Estructuras superficiales de los microorganismos como fuente de PAMP
El desarrollo de una defensa antiinfecciosa completa depende en gran medida de la estructura antigénica del patógeno. El elemento básico de la pared celular de la gran mayoría de los microorganismos es el peptidoglicano, un polímero complejo que incluye residuos de ácido murámico y componentes peptídicos.
La arquitectura superficial es específica para diferentes grupos de microbios, lo que determina el conjunto de ligandos potenciales (PAMP) para el sistema inmunitario:
| Grupo de microorganismos | Arquitectura superficial | Patrones clave (PAMP) |
|---|---|---|
| Bacterias grampositivas | Una capa gruesa de peptidoglicano (muramilpéptidos) situada en el exterior | Ácido lipoteicoico (atraviesa la envoltura hasta la membrana) |
| Bacterias gramnegativas | El peptidoglicano está cubierto por una bicapa lipídica externa adicional | LPS (lipopolisacárido) que contiene el lípido A tóxico |
| Micobacterias | Pared enriquecida con compuestos lipídicos complejos | Ácido micólico, glicolípidos, lipoarabinomananos |
Independientemente del grupo, muchas bacterias pueden poseer opcionalmente cápsula y flagelos. La estructura antigénica de los virus es fundamentalmente diferente: están representados por una nucleocápside, dentro de la cual se oculta un nucleoproteína (un complejo de ácido nucleico y proteínas específicas).
Inmunidad innata: receptores y reconocimiento
La configuración química de los PAMP determina directamente la naturaleza de la respuesta de las células de la inmunidad innata. Las principales células efectoras en esta etapa son las células dendríticas y los representantes de la estirpe mieloide (macrófagos, neutrófilos, monocitos). Su tarea clave es la fagocitosis del patógeno y la transmisión de señales para activar la respuesta adaptativa.
Para detectar moléculas extrañas, las células utilizan receptores de reconocimiento de patrones:
- Receptores de membrana: representados principalmente por la familia de los TLR (receptores tipo Toll). Entran en contacto con los PAMP ubicados directamente en la superficie del microbio.
- Receptores intracelulares: necesarios para la detección de patrones ocultos. Por ejemplo, el peptidoglicano de los microbios grampositivos es capaz de activar los receptores NOD citosólicos. Otro ejemplo es el receptor TLR-9, localizado en gránulos citoplasmáticos; su diana son las secuencias CpG específicas del ADN bacteriano.
Cabe destacar que los linfocitos activados (células de la respuesta adaptativa clásica) también expresan TLR en su superficie. La capacidad de los linfocitos para responder directamente a los PAMP demuestra que la división estricta del sistema inmunitario en componentes innatos y adquiridos es convencional.
Respuesta independiente de timo a los PAMP
Durante la evolución, los receptores de las células linfoides aprendieron a reconocer moléculas extrañas de los microbios como antígenos. Una parte significativa de los componentes microbianos es capaz de activar los linfocitos B directamente, sin señales de ayuda de las células T. Estas estructuras se denominan antígenos independientes de timo (TI).
- Antígenos TI de tipo I (un ejemplo clásico es el LPS de bacterias gramnegativas) actúan como mitógenos directos para los linfocitos B.
- Antígenos TI de tipo II (por ejemplo, polisacáridos bacterianos de alto peso molecular) desencadenan una respuesta humoral mediante el entrelazamiento y la agrupación de los receptores BCR en la membrana de la célula B.
Especificidad de la respuesta inmunitaria independiente de células T:
- La ausencia de ayuda por parte de las células T da lugar a la síntesis predominante de anticuerpos de clase IgM.
- La afinidad (atracción) de las inmunoglobulinas producidas por los epítopos del antígeno sigue siendo baja.
- La respuesta inmunitaria secundaria se forma de manera muy débil o está ausente por completo.
La principal ventaja de la cascada independiente de células T es su velocidad. La respuesta humoral se despliega rápidamente, conteniendo la infección hasta el momento en que madura una respuesta fuerte dependiente de células T. Los anticuerpos son especialmente eficaces contra las formas extracelulares de patógenos y exotoxinas. Al mismo tiempo, la interacción de los PAMP con los TLR estimula la activación de los linfocitos Th1, lo que orienta al sistema inmunitario hacia el desarrollo de una respuesta celular fiable.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Cuáles son las principales familias de receptores de reconocimiento de patrones (PRR) identificadas en humanos?
Los receptores de reconocimiento de patrones celulares de la inmunidad innata se dividen en cinco familias principales.
- Receptores tipo Toll (Toll-like receptor, TLR): reconocen PAMP en las membranas y endosomas.
- Receptores tipo NOD (NOD-like receptor, NLR): reconocen peptidoglicanos.
- Receptores tipo RIG (RIG-like receptor, RLR): reconocen ARN.
- Receptores de manosa: se unen a residuos de carbohidratos.
- Receptores barredores (Scavenger): internalizan lipoproteínas y LPS.
¿Qué PRR intracelulares existen y qué ligandos reconocen?
Los receptores de reconocimiento de patrones intracelulares se localizan en el citosol o en las membranas endosómicas y reconocen patógenos intracelulares.
- Receptores tipo NOD (NLR, NOD1, NOD2): reconocen peptidoglicanos bacterianos.
- Receptores tipo RIG (RLR, RIG-I, MDA5): reconocen ARN virales.
- DAI (DNA-dependent activator of IRFs): reconocen ADN.
- TLR endosómicos (TLR-3, TLR-7, TLR-8, TLR-9): reconocen ácidos nucleicos virales y bacterianos.
¿Qué receptores tipo Toll (TLR) son responsables del reconocimiento de ácidos nucleicos virales?
Los receptores tipo Toll endosómicos son los responsables del reconocimiento de ácidos nucleicos virales.
- TLR-3: reconoce ARN bicatenario (ARNb/c) de los virus.
- TLR-7: reconoce ARN monocatenario (ARNm/c) de los virus (por ejemplo, influenza, VIH).
- TLR-8: también reconoce ARN monocatenario (ARNm/c).
- TLR-9: reconoce motivos CpG no metilados en el ADN de virus y bacterias.
¿Qué proteínas adaptadoras y vías de señalización se activan tras la unión de los PAMP a los TLR?
Tras la unión de los PAMP a los TLR, se activan dos cascadas principales de transducción de señales.
- Vía dependiente de MyD88: utiliza las proteínas adaptadoras MyD88 y Mal. La señal se transmite a través de las quinasas IRAK, IRAK4, TRAF-6 y TAK1, lo que conduce a la activación del factor de transcripción NF-κB y a la síntesis de citoquinas proinflamatorias.
- Vía independiente de MyD88 (para TLR-3 y TLR-4): utiliza las proteínas adaptadoras TRIF y TRAM. La señal se transmite a través de las proteínas RIP1 y TRAF3, iniciando la activación de los factores NF-κB e IRF3, lo que conduce a la inducción de genes de interferón.
¿Qué citocinas proinflamatorias liberan los macrófagos en respuesta a la estimulación de sus PRR?
Las fuentes indican los siguientes productos de la activación de los PRR y sus vías de señalización asociadas:
- Factor de necrosis tumoral alfa (TNFα): su síntesis está relacionada con la activación de la vía dependiente de MyD88 y el factor de transcripción NF-κB; el TNFα es secretado por los macrófagos activados.
- Interleucina-1β (IL-1β): para la formación del producto funcionalmente activo es necesario el procesamiento de la molécula precursora inactiva por la caspasa 1 dentro del inflamasoma.
- Interleucina-12 (IL-12): es producida por los macrófagos activados; su producción es inducida por patógenos reconocidos por los TLR y otros PRR. La IL-12 induce la diferenciación de células Th1.
Para recordar la diferencia en la estructura del LPS, use la asociación: «Lípido A: Agresivo». Este fragmento lipídico corto dentro del lipopolisacárido de las bacterias gramnegativas actúa como endotoxina y causa reacciones graves.
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué el lípido A tiene tanta importancia clínica?
El lípido A es un componente tóxico de la membrana externa de las bacterias gramnegativas. Funciona como una endotoxina asociada con las principales manifestaciones de la agresividad biológica de estos microorganismos.
¿Por qué las células inmunitarias necesitan receptores intracelulares si ya existen TLR superficiales?
Algunos patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP), como el ADN bacteriano o las capas profundas del peptidoglucano, no son accesibles desde el exterior. Los receptores NOD y los TLR-9 actúan dentro del fagocito para detectarlos.
¿Cuál es la principal desventaja de la respuesta independiente de timo?
Con esta respuesta se producen anticuerpos de baja afinidad (principalmente IgM) y prácticamente no se forma memoria inmunológica, por lo que la respuesta secundaria es débil.
Qué más repasar sobre el tema
- Estructura de la nucleocápside y estructura antigénica de los virus
- Mecanismo de activación de linfocitos B mediante la agrupación de receptores BCR
- Antígenos de superficie específicos de hongos patógenos y protozoos
- Papel de los linfocitos Th1 en la coordinación de la respuesta inmunitaria celular
- Estructura molecular del ácido micólico y de los lipoarabinomananos
Domina el tema por completo en el curso «Inmunología»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «Receptores de reconocimiento de patrones y PAMP» y otras 723 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 23 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Inmunidad en la defensa y el daño del organismo. Patología de la inmunidad»
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.