Sistema inmune innato: qué es, funciones y características
Descubre qué es el sistema inmune innato: funciones, características y cómo defiende al organismo frente a infecciones de forma rápida y no específica.
El sistema inmunitario innato defiende al huésped de las infecciones. Incluye células que reconocen y responden a los patógenos (gérmenes) de inmediato. La respuesta del sistema inmunitario innato no es específica: responde de la misma manera a todos los patógenos que reconoce.
A diferencia del sistema inmunitario adaptativo, el sistema inmunitario innato no proporciona una inmunidad duradera contra infecciones específicas.
Los sistemas inmunitarios innatos se defienden rápidamente contra las infecciones en toda la vida vegetal y animal. El sistema innato es la estrategia de defensa evolutivamente más antigua. Es el principal sistema inmunitario que se encuentra en las plantas, los hongos, los insectos y en los organismos multicelulares primitivos. El sistema no es adaptable y no cambia a lo largo de la vida de un individuo.
El sistema inmunitario innato de los vertebrados:
Componentes principales
- Barreras físicas y químicas: piel, mucosas, secreciones (lágrimas, saliva, mucosidad), pH ácido gástrico y péptidos antimicrobianos (defensinas, catelicidinas).
- Microbiota protectora: las bacterias y otros microorganismos comensales compiten con patógenos y ayudan a mantener la integridad de las mucosas.
- Células efectoras: neutrófilos, macrófagos, células dendríticas, células NK (asesinas naturales), mastocitos, eosinófilos y basófilos. Estas células fagocitan, destruyen o señalan la presencia de invasores.
- Sistemas solubles: el sistema del complemento, proteínas de fase aguda (por ejemplo, la proteína C reactiva), y citocinas y quimiocinas que coordinan la respuesta inflamatoria.
- Receptores de reconocimiento de patrones (PRR): receptores como los toll-like receptors (TLR), NOD-like receptors (NLR) y RIG-I-like receptors (RLR) detectan motivos moleculares asociados a patógenos (PAMP) o patrones de daño celular (DAMP).
Funciones principales
- Detección temprana: reconocer señales generales de infección o daño y desencadenar respuestas inmediatas.
- Eliminación directa de patógenos: fagocitosis, producción de especies reactivas de oxígeno, liberación de enzimas lisosómicas y destrucción por células NK.
- Activación de la inflamación: atracción de células inmunitarias al sitio de infección mediante citocinas y quimiocinas; aumento de la permeabilidad vascular para permitir la llegada de células y proteínas plasmáticas.
- Opsonización y lisis: el complemento marca patógenos para facilitar su ingestión (opsonización) y puede formar complejos que perforan membranas (lisis).
- Puente con la inmunidad adaptativa: las células dendríticas y macrófagos presentan antígenos y liberan señales que activan y moldean la respuesta de linfocitos B y T.
- Regulación de la reparación tisular: control de la inflamación y promoción de procesos de curación y remodelado.
Características del sistema innato
- Respuesta rápida: actúa en minutos u horas tras la detección de un peligro.
- No específica: reconoce patrones comunes de los patógenos en lugar de antígenos concretos.
- Conservado evolutivamente: muchos mecanismos son similares en especies muy diversas.
- Ausencia de memoria clásica: tradicionalmente no genera la memoria inmunológica específica de los linfocitos; sin embargo, existe el concepto de memoria entrenada (trained immunity), donde cambios epigenéticos y metabólicos en células innatas aumentan respuestas futuras de forma no específica.
- Regulación fina necesaria: debe ser controlado para evitar daño tisular por inflamación crónica o respuestas excesivas (ej. sepsis, autoinflamación).
Mecanismos moleculares relevantes
- PRR y señalización: la unión de PAMP o DAMP a TLR, NLR y RLR desencadena cascadas de señalización que inducen producción de citocinas (IL-1, IL-6, TNF-α), interferones y quimiocinas.
- Complemento: activación por vías clásica, alternativa o de lectina; genera opsonización, inflamación (por anafilotoxinas como C3a y C5a) y formación del complejo de ataque a la membrana (MAC).
- Fagocitosis y destrucción intracelular: formación de fagolisosoma y generación de radicales reactivos y enzimas para destruir microbios.
- Secreción de interferones: importante frente a virus; induce un estado antiviral en células vecinas.
Relación con el sistema adaptativo
El sistema innato actúa como primera línea y dirige la activación del sistema inmunitario adaptativo. Las células dendríticas capturan antígenos, migran a los ganglios linfáticos y presentan péptidos a linfocitos T junto con señales coestimuladoras y citocinas que determinan el tipo de respuesta adaptativa (Th1, Th2, Th17, respuesta citotóxica, etc.). Además, las moléculas del complemento y las opsoninas facilitan la captación de antígenos por células presentadoras.
Innato en plantas y animales invertebrados
En las plantas y en muchos invertebrados, el sistema inmunitario es casi exclusivamente innato. Las plantas utilizan receptores en las membranas para detectar patrones microbianos y activan respuestas locales (por ejemplo, producción de sustancias antimicrobianas y reforzamiento de paredes celulares). En insectos y otros invertebrados existen vías conservadas de señalización (por ejemplo, Toll en insectos) que inducen la producción de péptidos antimicrobianos.
Implicaciones clínicas y trastornos
- Inmunodeficiencias innatas: defectos en componentes como el complemento o en receptores (ej. mutaciones en TLR) aumentan la susceptibilidad a infecciones.
- Sepsis: respuesta innata exagerada a una infección sistémica que puede provocar daño orgánico generalizado.
- Enfermedades autoinflamatorias: activación inadecuada o desregulación de vías innatas que causan inflamación sin infección evidente.
- Inflamación crónica y envejecimiento: la inflamación persistente (inflammaging) contribuye a enfermedades crónicas; la regulación del sistema innato es un objetivo terapéutico.
- Terapias y vacunas: muchos adyuvantes de vacunas actúan estimulando receptores innatos; fármacos que inhiben citocinas o el complemento se usan en enfermedades autoinmunes y autoinflamatorias.
Resumen
El sistema inmunitario innato es la barrera y la respuesta inmediata frente a invasores y daño tisular. Está formado por barreras físicas, células especializadas, receptores moleculares y sistemas solubles como el complemento. Aunque no es específico como el sistema adaptativo, es esencial para contener infecciones al inicio, activar y moldear la respuesta adaptativa, y coordinar la reparación tisular. Su regulación es clave para la salud: tanto su insuficiencia como su exceso pueden causar enfermedad.
Barreras anatómicas
El sistema inmunitario innato incluye la piel. Las capas externas de la piel se denominan "epiteliales". Las células epiteliales forman una barrera física cerosa que mantiene fuera la mayoría de los agentes infecciosos. Estas células son la primera línea de defensa del sistema inmunitario innato contra los organismos invasores.
Las células viejas de la piel se desprenden y esto ayuda a eliminar las bacterias que se han adherido a la piel.
La piel continúa internamente como revestimiento del intestino y del pulmón. En los intestinos o los pulmones, el movimiento por peristaltismo o los cilios ayuda a eliminar los agentes infecciosos. Además, el moco atrapa los agentes infecciosos. En los intestinos, la flora intestinal puede evitar las bacterias patógenas mediante la secreción de sustancias tóxicas o compitiendo con las bacterias patógenas por los nutrientes o por la adhesión a las superficies celulares.
La acción de lavado de las lágrimas y la saliva ayuda a prevenir la infección de los ojos y la boca.
Inflamación
La inflamación es una de las primeras respuestas del sistema inmunitario a los agentes patógenos o a las sustancias extrañas que superan las barreras anatómicas.
La inflamación es estimulada por factores químicos liberados por las células lesionadas. Establece una barrera física contra la propagación de la infección y promueve la curación del tejido dañado tras la eliminación de los patógenos.
Los factores químicos producidos durante la inflamación atraen a los fagocitos, especialmente a los neutrófilos. Los neutrófilos desencadenan entonces otras partes del sistema inmunitario.
Sistema de complemento
El sistema del complemento es una cascada bioquímica del sistema inmunitario que ayuda a los anticuerpos a eliminar los patógenos o a marcarlos para que sean destruidos por otras células.
La cascada está compuesta por muchas proteínas plasmáticas, que se fabrican en el hígado. Las proteínas trabajan juntas para:
- desencadenar el reclutamiento de células inflamatorias.
- marcan los patógenos para su destrucción recubriendo su superficie.
- interrumpir la membrana plasmática de una célula infectada, provocando la citolisis de la célula infectada y la muerte del patógeno.
- eliminar del organismo los complejos antígeno-anticuerpo neutralizados.
Los elementos de la cascada del complemento pueden encontrarse en muchas especies no mamíferas, como las plantas, las aves, los peces y algunas especies de invertebrados.
Células de la respuesta inmunitaria innata
Todos los glóbulos blancos (WBC) se conocen como leucocitos. Los leucocitos son diferentes de otras células del cuerpo: funcionan como organismos unicelulares independientes. Pueden moverse libremente y capturar restos celulares, partículas extrañas o microorganismos invasores. Son producidos por las células madre formadoras de sangre en la médula ósea.
Los leucocitos innatos incluyen: Las células asesinas naturales, los mastocitos, los eosinófilos y los basófilos; y las células fagocíticas, que incluyen los macrófagos, los neutrófilos y las células dendríticas. Identifican y eliminan los agentes patógenos que causan infecciones.
Mastocitos
Los mastocitos son un tipo de célula inmunitaria innata del tejido conectivo y de las membranas mucosas. Están íntimamente asociados a la defensa contra los agentes patógenos y a la cicatrización de las heridas. También se asocian a menudo con la alergia y la anafilaxia. Cuando se activan, los mastocitos liberan rápidamente unos gránulos característicos, ricos en histamina y heparina, junto con varios mediadores hormonales, y citoquinas quimiotácticas al entorno. La histamina dilata los vasos sanguíneos, provocando los signos de inflamación, y recluta neutrófilos y macrófagos.
Fagocitos
La palabra "fagocito" significa literalmente "célula que come". Se trata de células inmunitarias que engullen, es decir, fagocitan, patógenos o partículas. Para engullir una partícula o patógeno, un fagocito extiende partes de su membrana plasmática, envolviendo la membrana alrededor de la partícula hasta envolverla (es decir, la partícula está ahora dentro de la célula). Una vez dentro de la célula, el patógeno invasor queda contenido dentro de un endosoma que se fusiona con un lisosoma. El lisosoma contiene enzimas y ácidos que matan y digieren la partícula u organismo. Por lo general, los fagocitos patrullan el cuerpo en busca de patógenos, pero también son capaces de reaccionar a un grupo de señales moleculares altamente especializadas producidas por otras células, llamadas citoquinas. Las células fagocíticas del sistema inmunitario incluyen los macrófagos], los neutrófilos y las células dendríticas.
La fagocitosis de las propias células del huésped es común como parte del desarrollo y mantenimiento regular de los tejidos. Cuando las células del huésped mueren, las células fagocíticas las eliminan del lugar afectado. Al eliminar las células muertas, la fagocitosis es una parte importante del proceso de curación.
Macrófagos
Los macrófagos son grandes leucocitos fagocíticos. Pueden desplazarse a través de la membrana celular de los vasos capilares y pasar entre las células para cazar patógenos invasores. Los macrófagos son los fagocitos más eficaces y pueden fagocitar un número considerable de bacterias u otras células o microbios. La unión de las moléculas bacterianas a los receptores de la superficie de un macrófago hace que éste se engulla y destruya la bacteria. Los patógenos también estimulan al macrófago para que produzca quimiocinas, que convocan a otras células al lugar de la infección.
Neutrófilos
Los neutrófilos y otros dos tipos de células (eosinófilos y basófilos), se conocen como granulocitos (porque tienen gránulos en su citoplasma) o células polimorfonucleares (PMN) debido a sus distintivos núcleos lobulados.
Los gránulos de los neutrófilos contienen una variedad de sustancias tóxicas que matan o inhiben el crecimiento de bacterias y hongos. Los principales productos del neutrófilo son fuertes agentes oxidantes. Entre ellos se encuentran el peróxido de hidrógeno, los radicales libres de oxígeno y el hipoclorito. Los neutrófilos son el tipo de fagocito más abundante, con un 50 a 60% del total de leucocitos circulantes. Suelen ser las primeras células en llegar al lugar de una infección. La médula ósea de un adulto sano normal produce más de 100.000 millones de neutrófilos al día, y más de 10 veces esa cantidad al día durante una inflamación aguda.
Células dendríticas
Las células dendríticas (CD) son células fagocíticas presentes en los tejidos que están en contacto con el medio ambiente externo, principalmente la piel (donde suelen llamarse células de Langerhans), y el revestimiento de la mucosa interna de la nariz, los pulmones, el estómago y los intestinos. Las células dendríticas son muy importantes en el proceso de presentación de antígenos y sirven de enlace entre los sistemas inmunitarios innato y adaptativo.
Basófilos y eosinófilos
Los basófilos y los eosinófilos son células relacionadas con los neutrófilos (véase más arriba). Cuando se activan por el encuentro con un patógeno, los basófilos liberan histamina y son importantes en la defensa contra los parásitos, y desempeñan un papel en las reacciones alérgicas (como el asma). Cuando se activan, los eosinófilos segregan una serie de proteínas altamente tóxicas y radicales libres que matan a las bacterias y los parásitos. Estas mismas sustancias químicas también provocan daños en los tejidos durante las reacciones alérgicas. Por lo tanto, la activación y la liberación de toxinas por parte de los eosinófilos están estrechamente reguladas para evitar la destrucción inapropiada de los tejidos.
Células asesinas naturales
Las células asesinas naturales, o células NK, son una parte del sistema inmunitario innato que no ataca directamente a los microbios invasores. En su lugar, las células NK destruyen las células huésped comprometidas, como las células tumorales o las infectadas por virus. Reconocen dichas células por una condición conocida como "missing self". Este término describe a las células con niveles bajos de un marcador de la superficie celular llamado MHC I (complejo mayor de histocompatibilidad). Esto puede ocurrir en las infecciones virales de las células del huésped. Se denominaron "asesinas naturales" porque no requieren activación para matar a las células que "faltan al yo".
Un eosinófilo
Un neutrófilo
Un macrófago
Una imagen al microscopio electrónico de barrido de la sangre humana normal en circulación. Se pueden ver glóbulos rojos, varios glóbulos blancos nudosos, incluidos los linfocitos, un monocito, un neutrófilo y muchas plaquetas pequeñas en forma de disco.
Sistemas inmunitarios de los invertebrados
Péptidos antimicrobianos
Los péptidos antimicrobianos, o péptidos de defensa del huésped, forman parte de la respuesta inmunitaria innata. Se encuentran en todas las clases de vida. Estos péptidos son potentes antibióticos de amplio espectro. Matan tanto las bacterias gramnegativas como las grampositivas, las micobacterias (incluida la Mycobacterium tuberculosis), los virus con envoltura, los hongos e incluso las células transformadas o cancerosas.
Las fuentes de pescado marino tienen altos niveles de compuestos antimicrobianos. Las pruebas con peces vivos demostraron que los péptidos de pescado utilizados en los ingredientes de los alimentos/piensos funcionaban bien.
Diversas estructuras de péptidos antimicrobianos
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el sistema inmunitario innato?
R: El sistema inmunitario innato es un mecanismo de defensa que defiende al huésped de las infecciones. Incluye células que reconocen y responden a los agentes patógenos (gérmenes) de inmediato, sin ser específicas para ningún patógeno en particular.
P: ¿Proporciona el sistema inmunitario innato una inmunidad duradera contra infecciones específicas?
R: No, a diferencia del sistema inmunitario adaptativo, el sistema inmunitario innato no proporciona una inmunidad duradera contra infecciones específicas.
P: ¿Dónde podemos encontrar el sistema inmunitario innato?
R: El sistema inmunitario innato se encuentra en toda la vida vegetal y animal, así como en los organismos multicelulares primitivos. También está presente en plantas, hongos, insectos y vertebrados.
P: ¿Es adaptable el sistema inmunitario innato?
R: No, no es adaptable y no cambia a lo largo de la vida de un individuo.
P: ¿Cómo se defiende el sistema inmunitario innato de las infecciones?
R: El sistema inmunitario innato responde rápidamente a los agentes patógenos que reconoce defendiéndose de ellos con rapidez.
P: ¿Qué antigüedad tiene esta estrategia de defensa en comparación con otras estrategias?
R: Esta estrategia de defensa es evolutivamente más antigua que otras estrategias utilizadas para defenderse de las infecciones.
P: ¿Qué tipo de organismo depende principalmente de su inmunidad innata para protegerse de las infecciones?
R: Los organismos multicelulares primitivos dependen principalmente de su inmunidad innata para protegerse de las infecciones.
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