La bacteria de la faringitis ante nuestro sistema inmune

Nuestro cuerpo cuenta con diversas líneas de defensa contra la gran diversidad de microorganismos que intentan invadirnos. Sin embargo, en algunas ocasiones logran vencer y provocar una enfermedad.  Por ejemplo, la bacteria Streptococcus pyogenes causante de la faringitis estreptocócica.  

En la sintomatología de la faringitis estreptocócica podemos mencionar dolor de garganta, inflamación, fiebre y malestar general. Curiosamente S. pyogenes, la responsable, se puede aislar a partir del aparato respiratorio de personas sanas, por lo que este microorganismo espera el momento en que las defensas del hospedador se encuentren debilitadas para atacar.

Es importante destacar que casi la mitad de los casos clínicos de dolor de garganta se atribuyen a S. pyogenes. Lamentablemente la bacteria no se limita a infectar únicamente el tracto respiratorio, ya que puede infectar el oído, las glándulas mamarias o la piel

Los libros Introducción a la microbiología y Brock. Biología de los microorganismos  son una fuente valiosa en donde podemos consultar  mayor información sobre la bacteria, la cual puede ser catalogada como destructora de tejidos.

En el proceso de la enfermedad, Streptococcus pyogenes ataca a las células presentes en la garganta. Las células dañadas liberan sustancias tales como histamina o citocinas que permitirán que los glóbulos blancos, nuestras células soldado, migren al sitio de la invasión.

Los primeros soldados en detectar y actuar son las células pertenecientes al sistema inmune innato, concretamente los neutrófilos y los macrófagos. Para ello detectan los denominados patrones moleculares asociados a patógenos PAMP (por sus siglas en inglés de Pathogen Associated Molecular Patterns).

Los PAMP son moléculas presentes en los invasores que permiten reconocerlos como extraños, y posteriormente eliminarlos (en el artículo Visión panorámica del sistema inmune, el lector podrá profundizar en el conocimiento sobre las diversas células y terminología que aquí usamos).

La fagocitis, un mecanismo de defensa

Los macrófagos y los neutrófilos luchan contra los invasores mediante diversos mecanismos, uno de ellos es la fagocitosis. Las células capaces de fagocitar se denominan fagocitos, entre ellos encontramos a los macrófagos y neutrófilos. Una vez que los fagocitos se encuentran en el sitio de infección, comienzan a adherirse al invasor mediante la detección de los PAMP mediante unas proteínas llamadas TLR, las cuales podrían representarse como radares.

Una vez que el fagocito se ha adherido a la bacteria se llevará a cabo la ingestión, en donde el fagocito envolverá con su membrana plasmática a la bacteria generando un fagosoma.

Posteriormente, el fagocito llevará a cabo la digestión de la bacteria presente en el fagosoma mediante la acción de enzimas digestivas y sustancias bactericidas presentes en el lisosoma (en los lisosomas también encontramos sustancias como el ácido hipocloroso, el cual es sumamente tóxico).

Para ello, es necesaria la fusión del fagosoma y el lisosoma generando el fagolisosoma. Cuando se termina de digerir a la bacteria, el fagolisosoma se dirige a la membrana citoplasmática para liberar los residuos fuera de la célula.

La bacteria responde

Lamentablemente para nosotros, Streptococcus pyogenes tiene mecanismos para evitar ser identificada por el sistema inmune. Uno de ellos es el camuflaje mediante la generación de una cápsula de ácido hialurónico, la cual le permite no ser detectada, debido a que nuestros tejidos también poseen este ácido.

Esto provoca que nuestras células fagocitarias no puedan identificar y luchar contra Streptococcus pyogenes.   Así la bacteria adquiere ventaja en la batalla, lo que se ve reflejado en el aumento de bajas en nuestras filas, entonces ocurre la la formación de pus (entre otros elementos, se encuentra formada por células inmunes muertas). Por cierto, esta característica le da nombre a la bacteria: Streptococcus pyogenes que significa “coco formador de pus.”

Otra arma con la que cuentan algunas cepas de esta bacteria es la producción de ciertas toxinas, tales como las estreptolisinas, las cuales son tóxicas para nuestros glóbulos rojos.  Otra toxina que pueden producir causa una fiebre elevada y una coloración de rosada a roja.

La batalla continúa

Este panorama parece una derrota segura, sin embargo, nuestro cuerpo cuenta con mecanismos defensivos adicionales a los cuales recurrir. Tal es el caso del sistema de complemento, formado por más de 30 proteínas presentes en el plasma sanguíneo.

Los autores del libro Introducción a la microbiología describen las diversas formas cómo ejerce su función el sistema de complemento.

Una de ellas es mediante citólisis, en donde las proteínas del complemento se unen a los microorganismos invasores, posteriormente generan orificios en la membrana que permite el flujo hacia el interior del microorganismo invasor, dando como resultado que estalle.

Otro mecanismo consiste en unirse a los mastocitos (célula del sistema inmune innato) y potenciar la liberación de histamina u otras sustancias que faciliten la migración de los fagocitos al sitio de la batalla.

Finalmente, el sistema de complemento puede actuar mediante opsonización, en donde las proteínas se unen a los invasores, actuando como bengalas, señalando la ubicación de los invasores. De esta forma la bacteria termina destruida  por nuestros soldados en primera línea, macrófagos y neutrófilos.

Cuando las proteínas del complemento entran en combate, la bacteria Streptococcus pyogenes revela otra carta bajo su manga, la proteína M. Esta proteína M se une a la proteína H del complemento. La proteína H, o proteína reguladora de complemento, se encarga de controlar la activación del sistema, con lo que el microorganismo logra disminuir la actividad del sistema de complemento.

Al desplegar estos mecanismos de evasión, Streptococcus pyogenes obtiene una ventaja sobre el sistema inmune innato. La bacteria continuará atacando y de igual forma el sistema inmune innato continuará enfrentándola.

Sin embargo, el sistema inmune innato solicitará refuerzos mediante las células presentadoras de antígeno tales como las células dendríticas. Estas células recogen partes del microorganismo, estas partes reciben el nombre de antígenos, y nos permiten identificarlos.

Cuando las células dendríticas tienen al antígeno viajan a los órganos linfoides, que son los cuarteles de otras células inmunes, las células inmunes pertenecientes al sistema inmune adaptativo.

En este lugar se lleva a cabo la presentación del antígeno a las células del sistema inmune adaptativo. Es decir, las células dendríticas le indican a las células inmunes adaptativas que el enemigo está invadiendo y cómo reconocerlo. En el caso de la invasión por Streptococcus pyogenes el antígeno es la proteína M. La cual es única para cada cepa.

El sistema inmune adaptativo posee diversidad en las células que lo componen. Destacan los linfocitos T y a los linfocitos B. Los primeros se subdividen en linfocitos cooperadores (llamados linfocitos TCD4 debido a la expresión de la molécula de identificación CD4) que se encargan de coordinar y dirigir a otras células en batalla.

Asimismo, entran en acción los  linfocitos citotóxicos (llamados linfocitos TCD8 debido a la expresión de la molécula de identificación CD8) encargados de matar células infectadas.

Por otro lado, los linfocitos B son los encargados de producir proteínas que se unirán a moléculas en los invasores facilitando que sean fagocitados.

Las proteínas que producen los linfocitos B son llamados anticuerpos, llevan a cabo su función mediante la señalización del enemigo; podríamos pensar en ellos como las ¨bengalas¨ específicas (mientras que las proteínas del complemento podrían actuar como bengalas no específicas).  Los anticuerpos son específicos debido a que se producen como un traje a la medida del antígeno.

Para que las células B puedan llevar a cabo su función primero deben de activarse y diferenciarse a células productoras de anticuerpos (llamadas células plasmáticas). Las células B son activadas en conjunto por el entrecruzamiento de los anticuerpos de su superficie cuando se unen al antígeno y reciben ayuda de las células T (un tipo de linfocitos T colaboradores especializados).

Una vez que nuestros linfocitos B se encuentran activados comienzan a producir anticuerpos, los cuales viajan por el torrente sanguíneo a donde se desarrolla la batalla.

Los anticuerpos se unen a los antígenos de los invasores. En el caso que nos ocupa, los anticuerpos se unen a las proteínas M presentes en Streptococcus pyogenes lo que facilita la fagocitosis por las células del sistema inmune innato (macrofagos, neutrofilos).

Asímismo, al campo de batalla ingresan los linfocitos T colaboradores, los cuales coordinarán a las diversas células del sistema inmune durante la batalla.

Detección de la enfermedad

En este punto, se requieren evidencias firmes que respalden la sospecha de un caso de faringitis estreptocócica. Para recabarlas, tomamos una muestra de sangre de una persona posiblemente infectada y de ella obtenemos el suero (la parte líquida de la sangre, sin las células y sin el sistema de coagulación), donde detectaremos los anticuerpos producidos por los linfocitos B.

Para ello existen varios métodos, uno de los más usados se llama ELISA (ensayo de inmunoadsorción ligado a enzima); básicamente, consiste en colocar un antígeno del virus que queremos detectar (proteína M) en un contenedor adecuado.

Posteriormente se agrega el suero de la persona sospechosa de infección, de forma que los anticuerpos entren en contacto con los antígenos que colocamos previamente, y se unan a ellos; esto ocurre de forma muy, muy selectiva.

Para detectar esa unión, se recurre a un truco muy ingenioso: se agrega un segundo anticuerpo, que se unirá al anticuerpo del paciente. El truco consiste en que este segundo anticuerpo lleva pegada una molécula capaz de cambiar de color bajo la acción de una enzima.

Al final, podemos medir la intensidad del color y, por tanto, demostrar la presencia de anticuerpos dirigidos contra la proteína M. Si la persona no está infectada, no se verá color.

Sin embargo, el tiempo en el que actúa el sistema inmune adaptativo es lento, aproximadamente 7 días después del comienzo de la batalla, por lo que la producción de anticuerpos es ¨lenta¨. A pesar de este inconveniente, el sistema inmune adaptativo tiene grandes fortalezas, la primera es la especificidad con la que actúa, la segunda es la memoria.

Esta es una enorme fortaleza porque el sistema inmune adaptativo guarda registro de los invasores contra los que actuó, y al encontrarlos en el futuro, el tiempo de respuesta será más corto. Esto se logra mediante las células inmunes de memoria, otro de los mecanismos fascinantes de nuestro sistema de protección contra enfermedades.

Bibliografía:

Tortora. G., Funke. B., & Case. C.,(2017). Introducción a la Microbiología. Buenos Aires, Argentina, Médica Panamericana.

Mandigan. M., Martinko. J., Bender. K., Buckley. D., & Stahl. D., ( 2015).BROCK Biología de los microorganismos. Madrid, España, Pearson Education.

Nelsom., N & Cox., M. ( 2015). Lehninger Principios de bioquímica sexta edición. Barcelona, España, Ediciones Omega.

Toche., P. (2012). Visión panorámica del sistema inmune. Revista Médica Clínica Las Condes, 23(4), 446-457.DOI: 10.1016/S0716-8640(12)70335-8.

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*Estudió Ingeniería Bioquímica en el Tecnológico Nacional de México Campus La Paz. Actualmente cursa el programa de Maestría en el Posgrado en Ciencias Bioquímicas en la UNAM. 

**Dra. Laura Virginia Adalid Peralta. Investigadora en Ciencias Médicas en el Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía “Manuel Velasco Suárez”, en el Laboratorio de Reprogramación Celular del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores nivel II. Doctora en Inmunología por la Universidad de París XI, Francia, en 2006. 

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