Llicenciatura en Biologia (3361)
Immunologia(12304)
IDENTIFICACIÓ DE L'ASSIGNATURA
L’assignatura Immunologia és una matèria troncal del currículum de la llicenciatura en Biologia (perfil Biologia Humana). Serà impartida al tercer trimestre del segon curs i constarà de 6 crèdits (3 de teòrics i 3 de pràctics).
COORDINACIÓ I PROFESSORAT
El coordinador de l’assignatura serà el Prof. Miguel López-Botet. Col·laborarà en la docència el Dr. José Aramburu Beltran, en qualitat de professor associat.
OBJECTIUS GENERALS
- Proporcionar a l’estudiant un coneixement estructurat de la fisiologia del sistema immunitari (SI) i dels principis bàsics de fisiopatologia que el preparin per entendre els continguts d’immunopatologia, l’ensenyament dels quals es posposen al tercer curs (Fisiopatologia) i segon cicle. La matèria inclourà els mecanismes de resposta a patògens microbians, empelts i tumors; la patogènia de les immunodeficiències i de les malalties autoimmunes, i la immunologia aplicada al diagnòstic i a la teràpia.
- Facilitar a l’estudiant el contacte directe amb tècniques bàsiques pròpies de la immunologia, amb la finalitat d’iniciar-lo en la interpretació crítica dels resultats i en la resolució de problemes pràctics.
AVALUACIÓ DE L'APRENENTATGE
L’avaluació del rendiment es realitzarà de la manera següent (sobre 10 punts):
a) Contingut teòric (7 punts)
- Prova d'Elecció Múltiple (amb un total de 4 punts);
- Desenvolupament de preguntes curtes (amb un total de 3 punts).
b) Contingut pràctic (3 punts)
- Presentació del quadern de pràctiques (1 punt);
- Resolució d’un problema plantejat a l’aula (2 punts).
REQUISITS
L’estudiant ha d’accedir al curs amb coneixements fonamentals de bioquímica, biologia cel·lular i genètica molecular, necessaris per poder assimilar els aspectes més específics de la matèria.
TEMARI TEÒRIC
Tema 1. Introducció (I)
Presentació del programa. Conceptes bàsics sobre la resposta immunitària: terminologia. Immunitat natural (innata) i adquirida. Principals elements cel·lulars i moleculars del sistema immunitari. Distribució clonal dels receptors per a antigen. Òrgans i teixits del sistema immunitari.
Tema 2. Introducció (II)
Fases de la resposta immunitària. Memòria del sistema immunitari. Metodologia bàsica en l’estudi del sistema immunitari. Immunobiologia i immunopatologia. Perspectiva històrica.
Tema 3. Immunoglobulines (I)
Estructura de la molècula d’immunoglobulina (Ig). Isotips i subclasses d’Ig. Al·lotips i idiotips. Configuració del lloc d’interacció amb l’antigen. Propietats físico-químiques de les Ig. Funcions efectores: neutralització, opsonització, activació del complement, citotoxicitat cel·lular dependent d’anticossos. Les Ig com a receptores de superfície en els limfòcits B. Secreció d’Ig en les mucoses. Metabolisme de les Ig.
Tema 4. Immunoglobulines (II)
Localització cromosòmica i organització dels gens de les cadenes pesants (H) i lleugeres (L). Mecanismes de reordenament dels gens de les Ig. Generació de la diversitat d’Ig. Canvis en la síntesi dels isotips d’Ig. Exclusió al·lèlica. Regulació de la transcripció dels gens d’Ig i de la seva expressió. Molècules de la superfamília de les Ig.
Tema 5. Antígens
Antigenicitat i immunogenicitat. Concepte de determinant antigènic (epítop). Antígens no proteics. Haptens. Bases físicoquímiques de la interacció de les Ig amb l’antigen. Reactivitat creuada. Interacció dels antígens amb les cèl·lules T i B. Concepte de processament i presentació d’antigen. Adjuvants. Activadors policlonals: mitògens.
Tema 6. Aplicacions de les immunoglobulines en tècniques analítiques
Mètodes de detecció de la reacció antigen-anticòs. Antisèrums i anticossos monoclonals (AcM). Tecnologia d’obtenció d’AcM i les seves aplicacions. Els AcM com a reactius per a la identificació de molècules de la superfície de la membrana plasmàtica: grups de diferenciació ( clusters of differentiation o CD). Marcadors leucocitaris.
Tema 7. Limfòcits B
Característiques citològiques i marcadors de cèl·lules B. L’Ig com a integrant del receptor per a antigen dels limfòcits B (BcR). Acoblament del complex BcR. Subpoblacions de cèl·lules B. Introducció a la diferenciació i a l’activació de les cèl·lules B. Regulació de la proliferació i la secreció d’Ig. Respostes independents i dependents de limfòcits T.
Tema 8. El sistema de complement (C) (I)
Concepte. Vies d’activació clàssica i alternativa. Estructura dels seus components i interrelació entre ells. Elements reguladors.
Tema 9. El sistema de complement (II)
Genètica. Biosíntesi dels principals components. Estructura, distribució tissular i funcions dels receptors per a factors del C’. Funcions biològiques: citòlisi, opsonització, aclariment d’immunocomplexos. Paper en la inflamació i en la regulació de la resposta immunitària. Interrelació amb altres sistemes enzimàtics plasmàtics.
Tema 10. Fagocitosi
Prototipus de cèl·lules fagocítiques: polimorfonuclears i macròfags. Principals propietats fenotípiques i funcionals. Mecanisme i fases de la fagocitosi. Participació de les Ig i de factors del C’. Elements moleculars implicats. Altres funcions de les cèl·lules fagocítiques.
Tema 11. El complex principal d’histocompatibilitat (MHC) (I)
Conceptes bàsics i terminologia. L’MHC humà: sistema HLA. Classificació dels components de l’MHC. Estructura de les molècules de l’MHC de classe I i II. Organització genòmica. Altres molècules de l’MHC. Distribució tissular i regulació de l’expressió de les molècules de classe I i II. Funció en la presentació de pèptids antigènics.
Tema 12. El complex principal d’histocompatibilitat (MHC) (II)
Bases del polimorfisme al·lèlic i herència de les molècules HLA. Conceptes d’haplotipus i desequilibri de lligament. Participació en el rebuig d’empelts homòlegs (al·loempelts). Mètodes d’estudi del sistema HLA i aplicacions pràctiques. Gens Ir i associació HLA-malaltia. Hipòtesi sobre l’evolució de l’MHC.
Tema 13. Processament i presentació d’antígens
Presentació, per part de les molècules de l’MHC de classe II, d’antígens endocitats/fagocitats. Cèl·lules dendrítiques. Presentació d’antígens citosòlics per part de les molècules de l’MHC de classe I. Superantígens. Presentació d’antígens no proteics.
Tema 14. Limfòcits T (I)
Estructura bioquímica dels receptors per a antigen (TcR). Genètica molecular dels receptors per a antigen. Organització estructural, localització cromosòmica i mecanismes de reordenament. Mecanismes de generació de la diversitat de TcR.
Tema 15. Limfòcits T (II)
Acoblament del complex TcR. Restricció del reconeixement antigènic per part de l’MHC. Resposta a al·loantígens. La resposta a superantígens i a antígens no proteics. Introducció als mecanismes d’activació dels limfòcits T. Característiques citològiques i marcadors. Subpoblacions de limfòcits T i la seva especialització funcional. Cèl·lules T "memòria".
Tema 16. Cèl·lules citotòxiques naturals (NK)
Les cèl·lules "assassines" o NK ( natural killer) com a tercera estirp de diferenciació limfoide. Característiques fenotípiques i funcionals. Paper fisiològic. Regulació de l’activitat de les cèl·lules NK per interacció amb molècules de MHC de classe I: receptors implicats. Altres receptors de NK. Limfòcits T de tipus NK.
Tema 17. Interaccions cel·lulars en les respostes immunitàries i inflamatòries
Molècules accessòries. Receptors d’adhesió intercel·lular. Integrines leucocitàries. Integrines implicades en la interacció amb molècules de la matriu extracel·lular. Selectines i interacció leucòcit-endoteli.
Tema 18. Mecanismes d’activació dels limfòcits
Rutes metabòliques implicades en la transducció de senyals per part dels receptors per a antigen (TcR i BcR) i de les molècules accessòries. Transmissió de senyals inhibidors i activadors per part dels receptors NK. Activació de factors reguladors de la transcripció. Regulació de la proliferació dels limfòcits.
Tema 19. Citotoxicitat cel·lular
Tipus de cèl·lules citotòxiques. Fases del procés citolític. Canvis ultraestructurals. Característiques dels granulosomes. Elements moleculars implicats: perforina i granzims. L’apoptosi com a mecanisme citotòxic.
Tema 20. Citosines (I)
Propietats generals de les citosines. Classificació. Citocines implicades en la immunitat natural i en la resposta inflamatòria. Quimiosines. Citosines reguladores de l’hematopoesi. Característiques moleculars. Estructura dels receptors específics: mecanismes de transmissió de senyals. Principals efectes biològics.
Tema 21. Citosines (II)
Citosines implicades en la regulació de la resposta immunitària específica. Característiques moleculars, receptors i mecanismes de senyalització. Principals efectes biològics.
Tema 22. Relació anatomia-funció de la resposta immunitària
Òrgans i teixits del sistema immunitari. Estructura histològica i distribució dels elements cel·lulars. La resposta immunitària en la pell i en les mucoses. Recirculació limfoide.
Tema 23. Ontogènia i filogènia del sistema immunitari
Maduració de les cèl·lules B. Paper del tim en la diferenciació de cèl·lules T. Estadis maduratius. Selecció del repertori de receptors per a antigen. Diferenciació de les cèl·lules NK. El sistema immunitari durant el desenvolupament embrionari i postnatal. Filogènia del sistema immunitari: conceptes bàsics.
Tema 24. Tolerància
Inducció de tolerància a antígens exògens. Tolerància als antígens propis. Mecanismes de selecció del repertori de TcR i de BcR. Tolerància perifèrica. Anèrgia i eliminació clonal. Activació de l’apoptosi en limfòcits.
Tema 25. Regulació de la resposta immunitària
Cooperació i supressió. Regulació per contacte intercel·lular. Receptors leucocitaris amb funció inhibidora. Efectes reguladors de les citosines. Regulació per Ig i per C’. Regulació per interaccions idiotip-antiidiotip. Fenòmens de supressió dependents de limfòcits T (cèl·lules Ts). Regulació externa de la resposta immunitària: intervenció de l’eix neuroendocrí.
Tema 26. Hipersensibilitat (I)
Classificació de Gell i Coombs. Hipersensibilitat immediata (tipus I). Elements cel·lulars moleculars participants: característiques dels mastòcits, dels basòfils i dels eosinòfils. Mecanisme de la resposta. Principals mediadors solubles i els seus efectes biològics. Paper fisiològic en la defensa enfront de patògens. Expressió clínica de la hipersensibilitat immediata. Conceptes d’anafilaxi, d’al·lèrgia i d’atòpia.
Tema 27. Hipersensibilitat (II)
Reaccions mediades per Ig i per immunocomplexos (tipus II i III). Elements cel·lulares i mediadors moleculars implicats. Reaccions secundàries a l’acció (agonista o antagonista) d’Ig específiques per a receptores de superfície. Prototips de reaccions d’hipersensibilitat mitjançades per Ig i per immunocomplexos (tipus II i III ). Elements cel·lulars i mediadors moleculars implicats. Reaccions secundàries a l’acció (agonista o antagonista) d’Ig específiques per a receptors de superfície. Prototips de reaccions d’hipersensibilitat mitjançades per Ig. Exemples del seu paper patogènic. Hipersensibilitat mitjançada per cèl·lules T (tipus IV). Elements cel·lulars i mediadors implicats. Prototips de reaccions d’hipersensibilitat de tipus IV. Exemples del seu paper patogènic.
SEMINARIS I CLASSES NO PRESENCIALS
Seminari 1
Introducció a l’ús de bases de dades específiques de l’àmbit de la immunologia (aula d’informàtica).
Seminari 2
Tendències actuals de la recerca en immunologia. Exposició a càrrec d’un investigador invitat.
Seminari 3
Tendències actuals de la recerca en immunologia. Exposició a càrrec d’un investigador invitat.
Classes no presencials
Resolució de problemes pràctics.
TEMARI PRÀCTIC
Durada: Tres hores per cada pràctica (quinze estudiants per cada grup).
El programa que es presenta a continuació s’ha dividit en deu sessions, amb una durada de tres hores. En tot cas s’evitarà l’ús d’hemoderivats humans sense control serològic previ, així com de radioisòtops o productes químics d’alta toxicitat. Els estudiants es reagruparan en subgrups (tres/cinc persones per cada subgrup) per a la realització de la tècnica. Per a aquells procediments llargs que no puguin realitzar-se completament durant la sessió, es disposarà de material representatiu d’alguna de les etapes, preparat per endavant. Al començament de cada sessió s’exposarà una breu introducció sobre els principis fonamentals dels procediments, el resum dels quals serà inclòs al quadern de pràctiques; l’estudiant hi exposarà les seves observacions i comentaris, en resposta a les preguntes plantejades. El quadern s’haurà de presentar a la prova d’avaluació.
TÈCNIQUES D'IMMUNOQUÍMICA: ASSAJOS BASATS EN L'ESPECIFICAT DE LA INTERACCIÓ ANTIGEN-ANTICÒS (Ag-Ac)
Pràctica 1. Reaccions basades en la precipitació d’immunocomplexos Ag-Ac
Principis teòrics. Variants tècniques. Aplicacions en anàlisis qualitatives, semiquantitatives i quantitatives. Realització d’una tècnica d’immunodifusió (Ouchterlony).
Pràctica 2. Reaccions d’aglutinació i de fixació de complement
Principis teòrics. Variants tècniques. Controls. Assajos de competició (inhibició). Aplicacions. Realització de tècniques d’aglutinació i de fixació de C’ amb eritròcits. Titulació dels anticossos específics.
Pràctica 3. Cromatografia d’afinitat amb Ig
Principis teòrics. Descripció de tècniques analítiques (immunoprecipitació) i preparatives. Realització d’una tècnica de purificació d’Ig (com a antigen) per de Proteïna A - Sefarosa. Quantificació per espectrofotometria i control electroforètic del procés.
Pràctica 4. Radioimmunoassaig (RIA) i enzimoimmunoassaig (EIA)
Principis teòrics. Variants tècniques. Controls. Valoració quantitativa dels resultats. Realització d’una tècnica d’ELISA ( enzyme-linked immunosorbent assay) per a la quantificació d’una proteïna.
Pràctica 5. Immunofluorescència
Principis teòrics. Variants tècniques. Controls. Realització d’una tècnica de tinció per immunofluorescència damunt de teixit com a substrat.
Práctica 6. Immunohistoquímica
Principis teòrics. Variants tècniques. Controls. Realització d’una tècnica de tinció per immunoperoxidasa damunt de teixit com a substrat.
TÈCNIQUES BÀSIQUES D'IMMUNOLOGIA CEL·LULAR
Pràctica 7. Tècniques de separació de leucòcits
Principis teòrics. Variants tècniques. Centrifugació en gradients de densitat. Separació de subpoblacions per afinitat amb AcM: tècniques immunomagnètiques. Realització d’una prova de separació de limfòcits. Recompte i valoració de la viabilitat en cambra de Neubauer.
Pràctica 8. Anàlisi de marcadors limfocitaris per immunofluorescència amb anticossos monoclonals (AcM)
Principis teòrics. Variants tècniques. Anàlisi de la immunofluorescència per microscòpia. Realització d’una tècnica de marcatge de limfòcits amb AcM i recompte diferencial de subpoblacions.
Pràctica 9. Aplicacions de la citometria de flux per a l’anàlisi de subpoblacions leucocitàries (I)
Principis teòrics. Components d'un citòmetre de flux. Tècniques analítiques i preparatives (separació). Desenvolupament pràctic del procés: fases. Anàlisi i interpretació de dades.
Pràctica 10. Aplicacions de la citometria de flux per a l’anàlisi de subpoblacions leucocitàries (II)
Anàlisi i interpretació de dades: aula informàtica.
BIBLIOGRAFIA
Textos bàsics
ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H.; POBER, J. S. Cellular and Molecular Immunology. 3a. edició. Filadèlfia: W. B. Saunders, 1997.
JANEWAY, C. A.; TRAVERS, P.; WALPORT, M. Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 4a. edició. Londres/Nova York: Elsevier Science Ltd./Garland Publishing, 1999.
Obra de consulta
PAUL, W. E. Fundamental Immunology. 4a. edició. Filadèlfia/Nova York: Lippincott-Raven Publishers, 1999.
Textos existents en castellà
ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H.; POBER, J. S. Immunología Celular y Molecular. 2a. edició. Filadèlfia: W. B. Saunders, 1995.
ROITT, I.; BROSTOFF, J.; MALE, D. Immunología. 4a. edició. Madrid/Barcelona: Hartcourt Brace, 1997.
PEÑA, J. (ed.). Immunología. Madrid: Pirámide, 1998.