Mecanismos de ToxicidadCONOCIMIENTO DE LA TOXICIDAD Niveles de profundidad: • ¿Qué ocurre?: efectos, patología • ¿Cómo sucede?: fisiopatología • ¿Por qué se produce?: mecanismos (bioquímicos y moleculares) Mecanismos de Toxicidad Todos los procesos de acción tóxica pueden resumirse en dos grupos principales, según consistan en: afectación de la integridad de la estructura celular alteración de la función celular. procesos inmunitarios (mixtos) nerviosa.Mecanismos de Toxicidad Destrucción Celular total Alteración de la membrana Celular Vascular. muscular. Alteración de los órganos subcelulares Estructura Celular ACCION SOBRE Retículo endoplásmico Mitocondrias Ribosomas Lisosomas Cito esqueleto DNA Función Celular . etc. Ag. de Permeabilidad de las Membranas Modificación de la Actividad Enzimática Inhibición Estéreo isómeros Tiolprivos Hg. Cu. CO Reacción ACCION SOBRE Función Celular Activación Inducción Modificación de la Reproducción Celular Genotoxicidad Mutagenicidad Carcinogenesis Teratogenesis . Mn Metalprivos SH2. Pb. CNH.Mecanismos de Toxicidad Estructura Celular Mod. de carácter subletal. generalmente de tipo funcional. frecuentemente letales para la célula. el momento en que se establece el daño definitivo o se inician los pasos que decididamente conducen a la muerte de la célula o necrosis.Mecanismos de Toxicidad Los efectos nocivos que se derivan de la unión de una sustancia química con las biomoléculas pueden ser de dos clases: potencialmente reversibles. es decir. . Los investigadores se afanan por encontrar los indicadores que marquen el punto de no retorno. que se expresan como modificaciones estructurales. e irreversibles. Alteración de los orgánulos subcelulares: – – – – a. Alteración de la membrana celular: vascular. d. b. Retículo endoplásmico Mitocondrias Ribosomas Lisosomas . nerviosa. Destrucción celular total 2.Acción sobre la ESTRUCTURA CELULAR 1. c. etc 3. Mecanismos de Toxicidad AFECTACION DE LA ESTRUCTURA CELULAR . pueden reducir especies oxidantes. formadoras de peróxidos a partir de lípidos celulares. principalmente fosfolípidos de membrana.Mecanismos de Toxicidad la biotransformación de xenobióticos se pueden originar dos tipos de metabolitos especialmente reactivos: los agentes alquilantes o arilantes y los radicales libres Ambos son capaces de: establecer enlaces covalentes con biomoléculas celulares y originar especies de oxígeno activo. como compuestos oxidables. . como agentes nucleofílicos pueden neutralizar a los radicales libres y. en tanto el organismo disponga de suficiente reserva de dichos tioles. Regulados por los niveles de glutatión (GSH) y otros proteintioles que. Mecanismos de Toxicidad Muerte Celular Tradicionalmente. que elimina las células dañadas. precancerosas o en número excesivo (como un antónimo de mitosis). pero se ha visto que la Apoptosis también puede inducirse por xenobióticos . para situaciones patológicas en que la principal característica de la célula enferma es su inflamación. Se utiliza en sustitución del de necrosis. hinchazón. seguido de formación de vesículas y estallido Oncosis y Apoptosis se aplica a la muerte para el recambio celular fisiológico. la muerte de la célula se ha denominado necrosis (del griego necro. muerte) procede del griego onkos. Se origina por lesión o modificación del ADN nuclear. controlado genéticamente. .Mecanismos de Toxicidad Por definición. que elimina células no necesarias o dañadas. Apoptosis es la muerte celular por un proceso activo. la cual lleva a cambios en la estructura que conducen a la fragmentación celular sin respuesta inflamatoria. MUERTE CELULAR Necrosis Apoptosis Necrosis secundaria . APOPTOSIS en griego: caída natural de los petalos de las flores "Muerte fisiológica (programada) celular" DIFERENTE DE LA NECROSIS INDUCIBLE POR TOXICOS QUE ACTIVAN A: * * CASPASAS. ETC * TOPOISOMERASA ENDONUCLEASA . Apoptosis en Toxicologia Ejemplo: estrés oxidativo por dimetilnaftoquinona: • concentraciones bajas (10 µM): proliferación • medias (30 µM): apoptosis • altas (100 µM): necrosis . Mitosis Señal 1 + Célula en reposo Célula activada + Señal 2 – Apoptosis . QUINASAS DEPENDIENTES DE CICLINA (CDK) CDK MITOSIS PROLIFERACION SEÑALES TRANSFORMACION APOPTOSIS INHIBICION XENOBIOTICOS . Apf. FAS.Papel desequilibrador del tóxico Factores Antiapoptósicos Factores Proapoptósicos Bcl p-53. Bax Tóxico Apoptosis . MUERTE CELULAR CAUSA GENETICA (NATURAL) DENOMINACION APOPTOSIS MECANISMO ENDONUCLEASA AGENTES DIOXINAS CORTICOIDES T-BUTILESTAÑO Cl4C QUINONAS PEROXIDOS CISTAMINA FALOIDINA PARAQUAT TOXICA NECROSIS PEROXIDACION GSH ATP Ca++ RUPTURA DE MEMBRANAS CITOESQUELETO . Condensación Núcleo Se conserva. Lisis Total Sí Activo.DIFERENCIAS ENTRE APOPTOSIS Y NECROSIS VARIABLE Origen Especifidad Celular Proceso Tamaño Celular APOPTOSIS Programación Genética Sí NECROSIS Accidental No Pasivo Aumenta: (Balonamiento) Se desintegra Se desintegran Flocula Roturas al Azar No. Consume Energía Disminuye. Aparecen Vesículas Se conservan Se agrega a Membrana Fragmentación a Nucleosomas Membrana Plasmática Orgánulos Cromatina Adn Cuerpos Apoptósicos Reacción Inflamatoria Se forman No . Apoptosis visualizada mediante: Hematoxilina eosina TUNEL Fluorescencia Electroforesis en Gel en agarosa . Mecanismos de Toxicidad Alteraciones de la función Celular Modificaciones de : * Permeabilidad de la Membrana * Actividad Enzimática: * Reproducción . A) afectarán a la entrada y salida de nutrientes. de la transmisión eléctrica del impulso nervioso. a la superóxido dismutasa. B) Inhibición: esteroisomeria. inactivan enzimas importantes en la respiración celular como las deshidrogenasas. Hg. Ag. tiolprivos: As. . son el SH2. Son los vulgarmente conocidos como metales pesados. Cu. la glutatión reductasa. Mn que. también iones Na. Mn. Cu. Pb. protectoras de la peroxidación lipídica copulando los elementos metálicos indispensables para la función enzimática. K y Ca. inactivan a los citocromos respiratorios. responsables de los fenómenos de polarización y despolarización de la membrana y. CO. como Mg. al formar sulfuros muy estables con tioles. Fe. Se. fármacos y excretas. metalprivas. CHN. en definitiva. En el material genético (ác. Corte en la distribución de cromátidas. germinales ( mutagénesis. nucleicos): alteraciones transmisibles. alteraciones no transmisibles si se afecta el ADN.Modificaciones de la reproducción. En la división celular: (Mitosis) impedimento en formación de huso acromático. el ARN o la transcripción en la síntesis de proteínas (cancerogénesis. . en cél. otras). teratogénesis). (colchicina). si se afecta ADN. :. somáticas (cancerogénesis). en cél. Clases de mecanismos de toxicidad según su ESPECIFICIDAD o la actuación sobre receptores: Clase A Mediación Por receptores Acción específica B C No-receptores Reacciones inmunitarias especifica/ inespecífica (si/no R) específica / inespecífica . lípidos CÁNCER HEPÁTICO Proliferación Peroxisomas PROMOCIÓN TUMORES PP ep PPAR Genes reguladores crecimiento Proliferación Hepatocitos PP= Proliferadores de peroxisomas PPAR = Receptor nuclear de esteroides activados por PP ep= Mecanismo epigenético .Genes metaboliz. Proliferación de peroxisomas hepáticos . No Mediado por receptores: Acciones específicas basadas en: Interacción con moléculas pequeñas e iones con formación de quelatos. Alteraciones irreversibles ( causticación) . Acciones inespecíficas: Cambios en permeabilidad de la membrana. Reemplazo o sustitución de constituyentes celulares por xenobióticos Suplantación de metabolitos por antimetabolítos. .ALTERACION DE LA HOMEOSTASIS DEL Ca .3.4.1.REACTIVOS DE OXIDO NITRICO 2.TIOLES REACTIVOS 3.2.REACCIONES CON ESPECIES DE OXIGENO ACTIVO 2...MECANISMOS LESIVOS IRREVERSIBLES 1...REACCIONES RADICALARIAS 2..ALQUILACION.CAUSTICACION 2..ARILACION REACTIVOS ELECTROFILICOS ESTRES OXIDATIVO 2. formol. donde llegan o se concentran determinados xenobióticos o se originan metabolitos para los que resultan especialmente sensibles los tejidos locales (fenol. mucosas externas y en vías digestivas y respiratorias. tanto en piel. producida en el lugar de contacto del tóxico con el tejido orgánico.La causticación supone una desorganización de los componentes tisulares. etc. Es una quemadura química.). así como en riñón. tricloroacético.. médula espinal. etc. diferente de la térmica. . nervio óptico. etc. disoluciones de algunos cationes orgánicos o inorgánicos. o bien oxidantes o deshidratantes. que destruyen o al menos desorganizan la arquitectura celular al desnaturalizar las proteínas . detergentes catiónicos. aniones aromáticos (como el ácido salicílico).Los agentes cáusticos (alcalinos) y los corrosivos (ácidos) son sustancias de pH distante del fisiológico.. unidos mediante enlaces covalentes. terciaria y cuaternaria.De las cuatro clases de estructuras que configuran las proteínas. son más fácilmente atacadas . la estructura primaria. mantenidas por enlaces mucho más débiles. es la más resistente. como los puentes de hidrógeno o de disulfuro y fuerzas de Van der Waals. es decir. respectivamente. Pero las estructuras secundaria. la constituida por la secuencia lineal de los aminoácidos. .La muerte celular por cáusticos alcalinos se denomina necrosis colicuativa. endurecimiento o fijación. mientras que los ácidos producen coagulación. pues va acompañada de reblandecimiento y licuefacción (tumefacción y colicuación) del tejido. lo que favorece la caducidad de la acción y la intervención de los antagonistas. Ello indica que las fuerzas de unión xenobiótico-receptor son bastante débiles. mediante la cesión parcial de un electrón por parte de un xenobiótico a la biomolécula. la unión de un fármaco con sus receptores es altamente reversible. del tipo de puentes de hidrógeno. dipolo-dipolo o interacciones de dispersión (de Van der Waals). En algunos casos se ha mostrado un mecanismo de transferencia de carga. De esta manera se altera la actividad biológica de la misma o se modifica el comportamiento químico de las moléculas implicadas .En general. . muy frecuentes en procesos tóxicos en los que homólogos naturales son sustituidos por xenobióticos que se fijan fuertemente. Entonces. según que el reactivo sea lineal o cíclico.Pero las modificaciones más importantes de los receptores se producen cuando el xenobíótico establece con ellos uniones químicas mediante enlaces covalentes. supone todos aquellos casos en los que las biomoléculas experimentan reacciones de alquilación o arilación. ésta adquiere un carácter generalmente irreversible. Los reactivos alquilantes son capaces de actuar sobre cualquiera de los componentes químicos celulares. productos de polimerización. etc. establecen enlaces covalentes con los aminoácidos proteicos. hidroxialdehídos. alquenos. especialmente a través de reacciones radicalarias de peroxidación. Así. se forman óxidos y peróxidos de los ácidos grasos insaturados (sobre todo de los poliinsaturados. Al incidir sobre los lípidos de la membrana (fosfatidilcolina). con liberación de alcanos. . del hem (sobre la lisina) y sobre las bases de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) con los que forman aductos. y sobre los componentes del esqueleto celular (miofibrillas). PUFA). Q.Q.s electrofílicas Unión covalente nucleofilos • Degradación • Reacción con moléculas no esenciales INICIACIÓN COMÚN DE EFECTO TÓXICO . s no tóxicas Radicales libres S.Consecuencias de la biotransformación c Oxidación biomoléculas Tóxico Interacción física o química Con sustancias endógenas biotransformación ESPECIES OXIDANTES S. de vida larga: pueden alcanzar la vía sistémica y actuar sobre otros tejidos .Clasificación de los METABOLITOS REACTIVOS según su periodo de vida 1. de vida corta: reaccionan con otros constituyentes de la célula 3. de vida ultracorta: reaccionan con la propia enzima "suicidio enzimático" 2. 5.. se forman sulfinos. ácidos iminosulfínicos e iminosulfénicos. Radicales libres: (+/–) – – – – un electrón desapareado. y eliminándose como tiocianato . paraquat Déficit de 2 electrones Ej: nitrosaminas.. Ej: triclorometilo (metabolito del CCl4). etc. reacciona con las proteínas inmediatas. más reactivos cuanto más oxidados sean. Ion carbonio (+) 3. sobre tioles formando disulfuros RSSH. acetamidofluoreno 2. tioureas (NH2SC-NH2). también electrofílicos. originan aductos con los aminoácidos y las bases de ácidos nucleicos . etc.Metabolitos Reactivos: Electrofílicos 1. S atomico similar carbeno se forma por acción de las MFO. tioamidas (RS-NH2).Por oxidación de tioles (R-SH). isocianuros R-N=C 4. sulfenos.. Carbeno (neutro) – Un Carbono divalente con 2 electrones desapareados – Ej: monóxido de carbono. Lípidos • Lipoperoxidación • Rotura de las membranas biológicas Radicales libres • Pérdida o Proteínas modificación de la función biológica Ácidos nucléicos • Oxidación de • Mutagénesis bases nitrogenadas . Formas de Oxígeno activado . de donde se derivan trastornos funcionales y lesiones celulares. Gran poder oxidante sobre todo tipo de biomoléculas. Extraordinaria reactividad.Radicales libres interés toxicológico 1. . que les permite establecer uniones covalentes (alquilaciones o arilaciones) muy persistentes con moléculas biológicas nucleofílicas. 2. Fenton Fe++. HaberWeis SOD H2O2 + O2 Fe++ + Catalasa R.P •¯ 2 O2 P• 2O2 R. Cu++ HO¯ + HO• 1O 2 . Formas de Superóxido dismutasa . * REACCIÓN DE FENTON: -Fe3+ H2O2 + Fe2+ Catalasa OH + OH + Cu . Fe2+ + O2 Conjunta: * REACCIÓN DE HABER-WEIS: . Sigue: Fe3+ + O2 - . O2 + H2O2 - OH + OH-+O2 . . . y H2O2. El radical libre del producto primitivo puede alquilar diferentes componentes tisulares (membranas celulares.). Las formas de "oxígeno activado" actúan preferentemente oxidando fuertemente los lípidos celulares (especialmete los lípidos insaturados) y también los compuestos con grupos SH (glutatión. Precisamente. enzimas. etc. 2. en su función bactericida. retículo endoplásmico. liberan O2·. que da lugar a procesos inflamatorios y citotóxicos.). o trastornos en la reproducción celular (cáncer) por alteración de los ácidos nucleicos. etc. produciendo necrosis o déficit metabólico o de defensa. iniciando lo que se conoce como estrés oxidativo. los fagocitos activados.El proceso fisiopatológico se puede desarrollar por los siguientes mecanismos: 1. Destino de los hidroperóxidos lipídicos VIT E MALONILDIALDEHIDO . Glutation (GSH) . Funciones del Glutation A: REDUCCION (GSH GSSG) OXIDACION B: CONJUGACION con comp. ELECTROFILICOS MERCAPTURICOS (Orina) . Metabolismo del paracetamol . Estrés Oxidativo . Oxidación de GSH y proteíntioles. Alquilación de elementos nucleofílicos: – Necrosis – Déficit metabólico o de defensa – Cáncer 2.Acciones fisiopatológicas por radicales libres 1. Peroxidación lipídica en cadena 3. catalasa Glutatiónperoxidasa G – 6 .PDH Lesión ADN Peroxidación lipídica Oxidación de Tioles y proteínas < ATP y NADPH Alquilación / Arilación Lesión de membrana/ > Ca 2+ Activación enzimática NECROSIS .Estrés oxidativo: Oxigeno activado Quelantes antioxidantes Fe . Cu SOD. CLG – Curso de Toxicologia 2004 Muerte celular .e– Cl4C MFO. CYP O2 Cl3C• radical Cl3COO• Peroxidación lipídica Uniones covalentes a moléculas biológicas Activación de enzimas calcio-dependientes Q.F. F.ETANOL Y RADICALES LIBRES CH3 .CH2OH O2 -•C • CYP-450 II E1 OXIDASAS Peroxidación Lipídica Aductos 8-(1-hidroxietil)guanina 8-(2hidroxietil)guanina H CH3 H2O2 OH 1-hidroxietilo En: •Membranas •Retículo endoplásmico • Hígado De: •Núcleo •Mucosa gástrica • Corazón •Cerebro + factor quimiotáctico Leucocitos PMN •Testículos Q. CLG – Curso de Toxicologia 2004 . RESUMEN MECANISMOS RADICALARIOS Radicales Alquilantes que no alteran el GSH Producen Uniones covalentes Peroxidación lipídica CCl4 Tóxicos: Bromoformo Cl vinilo Halotano Radicales Alquilantes que consumen GSH Uniones covalentes Tóxicos: Producen Peroxidación lipídica Eliminación de Ac Mercaptúrico Alil alcohol P-acetamol Cinamaldehido Dietilmaleato Metabolitos No-Alquilantes sino Oxidantes Nitrofurantoina (ciclos Redox) Tóxicos: Producen Peroxidación lipídica Q. CLG – Curso de Toxicologia 2004 Naftoquinonas Paraquat Bleomicina .F. Selectividad celular de los radicales libres Diana Hepatocito Neumocito Cél. bromobenceno Compuestos furánicos (4-ipomeanol.) . endoteliales vasc Células bronquiolares Tóxicos CCl4 Paraquat Alcaloides de pirrolizidina CCl4. etc. SO2 Acidos Sulfénicos Acidos Sulfínicos Acidos Sulfónicos Sulfenos Sulfóxidos Sulfonas .SO (R)2.TIOLES REACTIVOS I:) POR OXIDACION DE TIOALCOHOLES (Mercaptanos): R-SH SE FORMAN: R-S.OH R-S.O2H R-S.O3H R=C=S=O (R)2. TIOLES REACTIVOS II:) POR TRANSTIOLACION: R-X hidrocarburo halogenado GSH +Glutatión GS-R Glutamiltransferasa Gliciltransferasa Glu Gly Cys-S-R ß-liasa H-S-R muy electrofílico ADUCTOS NECROSIS . 2 NO NO . elec. NO NO+ O -2 peroxinitrito • Lípidos • tioles • inh. transp. Enzimática •Alt. Activación ONOO Calmodulina +2 .Reacciones por óxido nítrico Donadores Enzimas Acciones Peroxidación de: Nitratos Arginina NOS NO . 3. y captación por las mitocondrias. captación de Ca++ por el retículo endoplásmico. es regulada por tres mecanismos: entrada y salida de iones calcio (Ca++) en la célula a través de la membrana plasmática. que es extraordinariamente más baja que la del plasma. con intervención de la bomba de calcio. a su vez esta concentración. Se acepta que la concentración de calcio en el citosol regula diversas funciones celulares. . Alteración de la homeostasis del calcio Actualmente se considera que la alteración de las proteínas que regulan el calcio intracelular es el eslabón entre los mecanismos alquilantes o los oxidantes con la muerte celular. Consecuencias La peroxidación de lípidos de la membrana o la lesión de las bombas de Ca++ en membrana. . el Ca++ citosólico activa a distintas enzimas proteasas y fosfolipasas que participan directamente en la muerte celular. En esta situación. mitocondria o retículo. o bien por insuficiencia de la bomba de Ca++ a causa de déficit de ATP por lesión mitocondrial. por mayor entrada a la célula o por salida al citosol desde las vesículas del retículo endoplásmico. puede elevar considerablemente los niveles de Ca++ intracelulares. . Lesión ADN citoesqueleto citoesqueleto ( microtúbulos) * Proteasas Endonucleasas Calpaínas Calmodulina proteinquinasa * Fosfolipasas fosforilasa glucógeno Fosfolípidos( membrana) Lisofosfolípidos citotóxicos Fosfolipasa A2 ..Alteración de homeostasis del calcio c regulación Exceso activa a.captación por retículo endoplásmico. c.. b.captación por mitocondrias.entrada y salida bomba de calcio. Por otra parte. . que fosforila a la fosforilasa. 2. entre las fosfolipasas activables por Ca++ está la fosfolipasa A2 (PLA2) que acelera la hidrólisis de los fosfolípidos de membrana. por disociación de los microfilamentos de actina. la calmodulina también afecta al citoesqueleto (microtúbulos) y a la división celular. Entre las proteasas activables por el calcio destacaremos la endonucleasa. a su vez. proteína presente en células animales y vegetales. que cuando se une a cuatro iones de calcio por cada molécula. la proteinquinasa. cuya activación produce daños en el citoesqueleto. con liberación de ácidos grasos y lisofosfolípidos. a otra enzima. que participa en la degradación del glucógeno. que a su vez son citotóxicos. modifica su conformación y activa. También se estimula la calmodulina.1. 3. lo que conduce a la muerte celular. y las caspasas. que fragmenta al ADN. Enzima inactiva Calmodulina •• •• Enzima activada • + •• • Ca2+ • • • • Q.F. CLG – Curso de Toxicologia 2004 A través de estas acciones, aparecen vesículas que, o se separan de ella o se rompen o se fusionan entre sí, lo que conduce a la ruptura de la membrana ; a su vez, la disminución del potencial de membrana mitocondrial se traduce en un déficit de ATP, lo que da lugar a acumulación de ácido láctico, y descenso del pH citosólico. Con todo ello se llega a disrupción de la membrana plasmática y del citoesqueleto, con disolución de la actina y dispersión de los microtúbulos, más una disminución del pH intracelular, por acumulación de ácido láctico consecuente a la lesión mitocondrial, desacople de la fosforilación oxidativa y déficit de ATP. Ca++ CALIMICINA Activación de: TÓXICO: ESTRÉS OXIDATIVO Ca++ ATP ADP Calmodulina Proteasas Fosfolipasa A2 Ca++ - ATPasa Alteraciones citoesqueleto Retículo endoplásmico Ca++ Ca++ NADP+ Mitocondria ( 10-7 M) Ca++ Inhibición Ca++ - ATPasa Oxidación NADPH CICLO REDOX GSH Depleción Protein-tiol depleción Otras inactivaciones enzimáticas TÓXICO Mecanismos inmunotóxicos Sistema inmunitario – Elementos: Organos: – Médula ósea – Timo – Bazo Células: linfocitos Agentes: – Inmunoglobulinas: anticuerpos – Mediadores químicos: linfocinas… Vasos y ganglios linfáticos . .Procesos Inmunitarios En los últimos años se ha desarrollado vigorosamente la llamada inmunotoxicología. b) Los procesos de inmunodepresión o inmunosupresión. en que la asociación de un tóxico conduce a disminución de las defensas inmunitarias. a veces es provocado en la clínica para hacer posibles injertos y trasplantes. c) Fenómenos de autoinmunidad. aunque lógicamente se trata de un proceso indeseable. rama científica que estudia tres tipos de procesos patológicos desde un punto de vista toxicológico: a) Las reacciones inmunitarias por sensibilidad adquirida en el contacto con sustancias químicas (hipersensibilidad). Las células periféricas se difunden a todos los tejidos a través del flujo sanguíneo y regresan por un sistema vascular propio. de carácter inespecífico. los primeros quedan unidos a los tejidos corporales. pulmón y piel) son órganos secundarios de diferenciación. y otra adquirida. en tanto que los linfocitos T maduran y se diferencian en el timo. neutrófilos) circulan en la sangre. que son leucocitos diferenciados (linfocitos. el sistema linfático. formado éste por los vasos y los ganglios distribuidos por todo el organismo) y por células periféricas . timo. Es un complejo sistema repartido por todo el organismo y constituido por órganos específicos (médula ósea. cuyos sucesivos estímulos incrementa la respuesta. .El sistema inmunitario realiza una misión defensiva mediante la identificación de estructuras propias y detección de extrañas. innata. Macrófagos y micrófagos son fagocitos. en tanto que los segundos (granulocitos. Las células pluripotentes de la médula de los huesos son los órganos de producción de los linfocitos. que finalmente vierte su contenido a la sangre en las venas subclavias a través del conducto torácico. específica al agente que la provoca. bazo y tejido linfático. El bazo y los ganglios linfáticos (incluidos los de intestino. Esta defensa tiene dos modalidades: una natural. así como de la maduración de los llamados linfocitos B. macrófagos y micrófagos). Cuando se produce esta unión. Tan sólo un 2% de los linfocitos segregan anticuerpos Los antígenos para los receptores de los linfocitos B son moléculas complejas. no los liberan. y además crece y se divide y subdivide. En los tejidos. no forman una población homogénea. 2. se diferencian las células cebadas o mastocitos. el linfocito puede resultar estimulado o paralizado. 3. 1. a partir de los linfocitos T. 5. . Estas células hijas. empieza a producir más anticuerpos idénticos al que se unió al antígeno.Los linfocitos no son todos iguales. Algunas de estas células vuelven al estado de reposo y representan la «memoria» del suceso. sino varias subpoblaciones constituidas por células que. 4. 6. mientras que las T. con 9-11 aminoácidos. normalmente glucoproteínas. y tienen además la misión de estimular o reprimir la actuación de las B. dedicadas a producir el mismo tipo de anticuerpos. reciben el nombre de células plasmáticas o plasmocitos. sí bien los poseen. gracias a la presencia de diferentes receptores en su superficie. poseen distinta reactividad y funciones. permaneciendo dispuestas a reiniciarlo a la nueva llegada del antígeno. si se estimula. dando lugar a una prole o línea de células genéticamente idénticas que recibe el nombre de clon. Los antígenos para los receptores de los linfocitos T pueden ser péptidos pequeños. sino a las moléculas llamadas mediadores. Aunque los linfocitos B y T no se distinguen por su forma. sólo las células B y su progenie segregan anticuerpos o inmunoglobulinas. Pueden distinguirse usando técnica de citometría de flujo y anticuerpos monoclonales. IgM. IgE) Liberación de mediadores músculo plaquetas Terminación nerviosa de piel eosinófilos capilar glándula . IgA.MÉDULA ÓSEA Célula madre común TIMO Linfocitos T maduros Antígeno Coadyuvantes Supresores Citotóxicos Linfocitos B maduros Antígeno Linfocitos B estimulados Linfocitos T estimulados Célula plasmática Linfocitos T trasformados (mastocitos) Liberación de anticuerpos (IgD. IgG. tromboxano y leucotrienos (SRS-A). f) Calicreína y bradicinina ( o bradiquinina). e) Heparina. c) Factores quimiotáxicos de los eosinófilos (ECF-A) y de los neutrófilos (NCF-A).). etc. . b) Serotonina.Los principales mediadores químicos que se liberan son: a) Histamina: que produce aumento de la secreción mucosa. etc. d) Enzimas diversas. g) Prostaglandinas. contracción del músculo liso (broncoconstricción. o con el ADN alterado. Las células NK (agresoras naturales) son linfocitos no dependientes de anticuerpos. contra células neoplásicas. algunas de las cuales intervienen como enzimas convertidoras (activadoras) de interleucinas (ICE). que realizan una defensa inespecífica contra células infectadas por virus. asesinas) son linfocitos grandes. tras activación de caspasas. La eliminación en el timo de los linfocitos inmaduros y de los que posean receptores anómalos.Hay también otras poblaciones de células linfoides entre las que destacamos las conocidas como K y como NK. granulosos. (que mediante perforinas abren poros en las células que atacan) tienen lugar mediante procesos de apoptosis. las células K (del inglés killer. así como la actuación de los linfocitos K asesinos. provocan la lisis de éstas. intervienen también en la inmunidad innata. . y se les considera un eslabón entre los sistemas inflamatorio e inmunitario. que cuando se les unen inmunoglogulinas G (IgG) específicas presentes en la superficie de otras células. sino también en otros tejidos. como portadores de señales de muerte celular. Igualmente son citocinas el factor de necrosis (NF) y el factor de necrosis tumoral (TNF) que favorece la destrucción de las células cancerosas.Los linfocitos T activados segregan también citocinas o citoquinas (interleucinas). se sintetizan no sólo dentro del sistema inmunitario. y están presentes en las enfermedades autoinmunitarias. estimulan la reproducción clonal de los linfocitos T y el aumento de eosinófilos. citocinas o citoquinas. Debe recordarse que las relaciones entre las células se producen por dos vías: contacto célula-célula. polipétidos que transportan señales entre células y que. en inmunología. a otra célula próxima o a células situadas a cierta distancia. y sus funciones son quimiotáxicas y reguladoras. Estas son pequeñas moléculas de polipéptidos que intercambian información dentro de la misma célula. a su vez. o liberación de mediadores que reciben el nombre de hormonas y. ambos participan en la apoptosis desencadenada por tóxicos. . Las citoquinas producidas por los linfocitos se denominan linfoquinas. Citoquinas inmunomoduladoras. Se producen en la médula ósea. b. Su sobreproducción puede conducir a shock y muerte. Son también interleuquinas IL. son pirógenos. IFN-b ) . generados por linfocitos y fibroblastos. células endoteliales.a ). fibroblastos y linfocitos B y T. liberado por macrófagos estimulados por bacterias. . • Interleuquina-6 c. • Interleuquina-1 ( IL-1 a . • Factor de necrosis tumoral ( TNF. IL-1 b ). Mediadores en la inflamación : • Interferón Tipo I ( IFN-a . Factores de crecimiento.Hay tres clases principales de citoquinas: a. Actúan como factores de activación. maduración y diferenciación de los linfocitos. de las que se conocen más de 18. con o sin estimulación en la síntesis de anticuerpos. con incremento de los efectos cada vez que el individuo se expone al mismo xenobiótico o a otro relacionado con él (reacción cruzada) Inmunodepresión: puede deberse a que el tóxico elimine poblaciones de células o impida su maduración o inhiba directamente a los anticuerpos Autoinmunidad: el tóxico lesiona un órgano. .Afectación tóxica del sistema inmunitario Hipersensibilización: puede deberse a una proliferación de células. el cual produce o libera moléculas propias que actúan como antígenos capaces de desencadenar una posterior respuesta inmunitaria contra ellos al provocar la formación de anticuerpos contra el propio órgano. infeccioso Ig Mediadores Anafilaxia .Mecanismo de hipersensibilidad (anafilaxia) Tóxico Trauma Leucocitos Ag. Shock anafiláctico Reacción violenta. espasmo bronquial y edema de glotis: gran dificultad respiratoria – Miocarditis . tras la absorción de un alergeno Consiste en : – Vasodilatación – Incremento de la permeabilidad de los vasos sanguineos. con salida de plasma – Disminución de la volemia. caída de las constantes fisiológicas. con posibilidad de muerte. sobreaguda. hipotensión y shock – Edema pulmonar por acúmulo del plasma – Angioedema. Reacciones ANAFILACTICAS = Mediadas por IgE (reaginas) Reacciones ANAFILACTOIDES = NO mediadas por IgE . dermatitis por contacto Tipo II Tipo III IgE. patologías anafilaxia asma.IgG activación del complemento Linfocitos T Tipo IV Hipersensibilidad retardada . IgG activación del complemento lisis celular ej.Tipos de reacciones de hipersensibilidad Tipos Tipo I Inmediato o bases mecanismo IgE mastocitos y basófilos liberación de aminas IgM.rinitis. agranulocitosis trombocitopenia anemia hemolítica autoinmunitaria alveolitis.conjuntivitis fiebre del heno Hemólisis. enf. anemia. del suero. lupus.IgM. . Au. Ni.Co. 1. Hg. 3.. Cr. Cr. Hg.Reacciones de autoinmunidad = Hg. Au.Reacciones de hipersensibilidad. Ni.Ej. compuestos orgánicos de estaño. Tipo I = Co. 2. Pb.. Hg Tipo IV = Be. de alteraciones inmunitarias por metales.Inmunosupresión = Cd.. Pt Tipo II = Au Tipo III = Au. Co. Respuesta inmunitaria contra el tiempo Título de anticuerpos RESPUESTA PRIMARIA RESPUESTA SECUNDARIA Tiempo [ meses] . Inmunodepresión Por sustancias que a dosis subtóxicas inhiben al SI Porque: – Disminuyen el número de células – Impiden su maduración – Disminuyen la síntesis de Ac Ejemplos: – Derivados orgánicos e inorgánicos de: Pb. Cd. metilparation. carbaril. Hg. PCB. Sn – DDT. dieldrin . Autoinmunidad XENOBIÓTICO + PROTEÍNA (ANTÍGENO) ANTICUERPOS LESIÓN AL TEJIDO DONANTE DE LA PROTEÍNA .3. o mediado por células.Las reacciones de autoinmunidad se clasifican en dos grupos: respuestas organoespecíficas y respuestas sistémicas. el hipotiroidismo autoinmunitario. la diabetes tipo I (insulinodependiente) autoinmunitaria. sobre éstos o sus vasos. sobre un antígeno específico localizado sobre una célula. etc. neuropatías. Las organoespecíficas consisten en la reacción del anticuerpo directamente. vasculitis. un tejido o un órgano. Son ejemplos clínicos la anemia hemolítica autoinmunitaria por autoanticuerpos eritrocíticos. etc. neuroesclerosis. . Ejemplos de estas enfermedades generalizadas son. dermatomiositis. En las enfermedades sistémicas autoinmunitarias. polimiositis. artritis reumatoide. las lesiones se presentan en múltiples tejidos cuando. la miastenia gravis por autoanticuerpos contra el receptor de la acetilcolina del músculo. discrasias sanguíneas. lupus eritematoso. se depositan los inmunocomplejos formados por el autoanticuerpo y los antígenos solubles procedentes del núcleo o del citoplasma de las células dañadas. glomerulonefritis. esclerodermia. membranas. etc. dermatomiositis y polimiositis. orgánulos citoplasmáticos. Hasta hace pocos años. glomerulonefritis. Unas se manifiestan localmente pero otras son sistémicas o generalizadas.). nucléolos. discrasias sanguíneas. neuropatías. como lupus eritematoso.Se acepta que en la génesis de los trastornos autoinmunitarios participan los polimorfismos enzimáticos. En los enfermos se encuentran anticuerpos (autoanticuerpos) contra los distintos constituyentes de las diferentes células (núcleos. vasculitis. etc. esclerodermia y neuroesclerosis. artritis reumatoide. las reacciones de autoinmunidad se consideraban raras. que dan lugar a metabolitos diferentes o distintas cinéticas de eliminación. pero un gran número de ellas se han reproducido en modelos animales. . XENOBIÓTICO POR SIST.INMUNITARIO: FUNCIÓN • células periféricas • órganos { LINFOCITOS ANTICUERPOS POR { LINFOCITOS INH. ANTICUERP = ANTÍGENO/HAPTENO ÓRGANO REACCIÓN ALERGICA EFECTOS ANTÍGENO REACCIÓN AUTOINMUNIT Carcinogénesis Tipos: – Vía genética – Vía epigenética A) CARCINÓGENOS GENOTÓXICOS NO DEPENDIENTES DE ACTIVACIÓN (Carcinógenos directos) Agentes alquilantes. Mostazas, benceno. Compuestos con halógenos activos Hidrocarburos aromáticos policíclicos. Nitrosaminas. Aminas heterocíclicas y aromáticas. Formaldehido. Dialquilhidrazinas. Hidrocarburos halogenados. Biotoxinas. Carbamatos. Metales Fenobarbital, Antioxidantes. Sacarina. Plaguicidas Ácido nitrilotriacético Estrógenos, Aminotriazol Ciclosporinas. Mercaptopurinas Plásticos. Asbestos Metales DEPENDIENTES DE ACTIVACIÓN (Procarcinógenos) INORGÁNICOS B) CARCINÓGENOS EPIGENÉTICOS PROMOTORES CITOTÓXICOS MODIFICADORES HORMONALES INMUNOSUPRESORES MATERIALES SÓLIDOS NORGÁNICAS C) NO CLASIFICADOS PROLIFERADORES DE PEROXISOMAS MISCELÁNEOS Clofibrato Dioxano. Hidrocarburos halogenados. Ftalatos. Tioureas 1999 .Compuestos carcinógenos INICIACIÓN PROMOCIÓN PROGRESIÓN Virus Alteración genética Expansión clonal CÁNCER INVASIÓN •Activación de Radiaciones protooncogenes METÁSTASIS •Inactivación de genes supresores de tumores Lesión preneoplásica Harris/Marquardt. U Carcinógenos Procarcinógenos Cocarcinógenos Promotores Progresores HPC. Asbestos Ciclinas Hormonas EPIGENÉTICOS . Benceno. Lactonas.CARCINOGÉNESIS GENOTÓXICOS COMPUESTOS Unión a CARACTERÍSTICAS Bases ADN. ARN Cadenas ADN. aminas. micotoxinas Pireno. catecol. Aumentan efecto Absorción previa simultánea Inmunosupresores Aumentan efecto Absorción posterior Hormonas sexuales (?) Pérdida de control celular Arsénico. Cr. Ni. ARN Proteínas Requieren activación metabólica EJEMPLOS Epóxidos. •Aumentada por p-53 .Carcinógenos químicos Radiaciones Virus Determinantes genéticos • Aumentada por promotores Lesión Mitosis Reparación Célula normal Apoptosis ADN dañado • Disminuida por promotores y por bcl-2. desalquilasas ADUCTO ADN Eliminación Eliminación base dañada nucleótidos dañados glucosidasa nucleasas Desalquilación polimerasa I PROMOCIÓN Replicación ligasas ADN CÁNCER .ETAPAS DE LA CARCINOGÉNESIS Y MECANISMOS DEFENSIVOS PROCARCINÓGENO Activación metabólica CARCINÓGENO Reparación ADN INICIACIÓN ADN E. Esquema General Vía Genética Activación metabólica COMPUESTO ELECTROFÍLICO ADN Sustitución de Bases Fragmentación-Recombinación CARCINOGÉNESIS XENOBIÓTICO equilibrio ADN dañado (mutación) Genes Mecanismos de reparación Protooncogenes Activación Gen supresor Inactivación Telomerasa Activación Oncogenes Acumulación de mutaciones Mitosis P.53 bcl-2 bax APOPTOSIS Proliferación celular Tumor . a: Probables carcinógenos 2.CLASIFICACIÓN CARCINÓGENOS Grupo 1: Carcinógenos humanos: Suficiente evidencia epidemiológica experimental Grupo 2: Evidencia limitada: 2.b: Posibles carcinógenos Grupo 3: Insuficiente evaluación Grupo 4: Probablemente no carcinógenos .