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BARRERAS FÍSICAS, QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS
Vivimos en un mundo donde convivimos día a día con microorganismos patógenos. Además de los propios microorganismos,
las moléculas que producen pueden dañar nuestras células y tejidos corporales.
El cuerpo posee diversas barreras anatómicas, mecánicas, químicas y microbiológicas que proveen la primera línea de
defensa contra la entrada de microorganismos hacia el entorno aséptico y rico en nutrientes de nuestros tejidos.
* Nuestro cuerpo posee barreras mecánicas, químicas y microbiológicas eficaces ante la infección.
BARRERAS FISICAS.
Las primeras barreras que protegen al cuerpo contra los microorganismos son la epidermis y los queratinocitos de la piel; el
epitelio de las mucosas del tubo digestivo y de los aparatos respiratorio y genitourinario, y los cilios del aparato respiratorio.
La piel constituye una extensa barrera anatómica en sí misma
ante la invasión de microorganismos patógenos y se compone
de dos capas: la epidermis y la dermis. La epidermis o capa más externa de la piel varía de grosor dependiendo de su
localización. La capa más externa de la epidermis o estrato córneo, está compuesta por células escamosas queratinizadas,
muertas y dispuestas en capas. Las células de la epidermis facilitan una barrera hermética que evita que nos deshidratemos y
proporcionan un entorno seco e inhóspito para los microbios en la superficie de nuestra piel. Además, la división continua de
los queratinocitos y el constante desprendimiento de la capa epidérmica superficial hace que los microbios adheridos a las
superficies cutáneas se eliminen.
El epitelio de las mucosas recubre todas las cavidades del cuerpo que entran en contacto con el entorno, tales como las vías
respiratorias, el tubo digestivo y el aparato genitourinario. Este epitelio contiene células caliciformes que secretan moco. En el
aparato respiratorio, el moco atrapa bacterias, hongos y partículas que han sido inhaladas. En el tubo digestivo, el moco y las
mucosas ayudan a proteger las células epiteliales y los tejidos subyacentes contra el daño provocado por enzimas digestivas y
facilitan el flujo a lo largo del intestino de la materia ingerida. Además, el desprendimiento de las células epiteliales intestinales
tiene un efecto protector similar al del desprendimiento de los queratinocitos en piel.
La turbulencia aérea presente en las fosas nasales deposita las partículas que ingresan en la mucosa nasal. Los cilios que
recubren los conductos del aparato respiratorio forman una extraordinaria barrera mecánica, que promueve el movimiento
hacia el exterior de las secreciones que contienen microbios y partículas atrapadas, para que sean expulsados por tos y
estornudos. El barrido rítmico de los cilios del epitelio respiratorio normalmente se ve alterado con el consumo crónico de
tabaco o de alcohol, lo que conduce a un aumento del riesgo de infecciones respiratorias. La discinesia ciliar primaria es un
trastorno autosómico recesivo que altera la ultraestructura de los cilios. La alteración ciliar provoca un defecto de barrido y
como consecuencia, infecciones respiratorias de repetición, como neumonías y bronquitis.
La importancia del moco secretado por las membranas del aparato respiratorio se ejemplifica en la fibrosis quística., la cual es
causada por un gen mutado que codifica un canal del cloro iónico defectuoso, de manera que se generan secreciones
anormalmente espesas y viscosas que obstruyen los conductos respiratorios. Los individuos con fibrosis quística sufren
infecciones respiratorias recurrentes por bacterias como Pseudomona aeruginosa.
De forma parecida al movimiento hacia el exterior de las secreciones del aparato respiratorio, la orina producida en el aparato
genitourinario ayuda a inhibir el movimiento de los microorganismos desde el entorno exterior hacia la vejiga y los riñones. La
micción periódica de orina estéril proporciona una presión de líquido dirigida hacia el exterior que inhibe el movimiento de los
microbios hacia el interior. Este mecanismo protector simple se puede alterar con la inserción terapéutica de una sonda, la cual
incrementa el riesgo de infecciones de las vías urinarias, ya que facilita la entrada de microorganismos hacia el interior.
BARRERAS QUÍMICAS.
La mayoría de los patógenos son muy sensibles a un entorno ácido
, donde un pH ácido inhibe el crecimiento de
microorganismos patógenos. La piel tiene en general un pH de 5.5, y contiene glándulas productoras de aceites algunos de los
cuales son ligeramente ácidos. El estómago tiene un ambiente ácido (pH 1 a 3) que evita que los microbios ingeridos colonicen
los intestinos. El ambiente ácido de la vagina y el cuello uterino mantiene un pH entre 4.4 y 4.6 y es el resultado de la
producción de ácido láctico por parte de bacterias comensales del género Lactobacillus spp.
Varios de los tejidos que están en contacto con el entorno exterior sintetizan y secretan moléculas microbicidas
que actúan
inhibiendo o matando a los microbios que intentan colonizar al individuo. La piel está protegida por varios péptidos
antimicrobianos, entre ellos mencionaremos a la psoriasina, proteína pequeña con potente actividad antibacteriana contra
Escherichia coli. Su actividad microbicida radica en alterar las membranas bacterianas y secuestrar cationes divalentes, lo cual
limita el crecimiento bacteriano. La lisozima o muramidasa
es una enzima presente en saliva, lágrimas y líquidos del tracto
respiratorio, que hidroliza los enlaces beta 1-4 existentes entre los residuos de ácido N-acetilmurámico y N-acetil-D-
glucosamina en un peptidoglucano, presente en las bacterias gram positivas.
Los péptidos antimicrobianos por lo general son ricos en cisteínas, catiónicos y anfipáticos. Debido a su carga positiva y
naturaleza anfipática, interactúan con fosfolípidos ácidos de las bicapas lípidicas y alteran las membranas de bacterias,
hongos, parásitos y virus con envoltura. Alternativamente, pueden penetrar en la célula para unirse a moléculas intracelulares
que son cruciales para la vida celular. Los principales péptidos antimicrobianos de seres humanos son las α defensinas y las β
defensinas. Las defensinas son péptidos catiónicos de 28 a 34 aminoácidos ricos en cisteínas con 3 enlaces disulfuro
intracadena. Las defensinas son producidas por las células epiteliales de las superficies mucosas y leucocitos que contienen
gránulos. Las células de Paneth del interior de las criptas del intestino delgado son productoras de α defensinas. Las
defensinas de las células de Paneth se llaman a veces cripticidinas; su función es limitar la cantidad de microorganismos en la
luz intestinal.
Las catelicidinas son péptidos de 12 a 80 residuos de aminoácidos y es producida por los neutrófilos y barreras epiteliales
como piel, el tubo digestivo y aparato respiratorio. Las catelicidinas activas protegen contra las infecciones por múltiples
mecanismos, como la toxicidad directa sobre una amplia variedad de microorganismos y alteran las membranas bacterianas.
El epitelio del tracto respiratorio secreta diversos lípidos y proteínas lubricantes llamados surfactantes. Dos proteínas
surfactantes, SP-A y SP-D, que están presentes en los pulmones, así como en las secreciones de epitelios mucosos, son una
clase de proteínas de unión a microbios llamadas “colectinas” (proteínas triméricas o hexaméricas que contiene un dominio
colágeno y que se unen a grupos de componentes carbohidrato, lípido y proteína de superficies microbianas), con propiedades
lipófilas tensioactivas, se unen a varios microorganismos y actúan como opsoninas, lo que facilita su ingestión por los
macrófagos. SP-A
se une a polisacáridos complejos que cubren muchas de las formas capsuladas de las bacterias, SP-D sólo
se une a lipopolisacárido presente en bacterias gram negativas.
BARRERAS BIOLÓGICAS: MICROBIOS COMENSALES.
Los microbios comensales son aquellos que se encuentran en una relación de simbiosis con el cuerpo. La piel y el tubo
digestivo están colonizados por alrededor de 500 bacterias comensales y otras especies microbianas que conforman alrededor
del 95% del total de células presentes en el cuerpo. Los microbios comensales pueden causar enfermedad en personas que se
encuentran inmunodeprimidas. Cualquier alteración de la flora normal del cuerpo puede conducir a la enfermedad. La colitis
seudomembranosa es causada por Clostridium difficile, bacteria patógena que produce una toxina que daña el tubo digestivo y
provoca diarrea, contracciones abdominales y fiebre. La enfermedad puede darse después de un tratamiento con antibióticos
de amplio espectro.
Jesús Ortega Luis.
PROTEÍNAS Y PÉPTIDOS
UBICACIÓN
ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA
LISOZIMA
Secreciones de mucosas/glandulares.
Hidroliza peptidoglicano.
LACTOFERRINA
Secreciones de mucosas/glandulares.
Se une a hierro y lo secuestra, limita crecimiento bacteriano; altera
membranas microbianas y limita la infectividad de algunos virus.
DEFENSINAS α / β
Piel y epitelios de mucosas.
Altera la membrana de bacterias, efectos tóxicos dentro de la célula.
CATELICIDINA LL-37
Epitelio de mucosas.
Altera la membrana de bacterias, efectos tóxicos dentro de la célula.
SURFACTANTES SP-A Y SP-D
Secreciones del tracto respiratorio.
Bloquea componentes de la superficie bacteriana y promueve
fagocitosis.
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