INMUNOLOGÍA
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ÍNDICE
I.
Introducción a la Inmunología……….………..5-7
II.
Órganos y Células del Sistema Inmune……….………...9-12
III.
Las Inmunoglobulinas……….………..13-21
IV.
Anticuerpos Monoclonales……….……....22-24
V.
Los Sistemas del Complemento………..…….25-28
VI.
El Sistema Principal de Histocompatibilidad Humano: HLA………....…....29-32
VII.
Procesamiento y Presentación Antigénica……….……..33-34
VIII.
Activación y Funcionamiento de los Linfocitos T………...….35-40
IX.
Citoquinas……….………...………....41-47
X.
Moléculas de Adhesión y sus Ligandos……….……..49-50
XI.
El Sistema Inmune en Acción……….…...51-54
XII.
Tolerancia Inmune………...…...55-56
XIII.
Inmunodeficiencias Primarias………..……….……..57-59
XIV.
Inmunodeficiencias Secundarias. Sida………..…..61-62
XV.
Reacciones de Hipersensibilidad……….……..63
XVI.
Enfermedades Autoinmunes………..……..65
XVII. Inmunología del Trasplante………..67
Información obtenida de:
-
Clases y Diapositivas del Dr. Antonio Serrano
-
“Inmunología Básica y Clínica”, de Parslow
-
“Introducción A la Inmunología”, de Fainboim
-
Apuntes de Laura del Olmo y Alberto Gómez Esteban, colgado en
www.veoapuntes.com
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I. INTRODUCCIÓN A LA INMUNOLOGÍA
Historia
De la Antigua Grecia data una gran epidemia de la que los enfermos que sanaron se convertían inmunes a la enfermedad. Los chinos descubrieron que los que sobrevivían a la viruela tenían resistencia a esta enfermedad; incluso, se exponían a ella para hacerse resistentes.
La inmunología moderna comienza con Jenner, un médico rural que observó que los vaqueros no tenían la viruela, porque la pasaban con anterioridad en otras zonas del cuerpo, frecuentemente en las manos. Cogiendo un grupo de niños (pobres) les puso la vacuna y al mes les inyectó sangre de enfermo y todos sobrevivieron. Balmis llevó la vacuna por todo el planeta gratuitamente.
El segundo gran avance fue la inmunoterapia pasiva mediante sueros que contenían anticuerpos creados por animales que habían pasado la enfermedad (rabia).
Conceptos
La Inmunología es la ciencia que estudia el sistema de defensa del organismo en contra de otros seres vivos o sustancias potencialmente dañinas que intentan penetrar en él y alterar la homeostasis.
El Sistema Inmune (SI) es el conjunto de células y órganos plenamente intercomunicados que, junto con los sistemas nervioso y endocrino, constituye uno de los tres grandes sistemas homeostáticos del organismo. En los tres sistemas la base de su funcionamiento es la comunicación entre las células. El SI es una estructura holística porque cada parte contiene información del todo, por lo que si desaparece parte de ella se puede regenerar todo el sistema de nuevo.
Es una red celular interconectada, como el sistema nervioso y endocrino; estos tres sistemas tienen su origen filogenético en las colonias de organismos pluricelulares sencillos que se asociaron en un principio.
Al contrario que el SNC, el SI es tremendamente plástico en número celular y localización, ya que continuamente están naciendo y muriendo células (cada 60 días se renueva el SI).
El SI tiene dos tipos de inmunidad: inmunidad innata y adaptativa.
La inmunidad innata es un conjunto de respuestas estereotipadas y presentes en todos los organismos, que son muy eficaces
La inmunidad adquirida es una respuesta exclusiva y dirigida a organismos concretos que necesita un aprendizaje; tiene un componente humoral y otro celular.
Inmunidad Natural
Es constitutiva (presente desde el nacimiento en todos los organismos pluricelulares), no es específica (estereotípica) y no tiene memoria (no hay un aumento de la eficacia al ponerse de nuevo en contacto con el antígeno).
Componentes:
Barreras físicas: mucosas, piel,…
Proteínas Sanguíneas: sistema del complemento, PCR Células: polimorfonucleares, macrófagos, NK
Una molécula clave en la inmunidad natural es la α-1-antitripsina, molécula codificada por un solo gen en el ser humano pero en varios en otras especies. Por ello, la inmunidad natural del ser humano es mucho peor que la de otras especies inferiores, pero esta deficiencia queda cubierta por la inmunidad adquirida.
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CÉLULAS DE LA INMUNIDAD NATURAL Neutrófilos: son los más activos y numerosos. Monocitos/Macrófagos
Eosinófilos
Basófilos/Mastocitos: también regulan el flujo sanguíneo en los tejidos afectados Linfocitos Granulares o NK
RESPUESTA DE LA INMUNIDAD NATURAL
La respuesta inflamatoria o inflamación implica color, tumor, rubor e inhabilitación funcional del tejido; además, también incluye la regeneración. En ocasiones la regeneración puede ser también patológica si se regeneran tejidos que no tienen que
regenerarse.
El endotelio marca las zonas de inflamación para que puedan actuar las células del SI.
Las proteínas de fase aguda ejercen una actividad microbiostática o microbicida y protegen de las acciones nocivas asociadas a la inflamación. La más importante es la P C Reactiva, pero también existen los secuestradores de iones (bloquean iones para evitar que las células puedan dividirse, pero las células propias siguen teniendo acceso a estos iones porque van unidas a moléculas como transferrina), factores de complemento, enzimas como fosfolipasa A2, factores de coagulación como el fibrinógeno, protrombina o plasminógeno (para regenerar el daño), inhibidores de proteasas como la α-1-antitripsina y compuestos antioxidantes.
AUMENTO DE LA TEMPERATURA CORPORAL
Es un componente característico de la reacción de fase aguda en procesos infecciosos, sobre todo de naturaleza bacteriana. Los animales de sangre caliente están a una temperatura de 37ºC, a lo que se acostumbran las bacterias (aunque su temperatura ideal es menor), por lo que si se aumenta la temperatura del organismo parasitado puede destruirse el patógeno en muchos casos.
Hay un aumento de metabolismo que supone mayor gasto de nutrientes, por lo que debe vigilarse. Se encuentra activado por la liberación de citocinas del tipo IL-1, IL-6 y TNF-α, proceso mediado por la PgE2.
NEUTROFILIA
Los neutrófilos son células que al salir de la médula ósea prácticamente están agotadas de orgánulos, pero están muy armadas. Su acción es la fagocitosis de partículas extrañas, muriendo en el acto. Tienen una vida media de 16h y suponen el gasto de 50% de la actividad de la médula ósea. Así, como supone un gran gasto para el organismo, hay una reserva en la médula ósea y en caso de inflamación salen los de reserva, los formados y los que se van formando, incluso los que no son maduros completamente (neutrófilos encallados) también salen. Así, según el número de neutrófilos se puede diagnosticar (leucocitosis con neutrofilia).
Inmunidad Adquirida
Es específica (la respuesta depende de un antígeno), diversa (hay aproximadamente 109 determinantes antígenos específicos) y tiene memoria (ante una segunda exposición al Ag la respuesta es de más fuerza y efectividad, en lo que se basa la vacuna).
ANTÍGENO
Un Antígeno (Ag) es una molécula que el SI ataca (porque ataca al SI, es decir, es inmunogénica) y que es reconocido por su anticuerpo o Ac específico. La unión entre Ag y Ac se da mediante el idiotipo del Ac con el epítopo del Ag, una estructura de unos 8-15aa.
Hay dos tipos de epítopos: lineales y conformacionales; la mayor parte de los epítopos de la vacunación son conformacionales. En un microorganismo vivo las proteínas están en su forma natural, pero al morir pierden su estructura original, se vuelven lineales y se pierden los epítopos conformacionales, por lo que las vacunas son más efectivas con organismos vivos.
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HAPTENO
El hapteno es una molécula muy pequeña no inmunogénica, es decir, no es reconocida por el sistema inmune (NO es un antígeno, porque no ataca al SI de manera normal), pero que se pueden unir a otras moléculas y volverse inmunogénicas. De esta manera actúan metales como Cr o Ni o sustancias como el látex (se une a creatina y según la parte del cuerpo puede crear reacción a no).
COMPONENTES DE LA RESPUESTA ADAPTATIVA
Hay una parte celular (linfocitos B y T) y una parte humoral (anticuerpos). La inmunidad innata y la adaptativa actúan en conjunto.
Ante una infección la primera respuesta es la primaria, pero si un tiempo después vuelve a atacarnos se da una respuesta secundaria más eficaz y efectiva.
La respuesta inmunitaria secundaria se descubrió en el siglo XIX al observar que si inmunizaban a un organismo con un Ag la respuesta es tenue, pero semanas después la respuesta es mucho más intensa.
Existen en la sangre una serie de linfocitos B distintos que fabrican Ac distintos. Al llegar una infección uno de esos lf tiene capacidad de reconocer ese antígeno presentado por una célula, de modo que el lf B se activa pasando de un fenotipo de célula en reposo a célula activa y entonces se da la expansión clonal de las que algunas se diferencian a células memoria. Este proceso se conoce como respuesta primaria. Estas células se dirigen a los órganos linfáticos secundarios, como los ganglios linfáticos o el bazo. Después de actuar, el 99% de los linfocitos mueren por apoptosis, excepto una serie de células que quedan en reserva para responder de nuevo con una respuesta secundaria, pero su acción siempre va en conjunto con una respuesta primaria.
-La respuesta secundaria siempre va acompañada de una respuesta primaria- Al final de la respuesta inmune hay un igual número de células pero con memoria.
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II. ÓRGANOS Y CÉLULAS DEL SISTEMA INMUNE
Los órganos linfáticos primarios son aquellos donde se originan y diferencian las células del SI (timo y MO) y órganos linfáticos secundarios donde se localizan las células diferenciadas y funcionales (bazo, ganglios, MALT,…).
Órganos Linfoides Primarios
Son los órganos donde se produce la génesis y/o maduración de los linfocitos; en la médula ósea (MO) se generan y diferencian los linfocitos B, pero la diferenciación de lf T es en el timo. En el feto la función reside en el hígado.
El timo es un órgano bilobulado que se encuentra tras el esternón, pero también hay tejido tímico tras la tráquea. Está muy vascularizado y se divide en una corteza y médula. La corteza está llena de células, mientras que en la médula escasean. Las células llegan a la corteza y su proceso de diferenciación completa sólo se da en pocos de ellos, lo que explica el gradiente descendente de celularidad de corteza a médula.
La médula ósea es el órgano más plástico y activo y permite la formación de células sanguíneas y linfoides, y que recoge la función de maduración de los linfocitos B al atrofiarse el timo. Se encuentra en el tejido óseo esponjoso en casi todos los huesos del esqueleto humano.
Órganos Linfoides Secundarios
El ganglio linfático es el más abundante y se origina por el drenaje de varios (3) vasos linfáticos aferentes a un solo vaso linfático eferente, de modo que se ensancha y se organiza formando el ganglio linfático. El ganglio tiene una corteza y una médula: la corteza está ocupada por los linfocitos B y los linfocitos T se localizan en la paracorteza o zona lindante con la médula, junto con células dendríticas. La médula tiene todo tipo de células que se organizan en cordones. Una hipertrofia cortical suele indicar infección, pero si hay hipertrofia de la médula indica que hay proliferación de células malignas no propias del SI. Presentan vénulas de endotelio alto o VEA que permiten la diapédesis linfocitaria pero no el paso de agua.
Hay varias cadenas de ganglios linfáticos: Cuello: G.L. Cervicales. Axilas: G.L. Axilares. Ingles: G.L. Inguinales. Mediastino: G.L. Mediastínicos Abdomen: G. L. Abdominales
El bazo es el órgano del sistema inmune que permite el reservorio de los linfocitos B, principalmente de memoria, de modo que si se extirpa suele ser recomendable que vuelva a vacunarse (los linfocitos B de memoria también están en otras localizaciones). Se encuentra alrededor de los vasos formando el Manguito o Vaina Linfática Periarterial. Los linfocitos B se encuentran en los nódulos linfáticos de esta estructura, y los linfocitos T en el tejido de alrededor.
INMUNIDAD DE MUCOSAS
Alrededor de las potenciales zonas de entrada de microorganismos patógenos hay tejidos donde el SI se localiza para evitar infecciones: lo encontramos en el sistema digestivo, respiratorio y genitourinal.
Como hay una gran entrada del ambiente externo en el organismo a través de las cavidades nasales y la cavidad oral existe el anillo linfático de Waldeyer, formada por varias amígdalas. Las amígdalas tienen un epitelio especializado llamado FAE o Epitelio Asociado a Folículos que presenta uniones oclusivas para impedir la entrada de patógenos que se introducen en las donde son identificadas y atacadas.
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La amígdala lingual es muy pequeña y en caso de infección sus criptas se llenan de células muertas y pus. El pus es muy peligroso porque se almacenan los patógenos y muchas enzimas del tipo proteasas que pueden provocar muchos daños en el tejido. La amígdala además aumenta mucho de volumen porque crece la población linfocitaria, de modo que se puede producir problemas en la deglución.
En el pulmón hay muchos macrófagos alveolares y en el intestino hay un GALT que intenta luchar contra infecciones alimentarias. En este órgano tiene mucha importancia las placas de Peyer donde hay muchos nódulos linfáticos de linfocitos B (siempre que hay un nódulo linfático hay linfocitos B); se secreta IgA. También hay células M en el intestino que en unos micropliegues laterales presentan una gran cantidad de linfocitos a los que presentan antígenos; es una célula presentadora de antígenos.
Hematopoyesis
Las células del SI nacen a partir de la célula madre hematopoyética pluripotencial de la MO. Estas células embrionarias se forman en la masa celular interna del embrión que, según se diferencia este, ellas persisten en ese estado variando su posición. En un primer momento están en el saco vitelino; según se degenera este las células embrionarias en torno al 3º mes migran a la cloaca, donde se sitúan durante una semana hasta que viajan al hígado y una pequeña parte al páncreas. Muchas de las células quedan en bazo, hígado y páncreas, aunque la mayoría viaja a la MO, por lo que en caso de hematopoyesis extramedular se da creación de células sanguíneas en bazo e hígado, principalmente.
Células del Sistema Inmune
Neutrófilos
Es la célula más numerosa del SI (90% de los granulocitos), aumentan en las infecciones bacterianas (leucocitosis), tiene una vida corta (2-3 días) y se generan unos 100 millones al día. Tienen un núcleo multilobulado y presentan unos gránulos azurófilos o primarios de mieloperoxidasa y otros gránulos específicos o secundarios con lisozima y fosfatasa alcalina. Su función es la fagocitosis de patógenos, muriendo ellas en el proceso, mediante la secreción de sus gránulos; son los primeros en actuar en la infección.
Eosinófilos
Son el 1-3% de los leucocitos, con un núcleo bilobulado, con gránulos acidófilos con cristaloides que contienen proteína básica tóxica para organismos policelulares eucariotas (helmintos), principalmente parásitos, aunque en la alergia ataca propias células.
Basófilos
Son menos de un 1% de los leucocitos, con un núcleo bilobulado que expresan FrεRI con gránulos azul-violeta con sustancias biológicamente activas como aminas biógenas (histamina), proteoglicanos (heparina) y enzimas (serin-proteasa). Salen de la MO y al activarse se diferencia en un mastocito, con diferentes variaciones:
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Plaquetas
Son células anucleadas resultado de la fragmentación del megacariocito cuyo papel no es inmune preferentemente, pero sí interviene en la coagulación en la respuesta inflamatoria con la liberación de factores quimiotácticos para la regeneración mediada por el SI.
Monocitos
Son células con el núcleo en herradura con gránulos azurófilos que se pueden diferenciar a macrófagos o células dendríticas tras unas aproximadamente 8h circulando en sangre. Tienen gránulos azurófilos que son lisosomas con peroxidasa, hidrolasas ácidas, lisozima y lactoferrina.
MACRÓFAGO
Tienen una vida media de meses a años, con un núcleo en herradura con nucleolo prominente, abundantes mitocondrias y lisosomas, seudópodos en su membrana y con función inmunológica transcendental en la inmunidad natural (fagocitosis) y en la adaptativa (APC). Son células capaces de diferenciar entre células propias y no propias gracias a las moléculas reconocedoras de patrones patógenos, es decir, moléculas presentes exclusivamente en células no humanas (como la flagelina de los flagelos o el RNA bicatenario).
Según el órgano hay unos macrófagos u otros, como en el hígado (células de Kupffer), pulmón (macrófagos alveolares), hueso (osteoclastos), tejido conjuntivo (histiocitos), riñón (células mesangiales) y cerebro (célula de microglía).
CÉLULAS DENDRÍTICAS
Actúan conjuntamente con los macrófagos presentando antígenos (APC) del organismo. Apenas presentan actividad fagocíticca y hay de dos tipos:
Células Dendríticas Interdigitantes: activan linfocitos T presentando antígenos; expresan HLA I y II
Células Dendríticas Foliculares: activan linfocitos B y expresan HLA I. No derivan de la MO y carecen de una importante función fagocítica.
Linfocitos
Un linfocito es una célula que representa un 20-40% de leucocitos totales que representan el 2% del peso corporal. Son células pequeñas con un núcleo central y prominente y escaso citoplasma (inactivos) con un núcleo abundante en heterocromatina (basófilos). Suelen vivir 10 meses, pero hay células que duran toda la vida (células de memoria). Son células que están en quiescencia y al entrar en contacto con el antígeno duplican su tamaño y proliferan, convirtiéndose en células efectoras o de memoria.
LINFOCITO B
Se diferencian en la MO y cada linfocito B es específico de un epítopo de un antígeno específico. De este modo, todos tienen en su superficie una inmunoglobulina; todos ellos tienen la IgM, Ig de Membrana o Ig de Suerficie por lo que permite reconocerlos. Suponen el 5-15% del total de linfocitos.
Cuando contactan con el antígeno se transforman en células plasmáticas. Marcadores específicos: CD19, CD20 y CD21
Cuando se comenzaron a estudiar las células se creó un consenso internacional con un código numérico; cada CD corresponde a moléculas que caracterizan a la célula.
La célula plasmática tiene una vida limitada a los 15 días con un citoplasma muy desarrollado con muchos orgánulos y un núcleo en rueda de carro. Para diferenciarlo del linfocito B carecen de IgM y son CD38+.
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LINFOCITOS T
Maduran en el timo y representan el 75% de los linfocitos de la sangre y son todos CD3+, aunque se dividen en CD4+ y CD8+. Tienen una molécula específica de la célula que reconoce antígenos, pero esta célula es exclusiva de este tipo celular y se conoce como TcR (Receptor de la célula T). No reconocen antígenos solubles ni aislados a menos que esté en su interior mediante las proteínas del CMH o HLA. Hay varios tipos de linfocitos T:
- Linfocitos T CD3+ y TcR > 90 %; pueden ser
CD4 +: Linfocitos Th, función principal: Dirección de la R.I. CD8 +: Linfocitos Tc, Función principal: Lisis de células infectadas. - Linfocitos T CD3+ TcR: < 5% (función desconocida)
LINFOCITOS GRANULARES O NK
Son alrededor del 15% de los linfocitos y forman parte de la Imunidad Natural, carecen de especificidad y de memoria. Como marcadores específicos tienen el CD16 (receptor de la IgG), CD56 (es el marcador más usado porque en sangre periférica es la única célula que presenta este receptor, que también aparece en la célula neuronal humana y célula madre) y CD161. Su principal función es la citotoxicidad: ADCC (opsonización), reconocen células eucariotas peligrosas y las ejecutan (células propias infectadas o tumorales; no tienen HLA) y tienen capacidad de regular el crecimiento de otros linfocitos por la liberación de citoquinas.
Visión General de la Respuesta Inflamatoria
Cuando una célula es agredida libera una serie de sustancias al romperse la membrana plasmática, como las enzimas del ácido araquidónico (prostaglandinas, leucotrienos,..), NO, citoquinas o factor activador de plaquetas. Además, hay mediadores de la inflamación que mediante un mecanismo de retroalimentación permiten la activación de la inflamación, como las bradiquininas o el sistema del complemento.
Si se consigue reparar el tejido dañado el proceso termina, pero si la regeneración es muy lenta y el mesénquima se regenera más fácilmente que el parénquima o el parénquima se sigue destruyendo, el espacio queda ocupado por estroma y se da una cicatriz.
Para que se produzca la respuesta inflamatoria las células del SI necesitan unos marcadores que indiquen el lugar de inflamación. La fagocitosis incluye la identificación del patógeno y la digestión de este para matarlo.
RECEPTORES DE PATRÓN MICROBIANO
Los receptores de patrón microbiano, como el de la lectina, reconocen patrones de hidratos de carbono no humanos (en humanos hay galactosa, galactosamina y fructosa), como por ejemplo en bacterias (y cerdos) que se usa la manosa.
Tipos de receptores:
Receptores de manosa: lectina que se une a la manosa de las glucoproteínas de las paredes de las células procariotas (eucariotas ac.siálico y n-acetilgalactosamina).
Receptores basureros “scavenger”: se unen a lipoproteínas acetiladas u oxidadas (células muertas)
Receptores tipo Toll: LPS (Gram-) Peptidoglucano (Gram+)
Opsonización: “marcaje” – Sist. Complemento.
– Inmunoglobulinas o anticuerpos.
Cuando un receptor de patrón bacteriano se activa, la célula libera citoquinas para interactuar con otras células. Además, los macrófagos tienen capacidad de dar órdenes mediante la liberación de varias moléculas:
IL-1,IL-6,TNF- α: Inducción de una repuesta inflamatoria local y sistémica.
Factores de crecimiento que promueven la producción de diferentes linajes celulares.
IL-10 Y TGF-β: Median una actividad antiinflamatoria y tolerogénica
IL-12 e IL-18: Promueven la diferenciación de los linfocitos T CD4+ e inducen la producción de interferones-δ por las NK y posiblemente por macrófagos y células dendríticas.
Quimiocinas: median el reclutamiento de diferentes poblaciones leucocitarias en el foco infeccioso. GHFHFGJHNFGDHNJFGNJFGNJFGJMGFM
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III. INMUNOGLOBULINAS
Las inmunoglobulinas (Ig) o anticuerpos (Ac) fueron descubiertos por Paul Elrich al observar que los sueros de organismos inmunizados eran capaces de destruir los patógenos. Con el tiempo, eran capaces de unirse a él muy específicamente y aglutinarlo, pero no podían llegar a destruirlo.
Cada Ac tiene especificidad para un antígeno determinada por su idiotipo.
Estructura
La inmunoglobulina es una glicoproteína tetramérica formada por cuatro cadenas peptídicas: dos cadenas pesadas (H) y dos ligeras (L).
Las cadenas ligeras (25kDa) pueden ser tipo κ o λ, aunque la presencia de una u otra en una Ig no determina el subtipo de Ig, ya que aunque existen variaciones estructurales entre las dos cadenas, funcionalmente se considera que son iguales. En el cuerpo humano existen 2 cadenas κ por cada cadena λ.
Las cadenas pesadas pueden ser de 5 tipos: γ, α, µ , δ, ε; la Ig final recibe el nombre de la cadena pesada (IgA, por ejemplo), es decir, determinan el subtipo de Ig.
Una determinada Ig sólo puede tener un tipo de cadena ligera y otro de cadena pesada, es decir, hay exclusión isotípica.
Tienen una genética compleja, compuesta por tres parejas de genes con numerosísimos segmentos génicos: • El gen de la cadena pesada está en el cromosoma 14.
• Hay dos genes para las cadenas ligeras situados en los cromosomas 2 (κ) y 22 (λ).
Dominios
Los dominios son secuencias de aa que comparten estructura y organización molecular. El dominio típico de las Ig aparece en muchas otras moléculas conformando la superfamilia de las Ig; todas estas moléculas tienen un origen común bacteriano por un sistema de reconocimiento helopropio.
SUPERFAMILIA DE LAS INMUNOGLOBULINAS
La superfamilia de las Ig está formada por todas aquellas moléculas que contengan en su estructura el dominio inmunglobulina. El dominio Ig está constituido por dos láminas-β, cada una integrada por 3-4 hélices antiparalelas, estabilizadas por uniones hidrofóbicas y un puente disulfuro establecido entre 2 cys, cada una perteneciente a una de las hélices de cada lámina.
El dominio de Ig son 100-110 aa unidos por un puente disfulfuro que les da estabilidad. Cada cadena pesada tiene 4 dominios de Ig y cada cadena ligera tiene 2 dominios de Ig. Además, la cadena H y L están unidas por un puente disulfuro.
A grandes rasgos, tanto las cadenas pesadas como las cadenas ligeras presentan una región constante y otra variable, cada una formada por dominios aminoacídicos. No hay que olvidar que la Ig es una proteína glicosidada, por lo que encontramos un extremo proximal, carboxilo-terminal o Ct y un extremo distal, amino-terminal o Nt.
El dominio distal o amino-terminal de las cadenas ligera y pesada conforma la región variable de la Ig; se denomina VL o VH. El
resto de los dominios de la Ig conforman la región constante de la Ig; en las cadenas ligeras constan de un único dominio (CL)
mientras que en las cadenas pesadas se pueden encontrar de 3 a 4 dominios (CH1, CH2, CH3, CH4).
REGIÓN BISAGRA
La Ig presenta una conformación o región bisagra que separa el primer y segundo dominios constantes de la cadena pesada y divide la molécula en tres secciones: un fragmento Fc y dos Fab idénticos.
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Los 2 sitios de unión al antígeno de un monómero de Ig pueden unirse simultáneamente a 2 determinantes separados por distancias variables gracias al movimiento independiente de los sitios de unión al antígeno en relación con resto de la molécula de Ig por la flexibilidad que aporta la región bisagra.
En el caso A la molécula de Ig es capaz de unirse a dos determinantes muy separados, mientras que en el caso B estos están muy próximos.
DIGESTIÓN ENZIMÁTICA
Mediante Ez proteolíticas se pueden estudiar los productos de digestión para conocer los sitios funcionales del Ac se usa:
Papaína corta en el extremo amino-terminal de los puentes disulfuro entre las cadenas pesadas formándose 3 segmentos: dos idénticos entre sí, formados por una cadena pesada y otra ligera, que se conocen como fragmentos Fab (Fragmentos Fijadores de Antígeno) y conforman los sitios de unión, y un tercer fragmento diferente que apenas varía entre las diferentes Ig y se conoce como fragmento Fc.
Pepsina corta en el extremo carboxilo-terminal (por debajo) del puente disulfuro que une las dos cadenas pesadas y da lugar a un fragmento F(ab)2 (el 2 indica la valencia, es decir, los antígenos a los que puede unirse); el segmento Fc
suele quedar muy degradado por lo que se pierde.
Diversidad y Especificidad
Cada Ig se une selectivamente a su antígeno específico, es decir, hay una gran especificidad en la unión antígeno-anticuerpo. Para poder abarcar todos los antígenos hay una gran diversidad de Ig, alrededor 109 especificidades distintas. Como cada cadena peptídica debería estar codificada por un gen, y no existen 109 genes para las diferentes Ig, un estudio molecular de las Ig explica cómo es posible este proceso. Esta gran abundancia de las Ig las hace las moléculas más abundantes de la sangre, después de la albúmina.
La región constante o Fc no tiene efecto en la especificidad de la Ig, aunque sí interviene en funciones biológicas secundarias de las Ig como el reconocimiento de las Ig por aquellas células que presenten receptores Fc.
Por ello, la región variable o Fab de la Ig es la que da variabilidad a la Ig y forma el sitio de unión antigénica. Está formada por:
Cadena ligera completa con dominios CL y VL
Cadena pesada formada por los dominios VH y CH1, exclusivamente.
Esta región variable no es completamente diferente en todas las Ig que conforman el organismo, si no que presenta una regiones constantes y otras muy pequeñas y variables, que son las que realmente determinan la especificidad de la Ig. Al estudiar la estructura primaria (secuencia de aa) de las Ig de un individuo se observa que hay dos tipos de regiones:
Regiones Hipervariantes, HVR o CDR; son 3 (HRV1, HRV2 y HRV3) y están formadas por 9-12 aa.
Regiones Marco o de Entramado o Secuencias Flanqueantes (FR): no varían y se intercalan entre las HRV; son 4 y cada una consta de unos 15-30aa.
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Esta gráfica representa el índice de variabilidad (eje y, indica la variabilidad registrada en la Fab entre las diferentes Ig) frente a los aa obtenidos de la secuenciación de la Fab.
Así, encontramos 3 regiones HVR (barras altas) con una gran variabilidad entre Ig, flanqueadas o separadas unas de otras por fragmentos cuya variabilidad es mínima entre unas Ig y otras, las FR (barras bajas).
Cuando un antígeno interacciona con el sitio de unión de antígenos forma interacciones no covalentes principalmente con las CDR, lo que explica por qué son estas las que determinan la especificidad del Ac frente a su Ag. Por ello, las CDR forman la superficie de unión al antígeno.
El sitio de unión al antígeno está formado por tres lazos en la cadena pesada y tres lazos en la cadena ligera (dedos de Elrich). Ultraestructuralmente esto se justifica porque cada dominio está plegado en una estructura rígida y cilíndrica formada por 7-9 láminas β (con forma de barril) de las que parten unos loops flexibles que intervienen en gran medida en la unión antigénica porque están formados por CDR. Así, teniendo en cuenta que cada Fab consta de una cadena pesada y otra ligera y que cada una consta de 3 CDR, en un sitio de unión de antígeno vamos a encontrar 6 CDR.
Si analizamos la región variable desde su secuencia primaria hasta la cuaternaria encontraríamos diferentes estructuras espaciales:
En la estructura primaria la secuencia de aa presenta regiones constantes o FR y regiones variables o CDR.
En la estructura secundaria aparecen unos loops que parten de las láminas β
En la estructura terciaria la Ig ya es tridimensional y en la cuaternaria, cuando se asocian las cadenas ligeras y pesadas, se forman los dedos de Elrich a partir de los loops.
Bases Genéticas de la Variabilidad de las Ig
En el genoma humano sólo hay unos pocos genes que codifiquen las cadenas peptídicas de las Ig, frente a la gran cantidad (mil millones) de Ig que se conocen. Esta paradoja del SI consiguió resolverse al observar que los cromosomas que codifican las Ig están fragmentados en varios segmentos que algunas células pueden modificar.
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La recombinación somática es un mecanismo generador de diversidad por medio del cual, partiendo de un número relativamente limitado de secuencias génicas, se producen un número casi infinito de proteínas distintas.
Una célula no linfoide tiene los exones que codifican las Ig fragmentados en varios segmentos, entre ellos separados por intrones, por lo que la DNA polimerasa no puede iniciar la transcripción y, en consecuencia, no se sintetizan Ig. En cambio, los linfocitos B fusionan segmentos de cada exón para formar un gen determinado cuya transcripción y traducción origine una Ig concreta.
El linfocito B durante la ontogenia crea su propia especificidad escogiendo, al azar, entre bastantes fragmentos V, D, J para cada una de sus regiones variables, tanto de la cadena pesada como de las dos posibles cadenas ligeras: (, ). Este proceso se conoce como reordenamiento génico y cuando un linfocito B lo realiza no puede volver al estado original para crear genes nuevos, es decir, la célula no puede abandonar su especificidad para adoptar una nueva.
Genes de las Cadenas Ligeras
Las cadenas κ y λ tienen sus genes en cromosomas diferentes (2 y 22, respectivamente) y cada gen presenta ciertas peculiaridades que lo diferencian uno del otro, por lo que estructuralmente las dos cadenas poseen diferentes aminoácidos, aunque la función es muy parecida.
A pesar de las pocas diferencias, el reordenamiento génico de los genes que codifican cada cadena es muy parecido en las dos cadenas, por lo que se puede realizar un estudio conjunto.
El dominio constante de cada cadena ligera se codifica por un único exón (llamado Cκ o Cλ, según la cadena), pero la región
variable tiene la información repartida en dos segmentos: variable o V y de unión o J. Cada segmento, a su vez, está fragmento en varias estructuras menores que se separan unos de otros mediante intrones; el segmento V está formado por 30-35 segmentos menores y el segmento J por 5.
Cuando una célula hematopoyética se compromete con la línea de linfocito B, selecciona un fragmento J y otro V y los fusiona, de modo que se codifica una cadena específica. La unión V/J se realiza por una manipulación enzimática mediante recombinasas que realizan cortes muy precisos para eliminar las secuencias entre los dos segmentos que se quieren y ligasas para empalmar los extremos libres.
Este proceso incluye un looping out o formación de una estructura tipo loop cuyos extremos reconocen y cortan las enzimas. El proceso de unión V/J depende de qué incluya estos loops:
Supresión: los segmentos V y J tienen el mismo sentido, de modo que se forma un loop con la secuencia que se va a eliminar sobre cuyos extremos actúan las enzimas para poder cortar la secuencia que sobra y fusionar los segmentos elegidos.
Inversión: cuando los segmentos están muy alejados y el segmento V tiene un sentido opuesto a los segmentos J y C, por lo que se forma un loop que contiene al segmento V elegido, se cortan los extremos y se une el segmento V con el J con la dirección correcta.
Por ello, una cadena ligera va a estar codificada por 3 tipos de exones: C, que no sufre modificaciones, V y J, que se fusionan en el proceso ya descrito.
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Genes de las Cadenas Pesadas
Todas las cadenas pesadas de las Ig derivan de una región única que se localiza en el cromosoma 14 formada por varios exones. Al igual que en las cadenas pesadas, se diferencia entre regiones constantes y regiones variables.
Las regiones constantes están codificadas por exones C que son diferentes según el tipo de Ig, por lo que encontramos exones Cμ, Cγ1 o Cα2; el número hace referencia al fragmento del exón estudiado y, si no se indica número se hace referencia al conjunto de todos los fragmentos que constituyen el exón (en el caso de la Cμ existen 5 fragmentos que van de Cμ1 a Cμ2). En el gen de la cadena pesada los exones C se disponen siempre de la siguiente manera:
Cμ, Cδ, Cγ3, Cγ1, Cα1, Cγ2, Cγ4, Cε, Cα2
Las regiones variables consta de 3 segmentos de gen: J (6 segmentos), V (65 segmentos) y D (no se conoce la cantidad de segmentos). El segmento D aumenta la variabilidad de las cadenas pesadas de la Ig y, como las cadenas H son las que determinan el tipo de Ig, hacen mayor la diversidad de Ig.
El proceso de formación de la región variable incluye a la unión V/D/J, que consiste en la fusión de los segmentos D y J en un primer momento para enlazarlo posteriormente con V.
El gen de la cadena pesada tiene los exones organizados en este orden: V, D, J y C.
Debido a este orden y como consecuencia de la unión V/D/J, el sitio adyacente del gen, Cμ, siempre se expresa, por lo que el linfocito B siempre expresará en su superficie IgM. Además, en muchas ocasiones debido a la cercanía del siguiente segmento Cδ también se expresa la cadena pesada δ y en consecuencia el linfocito B expresa IgM e IgD.
Mediante este proceso se consigue una gran variabilidad en la región variable y, en consecuencia, en la capacidad de la Ig de reconocer gran cantidad de antígenos. Gracias al bajo control de los mecanismos (puede ser que, por ejemplo, no se una el segmento D o que el corte no sea exacto y haya aparición de más o menos nucleótidos) y a inserciones inespecíficas de nucleótidos que forman regiones N, la variabilidad de las Ig es enorme e incluye una gran cantidad de errores que originan linfocitos B no funcionales.
Estructuralmente, estas variaciones se corresponden con las CDR (tanto en cadenas pesadas como ligeras), sobre todo afecta a la CDR3. Así, se puede explicar mediante el reordenamiento génico por qué existe tanta variabilidad en las Ig con los pocos cromosomas que existen.
CONCEPTOS BÁSICOS
La gran cantidad de Ig no coincide con los escasos genes que lo codifican, por lo que los linfocitos B realizan el reordenamiento génico para crear gran variabilidad mediante la unión de fragmentos de exón.
Las regiones constantes de las cadenas pesadas y ligeras no sufren proceso de reordenación génica.
Las regiones variables están formadas por los fragmentos J y V en las cadenas ligeras, y J, D y V en las cadenas pesadas. Cada fragmento está, a su vez, dividido en varios segmentos que son elegidos y unidos por azar para crear la secuencia de nucleótidos que se traducirá en una Ig determinada.
Este proceso también ocurre en la formación de los TCR.
Conversión Génica
Los seudogenes son genes completos que carecen de promotor y que en la evolución no degeneran. En plantas, acaban ocupando el sitio donde se localizaba el gen original y permite adaptar a la planta a un clima determinado por la información que contiene. Producen, por tanto una mayor variabilidad, mecanismo usado sobre todo por las aves.
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Clases de Inmunoglobulinas: Isotipos
Las Ig están formadas por dos cadenas ligeras y dos cadenas pesadas que siempre son iguales dos a dos, es decir, por exclusión isotípica nunca podría haber en una Ig, por ejemplo, una cadena κ y otra λ.
La clase de la cadena pesada determina la clase de la Ig. Las cadenas H pueden ser γ, α, μ, δ o ε, y la Ig se nombra con la letra homóloga en el alfabeto latino, es decir, existen 5 tipos de Ig: IgG, IgA, IgM, IgD e IgE. Las cadenas pesadas de distintas clases presentan diferencias estructurales y en consecuencia funcionales.
La cantidad de cada Ig en suero es, de mayor a menor: IgG, IgA, IgM, IgD e IgE (regla nemotécnica = GAMDE).
Algunas de las cadenas pesadas presentan variabilidad en la población, es decir, hay variación alotípica que puede ser inmunogénica en determinadas ocasiones, como la inmunización de la mujer embarazada frente al alelo paterno expresado en el feto (si no coinciden los alelos) o en la artrosis reumatoide.
Polimerización
Cuando la Ig está anclada a la membrana siempre se encuentran en forma monomérica, pero al secretarse las IgM e IgA polimerizan.
La polimerización consiste en la formación de macroglobulinas por la unión de varias Ig mediante el polipéptido cadena J; como resultado de la polimerización, las valencias de la estructura final se multiplican tantas veces como monómeros compongan la molécula.
La IgM es un pentámero y la IgA forma polivalentes consistentes en 2-5 monómeros unidas por una cadena J (establece puntes disulfuro entre las cadenas de las Ig) y en ocasiones otro polipéptido llamado componente secretor.
Función Biológica de las Inmunoglobulinas
Las Ig tienen como función principal unirse de forma específica a un determinado antígeno y facilitar su eliminación. Esta función se da gracias a los dominios variables de las cadenas H y L porque forman el sitio de unión al antígeno. Tienen especial importancia las CDR porque, sobre todo la CDR3 (genéticamente es la región que más varía), son las que expuestos en la superficie de la Ig en forma de los lazos o dedos de Elrich interaccionan en última instancia con el antígeno y, en consecuencia, determinan la especificidad de la Ig.
Además, los dominios constantes de las cadenas pesadas permiten otras funciones como la opsonización, mediante el último dominio (CH3 o CH4) y la activación del complemento mediante el penúltimo dominio (CH2 o CH3).
Afinidad
La afinidad es la fuerza de unión entre el antígeno y el anticuerpo y se calcula mediante la suma de todas las fuerzas de atracción y repulsión implicadas en la interacción. La afinidad se define por la constante de disociación (Kd), que se calcula como la concentración de antígeno necesaria para ocupar los sitios de unión de la mitad de los anticuerpos de una solución (10-7 y 10-11). La unión del antígeno con el anticuerpo se da mediante múltiples enlaces no covalentes cooperativos de varios tipos que, de más débil a más fuerte, son:
Puentes de Hidrógeno: compartido entre dos átomos electronegativos
Interacciones Electrostáticas: atracción entre cargas opuestas
Fuerzas de van der Waals: fluctuaciones en las nubes electrónicas
Interacciones Hidrofóbicas: entre moléculas (aa) apolares para excluir átomos de agua
Toda molécula capaz de inducir una respuesta inmune, es decir, todos los inmunógenos, son también antígenos, pero no todos los antígenos son capaces de despertar la respuesta inmune. Por ello, para que pueda existir interacción antígeno-anticuerpo debe producir una respuesta en el SI; los mejores inmunógenos son en primer lugar las proteínas puras, después las glicoproteínas y en último lugar los lípidos.
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Avidez
La avidez es la fuerza global de la interacción entre dos moléculas, por lo que permite conocer la intensidad de la unión entre Ig y antígeno. A pesar de que las interacciones son débiles, como hay una gran cantidad de interacciones y que además estas son de tipo cooperativo, cuando se establecen las fuerzas entre antígeno y anticuerpo la avidez es muy fuerte.
IgG
La IgG es la Ig más abundante en suero (80%) en condiciones normales y en sangre durante la respuesta inmunitaria humoral secundaria.
Existen 4 subtipos de Ig: IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4. Las IgG1 son las más abundantes y, al igual que las IgG2 y la IgG4 tienen 23 días de vida media en suero; en cambio, la IgG3 tiene una vida media de 7 días.
Tienen una buena capacidad de opsonización y activación del complemento (excepto la IgG4, que no fija complemento).
La IgG es la única Ig capaz de atravesar la placenta en el humano y se encarga de la protección del recién nacido durante los primeros meses de vida.
IgA
La IgA es la Ig predominante en las mucosas; se sintetizan 40 mg por kilo de peso y día. Al situarse en las mucosas impide los mecanismos de diferenciación de virus o bacterias y también actúa ante venenos.
Suponen el 10-15% de las Ig en sangre y está en gran porcentaje en saliva, lágrimas, moco intestinal, fluidos nasales, bronquiales, genitourinarios y leche materna.
Se identifican dos tipos de IgA, IgA1 e IgA2, aunque sólo se suele considerar la primera porque es 5 veces más abundante que la segunda.
En la sangre puede ser monomérica o dimérica, pero en las secreciones siempre es dimérica. En términos generales, las IgA pueden ser desde monoméricas a pentaméricas.
Las Ig pasan desde las capas más profundas del tejido (Placa de Peyer, por ejemplo) hasta el polo basal de las células epiteliales, donde está el receptor de poli-inmunoglobulinas que reconoce la cadena J de la Ig (también reconoce IgM). Una vez reconocida la Ig, esta entra en una vesícula que se dirige hacia la luz epitelial. Como consecuencia de la secreción queda un remanente del receptor de poli-Ig que forma el componente secretor. Por tanto, el componente secretor está sintetizado por las propias células epiteliales.
El componente secretor permite proteger la IgA de las proteasas de la luz intestinal.
La IgA no activa el complemento ni opsoniza, si no que actúa bloqueando antígenos y, al ser tetravalente, formando grandes uniones antígeno anticuerpo que son fácilmente eliminados en el moco.
IgM
La IgM secretada es una estructura pentamérica cadena J que conforma el 5-10% de Ig séricas. Son las Ig de la respuesta primaria, con una gran capacidad de agregación y de activación del complemento, pero no sirven como opsonina directa. No pueden pasar a través de la placenta.
La IgM es la primera Ig que el linfocito expresa en la superficie de su membrana en forma monomérica formando parte del BcR. Se considera una Ig natural porque se expresa sin necesidad de sensibilización por un linfocito TH; ejemplo: grupo AB0.
IgD
La IgD es un receptor antigénico de la célula B, conjuntamente con la IgM. En muy pocas ocasiones aparece en forma libre, sin que conozcamos su función biológica.
IgE
Aparece en cantidades mínimas en suero, aunque su concentración se eleva mucho en parasitosis y alergias.
Esta Ig es esencial para la defensa contra helmintos. No activa el complemento y su Fc se une a receptores de membrana de basófilos y mastocitos activándolos (FcRI). Implicación patológica: alergia.
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Inmunoglobulinas en la Respuesta Inmune: Maduración
En la respuesta primaria hay una gran potencia de las IgM y en la secundaria la IgG.
La primera Ig que forma el linfocito B es el IgM, y al poco tiempo presenta IgD próxima a la IgM y en menor cantidad. Esta célula se va dividiendo y las células hijas van expresando nuevas Ig, como la IgA. Las células hijas pierden material genético y recombinan el DNA, por lo que el cambio de los tipos de Ig es definitivo.
Niños
La primera Ig que sintetiza un feto es la IgM durante el último trimestre de gestación. El feto recibe de la madre su IgG y la sigue presentando en su organismo hasta 10 meses después de haber nacido. La IgG endógena justo aparece cuando nace y la IgA no aparece hasta el 2º mes de vida y aumenta poco a poco (es la que protege los epitelios, como está en bajo nivel es muy común la infección de epitelios).
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La hipogammaglobulinemia es la situación normal de los niños por el retraso en la creación de las Ig hasta que madure completamente el SI.
Gamma-globulina e inmunoglobulina no son sinónimos.
Gamma-globulina: en el suero (sin anticoagulantes) se pueden conocer mediante electroforesis las proteínas de sangre. Las que está en mayor cantidad y con mayor carga negativa son las albúminas, pero hay un grupo de proteínas de carga positiva que forman las gamma-globulinas entre las que están algunas Ig y otras proteínas como la transferrina (la mayor parte de las IgM son beta-globulinas). Es decir, una gamma-globulina es una proteína sérica con carga positiva.
Tipos de Respuesta de las Ig
1. Dependiente de células T: cuando la célula B reconoce un antígeno interacciona mediante citoquinas con un linfocito T para fabricar una Ig u otra (compatible con vacunación). Los linfocitos TH liberan citoquinas para regular la expresión de una Ig u otra.
2. Independiente de células T: se realiza contra antígenos que con certeza se reconocen que no son humanos, por ejemplo si aparecen patrones bacterianos, de moléculas muy raras o con estructura repetitiva. Es de clase IgM y NO ORIGINA MEMORIA INMUNE (no compatible con vacunación)
Maduración de Afinidad
Cuando una célula B se enfrenta a un antígeno, la afinidad es de un nivel, pero según aumentan las interacciones con el antígeno el Ac va aumentando su afinidad por este gracias al mecanismo de hipermutación somática. La hipermutación somática son mutaciones espontáneas en gran cantidad que de forma aleatoria producen modificaciones en la afinidad, tanto para mejorar como para empeorar. Aquellas células B que hayan conseguido mutar a mejor para aumentar la afinidad con el antígeno son seleccionadas en los órganos linfoides (centros germinales); es por ello una hipermutación somática con selección positiva. Las mutaciones somáticas son más frecuentes en la IgG que en la IgM y aumentan con el tiempo tras la inmunización y el número de inmunizaciones.
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IV. ANTICUERPOS MONOCLONALES
César Milstein descubrió los Ac monoclonales.
Los linfocitos tienen un ciclo de actividad muy corto: según se activan comienzan a inhibirse. Por eso, hay picos de secreción que coinciden con el pico de actividad, y rápidamente vuelven al estado original.
Hibridoma
El hibridoma es la fusión de una célula plasmática tumoral murina (de ratón) y una célula productora de un Ac, de modo que se originan células hibridas que se dividen muy activamente y que generan grandes cantidades de Ac (más allá del pico de activi-dad). Han revolucionado el diagnóstico clínico y el conocimiento de las moléculas de la vida, aunque los hibridomas de origen murino tienen poca aplicación clínica debido a las diferencias interespecie.
Es muy útil para el diagnóstico para detectar casi cualquier sustancia (como hormonas, citoquinas y enzimas) en fluidos biológi-cos por distintas técnicas, como ELISA o RIA.
Ac Monoclonal Xenobiótico
El primer Ac monoclonal aprobado para humanos fue el muromonab que está dirigido hacia los linfocitos T (dirigido contra CD3). Su actividad disminuía a la semana por un proceso llamado taquifilaxia, es decir, disminuía la eficacia por elaboración de Ac humanos contra los Ac murinos, que son considerados como extraños. Así, hay riesgo de hipersensibilidad tipo I (anafilaxia) y tipo III, por lo que dejó de usarse.
Anticuerpos Monoclonales de Uso Clínico
Ac QUIMÉRICO
Ac HUMANIZADOS: reemplazo de regiones de armazón originales del dominio variable por otras humanas, dejando exclu-sivamente los “dedos de Elrich”
Ac 100% HUMANOS
Características de los Ac Quiméricos y Humanos
Exquisita especificidad – Alta Eficacia
– Escasos efectos secundarios Aspectos farmacocinéticos
– Alta vida média sérica (similar a Ig humana). – Inyecciones cada 2-4 semanas
– Escasa experiencia administración crónica
Ac Monoclonal Quimérico
Para evitar la anafilaxia se cambian los dominios cosntantes del Ac de ratón (murinos) por constantes de humanos dejando las regiones variables del Ac murino, por lo que el Ac resul-tante es tanto murino como humano; se conoce como quimera o Ac quimérico. Consta en un 30% de Ac de ratón y un 70% de humano.
Este Ac estaba diseñado contra el TNF-α y es muy útil en algunas patologías.
No se usan Ac de origen humano porque no hay células humanas que produzcan Ac con se-guridad, ya que se deberían usar células tumorales humanas o infectadas por virus, lo que significa un gran riesgo. Además, el cuerpo no sintetiza Ac contra proteínas propias en condi-ciones de salud.
Gracias a esta técnica se han conseguido curar enfermedades que eran incurables o al menos aumentar en gran medida la espe-ranza de vida.
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Ac Monoclonal Humanizado
Reemplazo de regiones armazón originales del domino variable por otras humanas para disminuir todavía más la inmunogenicidad.
Consta de un 5% de Ac de ratón y un 95% de humano.
Ac Monoclonal 100% Humano
Se obtienen por ingeniería genética y están formados en un 100% por Ac de origen humano.
Codificación Internacional
El nombre que recibe el Ac Monoclonal recoge toda la información necesaria. La codificación se da mediante sílabas que signifi-can diferentes conceptos. Un análisis de las sílabas de derecha a izquierda revela:
mab = Monoclonal AntiBody; indica que es un Ac Monoclonal
Penúltima sílaba = indica el tipo de Ac y su origen MO = murino (MOuse), XI = quimérico (Ximeric), ZU = hUmaniZa-dos, MU = Monoclonal hUmano
Tercera sílaba (empezando por la derecha): contra lo que lucha; ba = bacteriano, Sistema Circulatorio = ci, lesiones in-fecciosas = le, inmunomoduladores = li(m), mama = ma, colon = co,…
Cuarta sílaba (empezado por la derecha): nombre dado por la farmacéutica EJEMPLO: RITUXIMAB
RI (DCI original), TU (tumor), XI (quimérico) y mab.
Proteínas de Fusión
Las proteínas de fusión o proteínas quiméricas son proteínas creadas a través de la unión de dos o más genes que al traducirse origina un polipéptido con propiedades funcionales de las proteínas originales.
Esta técnica también se puede usar para detectar e interceptar moléculas solubles en sangre: se fusiona el receptor con el domi-nio Fc de una Ig G para aumentar la vida desde unos minutos hasta los 23 días; el resultado es una proteína o receptor de fusión. Es 100% humano. Se denominan con el sufijo –cept.
Este esquema representa una proteína de fusión formada por una IgG1, que comprende los segmentos CH2, CH3 y H, a la que se ha unido una proteína, en este caso el dominio extracelular de la proteína LFA-1 humana.
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Hay enfermedades auto-inflamatorias en las que el TNF provoca grandes problemas, por lo que si se inhibe el TNF se mitigan los síntomas de la enfermedad; así se usan anticuerpos monoclonales anti-TNF, como el infliximab, que fue el primer Ac quimérico en comercializarse con excelentes respuestas en la enfermedad de Crohn y Artritis Reumatoide.
Existen hoy en día 4 estrategias diferentes para actuar contra los TNF: Ac xenogénicos, quiméricos, humanizados y puramente humanos. Según el Ac tiene un mayor porcentaje de Ac humano el tratamiento es más caro, por lo que suele ser el último en usarse.
En la industria farmacéutica se han desarrollado también Ac humanizados que se recubrían de PEG (plástico) para protegerlos frente a los ataques del cuerpo al atacarlos.
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V. SISTEMA DEL COMPLEMENTO
Bordet y Ehrlich observaron que en un suero fresco con Ac antibacterianos a 37º los Ac se lisaban, pero al ponerlo a los 56º sólo se aglutinaban. Por ello, pensaron que debía haber algún componente termolábil que complementase la actividad de los Ac: el sistema del complemento.
Generalidades y Funciones
El complemento es un sistema de más de 30 proteínas tanto séricas (libres) como de membrana cuya activación en cascada conlleva diferentes funciones en el organismo:
Ataque de las superficies celulares y formación de poros en las membranas celulares, lo que produce lisis osmótica y muerte celular. El sistema del complemento es un componente fundamental de la Inmunidad Innata.
La activación del complemento es una de las funciones efectoras de los anticuerpos por su región Fc o cristalizable.
Opsonización (marcado de antígenos a eliminar) porque algunos fragmentos del complemento, las opsoninas, se unen a receptores de superficie de las células fagocíticas.
Activan a varios tipos celulares, entre los que se encuentran los mastocitos, produciendo reacciones alérgicas llamadas anafilotóxicas, por lo que los fragmentos de complemento implicados se llaman anafilotoxinas.
Favorecen la eliminación de inmunocomplejos circulantes en hígado (fundamentalmente) y bazo.
Activa el linfocito B, promueve la fagocitosis, quimiotaxis e inflamación.
Las proteínas séricas del complemento se activan unas a otras en cascada mediante 3 vías: vías clásica, de las lectinas y alternativa. Todos ellos terminan en el Complejo de Ataque a la Membrana o MAC que ejecuta la lisis bacteriana.
Nomenclatura
Las proteínas del complemento las elabora en su mayoría el hígado y se liberan a la sangre como proenzimas. Para activarse necesitan ser escindidas por otra proteína que así la active. La escisión forma un fragmento a y un fragmento b
C3 C3a + C3b
Los componentes activos se nombran con una barra sobre ellos; si están inactivos se usa la letra ‘i’ delante. Algunos fragmentos se escinden en más que a y b, como los fragmentos c y d; apenas son activos, pero por ejemplo c sí tienen cierta actividad. De los dos fragmentos formados, el denominado b (básico) suele ser de mayor tamaño y continúa con la cascada, y a actúa como anafilotoxina (no todos tienen la misma capacidad anafilotóxica; el que tiene mayor poder es C5a). C2 funciona al revés: C2a es grande y con actividad enzimática y C2b es una anafilotoxina.
En el sistema complemento existe una regulación que permite inactivar algunos fragmentos del complemento (iC3). Los receptores de membrana de fragmentos C3 se denominan CR1, CR2, CR3 y CR4.
Activación del Complemento
Vía Clásica
Es imprescindible la activación de un anticuerpo.
El primer paso comienza con el complejo C1, un compuesto trimolecular formado por C1q, C1r y C1s, que es activado por Ac que han sido activados al reconocer a su Ag. C1 activa C4, escindiéndolo en C4a y C4b, de modo que C4b adquiere actividad enzimática activando C2 al escindirlo en C2a y C2b. C2b se une a C4a formando el complejo C4bC2a, que se denomina la convertasa de C3 porque escinde C3 en C3a y C3b. El fragmento C3a se libera y el fragmento C3b queda unido al complejo anterior formando el complejo C4bC2aC3b, que se denomina convertasa del C5, cuya acción es escindir C5 en C5a y C5b.
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Vía Alternativa
Sus componentes se denominan como: factor + letra (A, B, C,…). La vía alternativa del complemento está
permanentemente activa y ocurre espontáneamente en el suero pero con muy baja intensidad y se produce por la escisión continua de C3 en sus dos fragmentos; C3b es capaz de escindir el factor B en dos fragmentos: Ba y Bb. Así, se forma el complejo C3bBb que se conoce como convertasa de C3 por la vía alternativa porque forma un bucle de activación de otros C3.
En condiciones normales las C3b que se forman pierden su actividad rápidamente al unirse con moléculas de agua; esto se conoce como fase de reposo.
Si en un momento aparece una bacteria, sobre su pared bacteriana se depositan los C3b, se estabilizan y su actividad persiste (no tienen tiempo de combinarse con agua) y se permite la formación del complejo C3bBb, por lo que se activan más C3 y se forman nuevos complejos C3bBb que amplifican la formación de nuevas moléculas C3b activas y, en consecuencia, se consigue la lisis celular. Esta es la fase amplificadora; se pueden unir hasta 5 veces, es decir, C3bBbC3bBbC3bBbC3bBbC3bBb.
Vía de las Lectinas
Sucede por la acción de un complejo trimolecular llamado MBP o MBL (Proteína/Lectina Unidora de Manosa), de la familia de las colectinas, que reconoce ciertos azúcares (manosas) de la superficie de microorganismos y se activa. Una vez fijada a la superficie, sufre una activación por la presencia de otros dos componentes: MASP1 y MASP2 (Serín-Proteasas Activadoras de MBP). Las MASP 1 y 2 son proteasas homólogas a la C1r y C1s de la vía clásica por lo que actúan lisando la C4 que, junto con un C2a forma la convertasa de C3. Se piensa que esta lisis es exclusiva de MASP-2 y que MASP-1 lisa directamente C3 saltando un paso de la cascada.
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Convergencia de Vías: Fase Tardía y Complejo de Ataque a Membrana
Las vías alternativa y clásica convergen en C3b que forma, respectivamente, los complejos C3bBb y C4bC2aC3b, que se conocen como convertasas de C5 y escinden la molécula en C5a y C5b. La fase tardía del complemento se inicia en este momento y continúa con la activación de la cascada de proteínas del complemento desde C6 en adelante.
Los fragmentos activos de cada complemento depositan en la superficie celular formando una estructura de tubo hueco o poro que forma el MAC o Complejo de Ataque a la Membrana que produce la lisis osmóstica de la célula porque pierde todos sus componentes. La superficie externa de MAC es hidrofóbica y la interna es hidrofílica, permitiendo el paso de líquidos e iones para que pueda producirse la muerte celular por alteración de su equilibrio osmótico y químico.
Aunque se encuentran depósitos de todas las proteínas del complemento, es C9 la proteína del complemento que más deposita y polimeriza formando gran parte de la MAC.
Efectividad del Complejo de Ataque a Membrana
Muy eficaz contra bacterias gram- y virus.
Poco eficaz contra bacterias gram+ porque su pared tiene peptidoglicano que impide la fijación de MAC a la membrana citoosplasmática; tampoco actúa muy bien sobre parásitos.
Anafilotoxinas
Las anafilotoxinas se depositan y son reconocidos por receptores específicos en los mastocitos; los más activos son C5a>C3a>C4a. Al activar a los mastocitos producen la liberación de histamina, lo que origina contracción de la musculatura lisa y vasodilatación y aumento de la permeabilidad capilar (aumenta el intersticio y la salida de componente líquido desde el vaso, por lo que puede producir edema).
Son capaces de atraer a todas las células mieloides, no sólo a los linfocitos.
Indirectamente participa en el inicio de la respuesta específica y conlleva una mayor recuperación de linfa que transporta antígenos a los ganglios linfáticos.
Regulación del Sistema del Complemento
El objetivo del SI es destruir un antígeno, pero necesita un sistema de inhibición para limitar la respuesta inmune. Por ello, en el sistema del complemento hay un subgrupo de proteínas cuya función es delimitar la acción del SI para impedir daños en el organismo más allá de la acción normal.
Las proteínas inhibidoras se pueden subdividir en dos subgrupos:
Proteínas Reguladoras del Complemento Solubles
C1 INHIBIDOR
Es un inhibidor de serín-proteasas que reconoce C1r y C1s activados y se une covalentemente a ellos bloqueando su capacidad de actuar en la vía clásica. Déficit de C1 Inhibidor; edema angioneurótico familiar (AD): herencia dominante; ante cambios como
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C4bp
La proteína unida a C4 o C4bp acelera la destrucción del complejo C4b2a o convertasa de C3 de la vía clásica. Es, además, un cofactor del factor I en la proteólisis de C4b.
FACTOR H
Acelera la destrucción de C3bBb o convertasa de C3 de la vía alternativa y actúa también como cofactor del factor I, pero en la proteólisis de C3b.
FACTOR I
Rompe proteolíticamente C4b y C3b usando como cofactores C4bp y factor H, respectivamente; también usa como cofactores CR1 y MCP para estas proteolisis. Los cofactores no son imprescindibles para que se de el proceso, pero sí lo acelera.
La proteína S o vitronectina afecta a la fase tardía, al igual que la clusterina y el factor J; en todos estos casos, impide la formación del MAC y, en consecuencia, la lisis celular. Bajos niveles de clusterina se asocian con algunas manifestaciones de
lupus eritematoso y también aparece en las placas de pacientes de Alzheimer.
Proteínas Reguladoras del Complemento de Membrana
CR1 (CD35): Receptor del Complemento tipo 1
Es una molécula con amplia representación en los tejidos que acelera la disociación de las convertasas de C3 de las vías alternativa y clásica (C3bBb y C4b2a, respectivamente) y actúa como cofactor del factor I para las proteolisis de C4b y C3b. MCP (CD46): Proteína Cofactor de Membrana
Actúa como cofactor del factor I para la proteolisis de C4b y C3b en todas las células, excepto eritrocitos. También inhibe la lisis de células propias ante una infección. El MCP es el receptor del virus del sarampión, lo que permite la infección de la célula. DAF (CD55): Factor Acelerador de Decaimiento
Acelera la disociación de las convertasas de C3 en las vías clásicas y alternativa a nivel de muchos tejidos del organismo. Además, inhibe la lisis de células propias ante una infección.
CD59 (PROTECTINA) y HRF (Factor Homólogo Restringido)
Ampliamente distribuidas en los tejidos, inhiben la lisis de células propias. Bloquean C8 y C9 de una determinada especie impidiendo que puedan formar MAC y en consecuencia la muerte celular.
DAF, CD59 y HRF se unen a la membrana celular por unión fosfoinositídica glucosídica en vez de por un dominio proteico, por lo que tienen mayor movilidad lateral y pueden orientarse hacia complejos de complemento que estén causando daños.
Alteración de las uniones fosfoinositídicas glucosídicas: en la hemoglobinuria paroxística nocturna hay un defecto enzimático específico que hace a las células sumamente sensibles a la lisis mediada por complemento. La hemoglobinuria suele ocurrir por la noche.
Receptores de Complemento
Los ligandos principales de estos receptores son C3 y C4, aunque también actúan C1, C5, LPS y fibrinógeno como tales. Son:
CR1 o CD35: en todas las células de la sangre, excepto plaquetas, transporta inmunocomplejos para su eliminación y estimula la fagocitosis.
CR2 o CD21: presente en linfocitos B y células dendríticas foliculares activa linfocitos B por inmunocomplejos.
CR3 o CD11b/18: exclusivo de fagocitos, estimula la fagocitosis.
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VI. SISTEMA DE HISTOCOMPATIBILIDAD
HUMANO: HLA
Generalidades
El CMH o HMC existe en todas las especies animales y es un sistema de proteínas muy complejo que en el humano recibe el nombre específico de HLA (en ratones es H2, en chimpacé es Papa,…); de todos modos, se suelen usar como sinónimos HLA y CMH.
Las moléculas de HLA están especializadas en la presentación de antígenos a los linfocitos T. Los linfocitos B reconocen al antíge-no de forma aislada o nativa, pero los linfocitos requieren un procesado y presentación antigénica, en un proceso que incluye al HLA.
El HLA es el complejo proteico con más polimorfismo en el ser humano, por lo que tiene implicaciones en Medicina Legal (reco-nocimiento cadáveres, estudios paternidad,…) y en los trasplantes, porque son un impedimento entre individuos no compati-bles. El HLA es expresado por todas las células del organismo; por esta diferencia interindividual también se pueden llamar antí-genos HLA.
Estructura Molecular de las HLA
Existen dos clases de HLA: HLA-I y HLA-II. Los dos tipos de moléculas son heterodímeros formadas por dos cadenas de polipépti-dos unipolipépti-dos por enlaces no covalentes.
HLA-I
Son heterodímeros que constan de una cadena pesada y variable llamada α y una cadena ligera y constante llamada β-globulina o β2 microglobulina.
La cadena α se dobla en el espacio creando 3 dominios: α -1, α -2 y α -3. Las cadenas α 1 y 2 se asocian formando una estructura de concha que forma un espacio conocido como la hendidura para el antígeno. El extremo carboxilo terminal de α-3 es un domi-nio integral de membrana que permite que esté anclado; es un único domino que parte de α-3, ya que el extremo carboxilo terminal de la cadena β no llega a la mem-brana. Además, el dominio α3 es el enlace de CD8. El extremo Ct de α-3 es rico en aa hidrófobos y se conoce como TM o dominio de transmembrana.
Las HLA más importantes son la HLA-A, HLA-B y HLA-C.
HLA-II
Son heterodímeros formados por una cadena α y otra β, las dos muy variables. α1 y β1 crean la estructura en concha con la hendidura para el antígeno, mientras que α2 y β2 permiten el anclaje en la membrana mediante dos dominios TM, uno de cada cadena peptídica. El dominio β2 permite la unión con CD4.
Las HLA-II más importantes son HLA-DR/DQ/DP.
