El proceso infeccioso y la inmunidad

Los microbios o microorganismos no pueden ser vistos a simple vista pero están allí

A pesar de que los microbios o microorganismos no pueden ser vistos a simple vista, influyen ampliamente en nuestras vidas. Los microorganismos son parte importante de los ciclos del carbono, nitrógeno y oxígeno; llevan a cabo el fenómeno de la fotosíntesis, contribuyen al 90% de la biomasa del planeta y además, representan más del 90% de las células de nuestro cuerpo; algunos de ellos han provocado más muertes humanas que las guerras. Son la forma de vida más antigua de la tierra y son por lo tanto, los seres vivientes más evolucionados.

El concepto de microorganismos engloba una enorme variedad de seres vivos que no tienen relación taxonómica entre sí; la diversidad observada entre los microorganismos no tiene comparación con aquella observada entre otros organismos. La mayoría de los microbios son unicelulares, aunque en algunos casos son organismos cenóticos, compuestos por células multinucleadas, o incluso se trata de seres multicelulares. En muchos casos, suelen ser clasificados como procariotas o eucariotas según posean membrana nuclear para separar el material genético del citoplasma;  estos son células que poseen una organización biológica elemental, poseedores de las enzimas necesarias para su propia reproducción y el equipo biológico necesario para la producción de energía. Se consideran microorganismos a las bacterias y a los protozoarios; así como también a algunos hongos y algas. 

Los virus, a pesar de no ser visualizados a simple vista; no pueden ser considerados microorganismos pues dependen enteramente de un anfitrión para poder multiplicarse y obtener  energía y para ello pueden utilizar células humanas, animales o vegetales e incluso bacterias y hasta otros virus comportándose como parásitos.

Los microorganismos tienen un enorme impacto en la vida del hombre. Por ejemplo, la producción del pan, los quesos, el yogurt y bebidas como la cerveza y el vino dependen de los microorganismos. Muchos productos del metabolismo de las bacterias son utilizados con fines comerciales, entre ellos podemos mencionar la celulosa, los antibióticos y hasta ciertos aminoácidos, producidos por bacterias en forma más eficiente y barata que  a nivel industrial. Muchos de los avances de la humanidad en el área  de la ingeniería genética son posibles gracias a microorganismos. 

En la otra cara de la moneda, algunos microorganismos son considerados patógenos (Figura 1), ya que tienen la capacidad de causar enfermedades conocidas como enfermedades infecciosas; este grupo de enfermedades representan un importante problema de salud en muchos países debido a la mortalidad y morbilidad que  ocasiona entre los individuos afectados, lo cual tiene un impacto negativo en el desarrollo de muchos países, contribuyendo a la pobreza.

Figura 1. Microorganismos o microbios. Estamos rodeados por microorganismos, éstos están presentes en el agua, el aire o el suelo e incluso sobre nuestra piel y en nuestras mucosas. Un pequeño grupo de es responsable de las enfermedades infecciosas que aquejan a los seres humanos

Antes se mencionó que el 90% de nuestras células son microbios. Estos son los miembros de la flora normal o como se le conoce actualmente, microbiota normal. La microbiota normal está formada por el conjunto de microorganismos que colonizan nuestra piel y mucosas y con la cual establecemos una relación simbiótica pues mientras ellos obtienen nutrientes y un nicho en el cual residir contribuyen con la digestión de nuestros alimentos, producen vitaminas y antibióticos y además nos ofrecen cierta protección ya que compite con microorganismos medioambientales invasores por la colonización de la piel y las mucosas. Cuando nuestras defensas están debilitadas o se ingieren antibióticos de amplio espectro el equilibrio existente entre estos microorganismos y nuestro organismo, se rompe lo que favorece el desarrollo de enfermedades ocasionadas por algunos miembros de la microbiota normal con potencial patógeno llamados microorganismos oportunistas. Por ejemplo, el hongo Candida albicans es una levadura que habita en boca, faringe, intestinos y vías genitourinarias del ser humano ocasiona el algodoncillo bucal o vaginitis en individuos inmunodeficientes o que reciben antibióticos.

Con el tiempo la relación entre un patógeno y el anfitrión cambia, o mejor dicho tiende a evolucionar, este proceso evolutivo, que involucra a los dos miembros de la relación, afecta la gravedad de la enfermedad ocasionada. Los microorganismos desarrollan mecanismos que les permiten invadir, colonizar y multiplicarse en el interior de sus anfitriones; sin embargo, la muerte del anfitrión es desventajosa para el microbio; el cual pierde "casa y comida". En consecuencia un “buen patógeno” evoluciona y se adapta para ocasionar el menor daño posible a su anfitrión, suavizando su virulencia. 

Por su parte, el anfitrión ha desarrollado un cierto grado de resistencia genética intrínseca e inmunidad contra los microorganismos a los cuales está habitualmente expuesto. Gracias a la evolución, nuestro sistema inmunitario ha desarrollado múltiples estrategias para combatir la invasión de agentes patógenos que han rebasado las primeras barreras defensivas representadas por la piel y las mucosas. Algunas de estas estrategias están encaminadas a reaccionar en el instante mismo en el que un patógeno supera las barreras de la piel y las mucosas y otras están diseñadas para actuar una vez que se ha establecido la infección.

La estrategia de defensa utilizada depende del microorganismo involucrado en el proceso infeccioso. Los virus requieren de las células de los mamíferos para multiplicarse (son microorganismos intracelulares), una estrategia defensiva eficaz puede implicar el reconocimiento y la destrucción de cualquier célula que esté infectada por el virus antes de que éstos completen su ciclo de vida. Puesto que los virus replican en el interior de las células de sus anfitriones los anticuerpos u otras moléculas solubles no son efectivas, estos son más efectivos contra  microorganismos extracelulares, que se multiplican fuera de las células del anfitrión. 

El sistema inmunitario hace frente a los microagresores a los que constantemente estamos expuestos 

Al inicio del proceso infeccioso el sistema inmunitario innato obstaculiza la entrada de los microorganismos y elimina o limita el crecimiento de muchos de ellos. La piel y los epitelios actúan como barreras que evitan la entrada de muchos microorganismos. El papel de la piel y los epitelios en la defensa contra las infecciones queda claro cuando una persona sufre una herida o una quemadura, la pérdida de continuidad de la piel o del epitelio incrementa la susceptibilidad del individuo a las infecciones ya que una herida, laceración o quemadura (aún la más pequeña) es “una puerta abierta” para el ingreso de muchos microorganismos. No obstante, muchos agentes potencialmente patógenos son capaces de penetrar a través de la piel o los epitelios intactos; es decir, sin que exista una herida. 

Los microorganismos que logran burlar las barreras anatómicas representadas por la piel y los epitelios deben enfrentarse con las células que median la inmunidad innata que se encuentran en las submucosas o en la dermis. Entre ellas puede mencionarse a los fagocitos o los linfocitos citolíticos naturales que son capaces de ingerir bacterias o destruir células infectadas por virus, respectivamente. 

Aquellos microorganismos capaces de resistir estos mecanismos defensivos pueden llegar a la sangre, donde son reconocidos por proteínas circulantes de la inmunidad innata como las proteínas del sistema de complemento. Cuando las proteínas del sistema de complemento reconocen a un microbio se desencadenan una serie de reacciones que conducen a la muerte del microorganismo y favorecen el desarrollo de reacciones inflamatorias y la fagocitosis de los gérmenes. 

Las reacciones de la inmunidad innata incluyen la inflamación y la defensa antivírica. En los focos inflamatorios, macrófagos residentes secretan citocinas y quimiocinas en respuesta a la infección; las citocinas y quimiocinas secretadas estimulan el reclutamiento de leucocitos y proteínas plasmáticas que sirven para eliminar los agentes patógenos. Así mismo, durante el desarrollo del proceso inflamatorio se incrementa el flujo de sangre y de linfa al foco infeccioso lo que favorece el transporte de microorganismos libres y/o asociados a células hacia los órganos linfoides para dar inicio a la respuesta inmunitaria adaptativa. Por otro lado, la defensa antivírica consiste en una reacción mediada por citocinas que activan linfocitos citolíticos naturales los cuales destruyen células infectadas por virus, promoviendo la erradicación del foco infeccioso y al mismo tiempo, inducen un estado antiviral en células no infectadas evitando la propagación de la infección viral. 

Aunque estas reacciones son notablemente eficaces para controlar y erradicar muchas infecciones,  diversos patógenos han evolucionado para resistir los mecanismos efectores de la inmunidad innata e invadir con éxito las células y tejidos del anfitrión. Para la eliminación de este tipo de microorganismos se requiere de la participación de los mecanismos efectores de la inmunidad adaptativa el cual utiliza tres estrategias para eliminar estos microorganismos: a) los anticuerpos que son capaces de neutralizar microorganismos extracelulares, b) las citocinas secretadas por los linfocitos T cooperadores que estimulan la fagocitosis y la síntesis de anticuerpos y c) la acción lítica de los linfocitos T citolíticos que destruyen células infectadas por microorganismos intracelulares.

Como puede observarse en la figura 2 la respuesta inmunitaria adaptativa frente a la mayoría de los microorganismos se desarrolla en fases o etapas cada una corresponde a reacciones particulares de los linfocitos, todo el proceso tiene como objetivo eliminar al microorganismo invasor. 

La primera fase es el reconocimiento que involucra en primer lugar la concentración del microorganismo en lugares adecuados donde puedan interactuar con los linfocitos específicos. Además como los linfocitos T no reconocen sustancias derivadas de los microorganismos en su conformación nativa, es necesario que los microbios responsables del proceso infeccioso sean captados, procesados y mostrados a este grupo de linfocitos en la forma adecuada. Esta función la cumplen las llamadas células presentadoras de antígeno (CPA) que generalmente se encuentran en la piel o los epitelios. Luego el patógeno o fragmentos derivados de él, presentes en la superficie de células presentadoras de antígeno interactúan con los linfocitos pre-existentes en órganos como el bazo o los ganglios linfáticos; el (los) linfocito(s) que reconocen el patógeno o fragmentos derivados de él son “seleccionados” para continuar con la respuesta.

Una vez que el patógeno o sus fragmentos seleccionan a el (los) linfocito(s), éste(os) y no otros, se activan y proliferan extensamente dando origen a un gran número de células hijas, todas ellas idénticas a la célula activada y por ende con la misma especificidad. Las células hijas generadas gracias a la activación de los linfocitos específicos se diferencian en células efectoras y de memoria.

Figura 2. Fase de la respuesta inmunitaria. Tanto la respuesta inmunitaria humoral como la celular frente a microorganismos constan de diferentes etapas. Las dos primeras son el reconocimiento y la activación; estas dos fases darán origen a células linfoides capaces de eliminar al agente durante la fase efectora (o de eliminación). Una vez que el sistema inmunitario logra erradicar la causa que estimulo la respuesta (Ej., la infección) las células efectoras son eliminadas y las células de memoria permanecen en el tiempo

Las células efectoras migran a los focos infecciosos y “tropiezan” con los microbios, quedando activados para ejercer sus funciones efectoras las cuales en conjunto conducirán a la eliminación del microorganismo. La estrategia utilizada por las células efectoras dependerá del tipo de microorganismo que indujo la respuesta y de la célula que inicialmente fue estimulada. Los linfocitos T cooperadores se encargan de producir citocinas que potencian las actividades microbicidas de los macrófagos y/o estimulan la producción de anticuerpos. Los linfocitos T citolíticos se encargan de eliminar células que albergan microorganismos en su interior. Por su parte, los linfocitos B se diferencian en células secretoras de anticuerpos o células plasmáticas; los anticuerpos secretados por las células plasmáticas realizan diferentes funciones efectoras frente a microorganismos extracelulares o sus toxinas. 

En la medida en que los agentes invasores son eliminados las células activadas mueren por apoptosis; proceso que permite restaurar la homeostasis y evitar lesiones a los tejidos propios. La activación de las células linfoides genera no sólo células efectoras capaces de eliminar a los microorganismos responsables de la infección sino también células de memoria; estas células son responsables de potenciar y acelerar la respuesta inmunitaria durante futuros contactos con el mismo microorganismo que indujo su formación. Por lo tanto, la memoria inmunitaria es específica al igual que la respuesta que la originó.