Nuestro sistema inmunitario

Colección ¿Qué sabemos de?

Catálogo de publicaciones de la Administración General del Estado:

https://cpage.mpr.gob.es

© Elena Campos Sánchez, 2023

© CSIC, 2023

http://editorial.csic.es

[email protected]

© Los Libros de la Catarata, 2023

Fuencarral, 70

28004 Madrid

Tel. 91 532 20 77

www.catarata.org

isbn (csic): 978-84-00-11216-5

isbn electrónico (csic): 978-84-00-11217-2

isbn (catarata): 978-84-1352-853-3

isbn electrónico (catarata): 978-84-1352-854-0

nipo: 833-23-144-6

nipo electrónico: 833-23-145-1

depósito legal: M-31.853-2023

thema: PDZ/MJCM/PSD

Reservados todos los derechos por la legislación en materia de Propiedad Intelectual. Ni la totalidad ni parte de este libro, incluido el diseño de la cubierta, puede reproducirse, almacenarse o transmitirse en manera alguna por medio ya sea electrónico, químico, óptico, informático, de grabación o de fotocopia, sin permiso previo por escrito del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y Los Libros de la Catarata. Las noticias, los asertos y las opiniones contenidos en esta obra son de la exclusiva responsabilidad del autor o autores. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas y Los Libros de la Catarata, por su parte, solo se hacen responsables del interés científico de sus publicaciones.

A todas las personas curiosas.

A mis padres, gracias por darme la vida y por siempre estar ahí.

Este libro está especialmente dedicado a quienes sueñan con mejorar la vida de las personas. Y a quienes lo hacen a diario, en cualquiera de sus versiones.

Índice

INTRODUCCIÓN. Caminando por la profesión 

CAPÍTULO 1. Algunos conceptos generales

CAPÍTULO 2. Breve historia de la inmunología

CAPÍTULO 3. Origen y evolución del sistema inmunitario humano

CAPÍTULO 4. Cómo se organiza el sistema inmunitario

CAPÍTULO 5. Órganos y tejidos linfoides

CAPÍTULO 6. Otros ejemplos con el sistema inmunitario como protagonista

EPÍLOGO. Refuerza tus defensas: puro marketing

CIERRE. Investigar merece la pena

BIBLIOGRAFÍA

Introducción

Caminando por la profesión

¿Bío qué? Esa era la pregunta o, mejor dicho, la respuesta, que recibíamos al decir lo que estábamos estudiando en la universidad. Soy biotecnóloga de formación, una disciplina científica a medio camino entre la biología y la ingeniería, que trata de combinar el conocimiento de ambas para la obtención de entidades o productos útiles; en mi caso, dentro del ámbito de la investigación biomédica. Hace algo más de una década, la biotecnología en España era casi una completa desconocida y podría afirmar que despertaba no pocas suspicacias para bastantes personas. Hacer modificaciones genéticas dirigidas sobre seres vivos se suponía que era como jugar a ser dioses, aunque fuera para generar especies vegetales mejoradas, resistentes al ataque de insectos, a la sequía o para producir vacunas¹. En mi caso, trabajaba con ratones.

Mi incursión en la ciencia profesional la inicié en el Centro de Investigación del Cáncer de Salamanca. Allí generábamos y estudiábamos ratones que modificábamos gené­­ticamente con el objetivo de que reprodujeran diferentes tipos de cánceres sanguíneos observados en el ser humano. ¿El motivo? Entender cómo se produce la patología humana exige poder mimetizar su desarrollo en un modelo de estudio, un modelo —en este caso, de ratón— que reproduzca la enfermedad de manera fidedigna. La consecución de este objetivo resulta altamente complejo, lo cual nos da idea de cuánto se nos escapa y de lo mucho que nos queda por aprender. Por fortuna, estos animales se reproducen a gran velocidad y tienen un ciclo de vida muy corto respecto a nosotros, lo que nos facilita las investigaciones. No somos conscientes de cuánto debemos a estos peluditos.

Volviendo a los cánceres sanguíneos, es particularmente sorprendente cómo el mismo fluido que nos da la vida se puede convertir a veces en nuestro peor enemigo. Si bien, más que del fluido en sí, quizás deberíamos señalar las células que lo componen.

La sangre está compuesta por cuatro componentes principales: el plasma (formado mayoritariamente por agua y que transporta nutrientes, productos de desecho y pequeñas herramientas de defensa), las células rojas o eritrocitos (encargados de transportar el oxígeno y de retirar dióxido de carbono), las plaquetas (encargadas de taponar las heridas para evitar el sangrado) y las células blancas o leucocitos (especializados en la defensa activa de nuestro organismo). Una gota de sangre, apenas unos 20 microlitros —algo más de la millonésima parte de un litro—, está compuesta por unos 80-100 millones de eritrocitos, unas 3-6 millones de plaquetas y entre 80 000-200 000 leucocitos. Números que varían dependiendo de la etnia, el sexo y la edad en condiciones de salud, y que pueden verse seriamente alterados por el impacto de diferentes enfermedades, por ejemplo, las infecciosas, ciertos tipos de cáncer o algunas enfermedades raras. Cuesta imaginar tal densidad de cosas en un volumen tan pequeño. Imaginemos el ejército que estamos permanentemente moviendo considerando que el total de sangre que tenemos son unos 5 litros. Por curiosidad, este volumen también depende de la edad, sexo, etc., y suele rondar el 7% de nuestro peso en kilogramos, es decir, para una persona de 70 kg se estima un volumen de sangre de unos 4,9 litros.

Pues bien, entre los millones de células blancas que componen nuestra sangre hay subtipos celulares, cada uno especializado en diferentes funciones de defensa. A su vez, dentro de cada subtipo, vuelven a aparecer subespecializaciones para trabajar aún con mayor precisión en su conjunto. Una coordinación extraordinaria, no exenta de riesgos. Las leucemias, los linfomas y los mielomas son tipos de cánceres sanguíneos cuyo origen está, precisamente, en estas células de defensa que inicialmente están ahí para protegernos. ¿Por qué ocurre esto? Porque estamos vivos. El cáncer no deja de ser una consecuencia de la vida y del mantenimiento de todos y cada uno de los tejidos que componen nuestro organismo. Los tejidos son niveles de organización y la sangre es uno de ellos. A su vez, están formados por células, como lo son los leucocitos o los eritrocitos que forman parte de la sangre. A lo largo de la vida de una célula, esta puede sufrir variaciones en su genoma (o código genético), que es su libro de instrucciones, afectando sus funciones y llevándonos al desastre. En términos más técnicos, una célula puede sufrir mutaciones en su genoma que la vuelvan maligna, dando lugar al desencadenamiento de un proceso canceroso.

Como tantos otros licenciados en el área biomédica, mi ilusión era trabajar para curar enfermedades. Poco a poco me especialicé en el estudio del desarrollo y función de los leucocitos (las células de defensa) utilizando para ello un modelo de ratón diseñado para reproducir una enfermedad de rara: el síndrome de Wolf-Hirschhorn. Las personas afectadas por este síndrome, unas 80 en España², son fundamentalmente niños y niñas. En general, un diagnóstico tardío, unido al escaso conocimiento acerca de una enfermedad —la que sea—, suele derivar en un fallecimiento prematuro. Entre las múltiples dolencias asociadas a este síndrome, cabe destacar la elevada susceptibilidad a sufrir infecciones, que se convierten en recurrentes y graves y que parecen derivar de motivos banales. Un simple catarro los puede llevar al hospital y también la extracción de un diente. ¿Por qué su mecanismo de defensa falla? ¿Qué es lo que no funciona? De acuerdo a las investigaciones realizadas, habría al menos dos tipos de células de defensa que estarían dañadas. Ahora falta saber cómo reparar o sortear dicho defecto en modelos preclínicos (cultivos celulares y, sobre todo, en modelos animales de la enfermedad), antes de poder llegar a la práctica clínica en los pacientes³.

Curiosamente, recibí la pandemia de COVID-19 trabajando ya en el área de la inmunología viral, que es la rama de la investigación que trata de dilucidar cómo el organismo responde frente a infecciones virales y cómo se genera eso que llamamos memoria inmunológica, que nos protege a largo plazo.

Hace poco me pidieron que escribiera un libro de divulgación sobre el sistema inmunitario. Es difícil resumir en unas cuantas páginas los siglos de historia de un campo de investigación altamente complejo, diverso y en plena evolución, del que aprendemos cosas nuevas cada día. Así es la ciencia. Confío en saber transmitir los conceptos clave, conocimientos y también curiosidades, de manera clara y amena, evitando abusar de tecnicismos y con ejemplos cercanos. En otras palabras: sin que usted, amiga o amigo lector, ni yo desfallezcamos fruto del inframundo técnico.

Capítulo 1

Algunos conceptos generales

Difícilmente podríamos sobrevivir sin el sistema inmunitario. En términos generales, podríamos definir el sistema inmunitario o inmunológico como el conjunto de herramientas (órganos, tejidos, células y productos celulares) que tiene nuestro organismo para defenderse y protegerse frente a aquello que identifica como dañino. A veces, como nos ocurre a todos, se equivoca —detalle que trataremos—. Este conjunto de herramientas que forman parte de nuestro sistema de defensa personal nos sorprenderá, puesto que involucra elementos que tenemos a simple vista y que tendemos a no considerar.

Como recordatorio inicial, indicar que nuestro cuerpo está integrado por millones de células a las que podríamos considerar las unidades funcionales de nuestro cuerpo. Si, por ejemplo, tomáramos una sección de piel y la ampliáramos al microscopio para ver su estructura (figura 1, izquierda), observaríamos una capa (la más exterior) bajo la cual empiezan a aparecer unas entidades con formas más o menos regulares y definidas que identifican a las células (las flechas señalan tres células). En biología, cuando una serie de células desempeñan en conjunto una función característica, y generalmente se agrupan físicamente juntas, lo denominamos tejido. Como ejemplos, tenemos el tejido epitelial (izquierda) o el tejido sanguíneo (derecha), cuya curiosidad es que se trata de un tejido líquido, lo que otorga movilidad a las células que lo componen para poder acceder a las diferentes regiones del cuerpo repartiendo oxígeno (como hacen los eritrocitos) o defendiéndonos (como hacen los leucocitos: las células de defensa).

Figura 1

Detalle de una sección de piel y de un vaso sanguíneo, con células en su interior.

Fuente: Imágenes modificadas de M. Megías, P. Molist y M. A. Pombal, Atlas de histología vegetal y animal, en http://mmegias.webs.uvigo.es/inicio.html.

Por su parte, varios tejidos que se agrupan dando lugar a una organización más compleja y físicamente definida es lo que conocemos como órganos. El corazón es un órgano (formado, entre otros, por tejido cardiaco y conectivo) y el ojo es otro órgano. Finalmente, un conjunto de órganos o tejidos que trabajan juntos o para una misma función lo definimos como sistema. Por lo tanto, el sistema inmunitario está constituido por órganos (que veremos en profundidad), tejidos (la sangre) y las células inmunitarias o leucocitos, sus efectivos finales (que también conoceremos en detalle).

Históricamente, la función principal del sistema inmunitario se ha asociado con la defensa frente a agentes infecciosos (como parásitos, hongos, bacterias o virus causantes de enfermedades). Sin embargo, el sistema inmunitario constituye un ejército altamente especializado que, además de vigilar la entrada de microbios perniciosos en nuestro cuerpo, también revisa permanentemente la existencia de células enfermas propias que es conveniente destruir, como las células infectadas y las cancerosas. Además, este sistema de defensa es capaz de identificar y activarse en respuesta a la presencia de sustancias extrañas tales como algunas sustancias químicas o frente a partículas como las de polen o el polvo, entre otras. Las acciones que se orquestan cuando el sistema inmunitario reconoce algo como dañino y actúa es lo que llamamos respuesta inmunitaria.

El sistema inmunitario está alerta desde que nacemos (veremos también qué pasa en el feto). Esta acción de vigilancia inmunitaria es lo que conocemos como inmunovigilancia. Su correcto funcionamiento nos permite vivir con salud en un entorno