ENLACES

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Mientras que sólo hay alrededor de 118 elementos catalogados en la tabla periódica, obviamente hay más substancias en la naturaleza que los 118 elementos puros. Esto es porque los átomos pueden reaccionar unos con otros para formar nuevas substancias denominadas compuestos. Un compuesto se forma cuando dos o más átomos se enlazan químicamente.
El compuesto que resulta de este enlace es químicamente y físicamente único y diferente de sus átomos originarios.

Enlace Iónico. En los enlaces iónicos, los electrones se transfieren completamente de un átomo a otro. Durante este proceso de perder o ganar electrones cargados negativamente, los átomos que reaccionan forman iones. Lo iones cargados de manera opuesta se atraen entre ellos a través de fuerzas electroestáticas que son la base del enlace iónico.

Algunas características de los compuestos formados por este tipo de enlace son:

• Son sólidos de estructura cristalina en el sistema cúbico.
  
• Altos puntos de fusión y ebullición.
• Son enlaces resultantes de la interacción entre los metales de los grupos I y II y los no metales de los grupos VI y VII.
• Son solubles en disolventes polares
• En solución acuosa, sí conducen la electricidad.



Enlace Covalente. El enlace covalente ocurre cuando dos (o más) elementos comparten electrones. Los átomos en el compuesto tienen una tendencia similar hacia los electrones (generalmente para ganar electrones), comúnmente cuando dos no metales se enlazan. Se forma cuando la diferencia de electronegatividad no es suficientemente grande como para que se efectúe transferencia de electrones, entonces los átomos comparten uno o más pares electrónicos en un nuevo tipo de orbital denominado orbital molecular. A diferencia de lo que pasa en un enlace iónico, en donde se produce la transferencia de electrones de un átomo a otro, en el enlace químico covalente, los electrones de enlace son compartidos por ambos átomos.

BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

Bioelementos y Biomoléculas.

Biolementos

Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos. Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos.Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías:

Bioelementos primarios o principales: C, H, O, N, P y S. Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total.Las propiedades físico-químicas que los hacen idóneos son las siguientes:Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones. El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico. Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables. A causa configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes. Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc., permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas. Estos presentan características físicas y químicas diferentes, y dan a las moléculas orgánicas propiedades específicas, lo que aumenta las posibilidades de creación de nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los diferentes grupos. Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C - C), dobles (C = C) o triples, lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos.

Bioelementos secundarios: Mg, Ca, Na, K, Cl. Los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%.Oligoelementos: Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo. Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son: indispensables: hierro, manganeso, cobre, cobalto, zinc; variables: flúor, iodo, boro, aluminio, silicio, vanadio, cromo, selenio, molibdeno y estaño.

Biomoléculas.

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los cuatro biolementos más abundantes en los seres vivos son el C, H, O y N, representando alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células. Según la naturaleza química, las biomoléculas pueden ser:Biomoléculas inorgánicas: Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, dióxido de carbono) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).Biomoléculas orgánicas: Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base de carbono. Están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia están también presentes nitrógeno, fósforo y azufre; otros elementos son a veces incorporados pero en mucha menor proporción. Las biomoléculas orgánicas son aminoácidos, proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos.

Agua

El agua es la sustancia química más abundante en la naturaleza, y constituye el componente principal de la estructura celular de los seres vivos.Del 50 al 90% de la masa de los organismos vivos está constituída por agua. Así por ejemplo, constituye el 98% en un melón, el 80% en un pez y el 65% en un ser humano.El citotoplasma, que es la materia básica de las células vivas, consiste en una disolución en agua, de sustancias grasas, carbohidratos, proteínas, sales y otros compuestos químicos similares.Asimismo, el agua es el vehículo mediante el cual, a través de los procesos de disolución, de ósmosis y de capilaridad, circulan en los seres vivos los elementos nutrientes y se eliminan los desechos de los procesos vitales.El agua actúa como disolvente transportando, combinando y descomponiendo químicamente esas sustancias. La sangre de los animales y la savia de las plantas contienen una gran cantidad de agua, y es por ellas que se transportan los alimentos digeridos hacia los niveles de aprovechamiento; y se recogen y transportan para ser finalmente expulsados del cuerpo los materiales de desecho (toxinas) resultantes de los procesos biológicos.El agua desempeña también un papel importante en la digestión y absorción de los alimentos ingeridos, y una vez conducidos a los niveles de los tejidos, en la descomposición metabólica de moléculas nutrientes, tan esenciales para el mantenimiento de lo seres vivos, como las proteínas y los carbohidratos; lo que permite su incorporación al cuerpo o su utilización como elementos energéticos. Este proceso, llamado hidrólisis, se produce continuamente en las células vivas.En los seres humanos y otros organismos biológicamente superiores, el agua está presente en numerosos procesos fisiológicos.Si los pulmones no estuvieran siempre húmedos, no sería posible la respiración.En el proceso digestivo, la saliva comienza mojando el alimento, lo que permite ingerirlo; al tiempo que contiene enzimas que comienzan su digestión.En el mismo proceso digestivo, el agua presente en la masa alimenticia - proveniente de los propios alimentos o ingerida en adición a ellos - disuelve los jugos digestivos, permite la acción mecánica para facilitar su mezcla por los movimientos estomacales y peristálticos; y facilita su circulación a lo largo del tracto estomacal e intestinal a efectos de su digestión y ulterior absorción.La humedad de la boca y la lengua, permite captar las sensaciones gustativas.Las lágrimas humedecen los ojos, evitando el resecamiento de sus tejidos.La humedad de la nariz facilita el filtrado del polvo que se respira y el calentamiento del aire; así como permite captar los olores.La transpiración y su consiguiente evaporación, conjuntamente con el vapor de agua eliminado en la respiración, contribuye a mantener regulada la temperatura del cuerpo evitando en ciertos casos que alcance valores excesivos.Básicamente, el agua está constítuida por la unión de dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno, que se unen formando un ángulo de 105º. El enlace, se produce por la atracción electrónica predominante del átomo de oxígeno, que es un elemento fuertemente electronegativo; lo cual determina que el par de electrones del enlace sea fuertemente atraído por el átomo de oxígeno.Esto da por resultado, en cuanto a la polaridad, que en la parte de la molécula donde se encuentra el oxígeno la densidad electrónica sea mayor que en la parte donde se encuentra el hidrógeno; pero el predominio de la carga negativa hace que de toda la molécula se polarice. De cualquier manera, la molécula es dipolar, es decir que presenta un polo positivo y otro negativo.La circunstancia de que la molécula de agua sea dipolar, y que en ella cada átomo de oxígeno deje dos pares de electrones libres, habilita a que se formen “puentes” de hidrógeno entre ellas, que unen las diversas moléculas en forma bastante fuerte.Estas propiedades eléctricas de la molécula de agua explican algunas de sus propiedades físicas.Esa cualidad dipolar, es lo que produce que muchas otras moléculas iguales, sean atraídas entre sí y se unan con gran facilidad, formando enormes cadenas moleculares. Esa tendencia de las moléculas de agua a agruparse (cohesividad) , es lo que hace que, en condiciones adecuadas, se mantengan fuertemente unidas, adoptando formas de tendencia esférica. Es también lo que hace que el agua situada sobre una superficie plana totalmente horizontal, forme una capa de cierta altura y bordes redondeados.Eso, en estado líquido, da lugar a la tensión superficial y en estado sólido al agrupamiento de las moléculas en cristales con forma de tetraedros, entre los que surgen los “huecos” que determinan su menor densidad respecto del agua líquida; por lo cual al solidificarse el agua se expande, y el hielo flota en el agua.Este comportamiento del agua al pasar al estado sólido, es excepcional con respecto a lo que ocurre con otras sustancias líquidas, que se contraen al solidificarse y se dilatan al calentarse.Otras consecuencias de ese agrupamiento molecular con la formación de los “huecos”, es lo que determina que el agua tenga grandes posibilidades de solubilidad de muchas sustancias. Del mismo modo, el punto de ebullición del agua, a 100ºC, es comparativamente superior al de otras sustancias líquidas, como por ejemplo los alcoholes; lo cual es debido a que para vencer esa atracción eléctrica existente entre sus moléculas, es necesaria una mayor cantidad de energía calórica.En el agua, la tensión superficial es la resultante de la fuerza de atracción intermolecular de las moléculas del agua asociadas por puentes de hidrógeno. Esto produce, por ejemplo, el efecto de que ciertos sólidos livianos, como una hoja de afeitar o una aguja de coser, o ciertos insectos, puedan flotar y aún desplazarse sobre la superficie del agua, a pesar de tener mayor densidad que ella.Si el líquido está embebido en una especie de continente sumamente fino, como una malla muy estrecha (por ejemplo el alcohol o el queroseno, entre las fibras de las mechas de un encendedor, un quemador, o una estufa a llama) o en un conducto de muy pequeño diámetro, eso produce el efecto de capilaridad por el cual el líquido asciende desde el interior hasta la punta superior de la mecha.

BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

Bioelementos y Biomoléculas.
Bioelementos. Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos. Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos.
Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías:
Bioelementos primarios o principales: C, H, O, N, P y S. Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total.Las propiedades físico-químicas que los hacen idóneos son las siguientes:
Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones. El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico. Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables. A causa configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes. Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc., permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas. Estos presentan características físicas y químicas diferentes, y dan a las moléculas orgánicas propiedades específicas, lo que aumenta las posibilidades de creación de nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los diferentes grupos. Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C - C), dobles (C = C) o triples, lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos.
Bioelementos secundarios: Mg, Ca, Na, K, Cl. Los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%.
Oligoelementos: Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo. Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son: indispensables: hierro, manganeso, cobre, cobalto, zinc; variables: flúor, iodo, boro, aluminio, silicio, vanadio, cromo, selenio, molibdeno y estaño.
Biomoléculas. Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los cuatro biolementos más abundantes en los seres vivos son el C, H, O y N, representando alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células. Según la naturaleza química, las biomoléculas pueden ser:
Biomoléculas inorgánicas: Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, dióxido de carbono) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).
Biomoléculas orgánicas: Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base de carbono. Están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia están también presentes nitrógeno, fósforo y azufre; otros elementos son a veces incorporados pero en mucha menor proporción. Las biomoléculas orgánicas son aminoácidos, proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos.
Agua
El agua es la sustancia química más abundante en la naturaleza, y constituye el componente principal de la estructura celular de los seres vivos.
Del 50 al 90% de la masa de los organismos vivos está constituída por agua. Así por ejemplo, constituye el 98% en un melón, el 80% en un pez y el 65% en un ser humano.
El citotoplasma, que es la materia básica de las células vivas, consiste en una disolución en agua, de sustancias grasas, carbohidratos, proteínas, sales y otros compuestos químicos similares.
Asimismo, el agua es el vehículo mediante el cual, a través de los procesos de disolución, de ósmosis y de capilaridad, circulan en los seres vivos los elementos nutrientes y se eliminan los desechos de los procesos vitales.
El agua actúa como disolvente transportando, combinando y descomponiendo químicamente esas sustancias. La sangre de los animales y la savia de las plantas contienen una gran cantidad de agua, y es por ellas que se transportan los alimentos digeridos hacia los niveles de aprovechamiento; y se recogen y transportan para ser finalmente expulsados del cuerpo los materiales de desecho (toxinas) resultantes de los procesos biológicos.
El agua desempeña también un papel importante en la digestión y absorción de los alimentos ingeridos, y una vez conducidos a los niveles de los tejidos, en la descomposición metabólica de moléculas nutrientes, tan esenciales para el mantenimiento de lo seres vivos, como las proteínas y los carbohidratos; lo que permite su incorporación al cuerpo o su utilización como elementos energéticos. Este proceso, llamado hidrólisis, se produce continuamente en las células vivas.
En los seres humanos y otros organismos biológicamente superiores, el agua está presente en numerosos procesos fisiológicos.
Si los pulmones no estuvieran siempre húmedos, no sería posible la respiración.
En el proceso digestivo, la saliva comienza mojando el alimento, lo que permite ingerirlo; al tiempo que contiene enzimas que comienzan su digestión.
En el mismo proceso digestivo, el agua presente en la masa alimenticia - proveniente de los propios alimentos o ingerida en adición a ellos - disuelve los jugos digestivos, permite la acción mecánica para facilitar su mezcla por los movimientos estomacales y peristálticos; y facilita su circulación a lo largo del tracto estomacal e intestinal a efectos de su digestión y ulterior absorción.
La humedad de la boca y la lengua, permite captar las sensaciones gustativas.
Las lágrimas humedecen los ojos, evitando el resecamiento de sus tejidos.
La humedad de la nariz facilita el filtrado del polvo que se respira y el calentamiento del aire; así como permite captar los olores.
La transpiración y su consiguiente evaporación, conjuntamente con el vapor de agua eliminado en la respiración, contribuye a mantener regulada la temperatura del cuerpo evitando en ciertos casos que alcance valores excesivos.
Básicamente, el agua está constítuida por la unión de dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno, que se unen formando un ángulo de 105º. El enlace, se produce por la atracción electrónica predominante del átomo de oxígeno, que es un elemento fuertemente electronegativo; lo cual determina que el par de electrones del enlace sea fuertemente atraído por el átomo de oxígeno.
Esto da por resultado, en cuanto a la polaridad, que en la parte de la molécula donde se encuentra el oxígeno la densidad electrónica sea mayor que en la parte donde se encuentra el hidrógeno; pero el predominio de la carga negativa hace que de toda la molécula se polarice. De cualquier manera, la molécula es dipolar, es decir que presenta un polo positivo y otro negativo.
La circunstancia de que la molécula de agua sea dipolar, y que en ella cada átomo de oxígeno deje dos pares de electrones libres, habilita a que se formen “puentes” de hidrógeno entre ellas, que unen las diversas moléculas en forma bastante fuerte.
Estas propiedades eléctricas de la molécula de agua explican algunas de sus propiedades físicas.
Esa cualidad dipolar, es lo que produce que muchas otras moléculas iguales, sean atraídas entre sí y se unan con gran facilidad, formando enormes cadenas moleculares. Esa tendencia de las moléculas de agua a agruparse (cohesividad) , es lo que hace que, en condiciones adecuadas, se mantengan fuertemente unidas, adoptando formas de tendencia esférica. Es también lo que hace que el agua situada sobre una superficie plana totalmente horizontal, forme una capa de cierta altura y bordes redondeados.
Eso, en estado líquido, da lugar a la tensión superficial y en estado sólido al agrupamiento de las moléculas en cristales con forma de tetraedros, entre los que surgen los “huecos” que determinan su menor densidad respecto del agua líquida; por lo cual al solidificarse el agua se expande, y el hielo flota en el agua.
Este comportamiento del agua al pasar al estado sólido, es excepcional con respecto a lo que ocurre con otras sustancias líquidas, que se contraen al solidificarse y se dilatan al calentarse.
Otras consecuencias de ese agrupamiento molecular con la formación de los “huecos”, es lo que determina que el agua tenga grandes posibilidades de solubilidad de muchas sustancias. Del mismo modo, el punto de ebullición del agua, a 100ºC, es comparativamente superior al de otras sustancias líquidas, como por ejemplo los alcoholes; lo cual es debido a que para vencer esa atracción eléctrica existente entre sus moléculas, es necesaria una mayor cantidad de energía calórica.
En el agua, la tensión superficial es la resultante de la fuerza de atracción intermolecular de las moléculas del agua asociadas por puentes de hidrógeno. Esto produce, por ejemplo, el efecto de que ciertos sólidos livianos, como una hoja de afeitar o una aguja de coser, o ciertos insectos, puedan flotar y aún desplazarse sobre la superficie del agua, a pesar de tener mayor densidad que ella.
Si el líquido está embebido en una especie de continente sumamente fino, como una malla muy estrecha (por ejemplo el alcohol o el queroseno, entre las fibras de las mechas de un encendedor, un quemador, o una estufa a llama) o en un conducto de muy pequeño diámetro, eso produce el efecto de capilaridad por el cual el líquido asciende desde el interior hasta la punta superior de la mecha.

Reacciones de Hipersensibilidad

HIPERSENSIBILIDAD
Introducción. Existe una reacción de hipersensibilidad cuando se desarrolla una respuesta inmune dirigida contra elementos que no debieran ser considerados como extraños, o hacia elementos patógenos, pero de una forma inadecuada. La anafilaxia es una de las formas más inquietantes de las alteraciones de la inmunidad, consistiendo en una respuesta inmune sistémica rápida y muchas veces devastadora. Este daño se debe a que el organismo ya conocía el antígeno, o sea se había sensibilizado y ante una nueva llegada de él se establece una reacción exagerada, y dañina o de hipersensibilidad. Estas reacciones pueden ser inmediatas, o tardías, y esto constituye otra manera de dividirlas, según que las manifestaciones sean en minutos u horas después de la exposición; o, ya sea que haya un lapso de 1 - 2 días para que se expresen. Esta clasificación se divide en 4 tipos, los cuatro tipos de la clasificación de Coombs y Gell de 1963 y se basa en el mecanismo de destrucción del tejido y los elementos inmunológicos que actúan:
· Tipo I ó anafiláctica
· Tipo II ó citotóxica
· Tipo III ó por complejos inmunes
· Tipo IV ó tardía
Inicialmente decíamos que unas reacciones pueden ser inmediatas, y de este tipo, son las I, II y III; en todas ellas hay una acción fundamental de anticuerpos, que se pone en contacto con antígenos y la reacción antígeno-anticuerpo da origen a una inflamación especial. El tipo IV es tardía y se caracteriza por la presencia fundamental de células, y no participan anticuerpos ni el complemento como ocurre en las otras tres.
Tipo I. Hipersensibilidad inmediata o alergia atópica. También denominada hipersensibilidad mediada por IgE (anafiláctica o inmediata ). Constituyen reacciones inflamatorias de instauración inmediata, aunque a veces semirretardada, inducida por antígenos específicos llamados alergenos, provocadas por la exposición repetida al mismo antígeno, por contacto, inhalación o ingestión , causada por la liberación masiva de mediadores inflamatorios (histamina, triptasa, prostaglandinas y leucotrienos) por leucocitos basófilos y mastocitos, como consecuencia de la unión, por su extremo Fc, de anticuerpos IgE frente a determinados antígenos, en la membrana de dichas células. Tales mediadores son los causantes de las manifestaciones clínicas, las cuales, según la vía de acceso y el grado de difusión intracorporal del alergeno, pueden adoptar una forma localizada - como la rinitis o el asma -, o generalizada - como las reacciones anafilácticas desencadenadas por medicamentos, picaduras de insectos o ciertos alimentos Los antígenos que estimulan la formación de respuestas de anticuerpo IgE causantes de las enfermedades atópicas se denominan alergenos. Puede tratarse de proteínas o glucoproteínas que forman parte de productos naturales o de sustancias químicas de naturaleza hapténica (por ej: la penicilina) que al unirse a una proteína portadora se convierten en material inmunogénico.

Existen tres tipos de alergenos según la vía de contacto con el mismo. Pueden ser inhalables (aeroalergenos), alergenos por ingestión (medicamentos, alimentos, etc.) o alergenos por inoculación (fármacos y venenos de picaduras de insectos). Los aeroalergenos son los que provocan, con mayor frecuencia, alergia atópica de las vías respiratorias (asma y rinitis alérgica). El diagnóstico se basa en la detección de la IgE específica, tests de provocación y tests intradérmicos.

La hipersensibilidad de tipo I se produce en dos etapas contiguas: sensibilización y desencadenamiento. En la etapa de sensibilización los anticuerpos IgE producidos en respuesta a un antígeno se unen a receptores de membrana de los mastocitos y/o basófilos. En la etapa de desencadenamiento, se reconocen, a su vez, dos fases, una fase inicial y una fase tardía. En la fase inicial, tras una nueva exposición al antígeno, ocurre la unión a los anticuerpos fijados a las células, lo que provoca la activación y liberación con gran rapidez de diversos mediadores preformados y de otros sintetizados de novo. La fase tardía, se desarrolla sin que exista una nueva exposición al antígeno y ocurre entre 2 a 24 horas luego de la exposición inicial.
Mecanismo. Tras el primer contacto sensibilizante con el antígeno, éste es captado por las CPA, las cuales lo procesan y exponen en la membrana unido a las moléculas MHC de clase II. De esta manera las CPA presentan el complejo antígeno-MHC II a los linfocitos T CD4+ de la subpoblación Th2. La liberación de citoquinas por parte de estas células actúa desencadenando la reacción alérgica: estimula la producción de IgE por los Linfocitos B, la desgranulación de mastocitos, y la liberación de mediadores por parte de los eosinófilos.

Las formas clínicas más frecuentes de enfermedad atópica son: la rinitis alérgica, el asma bronquial, la dermatitis atópica y la urticaria. Las manifestaciones clínicas y anatomopatológicas varían según la localización anatómica de la reacción de hipersensibilidad. La gravedad de las manifestaciones depende de la concentración de mastocitos presentes en los distintos órganos diana, por eso la piel, la mucosa respiratoria y el tracto digestivo son los órganos que expresan sintomatología frente a estas reacciones.
Anafilaxis o Anafilaxia, reacción alérgica aguda que aparece varios minutos después del contacto con un alergeno poniendo en peligro la vida por broncoespasmo y/o shock hipovolémico.
Este cuadro clínico se produce como resultado de la acción de los mediadores químicos liberados de forma súbita por mastocitos o basófilos. Esta liberación puede producirse como consecuencia de un mecanismo inmunológico IgE mediado (reacción anafiláctica) o un mecanismo no inmunológico (reacción anafilactoide).

Tipo II. Hipersensibilidad por anticuerpos citotóxicos Son procesos desencadenados por anticuerpos circulantes preformados que se unen a una célula diana, fijan complemento y la lisan Como consecuencia de la activación del complemento, se liberan fragmentos quimiotácticos (como el C5a) que provocan la infiltración de polimorfonucleares.
Los anticuerpos producidos durante la respuesta inmunológica se unen a Antígenos presentes en la superficie de las células u otros componentes tisulares.
Enfermedades que manifiestan hipersensibilidad tipo II: Rechazo a transplantes, Anemia hemolítica autoinmune, Síndrome de Goodpasture, Enfermedad hemolítica del recién nacido (Eritroblasatosis fetal), y algunas enfermedades autoinmunes como el Púrpura Trombocitopénico Idiopático, donde se supone que una infección previa por un virus con un antígeno semejante a una proteína de la membrana de las plaquetas, genera la producción de IgG contra las plaquetas.
Mecanismo. Los anticuerpos producidos durante la respuesta inmunológica se unen a Antígenos presentes en la superficie de las células u otros componentes tisulares. La IgG e IgM, cuando se unen a estos antígenos forman complejos Antígenos-Anticuerpos, que activan la vía clásica del complemento y generan mediadores de inflamación en ese sitio. La opsonización y la formación del Complejo de Ataque de membrana por la activación de la Cascada del Complemento, conlleva además a la Lisis Celular. Los Ac se fijan a las estructuras diana a través de los Ag, ocasionando su destrucción por 3 mecanismos posibles:
Activación del Complemento: Efecto lítico del componente C5b-9, Opsonización por el C3b y fagocitosis.
Fagocitosis: Previa Opsonización por el C3b e IgG, Cuando la estructura es muy grande para ser fagocitada, el fagocito libera el contenido de sus gránulos y lisosomas al exterior, causando daño a la estructura diana, pero también a otras estructuras del organismo próximas.
Efecto citotóxico de las células CCDA (Citotoxicidad Celular Dependiente de Ac) que se unen a las estructuras diana y producen su Apoptosis.

Tipo III. Hipersensibilidad mediada por inmunocomplejos. Se produce por depósito de inmunocomplejos. Los inmunocomplejos son agregados de antígeno, anticuerpos y complemento que normalmente son retirados de la circulación por fagocitosis directa o por transporte de los mismos hacia órganos, como el hígado, donde son fagocitados por los monocitos/macrófagos. Las reacciones de hipersensibilidad tipo II y tipo III son bastante parecidas. En ambas los inmunocomplejos pueden ser IgG o IgM, pero la diferencia fundamental es que el antígeno de las de tipo III es soluble y en las de tipo II se encuentra en la superficie celular. En todo caso, puesto que la acción perjudicial del anticuerpo (Ac) requiere su unión con el antígeno (Ag) formando complejos Ag-Ac, cabe englobar los fenómenos de inmunopatogenicidad mediada por anticuerpos bajo la denominación de lesiones o trastornos por complejos inmunes o inmunocomplejos. Ejemplos de enfermedades inmunes humanas complejas: Poliartritis nudosa, Glomerulonefritis post-estreptococica y Lupus eritematoso sistémico.

Tipo IV. Reacciones de hipersensibilidad retardada. Son las reacciones tardías mediadas por células. El prototipo es la reacción de Mantoux. Tras la administración de tuberculina a un paciente previamente sensibilizado, aparece la reacción a las 48-72 horas como una induración en el área de inyección; Ejemplos de patología por hipersensibilidad tipo IV es el rechazo agudo de los trasplantes los granulomas y la hipersensibilidad por contacto. Las denominadas reacciones de hipersensibilidad retardada constituyen reacciones inflamatorias debidas al reclutamiento y activación de macrófagos por el efecto de las citocinas liberadas por linfocitos TCD4+ al reconocer al antígeno en asociación con las moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de clase II en la membrana de las células presentadoras del antígeno (APC). En esta reacción, también denominada hipersensibilidad de tipo IV según la clasificación de Gell y Coombs, no intervienen los anticuerpos, a diferencia de lo que ocurre con las otras formas de mecanismos inmunes de lesiones inflamatorias. Todas estas reacciones inflamatorias o de "hipersensibilidad" tienen en común el hecho de estar iniciadas por una reacción inmunológica contra un antígeno y ocurrir en un individuo sensibilizado (es decir, son el resultado de una reestimulación antigénica en una persona que ya ha desarrollado una respuesta inmune celular frente a dicho antígeno.

Mecanismo. Los linfocitos T CD8 y CD4 cooperadores reconocen los antígenos con el complejo mayor de histocompatibilidad tipo I y II. Las células presentadoras de antígeno en este caso son los macrófagos que secretan IL-12, el cual estimula la proliferación de más linfocitos T. Los CD4+ secretan también IL-2 e interferón gamma, estimulando aún más la liberación de citocinas, de ese modo mediando la respuesta inmune. Las células CD8 destruyen las células diana al entrar en contacto con ellas mientras que los macrófagos activados producen enzimas hidrolíticas

SISTEMA DEL COMPLEMENTO

SISTEMA DEL COMPLEMENTO
Ya antes del fin del siglo XIX Ehrlich había usado el término "complemento" para designar la actividad del suero que podía complementar la capacidad de los anticuerpos específicos de lisar bacterias. Pero es Jules Bordet quien descubre (1895) este componente, caracterizado frente a los anticuerpos por su termolabilidad. En 1907 Ferrata comienza a caracterizar algunos de sus componentes recurriendo a métodos de diálisis. Por motivos meramente cronológicos, los componentes iban recibiendo denominaciones a base de números tras la letra "C" conforme se iban descubriendo. Por esta razón, su orden de actuación no guarda en general relación con su nomenclatura.

Nomenclatura. En la ruta clásica (incluyendo el sistema de ataque a la membrana), los componentes son (según su orden de actuación): C1q, C1r, C1s, C4, C2, C3, C5, C6, C7, C8 y C9. Muchos de ellos son proenzimas (zimógenos) que requieren su rotura proteolítica para convertirse en enzimas activas. Las formas activas se distinguen de las inactivas por una barra horizontal superior encima del componente implicado. Las formas inactivas se denominan colocando una "i" delante del componente respectivo. Ej.: la forma inactiva de C4b es iC4b. Cuando un componente se escinde proteolíticamente en dos, el fragmento de mayor tamaño se designa colocando tras la denominación del componente original una "b"; el fragmento de menor tamaño se designa con una "a" tras el nombre del elemento original. Ej.: la rotura del C3 genera un fragmento grande, denominado C3b y un fragmento pequeño, el C3a. Hay una excepción: el fragmento grande derivado de C2 se llama C2a, y el fragmento pequeño, C2b.
En la ruta alternativa, los componentes se suelen llamar factores, y en muchos casos su nomenclatura es a base de una letra mayúscula: factor B, factor D, factor H, factor P.

Se define el complemento como un sistema funcional de unas 30 proteínas del suero, que interaccionan entre sí de modo regulado formando una cascada enzimática, permitiendo una amplificación de la respuesta humoral. La activación y fijación del complemento a microorganismos constituye un importantísimo mecanismo efector del sistema inmune, facilitando la eliminación del antígeno y generando una respuesta inflamatoria. La mayoría de los componentes del complemento se sintetizan en el hígado (excepto C1q, D y P). El C1q lo sintetizan células epiteliales y el factor D el adipocito. Existen varios receptores específicos para distintos componentes activados del complemento, y que se localizan en distintas poblaciones de leucocitos. Hasta hace muy poco se hablaba de dos rutas de activación del complemento (la clásica y la alternativa), pero recientemente se ha descubierto una tercera vía, denominada vía de las lectinas.

Ruta clásica conecta con el sistema inmune adaptativo por medio de su interacción con inmunocomplejos.

Ruta alternativa conecta con el sistema de inmunidad natural o inespecífica, interaccionando directamente con la superficie del microorganismo.

Ruta de las lectinas es una especie de variante de la ruta clásica, pero que se inicia sin necesidad de anticuerpos, y por lo tanto pertenece al sistema de inmunidad natural.

VÍA CLÁSICA

Activación de C1. C1 es una proteína multi-subunitaria que contiene tres diferentes proteínas (C1q, C1r y C1s), se une a la región Fc de las moléculas de anticuerpos IgG e IgM que han reaccionado con el antígeno. El enlace de C1 al anticuerpo no ocurre si no está formado el complejo antígeno-anticuerpo, además el enlace de C1 al anticuerpo requiere de iones de calcio y magnesio. La unión de C1 a los anticuerpos es vía C1q la cual debe enlazar a por lo menos dos moléculas de anticuerpos para permitir su fijación firme. La unión de C1q resulta en la activación de C1r que a su vez activa C1s. El resultado es la formación de una “C1qrs” activada, la cual es una enzima que rompe a C4 en los fragmentos C4a y C4b.

Activación de C4 y C2 (generación de C3 convertasa). El fragmento C4b se une a la membrana y el fragmento C4a se libera al medio ambiente. La “C1qrs” activada también actúa sobre C2 y lo degrada a C2a y C2b. C2a se une a la membrana en asociación con C4b, y C2b es liberado. El complejo C4bC2a resultante es una C3 convertasa, que rompe a C3 en C3a y C3b.

Activación de C3 (generación de C5 convertasa). El fragmento C3b se une a la membrana en asociación con C4b y C2a, y el C3a es liberado al microambiente. El complejo C4bC2aC3b resultante es una C5 convertasa. La generación de C5 convertasa marca el final de la vía clásica.
Muchos de los productos de la vía clásica tienen actividades biológicas importantes que contribuyen a las defensas del cuerpo. Algunos de estos productos pueden también tener efectos dañinos si se producen de manera no regulada:

VÍA ALTERNATIVA

Esta vía es más antigua –desde el punto de vista evolutivo- que la clásica, diferenciándose además de ésta en que la vía alternativa no necesita anticuerpos para activarse, por lo que es un mecanismo de defensa importante en los estadios iniciales de la infección cuando todavía no se han sintetizado anticuerpos.

En el plasma, el factor C3 se escinde dando lugar a C3b y se combina con una molécula de agua, dando lugar a iC3b. Cuando C3b se une a las membranas de bacterias, hongos y parásitos, capta factor B formando el complejo C3bB sobre el que actúa el factor D liberando Ba y quedando el complejo C3bBb que tiene actividad convertasa de C3, siendo Bb la molécula responsable de la actividad proteolítica. Esa convertasa libera más factor C3b que al formar C3bBb3b retroalimenta el circuito y consigue su amplificación.
El complejo C3bBb3b puede actuar sobre C5 (es la C5convertasa de la vía alternativa) e iniciar la vía lítica que lleva a la lisis de los gérmenes. C3b puede unirse a receptores en la membrana de los fagocitos lo que favorece la fagocitosis.

COMPLEJO DE ATAQUE A LA MEMBRANA (FASE LÍTICA)

La C5 convertasa de la vía clásica (C4b2a3b) o de la vía alterna (C3bBb3b) rompe C5 en C5a y C5b. C5a permanece en la fase líquida y C5b se asocia rápidamente con C6 y C7 y se inserta en la membrana. Subsecuentemente C8 se enlaza, seguida de varias moléculas de C9. Las moléculas de C9 forman un poro en la membrana a través del cual el contenido celular se escapa y ocurre la lisis de la célula. La lisis no se da por un proceso enzimático, sino que se da a través de un daño físico a la membrana. El complejo consiste de C5bC6C7C8C9 y es referido como un complejo de ataque a la membrana (MAC). El C5a generado en la vía lítica tiene varias potentes actividades biológicas. La más potente es la actividad de anafilatoxina. Adicionalmente, es un factor quimiotáctico para los neutrófilos y estimula el estallido respiratorio en ellos y la producción de citocinas inflamatorias por macrofagos.

Consecuencias Biológicas de la activación del Complemento.

Lisis del microorganismo. Casi todos los virus envueltos sufren el ensamblaje del complejo de ataque a la membrana (MAC), lo que conduce a la lisis de la envuelta y desagregación de la nucleocápsida (p. ej., en herpesvirus, mixovirus, paramixovirus, retrovirus). Contra bacterias Gram-negativas el MAC suele ser bastante efectivo, pero hay notables excepciones: los fenotipos lisos de Escherichia coli y de Salmonella, debido a las cadenas laterales largas e hidrófilas del lipopolisacárido (LPS), evitan el ensamblaje del MAC. Igualmente, ciertas cepas de gonococo poseen en su membrana externa proteínas que se unen no covalentemente al MAC, evitando que éste se ensamble en la bicapa lipídica. Las bacterias Gram-positivas son normalmente resistentes al MAC, debido a que su pared gruesa de peptidoglucano impide que el complejo lítico alcance la membrana citoplásmica. Incluso algunos microorganismos producen proteínas que mimetizan las proteínas inhibidoras de la cascada del complemento, por lo que escapan a sus efectos.

Opsonización del antígeno o de los inmunocomplejos. La unión covalente de C3b y C4b a las bacterias y a los complejos inmunes supone la creación de multitud de ligandos reconocibles por los correspondientes receptores CR1 de la superficie de los fagocitos: esto representa una ayuda para la capacidad destructora intracelular de estas células. Además de estimular la fagocitosis, la opsonización por componentes del complemento puede igualmente estimular la exocitosis de gránulos, con lo que se liberan al exterior enzimas proteolíticas y la producción de radicales libres de oxígeno. El componente C5a estimula a que el fagocito multiplique aún más el número de sus receptores CR1, con lo que se potencia la opsonización y fagocitosis.

Solubilización de Inmunocomplejos. La unión del C3b a los inmunocomplejos los va disgregando en complejos de menor tamaño, los cuales son retirados de la circulación por medio de eritrocitos: los inmunocomplejos llegan al bazo y al hígado unidos a estos eritrocitos; en estos órganos, los complejos inmunes se separan de los eritrocitos, y pasan a los macrófagos fijos especializados, que los engullen y digieren. De esta forma, se evita que los inmunocomplejos se depositen en los tejidos.

Potenciación de la Respuesta Inflamatoria Los pequeños péptidos difusibles C3a y C5a, liberados durante la activación del complemento, cumplen la importante función de anafilotoxinas: reclutan células inflamatorias al sitio de infección (sitio de inflamación) y activan sus funciones efectoras. De los pequeños péptidos con actividad de anafilotoxinas liberados durante la activación del complemento, el más potente es el C5a, seguido por el C3a (1/20 de la de C5a). El C4a tiene poca actividad (sólo 1/2500 del C5a). Sus efectos son:
Activación de células mieloides: en neutrófilos esto se refleja en la potenciación de sus mecanismos matadores: estallido respiratorio, que les permitirá producir grandes cantidades de radicales libres. Se producen prostaglandinas (PG), sobre todo por los mastocitos en presencia de IgE, y eicosanoides como los leucotrienos (LT), con efectos diversos en la respuesta sistémica y en la local (uno de los leucotrienos actúa de factor quimiotáctico para fagocitos). Los neutrófilos aumentan sus moléculas de adhesión, lo que les permite adherirse a las células endoteliales, y finalmente pasar por diapédesis al tejido. Quimiotaxis sobre PMN neutrófilos, monocitos/macrófagos, eosinófilos y mastoscitos y basófilos. Degranulación de mastocitos tisulares: se libera el contenido, con histamina, serotonina y otros mediadores farmacológicamente activos, que promueven más contracción de la musculatura lisa e incremento de la permeabilidad capilar. La potenciación de la vasodilatación provoca la salida de fluido al tejido, lo cual a su vez acelera el paso del patógeno a alguno de los ganglios regionales, con lo que iniciará la respuesta inmune adaptativa.

RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA. Respuesta Humoral

RESPUESTA INMUNE ESPECIFÍCA HUMORAL
1. Linfocitos B El desarrollo de los linfocitos B tiene lugar en el saco vitelino, médula ósea e hígado fetales. Cuando el lactante tiene unos pocos meses de edad, sus células pre-B han terminado la primera fase de desarrollo llamándose entonces células B inactivas. Estas células inactivas sintetizan anticuerpos pero prácticamente no segregan ninguno. En lugar de ello introducen en un membrana unas 100.000 moléculas de anticuerpos cuya parte extracelular actuará como receptor de un antígeno específico si ello fuera necesario. Después de liberadas de la médula ósea, las células B inactivas se acumulan en los ganglios linfáticos, el bazo, el timo y otras estructuras linfoides. Las células B se activan cuando se encuentra con alguno de sus antígenos específicos, se decir con uno cuyos epítopos encajen con los puntos de reconocimiento de ligandos de los anticuerpos situados en la membrana de esta célula. La unión antígeno-anticuerpo activa la célula B desencadenando una rápida serie de divisiones mitósicas. De esta manera, una única célula B puede originar un gran número de clones o células idénticas. Algunas de estas células se diferencian y pasan a ser células plasmáticas que sintetizan y excretan gran cantidad de anticuerpos. Otras, por el contrario no se diferencian sino que permanecen en el tejido linfático, constituyendo las llamadas células B de memoria. La misión de estas células de memoria no es sintetizar anticuerpos sino permanecer como reserva por si en otra ocasión se ven expuestas al antígeno que provocó su formación, en cuyo caso producirán nuevamente células plasmáticas. Las células plasmáticas viven pocos días pero son capaces de sintetizar y segregar unas 2.000 moléculas de anticuerpos por segundo.

2. Anticuerpos (inmunoglobulinas) Los anticuerpos pertenecen a un grupo de glucoproteínas denominadas globulinas y por este motivo también se llaman inmunoglobulinas (Ig). Cada molécula de inmunoglobulina consta de 4 cadenas polipeptícas: dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras. Cada cadena está plegada de tal forma que el conjunto presenta la forma de una Y . Cada cadena pesada consta de 446 aminoácidos y son dos veces más grandes y pesadas que las cadenas ligeras que poseen unos 200 aminoácidos. Un puente disulfuro une una cadena pesada a una cadena ligera y, a su vez, las dos cadenas pesadas del cuerpo de la Y están unidas por puentes S-S. En los extremos de las cadenas ligeras se encuentran las llamadas zonas variables debido a que la secuencia de aminoácidos varía de un anticuerpo a otro para adaptarse a cada uno de los posibles antígenos. Estas secuencias de aminoácidos constituyen los puntos de unión antigénica. Las variaciones en las secuencias de las cadenas ligeras permiten que los anticuerpos presentes en un ser humano puedan ser varios millones. Además de la región variable, cada cadena ligera tiene una región constante formada por 106 aminoácidos cuya secuencia es idéntica para todos los anticuerpos. Las regiones constantes varían de una clase de anticuerpo a la otra. Se conoce 5 clases de inmunoglobulinas denominadas IgG, IgA, IgE, IgD e IgM . La enorme variabilidad que exhiben los anticuerpos de un adulto, que pueden ser varios millones diferentes, se explica mediante la hipótesis de la combinación somática. Según esta hipótesis, al nacer los cromosomas no disponen de los genes completos para sintetizar cada uno de estos anticuerpos, sino que el código genético dispone de una serie de secuencias independientes reunidas en genes completos, secuencias que se pueden reunir de forma aleatoria para formar un anticuerpo. De esta manera, dada la aleatoridad del proceso no es probable que un determinado linfocito B sintetice exactamente la misma secuencia que otro linfocito B. También es posible la existencia de mutaciones leves que induzcan la expresión de uno u otro anticuerpo. Los anticuerpos, de los que existen muchos billones de moléculas, intervienen en la inmunidad mediada por anticuerpos, también denominada inmunidad humoral por tener lugar en el plasma. Su función primordial es unirse a los antígenos constituyendo los complejos antígeno-anticuerpo.

RESPUESTA MEDIADA POR ANTICUERPOS (RH): el primer contacto de un antígeno con un organismo inmunocompetente desencadena una respuesta inmunológica con proliferación y diferenciación de las células que intervienen en este proceso, lo que se denomina respuesta primaria. Desde la entrada de la sustancia antigénica hasta la aparición de anticuerpos en el suero del individuo, trascurre un tiempo, denominado período de latencia, el que varía según el tipo y la dosis de antígeno administrado entre los 5 y 7 días. El primer anticuerpo que se detecta es la Ig M, cuya concentración va aumentando hasta alcanzar su máximo entre los 10 y 15 días postinoculación, desapareciendo luego rápidamente del suero. Aproximadamente 8-9 días después de la introducción del antígeno comienza a detectarse la aparición de Ig G, la que alcanza una concentración algo mayor que la de Ig M y decae luego.
Los anticuerpos son moléculas sintetizadas por los linfocitos B en respuesta al estímulo antigénico que tienen la propiedad de unirse especialmente al antígeno que indujo su producción. Son proteínas y se denominan inmunoglobulinas.

Características de los anticuerpos: La estructura mínima de un antígeno que es reconocida por un anticuerpo y es capaz de generar una respuesta inmune se denomina epítopo. Estos epítopos pueden resultar de la consecución de aminoácidos en la estructura primaria (epítopos lineales) o pueden resultar del plegamiento (estructura terciaria) de la proteína (epítopos conformacionales).
Las tres características fundamentales de un anticuerpo son la afinidad, la avidez y la especifidad). La especificidad para un antígeno determinado viene determinada por la secuencia de aminoácidos de sus dominios variables. La afinidad determina la rapidez con la que el Ac se une al Ag y viene determinada por la fuerza de la unión. Esta fuerza de unión, y por tanto la afinidad depende de los enlaces entre la Ig y el Ag. Estos enlaces pueden ser de varios tipos:

• Puentes de hidrógeno, iones de H compartidos por átomos del Ag y Ac.
• Enlaces electroestáticos, se dan cargas de polaridad opuesta entre Ac y Ag
• Fuerzas de Van der Waals, existen nubes electrónicas polarizadas.
• Enlaces hidrófobos, grupos hidrofóbicos del Ac y del Ag se unen excluyendo moléculas de agua.

Dependiendo del tipo y número de enlaces habrá mayor o menor afinidad de un anticuerpo por su antígeno. La avidez viene dada por el número de sitios de unión. Hay antígenos con secuencias repetitivas en su estructura. Estos antígenos se comportan de modo multivalente, y la fuerza de unión Ag-Ac es mayor que la simple suma de las afinidiades de cada uno de los sitios de unión del anticuerpo al antígeno. Así, a mayor número de sitios de unión, mayor avidez. Por ejemplo la Ig M pentamérica suele ser la más avida para un antígeno al presentar 10 sitios de unión.
La especifidad, la avidez y la afinidad vienen determinadas por la región Fab del anticuerpo. La función es determinada por el fragmento Fc.
Existen cinco clases:

IgG : es la predominante en las respuestas secundarias y constituye una defensa importante contra bacterias y virus. Es el único anticuerpo que atraviesa la placenta, y por lo tanto, es la inmunoglobulina más abundante en el recién nacido. El adulto normal sano, tiene una concentración de 700 miligramos por 100 ml de sangre. Es la inmunoglobulina que tiene la vida media más larga (25 días). Existen cuatro variedades de la misma: G1, G2, G3 y G4, con comportamientos diferentes ante la activación del complemento. Representa el 80% de los anticuerpos (valor normal= 900-1500 mg/100 ml o 9-15 g/L).
IgM: es la principal inmunoglobulina producida con rapidez en la respuesta inmunológica primaria. Es la más eficaz en la aglutinación, la fijación del complemento y en otras reacciones antígeno-anticuerpo, y también es importante en la defensa contra bacterias y virus. Se sintetiza primordialmente en el bazo, no traspasa la barrera placentaria, su vida media es de 5 días. Tiene dos subclases Ig M1 e Ig M2. (valor normal= 70-250 mg/100 ml o 0,2-2,5 g/L). Representa del 5 al 10% de las Ig séricas.Cada monómero lleva un dominio constante adicional. Tres unidades del pentámero están unidas por S-S y dos mediante una pieza J. Es la primera que sintetiza el neonato por sí sólo. Por su gran valencia son típicas aglutininas. Fijan y activan muy bien el complemento. Es efectiva citolítica

IgA: es la inmunoglobulina principal en secreciones como leche, saliva y lágrimas y en las secreciones de vías respiratorias, gastrointestinal y genital. Protege a las membranas mucosas de los ataques principalmente de virus. Su vida media es de unos 7 días, representa el 10% de todas las inmunoglobulinas, se sintetiza en los plasmocitos. No posee la capacidad de activar el complemento y por lo tanto no es un buen anticuerpo bacteriano. Desarrolla un importante papel en la prevención de las enfermedades alérgicas. (valor normal= 140-290 mg/100 ml o 1,4-2,9 g/L). Existen 2 subclases: IgA1 e IgA2.

IgE: tienen capacidad de unirse a los basófilos y mastocitos esto provoca la degranulación inmediata de estas células con liberación masiva de sustancias vasoactivas y diversos mediadores inflamatorios. Este es uno de los mecanismos de defensa con que cuenta el organismo contra los helmintos. Su dosificación es importante en la diferenciación de los cuadros alérgicos de aquellos que no lo son.( valor normal= 0,01-0,3 mg/100 ml o 0,001-0,03 g/L) Es la menos abundante en suero: 0.3µg/ml. Presenta un dominio adicional. Es la mediadora de las reacciones de hipersensibilidad Inmediata(alergias). Se unen a receptores específicos en la membrana de mastocitos y basófilos que al contacto con el alérgeno. Provocan la desgranulación, liberando histamina, prostaglandinas, leucotrienos y algunas citoquinas. Confiere protección frente a algunos helmintos, produciendo una reacción inflamatoria aguda


IgD: no se conocen sus funciones específicas ni su participación en los procesos inmunológicos. Es posible que actúe como un receptor de antígenos, cuando está presente en la superficie de ciertos linfocitos B en la sangre del cordón umbilical. (valor normal= de 0-3 años 0,5-10 UI/ml, mayores de 3 años 5-100 UI/ml). Representa el 0.2% de las Ig séricas, siendo su vida media de 2 a 3 días. Su región bisagra muy susceptible a proteolisis.
Aparece como Ig de membrana en los linfocitos B vírgenes, cuya función es de receptor antigénico.

Función de los anticuerpos: La función básica de los anticuerpos es unirse al antígeno. Consecuencia de esta unión Ac-Ag, se producirán diferentes funciones:
a) Aglutinación-Neutralización del antígeno. Al ser los anticuerpos bi-valentes (2 lugares de reconocimiento de antígeno), pueden producir la aglutinación del mismo, para su mejor eliminación. Además, cuando se recubre toda la superficie del patógeno con moléculas de anticuerpos, estamos hablando de “neutralización” del mismo. Existen toxinas que atacan a las terminaciones nerviosas, al unirse los anticuerpos a ellas “neutralizan” su efecto.
b) Opsonización – Fagocitosis. Pero este recubrimiento de la superficie, puede tener consecuencias posteriores. Así, los macrófagos, que tienen receptores para la porción cristalizable del anticuerpo (Fc) que se denominan FcR, pueden engullir los patógenos que han sido recubiertos por anticuerpo. En este caso, al recubrimiento se le reconoce con el nombre de opsonización.
c) Inmovilización del patógeno. Si el anticuerpo se une a la parte móvil del patógeno (cilios, flagelos), va a producir una inmovilización del mismo, reduciendo su patogenicidad.
d) Activación del complemento. Al unirse un Ac a un Ag se produce un cambio conformacional en la región Fc del anticuerpo que induce la activación del sistema del complemento.
e) Expulsión. Cuando las anticuerpos son del tipo IgE, y los antígenos son de parásitos, la unión IgE-Ag promueve la liberación de aminas vasoactivas que relajan la musculatura lisa y provocan diarrea en el intestino para expulsar al parásito.
f) Citolisis mediada por anticuerpos (ADDC). Otra función que viene mediada por receptores para la porción Fc del anticuerpo es la llamada citolisis mediada por anticuerpos (ADCC). Las células efectoras son mayoritariamente los linfocitos NK, que al reconocer el anticuerpo en una superficie del patógeno, liberan sustancias citotóxicas que atacan al antígeno.
g) Inmunidad en feto y neonato. En los primeros meses de vida las Igs maternas son el único mecanismo de defensa específica que tiene el recién nacido. Su sistema inmune no ha madurado aún, y no tiene modo de fabricar sus inmunoglobulinas propias en primera instancia.
Cada isotipo de anticuerpo desarrolla más efectivamente alguna de estas funciones efectoras Así, con una misma región variable, diferentes regiones constantes van a llevar asociadas diferencias en la función efectora del anticuerpo. Sólo por citar algunos ejemplos:
IgG, A y M: activan el complemento y neutralizan antígenos. IgA es el anticuerpo por excelencia de la inmunidad mucosa. IgM es el Ac responsable de las respuesta primaria en tanto que IgG es responsable de la respuesta secundaria y de la inmunidad neonatal. La IgD no tiene función aparente, en sangre está en bajas concentraciones. IgG1 es la más abundante en sangre. IgE es poco abundante, y es la especialista en la respuesta a parásitos.

h) Salida de IgA a mucosas La Inmunoglobulina A es el isotipo fundamental en las secreciones, especialmente en los epitelios de los tractos digestivo y respiratorio. Las células plasmáticas (estadío de diferenciación final de linfocitos B) productoras de IgA se encuentran predominantemente en el tejido conectivo (lamina propia) que subyace inmediatamente por debajo de muchas superficies epiteliales. La IgA sintetizada en la lámina propia se secreta como IgA dimérica asociada a una cadena de unión J. Esta forma polimérica de IgA se une selectivamente a un receptor de poli-inmunoglobulina (poli-Ig-R) que está presente en las superficies vasolaterales de las célu8las epiteliales. Una vez que la IgA dimérica se ha unido a dicho receptor, el complejo se internaliza en la célula y se transporta por el citoplasma de la célula epitelial en vesículas de transporte, hasta la porción apical de la célula. Este proceso se denomina transcitosis. Una vez en la zona apical de la célula epitelial el receptor de poli-Ig se fragmenta proteolíticamente, liberando la porción más externa del receptor todavía unida a la IgA dimérica. Este fragmento del receptor liberado junto a la IgA se denomina componente secretor, y parece que protege a la IgA dimérica de posibles degradaciones enzimáticas. Los tejidos con mayor síntesis de IgA son el intestino, el epitelio respiratorio, la mama (en épocas de lactancia) y otras glándulas exocrinas como las salivares y lacrimales.

Ontogenia B.


Los linfocitos B vírgenes que salen de medula ósea, expresan en su superficie IgM monomerica e IgD que van a interaccionar con el Ag durante la respuesta primaria. Así mismo poseen CD79 que tiene como función enviar señales intracelulares de activación (como el CD3 en los linfocitos T). El conjunto formado se denomina BCR. Al igual que los T, los linfocitos B requieren dos señales para activarse: una proveniente de la interacción del BCR con el Ag. (BCR-Ag) y la otra de la interacción con un linfocito TCD4. En la superficie del linfocito B también hay moléculas de adhesión que favorecen la interacción T-B: CD54, CD58 que interaccionan con la superficie del linfocito T, CD23 se expresa durante la activación de las células B, CD19 participa en el envió de señales intracelulares, CD21 es el receptor para un factor activado del C’.(señales del exterior). CD19, CD21 (comparables con el CD4 y CD8 de los linfocitos T).
Proliferacion B Los linfocitos B en circulación atraviesan las HEV para ingresan en el ganglio. En el área paracortical, los linfocitos B que poseen IgM pueden interaccionar con el Ag soluble, o en forma de inmunocomplejo que haya llegado por vía linfática desde el sitio de la infección. Esta intreraccion induce las primeras etapas de la activación B: En el área de contacto entre la paracorteza y el folículo primario, el linfocito B: aumenta de tamaño, se transforma en plasmoblasto y comienza a dividirse para generar células hijas idénticas. Algunas células hijas se diferencian en plasmocitos y comienzan la síntesis de IgM. Otras interaccionan con los TCD4 dentro del folículo (colaboración T-B).

Colaboracion T-B Comienza cuando un linfocito T reconoce un péptido en la superficie de un linfocito B( B funciona como CPA). Aumenta la expresión de B7 en el linfocito B activado y se produce la señal coestimuladora CD28-B7, que induce la expresión de CD40 que desencadena en el linfocito B señales de: proliferación celular y rescate de muerte por apoptosis.

INMUNIDAD ESPECÍFICA. Respuesta Inmune Celular

INMUNIDAD ESPECÍFICA
La inmunidad específica constituye la tercera línea de defensa del organismo y está representada por los linfocitos de los que existen dos clases: los linfocitos B (o células B) y los linfocitos T (o células T). Ambos derivan de la misma célula madre de la médula ósea a través de una serie de intermedios y ambos tienen las mismas características morfológicas. Algunos autores incluyen entre los linfocitos las células asesinas naturales (Natural Killer, NK) que se diferencian de los linfocitos B y T en su tamaño ligeramente mayor. Los linfocitos B son los representantes de la llamada inmunidad humoral caracterizada por la secreción de las proteínas llamadas anticuerpos, mientras que los linfocitos T son los representantes de la inmunidad medida por células ya que ellos atacan directamente a los gérmenes destruyéndolos por fagocitosis y disgestión.
Marcadores específicos. Las diferentes células del sistema inmunológico pueden distinguirse por disponer en sus membranas de unos marcadores (constituídos por receptores o ligandos) que juegan un papel muy importante en el reconocimiento y la adhesión de las células. Se conocen gran cantidad de estos marcadores que han sido denominados CD (iniciales de Cluster Designation). Funciones: Diferenciación y maduración celular, Linaje celular, Estado de activación celular, Receptores (Ag, C’, Igs, citocinas, etc.), Como moléculas de adhesión.
Antígenos. Químicamente, los antígenos son grandes moléculas, generalmente proteínas, aunque también pueden ser nucleoproteínas (proteínas + ácidos nucleicos), lipoproteínas, glucoproteinas y polisacáridos. Las moléculas grandes pero que son repetición de unidades más sencillas (por ejemplo la celulosa) no son antigénicas. Algunas sustancias de tamaño pequeño que pueden inducir reactividad pero no una respuesta inmune se denominan haptenos (por ejemplo la penicilina y otros muchos medicamentos que se pueden unir a algunas proteínas dentro del organismo para formar unos complejos proteicos que tienen actividad antigénica). Las bacterias enteras, los virus o parte de los mismos pueden actuar como antígenos. Otros antígenos son los pólenes, la clara del huevo, los órganos transplantados y otras muchas sustancias presentes en el medio ambiente. De estos compuestos una parte muy pequeña es la responsable de desencadenar la respuesta inmune. Esta región se denomina epitopo o determinante antigénico. Como se ha indicado anteriormente a cada uno de estos determinantes antigénicos corresponde un sitio de reconocimiento en las cadenas ligeras de los anticuerpos.
En los leucocitos y en todas las células del organismo (excepto en los glóbulos rojos) existen una serie de glicoproteínas antigénicas denominadas HLA (Human Leukocite Antigen) o complejos antigénicos principales de histocompatibilidad (MHC) que actúan como marcadores de las mismas. Su función es permitir que los linfocitos T puedan reconocer las células propias de las invasoras. Sin embargo las MHC son también las culpables de que se produzcan rechazos cuando son transplantados órganos de donantes que no sean gemelos. Se conocen dos clases de MHC:
Las MHC de tipo I son proteínas de membrana existentes en todas las células del organismo excepto los glóbulos rojos y espermatozoides.
Las MHC de tipo II sólo están presentes en las células del timo o en las células T que han sido activadas por exposición a un antígeno
Para que tenga lugar una respuesta inmune, los linfocitos B y T tienen que reconocer que se encuentran ante una sustancia extraña. Los primeros pueden reconocer cualquier antígeno presente en los medios extracelulares. Por el contrario, los linfocitos T sólo reconocen algunos fragmentos que han sido previamente procesados y acoplados a los complejos antigénicos de histocompatibilidad (MHC).
Por otra parte, continuamente se encuentran en el organismo fragmentos de péptidos y proteínas que están siendo sintetizadas por la maquinaria de las células o que provienen de la destrucción de otras que están siendo recicladas. Algunos de estos fragmentos son captados por los MHC que, de alguna manera los estabilizan y los llevan hasta la membrana. Los MHC-I captan polipéptidos de 8 a 9 aminoácidos, mientras que los MHC-II capturan moléculas de 13 a 17 aminoácidos. Cuando uno de estos fragmentos lleva acoplado un MHC, los linfocitos T los ignoran; en caso contrario, los linfocitos T asumen que se trata de una proteína extraña y la atacan. Un tipo especial de células, llamadas células presentadoras de antígenos (APCs) procesan estos fragmentos extraños. Entre ellas, se encuentran los macrófagos, las células B y las células dendríticas. Las APCs están localizadas en zonas críticas (piel, membranas mucosas, tracto digestivo y respiratorio, etc.) donde son más probables las invasiones por células o materias extrañas. Las células presentadoras de antígeno actúan mediante la siguiente secuencia de sucesos:
*Reconocimiento del invasor
*Fagocitosis o endocitosis incorporando los materiales extraños en vesículas fagocíticas
*Digestión parcial mediante enzimas situadas en las vesículas. Al mismo tiempo, las células fabrican MHC-II
*Fusión de las vesículas
*Unión de los fragmentos de péptidos a las MHC-II
*Exocitosis e incorporación de las moléculas portadoras de MHC-II a la membrana
Citokinas Las citokinas son pequeños polipéptidos con actividad hormonal que son sintetizadas y excretadas por numerosas células (linfocitos, monocitos, fibroblastos, células endoteliales, etc). Muchas de ellas son autocrinas, aunque la mayoría son endocrinas. Cuando son producidas por los linfocitos, se llaman interleukinas, monokinas cuando son producidas por los monocitos y factores de crecimiento o de inhibición según actúen (*)
Células T Al igual que los linfocitos B, las células T disponen en su membrana celular de lugares de reconocimiento de antígeno (o receptores de las células T). A través de ellos, se unen a los antígenos que llegan al organismo, rechanzando cualquier otro fragmento proteico que lleve unido un MHC. El reconocimiento del antígeno representa el primer paso en esta inmunidad mediada por células. Además, las células T necesitan de un co-estimulador para ponerse en marcha. Este puede ser una de las citokinas antes descritas. En este momento, el linfocito T queda activado y comienza a proliferar rápidamente produciéndose un gran número de clones y otras células afines, entre las que se encuentran las células colaboradores (T Helpers), las células citotóxicas, las células de memoria y las células supresoras
Células colaboradoras (T Helpers o TH): también llamadas T4 estas células llevan una proteína CD4. Al ser activadas segregan una variedad de citokinas que ayudan a la proliferación de los linfocitos B y T. Una de las más importantes es la interleukina IL-2 que es fundamental para poner en marcha a multiplicación de las células T. Además, la IL-2 actúa como cofactor para activar más células TH, las células citotóxicas y las NK.
Células citotóxicas T (CT): estas células llevan la proteína CD8 y actúan como células citolíticas. Para lisar las células extrañas requieren de la activación por IL-2 u otras citokinas producidas por las TH.
Células T supresoras (TS): estas células no son bien conocidas pero se cree que producen sustancias como el TGF-b que inhibe la proliferación de las células T y B y actuarían para contrarrestar la activación producida por las otras
Células de memoria: están programadas para reconocer el antígeno invasor original. Si el mismo tipo de patógeno vuelve a invadir el organismo, las células de memoria son capaces de reaccionar con enorme rapidez de modo que el invasor es destruido antes de que comience a causar cualquier daño y antes de que aparezca cualquier síntomas
Otras células derivadas de los linfocitos T son las llamadas de hipersensibilidad retardada que llevan en su membrana proteínas CD4 ó CD8 y que segregan interferones cuando son activadas. El interferón activa a los macrófagos los cuales, a su vez, destruyen al invasor.
Las células T citotóxicas son, quizás, las más importantes en la lucha contra los invasores. Tan pronto estos son reconocidos, dejan el tejido linfoide y emigran al lugar de la infección o de la inflamación. Allí, se unen a las células invasoras que llevan el mismo antígeno que "disparó" su proliferación y las eliminan mediante dos mecanismos:
- segregando una citokina, la perforina capaz de hacer agujeros en las membranas de los invasores produciendo la lisis
- segregando la citotoxina, una proteína capaz de fijarse a algunas enzimas que regulan la síntesis del DNA del invasor.
Además las células citotóxicas producen interferón gamma que, a su vez, activa neutrófilos y macrófagos, actuando en particular sobre sus efectos fagocíticos.
RESPUESTA INMUNE CELULAR
FASES DE LA RIC
1. Presentación antigénica
2. Activación, proliferación y producción de citoquinas
3. Diferenciación de células efectoras
1. Presentación antigénica La presentación del Ag a los linfocitos T requiere una restricción por parte de las moléculas de histocompatibilidad de clase I (linfocitos Tc) o II (linfocitos Th). La función de las moléculas MHC consiste en unir pequeños péptidos resultantes de la degradación intracelular de los patógenos y llevarlos hacia la membrana celular, donde el complejo péptido/MHC es reconocido por los linfocitos T.
Las moléculas MHC de clase I se encuentran en la membrana de todas las células humanas, excepto los eritrocitos y los espermatozoides, mientras que los HLA de clase II solo se hallan en las células presentadoras de antígenos y en los linfocitos B.
Procesamiento del Ag es la degradación del Ag proteico en pequeños péptidos que serán ensamblados en las moléculas MCH recién sintetizadas y llevadas a la superficie celular de la CPA para ser presentados a los linfocitos T.
Las células accesorias (macrófagos y células dendríticas, principalmente) tienen por función procesar los antígenos y presentar los péptidos resultantes asociados a las moléculas HLA de clase I o II, para su reconocimiento por los linfocitos TCD8(Tc) y TCD4(Th), respectivamente.

VÍA ENDÓGENA. Las moléculas MHC I en situación normal, se unen a péptidos derivados de las moléculas propias y en caso de infección por un parásito intracelular o virus se unen a péptidos derivados de proteínas del patógeno. En ambos casos los péptidos derivan del procesamiento citosólico del Ag endógeno. Las células que presentan estos Ag endógenos unidos a moléculas MCH I son células nucleadas enfermas que han procesado péptidos de parásitos intracelulares, virus o de proteínas tumorales para ser presentados a linfocitos Tc CD8. Estas células son llamadas “células diana” para no confundirlas con las CPA “profesionales”. En dichas células se sintetizan las proteínas virales, extrañas y, por lo tanto, antigénicas, que son degradadas en el citosol por los proteosomas, una maquinaria enzimática. Los péptidos son luego transferidos a las unidades transportadoras (o TAP, por Transporters Associated with Antigen Processing) que se encuentran en la membrana del retículo endoplásmico, las que los conducen hacia el interior de este. Una vez en el Golgi, los péptidos se unen con las moléculas HLA-I y, después, son transportados a la membrana celular para su reconocimiento por el receptor del linfocito TCD8. La unión del receptor del linfocito T con el complejo péptido/HLA no es suficiente para desencadenar una respuesta inmune.

VÍA EXÓGENA. Las moleculas MCH clase II se unen a péptidos derivados de Ag exógenos que previamente han sido introducidos en la CPA por endocitosis o fagocitosis y que son sometidos al procesamiento endocítico. Estas CPA ”profesionales”, presentan péptidos exógenos a los linfocitos THCD4. Los péptidos extracelulares se unen a las MHC II generados de la endocitosis o fagocitosis de microorganismos (internalización por las CPA). Las MHC II se unen en el retículo endoplásmico a una proteína denominada invariante que bloquea la unión de péptidos propios a la MHC II. Se produce una migración posterior de este complejo al aparato de Golgi y posteriormente al endosoma-fagosoma, donde se degrada la proteína invariante, permitiendo la unión del péptido exógeno. Una vez producida la unión MHC II-antígeno estos se desplazan a la membrana citoplásmica donde se exponen al reconocimiento por los linfocitos Th CD4: vía exógena o endocítica.
2. Activación, proliferación y producción de citoquinas. Una vez que la CPA ha procesado el Ag en el sitio de la infección migra a través de vasos linfáticos aferentes hasta el ganglio regional más cercano. Allí se ubica en el área paracortical, cercana a una HEV con el fin de interaccionar con los linfocitos que la están atravesando. Para que un linfocito T se active debe recibir dos tipos de señales: 1)Señal especifica: que corresponde a la interacción TCR con el complejo MCH-Ag. 2)Señal inespecífica: originada por la interacción de moléculas coestimuladoras presentes en el linfocito T y en la CPA. Una vez que los clones T se han activado comienzan a proliferar y a diferenciarse para generar células efectoras y células de memoria. Durante la respuesta 1a. la activación y proliferación ocurren área paracortical del ganglio, mientras que en una respuesta 2a. pueden ocurrir directamente en el sitio de infección. La selección clonal es un proceso de selección, activación y maduración de una célula T y/o B específica (clon) para un antígeno determinado. Las etapas del proceso incluyen el reconocimiento del antígeno por un linfocito específico (reconocimiento o selección clonal), la activación de ese clon celular (expansión clonal) y la generación a partir de éste de linfocitos efectores y de memoria.
3. Diferenciación de células efectoras y su respuesta. Los linfocitos T se diferencian en Th (helper o cooperadores) que tienen la función de ayudar y coordinar la acción de los linfocitos B (respuesta humoral o de anticuerpos) y los linfocitos Tc (citolíticos o respuesta celular). Otro subconjunto de las células T reguladoras actúa para desactivar o suprimir a las células inmunes. Las células T citotóxicas le ayudan al cuerpo a deshacerse de las células que han sido infectadas por virus así como también de las células que han sido transformadas por el cáncer. Ellas son responsables también del rechazo de tejidos y órganos injertados. Los linfocitos Th (cooperadores, CD4+) se diferencian en:

Th1: coordinan la respuesta celular mediante la síntesis de IL2 e Interferón gamma activan la acción de macrófagos, linfocitos Tc y células NK). Los Th1 median respuestas celulares inflamatorias (HR) por medio del IFN gamma y la citotoxicidad de los T CD8 por acción de IL-2 e IFNgamma, este último también induce la producción de Ac fijadores del C´ y opsonizantes.

Th2: coordinan la respuesta humoral mediante la síntesis de IL4, IL5, IL-6,IL10 e IL13 Þ estímulo de la maduración de linfocitos B y producción de anticuerpos. Los Th2 son potentes inductores de la R. humoral:

IL-4 conduce a la producción de IgE.

IL-4 e IL-13 estimulan la producción de Ac neutralizantes IgG1.

IL-4, IL-10, IL-13 actuan como reguladores negativos de la inflamación.

IL-5 activa eosinofilos que participan en la eliminación de helmintos.