Inmunología

La inmunología es una rama de la biología y la medicina ^{[ 1 ]} que abarca el estudio de los sistemas inmunitarios ^{[ 2 ]} en todos los organismos .

La inmunología describe, mide y contextualiza el funcionamiento fisiológico del sistema inmunitario en estados de salud y enfermedad; las disfunciones del sistema inmunitario en trastornos inmunológicos (como enfermedades autoinmunes , hipersensibilidades , inmunodeficiencias ^{[ 3 ]} y rechazo de trasplantes ^{[ 4 ]} ); y las características físicas, químicas y fisiológicas de los componentes del sistema inmunitario in vitro ^{[ 5 ]} , in situ e in vivo ^{[ 6 ]} . La inmunología tiene aplicaciones en numerosas disciplinas de la medicina, particularmente en los campos del trasplante de órganos, oncología, reumatología, virología, bacteriología, parasitología, psiquiatría y dermatología.

El término fue acuñado por el biólogo ruso Ilya Ilyich Mechnikov , ^{[ 7 ]} quien impulsó los estudios sobre inmunología y recibió el Premio Nobel por su trabajo en 1908 con Paul Ehrlich "en reconocimiento a su labor en el campo de la inmunidad". Clavó pequeñas espinas en larvas de estrellas de mar y observó células inusuales alrededor de las espinas. Esta era la respuesta activa del cuerpo tratando de mantener su integridad. Fue Mechnikov quien observó por primera vez el fenómeno de la fagocitosis , ^{[ 8 ]} en el cual el cuerpo se defiende de un cuerpo extraño. Ehrlich acostumbró ratones a la ricina y la abrina, sustancias venenosas. Después de alimentarlos con dosis pequeñas pero crecientes de ricina, comprobó que se habían vuelto "resistentes a la ricina". Ehrlich interpretó esto como inmunización y observó que se iniciaba abruptamente después de unos días y seguía presente después de varios meses.

Antes de la designación de inmunidad , ^{[ 9 ]} de la raíz etimológica immunis , que en latín significa 'exento', los primeros médicos caracterizaron órganos que más tarde se demostrarían como componentes esenciales del sistema inmunitario. Los órganos linfoides importantes del sistema inmunitario son el timo , ^{[ 10 ]} la médula ósea y los principales tejidos linfáticos como el bazo , las amígdalas , los vasos linfáticos , los ganglios linfáticos , las adenoides y el hígado . Sin embargo, muchos componentes del sistema inmunitario son de naturaleza celular y no están asociados con órganos específicos, sino que se encuentran integrados o circulan en diversos tejidos ubicados en todo el cuerpo.

La inmunología clásica se relaciona con los campos de la epidemiología y la medicina . Estudia la relación entre los sistemas corporales, los patógenos y la inmunidad. La primera mención escrita de la inmunidad se remonta a la peste de Atenas en el año 430 a. C. Tucídides observó que las personas que se habían recuperado de un episodio previo de la enfermedad podían cuidar a los enfermos sin contraerla nuevamente. ^{[ 11 ]} Muchas otras sociedades antiguas tienen referencias a este fenómeno, pero no fue hasta los siglos XIX y XX que el concepto se desarrolló como teoría científica.

El estudio de los componentes moleculares y celulares que conforman el sistema inmunitario, incluyendo su función e interacción, es la ciencia central de la inmunología. El sistema inmunitario se ha dividido en un sistema inmunitario innato más primitivo y, en los vertebrados , un sistema inmunitario adquirido o adaptativo . Este último se subdivide en componentes humorales (o de anticuerpos ) y celulares . ^{[ 12 ]}

El sistema inmunitario tiene la capacidad de reconocer lo propio y lo ajeno. ^{[ 13 ]} Un antígeno es una sustancia que desencadena la respuesta inmunitaria. Las células que participan en el reconocimiento del antígeno son los linfocitos. Una vez que lo reconocen, secretan anticuerpos. Los anticuerpos son proteínas que neutralizan los microorganismos causantes de enfermedades. Los anticuerpos no matan directamente a los patógenos, sino que identifican los antígenos como objetivos para su destrucción por otras células inmunitarias, como los fagocitos o las células NK.

La respuesta (de anticuerpos) se define como la interacción entre anticuerpos y antígenos . ^{[ 14 ]} Los anticuerpos son proteínas específicas liberadas por un tipo específico de células inmunitarias conocidas como linfocitos B  , mientras que los antígenos se definen como cualquier sustancia que induce la generación de anticuerpos ( generadores de anticuerpos ) . La inmunología se basa en la comprensión de las propiedades de estas dos entidades biológicas y la respuesta celular a ambas.

Actualmente, resulta evidente que las respuestas inmunitarias contribuyen al desarrollo de muchos trastornos comunes que tradicionalmente no se consideraban inmunológicos, ^{[ 15 ]} incluyendo afecciones metabólicas, cardiovasculares, cáncer y enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer. Además, el sistema inmunitario tiene implicaciones directas en las enfermedades infecciosas (tuberculosis, malaria, hepatitis, neumonía, disentería e infestaciones por helmintos). Por lo tanto, la investigación en el campo de la inmunología es fundamental para los avances en medicina moderna, investigación biomédica y biotecnología.

La especificidad del enlace entre anticuerpo y antígeno ha convertido al anticuerpo en una excelente herramienta para la detección de sustancias mediante diversas técnicas de diagnóstico. Los anticuerpos específicos para un antígeno deseado pueden conjugarse con un marcador isotópico (radio) o fluorescente , o con una enzima formadora de color para su detección. Sin embargo, la similitud entre algunos antígenos puede dar lugar a falsos positivos y otros errores en dichas pruebas debido a la reactividad cruzada de los anticuerpos con antígenos que no coinciden exactamente. ^{[ 16 ]}

El uso de componentes o antígenos del sistema inmunitario para tratar una enfermedad o trastorno se conoce como inmunoterapia . La inmunoterapia se utiliza con mayor frecuencia para tratar alergias , trastornos autoinmunes como la enfermedad de Crohn , la tiroiditis de Hashimoto y la artritis reumatoide , y ciertos tipos de cáncer . También se utiliza a menudo en pacientes inmunodeprimidos ( como aquellos con VIH ) y personas con otras deficiencias inmunitarias. Esto incluye la regulación de factores como IL-2, IL-10, GM-CSF B e IFN-α.

La inmunología clínica estudia las enfermedades causadas por trastornos del sistema inmunitario (insuficiencia, funcionamiento anómalo y crecimiento maligno de los elementos celulares del sistema). También abarca enfermedades de otros sistemas, donde las reacciones inmunitarias desempeñan un papel en la patología y las manifestaciones clínicas.

Las enfermedades causadas por trastornos del sistema inmunitario se dividen en dos grandes categorías:

• inmunodeficiencia , en la que partes del sistema inmunitario no logran proporcionar una respuesta adecuada (ejemplos incluyen la enfermedad granulomatosa crónica y las enfermedades inmunitarias primarias);
• autoinmunidad , en la que el sistema inmunitario ataca el propio cuerpo del huésped (ejemplos incluyen lupus eritematoso sistémico , artritis reumatoide , enfermedad de Hashimoto y miastenia gravis ).

Otros trastornos del sistema inmunitario incluyen diversas hipersensibilidades (como en el asma y otras alergias ) que responden de forma inapropiada a compuestos que, de otro modo, serían inofensivos .

La enfermedad más conocida que afecta al propio sistema inmunitario es el SIDA , una inmunodeficiencia caracterizada por la supresión de las células T CD4+ ("auxiliares") , las células dendríticas y los macrófagos por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH).

Los inmunólogos clínicos también estudian formas de prevenir los intentos del sistema inmunitario de destruir los aloinjertos ( rechazo del trasplante ). ^{[ 17 ]}

La inmunología clínica y la alergia suelen ser subespecialidades de medicina interna o pediatría . Los becarios en inmunología clínica generalmente se familiarizan con muchos de los diferentes aspectos de la especialidad y tratan afecciones alérgicas, inmunodeficiencias primarias y enfermedades autoinmunes y autoinflamatorias sistémicas. Como parte de su formación, los becarios pueden realizar rotaciones adicionales en reumatología , neumología , otorrinolaringología , dermatología y el laboratorio de inmunología. ^{[ 18 ]}

La inmunología es eminentemente experimental en la práctica diaria, pero también se caracteriza por una constante evolución teórica. Se han propuesto numerosas teorías en inmunología desde finales del siglo XIX hasta la actualidad. A finales del siglo XIX y principios del XX se produjo un debate entre las teorías "celulares" y "humorales" de la inmunidad. Según la teoría celular, representada en particular por Elie Metchnikoff , las células  —más precisamente, los fagocitos—  eran las responsables de las respuestas inmunitarias. Por el contrario, la teoría humoral, defendida por Robert Koch ^{[ 19 ]} y Emil von Behring ^{[ 20 ]} , entre otros, sostenía que los agentes inmunitarios activos eran componentes solubles (moléculas) presentes en los "humores" del organismo, en lugar de en sus células. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

A mediados de la década de 1950, Macfarlane Burnet , inspirado por una sugerencia de Niels Jerne , ^{[ 24 ]} formuló la teoría de la selección clonal (TSC) de la inmunidad. ^{[ 25 ]} Sobre la base de la TSC, Burnet desarrolló una teoría de cómo se desencadena una respuesta inmune según la distinción entre lo propio y lo ajeno: los constituyentes "propios" (constituyentes del cuerpo) no desencadenan respuestas inmunes destructivas, mientras que las entidades "ajenas" (por ejemplo, patógenos, un aloinjerto) sí las desencadenan. ^{[ 26 ]} Posteriormente, la teoría se modificó para reflejar nuevos descubrimientos sobre la histocompatibilidad o la compleja activación de "dos señales" de las células T. ^{[ 27 ]} La ​​teoría de la inmunidad entre lo propio y lo ajeno, así como el vocabulario propio/ajeno, han sido criticados, ^{[ 23 ] [ 28 ] [ 29 ]} pero siguen siendo muy influyentes. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

Más recientemente, se han sugerido varios marcos teóricos en inmunología, incluyendo las perspectivas " autopoiéticas ", ^{[ 32 ]} las perspectivas "inmunitarias cognitivas", ^{[ 33 ]} el " modelo de peligro " (o "teoría del peligro"), ^{[ 28 ]} y la teoría de la "discontinuidad". ^{[ 34 ] [ 35 ]} El modelo de peligro, sugerido por Polly Matzinger y colegas, ha sido muy influyente, suscitando muchos comentarios y discusiones. ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]}

La capacidad del cuerpo para reaccionar a los antígenos depende de la edad de la persona, el tipo de antígeno, los factores maternos y el área donde se presenta el antígeno. ^{[ 40 ]} Se dice que los neonatos están en un estado de inmunodeficiencia fisiológica, porque tanto sus respuestas inmunológicas innatas como adaptativas están muy suprimidas. Una vez nacido, el sistema inmunitario de un niño responde favorablemente a los antígenos proteicos, pero no tan bien a las glicoproteínas y los polisacáridos . De hecho, muchas de las infecciones adquiridas por los neonatos son causadas por organismos de baja virulencia como Staphylococcus y Pseudomonas . En los neonatos, la actividad opsonizante y la capacidad de activar la cascada del complemento son muy limitadas. Por ejemplo, el nivel medio de C3 en un recién nacido es aproximadamente el 65% del que se encuentra en el adulto. La actividad fagocítica también está muy deteriorada en los recién nacidos. Esto se debe a una menor actividad opsonizante, así como a una regulación positiva disminuida de los receptores de integrina y selectina , lo que limita la capacidad de los neutrófilos para interactuar con las moléculas de adhesión en el endotelio . Sus monocitos son lentos y tienen una producción reducida de ATP , lo que también limita la actividad fagocítica del recién nacido. Aunque el número total de linfocitos es significativamente mayor que en los adultos, la inmunidad celular y humoral también está comprometida. Las células presentadoras de antígeno en los recién nacidos tienen una capacidad reducida para activar  las células T. Además,  las células T de un recién nacido proliferan poco y producen cantidades muy pequeñas de citocinas como IL-2, IL-4, IL-5, IL-12 e IFN-γ, lo que limita su capacidad para activar la respuesta humoral, así como la actividad fagocítica de los macrófagos.  Las células B se desarrollan tempranamente durante la gestación , pero no son completamente activas. ^{[ 41 ]}

Los factores maternos también desempeñan un papel en la respuesta inmunitaria del cuerpo. Al nacer, la mayor parte de la inmunoglobulina presente es IgG materna. Estos anticuerpos se transfieren de la placenta al feto mediante el FcRn (receptor neonatal Fc). ^{[ 42 ]} Debido a que la IgM, la IgD, la IgE y la IgA no atraviesan la placenta, son casi indetectables al nacer. Parte de la IgA se obtiene de la leche materna . Estos anticuerpos adquiridos pasivamente pueden proteger al recién nacido hasta por 18 meses, pero su respuesta suele ser de corta duración y de baja afinidad . ^{[ 41 ]} Estos anticuerpos también pueden producir una respuesta negativa. Si un niño se expone al anticuerpo para un antígeno en particular antes de exponerse al antígeno en sí, producirá una respuesta atenuada. Los anticuerpos maternos adquiridos pasivamente pueden suprimir la respuesta de anticuerpos a la inmunización activa. De manera similar, la respuesta de las células T a la vacunación difiere en niños en comparación con adultos, y las vacunas que inducen respuestas Th1 en adultos no provocan fácilmente estas mismas respuestas en neonatos. ^{[ 41 ]} Entre los seis y los nueve meses después del nacimiento, el sistema inmunitario del niño comienza a responder con mayor intensidad a las glicoproteínas , pero generalmente no se observa una mejora significativa en su respuesta a los polisacáridos hasta que tiene al menos un año de edad. Esta puede ser la razón de los diferentes plazos que se encuentran en los calendarios de vacunación . ^{[ 43 ] [ 44 ]}

Durante la adolescencia, el cuerpo humano experimenta diversos cambios físicos, fisiológicos e inmunológicos desencadenados y mediados por hormonas , de las cuales la más significativa en las mujeres es el 17-β-estradiol (un estrógeno ) y, en los hombres, la testosterona . El estradiol generalmente comienza a actuar alrededor de los 10 años y la testosterona algunos meses después. ^{[ 45 ]} Existe evidencia de que estos esteroides no solo actúan directamente sobre las características sexuales primarias y secundarias , sino que también tienen un efecto en el desarrollo y la regulación del sistema inmunitario, ^{[ 46 ]} incluyendo un mayor riesgo de desarrollar autoinmunidad puberal y pospuberal. ^{[ 47 ]} También existe cierta evidencia de que los receptores de la superficie celular en las células B y los macrófagos pueden detectar hormonas sexuales en el sistema. ^{[ 48 ]}

Se ha demostrado que la hormona sexual femenina 17-β-estradiol regula el nivel de respuesta inmunológica, ^{[ 49 ]} mientras que algunos andrógenos masculinos como la testosterona parecen suprimir la respuesta al estrés ante una infección. Otros andrógenos, sin embargo, como la DHEA , aumentan la respuesta inmunitaria. ^{[ 50 ]} Al igual que en las mujeres, las hormonas sexuales masculinas parecen tener mayor control sobre el sistema inmunitario durante la pubertad y la pospubertad que durante el resto de la vida adulta del hombre.

Los cambios físicos durante la pubertad, como la involución del timo, también afectan la respuesta inmunológica. ^{[ 51 ]}

La ecoinmunología, o inmunología ecológica, explora la relación entre el sistema inmunitario de un organismo y su entorno social, biótico y abiótico.

Investigaciones ecoinmunológicas más recientes se han centrado en las defensas del huésped contra patógenos tradicionalmente consideradas "no inmunológicas", como la evitación de patógenos , la automedicación, las defensas mediadas por simbiontes y las compensaciones de fecundidad. ^{[ 52 ]} La inmunidad conductual, una frase acuñada por Mark Schaller , se refiere específicamente a los impulsores psicológicos de evitación de patógenos, como el asco provocado por estímulos encontrados alrededor de individuos infectados por patógenos, como el olor a vómito . ^{[ 53 ]} De manera más amplia, la inmunidad ecológica "conductual" se ha demostrado en múltiples especies. Por ejemplo, la mariposa monarca a menudo deposita sus huevos en ciertas especies tóxicas de algodoncillo cuando está infectada con parásitos. Estas toxinas reducen el crecimiento de parásitos en la descendencia de la monarca infectada. Sin embargo, cuando las mariposas monarca no infectadas se ven obligadas a alimentarse solo de estas plantas tóxicas, sufren un costo de aptitud como una esperanza de vida reducida en relación con otras mariposas monarca no infectadas. ^{[ 54 ]} Esto indica que poner huevos en plantas tóxicas es un comportamiento costoso en las mariposas monarca que probablemente ha evolucionado para reducir la gravedad de la infección parasitaria. ^{[ 52 ]}

Las defensas mediadas por simbiontes también son heredables a través de las generaciones del huésped, a pesar de que la transmisión no tenga una base genética directa. Los pulgones , por ejemplo, dependen de varios simbiontes diferentes para defenderse de parásitos clave y pueden transmitir verticalmente sus simbiontes de padres a hijos. ^{[ 55 ]} Por lo tanto, es más probable que un simbionte que confiere protección contra un parásito se transmita a la descendencia del huésped, lo que permite la coevolución con los parásitos que atacan al huésped de una manera similar a la inmunidad tradicional.

Los tejidos inmunitarios conservados de especies extintas, como el tilacino ( Thylacine cynocephalus ), también pueden proporcionar información sobre su biología. ^{[ 56 ]}

El estudio de la interacción del sistema inmunitario con las células cancerosas puede conducir a pruebas diagnósticas y terapias para detectar y combatir el cáncer. La inmunología se ocupa de la reacción fisiológica característica del estado inmunitario. La inflamación es una respuesta inmunitaria que se ha observado en muchos tipos de cáncer. ^{[ 57 ]}

Esta rama de la inmunología se dedica al estudio de los aspectos inmunológicos del proceso reproductivo, incluyendo la aceptación del feto . El término también se utiliza en clínicas de fertilidad para referirse a problemas de fertilidad, abortos espontáneos recurrentes, partos prematuros y complicaciones peligrosas como la preeclampsia .

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• Asociación Estadounidense de Inmunólogos
• Sociedad Británica de Inmunología
• Guía de inmunofarmacología de la IUPHAR