Ejercicio resuelto de Inmunidad innata y adaptativa · Biología

El cáncer es un tipo de enfermedad causada por la proliferación incontrolada de células, llamadas tumorales, que se propagan a diferentes órganos del cuerpo. Provienen de células normales de los tejidos que, por diferentes causas, presentan alteraciones en el material genético y se transforman en células tumorales. La mayoría de células tumorales viven más tiempo y se dividen más rápido que las células normales.

1. Una diferencia entre las células normales y las tumorales es que las tumorales tienen antígenos específicos que pueden desencadenar una respuesta del sistema inmunitario. Para demostrar que el sistema inmunitario actúa contra los tumores se llevó a cabo el experimento siguiente: [1 punto]
Se provocó un tumor a un ratón (ratón 1) aplicándole un carcinógeno en la piel. Después se le extirpó el tumor y este ratón se curó (ya no tenía ninguna célula tumoral). Se cogieron células tumorales del tumor extirpado, y se trasplantó la misma cantidad de células tumorales al ratón 1 (el ratón ya curado al cual se había provocado el tumor) y a otro ratón (ratón 2) que no había tenido nunca ningún tumor. Los ratones 1 y 2 del experimento eran genéticamente idénticos. Después del trasplante, se observó que solo el ratón 2 desarrolló un tumor.
Los análisis efectuados a los ratones también dieron un resultado diferente: el ratón 1 tenía muchos linfocitos específicos para el antígeno de las células tumorales y, en cambio, el ratón 2 tenía muy pocos.

¿Qué tipo de respuesta inmunitaria explica los diferentes resultados obtenidos en el ratón 1 y el ratón 2 después del trasplante de células tumorales? Justifique las respuestas.

Ratón 1. Tipo de respuesta inmunitaria (primaria o secundaria): — Justifique por qué el ratón 1 no desarrolla ningún tumor después del trasplante de células tumorales. Ratón 2. Tipo de respuesta inmunitaria (primaria o secundaria): — Justifique por qué el ratón 2 sí que desarrolla un tumor después del trasplante de células tumorales.

2. Uno de los factores que influyen en el desarrollo del cáncer es la capacidad de las células tumorales de evitar los mecanismos de defensa del organismo. La inmunoterapia es un tratamiento contra el cáncer que consiste en potenciar la respuesta inmunitaria contra las células tumorales.
La terapia con células dendríticas es un tipo de inmunoterapia que se ha demostrado que es efectiva en algunos tipos de cáncer. Consiste en administrar al paciente con cáncer células dendríticas modificadas, que contienen los mismos antígenos tumorales que las células tumorales del paciente. Después de recibir este tratamiento, se observa que el paciente genera una gran cantidad de linfocitos T citotóxicos (LTc) específicos para las células tumorales.
A partir de esta información, responda a las cuestiones siguientes: [1 punto]

¿La terapia con células dendríticas es inmunidad activa o pasiva? — Justifique la respuesta: Explique el mecanismo por el cual los pacientes con cáncer que han recibido el tratamiento consistente en la terapia con células dendríticas generan muchos LTc.

$\textbf{1. ¿Qué tipo de respuesta inmunitaria explica los diferentes resultados obtenidos en el ratón 1 y el ratón 2 después del trasplante de células tumorales? Justifique las respuestas. (1 punto)}$

Antes de responder conviene notar un detalle del diseño: los dos ratones son genéticamente idénticos y reciben la misma cantidad de las mismas células tumorales. Queda descartado, por tanto, que la diferencia se deba a un rechazo por incompatibilidad genética o a la dosis. La única variable es que uno de los dos había tenido antes ese tumor.

Ratón	Tipo de respuesta inmunitaria	Justificación Ratón 1	Secundaria	Este ratón ya había tenido el tumor. Durante aquel primer episodio su sistema inmunitario reconoció los antígenos específicos de las células tumorales y montó contra ellos una respuesta primaria que, además de combatirlos, dejó una población de linfocitos B y T de memoria específicos. Eso es justamente lo que revelan los análisis cuando dicen que el ratón 1 tiene muchos linfocitos específicos para el antígeno tumoral. Al recibir de nuevo las mismas células, esos linfocitos de memoria reconocen el antígeno de inmediato, sin periodo de latencia, y desencadenan una respuesta secundaria: mucho más rápida, mucho más intensa y con anticuerpos de mayor afinidad. Los linfocitos T citotóxicos destruyen las células trasplantadas antes de que puedan dividirse lo suficiente, y por eso no llega a formarse ningún tumor. Ratón 2	Primaria	Este ratón nunca había estado en contacto con esos antígenos tumorales, y los análisis lo confirman: apenas tiene linfocitos específicos. Su respuesta es, por tanto, primaria. Es lenta, porque requiere que las células presentadoras de antígeno capten y muestren el antígeno, que los linfocitos T colaboradores se activen y que los pocos linfocitos específicos proliferen desde cero por selección clonal; y es de baja intensidad, porque el número de células efectoras que llega a producir es pequeño. Durante los días que dura ese periodo de latencia, las células tumorales, que como dice el enunciado se dividen más deprisa y viven más que las normales, tienen tiempo de multiplicarse y establecerse. Cuando la respuesta alcanza su máximo, el tumor ya está formado: la defensa llega tarde.

El experimento demuestra, pues, dos cosas a la vez: que el sistema inmunitario reconoce y ataca las células tumorales, y que lo hace de forma específica y con memoria, exactamente igual que frente a un microorganismo. Esa es la base racional de la inmunoterapia.

$\textbf{2. A partir de esta información, responda a las cuestiones siguientes: (1 punto)}$

$\textbf{¿La terapia con células dendríticas es inmunidad activa o pasiva? Justifique la respuesta.}$

Es inmunidad activa, y además artificial.

Es activa porque al paciente no se le administran defensas ya fabricadas. No se le inyectan anticuerpos, ni linfocitos efectores, ni ningún producto de otro organismo que actúe por él: lo que recibe son células dendríticas cargadas con antígenos tumorales, es decir, un antígeno. Es su propio sistema inmunitario el que reacciona, produce sus propios linfocitos T citotóxicos específicos y genera memoria inmunológica, con lo que la protección tarda en instaurarse pero es duradera. Si fuera pasiva, como una seroterapia, la protección sería inmediata pero transitoria y no dejaría memoria.

Es artificial porque el antígeno no llega por una vía natural, sino administrado deliberadamente en el curso de un tratamiento médico. La lógica es exactamente la de una vacuna: presentar el antígeno sin la enfermedad para que el organismo se prepare contra él.

$\textbf{Explique el mecanismo por el cual los pacientes con cáncer que han recibido el tratamiento consistente en la terapia con células dendríticas generan muchos LTc.}$

El problema que el tratamiento resuelve es que las células tumorales, aunque tengan antígenos propios, son malas presentadoras: los exhiben poco y sin las señales que acompañan a una presentación eficaz, de modo que a menudo pasan desapercibidas para el sistema inmunitario. La terapia hace ese trabajo por ellas.

Las células dendríticas son las células presentadoras de antígeno por excelencia. Al administrarlas modificadas con los mismos antígenos tumorales que tiene el paciente, migran a los ganglios linfáticos, que es donde se concentran los linfocitos, y allí exhiben esos antígenos en su membrana unidos a su complejo principal de histocompatibilidad: los de clase II para que los reconozcan los linfocitos T colaboradores y los de clase I para que los reconozcan los linfocitos T citotóxicos.

Los linfocitos T colaboradores cuyo receptor encaja con ese antígeno se activan y segregan interleucinas. Esas interleucinas, junto con el reconocimiento directo del antígeno sobre la superficie de la célula dendrítica, activan a los linfocitos T citotóxicos específicos, que son muy pocos al principio.

A partir de ahí actúa la selección clonal. Cada linfocito T citotóxico activado empieza a dividirse repetidamente y da lugar a un clon de miles de células idénticas a él, todas con el mismo receptor y por tanto todas capaces de reconocer el antígeno tumoral. Esa amplificación es la que explica que el paciente pase de tener muy pocos linfocitos específicos a tener una gran cantidad de ellos, que es lo que se observa.

La mayoría de esos linfocitos se diferencia en células efectoras que recorren el organismo y buscan las células que exhiban el antígeno tumoral unido a su complejo principal de histocompatibilidad de clase I, es decir, las células tumorales del propio paciente. Al encontrarlas se unen a ellas y liberan perforinas, que abren poros en su membrana, y granzimas, que entran por esos poros e inducen la apoptosis de la célula. Una parte menor queda como linfocitos T de memoria, que es lo que da al tratamiento su efecto prolongado y su capacidad de actuar frente a una recaída.