Sistema inmunológico aviar - Avian immune system
El sistema inmunológico aviar es el sistema de estructuras biológicas y procesos celulares que protege a las aves de las enfermedades.
El sistema inmunológico de las aves se parece al de los mamíferos, ya que ambos evolucionaron a partir de un antepasado reptil común y han heredado muchos puntos en común. También han desarrollado una serie de estrategias diferentes que son exclusivas de las aves. La mayor parte de las investigaciones sobre inmunología aviar se han realizado en el pollo doméstico , Gallus gallus domesticus . Las aves tienen linfoides tejidos, células B , células T , citocinas y quimiocinas como muchos otros animales. También pueden tener tumores , inmunodeficiencia y enfermedades autoinmunes.
Visión de conjunto
La fisiología y el sistema inmunológico de las aves se parecen a los de otros animales. Los tejidos linfomieloides se desarrollan a partir de anlages epiteliales o mesenquimales que están llenos de células hematopoyéticas. La bursa fabricus, el timo , el bazo y los ganglios linfáticos se desarrollan cuando las células madre hematopoyéticas entran en los anlages bursal o tímico y se convierten en células B y T competentes. El sistema inmunológico aviar se divide en dos tipos de inmunidad, la innata y la adaptativa . El sistema inmunológico innato incluye barreras físicas y químicas, proteínas sanguíneas y células fagocíticas . Además, las proteínas del suero del complemento , que son parte del sistema inmunológico innato, trabajan con anticuerpos para lisar la célula diana. La inmunidad adaptativa, por otro lado, se activa cuando el sistema innato no logra detener la invasión de patógenos. La respuesta adaptativa incluye el reconocimiento dirigido de características moleculares específicas en la superficie del patógeno. Las aves, como otros animales, tienen células B , células T e inmunidad humoral como parte de su respuesta adaptativa.
Estructura
Varios órganos de las aves funcionan para diferenciar las células inmunes de las aves: el timo , la bolsa de Fabricio y la médula ósea son órganos linfoides aviar primarios, mientras que el bazo , los tejidos linfoides asociados a la mucosa (MALT), los centros germinales y los tejidos linfoides difusos son órganos linfoides secundarios. Como regla general, las aves no tienen ganglios linfáticos. Sin embargo, los ganglios linfáticos se describen en Geese and Swan. El timo, donde se desarrollan las células T, se encuentra en el cuello de las aves. La Bursa de Fabricio es un órgano exclusivo de las aves y es el único sitio para la diferenciación y maduración de las células B. Situado en la grupa de las aves, este órgano está lleno de células madre y es muy activo en las aves jóvenes, pero se atrofia a los seis meses. El tejido linfoide asociado a los bronquios (BALT) y el tejido linfoide asociado al intestino (GALT) se encuentran a lo largo de los bronquios y los intestinos , respectivamente. En el sistema respiratorio de las aves, hay heterófilos, que son una parte importante de la inmunidad de las aves. Dentro de la cabeza, hay tejidos linfoides asociados a la cabeza (HALT) que contienen la glándula de Harder , la glándula lagrimal y otras estructuras en la laringe o nasofaringe . La glándula de Harder se encuentra detrás de los globos oculares y es el componente principal de HALT. Contiene una gran cantidad de células plasmáticas y es el principal cuerpo secretor de anticuerpos . Junto a estos órganos linfoides primarios y secundarios, también está el sistema circulatorio linfático de vasos y capilares que se comunican con el suministro de sangre y transportan el líquido linfático por todo el cuerpo del ave.
Células T
El reconocimiento de antígenos por las células T es un proceso notable que depende del receptor de células T (TCR). El TCR se genera aleatoriamente y, por tanto, tiene una amplia diversidad en los complejos péptidos- MHC que puede reconocer. Utilizando anticuerpos monoclonales que son específicos para antígenos de superficie de células T de pollo, se estudia el desarrollo de células T en aves. Las vías de diferenciación, los procesos funcionales y las moléculas de las células T están muy conservadas en las aves. Sin embargo, hay algunas características novedosas de las células T que son exclusivas de las aves. Estos incluyen un nuevo linaje de células linfoides citoplasmáticas CD3 + (células TCR0) y un sublinaje de células T que expresa diferentes isotipos de receptores (TCR3) generados exclusivamente en el timo. Los homólogos de los mamíferos gamma, delta y alfa beta TCR (TCR1 y TCR2) se encuentran en aves. Sin embargo, se ha encontrado un tercer TCR, llamado TCR3, en poblaciones de células T aviares que carecen de TCR1 y TCR2. Estos se encontraron en todas las células T CD3 + y eran CD4 + o CD8 + . Este subconjunto de células T, como otros, se desarrolla en el timo y se siembra por todo el cuerpo con la excepción de los intestinos. El patrón de moléculas accesorias expresadas por las células T aviares se asemeja a las células T α / β de mamíferos . La expresión alta de CD8 precede a la expresión dual de CD4 y CD8, pero después de la selección y expansión clonal , las células T aviares dejan de expresar CD4 o CD8.
Células B
El órgano central para el desarrollo de las células B en las aves es la Bursa de Fabricio . La función de la bolsa se descubrió cuando se extrajo quirúrgicamente de los polluelos recién nacidos y esto condujo a una respuesta de anticuerpos deficiente contra Salmonella typhimurium . Ahora está claro que la bolsa es el sitio principal de la linfopoyesis de las células B y que el desarrollo de las células B aviares tiene algunas propiedades únicas en comparación con los modelos humanos o de ratón. Casi todos los progenitores de células B en la bolsa de pollos de 4 días expresan IgM en su superficie celular. Los estudios han demostrado que las células B de aves de 4 a 8 semanas de edad se derivan de 2 a 4 células precursoras comprometidas alotípicamente en cada folículo. Los folículos bursales están colonizados por 2-5 células madre prebursales y estas experimentan una proliferación extensa después de que se comprometen con un alotipo. La expresión de IgM está controlada por un reloj biológico en contraposición al microambiente de la bolsa. Además, se determinó que la fuente de todas las células B en aves adultas era una población de células B sIg + autorrenovables .
Desarrollo
Al estudiar el desarrollo del sistema inmunológico aviar, el embrión ofrece varias ventajas, como la disponibilidad de muchos embriones en etapas precisas de desarrollo y distintos sistemas de células B y T. Cada población se diferencia de un órgano linfoide primario: las células T en el timo y las células B en la Bursa de Fabricio . Las investigaciones han descubierto que la alimentación temprana de los pollos con suplementos nutricionales hidratados afecta en gran medida el desarrollo del sistema inmunológico. Esto a menudo se mide por el peso de la Bursa de Fabricio , la resistencia mejorada a las enfermedades y la aparición más temprana de IgA . A diferencia de otros animales, los polluelos recién nacidos nacen con un sistema inmunológico incompleto. Aquí, el líquido amniótico y la yema del huevo contienen la inmunidad materna que se transmite a la cría. La ingestión del líquido amniótico durante la eclosión confiere inmunidad a estos polluelos hasta que su sistema inmunológico se desarrolle por completo. En las primeras seis semanas de vida del ave, la conversión genética continua en la bolsa completa el sistema inmunológico. Al nacer, las aves no tienen una biblioteca de información genética para que las células B la utilicen para la producción de anticuerpos. En cambio, las células B maduran en la bursa durante las primeras seis semanas y luego sembran otros órganos del sistema inmunológico. Como resultado, las aves son altamente susceptibles a los patógenos en las primeras semanas después de la eclosión. La investigación encontró que las células T de pollos maduros proliferaron extensamente y produjeron altos niveles de IL-2 y otras citocinas . Por otro lado, las células T de pollos de 24 horas no proliferaron y no pudieron secretar citocinas. La conversión de genes dentro de la bolsa conduce al desarrollo de anticuerpos que son diversos en su capacidad de reconocimiento. Los segmentos de genes V, D y J de mamíferos permiten muchas combinaciones y, por lo tanto, producen un vasto repertorio de anticuerpos. Sin embargo, las aves tienen una sola copia funcional de los genes V L y J L para la cadena ligera de Ig y una única copia funcional de los genes de la cadena pesada V H y J H. Esto da como resultado una baja diversidad de reordenamientos genéticos de cadenas ligeras y pesadas de Ig . Sin embargo, grupos de pseudogenes aguas arriba de los loci de Ig de genes pesados y ligeros participan en la conversión de genes somáticos, un proceso en el que los pseudogenes reemplazan los genes V H y V L. Esto diversifica el repertorio de anticuerpos de aves.
Sistema inmunológico innato aviar
Se sabe poco sobre el sistema inmunológico innato de las aves. La mayor parte de la investigación se ha centrado en los pollos debido a la mayor amenaza de enfermedades virales dentro de la población avícola. Se sabe que la respuesta inmune innata es esencial para la infección viral y, como resultado, la publicación de la secuencia completa del genoma del pollo es una fuente para identificar posibles adyuvantes y genes de inmunidad.
Características unicas
Transferencia de inmunidad materna
La inmunidad aviar comienza a desarrollarse al final de la vida embrionaria, pero la mayor parte de la inmunidad temprana se obtiene mediante la adquisición pasiva de anticuerpos maternos. Estos anticuerpos se encuentran dentro del huevo cuando se pone y se originan a partir de la yema del huevo. Kramer y Cho han mostrado inmunoglobulinas tanto en la clara de huevo como en el embrión. La IgA e IgM maternas se transfieren al óvulo a medida que pasa por el oviducto.
TTP
Un elemento importante del sistema inmunológico de varios animales es la proteína triestraprolina (TTP). Esto juega un papel antiinflamatorio clave al regular el TNFα . Los modelos de ratón con knockouts de TTP dan como resultado una inflamación crónica y, a menudo, mortal cuando se exponen a pequeñas cantidades de patrones moleculares asociados a patógenos ( PAMP ). Sin embargo, TTP y sus homólogos están totalmente ausentes en las aves. Se han buscado genomas de aves en busca de secuencias similares a la TTP y se han expuesto líneas celulares de aves a proteínas extrañas y moléculas de bacterias que se sabe que estimulan la producción de TTP, pero no se ha encontrado evidencia de TTP. La proteína faltante plantea una regulación de la respuesta inmune muy diferente en las aves en comparación con los mamíferos, reptiles y anfibios.
Órganos
La población de células T aviares, como la de los mamíferos, se desarrolla en el timo . Sin embargo, el timo en las aves es un órgano pareado compuesto por muchos lóbulos separados de tejido ovoide en el cuello. Están cerca del nervio vago y la vena yugular y son más activos en las crías jóvenes. Se postula que este órgano está ligado a la función eritropoyética y muy asociado al ciclo de reproducción aviar. La eliminación de los lóbulos tímicos se ha correlacionado con el rechazo de las aves alógena alogénico y las reacciones cutáneas retardadas.
La bolsa de Fabricus es un órgano linfoepitelial globular o esférico. La superficie interna está llena de pliegues, que se asemejan a las manchas de Peyer en los mamíferos y oscurecen la luz. Su crecimiento se correlaciona con el rápido crecimiento corporal. Retrocede y desaparece en el momento de la madurez sexual. La bursa, según se estudió mediante bursectomía en diferentes etapas de desarrollo, indica el desarrollo secuencial de IgG , IgM e IgA . El tejido linfoide secundario (periférico) también incluye nódulos linfoides únicos en el tracto digestivo y nódulos solitarios diseminados por todo el cuerpo, una característica de las especies de aves. Mientras tanto, los ganglios linfáticos solo ocurren en algunas especies de agua, pantanos y costas.
Enfermedades
El control de las enfermedades infecciosas es fundamental para la producción de aves de corral sanas. Los programas de vacunación se han utilizado ampliamente en los métodos de cría intensiva de América del Norte para inducir respuestas inmunes a las aves contra los patógenos de las aves. Estos incluyen la enfermedad de Marek, el virus de la hepatitis del pato, el virus de la anemia del pollo, la viruela del pavo , la viruela aviar y otros. La inmunidad de las aves depende de una red compleja de tipos de células y factores solubles que deben funcionar correctamente para que sobrevivan las grandes bandadas de aves comerciales.
El virus de la bursitis infecciosa y la anemia del pollo son omnipresentes y tienen un mayor interés en combatir los patógenos aviares. Los parásitos de las aves son otra preocupación emergente, ya que la naturaleza abarrotada de las granjas avícolas facilita la propagación.
Enfermedades inmunosupresoras
Las aves encuentran varios agentes inmunosupresores , incluidos virus , bacterias , parásitos , toxinas , micotoxinas , productos químicos y fármacos. Los virus inmunosupresores más comunes son el virus de la bursitis infecciosa (IBDV), la leucosis aviar , la enfermedad de Marek (MD) y el virus de la enteritis hemorrágica (HEV). Las infecciones inmunosupresoras concurrentes son una preocupación emergente en la industria avícola por la cual la infección temprana con IBDV hace que el virus MD salga de la latencia y contribuya a la enfermedad activa. Nuevos estudios muestran que el estrés es la principal causa de inmunosupresión en las aves. Los factores estresantes dejan a las aves más susceptibles a los agentes infecciosos y, por lo tanto, es necesario aprobar nuevas pautas de manejo de aves de corral.
Aves como vectores
La naturaleza migratoria de las aves plantea un peligro claro de propagación de enfermedades. Sin verse afectados por el agente infeccioso, las aves pueden actuar como vectores en la propagación de psitacosis , salmonelosis , campilobacteriosis , micobacteriosis , influenza aviar , giardiasis y criptosporidiosis . Estas enfermedades zoonóticas pueden transmitirse a los humanos. En el caso de la influenza aviar ( cepa H5N1 ), las aves acuáticas pueden infectarse con la forma patógena baja o la forma patógena alta. El primero induce síntomas leves como disminución de la producción de huevos, plumas erizadas y efectos leves sobre el tracto respiratorio aviar. La forma altamente patógena se propaga mucho más rápidamente y puede infectar múltiples tejidos y órganos. Le siguen una hemorragia y hemorragia interna masiva y esto le ha valido al virus H5N1 el apodo de "ébola de pollo".
Tumores
Al igual que otros animales, las aves son propensas a los cánceres y tumores . Esto se refiere al crecimiento anormal de células en un tejido u órgano que puede ser maligno o benigno . Los cánceres internos pueden ocurrir en los riñones , hígado , estómago , ovario , músculos o huesos . El carcinoma de células escamosas es una forma de cáncer de piel que contraen las aves y se manifiesta en las puntas de las alas, los dedos de los pies y alrededor del pico y los ojos. Se cree que la causa es una alta exposición a los rayos ultravioleta . Además, un cáncer del tejido conectivo, conocido como fibrosarcoma , se observa a menudo en la pierna o el ala. Esto ocurre en muchos loros especies, cacatúas , guacamayos y periquitos . Las opciones de tratamiento incluyen amputación y cirugía .