Curs 2010-2011

Llicenciatura en Biologia

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 professor Miguel López-Botet. Col·laborarà en la docència el Dr. José Aramburu Beltran, en qualitat de professor titular contractat i el Dr. Joan Sayós Ortega com investigador del programa Ramon i Cajal.

OBJECTIUS GENERALS
El curs Immunologia recorre el coneixement actual sobre la fisiologia del sistema immunitari (SI). En les primeres lliçons se'n dóna una visió general, i es creen les bases necessàries perquè l'estudiant pugui anar integrant de manera estructurada els coneixements més específics que es desgranen progressivament al llarg del programa. La major part es destina a descriure detalladament els principals elements cel·lulars i moleculars que intervenen en les diferents facetes de la resposta immunitària, i les últimes lliçons se centren en els mecanismes generals pels quals es pot promoure el desenvolupament de la patologia inflamatòria.
Al final del curs, l'estudiant ha d'haver adquirit el conjunt bàsic de coneixements descriptius i conceptuals que li permetin exposar detalladament i amb claredat els diferents processos que s'esdevenen durant la resposta immunitària. L'estudiant està preparat per comprendre, en etapes ulteriors (3r i 5è curs), com es desenvolupen processos complexos com ara la defensa davant de patògens microbians, el rebuig d'empelts (trasplantaments) i tumors, així com certes malalties (immunodeficiències, al·lèrgies, autoimmunitat). A més a més, s'estableixen les bases per poder entendre les diferents aplicacions diagnòstiques i terapèutiques de la immunologia.
El programa pràctic està dissenyat perquè l'estudiant executi personalment al laboratori algunes de les tècniques bàsiques pròpies de la immunologia, s'iniciï en la interpretació crítica dels resultats i estableixi les bases per a la resolució de problemes.

AVALUACIÓ DE L'APRENENTATGE
L'avaluació del rendiment es farà segons el barem 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)
Qualsevol tipus de còpia en qualsevol dels apartats d'avaluació implica la no-superació de l'assignatura.

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. Immunopatologia. Perspectiva històrica de l'evolució de la immunologia. Filogènia del sistema immunitari: conceptes bàsics.

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 físico-químiques 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: mitogens.

Tema 6. El sistema de complement (C) (I)
Concepte. Vies d'activació clàssica i alternativa. Estructura dels seus components i interrelació entre ells. Elements reguladors.

Tema 7. 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 8. Aplicacions de les immunoglobulines en tècniques analítiques (I)
Mètodes de detecció de la reacció antigen-anticòs. Tècniques basades en la precipitació d'immunocomplexos: immunodifusió i immunoelectroforesi. Aglutinació. Tècniques de fixació del complent. Immunoblot. Immunoprecipitació i cromatografia d'afinitat. Immunoselecció. Radioimmunoassaig i enzimoimmunoassaig. Immunofluorescència i immunohistoquímica.

Tema 9. Aplicacions de les immunoglobulines en tècniques analítiques (II)
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 expressades en els leucòcits. Caracterització dels antígens de diferenciació leucocitària. Definició de grups de diferenciació (clusters of differentiation o CD). Els CD com a marcadors leucocitaris.

Tema 10. 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 11. 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 12. Processament i presentació d'antígens
Presentació, per part de les molècules de l'MHC de classe II, d'antígens endocitats/fagocitats. Presentació d'antígens citosòlics per part de les molècules de l'MHC de classe I. Superantígens. Presentació d'antígens no proteics.

Tema 13. Fagocitosi
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': receptors de superfície implicats.

Tema 14. Intervenció de les cèl·lules del sistema mononuclear fagocític en la immunitat natural i adquirida
Molècules de superfície implicades en la resposta a patògens microbians: receptors tipus Toll (Toll-like receptors). Concepte de cèl·lula accessòria. Cèl·lules dendrítiques: fenotip i funció.

Tema 15. Cèl·lules citotòxiques naturals (NK)
Les cèl·lules NK (natural killer): 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.

Tema 16. 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 17. 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 18. 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". Limfòcits T tipus NK.

Tema 19. 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 20. Mecanismes d'activació dels limfòcits (I)
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. Receptors leucocitaris amb funció inhibidora.

Tema 21. Mecanismes d'activació dels limfòcits (II)
Activació de factors reguladors de la transcripció. Regulació de la proliferació dels limfòcits.

Tema 22. 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 23. Citocines (I)
Propietats generals de les citocines. Classificació. Citocines implicades en la immunitat natural i en la resposta inflamatòria. Quimiocines. Citocines reguladores de l'hematopoesi. Característiques moleculars. Estructura dels receptors específics: mecanismes de transmissió de senyals. Principals efectes biològics.

Tema 24. Citocines (II)
Citocines implicades en la regulació de la resposta immunitària específica. Característiques moleculars, receptors i mecanismes de senyalització. Principals efectes biològics.

Tema 25. Relació anatomia-funció de la resposta immunitària
Òrgans i teixits del sistema immunitari. Estructura histològica i distribució dels elements cel·lulars. Recirculació limfoide: participació de les molècules d'adhesió. Regulació per citocines i quimiocines. La resposta immunitària en la pell i en les mucoses.

Tema 26. Diferenciació del sistema immunitari (I)
El sistema immunitari durant el desenvolupament embrionari i postnatal. Maduració i diferenciació de les cèl·lules B: estadis maduratius. Diferenciació de les cèl·lules T en el tim: estadis maduratius.

Tema 27. Diferenciació del sistema immunitari (II)
Selecció del repertori de TcR i BcR: tolerància als antígens propis. Anergia i eliminació clonal. Mecanismes d'apoptosi en limfòcits. Tolerància als antígens exògens.

Tema 28. Regulació de la resposta immunitària: una visió integrada

Tema 29. 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 davant de patògens. Expressió clínica de la hipersensibilitat immediata. Conceptes d'anafilaxi, d'al·lèrgia i d'atòpia.

Tema 30. Hipersensibilitat (II)
Reaccions mediades 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.

TEMARI PRÀCTIC
El programa que es presenta a continuació s'ha dividit en deu sessions, amb una durada de tres hores (quinze alumnes per grup). 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.

TÈCNIQUES D'IMMUNOQUÍMICA: ASSAJOS BASATS EN L'ESPECIFICITAT DE LA INTERACCIÓ ANTIGEN (Ag)-ANTICÒS (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.

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.

Pràctiques 3 i 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. S'utilitzaran els AcM anti TNF disponibles en el laboratori per al disseny de l'assaig.

Activitat funcional de cèl·lules del sistema immunitari
Pràctiques 5 i 6. Assaig de capacitat fagocítica de macròfags
Principis teòrics. Utilització d'una línia cel·lular com a model de diferenciació i anàlisi funcional de cèl·lules fagocítiques. Realització d'un experiment de diferenciació de macròfags i assaig de fagocitosi de partícules per macròfags activats.

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. Estimulació en cultiu amb un mitogen.

Pràctica 8. Anàlisi de marcadors limfocitaris per immunofluorescència amb anticossos monoclonals (AcM)
Principis teòrics. Variants tècniques. Realització d'una tècnica de marcatge de limfòcits amb AcM i recompte diferencial de subpoblacions. Detecció d'un antigen d'activació (CD69) a la mostra de limfòcits activats per un mitogen de la pràctica anterior. Anàlisi de la immunofluorescència per microscòpia.

Pràctica 9. Aplicacions de la citometria de flux per a l'anàlisi de subpoblacions leucocitàries (I)
Principis teòrics. Tècniques analítiques i preparatives (separació). Desenvolupament pràctic del procés: fases. En aquesta pràctica s'utilitzaran el FACscan de la Facultat per part del professor, que dividirà el grup en dos subgrups.

Pràctica 10. Anàlisi i interpretació de dades de citometria
Pràctica a realitzar a l'aula d'informàtica per analitzar les dades pròpies obtingudes a la pràctica anterior per mitjà del programa WINMDI. Realització d'exercicis.

BIBLIOGRAFIA
Textos bàsics
ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H.; POBER, J. S. Cellular and Molecular Immunology. 3a. ed. Filadèlfia: W. B. Saunders, 2003.
JANEWAY, C. A.; TRAVERS, P.; WALPORT, M.; CAPRA, J. D. Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 45a. ed. Londres/Nova York: Elsevier Science Ltd./Garland Publishing, 2001.
Obra de consulta
PAUL, W. E. Fundamental Immunology. 4a. ed. Filadèlfia/Nova York: Lippincott-Raven Publishers, 1999.
Textos existents en castellà
ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H.; POBER, J. S. Inmunología Celular y Molecular. 2a. ed. Filadèlfia: W. B. Saunders, 1995.
JANEWAY, C.A.; TRAVERS, P.; WALPORT, M.; CAPRA J.D. Inmunobiología. 4a ed. Barcelona: Masson S.A., 2000.
REGUEIRO GONZÁLEZ, J.R.; LOPEZ LARREA, C.; GONZÁLEZ RODRÍGUEZ, S.; MARTÍNEZ NAVES, E. Inmunología. Biología y patología del sistema inmune. 3a ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana S.A., 2003.