Ejercicio resuelto de Inmunización y vacunas · Biología · 2024

El 6 de octubre de 2021, después de décadas de investigación, la Organización Mundial de la Salud (OMS) aprobó la primera vacuna contra la malaria, llamada RTS,S. La malaria es causada por el parásito Plasmodium falciparum y es responsable de unas 400 000 muertes anuales. Plasmodium falciparum se contagia a través de la picadura de mosquitos del género Anopheles y pasa por diversas fases durante su ciclo vital. La vacuna va dirigida contra la fase llamada esporozoíto, que es la forma que adopta el parásito cuando penetra en la sangre de un ser humano.

1. Observe la fotografía siguiente de un microscopio óptico y el dibujo del esporozoíto de Plasmodium falciparum, y responda a las cuestiones que hay a continuación: [1 punto]

Fuente: https://pixnio.com.
a) La longitud real del esporozoíto son 15 micrómetros. ¿Cuántos aumentos tiene la fotografía del microscopio óptico? Indique los cálculos que ha hecho.
b) Al observar la fotografía, un alumno dice: «Por su forma alargada se puede deducir que la bacteria causante de la malaria es un bacilo.» A partir de la información del dibujo, argumente si esta afirmación es correcta o no.

2. La vacuna RTS,S se fabrica en levaduras modificadas genéticamente para que sinteticen en su interior dos proteínas: proteínas RTS y proteínas S aisladas.
Las proteínas RTS tienen tres segmentos de diferentes orígenes:
— El segmento R es la parte antigénica de una proteína del esporozoíto de Plasmodium falciparum.
— El segmento T es otra parte de la proteína del esporozoíto que permite que se le unan los linfocitos Th.
— El segmento S es la misma proteína S (un antígeno del virus de la hepatitis B) enganchada a los otros dos segmentos.
Por otro lado, las proteínas S aisladas se acoplan espontáneamente dentro de la levadura y forman partículas vacías del virus de la hepatitis B. Estas partículas sirven para que se integren en ellas proteínas RTS gracias a su segmento S. Así se forman las partículas RTS,S que constituyen la vacuna contra la malaria.

A partir de esta información, explique el proceso inmunológico que se producirá en los vacunados, desde el momento de la inyección de la vacuna, para conferirles inmunidad contra la malaria. [1 punto]

$\textbf{1. Observe la fotografía siguiente de un microscopio óptico y el dibujo del esporozoíto de Plasmodium falciparum, y responda a las cuestiones que hay a continuación: (1 punto)}$

$\textbf{a) La longitud real del esporozoíto son 15 micrómetros. ¿Cuántos aumentos tiene la fotografía del microscopio óptico? Indique los cálculos que ha hecho.}$

El número de aumentos es la razón entre el tamaño con el que se ve el objeto en la imagen y su tamaño real, medidos ambos en las mismas unidades.

$\text{Aumentos} = \dfrac{\text{tamaño en la imagen}}{\text{tamaño real}}$

Midiendo con una regla el esporozoíto sobre la fotografía se obtienen unos $2{,}2\ \text{cm}$, es decir, $22\ \text{mm}$. Conviene pasar esa medida a micrómetros, que son las unidades en las que viene dado el tamaño real:

$22\ \text{mm} = 22\,000\ \mu\text{m}$

$\text{Aumentos} = \dfrac{22\,000\ \mu\text{m}}{15\ \mu\text{m}} \approx 1\,470$

La fotografía está tomada, por tanto, a unos $1\,500$ aumentos, que es además un valor coherente con un microscopio óptico: corresponde a un objetivo de inmersión de $100\times$ combinado con un ocular de $15\times$, y está cerca del límite de resolución de este tipo de microscopio. Como el dato de partida es una medida hecha con regla, se admite cualquier resultado del orden de $1\,400$ a $1\,600$ aumentos; lo que se valora es el planteamiento.

$\textbf{b) Al observar la fotografía, un alumno dice: «Por su forma alargada se puede deducir que la bacteria causante de la malaria es un bacilo.» A partir de la información del dibujo, argumente si esta afirmación es correcta o no.}$

La afirmación no es correcta, y el error es doble.

En primer lugar, Plasmodium falciparum no es una bacteria. El dibujo muestra en su interior un núcleo bien delimitado por su envoltura, y también mitocondrias, retículo endoplasmático y aparato de Golgi, es decir, orgánulos membranosos. Una bacteria es una célula procariota: no tiene núcleo, sino un cromosoma circular disperso en el citoplasma, y carece por completo de orgánulos rodeados de membrana. Lo que se ve en el dibujo es, por tanto, una célula eucariota, y Plasmodium es un protozoo, un organismo del reino de los protistas.

En segundo lugar, y como consecuencia de lo anterior, el término bacilo no puede aplicarse aquí. Bacilo no significa simplemente alargado: es el nombre que recibe una bacteria de forma alargada, dentro de la clasificación de las bacterias por su morfología, junto a los cocos, los vibrios y los espirilos. Llamar bacilo a un protozoo es un error de categoría, por más que su silueta sea efectivamente alargada.

El razonamiento del alumno falla en el fondo: la forma exterior de una célula no basta para clasificarla. Hay que atender a su organización interna, y es precisamente eso lo que aporta el dibujo y no puede verse en la fotografía.

$\textbf{2. A partir de esta información, explique el proceso inmunológico que se producirá en los vacunados, desde el momento de la inyección de la vacuna, para conferirles inmunidad contra la malaria. (1 punto)}$

Al inyectar la vacuna se introducen en el organismo las partículas RTS,S. No son parásitos, ni vivos ni atenuados: son solo partículas proteicas que exhiben en su superficie el segmento R, la parte antigénica de una proteína del esporozoíto de Plasmodium falciparum. El organismo las reconoce como extrañas, pero no pueden causar la enfermedad, y esa es la idea de toda vacuna, provocar la respuesta sin provocar la infección.

Las partículas son captadas por los macrófagos y las células dendríticas de la zona de la inyección y de los ganglios linfáticos próximos, que actúan como células presentadoras de antígeno: las fagocitan, las digieren y exhiben fragmentos del antígeno en su superficie unidos a su complejo principal de histocompatibilidad de clase II.

Los linfocitos T colaboradores reconocen esos fragmentos y se activan. Aquí es donde interviene el segmento T de la proteína RTS, cuya función, según el enunciado, es precisamente permitir que se le unan los linfocitos Th: la vacuna lleva incorporada la señal que garantiza la colaboración de estos linfocitos, sin la cual la respuesta sería mucho más débil. Los linfocitos T colaboradores activados segregan interleucinas que estimulan a los linfocitos B.

Los linfocitos B cuyo receptor de membrana reconoce específicamente el segmento R se activan, proliferan por selección clonal y se diferencian en dos poblaciones. Las células plasmáticas fabrican y liberan grandes cantidades de anticuerpos específicos contra la proteína de superficie del esporozoíto; es la respuesta primaria, lenta y de baja intensidad. Los linfocitos B de memoria, junto con linfocitos T de memoria, permanecen en el organismo durante años sin hacer nada.

La protección aparece en el encuentro posterior con el parásito. Cuando un mosquito Anopheles inocula esporozoítos en la sangre de la persona vacunada, los linfocitos de memoria reconocen de inmediato el antígeno y desencadenan una respuesta secundaria, mucho más rápida y con una producción de anticuerpos muy superior a la primera. Esos anticuerpos se unen a la superficie de los esporozoítos y los neutralizan antes de que alcancen el hígado, que es donde el parásito debe instalarse para continuar su ciclo, y los marcan además para que los fagocitos los destruyan. Al cortar el ciclo en su primera fase, la infección no llega a establecerse.

Se trata, por tanto, de una inmunización activa y artificial: activa porque es el propio organismo el que fabrica los anticuerpos y conserva la memoria, y artificial porque el antígeno se administra mediante una intervención médica. Es también la razón de que la vacuna sea preventiva y no curativa. Conviene añadir que el segmento S, la proteína de superficie del virus de la hepatitis B, no interviene en la protección frente a la malaria: su papel es puramente estructural, ensamblar las partículas y presentar el antígeno R repetido muchas veces en una superficie, disposición que el sistema inmunitario reconoce con mucha más eficacia que la proteína suelta.