11.3A: Patrones Moleculares Asociados a Patógenos (PAMPs) y Patrones Moleculares Asociados a Peligros (DAMPs)

Para protegerse contra las infecciones, una de las primeras cosas que debe hacer el organismo es detectar la presencia de microorganismos. El cuerpo lo hace inicialmente reconociendo moléculas únicas de grupos de microorganismos relacionados y que no están asociadas a las células humanas. Estas moléculas microbianas únicas se denominan patrones moleculares asociados a patógenos o PAMP. Además, las moléculas únicas que aparecen en las células humanas estresadas, lesionadas, infectadas o transformadas también se reconocen como parte de la inmunidad innata. Estas moléculas suelen denominarse patrones moleculares asociados al peligro o DAMP. En total, se cree que el sistema inmunitario innato reconoce aproximadamente 103 patrones moleculares.

Figura \N(\PageIndex{1}\N): (izquierda) Estructura de una pared celular Gram-negativa. La pared celular de los Gram negativos está compuesta por una fina capa interna de peptidoglicano y una membrana externa formada por moléculas de fosfolípidos, lipopolisacáridos (LPS), lipoproteínas y proteínas de superficie. El lipopolisacárido está formado por los polisacáridos A y O. (derecha) La pared celular de los Gram positivos aparece como una capa densa compuesta típicamente por numerosas hileras de peptidoglicano, y moléculas de ácido lipoteico, ácido teicoico de la pared y proteínas de superficie.

Ejemplos de PAMPs asociados a microbios incluyen:

1. lipopolisacárido (LPS) de la membrana externa de la pared celular de los Gram negativos (véase la figura \(\PageIndex{1})A);
2. lipoproteínas y lipopéptidos bacterianos (véase la figura \(\PageIndex{1})A);
3. porinas en la membrana externa de la pared celular Gram-negativa (ver Figura \(\PageIndex{1})A);
4. ptidoglicano que se encuentra abundantemente en la pared celular Gram-positiva y en menor grado en la pared celular gram-negativa (ver Figura \(\PageIndex{1})B);
5. ácidos lipoteicoicos que se encuentran en la pared celular de los Gram positivos (Figura \(\PageIndex{1})B);
6. lipoarabinomanano y ácidos micólicos que se encuentran en las paredes celulares de los acidófilos (Figura \(\PageIndex{2})B)
7. glicanos ricos en manosa (cadenas cortas de carbohidratos con el azúcar manosa o fructosa como azúcar terminal). Son comunes en las glicoproteínas y los glicolípidos microbianos, pero raros en los de los seres humanos (véase la Figura \(\PageIndex{6})).
8. flagelina que se encuentra en los flagelos bacterianos;
9. ácido nucleico bacteriano y viral. Los genomas bacterianos y víricos contienen una alta frecuencia de dinucleótidos de citosina-guanina no metilados o secuencias CpG (una citosina que carece de un grupo metilo o CH3 y se encuentra adyacente a una guanina). El ADN de los mamíferos tiene una baja frecuencia de secuencias CpG y la mayoría están metiladas, lo que puede enmascarar su reconocimiento por parte de los receptores de reconocimiento de patrones. Además, el ADN y el ARN humanos no suelen entrar en los endosomas celulares, donde se encuentran los receptores de reconocimiento de patrones para el ADN y el ARN microbianos;
10. N-formilmetionina , un aminoácido común a las proteínas bacterianas;
11. ARN viral de doble cadena único en muchos virus en alguna fase de su replicación;
12. ARN viral monocatenario de muchos` virus que tienen un genoma de ARN;
13. ácidos lipoteicoicos, glicolípidos y zimosán de las paredes celulares de las levaduras; y
14. fosforilcolina y otros lípidos comunes a las membranas microbianas.

Figura \(\PageIndex{2}\N-): Estructura de una pared celular ácido-rápida. Además del peptidoglicano, la pared celular acidorresistente de Mycobacterium contiene una gran cantidad de glicolípidos, especialmente ácidos micólicos. La capa de peptidoglicano está unida al arabinogalactán (D-arabinosa y D-galactosa), que a su vez está unido a ácidos micólicos de alto peso molecular. La capa de arabinogalactano/ácido micólico está recubierta por una capa de polipéptidos y ácidos micólicos formada por lípidos libres, glicolípidos y peptidoglicolípidos. Otros glicolípidos son el lipoarabinomanano y los manósidos de fosfatidinositol (PIM). Debido a su pared celular única, cuando se tiñe por el procedimiento ácido-resistente, resistirá la decoloración con ácido-alcohol y se teñirá de rojo, el color de la tinción inicial, carbol fucsina. A excepción de unas pocas bacterias resistentes al ácido, como Nocardia, todas las demás bacterias se decolorarán y se teñirán de azul, el color de la contratinción con azul de metileno.

Ejemplos de DAMPs asociados con células huésped estresadas, lesionadas, infectadas o transformadas y que no se encuentran en células normales incluyen:

1. proteínas de choque térmico;
2. fosfolípidos de membrana alterados; y
3. moléculas normalmente localizadas dentro de fagosomas y lisosomas que entran en el citosol sólo cuando estos compartimentos unidos a la membrana se dañan como resultado de la infección, incluyendo anticuerpos unidos a microbios por opsonización.
4. moléculas que normalmente se encuentran dentro de las células, como el ATP, el ADN y el ARN, que se derraman fuera de las células dañadas.

Para reconocer los PAMPs como los enumerados anteriormente, varias células del cuerpo tienen una variedad de receptores correspondientes llamados receptores de reconocimiento de patrones o PRRs capaces de unirse específicamente a porciones conservadas de estas moléculas. Entre las células que suelen tener receptores de reconocimiento de patrones se encuentran los macrófagos , las células dendríticas , las células endoteliales , las células epiteliales de la mucosa y los linfocitos .