Fagocito para niños

Micrografía obtenida mediante microscopía electrónica de barrido de un neutrófilo fagocitando una bacteria productora del carbunco, Bacillus anthracis (en naranja). Se observa la forma bacilar a medio digerir dentro del fagocito de la izquierda (en amarillo).

Los fagocitos son células especiales que se encuentran en la sangre y otros tejidos de los animales. Su trabajo es capturar y eliminar microorganismos, como bacterias, y restos de células que ya no sirven. Hacen esto introduciéndolos en su interior, un proceso llamado fagocitosis.

El nombre "fagocito" viene del griego phagein, que significa 'comer', y -cito, que significa 'célula'. Hay muchos tipos de células que pueden hacer fagocitosis. Las que forman parte del sistema inmune son muy importantes para defender el cuerpo de las infecciones. Los fagocitos están presentes en todos los animales y son muy avanzados en los vertebrados. En un litro de sangre humana hay unos seis mil millones de estas células. Fueron descubiertos en 1882 por Iliá Méchnikov en larvas de estrellas de mar. Por este descubrimiento, Méchnikov ganó el Premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1908.

También se encuentran fagocitos en seres vivos que no son animales, como algunas amebas. Esto sugiere que estas células aparecieron muy temprano en la historia de la vida.

¿Qué son los Fagocitos y cómo nos protegen?

Los fagocitos son células clave de nuestro sistema inmune. Son como los "limpiadores" del cuerpo. Se encargan de eliminar todo lo que no debería estar ahí, como bacterias, virus o células dañadas.

Tipos de Fagocitos: Profesionales y No Profesionales

No todos los fagocitos son iguales. Se dividen en dos grupos principales:

• Fagocitos profesionales: Son los más eficientes y se especializan en la fagocitosis. Incluyen a los neutrófilos, monocitos, macrófagos y células dendríticas. Tienen receptores especiales que les permiten distinguir entre lo que es parte de nuestro cuerpo y lo que es extraño.
• Fagocitos no profesionales: También pueden fagocitar, pero no es su función principal y son menos eficientes. Ejemplos son las células epiteliales y los fibroblastos.

¿Cómo actúan los Fagocitos durante una infección?

Cuando hay una infección, los fagocitos profesionales son atraídos al lugar por señales químicas que liberan las bacterias o por otros fagocitos que ya están allí. Este proceso se llama quimiotaxis. Una vez que reconocen a los invasores, los fagocitan y los destruyen. Algunos fagocitos usan sustancias como el óxido nítrico para eliminar a los patógenos.

Después de "comer" a los invasores, los macrófagos y las células dendríticas pueden "mostrar" partes de ellos a otras células del sistema inmune. Esto se llama presentación de antígeno y es vital para que el cuerpo aprenda a defenderse mejor en el futuro.

Historia del descubrimiento de los Fagocitos

El zoólogo ruso Iliá Méchnikov fue el primero en describir cómo estas células especiales nos defienden de las infecciones.

Los primeros experimentos de Méchnikov

En 1882, Méchnikov estudiaba células que se movían libremente en larvas de estrellas de mar. Sospechaba que estas células ayudaban a la inmunidad. Para probarlo, insertó pequeñas espinas de mandarino en las larvas. Horas después, vio que las células móviles habían rodeado las espinas. Méchnikov compartió sus hallazgos en Viena, y fue allí donde se sugirió el nombre "fagocito".

Un año después, Méchnikov observó un pequeño crustáceo transparente llamado Daphnia. Descubrió que las esporas de hongos que atacaban a este animal eran destruidas por los fagocitos. Luego, estudió los glóbulos blancos de los mamíferos y vio que la bacteria Bacillus anthracis podía ser absorbida y destruida por estas células. A este proceso lo llamó "fagocitosis". Así propuso que los fagocitos nos defienden de los organismos invasores.

En 1903, Almroth Wright descubrió que la fagocitosis era más fuerte con la ayuda de unos anticuerpos especiales llamados opsoninas. Méchnikov, junto con Paul Ehrlich, recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1908 por su trabajo sobre los fagocitos y la fagocitosis.

¿Cómo funciona la Fagocitosis?

Proceso de fagocitosis. 1: La ausencia de ligando en los receptores fagocíticos no desencadena la fagocitosis. 2: La unión de dicho ligando conduce a la asociación de varios receptores. 3: Se desencadena la fagocitosis y la partícula es incluida en el fagocito.

La fagocitosis es el proceso en el que una célula "come" partículas extrañas, como bacterias, parásitos o células dañadas. Esto ocurre cuando estas partículas se unen a receptores en la superficie del fagocito. Esto hace que el fagocito cambie de forma y envuelva la partícula, metiéndola dentro de sí.

Dentro del fagocito, la partícula queda en un compartimento llamado fagosoma. Este fagosoma se une rápidamente con otro compartimento llamado lisosoma, formando un fagolisosoma. El fagolisosoma contiene muchas enzimas que destruyen la partícula en cuestión de minutos. Los neutrófilos son muy rápidos en esto, mientras que los macrófagos pueden tardar más.

Los fagocitos tienen varios tipos de receptores en su superficie que les ayudan a reconocer qué partículas deben fagocitar. Algunos de estos receptores son las opsoninas y los receptores de tipo Toll (TLRs).

Métodos de acción de los Fagocitos

Diagrama simplificado de la fagocitosis y destrucción de una célula bacteriana.

Los fagocitos destruyen microbios o células dañadas de varias maneras, tanto dentro como fuera de ellos.

Destrucción dentro de la célula (intracelular)

Cuando un fagocito ataca una bacteria, aumenta su consumo de oxígeno. Esto se llama "estallido oxidativo" y produce sustancias que son tóxicas para los microbios. Estas sustancias se mantienen dentro del fagocito para no dañar las células sanas del cuerpo.

Hay dos formas principales de destrucción intracelular que dependen del oxígeno:

• Una forma produce una sustancia llamada superóxido, que es muy dañina para las bacterias.
• La otra forma usa una enzima llamada mieloperoxidasa. Esta enzima, junto con el peróxido de hidrógeno y el cloro, crea hipoclorito, que es extremadamente tóxico para las bacterias. El hipoclorito es el componente principal de la lejía doméstica.

Los fagocitos también pueden matar microbios sin usar oxígeno, aunque de forma menos eficiente. Usan proteínas que dañan la membrana de las bacterias, enzimas como la lisozima que destruyen la pared celular bacteriana, y lactoferrinas que quitan el hierro que las bacterias necesitan para vivir. También usan proteasas que digieren las proteínas de las bacterias.

Destrucción fuera de la célula (extracelular)

Los macrófagos pueden liberar óxido nítrico al exterior, que es tóxico y mata a los microbios cercanos. También producen sustancias llamadas "factores de necrosis tumoral" (TNF), que ayudan a activar otras células del sistema inmunitario y pueden eliminar células infectadas por virus.

¿Cómo actúan contra los virus?

Los virus solo pueden reproducirse dentro de nuestras células. Aunque los fagocitos pueden controlar los virus hasta cierto punto, una vez que el virus entra en una célula, otras células del sistema inmune, como los linfocitos, son más importantes para la defensa. Los fagocitos ayudan eliminando las células que ya han sido infectadas por virus.

El papel de los Fagocitos en la eliminación de células muertas

Fagocitos eliminando los fragmentos de células apoptóticas.

En nuestro cuerpo, las células mueren y se reemplazan constantemente. Cuando una célula muere de forma programada (un proceso normal llamado apoptosis), los fagocitos tienen un papel crucial. Las células moribundas muestran señales en su superficie que atraen a los fagocitos, como la fosfatidilserina. Los fagocitos eliminan estos restos de manera ordenada, sin causar respuesta inflamatoria, lo cual es muy importante para mantener el cuerpo sano.

Comunicación de los Fagocitos con otras células

Los fagocitos no están en un solo lugar, sino que se mueven por todo el cuerpo y se comunican con otras células del sistema inmunitario. Lo hacen produciendo sustancias químicas llamadas citoquinas, que atraen a más fagocitos o activan a otras células.

Los fagocitos son parte de la sistema inmunitario innato, que es la primera línea de defensa del cuerpo. Esta inmunidad es rápida pero no específica, es decir, no distingue entre los diferentes tipos de invasores. El sistema inmunitario adaptativo, que es más específico, depende de los linfocitos. Los linfocitos no son fagocitos, pero producen anticuerpos que marcan a los invasores para que los fagocitos los destruyan.

Presentación de Antígenos: Enseñando al sistema inmune

Esquema de la presentación de péptidos mediada por el MHC-I.

La presentación de antígeno es un proceso en el que algunos fagocitos, como los macrófagos y las células dendríticas, muestran partes de los invasores que han "comido" en su propia superficie. Estas partes, llamadas antígenos, son como "muestras" que se presentan a los linfocitos. Las células dendríticas pueden viajar a los ganglios linfáticos, donde hay millones de linfocitos, para mostrarles estos antígenos. Esto ayuda a que el sistema inmune aprenda a reconocer y combatir mejor a los invasores.

Tolerancia Inmunitaria: Evitando que el cuerpo se ataque a sí mismo

Las células dendríticas también ayudan a la "tolerancia inmunitaria". Esto significa que evitan que nuestro propio sistema inmune ataque a nuestras células sanas. Hay dos tipos de tolerancia:

• Tolerancia central: Cuando los linfocitos T salen del timo por primera vez, las células dendríticas eliminan a los linfocitos T que podrían atacar a nuestras propias células.
• Tolerancia periférica: Si algunos linfocitos T que atacan a nuestras propias células logran escapar del timo, las células dendríticas limitan su actividad fuera del timo, ya sea destruyéndolos o pidiendo ayuda a otros linfocitos para desactivarlos.

Cuando la tolerancia inmunitaria falla, pueden aparecer enfermedades autoinmunes, donde el cuerpo se ataca a sí mismo.

Tipos de Fagocitos Profesionales

Los fagocitos profesionales en humanos y otros vertebrados son muy eficientes en la fagocitosis. Un litro de sangre humana contiene unos 6.000 millones de fagocitos.

¿Cómo se activan y se mueven los Fagocitos?

Los macrófagos suelen estar en los tejidos, eliminando células muertas. Pero durante una infección, reciben señales químicas (como el interferón gamma) que los activan. Se vuelven mejores para presentar antígenos y destruir patógenos. Si reciben una señal directa de un invasor, se "hiperactivan" y aumentan su capacidad destructiva.

Los neutrófilos están inactivos en la sangre. Cuando hay una infección, los macrófagos envían señales para que los neutrófilos salgan de los vasos sanguíneos y lleguen al lugar de la infección. Una vez allí, se activan y combaten a los invasores.

Cuando hay una infección, el cuerpo envía señales químicas de "socorro" para atraer a los fagocitos. Estas señales pueden venir de bacterias, de la coagulación de la sangre o de otras células inmunes. Los fagocitos siguen estas señales hasta el punto de la infección.

Para llegar al lugar de la infección, los fagocitos deben salir de la sangre y entrar en los tejidos. Las señales de la infección hacen que las células de los vasos sanguíneos produzcan proteínas que ayudan a los neutrófilos a pasar. Millones de neutrófilos son reclutados, pero mueren después de unos días y forman parte del pus.

Tipos específicos de Fagocitos Profesionales

• Monocitos: Se desarrollan en la médula ósea y maduran en la sangre. Tienen un núcleo grande y ayudan a eliminar sustancias peligrosas. La mayoría de los monocitos abandonan la sangre para convertirse en macrófagos o células dendríticas en los tejidos.
• Macrófagos: Son como "basureros" que vigilan las áreas del cuerpo expuestas al exterior. Pueden ser células presentadoras de antígeno o células asesinas. Se encuentran en casi todos los tejidos y órganos, como el cerebro (microglía) o los pulmones. Los macrófagos activados son importantes para destruir tumores.
• Neutrófilos: Son el tipo más abundante de fagocitos en la sangre, representando más de la mitad de los leucocitos. Son muy efectivos para absorber invasores y células dañadas. Una vez que llegan al lugar de la infección, mueren y forman parte del pus.
• Células dendríticas: Son células presentadoras de antígeno especializadas con ramificaciones que les ayudan a capturar microbios. Se encuentran en tejidos que están en contacto con el exterior, como la piel o los pulmones. Una vez activadas, viajan a los tejidos linfoides para interactuar con los linfocitos T y linfocitos B y coordinar la respuesta inmune.
• Mastocitos: Tienen receptores especiales y pueden interactuar con otras células inmunes. Se cree que están implicados en procesos alérgicos. También pueden fagocitar y destruir bacterias, y producen citoquinas que inician la respuesta inflamatoria.

Fagocitos no profesionales

Además de los fagocitos profesionales, hay otras células que también pueden fagocitar, pero no es su función principal. Por eso se les llama "no profesionales". Ejemplos son las células epiteliales, las células endoteliales y los fibroblastos. Son menos eficientes porque no tienen tantos receptores especializados.

¿Cómo evitan los patógenos a los Fagocitos?

Cocos de Staphylococcus aureus. La presencia de cápsulas extracelulares posibilita a las bacterias evadir los sistemas de reconocimiento de lo no propio.

Los patógenos (como bacterias y virus) han desarrollado formas de escapar de los fagocitos para poder sobrevivir en nuestro cuerpo.

Evitar el contacto

Algunos patógenos crecen en lugares donde los fagocitos no pueden llegar fácilmente. Otros pueden suprimir la respuesta inflamatoria, lo que impide que los fagocitos sean atraídos. Algunas bacterias pueden interferir con la quimiotaxis, evitando que los fagocitos lleguen al lugar de la infección. También pueden "esconderse" cubriéndose con sustancias que son naturales del cuerpo, como la fibronectina.

Evitar ser absorbidos

Muchas bacterias producen capas protectoras, como cápsulas, que les impiden ser fagocitadas. Por ejemplo, los neumococos tienen diferentes tipos de cápsulas que les dan protección. Algunas bacterias también producen proteínas que bloquean los receptores de los fagocitos, reduciendo la eficacia de las opsoninas.

Sobrevivir dentro del fagocito

Algunas bacterias han aprendido a sobrevivir dentro de los fagocitos. Entran usando proteínas especiales y una vez dentro, evitan ser destruidas. Algunas impiden que el fagosoma se una con el lisosoma, o incluso escapan del fagosoma antes de que se forme el fagolisosoma. Otras, como Staphylococcus aureus, producen enzimas que neutralizan las sustancias tóxicas que liberan los fagocitos.

Destruir al fagocito

Las bacterias también pueden matar a los fagocitos. Producen sustancias que forman agujeros en la membrana del fagocito o que hacen que los gránulos de los neutrófilos liberen sus sustancias tóxicas, dañando al propio fagocito.

Cambiar las señales celulares

Algunos parásitos pueden alterar las señales de los macrófagos infectados para evitar que produzcan sustancias que matan microbios o que presenten antígenos.

¿Pueden los Fagocitos causar daño?

Aunque los fagocitos son esenciales para protegernos, a veces pueden causar daño a nuestros propios tejidos. Esto ocurre si liberan sus sustancias tóxicas al exterior cuando no logran absorber a su objetivo (lo que se llama "fagocitosis frustrada").

Por ejemplo, si los neutrófilos liberan sus sustancias tóxicas en los riñones, pueden dañar las células y afectar la capacidad del riñón para filtrar la sangre. También pueden contribuir a daños en los pulmones y el hígado.

Los macrófagos también pueden liberar una sustancia llamada TNF-α. Si una infección bacteriana se extiende por la sangre, se libera TNF-α en los órganos vitales, lo que puede causar una reacción grave que reduce el flujo sanguíneo a los órganos y puede ser muy peligroso.

Origen evolutivo de los Fagocitos

La fagocitosis es un proceso muy antiguo en la biología y probablemente apareció al principio de la vida. Las amebas, que son organismos unicelulares, tienen un comportamiento similar a los fagocitos de los mamíferos. Por ejemplo, Dictyostelium discoideum es una ameba que se alimenta de bacterias mediante fagocitosis, de forma similar a como lo hacen nuestros fagocitos.

En ciertas situaciones, estas amebas pueden formar grupos multicelulares. Algunas de ellas "se sacrifican" absorbiendo bacterias y toxinas para proteger a las demás. Esta función de defensa en las amebas sociales es similar al sacrificio de células fagocíticas en nuestro sistema inmune. Esto sugiere que un mecanismo muy antiguo de "alimentación celular" se adaptó para fines defensivos mucho antes de que aparecieran los animales. Los fagocitos existen en muchos animales, desde las esponjas marinas hasta los insectos y los vertebrados.

Galería de imágenes

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  Los macrófagos poseen receptores que favorecen la fagocitosis. En la figura se muestra un macrófago como un círculo sólido, en cuya superficie se encuentra un receptor (figura con forma de Y) que interacciona con una bacteria (representada con un rectángulo).

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  Micrografía de pus teñido con una tinción de Gram, mostrando gonococos dentro de un fagocito y la diferencia de tamaños.

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  Los fagocitos proceden de células madre presentes en la médula ósea. Este esquema muestra la relación entre una célula madre de este tipo y las células sanguíneas que puede producir (ocho diferentes).

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  Los neutrófilos se desplazan desde los vasos sanguíneos al foco de infección.

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  Monocitos (con núcleo celular lobulado) rodeados de eritrocitos.

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  Pus de un absceso; este líquido es una mezcla de millones de fagocitos y bacterias.

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  Un neutrófilo mostrando el núcleo multiforme (centro, rodeado de eritrocitos). En su citoplasma los gránulos son visibles gracias a la tinción de Giemsa.

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  Una célula dendrítica, que muestra, como su nombre indica, un aspecto estrellado y ramificado.

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  Rickettsia, un tipo de bacteria patógena, puede sobrevivir a la fagocitosis. En la imagen se aprecian dos células con multitud de bacterias en su interior.

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  Células de Leishmania tropica en un macrófago.

Véase también

En inglés: Phagocyte Facts for Kids