5to Año “No se equivoca el pájaro que ensayando el primer vuelo cae al suelo. Se equivoca aquel que por temor a caerse renuncia a volar permaneciendo en el nido” Anónimo. BIOLOGÍA 2.009 Autor: Jorge Miguel PERALTA 5 Mecanismo de Homeostasis Repaso 4to año: Enfermedad/salud. Higiene. Qué es la homeostasis? La respuesta inmune. Defensas inespecíficas y específicas. Barreras de defensa: primaria, secundaria, terciaria. Vacunas y sueros. Noxa. Clasificación de las enfermedades. Antígenos y anticuerpos. INTRODUCCIÓN: LA SALUD Y LA ENFERMEDAD. HIGIENE Hay una palabra que en la actualidad se siente poco, pero que involucra una de las tareas más importantes, que cada uno de nosotros debería tener presente. Esa palabra es HIGIENE. La Higiene puede ser definida como la ciencia y el arte que enseña a mantener el cuerpo en estado de salud, previniéndolo del estado de enfermedad. O en forma más específica: es el bienestar físico y psíquico, proveniente del funcionamiento armónico del cuerpo humano y de sus relaciones con el medio ambiente (físico y social) La salud es el resultado de la armonía entre las distintas partes del cuerpo y el normal equilibrio entre sus múltiples funciones. Todo desequilibrio orgánico provoca el estado de enfermedad. Podemos considerar dos categorías de factores o agentes causales de enfermedades: Endógenos o internos: que están en relación con la naturaleza orgánica de la persona. Podemos mencionar aquí por ejemplo la herencia, debilidad por enfermedades anteriores mal curadas, mal funcionamiento de algún órgano o glándula, mala alimentación etc. Exógenos o externos: a su vez pueden ser: o Físicos: Temperatura (frío, calor), radiaciones (calóricas, ultravioletas, radioactivas), la corriente eléctrica, golpes, accidentes, etc. o Químicos: alimentación insuficiente, ácidos, plomo y sus derivados, anilinas, alquitrán, sulfuro de carbono, exceso de dióxido de carbono, etc. o Biológicos: bacterias, virus, insectos, etc. La Higiene tiene como función educativa la de crear la conciencia sanitaria de una población, como función profiláctica prevenir la pérdida o disminución de la salud física y psíquica. La Higiene General regula las condiciones ambiéntales, la Higiene Individual la del individuo preservando la salud y la Higiene social estudia los factores sociales que inciden sobre la salud: Profesor: Jorge Miguel PERALTA habitación, trabajo insalubre, salarios, etc. Toda enfermedad infecciosa es producida por seres vivos, capaces de reproducirse y parasitar a un organismo superior determinando la pérdida del estado de salud. Esos seres vivos son llamados agentes y pueden ser protozoarios, bacterias, Rickettsias, Virus, hongos y levaduras. Algunos son de muy alta es- BIOLOGÍA_5 Página 2 pecificidad y en todos los casos tienen una vía de llegado al individuo (cuerpo) que llamamos vectores, y que van desde moscas, pulgas, piojos, otros enfermos hasta utensilios comunes de uso diario. La puerta de entrada de una enfermedad en general son: Y las heridas. Se llama infección a la penetración del germen al organismo, lo que altera el orden interno del cuerpo (homeostasis) y desencadena las reacciones del cuerpo frete a él. Las vías respiratorias. El aparato digestivo. TOPOGRAFÍA GENERAL DEL CUERPO HUMANO: Cuando decimos “cuerpo” nos estamos refiriendo a uno de los niveles de organización de materia, que consideraremos formado de la siguiente manera: Átomos Químico Subcelular organoides u organelas Celular Células Moléculas Procariotas Eucariotas Epitelial NIVELES Conectivo Tisular (tejidos) Muscular DE ORGANIZACION organismo nervioso Órganos Aparatos Sistemas Organismos Pluricelulares Población Comunidad Ecosistema Biosfera Cuadro 1. Fuente: apunte de Biología Ingreso Medicina UNC. El universo (animal, vegetal y mineral) está organizado en niveles escalonados desde los más simples hasta los más complejos, de manera tal que las leyes o reglas que rigen en cada uno de los niveles no necesariamente se encuentra en el siguiente. Los seres vivos están constituidos por un sistema complejo, fluido y dinámico formado por moléculas orgánicas, compuestos químicos que se organizan en sustancias más complejas dando como resultado otros niveles. (ver cuadro 1 ). Profesor: Jorge Miguel PERALTA BIOLOGÍA_5 Página 3 Para estudiar el cuerpo humano vamos a considerar la siguiente topografía: CABEZA TRONCO EXTREMIDADES SUPERIORES ESTREMIDADES INFERIORES En el tronco, encontramos entre otros los siguientes sistemas y aparatos: Digestivo (parte), Respiratorio (parte), Circulatorio, Reproductor y urinario. TRABAJO PRÁCTICO Nº 1: Responder las siguientes cuestiones en forma MANUSCRITA. Se sugiere utilizar hojas tamaño A4 cuadriculadas. La primer hoja llamada carátula debe llevar estos datos: IEM “SAN ANDRES” Institución Alumno/Alumna QUIQUE VILLANUEVA ASIGNATURA CURSO BIOLOGIA NUMERO Y TITULO DEL TRABAJO PRACTICO Ejemplo CUARTO AÑO TRABAJO PRACTICO Nº 1 “BULIMIA Y ANOREXIA” FECHA AÑO LECTIVO 10/03/2008 2.008 La segunda hoja es el índice. desde la tercera hoja comienzas su TP. Se debe copiar la pregunta y contestar manteniendo la forma. Se deben incluir fotocopias, copias a mano, etc., de artículos que desarrollen el tema y lo amplíen, al menos del 25 % de las preguntas. Responder y ampliar 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. ¿Qué es la Higiene? ¿Qué es la Salud y la enfermedad? ¿Qué es un agente y un vector? ¿qué son los agentes endógenos? ¿Cuáles son los agentes endógenos? ¿qué son los agentes exógenos? ¿Cuáles son los agentes exógenos? ¿Cuáles son los niveles de organización? ¿Qué es la Biosfera? ¿Qué es la Célula? ¿Qué es la homeostasis? ¿Cuál es la topografía del cuerpo humano y los sistemas que loa componen?. Profesor: Jorge Miguel PERALTA BIOLOGÍA_5 Página 4 HOMEOSTASIS E INMUNIDAD El término “homeostasis” viene del griego homos=mismo o similar y stasis=estar, por lo que literalmente significa “estar igual”. Ampliando, es el mantenimiento de un ambiente fisiológico interno ó de un equilibrio interno relativamente estable en un organismo. Los procesos que contribuyen al mantenimiento del equilibrio interno u homeostasis son: Regulación de los niveles de azúcar en sangre. Absorción y distribución de O2 a las células y eliminación de CO2 del cuerpo. Regulación de la composición química de los fluidos corporales. Regulación de la temperatura y la defensa del cuerpo contra los invasores (inmunidad). ¿Qué es la inmunidad? Un concepto, paradigmático, era que la inmunidad es la resistencia a un microorganismo o a una enfermedad que ofrecía el cuerpo humano sano. Hoy es más amplio. Se define como la capacidad o característica que el cuerpo tiene para distinguir lo propio de lo no propio. Cuando el cuerpo es invadido o atacado por invasores extraños, estos deben vencer las llamadas barreras de defensa. Hay tres barreras: 1. La primera línea o defensa primaria: esta constituida por la piel y las membranas de las mucosas. Piel: capa dura de queratina. Es vital que esté intacta. Mucosas: bañadas por secreciones (moco), saliva, lágrimas con sustancias antimicrobianas. Presentes en ojos, nariz, estómago e intestinos. 2. La segunda línea o barrera secundaria: también se la llama la “respuesta local” en la que participan células fagocíticas del cuerpo, que aprisionan y destruyen los elementos invasores extraños. Por ej. Tenemos una herida en la piel. Las células vecinas liberan histamina y otras sustancias químicas que incrementan el flujo sanguíneo en el área. Esto atrae a los leucocitos (glóbulos blancos) que se aglomeran ene. sitio de la herida y fagocitan a los invasores. Se forman además coágulos de sangre, se eleva la temperatura y se hincha la zona (respuesta inflamatoria). Si esto no ha sido suficiente, se produce lo que conoce como la respuesta sistémica, caracterizada por fiebre, aumento de la síntesis de hormonas esteroides y de proteínas hepáticas. 3. La tercera y última barrera o Respuesta inmune: a la presencia de una sustancia extraña (antígeno) son los anticuerpos o inmunoglobulinas, proteínas producidas por células corporales llamadas linfocitos. Existen dos poblaciones de linfocitos: los producidos en la médula identificados como LB (linfocitos B) que originan la respuesta inmune humoral y otros en el Timo llamados LT (linfocitos T) que originan la respuesta inmune celular. Profesor: Jorge Miguel PERALTA BIOLOGÍA_5 Página 5 Defensas no específicas Ya hemos dicho que la primera línea de defensa de la mayoría de los organismos contra invasores extraños es anatómica, y está constituida por la piel y las membranas mucosas. La piel, con su capa dura de queratina, que cuando se daña, gran cantidad de microorganismos pueden entrar rápidamente al cuerpo. El epitelio que forma las membranas mucosas es más frágil que la piel, pero constantemente está bañado por fluidos que contienen sustancias antimicrobianas o por cilios, que barren los microorganismos que entran al sistema respiratorio. El pH extremadamente ácido de los contenidos del estómago crea un ambiente inhóspito, y el tubo intestinal inferior alberga poblaciones residentes de bacterias que defienden su territorio contra otros microorganismos. A pesar de estas defensas, las membranas mucosas son los sitios más comunes de entrada de los microorganismos o de sus toxinas. Si un microorganismo penetra la barrera externa, encuentra una segunda línea de defensa que consiste en una variedad de agentes transportados por la sangre y la linfa circulantes. La respuesta inflamatoria que se produce, una respuesta local, hace que el área dañada se hinche y se torne caliente, rojiza y dolorosa. Tanto la respuesta inflamatoria como la respuesta inmune -una respuesta más específica- dependen de la interacción de una variedad de tipos de glóbulos blancos. Estas células son continuamente sustituidas. Todos los tipos diferentes de glóbulos blancos, al igual que los eritrocitos, resultan de la diferenciación y división de células madre, localizadas en la médula de los huesos largos, que se autorregeneran. Barreras de defensa del cuerpo atravesadas por un fragmento de cristal. Las propias células del cuerpo y las células bacterianas secretan diversos compuestos químicos que se liberan en el lugar de la herida. Estas sustancias, entre ellas la histamina, hacen aumentar el flujo de sangre en la zona, aumentan la permeabilidad de los capilares y atraen a los leucocitos que migran desde los capilares hacia la herida. Se forma también un coágulo que da comienzo al proceso de cicatrización. Cuando los leucocitos entran en escena, fagocitan a los microorganismos y partículas extrañas. Se produce fiebre. Profesor: Jorge Miguel PERALTA BIOLOGÍA_5 Página 6 Las principales células involucradas en la respuesta inflamatoria son los granulocitos, glóbulos blancos circulantes que se clasifican por sus propiedades de coloración como neutrófilos, eosinófilos y basófilos. Los neutrófilos son los más numerosos. Son capaces de fagocitar a los microorganismos y a otras partículas extrañas. Contiene lisosomas que participan en la digestión intracelular. Los basófilos y los eosinófilos también son fagocíticos. Los basófilos liberan compuestos químicos como la histamina, que incrementan la respuesta inflamatoria. Los basófilos participan en las reacciones alérgicas. Un papel clave en estas reacciones lo desempeñan los mastocitos, basófilos especializados, no circulantes, que se encuentran en el tejido conectivo. Los eosinófilos localizan al agresor y liberan el contenido de sus lisosomas lesionando la membrana por ejemplo de un parásito y destruyéndolo. Los monocitos, al igual que los neutrófilos, son atraídos al sitio de la infección por compuestos químicos liberados por las células bacterianas y por las células hospedadoras. Se transforman en macrófagos, haciéndose más grandes, ameboides y fagocíticos. Los macrófagos también se alojan en los ganglios linfáticos, el bazo, el hígado, los pulmones y los tejidos conectivos, donde atrapan a cualquier microorganismo o partícula extraña que puedan haber superado las defensas iniciales. También son importantes en la activación de los linfocitos, otros glóbulos blancos que son los efectores de la respuesta inmune específica. La respuesta inflamatoria local está acompañada por una respuesta sistémica -la respuesta de fase aguda- que se caracteriza por la inducción de fiebre, aumento de la síntesis de hormonas esteroides y la síntesis de proteínas hepáticas. Esta respuesta se inicia como consecuencia de la activación de los macrófagos, quienes secretan mediadores solubles conocidos como citoquinas proinflamatorias: son las interleuquinas, los interferones y el factor de la necrosis tumoral. Estas citoquinas actúan localmente sobre los fibroblastos y células del endotelio vascular induciendo la coagulación, modificando la permeabilidad vascular y aumentando la expresión celular de las denominadas moléculas de adhesión. Cuando una célula es invadida por un virus, libera interferón que se une a receptores de las membranas de las células circundantes. Existen al menos tres clases diferentes de interferones (a, b y g), todas ellas proteínas pequeñas que se unen a receptores específicos. Así estimuladas, estas células producen enzimas que bloquean la traducción del RNA mensajero viral a proteína y logran así un efecto antiviral. Las moléculas de interferón estimulan también las respuestas inflamatoria e inmune. Los interferones 1) inhiben la replicación viral, induciendo enzimas que interfieren con el proceso de replicación viral, 2) activan la función de lisis de las células infectadas por virus llevada a cabo por los linfocitos denominados NK (natural killer), 3) favorecen la activación de la respuesta inmune celular específica (linfocitos T citotóxicos) y 4) al interferir la replicación del DNA, son capaces de inhibir la proliferación celular. En la actualidad, los interferones se producen por medio de estrategias biotecnológicas. Los interferones recombinantes están siendo utilizados en el tratamiento de infecciones víricos y de ciertas formas de cáncer. La respuesta inmune específica o adaptativa La respuesta inmune específica o adaptativa difiere de los otros mecanismos de defensa del cuerpo en que identifica específicamente al invasor a través de estructuras de la superficie de un tipo particular de glóbulos blancos, los linfocitos. Profesor: Jorge Miguel PERALTA BIOLOGÍA_5 Página 7 Cuando los linfocitos involucrados son los linfocitos B se dice que la respuesta inmune es humoral. En cambio, si los linfocitos responsables son los linfocitos T, la respuesta inmune es celular. La respuesta inmune consta de: una etapa inicial de reconocimiento, una etapa de diferenciación de los linfocitos específicos que conduce a una… tercera etapa efectora en la cual se ponen en acción una serie de mecanismos de destrucción del agresor de acuerdo con las características del antígeno. Cada antígeno estimula diferentes poblaciones de linfocitos, lo que hace que se desarrollen mecanismos apropiados que conducen a la eliminación del agresor. El primer contacto del sistema inmune con un antígeno inicia la respuesta primaria la que lleva a la eliminación del invasor y, simultáneamente, provoca la diferenciación de células que quedan "preadaptadas" a un nuevo contacto con el antígeno -: las células de memoria. En posteriores encuentros con el mismo antígeno, se produce una respuesta secundaria, más rápida y de mayor magnitud. Las respuestas de defensa desarrolladas por el propio individuo constituyen la inmunidad activa. En ciertas condiciones fisiológicas (embarazos) o terapéuticas, se produce una transferencia de los productos de la respuesta inmune, lo que constituye un proceso de inmunidad pasiva. La especificidad de la respuesta inmune deriva de las acciones e interacciones de los linfocitos B y los linfocitos T. En los mamíferos, los sitios primarios de diferenciación y proliferación de estas células son la médula ósea (para los B) y el timo (para los T), un órgano esponjoso y bilobulado que se encuentra en la zona superior del tórax. El escenario en que operan estas células se conoce como sistema inmune. Principales integrantes del sistema inmune humano. Profesor: Jorge Miguel PERALTA BIOLOGÍA_5 Página 8