SISTEMA INMUNE EN PECES

FISH IMMUNE SYSTEM

Susana E. Olabuenaga*

^*Miembro de la carrera de investigador del CONICET. Cátedra de Ictiopatología, Centro Regional Universitario Bariloche, Universidad Nacional del Comahue, Quintral 1250, Unidad Postal Univiversidad Nacional del Comahue, 8400 Bariloche, Rio Negro. E-mail: oserra@cab.cnea.gov.ar

RESUMEN

La función esencial del sistema inmune en todos los vertebrados es la defensa contra las infecciones. Los peces presentan una respuesta inmunológica bien desarrollada e integrada, y en el caso de los Teleósteos, con algunas similitudes respecto a los vertebrados superiores. Puede ser dividido en dos tipos: innato o inespecífico y adquirido o específico, ambos compuestos por una parte humoral y celular. Su importancia puede variar con la edad del pez y está influenciada por distintos factores. Se mencionan aquí sus componentes más relevantes. En los peces existen dos factores que influencian notoriamente la respuesta inmune y la producción de anticuerpos, que son los cambios estacionales y la temperatura. Se describen los principales órganos linfoides, el timo, el riñón y el bazo, así como el proceso ontogénico linfocitario. Si bien se ha avanzado mucho en los últimos años, todavía se necesitan estudios de inmunología básica en las distintas especies que ayuden a caracterizar las poblaciones efectoras y sus mecanismos de acción.

Palabras claves: Antígeno, anticuerpo, leucocitos, fagocitosis, linfoquinas, inflamación, inmunoestimulantes.

ABSTRACT

The defence against infections is the essential function of the immune system of all Vertebrates. Fish present an efficient and developed immunologic response and in the case of Teleosts, with some similarities to the higher vertebrates. It can be divided into two types: innate or non specific and adquired or specific, both with a humoral and cellular compartments. Their relative importance can change according to the age of fish and is always under the influence of different factors. The most relevant components are mentioned here. There are two factors in fishes which strongly influence the immune response and antibody production, seasonal changes and temperature. The main lymphoid organs are described here: the thymus, the kidney and the spleen, as well as the lymphocyte ontogenic process. Some advances in knowledge were published during the last years, however it is still necessary to develop new studies in basic immunology in different species to caracterize effector cell populations and their functions.

Keywords: Antigen, Antibody, Leukocytes, Phagocytosis, Lymphokines, Inflammation, Immunostimulants.

INTRODUCCION

La función esencial del sistema inmune en todos los vertebrados es la defensa contra las infecciones, este sistema permite la sobrevida del individuo y mantener sus funciones corporales en un medio que por naturaleza le es hostil. Los peces son un grupo ampliamente divergente representado aproximadamente por 20.000 especies que ocupan distintos habitats. Estudios filogenéticos indicaron una divergencia entre protostomos (anélidos, moluscos, artrópodos) y deuterostomos (equinodermos, tunicados, cordados) que ha tenido lugar alrededor de 500 a 600 millones de años atrás y es a partir de este último grupo que se han desarrollado los peces en distintas direcciones (Jarvik 1980).

Dentro de la línea de los vertebrados se encuentran, en primer lugar, los Elasmobranquios (rayas, tiburones) que presentan inmunoglobulinas y moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad y luego son seguidos por los Teleósteos que además presentan el sistema complemento y la proteína C reactiva (Marchalonis & Schluter 1994).

La respuesta inmune de los peces en general está bien desarrollada e integrada, y en los Teleósteos es donde se encuentran muchas similitudes funcionales con la respuesta observada en los vertebrados superiores; normalmente funciona con eficiencia, aunque como cualquier otro sistema fisiológico, el sistema inmune de un individuo se ve afectado cuando el estado de salud es deficiente. En términos de una población, cuando las condiciones del medio son adversas, aumentan los riesgos de una infección y se pone en peligro la salud de todo el conjunto de ejemplares. Existen una serie de factores que influyen el desarrollo de una buena respuesta, y en algunas ocasiones la deprimen significativamente. Estos se clasifican en: factores intrínsecos o aquellos inherentes al pez como la edad y el estado sanitario, y los factores extrínsecos, como la temperatura, los cambios de estación y los parámetros abióticos del agua. Dentro de los factores extrínsecos existen una serie de estímulos que actúan sobre un sistema biológico en forma negativa, y que originan luego una reacción subsecuente del mismo y que se conoce con el nombre de stress, el pez posee la capacidad de responder al mismo, e involucra reacciones fisiológicas y de comportamiento, que lo ayudan a adaptarse a una nueva situación. En algunos casos, cuando el stress se prolonga o se hace más severo, puede exceder su capacidad de ajuste, y se produce un colapso del sistema inmune y también de otros sistemas (Ellis 1981a). El efecto supresivo del stress está mediado por hormonas, principalmente corticosteroides (Jeney et al. 1992). El cortisol es el principal glucocorticoide que es producido (en la corteza adrenal) en las células interrenales del Pronefros en los peces. Su secreción es aumentada por la hormona adrenocorticotrófica (ACTH) que es secretada a su vez por la glándula pituitaria y está bajo un control positivo del factor de liberación de corticotrofina (CRF) del hipotálamo. La inhibición del sistema clásico de retroalimentación sobre la secreción de la CRF ocurre cuando aumenta la concentración de cortisol en la sangre. El cortisol es el más común y biológicamente activo de los corticosteroides en peces.

Básicamente, la respuesta inmune es un mecanismo de defensa celular y humoral inducido por un agente extraño, que es el antígeno (Ag), y las células responsables del reconocimiento inicial de un Ag específico en vertebrados superiores pertenecen a las líneas celulares T y B. También son necesarias células accesorias para el procesamiento y presentación antigénica y mediadores fisiológicos llamados citoquinas para la proliferación, interacción y regulación.

El sistema de defensa de los peces, al igual que en los vertebrados superiores, puede ser dividido en dos tipos de mecanismos: Sistema de Defensa innato, natural o inespecífico y Sistema Inmune adquirido o específico. El primero es el que poseen todos los seres vivos desde el nacimiento, formado por componentes celulares y humorales, y el segundo involucra la producción de anticuerpos a través de un reconocimiento específico del antígeno, y también participan elementos celulares. La importancia relativa de ambos puede variar con la edad del pez y están influenciados por distintos factores. En el caso de los Teleósteos, el sistema defensivo está compuesto de subpoblaciones de leucocitos que incluyen los linfocitos B y T, los granulocitos, los trombocitos, los macrófagos y las células citotóxicas inespecíficas. Para comprender las reacciones inmunes de defensa desarrolladas por los peces contra los diferentes patógenos, se requiere un amplio conocimiento de la biología de los linfocitos.

1. SISTEMA DE DEFENSA INESPECIFICO

1a. FACTORES HUMORALES SOLUBLES

El epitelio intacto y su secreción, el mucus, forman la barrera de defensa primaria entre el pez y su ambiente. El mucus contiene proteínas y carbohidratos y tiene una función protectiva previniendo la colonización en su superficie, de parásitos, bacterias y hongos, a través de una continua pérdida y reemplazo (Ourth, 1980). El mucus, además de la mucina, contiene otros componentes secretorios, está compuesto por precipitinas inespecíficas, aglutininas, proteína C-reactiva (CRP) y lisozima, las cuales constituyen una barrera de defensa química primaria (Fletcher 1981). También, internamente, el mucus tapiza las paredes del tracto alimentario, que junto con pH extremos y enzimas proteolíticas, sirven de defensa contra potenciales patógenos (Stoskopf 1993). Muchas de estas funciones de reconocimiento y de regulación son parte de la respuesta en la fase aguda de una infección y es quizás la forma más antigua de reconocimiento de lo no propio y que se ha conservado en la línea evolutiva. En los peces pueden representar un sistema de reconocimiento primitivo, más que una acción efectora en la destrucción del patógeno.

Luego se encuentran los componentes del suero. Las proteínas de fase aguda son moléculas que aparecen por un período breve durante picos febriles o simplemente aumentan su concentración durante este período en mamíferos. Dentro de las más importantes se incluyen la proteína C reactiva (CRP) y la transferrina.

La CRP, representa un grupo muy primitivo de moléculas de reconocimiento y están involucradas en los mecanismos de defensa. En peces, su concentración tiende a ser uniforme y constante a lo largo de toda la vida. Se ha demostrado que aglutina ciertas bacterias y también presenta especificidad por pequeñas moléculas orgánicas como la fosforilcolina (Volanakis et al. 1990). Se ha demostrado su interacción con un número de moléculas del sistema inmune, como el complemento y los receptores Fc de los linfocitos. Tiene un peso molecular de 118.000 y una movilidad electroforética beta. Fue detectada en peces por citometría de flujo en la superficie del 25% de los linfocitos de sangre periférica y en el 4% de los linfocitos del Pronefro (Edagawa et al. 1993). Distintos estudios sugieren que aquí, en contraste a lo que ocurre en los mamíferos, estas proteínas son constituyentes normales del suero y su concentración puede estar aumentada después de una infección bacteriana. Se producen en respuesta al stress, manipulación, exposición antigénica, etc. Algunos han concluído que podría servir como indicador de un stress no determinado o de enfermedades que tienen lugar durante estadios tempranos del ciclo de vida del pez (Fletcher et al. 1977 ).

La transferrina es una glicoproteína globular, tipo B1 que carece del grupo hemo, pero que puede unirse al hierro, se ha encontrado en el suero de la mayoría de los vertebrados. Cuando no está totalmente saturada presenta propiedades antimicrobianas y por lo tanto juega un rol importante en la patología de muchas infecciones bacterianas, limitando la cantidad de hierro endógeno disponible para los patógenos invasores y por ende, su capacidad de reproducción (Buller et al. 1978). En los peces y también en otras especies se ha encontrado que presenta un alto grado de polimorfismo genético. Al igual que en los homeotermos existen distintos genotipos, se han encontrado 5 en el salmón coho (Oncorhynchus kisutch) y 3 en la trucha (O. mykiss) (Suzumoto et al. 1977; Winter et al. 1980). Van Muiswinkel et al. 1985 demostraron que el tipo de transferrina es heredable. Los distintos fenotipos parecen tener un rol importante en el desarrollo de la resistencia a ciertas enfermedades y se ha demostrado que determinados grupos muestran mayor predisposición a una enfermedad determinada. La explicación sería de que algunos genotipos tienen mayor afinidad por el hierro que otros.

También se encuentra como proteína de fase aguda la a-antiproteasa que es un análogo de la a2-macroglobulina de los mamíferos, la cual neutraliza la actividad proteolítica de una exotoxina de Aeromonas salmonicida en el suero normal de la trucha arco iris y puede estabilizar los lisosomas de macrófagos (Ellis 1981b).

La lisozima es una enzima mucolítica con propiedades antimicrobianas y ha sido detectada en el suero, el mucus y en otros tejidos ricos en leucocitos, como el riñón, el bazo y el intestino, tanto en peces de agua de mar como de agua dulce (Grinde et al. 1988; Lie et al. 1989). Tiene la capacidad de degradar mucopolisacáridos de la pared celular de bacterias, particularmente las Gram positivas, causando la lisis (Ellis 1990). Se encuentra también en neutrófilos, monocitos y en menor cantidad en macrófagos. El pH óptimo puede variar entre las distintas especies en respuesta a condiciones ambientales (Ellis 1990; Murray & Fletcher 1976). En algunas especies se han informado variaciones del nivel de lisozima según los cambios estacionales o sexuales en las diferentes especies.

Se mencionan a continuación otras sustancias que pueden participar en este sistema inespecífico de defensa según Ingram (1980).

La quitinasa, es una enzima que desdobla la N-acetil-D-glucosamina o quitina por hidrólisis de los enlaces 1,4 glucosamina y que tiene un peso molecular de aproximadamente 30000. Su actividad ha sido detectada en el bazo, el plasma, la linfa y los tejidos linfomieloides, es posible que tenga una función protectiva actuando contra la quitina presente en hongos y parásitos de invertebrados.

Las citoquinas son polipéptidos o glicoproteínas que actúan como moduladores del sistema inmune y en muchas especies de peces al igual que en los vertebrados superiores ha sido informada la existencia de muchas de ellas como las interleuquinas 1 y 2 ( IL-1, IL-2 ), el interferon (IFN), el factor de activación de los macrófagos (MAF) (Verlurg-van-Kemenade et al. 1985; Secombes et al. 1996), la IL-3, la IL-6, el factor de necrosis tumoral alfa (TNF a) y el receptor soluble para IL-2 en el suero de animales infectados con virus o parásitos (Ahne 1994).

Los IFNs constituyen una serie de moléculas importantes como agentes antivirales (Dorson et al. 1975; Graham & Secombes 1990a), son glicoproteínas producidas por macrófagos, linfocitos, fibroblastos y células natural killer (NK) en respuesta a una infección viral, una estimulación inmune o una variedad de estimuladores químicos. Han sido identificados en muchas especies de peces. Su producción, al igual que en mamíferos, ha sido demostrada por estimulación tanto in vivo como in vitro con virus (De Serra et al. 1975; Dorson et al. 1992; Rogel-Gaillard et al. 1993) o con activadores sintéticos (Eaton et al. 1990; Tangelsen et al. 1991) o con mitógenos (Graham et al. 1990b). La mayoría de los estudios sugieren que el IFN es especie específico pero no virus específico (Gordon et al. 1981; Johnson et al. 1994). Se ha encontrado IFN que se asemeja al tipo I de los vertebrados superiores o sea al alfa y al beta y también al tipo II o gamma (Secombes 1991); en los últimos años se han secuenciado genes de otras citoquinas en peces, que incluyen el factor de transformación del crecimiento beta (TGF b), la IL-1 b, el factor de crecimento de fibroblastos (FGF) y algunas quimoquinas y por estudios de hibridización se han encontrado los genes de citoquinas como el IFN y la eritropoyetina (Secombes et al. 1999).

Estos estudios representan un avance importante, confirman los datos biológicos encontrados inicialmente y permitirán ampliar las investigaciones realizadas hasta el momento, la existencia de estas citoquinas indicaría un origen muy temprano en la evolución y que además este sistema de comunicación intercelular se ha conservado a lo largo de millones de años.

Las aglutininas están presentes en el suero y actúan contra una variedad de microorganismos y glóbulos rojos heterólogos. Como muchos tipos de microorganismos comparten especificidades serológicas con glóbulos rojos de vertebrados, pueden ser "protectoras", aglutinando bacterias o virus y promoviendo su fagocitosis (Roberson 1990).

El sistema del complemento (C) juega un rol importante en la inmunidad humoral y también en la celular contra diferentes patógenos y en el proceso inflamatorio (Ingram 1990; Yano 1992). Está constituido por al menos unas veinte proteínas plasmáticas sintetizadas principalmente como precursores inactivos (pro-enzimas) que funcionan como enzimas o como proteínas que se van uniendo cuando son activadas por la introducción y/o presencia de ciertas sustancias en el plasma de sangre normal. Muchas de estas proteínas son sintetizadas en el hígado y en el epitelio intestinal, mientras que otras se originan en los macrófagos (Tyzard 1992). La estimulación del sistema complemento desencadena reacciones bioquímicas, que son acompañadas por la generación de numerosos mediadores biológicamente activos en la inflamación. Actúan secuencialmente en la lisis de una célula blanco, participando en la muerte y eliminación de antígenos celulares, usualmente bacterias y también en la activación de muchas respuestas inespecíficas de defensa asociadas con la inflamación. Puede ser activado a través de dos vías, la clásica o dependiente de anticuerpo y la alternativa o de la Properdina ó independiente de anticuerpo. Se ha descripto la presencia del sistema complemento en el mucus de la piel, actuando así como primera barrera de defensa, mediante la activación de alguna de las dos vías (Lambris 1993; Sakai 1992a). El sistema del C en mamíferos consiste en aproximadamente 12 componentes, denominados a partir del C1 al C9 y los factores B, D y la Properdina y otros factores que regulan su actividad. La activación de la vía clásica se inicia por la interacción entre el componente C1 y el complejo antígeno-anticuerpo y la de la vía alterna a través del componente C3 activado por diferentes sustancias como lipopolisácaridos, zymosan y otros. Este sistema existe en peces teleósteos, en forma comparable al que existe en mamíferos. A la fecha se ha demostrado la presencia de ambas vías en distintas especies, como la trucha arco iris (O. mykiss), la carpa (Cyprinus carpio), la tilapia (Tilapia nilotica) y el bagre (Ictalurus punctatus) (Nonaka et al. 1981; Matsuyama et al. 1988a, b; Lobb & Hayman 1989).

1b. MEDIADO POR CÉLULAS

En cuanto a la parte celular inespecífica, se encuentran las células NK o células citotóxicas inespecíficas y las células fagocíticas.

Las células NK juegan un rol similar al de los vertebrados superiores, o sea ejercen una citotoxicidad inespecífica de diferentes células blanco sin un previo reconocimiento. Se ha postulado que estas células pueden ser las progenitoras en la línea evolutiva de las NK de los mamíferos (Evans et al. 1984). En los peces teleósteos se han encontrado células NK en el riñón cefálico o pronefros, el bazo, la sangre periférica y el timo, y efectúan la lisis de células blanco humanas, de ratón y de estos mismos peces; se ha descrito su presencia en distintas especies (Greenlee et al. 1991; Graves et al. 1985), la citólisis requiere el contacto célula a célula, son células no adherentes y resistentes a la irradiación. Representan menos del 1% de los leucocitos de sangre periférica. En elasmobranquios la célula efectora sería un monocito/macrófago y en los peces óseos, células linfoides agranulares (Moody et al. 1985).

En cuanto a las células fagocíticas, primero se puede decir que la fagocitosis es un mecanismo celular de ingestión y digestión de material extraño particulado, y es probablemente la reacción de defensa más ampliamente distribuida tanto en vertebrados como en invertebrados, y segundo que en teleósteos han sido descritas diferentes células con capacidad fagocítica (Mac Arthur & Fletcher 1985; Finn 1970). Las más comunes en los peces al igual que en los mamíferos son los granulocitos y los fagocitos mononucleares o agranulocitos, de los cuales estos últimos son los más importantes. Dentro de estos dos grupos se encuentran a su vez distintas categorías: a) los granulocitos, incluyen los neutrófilos, los eosinófilos y los basófilos y b) los monocitos-macrógagos (Ellis 1977; Rowley et al. 1988). a) granulocitos: la mayoría de éstos son móviles y fagocíticamente activos, su citoplasma contiene gránulos lisosomales, vacuolas, mitocondrias y otras organelas. Se encuentran en distintas proporciones en la sangre, dependiendo de las especies, pero las más comunes son los neutrófilos y los eosinófilos, mientras que los basófilos no están presentes en la mayoría de las especies. Los neutrófilos, constituyen 4.5 a 18% de los leucocitos de la sangre, con un rango amplio entre las distintas especies. Se los llama también polimorfonucleares o leucocitos específicos. El citoplasma contiene numerosos gránulos, son pobremente fagocíticos, en el sentido que ingieren poco material extraño, pero poseen la mayoría de las enzimas presentes en los mamíferos y por lo tanto su rol primario sería la lisis extracelular por secreción de estas enzimas y otras sustancias antimicrobianas. Pueden producir severos daños tisulares por liberación de los radicales libres del oxígeno (Tyzard 1992). Los eosinófilos contienen gránulos citoplásmicos que se tiñen con los colorantes ácidos. En la mayoría de los peces teleósteos son escasos o ausentes en la circulación. Algunos están presentes en el peritoneo y tejidos. En los elasmobranquios se encuentran distintos grados de eosinofilia con diferencias de tamaño y estructura. En algunas especies son abundantes en el intestino, lo cual indicaría alguna función en la inmunidad contra bacterias. Los basófilos contienen gránulos en el citoplasma que se tiñen con los colorantes básicos y su presencia es escasa y rara en la sangre periférica de la mayoría de las especies estudiadas.
b) Monocitos-macrófagos: Los monocitos son móviles, fagocíticos y normalmente de mayor tamaño que otros leucocitos. Tienen un citoplasma vacuolado y basofílico. Se han encontrado en sangre y riñón y su presencia ha sido demostrada sólo en algunas especies. Los macrófagos son células fagocíticamente activas derivadas de los monocitos que se encuentran en tejidos y en las cavidades peritoneal y pericárdica, de mayor tamaño que los anteriores, y por esta razón pueden fagocitar partículas más grandes. En teleósteos los macrófagos son especialmente abundantes en el bazo y en el tejido linfomieloideo renal y puede haber en otros tejidos, por ejemplo la mucosa olfatoria.

En este proceso de ingestión el antígeno es capturado inicialmente por los macrófagos presentes en las branquias y los tejidos conectivos de la piel e intestino, en el individuo adulto los principales sitios fagocíticos son los órganos linfoideos, el riñón, el bazo y el epicardio; en el riñón el material es inicialmente fagocitado por la trama celular reticuloendotelial dentro del parénquima hemopoyético, mientras que en el bazo, el antígeno es atrapado extracelularmente en las fibras reticulares en la pared elipsoide (Fergusson 1989). Los macrófagos conteniendo material fagocitado se agregan en áreas linfoideas muchas veces en presencia de melanomacrófagos, que son células fagocíticas que han transformado en melanina el material fagocitado.

Los fagocitos son afectados por transmisores nerviosos adrenérgicos y colinérgicos, que aumentan su habilidad para producir las especies reactivas del oxígeno, que participan en el proceso fagocítico (Lambris 1993), produciéndose un aumento de anión superóxido, peróxido de hidrógeno y radicales hidroxilo (Graves et al. 1985).

2. SISTEMA INMUNE ESPECIFICO

2a. INMUNIDAD HUMORAL

Está representada por los anticuerpos (Ac) o inmunoglobulinas (Igs) que son glicoproteínas, en el suero 40-50% de la proteína total corresponde a las Igs. En los ciclóstomos, los anticuerpos que se encuentran son macroglobulinas de 23.8S y en lampreas, encontramos 3 tipos de anticuerpos, de 14S, 9S y 7S (Tizard 1992), esta última molécula con cadenas livianas y pesadas, pero sin puentes disulfuro intercatenarios.

La única Ig presente en los peces óseos y cartilaginosos es de la clase "IgM like", en teleósteos se presenta en forma de tetrámero con dos cadenas livianas y dos pesadas con un peso molecular aproximado de 700 y un coeficiente de sedimentación de 17 S, también hay formas monoméricas en el suero (Castillo et al. 1993; Killie et al. 1991; Koumans-van Diepen et al. 1994; Miller et al. 1985). Han sido descritos péptidos homólogos a la cadena J en peces (Tyzard 1992), en los elasmobranquios se presenta en forma pentamérica (19S) y de aproximadamente 900 kDa y también monómerica (7S) y de aproximadamente 160 kDa (Fange 1992).

Los genes de las Igs están organizados esencialmente de la misma forma que en los vertebrados (Marchalonis 1989). Las paredes de los vasos sanguíneos son permeables a las Igs del suero y por ello se las encuentra en la mayoría de los fluidos tisulares, en el plasma, la linfa y el mucus epitelial (Stoskopf 1993). En los peces óseos se encuentra la IgM dimérica en el mucus y se supone que es sinterizada localmente.

Las células productoras de anticuerpo derivan de linfocitos B, los cuales por interacción con el antígeno se transforman en células plasmáticas. En el proceso de presentación antigénica colaboran los macrófagos. Las células plasmáticas han sido detectadas en distintos grupos de peces, incluyendo los ciclóstomos, aunque en éstos se considera que tienen propiedades intermedias entre las Igs de los vertebrados y las lectinas de los invertebrados (Fange 1992). Tienen un citoplasma basófilo, por lo común no granular y se las encuentra en el tejido conectivo, bazo, riñón y raramente en la sangre. Se originan de células B activadas por el Ag y son consideradas como las principales productoras de Igs (Fange 1992).

La naturaleza del Ag ha tenido influencia en la respuesta de los Acs y es de fundamental importancia en la investigación inmunológica y también en la producción de vacunas. Es esencial que la molécula sea reconocida como extraña para estimular el sistema inmune, y además para ser procesado existen restricciones físicas y químicas. Los antígenos más efectivos son aquéllos de alto peso molecular, con una estabilidad estructural y que sean moléculas químicamente complejas y no inertes. En general, los complejos virales y bacterianos y los antígenos tipo eritrocito parecen ser inmunógenos efectivos en la mayoría de las especies de teleósteos, mientras que las proteínas solubles son poco inmunogénicas (Tizard 1992).

En las distintas especies de poiquilotermos existen dos factores que influencian notoriamente la producción de anticuerpos y la respuesta inmune, ellos son los cambios estacionales y la temperatura. En los peces tanto la respuesta humoral como la celular dependen de estos factores.

En cuanto a la temperatura, Ellis (1988a) define que el rango óptimo para su desarrollo está relacionado con las condiciones del medio ambiente natural para las distintas especies. En general, cuanto más alta es la temperatura dentro del rango fisiológico normal, más corta es la fase de inducción y más alta es la magnitud de la respuesta inmune; a bajas temperaturas la fase de inducción se prolonga con una reducción en el título de anticuerpos o en su defecto hay una ausencia completa de la respuesta.

Avtalion (1981) indicó que siempre que la temperatura de inmunización y el período posterior se mantenga por sobre el nivel crítico, la producción de anticuerpos durante la respuesta primaria y secundaria será absolutamente normal, constante e independiente de la temperatura del medio ambiente. Por otro lado, la temperatura afecta el crecimiento de la cría y las bajas temperaturas prolongarán el período requerido por el pez para alcanzar el estado de desarrollo crítico en el cual se hace inmunológicamente competente. Con respecto a los cambios estacionales, se ha demostrado en la trucha arco iris (O. mykiss), que la producción de anticuerpos, así como su estabilidad frente a los cambios de temperatura, la movilidad electroforética y los coeficientes de sedimentación dependían de las estaciones, algunos autores han informado que en los poiquilotermos existe una respuesta pobre durante el período invernal en comparación con el verano, aun cuando la temperatura permanezca constante (Ellis 1981a).

La edad a la cual tiene lugar un montaje adecuado y maduro de la respuesta humoral varía según las distintas especies y depende también de las condiciones ambientales. En general una respuesta completa ocurre entre los 2 a 10 meses, después de la incubación. Se han encontrado anticuerpos circulantes en peces de 15-21 días y 0.15-0.3 g de peso, pero esto no es lo más general, en la práctica ocurre recién en ejemplares de mayor peso y tamaño (Ellis 1988b).

Se ha demostrado, al igual que lo descrito para mamíferos, la respuesta clásica primaria y secundaria de producción de anticuerpos. La fase de inducción es habitualmente más larga y con títulos que aumentan en forma más lenta (Ellis 1989). Los neurotransmisores pueden influenciar significativamente la inducción in vitro de células secretoras de anticuerpos en cultivos de leucocitos en el bazo de trucha. Los agonistas b adrenérgicos suprimen la respuesta de anticuerpos contra antígenos T independientes mientras que los a-2 adrenérgicos y colinérgicos la aumentan (Flory 1990).

Como en los mamíferos, ocurre tolerancia en los peces y esto puede tener lugar antes de que se hagan inmunológicamente competentes. Estudios en O. mykiss y C. carpio realizados por Ellis (1988b) han demostrado que las células citotóxicas y la producción de anticuerpos contra antígenos T independientes, se desarrollan 4 semanas post-eclosión. La habilidad para establecer una memoria inmunológica y producir anticuerpos contra antígenos T dependientes, se desarrolla 8 semanas post-eclosión (Tatner 1986). Si se inyectan con un Ag T dependiente antes de este tiempo se produce la tolerancia inmunológica.

Los Acs monoclonales han permitido definir la heterogeneidad molecular de las cadenas pesadas y livianas de las Igs en muchas especies como carpa, bagre, trucha arco iris (Rombout et al. 1993; Ainsworth et al. 1990; Sánchez & Domínguez 1991) y muchas otras, y han ayudado a entender la cinética de la respuesta humoral primaria y secundaria después del desafío antigénico.

2b. INMUNIDAD MEDIDA POR CÉLULAS

En los peces cartilaginosos y óseos encontramos dentro del grupo de los glóbulos blancos, las células no granulocíticas que participan en los mecanismos de inmunidad celular. En este grupo se incluyen los linfocitos, células inmunocompetentes que constituyen la base de las reacciones inmunes. Los linfocitos en el sentido morfológico son células relativamente pequeñas con un núcleo redondo a oval, su tamaño oscila entre 4.5 a 8 µm, son células no fagocíticas y constituyen el 50-80% del total de los leucocitos. La mayoría de los linfocitos son producidos en el pronefros y en el timo. Como fue mencionado más arriba existen dos tipos, los linfocitos B y T. La población de linfocitos T y sus diferentes clones son los responsables de la inmunidad mediada por células. Este aspecto de la respuesta inmune tiene un amplio rango y a su vez recluta otros tipos celulares como son los macrófagos, permitiendo un eficiente montaje de la respuesta. En una estimulación antigénica primaria estos clones se diferencian en distintos tipos celulares con funciones específicas. Estos incluyen, las células citotóxicas o "killer", capaces de lisar células extrañas por contacto físico directo entre la célula T y la célula blanco; las células supresoras que regulan la producción de anticuerpos y de linfoquinas proporcionando un cierre al proceso y las células colaboradoras o "helper", que ayudan a las células productoras de anticuerpos y también liberan ante la estimulación antigénica factores solubles o linfoquinas que aumentan la capacidad de defensa.

En la actualidad, se dispone de una batería de anticuerpos monoclonales que ha permitido demostrar que existen estos dos tipos de células linfocitarias (las células B y las células T) en varias especies de peces (De Luca et al. 1983). Sin embargo, la mayoría de estos anticuerpos están dirigidos contra inmunoglobulinas y células B (portadoras de Igs en su superficie) y sólo unos pocos reconocen las células T periféricas (Scapigliati et al. 1999). El desarrollo de éstos y de nuevos Acs permitirá una mejor caracterización fenotípica de los linfocitos y sus diferentes subpoblaciones celulares, sin embargo hay pocos datos sobre el origen ontogénico y la diferenciación de células linfoides (Castillo et al. 1993). Debido a la falta de anticuerpos monoclonales anti T específicos, las respuestas han sido controladas indirectamente y solamente se presume su participación, por ejemplo, en la proliferación inducida por mitógenos como la fitohemaglutinina A (PHA), la concanavalina A (ConA) y el lipopolisacárido (LPS) (Sizemore et al. 1984), la respuesta en reacciones de cultivo mixto (Miller et al. 1985), la función como células colaboradoras en la producción de Acs contra Ags dependientes de células T (Miller et al. 1987; Clem et al. 1985), el rechazo a tumores y aloinjertos (Manning 1994) y la secreción de linfoquinas (Secombes et al. 1996). La preparación de estos Acs ha definido la distribución en el cuerpo de estas células y su heterogeneidad y ha aumentado la investigación en el área de inmunología y de inmuno- patología.

En los ciclóstomos tienen sólo dos poblaciones de leucocitos en su sangre, una tipo monocito y otra tipo linfocito, el 70% de éstos poseen Igs en su superficie, se originan en el riñón anterior y no poseen células plasmáticas.

3. ORGANOS LINFOIDES

Los principales órganos linfoides en peces teleósteos son el timo, el riñón y el bazo (Ellis 1988a; Fergusson 1989).

El timo es un órgano par, bilateral, situado debajo del epitelio faríngeo, dorso lateral y alojado en la parte superior interna de las cámaras branquiales. El principal componente celular es el timocito, o sea linfocitos en maduración. Como en otros vertebrados, se lo considera como un órgano linfoide primario donde se produce el pool de linfocitos vírgenes que luego migran para juntarse con los linfocitos periféricos en la circulación y otros órganos linfoides. No participa en la producción de anticuerpos o en la captura de antígeno.También pueden estar presentes células epitelioides o células tipo macrófago o macrófago propiamente tal y células granulares eosinofílicas (Fergusson 1989). Como en los mamíferos, la involución de este órgano se observa en ejemplares de mayor edad. En salmónidos jóvenes, el timo está totalmente diferenciado y separado del medio externo por una capa de células epiteliales simples, y que por ejemplo en la trucha arco iris (O. mykiss) poseen poros de 20 µm de diámetro, en los ejemplares más viejos estos poros se cierran y se engrosa el epitelio. Su localización superficial sugiere una cierta vulnerabilidad a severas infecciones micóticas y bacterianas.

El riñón cefálico o pronefros es el principal órgano hematopoyético de los peces y el principal sitio de diferenciación de eritrocitos, granulocitos, linfocitos B y monocitos. Es el principal órgano productor de anticuerpos (Ellis 1989). Es un órgano de filtración conteniendo macrófagos que fagocitan los diferentes antígenos, contiene componentes linfomieloides, renales y endocrinos suplementados por la sangre de las arterias y de la vena porta caudal. Sirve como un análogo de la médula ósea, de los ganglios y en parte de la glándula adrenal de los vertebrados superiores (Fange 1992). El mesonefros o riñón propiamente tal cumple con funciones de equilibrio hidrosalino.

El bazo contiene menor número de células hemopoyéticas y linfoides en comparación con el riñón y está compuesto principalmente por sangre alojada en cavidades. Está formado por elipsoides, paredes capilares compuestas por una trama de fibras reticulares y macrófagos. Las fibras se especializan en atrapar complejos inmunes y antígenos particulados (Vallejo et al. 1992), mientras que los macrófagos son altamente fagocíticos (Ellis 1980). Un rasgo particular del bazo de los teleósteos es la presencia de macrófagos conteniendo pigmentos de color oscuro, principalmente melanina y que se denominan melanoma- crófagos. Estos se agrupan y forman agregados llamados centros melanomacrofágicos (CMM). Su número y tamaño aumenta en peces crónicamente enfermos, cuando el catabolismo ha sido excesivo (Fergusson 1989). Sirven como depósito de los productos finales del metabolismo (ej. los fosfolípidos) y también de antígenos y material particulado (Herraez et al. 1986), su función exacta no se conoce, pero además de lo mencionado, se sabe que la melanina tiene la habilidad de atrapar los radicales libres de oxidación y eso protegería a los tejidos contra estos productos liberados por las células fagocíticas como son los neutrófilos. Se los encuentra también en el riñón e hígado y ocasionalmente en las gónadas y la tiroides (Fergusson 1989).

En cuanto a la ontogenia del sistema inmune se han realizado numerosos estudios para definirla y en base a esto se pueden deducir las siguientes consideraciones. Una descripción histológica completa del desarrollo ontogénico de los órganos linfoides en peces informó que en varias especies la primera aparición de linfocitos ocurriría en el timo (Grace & Manning 1980; Botham & Manning 1981; Doggett & Harris 1987), aunque sin embargo, otros autores encontraron una detección más temprana en el riñón (Grace et al. 1981; Ellis 1977; O'Neill 1989). De todos modos, aunque aparecieran células precursoras en el riñón antes de la diferenciación linfocitaria en el timo, los linfocitos maduros están presentes primero en el timo y luego secuencialmente aparecen en el riñón y en el bazo (Zapata et al. 1990), por lo cual se considera que el timo es el primer órgano linfoide donde se desarrollan los linfocitos.

Se comparó el tiempo de aparición de los linfocitos en la circulación sanguínea y los órganos linfoídeos en distintas especies (Ellis 1988a). Después de la diferenciación de un gran número de células en el timo, aparecen linfocitos en la sangre y riñón al mismo tiempo, el riñón se hace luego rico en células linfoides. El tiempo de diferenciación de linfocitos varía con las especies y está probablemente relacionado con la tasa de crecimiento y desarrollo general (Ellis 1988a). Es claro que los linfocitos pequeños maduros aparecen justo antes o después de la eclosión. Durante las primeras semanas después de producida la eclosión, la velocidad de crecimiento de los órganos linfoídeos es mayor que la del resto del cuerpo, pero posteriormente comienza a disminuir con la edad. Muchos timocitos migran a los órganos periféricos durante los primeros 2-3 meses de este período y se observan signos de involución alrededor de los 9 meses (Ellis 1988a). El desarrollo de los órganos linfoides se correlaciona mejor con el peso del pez que con la edad y por lo tanto, parece ser una función de la velocidad de crecimiento.

Como se mencionó anteriormente, en los ejemplares adultos, los linfocitos periféricos llevan en su superficie ciertos Ags relacionados con la función celular y su presencia se puede usar como marcador para diferenciar células inmaduras de maduras. Con el uso de anticuerpos monoclonales se pudo estudiar la aparición de estos marcadores en las células linfoides (Secombes 1983), se determinó así que, aunque los linfocitos aparecen temprano en el desarrollo, su maduración funcional toma un período de tiempo más largo antes de que sean capaces de montar una respuesta inmune (Ellis 1988a).

4. RESPUESTA INFLAMATORIA

La respuesta inflamatoria es la característica protectiva del tejido en respuesta a un determinado daño y es común a todos los vertebrados, incluyendo los peces (Finn & Nielsen 1971). La inflamación es inespecífica y puede ser iniciada por distintos factores incluyendo parásitos, bacterias o virus y otros agentes como la radiación y toxinas químicas. Los eventos que caracterizan la respuesta inflamatoria son: 1) vasodilatación con un aumento en el flujo sanguíneo y la permeabilidad vascular, 2) exudación del plasma, y 3) migración de leucocitos a los tejidos (Ellis 1989).

Los neutrófilos son las primeras células que migran a los tejidos y se los puede observar con frecuencia en las lesiones inflamatorias (Wolke 1975; Tyzard 1992). Su rol en estas lesiones no es muy relevante, pero ejercen una actividad extracelular liberando enzimas y radicales libres que causan severos daños tisulares.

Los macrófagos mononucleares tienen un importante rol fagocítico, ingiriendo tanto material inerte como antigénico. Los linfocitos están menos asociados con lesiones inflamatorias excepto que esté involucrada una respuesta inmune mediada por células. Si el proceso inflamatorio no es efectivo para neutralizar la causa del daño o si el daño tisular continúa, puede ocurrir un encapsulamiento o enquistamiento en el área, que se acompaña por depósitos de fibras de colágeno, calcio y pigmentación (Fergusson 1989).

5. INMUNOESTIMULANTES

Los inmunoestimulantes son una serie de agentes, naturales y artificiales, que son utilizados para controlar las enfermedades de los peces y son mencionados aquí ya que actúan directamente sobre las células del sistema inmune estimulando su acción efectora. Incluyen agentes químicos sintéticos como el levamisol (Kajita et al. 1990; Siwiki et al. 1990); sustancias biológicas como derivados bacterianos, como el LPS (Mac Arthur et al. 1985; Neumann et al. 1995), el beta glucano (Jorgessen et al. 1993; Thompson et al. 1995) etc., o polisacáridos, como la quitina (Sakai et al. 1992) y oligosacáridos (Yoshida et al. 1993); extractos provenientes de animales o plantas (Davis & Hayasaka 1984; Jang et al. 1995) ; factores nutricionales, como las vitaminas C y E (Thompson et al. 1993; Wise et al. 1993); hormonas, como la prolactina y la hormona de crecimiento (Sakai et al. 1996; Kajita et al. 1992) y citoquinas como el IFN y la IL-2 (Tamai et al. 1993; Tamai et al. 1992). Estos son sólo algunos ejemplos representativos de la lista actualmente disponible. Fundamentalmente actúan facilitando la función de las células fagocíticas, aumentando su actividad bactericida, estimulando la actividad de las células natural killer, del sistema complemento, de la lisozima y de la respuesta de anticuerpos. La activación de estas funciones inmunológicas está asociada con un aumento de la protección contra enfermedades infecciosas. Estos agentes son sólo efectivos en algunas enfermedades y además su acción varía con los períodos de tiempo, la dosis, los métodos de administración y la condición fisiológica del pez (Sakai 1999).

CONCLUSIONES

En términos generales se ha descrito que los peces desarrollan una buena respuesta inmunológica, aunque como ya hemos mencionado, la misma está bajo la influencia de distintos factores en especial los del medio ambiente, que modifican fuertemente su desarrollo. El sistema responde y controla los agentes infecciosos que toman contacto con el huésped y es por ello que el conocimiento del mismo es básico para el desarrollo de programas de control de las enfermedades. Se ha avanzado mucho en los últimos años, aunque todavía se necesita realizar estudios de inmunología básica en las distintas especies. Por ello es importante ser muy cauto cuando se comparan las observaciones realizadas en algunas especies de peces con las efectuadas en mamíferos, y de igual manera dentro de una especie a otra de pez. A excepción de los peces teleósteos, la información encontrada en los distintos grupos es todavía escasa, y por lo tanto resulta insuficiente al momento de emitir conclusiones.

El estudio de las enfermedades de los peces se ha incrementado notablemente en los últimos 40 años, recibiendo cada vez más atención, y esto ha sido principalmente por el gran desarrollo de la acuicultura. El cultivo de peces es una gran industria, siendo muy variadas las especies que se cultivan y la producción en el mundo entero aumenta cada año. Este aumento afecta en forma adversa la salud de los peces, incrementando la susceptibilidad a distintas infecciones. Se requiere una información actualizada y métodos rápidos y sensibles de diagnóstico para detectar en forma eficaz las distintas afecciones. En este sentido, los diagnós- ticos basados en reacciones inmunológicas tienen la particularidad de detectar casos subclínicos en poblaciones de peces aparentemente sanos, permi- tiendo así la prevención de la transmisión y difusión de las enfermedades. También la obtención de vacunas durante la última década se basó principalmente en el avance del área de la inmunología, y las mismas han sido eficaces en el control de algunas enfermedades. Por último, los inmunoestimulantes aumentan la resistencia a las enfermedades infecciosas, activando los mecanismos de defensa.

Por todo lo expuesto, resulta evidente que a pesar de los grandes avances realizados en los últimos años, se necesita continuar con estudios morfológicos y fisiológicos combinados de las poblaciones efectoras, que permitan resolver algunos interrogantes sobre los mecanismos funcionales básicos y que ayudarán a comprender por qué se establecen los diferentes agentes infecciosos y cómo éstos inducen la patogenia.

 

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo de revisión fue realizado con fondos del subsidio B037 otorgado por la Universidad Nacional del Comahue. Agradezco a mis colegas del laboratorio de Ictiopatología del Centro Regional Universitario Bariloche por su apoyo y por haberme brindado con generosidad parte del material bibliográfico aquí utilizado. Agradezco muy especialmente al Lic. Oscar Serra por su ayuda en la preparación de este trabajo y su apoyo permanente y a la Dra. María Marta de E. de Bracco por haberme alentado para que escribiera esta revisión.

Fecha de recepción: 23.02.2000
Fecha de aceptación: 30.04.2000

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