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En esta segunda parte del teórico 7, vamos a terminar los conceptos relacionados con inmunidad moral y veremos algunas cuestiones básicas sobre el desarrollo de vacunas.
Como habíamos visto en el teórico anterior, las células, una vez activadas y habiendo atravesado el cambio de clase y la maduración de la afinidad, y todos los procesos que se generan durante la amplificación clonal, finalmente se diferencian en células plasmáticas.
Inicialmente, estas células plasmáticas, denominadas plasmo blastos, migran desde los órganos linfáticos secundarios hacia la médula ósea. Esta migración está mediada, básicamente, por gradientes de unas quimiocinas denominadas Excl 12, la cual es un atrayente para estos blastos y un factor de supervivencia para las células.
Eventualmente, los plasmo blastos se ubican en los nichos que encuentran dentro de la médula ósea, donde reciben las señales de supervivencia adecuadas a su larga vida y, además, se les genera el ambiente propicio para la secreción de inmunoglobulinas.
Eventualmente, hay otras citoquinas que son producidas a nivel local que favorecen la supervivencia de las células. Están mencionadas aquí.
Otro lugar donde las células plasmáticas pueden localizarse, por fuera de la médula ósea, son los cordones medulares de la lámina propia del intestino delgado, donde se produce principalmente IgE.
Las cifras de células de memoria que se generan durante la amplificación clonal siguen una lógica similar a la que hemos mencionado para los linfocitos T. Es decir, estas células van a adquirir un fenotipo que les permite sobrevivir en el tiempo sin la estimulación antigénica.
Por lo tanto, hay una serie de factores de transcripción que se activan, permitiendo esta supervivencia. Además, se genera en estas células un aumento en la capacidad de estimulación. Es decir, una vez que vuelven a encontrarse con su antígeno, están preparadas para rápidamente ponerse en contacto con la célula T y estimular su activación.
Entre los factores de transcripción importantes que se encuentran regulados en las células de memoria, se destacan algunos como esta 3.
La localización de las células de memoria también es variada. Algunas de estas células se encuentran principalmente en los sitios de entrada de los patógenos, como pueden ser las placas de Peyer del intestino delgado y zonas particulares del bazo, como la zona marginal.
En esta imagen, vemos ejemplos de por qué es importante la generación de memoria inmunológica y de células plasmáticas de larga vida para la vacunación.
En este diagrama, vemos dos escenarios diferentes. En azul, se observan los títulos de inmunoglobulinas obtenidos luego de la inmunización con un virus natural o "wild type", es decir, el mismo que uno puede encontrar en la naturaleza.
Como pueden ver, hay una conversión de los pacientes con producción, seguramente, de inmunoglobulina G, la cual es alta y se mantiene en el tiempo por encima de cierto nivel óptimo.
En el caso de que se utilicen virus atenuados, que no son exactamente iguales a los naturales, no siempre se obtiene una conversión tan intensa. Aunque, en general, la mayoría de los pacientes se pueden llegar a convertir, con el tiempo uno no logra mantener los niveles de inmunoglobulinas por encima de los niveles que son óptimos para generar protección.
Por eso, en muchos sistemas de vacunación se utilizan refuerzos únicos. De esta manera, se activan nuevamente las células de memoria y se generan células plasmáticas de larga vida. En este caso, con la mayoría de los sujetos, se puede lograr estar por encima de los niveles óptimos de protección.
¿Qué es lo que sucede con antígenos que son T independientes? Es posible montar una respuesta inmune frente a estos antígenos, y aquellos que no son T dependientes pueden ser presentados a linfocitos B.
Esto ocurre, básicamente, porque los antígenos independientes pueden tener ciertas características que permiten la activación del linfocito B por fuera de la actividad de los T. En general, son antígenos multivalentes y maximizan el entrecruzamiento del BCR que tiene cada linfocito.
Son todos iguales. Si uno se encontrara frente a un antígeno multivalente, atraería a todos los receptores de las inmunoglobulinas a un sitio en particular de la membrana plasmática. Este entrecruzamiento favorece la activación de los linfocitos.
Hay un tipo de linfocitos que, en forma particular, dependen de este tipo de activación y están diseñados para ello. Reconocen determinantes antigénicos, es decir, epítopes que son multivalentes y se encuentran generalmente en la superficie de bacterias o virus.
De esta manera, sobre todo en bacterias, pueden reconocer independientemente de los T la presencia de estos patógenos y activarse. Puede haber cambio de tipo eventualmente en este tipo de linfocitos, aunque no haya participación de los linfocitos T.
Eso se logra, sobre todo, en sitios como el intestino, donde hay gran cantidad de factores de citoquinas que inducen el cambio de dicho tipo, sobre todo a IgE.
El cambio de IgM a IgE es algo característico del tubo digestivo y está mediado por muchas de estas citoquinas que son abundantes en este lugar.
Existen otros mecanismos por los cuales nosotros podemos generar una respuesta inmune específica y fuerte frente a antígenos que no sean T dependientes. En principio, antígenos T independientes.
Esto se puede lograr cuando uno utiliza un carrier para la inmunización. En este caso, lo que vemos es un antígeno formado por un polímero de hidratos de carbono que, como pueden ver ustedes, es polivalente.
Cada una de esas marcas que ustedes ven ahí se corresponde a un epítopo que es reconocido por el BCR de este linfocito. Obviamente, al activarse, el linfocito ingiere el antígeno, lo degrada y, en este caso, sí logra su presentación a los linfocitos T con todos los mecanismos de estimulación que nosotros habíamos visto.
La generación del centro germinal. De esta manera, se pueden generar células plasmáticas de largo plazo y células de memoria frente a esos antígenos T independientes. Esta es una estrategia que se utiliza usualmente para generar vacunas frente a antígenos T independientes.
Hasta ahora, hemos visto cómo es la generación de anticuerpos desde la presentación antigénica por parte de los linfocitos B, la generación de células plasmáticas de corta y larga vida. Estas células plasmáticas van a producir anticuerpos, los cuales son el mecanismo efector de la inmunidad moral.
El principal mecanismo efector resulta a partir de la capacidad neutralizante que tienen los anticuerpos. Esta capacidad neutralizante está relacionada con la unión de los anticuerpos a aquellas moléculas presentes en la superficie de los microorganismos que los mismos utilizan para entrar en las células.
Entonces, la neutralización sería una especie de bloqueo en la entrada de microorganismos a las células. Esta neutralización no solo afecta eventualmente al microorganismo, sino que también puede actuar sobre el efecto que tenga en toxinas.
Además, los anticuerpos pueden funcionar como opsoninas, favoreciendo la fagocitosis a partir de los macrófagos y neutrófilos. También pueden inducir citotoxicidad mediada por anticuerpos al ser reconocidas por su relación con linfocitos T CD8.
Finalmente, la activación del complemento es uno de los factores principales relacionados con los anticuerpos. Esta activación del complemento lleva a una serie de eventos que generan inflamación y una de las principales funciones es generar la lisis de los microorganismos, generando poros en sus paredes.
Todos estos mecanismos de efecto que mencionamos, salvo la neutralización, están mediadas por la porción Fc de las inmunoglobulinas. Incluso la regulación de los niveles de inmunoglobulinas está mediada por receptores para estas porciones.
Como ya hemos mencionado, entonces los receptores Fc son moléculas que reconocen la presencia de inmunoglobulinas. Algunas tienen una función inhibitoria. Fíjense que tienen estas secuencias y tienen inhibidores en el interior, igual que habíamos mencionado en los receptores de linfocitos T.
En este caso, presentes principalmente en células plasmáticas y linfocitos B, tienden a disminuir la producción de inmunoglobulina. Por otro lado, hay una gran variedad de moléculas activadoras que reconocen porciones de inmunoglobulina y están relacionadas más que nada con la activación de células mieloides y de granulocitos, pero principalmente macrófagos y neutrófilos.
En esta imagen, tratamos de resumir muchos de los efectos que se producen a partir de las inmunoglobulinas circulantes, tanto libres como asociadas a complejos, y cómo la presencia de receptores, ya sean inhibidores o activadores, median estos efectos.
Por un lado, tanto en los linfocitos B como en las células plasmáticas, lo que vamos a ver es inhibición de su activación o directamente inducción de su apoptosis. En las células presentadoras de antígenos, como células dendríticas, puede modular la activación y la presentación de las mismas.
Neutrófilos, basófilos y mastocitos favorecen su activación, liberando citoquinas proinflamatorias. En los macrófagos, no favorecen su actividad y, sobre todo, la citotoxicidad mediada por el otro mecanismo de efecto que habíamos mencionado.
Al final, era la activación de complemento mediada por inmunoglobulinas. Recuerden que esa es la forma de la activación clásica del complemento, que es mediada por el reconocimiento de los complejos inmunes, es decir, inmunoglobulina unida a su epítopo a través de C1.
Luego, al igual que ocurre en otras vías, eso lleva a la activación de C4, la formación de la C3 convertasa, la conversión de C3 y, finalmente, a la activación del complejo de ataque de membrana.
Generar una respuesta inmune moral generalmente es clave para ganar. Cuando uno inmuniza, lo que hace es administrar un microorganismo vivo o atenuado, sin las mismas capacidades que el natural o libre del mismo, o partes de ese microorganismo, sin que esto cause enfermedad, pero que logre desencadenar una respuesta inmunológica que proporcione protección frente a la infección con ese patógeno en el futuro.
Esta es la definición más clásica que nosotros podemos dar del proceso de inmunización. Recuerden que nosotros vamos a hablar de inmunógenos, que son aquellos antígenos que pueden generar este fenómeno.
En el diseño de una vacuna, existen una serie de desafíos que hay que enfrentar. Primero, el antígeno que se utilizó para generar una respuesta inmune debe generar una respuesta adecuada. Es decir, yo tengo que alcanzar determinado grado de inmunogenicidad con mi antígeno.
Segundo, debo evitar la interferencia inmunológica a partir de reacciones cruzadas con otros tipos de antígenos. Y, finalmente, debo evitar respuestas que sean débiles. Si yo tengo que la gran mayoría de los individuos que han sido inmunizados alcancen un nivel óptimo de conversión, lo que estoy buscando es la presencia de una cantidad adecuada de inmunoglobulinas que sean protectoras.
Entonces, en el diseño de una vacuna, yo lo que busco es la mayor protección posible en la población a la cual voy a vacunar. Como todo dispositivo médico, tiene efectos adversos. Sin embargo, en las vacunas, estos efectos adversos son mínimos y, en general, son efectos que no ponen en riesgo la salud de las personas.
En esta diapositiva, vemos los distintos tipos de vacunas que se pueden generar frente a bacterias. Nosotros podemos tener vacunas frente a bacterias atenuadas, como es el caso de BCG para la tuberculosis, o bacterias muertas, como el caso del cólera.
En virus, podemos generar formas atenuadas de virus, como es el polio, para la vacunación, o virus muertos, como el caso de la rabia. Una situación diferente es la vacunación frente a toxoides de las toxinas, como la toxina tetánica o la toxina del botulismo.
Son proteínas de las cuales se pueden generar vacunas. Sin embargo, al no ser el organismo completo, estas vacunas no nos generan una protección a largo plazo y, por lo tanto, en un tiempo determinado, deben darse refuerzos.
Aquí también existen vacunas conjugadas que se aprovechan del efecto de un carrier para generar respuestas inmunológicas contra carbohidratos en las superficies de neumococos.
Recientemente, se han desarrollado vacunas sintéticas a partir de la producción por ingeniería genética de proteínas del virus de la hepatitis. En el caso de vectores virales y ADN, hay vacunas en desarrollo para Chile y otro tipo de vacunas que emplean secuencias de ADN que codifican para la proteína en cuestión contra la cual uno quiere inmunizar.
Una vez introducido en un vector viral que va a producir una infección, pero no va a generar la enfermedad, se espera que la partícula de ADN que codifica el antígeno de interés genere una respuesta inmune en el huésped.
A pesar de todos los esfuerzos que uno puede poner para desarrollar una vacuna, aún así, numerosos microorganismos tienen mecanismos de evasión frente a las respuestas inmunológicas.
La latencia de los microorganismos, escondiéndose del sistema inmune, puede ser una forma de evasión. La variación de antígenos es otra forma en la cual uno puede escaparse del sistema inmune.
Es conocido el caso de los virus de la gripe, que eventualmente, a través del mecanismo de recombinación, van variando los antígenos que tienen en superficie. También a través de la interferencia con el sistema inmune.
Por lo tanto, el desarrollo de vacunas no termina cuando uno finalmente obtiene la vacuna que quiere, sino que luego existe todo un mecanismo de seguimiento de la misma para evaluar qué es lo que sucede en la población.
En esta última diapositiva, lo que expresa son las distintas formas en las cuales se puede obtener inmunidad a largo, mediano y corto plazo con distintos tipos de inmunológicos.
Por ejemplo, en el caso de un antígeno multivalente y de origen proteico, como el sarampión, en el cual nosotros obtenemos una cooperación eficiente a partir de las células T, yo obtengo inmunidad a largo plazo con una inmunización y dos refuerzos.
Yo puedo generar, en la mayoría de las personas, inmunidad frente al sarampión. El problema que tenemos hoy en día con esta enfermedad es que algunas personas optan por no vacunarse, haciendo que eventualmente tengamos brotes de sarampión en sitios en los cuales la enfermedad había desaparecido.
Una situación diferente, habíamos mencionado, ocurría con los toxoides, o sea, pequeñas proteínas que no son multivalentes y frente a las cuales generalmente no hay una inmunidad intensa. Existe cooperación con las células T, pero al no ser el organismo completo, esta cooperación no es tan efectiva y se genera inmunidad a corto plazo.
Por eso, la doble debe ser repetida cada 10 años para mantener los niveles séricos de inmunoglobulina de forma adecuada para poder producir la protección necesaria.
Finalmente, vacunas dirigidas frente a antígenos polivalentes no proteicos, como por ejemplo los que se encuentran en las superficies de neumococos, pueden generar activación de linfocitos B, pero en este caso, la cooperación de los T no hay efecto carrier.
No hay otro tipo de acción que lleve a la activación de las T. Esto genera inmunidad a corto plazo y la necesidad de repetir la vacunación todos los años.