CARRERA DE MEDICINA - UNIDAD 0 MÓDULO 2

CARRERA DE MEDICINA - UNIDAD 0
MÓDULO 2 – ÁREA BIOLÓGICA
NOXAS BIOLÓGICAS
Dra. María Inés Prat
Bioq. María Gabriela Sica
Dra. Elena Visciarelli
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NOXAS BIOLÓGICAS
Las noxas son los factores capaces de ocasionar perjuicio a un individuo,
son sinónimo de agente etiológico o causal y se clasifican en biológicas, físicas,
químicas, psíquicas y sociales.
En este Módulo nos referiremos a las Noxas biológicas, que se definen
como todos aquellos seres vivos capaces de provocar una enfermedad; entre ellos
se encuentran las bacterias, los hongos, los virus y los parásitos. Las Noxas
Biológicas son conocidas también como los agentes patógenos.
BACTERIAS
Los seres vivos se dividen actualmente en tres dominios: bacterias
(Bacteria), arqueas (Archaea) y eucariontes (Eukarya). En los dominios Archaea
y Bacteria se incluyen los organismos procariotas, esto es, aquellos cuyas células
no tienen un núcleo celular diferenciado, mientras que en el dominio Eukarya se
incluyen las formas de vida más conocidas y complejas (protistas, animales,
hongos y plantas).
Las primeras bacterias fueron observadas por Anton van Leeuwenhoek en
1683 usando un microscopio de lente simple diseñado por él mismo. Louis Pasteur
demostró en 1859 que los procesos de fermentación eran causados por el
crecimiento de microorganismos, y que dicho crecimiento no era debido a la
generación espontánea, como se suponía hasta entonces. (Ni las levaduras, ni los
mohos, ni los hongos, organismos normalmente asociados a estos procesos de
fermentación, son bacterias). Pasteur, al igual que su contemporáneo y colega
Robert Koch, fue uno de los primeros defensores de la teoría germinal de las
enfermedades infecciosas. Robert Koch fue pionero en la microbiología médica,
trabajando con diferentes enfermedades infecciosas, como el cólera, el carbunco y
la tuberculosis. Koch logró probar la teoría germinal de las enfermedades
infecciosas tras sus investigaciones en tuberculosis, siendo por ello galardonado
con el premio Nobel en Medicina y Fisiología, en el año 1905. Estableció lo que se
ha denominado desde entonces, los postulados de Koch, mediante los cuales se
estandarizaban una serie de criterios experimentales para demostrar si un
organismo era o no el causante de una determinada enfermedad. Estos postulados
se siguen utilizando hoy en día (ver Anexo: Postulados de Koch).
Todos los seres vivos y, por ende, las bacterias, tienen dos nombres: el
primero es el nombre genérico (género) (por ejemplo, Staphylococcus), al cual
sigue el nombre específico (especie) (por ejemplo: aureus).
Las bacterias se diferencian de otros seres vivos por ser procariotas y se
caracterizan por:
-
Poseer ADN de doble cadena que no se encuentra dentro de una
membrana nuclear.
Tener pequeños ribosomas libres en el citoplasma.
Ausencia de retículo endoplásmico.
Carecer de mitocondrias y otras organelas envueltas por membranas.
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-
Poseer una pared celular compleja de peptidoglucano y proteínas (que
no poseen los micoplasmas).
Las bacterias se clasifican según varios criterios (Tabla 1).
Tabla 1: Principales criterios de clasificación de bacterias de importancia
médica
Criterio
Forma
Grupos
Cocos
Bacilos
Espirilos
Tinción
Gram +
Gram –
Ácido alcohol resistente
Aerobios estrictos
Anaerobios facultativos
Anaerobios estrictos
Esporas
Antígenos
Resistencia a antibióticos
Necesidades de O2
Características especiales
Ejemplos
Staphylococcus sp
Escherichia coli; Bacillus
sp
Vibrio sp
Staphylococcus sp
Escherichia coli
Mycobacterium
Pseudomonas aeruginosa
Escherichia coli
Clostridium tetani
Clostridium tetani
Streptococcus
Staphylococcus. aureus
resistente a meticilina
La tinción de Gram es uno de los procedimientos de tinción más
importantes en Microbiología médica. Los organismos G+ retienen el colorante
cristal violeta luego de la decoloración con alcohol, mientras que los G- pierden el
color con el alcohol y necesitan una contracoloración con un colorante rosa
(fucsina). Aunque la tinción y las características de desarrollo han constituido la
base del diagnóstico microbiológico, la disponibilidad de técnicas moleculares e
inmunológicas (sondas de ADN, amplificación de ADN, anticuerpos poli y
monoclonales, etc), en gran parte han incrementado la celeridad, la gama y la
sensibilidad de las pruebas diagnósticas.
Las bacterias presentan una amplia variedad de tamaños y formas. La
mayoría presentan un tamaño diez veces menor que el de las células eucariotas, es
decir, entre 0,5 y 5 μm. La forma de las bacterias es muy variada y, a menudo, una
misma especie adopta distintos tipos morfológicos, lo que se conoce como
pleomorfismo (Figura 1).
Las bacterias presentan la capacidad de anclarse a determinadas superficies
y formar un agregado celular en forma de capa denominado biopelícula o biofilm.
En ambientes naturales tales como el suelo o la superficie de las plantas, la mayor
parte de las bacterias se encuentran ancladas a las superficies en forma de
biopelículas. Dichas biopelículas deben ser tenidas en cuenta en las infecciones
bacterianas crónicas y en los implantes médicos, por la dificultad que presentan
por su comportamiento diferencial a los tratamientos antimicrobianos (elevada
resistencia a los antibióticos).
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Figura 1: Morfología y disposición bacteriana
Al tratarse de organismos procariotas, tienen las características básicas
correspondientes como la carencia de un núcleo delimitado por una membrana
aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran
molécula circular de ADN (Figura 2). El citoplasma carece de orgánulos
delimitados por membranas y de las formaciones protoplasmáticas propias de las
células eucariotas. En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas
moléculas circulares de ADN que coexisten con el nucleoide, contienen genes y son
comúnmente usados por los procariontes en la conjugación. El citoplasma también
contiene vacuolas (gránulos que contienen sustancias de reserva) y ribosomas
(utilizados en la síntesis de proteínas).
Una membrana citoplasmática compuesta de lípidos rodea el citoplasma y,
al igual que las células de las plantas, la mayoría posee una pared celular, que en
este caso está compuesta por peptidoglicano (mureína). Las bacterias Gram presentan además una segunda membrana de naturaleza lipídica (membrana
externa) rodeando a la pared celular (Figuras 3 y 4). El espacio comprendido
entre la membrana citoplasmática y la pared celular (o la membrana externa si
esta existe) se denomina espacio periplásmico. Algunas bacterias presentan una
cápsula y otras son capaces de desarrollarse como endosporas, estados latentes
capaces de resistir condiciones extremas. Entre las formaciones exteriores propias
de la célula bacteriana se destacan los flagelos y los pili.
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Figura 2: Estructura bacteriana
Figura 3: Pared celular de bacterias G+ y G-
Coco Gram +
Coco Gram -
Bacilo Gram +
Bacilo Gram -
Figura 4: Morfología bacteriana y coloración de Gram
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Las bacterias de interés en Medicina obtienen su energía a través de
compuestos químicos, son heterótrofas y necesitan de una fuente externa para
algunos metabolitos esenciales. El tiempo de duplicación (lapso de tiempo entre
las divisiones de la célula) para la mayoría de las bacterias que producen
enfermedad en los hombres es entre 30 y 60 min; un ejemplo de excepción es para
Mycobacterium tuberculosis (agente etiológico de la tuberculosis), cuyo tiempo de
generación es de 24 h.
Las bacterias estimuladas para crecer entran en un crecimiento equilibrado
con una fase de demora incial, luego un crecimiento exponencial y, por último, la
fase estacionaria, seguida de la fase de muerte, debido al agotamiento de algunos
nutrientes esenciales (Figura 5).
Las bacterias tienen vías catabólicas potentes y variadas; por ejemplo,
degradan macromoléculas muy importantes en los ciclos de C y N2. El metabolismo
intermediario es muy importante y es utilizado industrialmente para la obtención
de numerosos metabolitos. Muchas industrias dependen en parte o enteramente
de la acción bacteriana. Gran cantidad de sustancias químicas importantes como
alcohol etílico, ácido acético, alcohol butílico y acetona son producidas por
bacterias específicas. También se emplean bacterias para el curado de tabaco, el
curtido de cueros, caucho, algodón, etc. Las bacterias (a menudo Lactobacillus)
junto con levaduras y mohos, se han utilizado durante miles de años para la
preparación de alimentos fermentados tales como queso, mantequilla, encurtidos,
salsa de soja, chucrut, vinagre, vino y yogur. Las bacterias tienen una capacidad
notable para degradar una gran variedad de compuestos orgánicos, por lo que se
utilizan en el reciclado de basura y en biorremediación. Las bacterias capaces de
degradar los hidrocarburos son de uso frecuente en la limpieza de los vertidos de
petróleo. En la industria química, las bacterias son utilizadas en la síntesis de
productos químicos puros para uso farmacéutico o agroquímico. También pueden
ser utilizadas para el control biológico de parásitos en sustitución de los pesticidas.
Debido a su especificidad, estos pesticidas se consideran respetuosos con el medio
ambiente, con poco o ningún efecto sobre los seres humanos, la fauna y la mayoría
de los insectos beneficiosos, como por ejemplo, los polinizadores.
Como se mencionó anteriormente, el genoma bacteriano se encuentra en un
solo cromosoma densamente enrollado, sin membrana nuclear. Los cambios
genéticos en estos microorganismos ocurren por mutaciones, translocación de
fragmentos de ADN libre, por transducción mediante bacteriófagos o por
conjugación, transferencia de pequeños fragmentos de ADN denominados
plásmidos.
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Figura 5: Curva de crecimiento bacteriano
Las bacterias son herramientas básicas en los campos de la biología, la
genética y la bioquímica moleculares debido a su capacidad para crecer
rápidamente y a la facilidad relativa con la que pueden ser manipuladas. El estudio
del metabolismo y la genética bacteriana permite a la biotecnología la modificación
de las bacterias para que produzcan diversas proteínas terapéuticas, tales como
insulina, factores de crecimiento y anticuerpos.
En la actualidad, se disponen de diferentes métodos para controlar el
crecimiento bacteriano (ver anexo).
HONGOS
La Micología es la rama de la Biología que tiene por objetivo el estudio de
los hongos. Con algunas excepciones, poseen las siguientes características: son
eucariotas, aerobios, macro o microscópicos, heterótrofos, la nutrición la efectúan
mediante la secreción de enzimas (exoenzimas) que digieren la materia orgánica
antes de ingerirla (absorción) y es almacenada en forma de glucógeno, poseen
crestas mitocondriales en placa, membrana celular constituida por ergosterol,
quitina como principal componente de la pared celular, y se reproducen por
estructuras denominadas esporas.
Todas esas características contribuyen a que los hongos se encuentren o
invadan hábitats muy diversos (son organismos ubicuos) y cumplan una de las
funciones más importantes en el ecosistema que es la degradación de material
orgánico.
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Se han descrito alrededor de 70 000 especies de hongos, pero se considera
que puede haber 1.5 billones de ellas. De toda esta gran biodiversidad,
aproximadamente el 10% constituye el grupo de hogos estudiados dentro de la
Micología Médica.
Los hongos pueden clasificarse de acuerdo a sus estructuras reproductivas
en (Tabla 2 y Figura 6):
Grupo
Hifas
Ejemplos
Esporas
sexuales
Hábitat
Ascomicetes
Septadas
ascosporas
Basidiomicet
es
Septadas
Saccharomy
ces
Pneumocysti
s
Amanita
Agaricus
Zigomicetes
Cenocític
as
Mucor
Rizopus
Zigosporas
Suelo y
material en
descomposic
ión
Suelo y
material en
descomposic
ión
Suelo y
material en
descomposic
ión
Oomicetes
Cenocític
as
Septadas
Allomyces
Oosporas
Pennicilium
Aspergillus
Candida
No posee
Deuteromice
tes
basidiospo
ras
Acuáticos
Suelo y
material en
descomposic
ión y piel de
animales
Tabla 2: Clasificación de los hongos
Enfermeda
d
(ejemplos)
Plantas
Micosis
profundas
Intoxicacio
nes
Mucormico
sis
Deterioro
de
alimentos
Peces
Micosis
oportunista
s
Figura 6: De izquierda a derecha, Aspergillus, Candida, Mucor y Amanita
Los hongos pueden ser unicelulares (levaduras) o pluricelulares (mohos y
setas). La unidad anatómica y de crecimiento de los mohos es la hifa. Las hifas son
estructuras cilíndricas, cenocíticas (aseptadas) o tabicadas (con septos),
generalmente multinucleadas. Crecen por el ápice (elongación) y pueden hacerlo
en cualquier dirección, incluso dentro del sustrato. Un conjunto de hifas se
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denomina micelio y cuando alcanzan cierto tamaño se dice que forma colonias
(Figura 7).
Figura 7: Tipos de hifas
Las levaduras presentan formas diversas, esférica, ovoide, elipsoidal y
cilíndrica; crecen de forma isodiamétrica (por todos lados) constituyendo la parte
vegetativa y en poco tiempo se reproducen asexualmente por gemación, fisión
binaria o fragmentación. Algunas levaduras forman cadenas, estructuras a las que
se denomina seudohifas (por lo que la agregación de varias de ellas se conoce
como seudomicelio). (Figura 7).
En la Micología Médica se consideran los hongos dimórficos. Habitualmente,
en estos casos se identifica una forma infectante y una forma parasitaria, la
primera presente en la naturaleza, la segunda en el hospedador.
El ciclo de vida de los hongos inicia con la germinación de una de las
esporas, prosigue con el crecimiento en un sustrato, aumenta la biomasa, y termina
nuevamente con la esporulación y la diseminación de esporas. La reproducción
puede ser asexual (mitosis) o sexual (meiosis), y pueden presentarse
simultáneamente. La reproducción sexual se caracteriza por la ocurrencia de
recombinación genética; esto proporciona grandes ventajas para invadir o resistir
en ambientes desfavorables. Por otra parte, la reproducción asexual se caracteriza
por el gran número de esporas que se forman, así como la rapidez con que se lleva
a cabo el proceso. Los hongos filamentosos pueden reproducirse por la simple
fragmentación de las hifas o mediante la formación de estructuras especializadas,
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mientras que las levaduras se reproducen por gemación, fisión binaria o
fragmentación.
Los hongos producen metabolitos secundarios y el hombre los procesa para
diferentes industrias como: panadería, cervecería, quesería, en la producción de
antibióticos (penicilinas, cefalosporinas), inmunodepresores (ciclosporina),
hormonas y esteroides, ácidos orgánicos (ácido láctico y el ácido cítrico empleado
en la elaboración de un refresco de gran consumo), enzimas (celulasa, catalasa,
amilasa, renina). Saccharomyces cerevisiae es una levadura valiosa no únicamente
por su valor comercial sino como sistema modelo en estudios de genética
eucariota. Los hongos simbiontes tienen relaciones beneficiosas con otros
organismos. Ejemplos de estos son los líquenes, asociaciones de hongos con algas o
cianobacterias cuya relación íntima les permite colonizar diferentes sustratos,
incluso rocas, que de manera independiente son incapaces de degradar y las
micorrizas, asociaciones de hongos y raíces de plantas cuya interacción favorece el
crecimiento de la planta y la obtención de nutrientes por parte del hongo en suelos
que les son desfavorables. También presentan relaciones simbióticas con insectos,
como las hormigas y termitas. Los hongos tienen un papel esencial en la
descomposición de la celulosa, con la producción de dióxido de carbono y agua;
por otra parte, representan pérdidas económicas al degradar papel, telas, cuero,
hidrocarburos y otros productos; el aspecto útil es su responsabilidad en el
reciclaje de la madera en los bosques y su empleo para la biorremediación de
suelos contaminados por materiales tóxicos. Degradan casi todo, con excepción de
algunos plásticos y pesticidas. Por otra parte, son causa de pérdidas económicas en
la producción agrícola y ganadera debido a las enfermedades que causan a
animales y plantas.
VIRUS
Los virus han coexistido con organismos en el planeta desde hace unos 200
millones de años, pero el estudio científico de estas macromoléculas parasitarias
intracelulares es reciente. Apenas en el siglo XIX, mediante estudios clínicos y
patológicos, se les reconoció como agentes etiológicos de enfermedades
específicas. Poco después, a partir de la mitad del siglo pasado, el empleo de
bacteriófagos como modelo constituyó un gran paso hacia la comprensión de la
replicación viral y las nuevas técnicas histológicas, el microscopio electrónico y la
inmunohistoquímica, dieron momento al estudio de los virus. La información
obtenida con el uso de la cristalografía nos permitió visualizar la estructura viral
hasta un nivel atómico. Con estos volúmenes de información, se desarrollaron
métodos más sofisticados, como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que
detecta con gran sensibilidad y especificidad los genomas virales, y finalmente, se
tiene la capacidad de introducir material genético en los genomas virales para el
diseño de vacunas, vectores virales y genoterapia.
La clasificación de los virus es más congruente si se tienen las secuencias de
nucleótidos de su genoma. Los sistemas actuales se basan además en: ácido
nucleico (tipo y estructura), simetría de la cápside viral y envoltura lipídica.
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Consideremos a la partícula viral como un sistema de entrega, constituido
por componentes que le permiten sobrevivir, y la "mercancía" (no deseada)
formada por el genoma viral + enzimas necesarias para iniciar la replicación. El
receptor es necesariamente una célula intacta que pueda sintetizar cientos o miles
de viriones: el virus dirige dicha síntesis. Estos organismos, tan dinámicos, eficaces,
y tan dependientes, se miden en nanómetros (1/1000 micrómetro), oscilando su
tamaño en la mayoría entre los 20 - 300 nm.
Las partículas virales dependen completamente de la célula hospedera,
procariota o eucariota. No pueden reproducir ni amplificar la información de sus
genomas, así que podríamos denominarlos "parásitos genéticos", ya que poseen las
enzimas e información requeridas para programar a las células infectadas con el
objeto de que sinteticen los componentes necesarios para su replicación.
Los componentes básicos de un virus son (Figura 8): proteínas
estructurales, que forman a la partícula viral, proteínas no estructurales, tales
como las enzimas, cápside, la cubierta externa, constituida por capsómeros, que
son hilos de polipéptidos entretejidos de tal manera que semejan "bolas de lana".
Esta protección también le es útil al virus en la penetración de las células. La
cápside junto con el ácido nucleico constituyen la nucleocápside. Algunos virus
tienen una envoltura lipídica cuyo origen es la misma membrana plasmática de la
célula hospedadora, y que es adquirida al salir las nuevas partículas virales de la
célula en un proceso de gemación. Los capsómeros atraviesan esta envoltura como
proyecciones tridimensionales de diversas formas y con diferentes funciones.
La partícula viral completa con su envoltura externa (si se encuentra
presente) es lo que se conoce como Virión.
Figura 8: Estructura general de los virus
La forma de la nucleocápside determina las diferentes clases de simetría de
los virus. Existen virus con simetría helicoidal, en la que el virus se aprecia como
una espiral con el ácido nucleico en el eje central. Otro tipo de simetría es la
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icosahédrica. En esta forma geométrica la partícula viral presenta 20 caras con 12
ángulos. Algunos virus con un gran genoma (Poxvirus), tienen lo que se denomina
simetría compleja (no helicoidal ni icosahédrica), con lípidos tanto en la envoltura
como en las membranas externas. Los virus tienen ácidos nucleicos, RNA o DNA,
los cuales constituyen el genoma viral. Es importante enfatizar que: El ácido
nucleico puede tener una sola cadena, doble cadena, ser lineal o circular, continuo
o segmentado. Los virus poseen un solo tipo de ácido nucleico. Hay familias virales
de DNA (herpes, varicela, hepatitis, resfrío común) y familias que contienen RNA
(enterovirus, poliomielitis, HIV, gripe, sarampión).
PARÁSITOS
El dominio de la Parasitología Médica abarca a Protozoarios, Helmintos y
Artrópodos de interés sanitario.
El parasitismo es definido como una relación íntima y obligatoria entre dos
organismos heteroespecíficos durante la cual el parásito, más pequeño, vive a
expensas de otro organismo, el hospedador, obteniendo de este su nutrición y
morada y al cual puede o no producirle daño. La relación puede ser permanente o
temporal. Es una relación obligatoria, porque el parásito no puede sobrevivir si
está desprovisto de su hospedador. Una de las características principales de los
parásitos es su dependencia metabólica respecto del hospedador.
Entre los aspectos más importantes de los parásitos se reconoce la gran
complejidad de sus ciclos biológicos, la cronicidad de los padecimientos que
inducen y la heterogeneidad en la localización en el hospedador humano. Los
parásitos viven alojados en sus hospedadores y, para proseguir su ciclo evolutivo
o biológico, necesitan salir al medio externo e invadir a otro hospedador. Gracias a
este proceso son capaces de asegurar la diseminación y la propagación de la
especie. Se han identificado múltiples mecanismos de transmisión, que incluyen
desde un mecanismo directo persona-persona, hasta sistemas muy complejos que
involucran vectores, hospedadores intermediarios, reservorios y estadios
dependientes del ambiente externo.
Los parásitos son organismos uni o multicelulares que poseen variados
mecanismos de acción patógena:
Acción expoliatriz o sustractora: Expolian o sustraen nutrientes del
hospedador, en general todos los parásitos ejercen de alguna manera cierto
grado de acción expoliatriz, la cual si es muy intensa puede generar una
desnutrición o agravar una previa.
Acción tóxica: Ejercida por metabolitos intermediarios del parásito que
pasan a ser lesivos para el hospedero.
Acción inmunoalérgica: reacciones de hipersensibilidad, prurito, urticaria,
edema, granuloma, fibrosis e inducción de autoanticuerpos.
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Acción obstructiva o mecánica: Muchas veces producida por gran
cantidad de parásitos (ej. Obstrucción intestinal por Ascaris lumbricoides) o
por masa ocupante (por ej. Quiste Hidatídico)
Acción traumática: Producida por parásitos que migran y lesionan tejidos.
Pueden ocupar células y utilizarlas hasta su destrucción. También son
lesiones traumáticas las provocadas por artrópodos.
Es muy importante tener presente que Parasitismo (presencia del parásito) no
es lo mismo que Parasitosis (enfermedad parasitaria):
Parasitismo: Sucede cuando el hospedador tiene parásitos y no necesariamente le
causan lesión o enfermedad. Si un parásito no causa enfermedad se constituye el
estado de portador sano.
Parasitosis: Se presenta cuando el hospedador sufre alteraciones patológicas y/o
sintomatológicas producidas por parásitos.
Algunas de las enfermedades parasitarias más prevalentes en el mundo son:
Enfermedad de Chagas (Trypanosoma cruzi), Entamoebosis (Entamoeba sp),
Giardiosis (Giardia lamblia), Geohelmintiosis: Helmintos transmitidos por el suelo
(Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, Necator americanus, Ancylostoma
duodenale y Strongyloides stercoralis), Enterobiosis u Oxyuriosis (Enterobius
vermicularis), Malaria (Plasmodium sp), Leishmaniosis (Leishmania sp) y las
Taeniosis (Taenia sp)
El estudio de las parasitosis ha demostrado que para que se dé una
enfermedad parasitaria debe de haber una tríada ecológica constituida por:
1) Agente reservorio
2) Hospedador
3) Ambiente: Incluye las circunstancias que condicionan la transmisión, por
ejemplo: mecanismos de trasmisión y condiciones socioeconómicas.
La condición socioeconómica puede ser el factor más importante del cual
dependan las probabilidades de contagio, esta condiciona ciertos factores de riesgo
comunes a muchas parasitosis como: hábitos de alimentación, hacinamiento y falta
de atención médica.
La existencia de factores de riesgo que mantienen la prevalencia de
enfermedades parasitarias son indicativos de un bajo nivel de vida, algunos de
estos factores son: deficiencia en el saneamiento ambiental, crecimiento
demográfico, calidad de alimentación, falta de atención médica y bajo nivel de
educación. Inclusive se ha tomado la prevalencia de parasitosis por Helmintos
transmitidos por el suelo como sinónimo de Subdesarrollo.
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GENERALIDADES DE ENFERMEDADES INFECCIOSAS
La enfermedad infecciosa es un estado patológico que surge como
consecuencia de una agresión de patógenos (noxa biológica) al organismo humano
y su respuesta inmune, fundamentalmente relacionada con las características
genéticas, propias del sujeto y del agente. Existe un sistema natural defensivo, que
se formó sobre la base de una adaptación humana, en el largo período de
desarrollo como especie. Las enfermedades infecciosas están determinadas por
agresiones de microorganismos, que se multiplican en el sujeto y mecanismos
inmunológicos que tratan de controlarlos. El organismo que es agredido reconoce
y organiza su respuesta, actuando con todos sus mecanismos, para eliminar las
noxas.
Los agentes patógenos pueden ser reunidos en grupos, por sus
características comunes y/o especiales, y estos interactúan con el sujeto de
diversas maneras. Existe otro elemento que tiene influencia en ambos y es el
ecosistema en que encuentran inmersos, siendo el que determina, diferentes
formas de reaccionar.
Los microorganismos son ubicuos y el hombre está constantemente
expuesto a ellos, donde han establecido residencia en el cuerpo humano. Muchos
son beneficiosos y un pequeño número puede causar un daño significativo. Cuando
infectan al hombre provocan lesiones localizadas o generalizadas de tipo
inflamatorio acompañadas de destrucción parenquimatosa, con pérdida de
función. Por ejemplo, Streptococcus mutans es capaz de colonizar los dientes y
destruirlos. El resultado final es la caries dental, una de las enfermedades
bacterianas más frecuentes. Si bien el hombre está en contacto permanente con
microorganismos capaces de producir enfermedad, tiene la capacidad de
desarrollar medidas para destruir o suprimir la mayoría de los gérmenes nocivos.
Diversos procesos inespecíficos, físicos, anatómicos y bioquímicos hacen que las
infecciones microbianas sean relativamente poco frecuentes en la vida de un
individuo (Ver anexo: Interacciones beneficiosas y dañinas con el hospedador).
Como se mencionó anteriormente, los virus son patógenos de estructura
elemental, no celular que aportan información genética constituidos por una
molécula de ácido nucleico encerrada en una cubierta denominada cápside,
cápsula proteica que está constituida por elementos muy pequeños, capsómeros,
los que miden menos de 250 milimicras y solo contienen un ácido, ARN o ADN, que
lleva la información genética para su replicación.
Actúan utilizando las células, de las que aprovechan su organización y para
ello, cada elemento se dirige a un lugar distinto de la misma, para luego reunirse y
formar el virión maduro. En algunos virus, por fuera, se cubren de una estructura
química más compleja denominada cápsula, que está ausente en los denominados
virus desnudos.
Después de su replicación pueden salir de la célula destruyéndola, o
permanecer en estado latente, son parásitos obligados de ella, que pueden vivir en
dos estadios distintos, intra y extracelular, en este último por corto tiempo. Los
virus siempre necesitan de las células para su multiplicación, por ello y hasta
conseguir llegar a un inóculo suficiente, tienen un tiempo de incubación
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asintomático, luego se produce la invasión y lesión de los tejidos, pero cuando se
activan las defensas específicas, es posible frenar su diseminación (Figura 9).
Figura 9: Ejemplo de replicación del virus de la gripe
Pueden localizarse en cualquier órgano y tejido, incluso en órganos nobles
como miocardio y sistema nervioso central (SNC). Las lesiones varían según el tipo
de virus y el grado de compromiso de los tejidos. Algunos virus provocan también
lesiones de tipo inmunológicas graves, como el Dengue hemorrágico, que lesiona
las plaquetas en una segunda infección, por mecanismos de hipersensibilidad,
citólisis y desencadena shock por aumento de la permeabilidad vascular.
Un virus, para penetrar y actuar, necesita de la presencia de los receptores
en la superficie de las células que son invadidas. Se ha demostrado que los virus, en
enfermedades como VIH, están determinados genéticamente y hacen que la
penetración e invasión del virus o la bacteria a las células pueda o no producirse,
determinando en los portadores de dichos genes, enfermedad o infección.
Esto es un nexo común para todos los patógenos invasivos; por ello, donde
existen los receptores, son utilizados por la gran variedad de microorganismos:
receptores CD4/CCR5 y CD2 para virus VIH y Epstein Barr, respectivamente;
receptor de inmunoglobulina para poliovirus, etc. (Figura 10).
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Figura 10: Receptores VIH
Infecciones virales. De
mononucleosis infecciosa
izquierda
a
derecha,
sarampión,
varicela,
Las bacterias, son células con vida independiente y con capacidad de
reproducirse, que se caracterizan por presentar en su estructura los dos ácidos
nucleicos (ADN y ARN). Poseen enzimas, y proteínas complejas, estructuras
especializadas así como una membrana celular, que los separa del mundo
circundante.
Como mencionamos anteriormente, muchas interacciones que se producen
entre una bacteria y el hospedador, son dañinas; las bacterias utilizan diferentes
mecanismos para producir enfermedad (adherencia, toxinas, invasión,
resistencias, etc). Se denomina patogénesis a la capacidad de provocar una
enfermedad (virulencia) (Figura 11).
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Figura 11: Factores de virulencia bacteriana
Algunas consideraciones de la virulencia:
Virulencia es el poder patógeno de los microbios que puede ser medida por
la cantidad de gérmenes capaces de matar o dosis letal. Está determinando la
capacidad del agente infeccioso de invadir y lesionar al hospedador. Obran como
factores de virulencia, por ejemplo, la presencia de cápsulas que tienen por
finalidad dificultar la acción lítica del sistema inmune, especialmente importantes
en infecciones por Haemophylus, Streptococcus pneumoniae, Neiseria meningitidis.
Esta importantísima función se cumple en el bazo, ya que la lisis de los anticuerpos
sobre las cápsulas se ve favorecida por la lenta circulación en los sinusoides
esplénicos.
Tropismo es la asociación de la bacteria con un ambiente ideal para su
desarrollo. Para ello son importantes especialmente las moléculas superficiales y
las cadenas peptídicas, tanto para la colonización de los gérmenes Gram negativos
como Gran positivos; en igual forma actúan los polisacáridos, el ácido teicoico,
polímeros de ribitol y glicerol que promueven la fijación bacteriana.
Los Pili son moléculas de adherencia, que les sirven para su fijación en los
tejidos. Estos elementos son determinantes de la patogenicidad del gérmen, dando
cuadros como anginas persistentes, infecciones urinarias, intestinales y vaginosis
que se mantienen.
Receptores: las células bacterianas contienen receptores especiales hacia
determinados tejidos que permiten su fijación.
Adherencia es la capacidad de pegarse y fijarse (agresión de ciertos
patógenos) que está en relación directa con la penetración del mismo y posterior
lesión de las células. Otro mecanismo importante consiste en tapizar o/y fijarse en
la superficie, para luego invadir las células usando las proteínas de su membrana
externa. Por ejemplo, los estafilococos coagulasa negativos se consideraban como
no patógenos hasta que se los encontró implicados en adherencia de tejidos y
colonizando dispositivos protésicos y catéteres; hoy en día son unos de los
patógenos más frecuentes en infecciones hospitalarias y asociadas a prótesis.
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Enzimas: La producción de enzimas interfiere con las funciones vitales del
organismo y les da mayor patogenicidad a las cepas, como ejemplo, las que las
poseen coagulasas que, al activar los depósitos de fibrina, dificultan la acción
antibacteriana del hospedador siendo un ejemplo de ello los estafilococos. Son
importantes: Hialuronidasa, Lipasas, Nucleasas y Hemolisinas que sirven para
degradar las estructuras celulares. Las fosfolipasas bacterianas en mujeres
colonizadas por bacterias Gram negativas inducen a los macrófagos a la
producción de linfoquinas y prostaglandinas que actúan acelerando el mecanismo
del parto en embarazadas con bacteriurias sintomáticas.
Exotoxinas: La acción patógena por exotoxinas y metabolitos tóxicos como
las de infecciones tetánica, diftérica y del botulismo son altamente nocivas y letales
para el hospedador, de no mediar un correcto tratamiento antitóxico. Las
enterotoxinas son exotoxinas que actúan sobre el intestino delgado como, por
ejemplo, las enterotoxinas estafilocócicas y colérica (cólera).
Endotoxinas: Los polisacáridos de los gérmenes gram negativos unidos al
lípido, actúan como endotoxinas que al penetrar en el torrente circulatorio,
determinan un cuadro de shock gravísimo llevando a una falla orgánica múltiple y
alteraciones de la coagulación con alta letalidad. Estimulan las interleuquinas
provocando una respuesta que en ocasiones es exagerada y nociva, con graves
consecuencias especialmente sobre los endotelios que obran como receptores y
alteran la permeabilidad vascular.
Esporas: Cuando las bacterias se encuentran en un medio que les es
adverso, utilizan como mecanismo de resistencia la producción de esporas, lo que
les sirven para sobrevivir. Pueden conservar su patogenicidad durante mucho
tiempo, aun en situaciones muy desfavorables y adquirirán su patogenicidad,
cuando las circunstancias del medio les sean nuevamente favorables. El bacilo
productor del Carbunco o ántrax (Bacillus anthracis) logra permanecer durante 20
años en suelos y, de esta manera, infecta animales con altísima mortalidad.
Inóculo: Es la cantidad de gérmenes necesarios para invadir y provocar
enfermedad. Un ejemplo sería la entrada de gérmenes por vía digestiva, donde la
invasión se ve facilitada cuando existen fallas como la hipoacidez.
Sinergia es la asociación de patógenos que potencian los efectos deletéreos
hacia el hospedador.
Enfermedades bacterianas: de izquierda a derecha, impétigo, sífilis
secundaria, faringitis estreptocócica y meningococemia diseminada
18
Los hongos son seres unicelulares o levaduras y pluricelulares, cuyos
tejidos se agrupan en filamentos, formados por conjuntos de hifas llamados
micelios. Tienen paredes celulares rígidas y absorben los nutrientes del
hospedador, transmiten su material genético en reproducción sexuada y/o
asexuada y pueden dividirse en compartimentos especiales. Tienen gran capacidad
de adaptarse a los cambios, como saprófitos colonizan al hombre o actúan como
patógenos oportunistas. En los inmunocompetentes las lesiones micóticas por lo
general se autolimitan.
Los hongos pueden causar en el humano: hipersensibilidad (alergias),
infecciones (micosis) e intoxicaciones (micotoxicosis y micetismos).
Las alergias por hongos son padecimientos causados por una reacción de
hipersensiblidad del humano hacia esporas o fragmentos de hifas (alérgenos
fúngicos). Los cuadros clínicos presentados son cutáneos o gástricos, pero los más
comunes son de origen respiratorio.
En general, las micotoxicosis se adquieren por consumir alimentos de origen
vegetal (especialmente semillas y granos de leguminosas y oleaginosas), sobre los
cuales hongos filamentosos crecieron, contaminando al vegetal con metabolitos
tóxicos o micotoxinas (producto del crecimiento natural sobre el sustrato). La
identificación de micotoxinas en granos almacenados para consumo humano o
para animales implica su desecho.
Los micetismos o ingestión de ciertos macromicetos por recreación,
equivocación o con objeto de tener una "experiencia mística" es origen de severas
intoxicaciones (micetismo).
Las infecciones de origen fúngico se denominan micosis (superficiales,
cutáneas, subcutáneas, sistémicas, oportunistas).
CLASIFICACIÓN CLÍNICA DE LAS MICOSIS
Tipos
Enfermedad
Hongo (Género)
Superficial:
Capas externas de piel
(epidermis), cabello, uñas,
mucosas
Pitiriasis versicolor
Tiña negra
Dermatofitosis
Malassezia
Hortaea
Trichophyton
Microsporum
Epidermophyton
Subcutáneo:
Dermis, tejido subcutáneo y
músculo
Eumicetoma
Esporotricosis
Cromoblastomicosis
Madurella
Sporothrix
Fonsecaea
Sistémico o profundo:
Uno o más órganos / tejidos
Histoplasmosis
Histoplasma
Paracoccidiodomicosis Paracoccidioides
19
profundos
Coccidiodomicosis
Oportunista:
Diversos órganos.
Topográficamente pueden ser
superficiales, subcutáneas o
Candidosis
sistémicas, pero son causadas Criptococosis
por hongos inocuos
Zigomicosis
En un sujeto susceptible,
cualquier hongo puede ser un
oportunista
Coccidioides
Candida
Cryptococcus
Rhizopus
La adquisición de una micosis, depende a menudo de factores
predisponentes, tales como edad, ocupación, embarazo, quemaduras,
inmunodepresión, quimioterapia, radiación, uso de catéteres, procesos malignos o
enfermedades metabólicas en las personas. Las formas infectantes se adquieren
habitualmente del ambiente, ya sea por contacto directo (dermatofitos) por
inhalación (por ej.: Coccidioides) o lesiones de continuidad (Sporothrix). Otras, se
pueden contraer o provienen de la microbiota normal, como sucede en la micosis
oportunista ocasionada por Candida.
Candida es la especie más frecuentemente encontrada en la patología
humana, produciendo alteraciones locales de piel o mucosas. La invasión está
condicionada:
Por factores locales como la humedad, maceración crónica
Factores generales como la edad, especialmente RN y ancianos, el primer
trimestre del embarazo, y enfermedades crónicas como desnutrición
severa, diabetes, linfomas.
El uso indiscriminado de antibióticos de amplio espectro y corticoides los
favorece.
Los hongos, especialmente Candida, pueden invadir la piel y las mucosas
multiplicándose en los macrófagos, siendo solamente limitados por una respuesta
inmune mediada por células. La patología a veces pasa desapercibida y se
autolimita.
Las restantes micosis Histoplasmosis, Coccidiodomicosis, Aspergilosis,
Paracoccidiodomicosis, Criptococosis causan patologías con menor frecuencia en
el hombre y en pacientes inmunocomprometidos son particularmente severas.
20
Micosis: de izquierda a derecha, tiña capitis (superficial), onicomicosis
(superficial), cromomicosis (subcutánea) e histoplasmosis diseminada
(profunda).
En el caso de infección o infestación por Protozoos, Helmintos o Artrópodos
se habla de enfermedad parasitaria, ya que dichos grupos han sido estudiados
tradicionalmente por la Parasitología. Por lo tanto, la mayoría de los autores, no
incluyen las parasitosis dentro de las Enfermedades Infecciosas.
MEDIO AMBIENTE
Los patógenos necesitan de un medio que les sea favorable para su
desarrollo, entonces el ambiente donde se encuentran insertos el agente patógeno
y el hospedador tiene particular importancia, así como también los siguientes
factores:
El estado inmunológico previo.
Tratamientos inmunosupresores.
Cáncer, linfomas, leucosis.
Desnutrición.
Edades extremas de la vida.
Pacientes hospitalizados. La hospitalización produce importantes
cambios en las bacterias de estos ambientes, en sus estructuras
moleculares, buscando adaptarse y sobrevivir. La multirresistencia
bacteriana, especialmente, es y será un desafío en las enfermedades
infecciosas.
La relación infección enfermedad entre el hombre y los
microorganismos, ha condicionado una adaptación de ambos con
importantes cambios de respuestas biológicas. Por ejemplo, el cólera es
mejor tolerado en regiones endémicas.
21
Clima y humedad: el ambiente determina la presencia de algunas
patologías en regiones geográficas que le brindan las condiciones
favorables de temperatura, humedad, también a los vectores y
nichos ecológicos, especialmente, para las denominadas patologías
regionales. Esto se relaciona fundamentalmente con los mecanismos
de transmisión, principalmente en enfermedades tropicales. Por las
continuas modificaciones que el hombre hace a su hábitat, ha
cambiado el clima por las emisiones industriales, llevando al
calentamiento progresivo de algunas áreas, las patologías regionales
antes localizadas han aumentado su radio de riesgo. Es causa de
cambios también en América del Sur, la tala indiscriminada de los
bosques y, como consecuencia, desertificación y migraciones de
vectores y hospedadores de los distintos patógenos, que invaden
áreas anteriormente no habituales, causando patologías como las
fiebres hemorrágicas, paludismo, Chagas, Hanta virus, que
actualmente presentan un aumento de su morbimortalidad.
Contaminación ambiental: El tratamiento de la basura en las
grandes ciudades se presenta como un problema. Los basurales no
tratados adecuadamente permiten la proliferación de vectores de
enfermedades infecciosas, especialmente moscas y ratas. Pueden
producirse infecciones graves e intoxicaciones debido a alimentos
contaminados, productos contaminantes y suplementos de
alimentos.
El DDT y los productos de la contaminación como gases invernadero,
han provocado daños en la cadena alimentaria, especialmente de
peces y vegetales que, ingeridos por el hombre y mujeres fértiles,
tienen una consecuencia importante y, muchas veces, un daño en el
sistema inmune. También las conservas y los alimentos mal
procesados, son responsables de brotes del síndrome urémico
hemolítico, salmonellosis, botulismo y brucelosis. Las cubiertas
plásticas de envases, en cuyo íntimo proceso están incluidos
estrógenos sintéticos, llevan a alteraciones del desarrollo del sistema
inmune y endocrino, especialmente si son activados con hornos de
microondas, procedimiento bastante común en la preparación de
biberones y alimentos.
La contaminación de los ríos y mares es cada vez mayor y muestra
hoy claramente un triste ejemplo de cómo se inició la epidemia de
cólera en Latinoamérica. La mortandad masiva de peces y animales
que viven en ellos es preocupante al ser originada por contaminantes
bacterianos o desechos químicos.
Infraestructura y vivienda: Las viviendas precarias, que carecen de
agua potable y servicios cloacales son ejemplo de factor
determinante de riesgo de enfermedades de transmisión fecal-oral.
En estos ambientes, las enfermedades como las Hepatitis A, diarreas
por diversos patógenos, cólera y parasitosis especialmente,
geohelmintos y giardiasis, son una realidad social. El hacinamiento
22
contribuye especialmente a la difusión de enfermedades
respiratorias, nutrodigestivas y de transmisión sexual.
La vacunación contra patógenos es una de las medidas preventivas más
importantes a la hora de prevenir determinadas enfermedades. Son ejemplos
concretos: sarampión, viruela y tétanos.
MECANISMOS RELACIONADOS CON EL HOSPEDADOR. BARRERAS NATURALES
QUE LIMITAN LA ENTRADA DE LOS PATÓGENOS
La enfermedad infecciosa está condicionada en su gravedad por:
1-Número y Virulencia de los patógenos
2-Respuesta del organismo a) su inmunidad natural innata, b) la inmunidad
adquirida c) los trastornos de la inmunidad, como la hipersensiblidad y d) la
inmunodepresión.
La patogenicidad de los gérmenes es muy diversa, hay algunos muy
patógenos como Clostridium tetani, cuya mortalidad es siempre alta, y otros, como
los hongos, que únicamente lesionan profundamente cuando hay una falla en los
mecanismos de inmunidad del hospedador.
23
La inmunidad del hospedador es determinante de la forma de presentación
del cuadro. De esta relación biológica, surgen tres tipos de respuestas clínicas:
portadores, infectados y enfermos.
La Inmunidad natural nos permite sobrevivir en la primera etapa de la
infección; los individuos tienen gran variedad estructural molecular y de respuesta
que es la determinante de la susceptibilidad y reacción de cada uno.
La condicionan, también, determinantes como la edad, el estado de
nutrición, el estrés, sexo y factores neurohormonales y humorales.
Se consideran importantes factores capaces de modificar la presencia o no
de infecciones, condiciones normales del hospedero sano:
- Piel: la epidermis provee una barrera continua, porque los desmosomas
aseguran la adherencia entre las células sin dejar espacios libres. Es muy
importante la integridad de su capa de queratina o córnea y sus alteraciones por
heridas, quemaduras o enfermedades exfoliativas facilitan la penetración a través
de ellas.
La secreción ácida de sus glándulas tiene una función bactericida, que elimina en
forma continua los patógenos que colonizan la piel. Por ello es conveniente el uso
de jabones ácidos, sobre todo en patologías como acné, eczemas y dermatitis del
pañal, donde la humedad local actúa como factor agravante.
En los pies, la piel seca impide la adherencia bacteriana; la sudoración y el calzado
que los contiene, son factores predisponentes de micosis ungueales; por la
humedad, especialmente en ancianos y personas con déficit circulatorio, los
espacios interdigitales son la puerta de entrada de Erisipela, Gangrenas, otras
infecciones micóticas y del pie de madura.
Los detergentes y exfoliantes usados en repetidos contactos y lavados de manos
pueden obrar macerándola en profesionales como médicos, enfermeras,
laboratoristas, lavanderas, cocineras, curtidores, ordeñadores, llevándolos a
lesiones crónicas.
Las venopunturas, canalizaciones y los procedimientos invasivos, practicados sin
los correctos cuidados, obran facilitando la infección.
- Las Mucosas representan una superficie de absorción 70 veces superior a la piel.
Si respiramos 20 veces por minuto 5 litros de aire, contaminado o no, en 24 horas
movilizamos 144 mil litros, de allí que las patologías respiratorias sean las de
consultas más frecuentes. Para proteger la mucosa de las infecciones, encontramos
factores defensivos locales, como la lisozima que actúan provocando lisis de los
agentes patógenos o la tos que los expulsa al exterior.
En otras mucosas hay también secreciones de enzimas similares, como espermina,
leucina, arginina y betalisinas. Las lactoferrinas impiden que el hierro libre, sea
usado por las bacterias e inhiben y matan a estos gérmenes.
- Transporte mucociliar. Actúa en la mucosa respiratoria, combinando el
movimiento ciliar y las secreciones mucosas. Su falta favorece la infección y son
24
causales importantes los factores que lo alteran como el frío, el aire seco, la
respiración bucal, el uso de fármacos tópicos y vasoconstrictores y metales como el
níquel.
- El tipo de revestimiento de un órgano está orientado a destruir o eliminar
gérmenes. En el epitelio respiratorio los pelos y cilias tienen movimientos de
barrido, provocando también el reflejo de la tos, que disminuye en forma notable
su función protectora por el uso de tabaco, marihuana, ambientes de gran polución
o los gases contaminantes. Se lesiona también este mecanismo en las infecciones
virales como sarampión y gripe en forma muy importante, es por ello que estas
virosis, se complican con infecciones bacterianas agregadas. En personas afectadas
sus acciones principales son: aumentan los mecanismos de adherencia,
disminuyen el clearence mucociliar y los macrófagos no pueden completar así su
acción bactericida en el ámbito alveolar.
- Las vías urinarias tienen un flujo constante de orina y es así que se van limpiando
mecánicamente a sí mismas, no permitiendo fijarse las bacterias en los epitelios.
Cuando hay un obstáculo que favorece la rémora como malformaciones, tumores,
cálculos, prolapso vaginal, hipertrofia de próstata o una relajación de la
musculatura lisa, como sucede durante el embarazo o por trastornos neurológicos
congénitos o adquiridos, al disminuir la contractibilidad ciliar y los movimientos
de lavado determinados por un flujo permanente, se ve facilitada la fijación de los
gérmenes.
- pH ácido: la acidez gástrica es una importante barrera para detener infecciones
que se contraen por ingestión. Los antiácidos facilitan las infecciones intestinales
provocadas por inóculos bacterianos de alimentos contaminados. La acidez del
medio vaginal, dada por la presencia de bacilos de Döderlein, protege la infección
de mucosa durante la época fértil de las mujeres. En la menopausia baja el nivel
hormonal lo que permite la colonización, apareciendo una vaginosis bacteriana,
como consecuencia de la deprivación hormonal y es de rebelde erradicación, si no
se hace tratamiento de sustitución local.
- Microbiota normal. Tiene un efecto protector porque actúa regulando el número
de gérmenes, ya por competencia y/o exaltando los mecanismos defensivos,
excitando en forma permanente la función inmune local. Otros mecanismos de la
microbiota normal son: interferencia y competencia de nutrientes, disputa a los
receptores celulares, producción de bacteriolisinas y estimulación del sistema
inmune.
RESPUESTA INMUNE INNATA
Los cortes, abrasiones, mordeduras y heridas proporcionan a los patógenos
vías de entrada a través de la piel. La acción de tocar o frotar los ojos, la nariz y la
boca, así como el respirar aire contaminado, ingerir alimentos contaminados o
estar en contacto con personas infectadas contribuyen a que los patógenos rompan
la barrera de las mucosas. Generalmente las infecciones permanecen localizadas y
desaparecen en algunos días sin causar enfermedad. El control de estas infecciones
tiene que ver con mecanismos inmunitarios que están listos para actuar
25
rápidamente frente a ellas. Estos mecanismos se conocen como inmunidad innata
o respuesta inmune innata. Se llaman así porque están determinados totalmente
por los genes que una persona hereda de sus padres. Estos mecanismos innatos se
desarrollan en dos etapas: la primera involucra el reconocimiento de la presencia
del patógeno y la segunda implica el desarrollo de los mecanismos efectores que
van a eliminar a ese patógeno.
En el reconocimiento del agente extraño (que podríamos llamar antígeno)
intervienen proteínas solubles y receptores de la superficie celular que ligan al
patógeno y sus productos, o que reconocen células humanas o proteínas séricas
alteradas por la presencia del patógeno. Los patógenos presentan patrones
moleculares asociados a ellos que se conocen como PAMPs. Dentro de estos
encontramos a los componentes de las paredes celulares de las bacterias, los
ácidos nucleicos virales y las paredes de las levaduras. Estos PAMPs son
reconocidos por receptores del sistema inmune que se denominan receptores de
reconocimiento de patógenos (RRP) y que se encuentran en las membranas
celulares o también en forma soluble. Estos receptores también pueden reconocer
productos derivados del daño que se genera en una célula ante la presencia de un
proceso infeccioso (Figura 12).
Lipopolisacárido
(LPS)
Pared bacteriana
Péptidoglicanos
Ac. Nucleicos virales
Acido teicóico
Flagelina
(proteína)
Fosfolípidos
(bicapa lipídica)
DNA no metilado
Gram negativo
Gram positivo
RNA doble hebra
Pared de levadura
Figura 12: El sistema inmune innato funciona sobre la base de receptores de membrana o
solubles que están codificados en el DNA de la línea germinal y que evolucionaron para
reconocer estructuras de patógenos altamente conservadas (PAMPs: Patogen-Associated
Molecular Patterns ). Estos receptores se denominan (PRRs: Pattern Recognition Receptors).
En los mecanismos efectores que se desencadenan luego de este
reconocimiento, participan células efectoras que fagocitan las bacterias, destruyen
células infectadas por virus o atacan a los parásitos y también proteínas séricas
(entre las que se encuentra el sistema complemento y los interferones), que
ayudan a las células efectoras marcando a los patógenos, o que, como lo hace el
26
sistema complemento, ejercen una acción directa sobre los mismos. Según cuál sea
el patógeno que esté involucrado actuarán distintos tipos de células y moléculas
efectoras (Figura 13).
Figura 13: Células y moléculas que participan en la repuesta inmune innata frente a las
distintas noxas. Extraída de Fainboim-Geffner. Introducción a la Inmunología Humana.
6ª Edición. Editorial Médica Panamericana. 2011. ISBN 950-06-0797-2.
Un ejemplo de cómo la inmunidad innata puede eliminar una infección es lo
que ocurre, por ejemplo, cuando un niño que anda en patineta se cae en una acera
de algún parque. Cuando el niño llega a su casa, la madre le lava las magulladuras
para eliminar la suciedad y los patógenos que pudieran encontrarse. De las
bacterias restantes algunas comienzan a dividirse e inician una infección. Las
células y proteínas de los tejidos lesionados detectan la presencia de estas
bacterias y las células envían proteínas solubles llamadas citoquinas que
interactúan con otras células para activar la repuesta innata (Figura 14). El efecto
global de esta respuesta innata es inducir un estado de inflamación. Este concepto
es muy antiguo y se ha definido con las palabras calor, dolor, rubor y tumor. Estos
síntomas que todos hemos experimentado alguna vez, no se deben a la infección
sino a la respuesta que pone en marcha el sistema inmune frente a ella.
27
Figura 14: Mecanismo de acción de la citoquinas. Acción autocrina: sobre la misma
célula que la produce. Acción paracrina: sobre una célula cercana. Acción
endocrina: sobre células más alejadas. Las citoquinas actúan a través de la unión a
receptores.
Las citoquinas inducen la dilatación de los capilares sanguíneos, lo que al
aumentar el flujo de sangre hace que la piel se caliente y se enrojezca. La dilatación
vascular (vasodilatación) produce separación entre las células endoteliales y esto
aumenta el pasaje de plasma de la sangre hacia el tejido. Este aumento del volumen
del líquido local causa hinchazón o edema, que presiona las terminaciones
nerviosas y provoca dolor. Las citoquinas también alteran las propiedades
adhesivas del endotelio vascular, lo que estimula a los leucocitos (glóbulos
blancos) a adherirse y desplazarse desde la sangre hacia los tejidos inflamados.
Estos leucocitos liberan sustancias que contribuyen al proceso inflamatorio,
muchas de estas sustancias son citoquinas y se conocen como interleuquinas (IL).
Dentro de estos leucocitos encontramos:
Leucocitos polimorfonucleares: tienen un núcleo irregular, lobulado (de 2
a 5 lóbulos). Dentro de estos, los más numerosos son los neutrófilos, que
circulan en la sangre y pueden ingresar a los tejidos inflamados. Tiene una
importante actividad fagocítica y una vida media corta, por ello, mueren en
los tejidos infectados con la consiguiente formación de pus. Le siguen en
número a los neutrófilos los eosinófilos, que son importantes en la defensa
frente a parásitos intestinales e intervienen en algunos procesos alérgicos.
Por último, podemos mencionar a los basófilos que son poco abundantes.
Estos tres tipos celulares se caracterizan por tener en su interior
28
granulaciones citoplasmáticas cuyo contenido se tiñe con diferentes
colorantes histológicos, que permiten su diferenciación.
Monocitos: circulan en sangre, son más grandes que los
polimorfonucleares, tienen un núcleo dentado característico. Son los
progenitores de los macrófagos. Los monocitos circulan por la sangre y
cuando salen a los tejidos se diferencian en macrófagos. Los macrófagos no
migran y tiene función fagocítica al igual que los neutrófilos, pero además
producen una gran cantidad de citoquinas, que modulan las respuestas
inflamatorias (Figura 15). Además de eliminar patógenos estas células son
las depuradoras generales del organismo, ya que eliminan células muertas y
detritus celulares. Los macrófagos reciben distintos nombres según el
tejido en el que se encuentran, por ejemplo, Células de Kuffer del hígado y
células de la microglía en el sistema nervioso central.
Otras células de importancia:
Células dendríticas: dentro de estas células encontramos a las células de
Langerhans. Tienen capacidad migratoria, captan a los antígenos y activan
las respuestas adaptativas.
Células NK (natural killer): son importantes en las infecciones virales,
destruyen células infectadas por virus y producen citoquinas que impiden
la replicación viral en células vecinas.
Mastocitos: son células residentes en los tejidos que promueven el
desarrollo de reacciones inflamatorias a través de la liberación de un
amplio conjunto de mediadores biológicos (histamina, leucotrienos,
citoquinas y quemoquinas).
Células dendríticas plasmocitoides: presentan una notable capacidad de
producir Interferones de tipo I, mediando una potente acción antiviral, participan
también en el daño producido en algunas enfermedades autoinmunes.
Figura 15: Fagocitosis y la destrucción de partículas extrañas. Extraída de
Inmunología de Kuby. Mac Graw Hill Interamericana. 6ta edición. 2007. ISBN 13:
978-070-10-6454-2.ISBN 10: 970-10-6454-2.
En relación con las moléculas solubles de la respuesta innata, es importante
hablar del sistema complemento, de los interferones, de las proteínas de fase
aguda y de las citoquinas proinflamatorias.
29
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El sistema complemento: muy importante en las infecciones frente a
bacterias. Está constituido por más de treinta proteínas. La mayoría de
las proteínas que lo componen se sintetizan en el hígado. Normalmente
se encuentra inactivo. Su activación se produce por tres vías distintas,
dos de estas vías actúan en la respuesta innata y la otra en la adaptativa,
mediada por la presencia de complejos antígeno-anticuerpo. La
activación de este sistema conduce a la generación de moléculas
mediadoras de la inflamación, moléculas que actúan como opsoninas y
puede también, si se activan todos sus componentes, producir la lisis de
la célula sobre la cual se fija.
Interferones: existen dos tipos de interferones: tipo 1: ejercen un efecto
antiviral, tipo II (interferon γ): producido por las NK y los LT, cuya
función principal es la activación de macrófagos.
Proteínas de fase aguda: son sintetizadas en el hígado. Su producción
se incrementa en forma rápida entre 6 y 48 horas después de la
infección. Dentro de estas proteínas encontramos: factores de la
coagulación (fibrinógeno, protrombina, plasminógeno), componentes
del sistema complemento, proteína C reactiva y compuestos
antioxidantes, entre otros.
Citoquinas proinflamatorias: producidas por los macrófagos. Dentro
de las más destacadas tenemos a la IL-1, IL-6 y el TNF- α (factor de
necrosis tumoral α), que inducen una respuesta inflamatoria local y
sistémica (aumento de la temperatura corporal, síntesis de proteínas de
fase aguda, incremento en la producción de neutrófilos).
RESPUESTA INMUNE ADAPTATIVA
Los seres humanos estamos expuestos diariamente a agentes patógenos. A
pesar de esta exposición, la inmunidad innata permite que la mayoría de las
personas permanezcamos sanas la mayor parte del tiempo. Sin embargo, algunas
infecciones superan esta respuesta innata, circunstancia que es más probable en
individuos desnutridos o estresados. Cuando esto ocurre, la respuesta innata actúa
tratando de retardar la diseminación de la infección, mientras se convoca a otro
tipo de leucocitos llamados linfocitos. Estos linfocitos son las células que van a
participar en la repuesta adaptativa, que se denomina así porque se produce en
respuesta a una infección en curso y se adapta a las características del patógeno.
Los mecanismos efectores de esta respuesta son similares a los mecanismos
efectores de la respuesta innata, la diferencia reside en el tipo de receptores que
tienen estos linfocitos para reconocer a los patógenos. Estos receptores están
codificados por genes que se cortan, se unen y se modifican para producir millones
de variantes, cada una de las cuales es expresada por una subpoblación diferente
de células. Durante la infección solo se seleccionan los linfocitos que reconozcan al
patógeno para que su cantidad aumente y maduren para producir muchas células
efectoras. Este proceso necesita de tiempo, por eso la inmunidad adaptativa
comienza a ejercer su acción sobre el patógeno luego de una semana de iniciado el
proceso infeccioso.
30
Una proporción de estos linfocitos que se expanden en la respuesta
adaptativa, persisten en el cuerpo y proporcionan la memoria inmunológica, de
larga duración frente a los patógenos. Estas células de memoria son las
responsables de que la repuesta adaptativa que se genere frente a una segunda
entrada de ese patógeno sea más rápida y más intensa.
Las células de esta respuesta adaptativa son los linfocitos T (LT) y los
linfocitos B (LB). Estos dos tipos celulares tienen en su membrana moléculas
proteicas que son los receptores de reconocimiento de los patógenos. Dentro de la
población de linfocitos T podemos encontrar dos subpoblaciones, los LT que
expresan en su membrana la molécula CD4, y que se conocen como linfocitos T
colaboradores o “helper”, y los que expresan la molécula CD8, los linfocitos
citotóxicos. Ambas poblaciones de linfocitos necesitan que otra célula les
“muestre” el antígeno que ellos son capaces de reconocer. Las células que activan
por primera vez a cualquiera de estos dos tipos de linfocitos son las células
dendríticas.
Los LT colaboradores producen citoquinas que ayudan a la activación o
regulación de otros tipos celulares y los linfocitos citotóxicos son claves para
eliminar células infectadas por virus u otros patógenos intracelulares.
Los LB se diferencian a células productoras de inmunoglobulinas o
anticuerpos. Estas células se llaman células plasmáticas o plasmocitos. En
muchos casos los LB deben recibir la ayuda de los LT para lograr esta
diferenciación.
Tanto los LT como los linfocitos B se acumulan en tejidos especializados
conocidos como tejidos linfoides u órganos linfoides. Dentro de estos tejidos
encontramos la médula ósea, el timo, el bazo, los ganglios linfáticos, las placas de
Peyer; y todo el tejido linfoide asociado a los epitelios de mucosas (respiratoria,
urogenital, gastrointestinal).
Existen cinco clases de anticuerpos o inmunoglobulinas, cada una de las
cuales cumplen un rol particular en la respuesta inmune:
IgM: podemos encontrarla anclada a la membrana de los LB que aún no se
han encontrado con los antígenos (a esos LB se los llama LB vírgenes o
“naive”) o en forma soluble. Es la primer inmunoglobulina que se produce
es por eso que es la indicadora de los procesos agudos. Generalmente se
mantiene en circulación. Es muy buena activadora del sistema
complemento.
IgG: forma parte del receptor para el antígeno en los LB activados y de
memoria. Aparece luego de la IgM. El 80 % de los anticuerpos secretados es
IgG. Es capaz de atravesar placenta y también podemos encontrarla en la
leche materna, de ahí su importancia en la inmunidad del recién nacido.
IgA: podemos encontrarla en circulación y en las secreciones mucosas,
donde se denomina IgA secretoria. Es clave para protegernos de patógenos
que ingresan por esa vía. También la encontramos en la leche materna
constituyendo una protección adicional para el recién nacido.
IgE: es importante en la inmunidad frente a parásitos. También interviene
en los procesos alérgicos, ya que es capaz de fijarse a receptores de alta
31
afinidad para ella que se encuentran en la superficie de mastocitos y
basófilos. La entrada posterior del antígeno y su unión a las IgE fijadas
conduce a la degranulación de estas células que ocasionan los síntomas de
la alergia (picazón, estornudos, lagrimeo).
IgD: está anclada en la membrana del LB virgen, su función no está
totalmente esclarecida. Se secreta en baja concentración.
Los anticuerpos son muy importantes para la defensa frente a patógenos
extracelulares y sus toxinas. Pueden unirse a un sitio del patógeno para inhibir su
desarrollo, su replicación o su interacción con las células humanas. Este
mecanismo se llama neutralización. Los efectos de las toxinas también pueden
evitarse si un anticuerpo se une a ellas. La IgG facilita la fagocitosis y la destrucción
de microorganismos extracelulares y toxinas por los fagocitos (neutrófilos y
macrófagos). Estas células poseen receptores capaces de unir IgG. Una bacteria
recubierta por IgG es más fácilmente fagocitada. Este mecanismo se denomina
opsonización. La opsonización también puede producirse gracias a la acción del
complemento. Tanto la IgM como la IgG pueden activar este sistema y generar
moléculas que recubran al patógeno. Los macrófagos poseen receptores para estas
moléculas del complemento, lo que facilita la fagocitosis del patógeno (Figura 16).
Figura 16: Funciones de los anticuerpos.
La principal función del sistema inmune es protegernos de los agentes
infecciosos. Sin embargo, muchas enfermedades importantes se asocian con una
respuesta inmune normal dirigida contra un antígeno inapropiado,
frecuentemente en ausencia de una infección. La respuesta inmune dirigida contra
un antígeno no infeccioso se conoce como: alergia, cuando el antígeno es una
sustancia extraña inocua (por ejemplo, el polen) o enfermedad autoinmune,
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cuando la respuesta inmune se dirige contra un antígeno propio y causa un daño
en un órgano o tejido.
Cuando los componentes del sistema inmune faltan o no funcionan en forma
correcta, la consecuencia suele ser una mayor susceptibilidad a las infecciones
microbianas. Entre las causas más importantes de estas respuestas deficientes se
encuentran las mutaciones en genes que contribuyen con la inmunidad. Estas
enfermedades se denominan inmunodeficiencias primarias. En otras ocasiones
esta inmunodeficiencia puede producirse porque un patógeno afecta directamente
a las células del sistema inmune, como es el caso de la infección por HIV. Esta
inmunodeficiencia, que no es por causas genéticas, se denomina inmunodeficiencia
secundaria.
Conclusión
El ser humano durante su vida crece y se desarrolla expuesto a la agresión
de un gran número de patógenos. Para su protección, está dotado de un sistema de
defensa altamente eficiente: el sistema inmune. Este sistema está compuesto por
numerosas moléculas celulares y órganos, participa en los procesos de resistencia
y control frente a los agentes infecciosos, y no solo actúa en respuesta a estímulos
del medio externo, sino que además contribuye al mantenimiento del equilibrio en
el medio interno. Como uno de los responsables de la homeostasis de este medio,
regula la respuesta a los antígenos propios a través de la “autotolerancia” y
mantiene la “vigilancia inmunologica” frente a células transformadas como
resultado de alteraciones genéticas o procesos neoplásicos.
La respuesta de un individuo frente a las infecciones microbianas y las
lesiones tisulares depende de dos sistemas efectores diferentes (Figura 17).
El primero es un sistema de reconocimiento selectivo, pero de especificidad
relativa, la Inmunidad innata, capaz de desarrollar una respuesta inicial rápida,
mediante la amplificación y reclutamiento de un sistema efector, que neutraliza el
agente agresor o elimina los productos tóxicos. La Inmunidad innata o natural es
conferida por una variedad de elementos celulares y humorales, con los cuales un
individuo está dotado desde su nacimiento. Está constituido por diversos
componentes, incluyendo barreras físicas tales como la piel, la conjuntiva de los
ojos y las membranas mucosas que tapizan el tracto respiratorio, digestivo y génito
-urinario. Constituyen la primera línea de defensa y la mayoría de los
microorganismos o agentes extraños no pueden penetrar a través de estas
barreras, cuando están intactas. Ellas mantienen la esterilidad de los tejidos que
recubren y utilizan de manera adicional en esta protección, una serie de elementos
químicos tales como el pH y la secreción de ácidos grasos y enzimas.
El mucus que recubre las superficies internas del cuerpo actúa como un
potente protector que bloquea la adherencia de las bacterias a los epitelios. Los
microbios y otras partículas foráneas atrapadas en el mucus son removidos por
estrategias mecánicas tales como movimientos ciliares, el reflejo de la tos y el
estornudo. En el tracto digestivo es notable la acción de las enzimas hidrolíticas de
la saliva, el bajo pH del jugo gástrico y la acción de proteasas y componentes
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antibacterianos. La lisozima, que está presente en casi todas las secreciones y en la
sangre, actúa descomponiendo la mucina de la pared bacteriana y la quitina de los
hongos. Por otra parte, la flora bacteriana normal del cuerpo, es capaz de controlar
el crecimiento de bacterias y hongos patógenos, a través de la competencia por los
nutrientes esenciales y también por la producción de sustancias inhibitorias.
Una vez que estas barreras naturales son atravesadas, la Inmunidad innata
dispone de otro mecanismo de defensa: la respuesta inflamatoria o inflamación. La
inflamación es el conjunto de cambios que ocurren en un tejido vivo neutralizado
como respuesta a una lesión. El rasgo más importante de la inflamación es la
acumulación de neutrófilos y monocitos, que acuden al sitio de la lesión, atraídos
por mediadores químicos, los factores quimiotáxicos. Estos factores son
componentes propios de las bacterias, componentes del sistema complemento y
citoquinas (IL-1, IL-8 y TNF-α). Este proceso de migración celular está facilitado
por la vasodilatación y el aumento de la permeabilidad vascular producido por
diferentes mediadores como la histamina, la bradicinina y los factores del sistema
de complemento.
Las moléculas de adhesión, expresadas en las membranas celulares y
también en los endotelios vasculares, participan de manera activa, durante el
tráfico leucocitario y promueven la extravasación de las células a los tejidos
inflamados.
Si la respuesta innata no logra eliminar al patógeno, se desencadena el
segundo sistema efector: la respuesta adaptativa o adquirida. La exquisita
especificidad es una de las características de esta respuesta. Este sistema está
integrado por células dotadas de receptores de alta especificidad, los linfocitos T
y B, capaces de reconocer un amplio espectro de determinantes antigénicos
presentes en el medio circundante. La activación clonal de los linfocitos B conduce
a la diferenciación de células plasmáticas, productoras de anticuerpos,
responsables de la Inmunidad Humoral. Por otra parte, la expansión de los
linfocitos T culmina con la generación de células efectoras responsables de la
Inmunidad Celular.
Una característica de las respuestas inmunes humorales y celulares es la
capacidad de responder a una infección posterior con el mismo antígeno de forma
más rápida y eficiente; esta propiedad se denomina memoria inmunológica. Tiene
la capacidad de discriminar entre aquello que le es propio y lo que no lo es. De esta
manera, los linfocitos de un individuo son capaces de reconocer los antígenos
propios. La autotolerancia es un proceso de aprendizaje que se lleva a cabo
durante la maduración de los linfocitos e involucra la participación de los
receptores antigénicos, presentes en la superficie de estas células y en las
moléculas propias.
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Respuesta innata
Respuesta adaptativa
Respuesta rápida (horas)
Respuesta lenta (días a semanas)
Uniforme
Variable
Número limitado de acciones
específicas
Numerosas acciones específicas
muy selectivas
Mejora durante la respuesta
Constante durante la respuesta
Mecanismos efectores comunes para la destrucción del patógeno
Figura 17: Mecanismos efectores de respuesta frente a las infecciones
DE LA EFICIENCIA DEL SISTEMA INMUNE Y LA RESPUESTA ANTE
LOS PATÓGENOS DEPENDE LA SUPERVIVENCIA DE UNA ESPECIE
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