
pregnancies
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Rh incompatibility
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Allergic reaction
• Allergen stimulates the
production of IgE
• IgE combines with receptors on
mast cells
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
• Mast cells release histamine and
other molecules
–Causes inflammation, other allergy
symptoms
• Systemic anaphylaxis
–Rapid, widespread allergic reaction
–Can lead to death
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning
Biology, Seventh Edition
CHAPTER 43 Internal Defense
Allergic reaction
Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning