Inmunoglobulinas

3.1. INMUNOGLOBULINAS

3.1.1. FUNCIONES DE LOS ANTICUERPOS.

3.1.1.1. ANTICUERPOS COMO RECEPTOR DE ANTÍGENO EN LOS LINFOCITOS B.

3.1.1.2. ANTICUERPOS SOLUBLES.

3.1.2. ESTRUCTURA DE LOS ANTICUERPOS.

3.1.3. ESTRUCTURA DE LOS ANTICUERPOS EN RELACIÓN CON SU FUNCIÓN.

3.1.3.1. DIGESTIÓN ENZIMÁTICA.

3.1.3.2. FRAGMENTO Fc.

3.1.3.3. FRAGMENTO Fab (ESTRUCTURA EN RELACIÓN CON LA UNIÓN AL ANTÍGENO).

3.1.4. PROPIEDADES GENERALES.

3.1.4.1. IgG.

3.1.4.2. IgM.

3.1.4.3. IgA.

3.1.4.4. IgD.

3.1.4.5. IgE.

3.1.5. BASES GENÉTICAS DE LA HETEROGENEIDAD.

3.1.6. FUNCIONES EFECTORAS DE LOS ANTICUERPOS.

3.1.7. HOMOGENEIDAD Y HETEROGENEIDAD DE LOS Ac.

3.1. INMUNOGLOBULINAS

En la mayoría de mamíferos hay 5 tipos (IgA, IgM, IgE, IgG e IgD) que difieren unas de otras en tamaño, carga, composición de aminoácidos, contenido en H de C, localización, etc. Además, las Igs de una misma clase son muy heterogéneas. Desde el punto de vista electroforético, las Igs muestran una gama única de heterogeneidad que va desde la fracción gamma a la alfa del suero normal.

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3.1.1. FUNCIONES DE LOS ANTICUERPOS.
3.1.1.1. ANTICUERPOS COMO RECEPTOR DE ANTÍGENO EN LOS LINFOCITOS B.

Se diferencia de las inmunoglobulinas solubles en su extremo C-terminal, donde se encuentra una secuencia hidrofóbica de 26 aminoácidos transmembrana seguida de un segmento de longitud variable que se proyecta hacia el citoplasma de la célula.

El paso de linfocitos B en reposo a linfocitos B activado supone la interacción previa con el Ag, que conduce a la proliferación de un clon (o clones) activado y la diferenciación a células plasmáticas secretoras de Ac y células de memoria. El Rc del linfocito B (BcR) pertenece a la misma familia que el TcR y algunos Rc de Fc. Son grandes complejos de proteínas transmembrana con:

– Una parte que se encarga de la unión al ligando correspondiente: Ac específico.

– Otra parte que se encarga del proceso de transducción de señal: las proteínas transmembrana, Ig-alfa e Ig-beta, análoga a la cadena zeta del CD3. Estas proteínas activan a tirosin-kinasas que fosforilan a diversas proteínas del citoesqueleto, citoplasma y núcleo.

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3.1.1.2. ANTICUERPOS SOLUBLES.

a) NEUTRALIZACIÓN DEL ANTÍGENO. Mediada por anticuerpos de cualquier isotipo frente a cualquier Ag, pero especialmente las toxinas, virus y bacterias.

b) PRECIPITACIÓN. Llevado a cabo por todas las clases de Ac. Tanto Ac como Ag deben estar en medio líquido y van a formar redes que se denominan complejos inmunes y al alcanzar un determinado peso molecular precipitan.

c) AGLUTINACIÓN. Lo lleva a cabo la IgM (pentámero) y en menor medida la IgG (monómero) frente a moléculas particuladas tales como eritrocitos y bacterias en suspensión.

d) ACTIVACIÓN DEL COMPLEMENTO por la vía clásica (IgG, IgM).

e) OPSONIZACIÓN (IgG). Proceso en el que la IgG se une y recubre una partícula. El Ac unido actúa como potenciador de la eficiencia del proceso de fagocitosis.

f) CITOTOXICIDAD CELULAR DEPENDIENTE DE ANTICUERPO (ADCC) (IgG, IgE, IgA). Proceso realizado por los neutrófilos, macrófagos, y células NK que tienen el Rc de IgG tipo III (CD16); y los eosinófilos que poseen Rc de IgE e IgA.

g) HIPERSENSIBILIDAD INMEDIATA (IgE). Proceso realizado por los mastocitos y basófilos que tienen Rc de IgE tipo I (alta afinidad).

h) INMUNIDAD MUCOSAL (IgA). La IgA es la única Ig que puede transportarse a través de las barreras mucosas del organismo.

i) INMUNIDAD FETAL (IgG). La IgG es capaz de atravesar la barrera feto-placentaria y dar protección al feto. Se mantiene en la sangre del recién nacido hasta varios meses después del parto.

j) INMUNIDAD NEONATAL (IgG). La IgG es secretada junto con la leche materna, que después es absorbida a nivel de la mucosa intestinal hacia la sangre del recién nacido.

k) AUTOINHIBICIÓN DE LA RESPUESTA INMUNITARIA (IgG). Cuando hay entrecruzamiento de varios Rc de Fc por inmunocomplejos, conduce a la inhibición del linfocito B.

3.1.2. ESTRUCTURA DE LOS ANTICUERPOS.

Están formadas por cuatro cadenas polipeptídicas (IgG):

a) Dos cadenas ligeras (25 Kd) y estructura común a todas las subclases. (Kappa y lambda), pero en una misma molécula de Ig, las dos cadenas son del mismo tipo. Se ha comprobado que está compuesta por dos regiones:

CL (extremo C-terminal): región constante de la cadena ligera (107 aminoácidos), excepto para ciertas variaciones alotípicas e isotípicas.

VL (extremo N-terminal): región variable (incluye variaciones idiotípicas).

b) Dos pesadas (50-70 Kd): estructura diferente para cada clase y subclase. Están N-glicosiladas y la cantidad de azucares varia desde el 2% de la IgG al 12-14% de la IgM, IgD e IgE.

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Las cadenas ligeras y pesadas están divididas en DOMINIOS tipo C-Ig. Las cadenas pesadas tienen de cuatro dominios (CH1, CH2, CH3, VH) y las cadenas ligeras dos (VL, CL). Cada puente disulfuro intracatenario ocupa la región central del dominio (de 60-70 aminoácidos) llamada ASA PEPTÍDICA con una enorme homología entre los distintos Ac.

Los Ac son moléculas flexibles a nivel de la REGIÓN BISAGRA, que es un segmento situado entre los dominios CH1 y CH2 (en IgE no hay región bisagra), que permite al Ac acomodar su estructura para interaccionar con el Ag.

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Las cadenas se unen de forma covalente (puentes disulfuro) y no covalente (fuerzas hidrofóbicas, enlaces de hidrógeno, etc.). La IgG1 se toma como ejemplo típico de Ig (tiene forma de Y). Está molécula está estabilizada por 16 puentes disulfuros:

– 12 puentes disulfuro intracatenario: 4 en las cadenas ligeras y 8 en las pesadas.

– 4 puentes intercatenarios: 2 entre las cadenas pesadas y 2 entre cadenas pesadas y ligeras.

Dentro de las subclases de IgG varia el número y la posición de los puentes disulfuros intercatenarios: la IgG1 e IgG4 tienen 2, la IgG2 tiene 4 y la IgG3 tiene 15.

La IgM y la IgA tienen en el extremo C-terminal un peptido C suplementario (rico en cisteina) por el que se unen a la cadena J (joining), para formar polímeros.

3.1.3. ESTRUCTURA DE LOS ANTICUERPOS EN RELACIÓN CON SU FUNCIÓN.
3.1.3.1. DIGESTIÓN ENZIMÁTICA.

a) La PAPAINA escinde a la IgG por la región bisagra (entre CH1 y CH2) para producir los fragmentos Fc y Fab.

Fragmento Fc: participa la unión al Rc de Fc que hay en las células, activación del complemento y atraviesa la placenta. Es la parte efectora del Ac.

Dos fragmento Fab idénticos: participan en la unión al Ag. Es la porción específica del Ac.

b) La PEPSINA escinde a la IgG generando:

– Fragmento F(ab’)2 que abarca a la región bisagra y al Fab anterior.

– La región CH2 esta dividida en fragmentos pequeños, y se pierde la unión con C1q del complemento y la unión al Rc de Fc de IgG.

– pFc’ ocupa la región CH3.

c) La PLASMINA escinde a la IgG de conejo, generando los fragmentos Famb y pFc’.

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3.1.3.2. FRAGMENTO Fc.

a) La digestión de Fc de IgG con TRIPSINA tratada con ácido, libera el dominio CH2, que participa en la unión de C1q del complemento y en su activación. La IgM pentamérica necesita unirse al Ag adopta forma de grapa) y liberar la porción F(ab’)2 de su plano original, para que pueda ponerse en contacto con C1q.

b) La IgG interacciona con:

– Una gran cantidad de Rc de Fc a través de un resto de Leu 235 (entre CH3 y la región bisagra).

– La proteína A del estafilococo a través de CH2-CH3.

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3.1.3.3. FRAGMENTO Fab (ESTRUCTURA EN RELACIÓN CON LA UNIÓN AL ANTÍGENO).

Al examinar la estructura primaria de los dominios V, se observa que algunos segmentos cortos muestran una gran variabilidad (regiones HIPERVARIABLES). Se han localizado tres zonas cerca de las posiciones 30, 50 y 95 de VH y VL, que participan en la formación del sitio de unión al Ag.

Hoy se las llama regiones determinantes de la complementariedad (CDR) y a los segmentos intermedios, regiones de entramado o armazón (FR). Hay tres CDR y cuatro FR.

3.1.4. PROPIEDADES GENERALES.

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3.1.4.1. IgG.

a) Distribución:

– Es la Ig principal del suero humano y representa el 70-75% del reservorio total de Igs.

– Se halla distribuida uniformemente entre los espacios intra y extravasculares.

– Difunde muy bien por membranas: atraviesa barrera feto-placentaria y es la principal Ig de las secreciones internas.

b) Propiedades del Fc:

Fija el SC por la vía clásica (no la IgG4).

Atraviesa la barrera feto-placentaria y proporciona inmunidad pasiva al feto.

– Se une a proteína A estafilococica, monocitos, macrófagos, neutrófilos, eosinófilos, plaquetas, LGL, LB y algún LT.

c) Otras propiedades:

– Es una proteína monomérica con un coeficiente de sedimentación de 7S.

– Es la Ig de mayor vida media (20 días), a excepción de la IgG3 (7 días).

– Es la predominante en la respuesta secundarias.

– Es la única que puede funcionar como antitoxina.

– El FR es una IgM contra Fc de la IgG.

d) Subclases:

IgG1 (60%): la más frecuente, la más típica y la de mayor vida media.

IgG2 (23%): la que peor pasa la barrera feto placentaria.

IgG3 (7%): la mas pesada, la de menor vida media, no se une a la proteína A de estafilococo, es el FC3-Nef contra la C3 convertasa (la estabiliza).

IgG4 (4%): única que no activa el SC por la vía clásica (sí por la vía alternativa), no se une a macrófagos, monocitos, pero sí a mastocitos y basófilos.

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3.1.4.2. IgM.

a) Localización:

– Representa alrededor del 10% del reservorio total de Igs y el 7.5% de las Igs séricas.

– Su localización es sobre todo intravascular (80%) por su elevado Pm (970000).

Primera Ig en ser secretada y alcanzar valores de adulto en el niño.

Principal Ig en la respuesta primaria.

b) Estructura:

– Tiene cinco dominios en las cadenas pesadas (VH,CH1,CH2,CH3,CH4).

– Es bastante flexible en la región bisagra (CH2-CH3), lo que la permite unirse a los Ag con gran eficacia y activar el complemento.

Presencia de una cadena J (joining) de 130 aminoácidos y rica en cisteina, que hace de puente entre los peptidos C del extremo C-terminal (18 aminoácidos) durante la polimerización.

– Forma pentamérica: 5 subunidades unidas por enlaces cruzados entre los dominios CH2 y CH3 adyacentes y la posible localización de la cadena J.

– Aspecto de estrella o cangrejo, con los brazos en forma radiada.

– Se sabe que en el hombre, un pequeño porcentaje de IgM es hexamérica. Aparece cuando no se dispone de cadena J.

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c) Otras propiedades:

– Coeficiente de sedimentación de 19S (el más alto).

– Por ser pentamérica:

– Gran eficacia para fijar el complemento por la vía clásica.

– Alta afinidad por los Ags con múltiples determinantes antigénicos.

– Ej. 70-80 % de los FR, aglutininas naturales, Ac WR de la sífilis.

– Puede funcionar como Rc de células B (BcR)

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3.1.4.3. IgA.

a) Distribución:

– Es la predominante en las secreciones externas: leche, saliva, secreción traqueobronquial, bilis, lágrimas, tubo digestivo, flujo vaginal, sudor. Suele aparecer en forma dimérica.

– En suero representa el 15% y suele estar en forma monomérica.

b) Estructura:

– Las cadenas pesadas tienen cuatro dominios.

– Los dímero de IgA tiene forma de doble Y, y se hallan unidos por los extremos Fc (a nivel de CH3).

Cadena J: es sintetizado por las células plasmáticas, rica en Cys y une dos subunidades por el extremo Fc, a nivel del peptido C que contiene un residuo de Cys en penúltima posición.

Cadena S: componente secretor sintetizado por las células epiteliales y adquirido por el dímero cuando atraviesa la barrera epitelial. Facilita el transporte del dímero de IgA y le protege del ataque de las proteasas del tubo digestivo y microorganismos.

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c) Propiedades:

– Aumenta notablemente su producción en la respuesta secundaria.

Estimula el SC por la vía alternativa.

– Antiviral potente.

Protege las superficies externas (impide la fijación de microorganismos).

– Vida media de 6 días.

d) Subclases:

IgA1: suele aparecer en sangre de forma monomérica.

IgA2: suele aparecer en las secreciones, en forma dimérica, con una cadena J y otra S.

3.1.4.4. IgD.

– La mayor parte es intravascular (75%); en LB vírgenes circulantes, junto con IgM. También aparece en el manto de los folículos secundarios (LB vírgenes). Es el 0.1% de las Igs circulantes.

– Puede funcionar como BcR.

– Susceptible de degradación proteolítica de modo espontaneo (vida media de 3 días).

– Es la Ig más rica en H de C y la única en la que predominan las cadenas ligeras lambda.

– Se cree que tiene sólo un puente disulfuro intercatenario.

– No fija complemento.

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3.1.4.5. IgE.

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a) Distribución:

– 50 % es IgE circulante.

– 1% unida a mastocitos y basófilos.

– También está unida a mucosas.

b) Propiedades:

– 0.002% de las Ig circulantes.

Reargina: participa en procesos de hipersensibilidad inmediata.

Cinco dominios en las cadenas pesadas (la de mayor P.m.).

Monómero.

Antiparasitaria.

No fija complemento.

3.1.5. BASES GENÉTICAS DE LA HETEROGENEIDAD.

Para codificar un sólo polipéptido hay combinación de varios RNAm, lo que da una gran variabilidad de Ac. Esta variabilidad puede dividirse en:

a) VARIACIÓN ISOTÍPICA: los genes para las variantes isotípicas (distintos tipos de cadenas ligeras y pesadas) que están en todos los individuos de una especie. Son los genes para los distintos tipos de cadenas alfa, delta, gamma, delta, épsilon, kappa y lambda, correspondiente a un individuo.

b) VARIACIÓN ALOTÍPICA: es la variación genética dentro de una especie (alélica) que implica alelos diferentes en un locus determinado.

c) VARIACIÓN IDIOTÍPICA: es la variación en los dominios variables (sobre todo en los segmentos hipervariables). Estos son específicos para los clones de Ac individuales (idiotipos privados) o Ac que dan reacción cruzada (idiotipo publico).

3.1.6. FUNCIONES EFECTORAS DE LOS ANTICUERPOS.

La función primaria de los Ac es unirse al Ag y provocar una neutralización directa (toxinas, virus), pero hay otras funciones efectoras:

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La mayoría de las propiedades son debidas a la porción Fc de los Ac.

3.1.7. HOMOGENEIDAD Y HETEROGENEIDAD DE LOS Ac.

– La mayor parte de los Ac específicos para un Ag son HETEROGÉNEOS (no son especies moleculares únicas) porque son productos de muchas células.

– Los Ac producidos por una misma célula, aparte de ser específicos para un mismo Ag, son HOMOGÉNEOS.

– En el mieloma, una célula productora de Ac se divide incontroladamente formando células de la misma clase e igual origen (clon celular) que forma Ac normales, pero HOMOGÉNEOS.

HIBRIDOMA: fusión de una célula tumoral con un linfocito que aporta la especificidad deseada. Obtendremos Ac MONOCLONALES específicos, contra el Ag previsto, y homogéneos.

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