1 Capítulo 17 “Genética de la Inmunidad”Universidad de Puerto Rico en Aguadilla Departamento de Ciencias Naturales Capítulo 17 “Genética de la Inmunidad” Karl Bosque Nicole Pérez Angélica Rosado Zahilys Soto Nanélix Valentín Kathleen Velázquez Karl Bosque Nicole Pérez Angélica Rosado Zahilys Soto Nanélix Valentín Kathleen Velázquez BIOL-4355-L01

2 Objetivos Presentar de que consiste el sistema inmunológicoConocer cuales son las importancias de la superficie de las células Dar algunos ejemplos de trastornos de la inmunidad Describir como la inmunidad se ve alterada Ver la inmunidad desde un punto de vista de “Genomics”.

3 Introducción Se estará presentando cómo funciona el sistema inmune para proteger al cuerpo contra enfermedades infecciosas desde el punto de vista genético y desde el reconocimiento celular propio hasta la producción de anticuerpos para la eliminación de antígenos “non-self”. Además se estará destacando la información más reciente sobre enfermedades y tratamientos relacionados al sistema inmune y la genética.

4 Sistema inmunológico Protege al organismoReconoce las superficies de las células que no pertenecen al cuerpo: -Microorganismos -Hongos -Agentes infecciosos no vivientes como los virus y priones. -Células tumorosas y transplantadas. Identifica y elimina las células enfermas del propio cuerpo. Se compone de 2 trillones de células aproximadamente, los agentes bioquímicos que liberan y los órganos en donde se producen y almacenan. Reacción inmunológica ineficiente

5 Puede producir efectos no deseados como:- Alergias -Enfermedades auto inmune -Rechazo a transplantes de órganos Los genes afectan la inmunidad dándole susceptibilidad y resistencia a ciertas enfermedades infecciosas. Varía de persona en persona “Recuerda” a los invasores Los anticuerpos y las citocinas atacan directamente los antígenos extraños.

6 Grupos sanguíneos Transfusiones de sangre:Determinados por algunos antígenos en la superficie de los glóbulos rojos. 29 tipos de sangre - Algunos son: ABO Kell Lewis Duffy Kidd Tienen muchos subtipos Transfusiones de sangre: -Se utilizaba la serología. La sangre se clasificaba de acuerdo al antígeno presente en la célula. -Ahora se esta investigando el método “genotyping” que identifica los genes responsables de codificar esas proteínas. -Adecuado para personas con una enfermedad crónica que necesitan múltiples transfusiones de sangre, como leucemia y “cicle cell”.

7 “Major histocompatibility Complex”Genes que son parte de un grupo de 6 millones de bases en el brazo corto del cromosoma 6 y codifican para las proteínas en la superficie de nuestras células. Contiene 70 genes 50% de la influencia genética en la inmunidad sale de estos genes Clasificados en tres grupos funcionales: - Clase III - Clase II y I

8 Células presentadoras de antígenosAlgunas glicoproteínas se pegan a las bacterias y proteínas de virus. Las muestran para alertar a otras células del sistema inmune Primer paso de la respuesta inmune Macrófagos y Células T La clase I contiene tres genes que se encuentran en todas las células y tres con distribución restringida. La clase II contiene tres genes que se encuentran en su mayoría en células presentadoras de antígeno

9 Transplantes Los individuos tienen un tipo HLA promedio basado en la expresión de 6 genes 2 de cada 20,000 Al menos 4 de 6 deben ser iguales para poder realizar un transplante Pruebas de HLA. Heredar un tipo de HLA en específico. ankylosing spondylitis sub-tipos de B27 5% de la población 90% posee el anfígeno B27 Personas con el antígeno nunca desarrollan la condición.

10 Rheumatoid arthritis Enfermedad auto inmune No herencia Mendeliana20,000 genes expresados, 3 sobre expresados. Sus proteínas correspondientes sobreabundantes. Dolor, hinchazón, rigidez en coyunturas o articulaciones Casos mas leves: presente por meses o por uno o dos años. Unos tienen brotes y remisiones. Casos mas graves puede durar muchos años o toda la vida.

11 Sistema Inmunológico Conjunto de estructuras y procesos biológicos que nos protege de enfermedades, identificando y matando células patógenas. Conexión genética a la inmunidad: las proteínas requeridas para llevar a cabo una respuesta inmune. Líneas de defensa: Inmunidad innata Inmunidad específica

12 Inmunidad Innata Defensas generales están en el cuerpo.Barreras no específicas. Defensa rápida. Inflamación.

13 Inmunidad Innata Proteínas que participan en la inmunidad innata:Sistema de complemento Colectinas Citoquinas Las mutaciones en los genes que codifican estas proteínas aumentan la susceptibilidad a la infección.

14 Inmunidad Innata Sistema Complemento: Proteínas plasmáticas que complementan otras defensas. Colectinas: Protegen ampliamente contra bacterias, levaduras y algunos virus. Citoquinas: Alertan a otros componentes del sistema inmune en presencia de células infectadas con virus. Interleucinas

15 Inmunidad Adaptativa Debe ser estimulada a la acción.Características de la adaptación inmunológica: Diverso Específico Recuerda

16 Inmunidad Adaptativa Mediada por Anticuerpos17.2 Inmunidad Adaptativa Mediada por Anticuerpos Cada día millones de células B mueren el los nódulos linfáticos y en el bazo mientras a la misma vez millones de células B se forman en la medula ósea, cada una con una combinación única de moléculas en la superficie. ¿Cuando comienza la respuesta de un anticuerpo?

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18 Inmunidad Adaptativa Mediada por AnticuerposExpansión clonal Células de memoria Ej. Pandemia del Flu en el 1918 Células plasmáticas Plasma segrega de 1,000 a 2,000 anticuerpos idénticos por segundo. Anticuerpos duran días, estos proveen la primera respuesta inmune.

19 Anticuerpo 5 Tipos de anticuerposA los anticuerpos también se le llaman inmunoglobulinas y las cuales actúan en diferentes etapas y se distinguen por su función y donde actúan.

20 Factores que influyen en la variabilidad de anticuerposMúltiples genes en línea germinal determinantes de regiones variables. Mutación somática en las regiones génicas V. Recombinación entre distintos genes V, lo que genera aún mayor diversidad. Múltiples Mecanismo para la variabilidad de los anticuerpos

21 Respuesta Inmune CelularCélulas T- es una respuesta inmune celular en la cual ella viaja hacia donde va a actuar. Medula ósea Timo Destruyen directamente las células afectadas. Algunas células T ayudan a suprimir una respuesta inmune cuando esta ya no se requiere. Helper T Cells Celulas Citotoxicas

22 Anormalidades Inmunitarias17.3 Anormalidades Inmunitarias Deficiencias Inmunitarias Heredadas -Chronic Granulomatous Disease -SCID Síndrome de Inmuno Deficiencia Adquirida -SIDA/VIH Autoinmunidad -Myasthenia Gravis Alergias -Asma

23 Deficiencia de Inmunidad HeredadaAfecta la inmunidad innata y adaptativa Causas Mutaciones en los genes que codifican los "T cell receptors", segmentos de anticuerpos o Citoquinas Células B defectuosas Existen más de 20 deficiencias Chronic Granulomatous Disease SCID Hyper IgM Syndrome Wiskott-Aldrich Syndrome

24 Chronic Granulomatous Disease

25 Severe Combined Immune Deficiencies (SCID)Defecto severo en las células B y T del sistema inmune Resulta en varias infecciones: Neumonía Meningitis Afecta inmunidad humoral y celular 50% casos son X-linked

26 Severe Combined Immune Deficiencies (SCID)"Bubble boy" -David Vetter Texas, 1971 Forma autosomal recesiva Nació sin la glándula del timo

27 Alterando la inmunidad Vacunas17.4 Alterando la inmunidad Vacunas Preparado de antígenos que provoca la produccion de anticuerpo y una respuesta de defensa ante microorganismo patogenicos. Genes que codifican antígenos de varios patógenos pueden ser insertados en un virus inofensivo “Super vacuna”.

28 Human Papillomavirus Vaccines“Most common viral infection of the reproductive tract and is the cause of a range of conditions in both female and males, including precancerous lesions”(WHO, 2014) Dos tipos de vacunas Tetravalente (2006) Bivalente (2007) “By August 2014, 58 countries (30%) had introduced HPV vaccine in their national immunization program” (WHO, 2014)

29 Anticuerpos monoclonalesInmunoterapia Amplifica o redirige la respuesta inmune Anticuerpos monoclonales Citoquinas también son utilizadas para tratar condicione pero permanecen activas por poco tiempo

30 “Protective Efficacy of Neutralizing Monoclonal Antibodies in a Nonhuman Primate Model of Ebola Hemorrhagic Fever” Anticuerpos monoclonales específicos para Zaire ebolavirus han tenido éxito en modelos de roedores pero no en primates no humanos. Se utilizó dos clonos (ch133 y ch226) Anticuerpos neutralizantes en combinación con otras terapías podrían ser beneficiosas para reducir cargas virales.

31 Transplantes

32 Uso del Genoma de PatógenosNuevas estrategias para tratamientos vacunología inversa No es necesario cultivar patógenos Usamos parte del genoma Vacunas hechas utilizando esta estrategia Síndrome respiratorio (SARS) 2003 H5N1 avian flu 2005 H1N1 swine flu 2009 Vacunología inversa – usado para proteger en contra infecciones La mayoría de las enfermedades se desvanecen rápidamente, por varias razones : vacunas o tratamientos pueden detener la transmisión ; las personas pueden alterar sus comportamientos para evitar contraer la infección ; o la enfermedad puede matar antes de los individuos pueden transmitirlo.

33 Crowd diseases - “Smallpox”(viruela)Uno de los enfermedades que infectó y mató a poblaciones indígenas, o sea, no estaban adaptadas al patógeno. Vaiola - el virus que causa la viruela Altamente infecciosa (especialmente a través del aire ) y se asocia con una alta tasa de mortalidad y propagación secundaria No existe un tratamiento eficaz para la enfermedad

34 Propagación Se propaga a través del torrente sanguíneo a los ganglios linfáticos donde continúa multiplicándose Se mueve en los vasos sanguíneos más pequeños cerca de la superficie de la piel donde se producen los cambios inflamatorios Erupción de la viruela clásica comienza

35 Dos tipos Viruela mayor - la forma más severa , puede causar la muerte hasta en el 30 % de las personas no vacunadas que desarrollan él ( 3 % de las personas vacunadas las personas también pueden desarrollar la viruela mayor) . Viruela menor - una forma más leve de la viruela , produce la muerte en el 1% de las personas no vacunadas .

36 Bioweapons Biopreparat – Anthrax bombsEj. Bacteria de la peste , por ejemplo , eran genéticamente modificado para resistir dieciséis antibióticos y para la fabricación de una proteína que despoja a las células nerviosas de sus abrigos grasos , añadiendo parálisis a la lista de los síntomas naturales. Bioterrorists CBRNE - Biological Warfare Agents Las armas biológicas incluyen cualquier organismo o toxina que se encuentra en la naturaleza que se puede utilizar para incapacitar, matar o de otro modo impedir un adversario Película - Resident Evil Chemical, biological, radiological and nuclear defense the term CBRNe (e for explosives)

37 Ántrax Bacillus anthracisBacterias Gram positivas y en forma de bastón Se encuentran naturalmente en el suelo Afecta tanto a los animales y los seres humanos cuando están en contacto No es contagioso Tratadas con los antibióticos penicilina, ciprofloxacina o doxiciclina Uno de los pocos agentes biológicos capaces de causar la muerte y la enfermedad en un número suficiente Existen esporas en el suelo y se activan cuando los organismos en la canal se exponen al aire . Aparte de la guerra biológica , el ántrax en humanos es rara . Proteínas creadas: Antígeno Protectivo (PA) Factor Edema (EF) Toxina edema Factor Letal (LF) toxina letal MAPK

38 Signos y síntomas del ÁntraxFiebre Hemorragias Muerte del tejido Dolor en el cuerpo Cansancio Vomito Muerte Cutaneous: Related to the skin. GI tract (oropharyngeal and gastrointestinal) Historically known as woolsorter's disease (because it affected people who work around sheep) Signos: Ántrax cutáneo: piel Hinchazón Sangría la muerte del tejido fiebre Ántrax por inhalación hemorragia masiva y la hinchazón dentro de la cavidad torácica Envenenamiento de sangre Tos Problemas respiratorios, piel azulado y sudor Gastrointestinal: boca, garganta, tracto GI Vomito de sangre diarrea Síntomas: cansancio Dolor de cabeza Ántrax por inhalación dolor en el cuerpo Leve dolor en el pecho Dolor de garganta nausea Dolor severo en el abdominal

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40 Vacuna contra el ántraxVacuna desarrollada en la década de 1950 (con licencia en 1970) Vacuna utiliza el antígeno protector ántrax para hacer que el cuerpo a crear inmunidad a la enfermedad Creado a partir de una cepa de ántrax que no causa la enfermedad , y no utiliza ningún bacterias enteras vivas o muertas currently only given to military personnel, people who work directly with anthrax in research labs, and those who work with animals and animal by-products that may be infected with anthrax separate vaccine for use in animals

41 Conclusión A traves de ésta presentación logramos conocer:Como funciona el sistema inmunológico. Algunas enfermedades y tratamientos relacionados al sistema inmune y la genética. Uso del genoma de patógenos para crear nuevas estrategias de tratamiento.

42 Referencias “Human Papillomavirus Vaccines: Who Position Paper, October 2014.” World Health Organization Geneva (2014): Lewis, Ricki. Human Genetics: Concepts and Applications 9th Edition. 9th ed. N.p.: McGraw Hill, 2010. Marzi A, Yoshida R, Miyamoto H, Ishijima M, Suzuki Y, et al. (2012) Protective Efficacy of Neutralizing Monoclonal Antibodies in a Nonhuman Primate Model of Ebola Hemorrhagic Fever. PLoS ONE 7(4): e doi: /journal.pone Chronic Granulomatous Disease. Immunopaedia.org Recuperado de: Hooker, E. Biological Warfare: Smallpox. Recuperado el 20 de noviembre de 2014 del sitio Web del EMedicine Health Obringer, L.A. How Anthrax Works. Recuperado el 20 de noviembre de 2014 del sitio Web del howstuffworks

43 Dinámica Match the cell to the type of biochemical it produces.Mast cell a. Antibodies T cell b. HLA class II genes B cell c. Interleukin Macrophages d. Histamine All cells with nuclei e. Interferon Acentigen-presenting cell g. Tumor necrosis factor h. HLA class I genes