Respuesta inmune: anticuerpos

5. TIPOS DE ANTICUERPOS.

5.1. ANTÍGENOS T-DEPENDIENTES Y T-INDEPENDIENTES.

La activación de las células B puede suceder:

– En ausencia de LTh por Ag T-independientes.

– En presencia de LTh por Ag T-dependiente.

Sólo en la respuesta T-dependiente se produce un desarrollo completo de LB hasta células memoria, que van a dar la respuesta secundaria. EN LOS DOS CASOS HAY PRODUCCIÓN DE CÉLULAS PLASMÁTICAS.

5.1.1. ANTÍGENOS T-DEPENDIENTES.

Los Ags son reconocidos por los LT y LB.

– El Ag entra en contacto con el SI y es procesado por las CPA, que retienen fragmentos de Ag en su superficie, asociados a MHC-II.

– Los LTh y LB reconocen el Ag sobre la superficie de las CPA. Los LTh proporcionan ayuda (linfocinas) a los LB.

– Los LB proliferan y se diferencian hacia células formadoras de Ac (células plasmáticas) y hacia células de memoria.

La respuesta secundaria T-dependiente:

– Es bastante más intensa.

– Hay cambio de clase de Ac y maduración de la afinidad.

– Se generan células de memoria.

5.1.2. ANTÍGENOS T-INDEPENDIENTES.

Hay un pequeño número de Ag que estimulan a los LB sin necesidad de LTh. Los Ag T-independientes se caracterizan porque:

– Son grandes moléculas poliméricas de estructura simple y repetitiva (LPS, flagelina bacteriana, Ficoll, dextrano,..) con determinantes antigénicos muy repetidos.

– Activan los LB al realizar un entrecruzamiento de Rc de membrana. Algunos de estos Ag son mitógenos.

– Cuando están en alta concentración son capaces de activar a clones de LB con especificidades distintas a la de ese Ag (activación policlonal).

– Son muy resistentes a la degradación.

Las características de la respuesta T-independiente son:

a) La respuesta primaria a un Ag T-independiente es más débil que para un Ag T-dependiente, pero alcanzan antes la fase de meseta (concentración máxima). Es de tipo IgM.

b) La respuesta secundaria es débil, de tipo IgM y no genera memoria. No hay cambio de clase, ni maduración de la afinidad. No aparecen células de memoria (no es una respuesta primaria verdadera).

5.2. EXPRESIÓN DE LAS DISTINTAS CLASES Y TIPOS DE INMUNOGLOBULINAS

5.2.1. COEXPRESIÓN DE IgM e IgD.

Todos los genes de LAS CADENAS PESADAS se disponen en dirección descendente desde (5′)J:

(5′) VDJ-mu-delta-[gamma3-gamma1-epsilon1-alfa1]-gamma-[gamma2-gamma4-epsilon-alfa2] (3′)

Cada gen tiene una secuencia de cambio o conmutación (Switch region) en su comienzo (5′), excepto delta, que comparte esta secuencia con el gen mu. Esto permite que cualquiera de los genes se combine con VDJ para dar una DNA que después es traducido a RNAhn de una cadena pesada. La excepción son los genes mu y delta, que sólo tienen una secuencia delante del gen mu. La producción de IgM o IgD depende de la maduración (splicing) del RNAhn, que varia según el sitio de poliadenilación elegido en ese momento.

– Cuando se forma IgM, se elimina del RNAhn la secuencia correspondiente a delta.

– Cuando se forma IgD, se elimina del RNAhn la secuencia correspondiente a mu.

Se ha sugerido que, a veces, también se transcriben juntas partes mucho más largas del DNA y el empalme diferencial da lugar a otras clases de Ig que comparten la región VH (cambio del isotipo por empalme diferencial del RNA). Cada célula B inmadura puede producir mas de un isotipo de Ac a partir de un sólo transcrito de RNAhn.

5.2.2. CAMBIO DE CLASE DE LA CADENA PESADA (Isotype switching).

Después de la estimulación antigénica, los LB maduros (IgM+, IgD+) sufren un proceso de cambio de cadena pesada (isotipo), de tal forma que sintetizan Ac con la misma especificidad pero con cadenas pesadas de diferente clase a IgM o IgD. La conmutación de la clase de Ig es importante en la maduración de la respuesta inmunitaria y puede ir acompañada o precedida de mutación somática.

El cambio de clase parece deberse a una recombinación y eliminación de genes (hipótesis de los genes perdidos). Hay dos hipótesis que explican la perdida de genes durante el cambio de clase de Ig:

a) Recombinación entre los genes de una misma cromátida a partir de los sitios S y eliminación (delección) del fragmento que sobra al formarse un bucle o asa (hipótesis de la exclusión del asa).

b) Recombinación somática desigual entre los genes de las dos cromátidas del mismo cromosoma (una cromátida con los genes VDJ reordenados y otra sin ellos). Aquí, los genes no se pierden y sólo se cambian a otra cramátida no funcional (hipótesis del intercambio cromosómico desigual).

En la figura se puede apreciar que todos los genes CH (excepto el Cd ) poseen, a unos 2-3 kb corriente arriba, unas secuencias conservadas, denominadas secuencias S (secuencias de cambio de clase; la S procede del inglés «switch»). Dichas secuencias constan de repeticiones en tándem de una secuencia consenso de 52 pb; las repeticiones pueden llegar a suponer una longitud de 1 a 10 kb.

Una serie de recombinasas específicas reconocen y alinean pares de secuencias S, generando un bucle con el material intercalado entre ambas. La recombinación tiene lugar a nivel de ambas secuencias, de modo que la unidad VHDHJH queda ahora situada junto a otro de los genes CH, perdiéndose en forma de círculo el material intermedio.

5.2.3. CAMBIO DE ISOTIPO Y CITOCINAS.

En la respuesta T-dependiente tiene lugar un cambio progresivo en la clase predominante de Ig específica, de IgM a IgG, IgA o IgE (menos frecuente). El cambio de clase no es un fenómeno al azar y puede venir modulado por varia citoquinas producidas por linfocitos TH.

a) La subclase de IgG depende del tipo de estímulo:

– IgG1: en respuesta T-dependiente a Ag proteicos (Ac contra la toxina tetánica).

– IgG2: en respuesta T-dependiente a Ag no proteicos (Ac contra el polisacárido que forma la cápsula del neumococo).

b) Las citocinas también regulan el cambio de isotipo de Ig (switch):

– IL4, IL10, IL13, IFN-gamma: cambio a IgG.

– IL5, IL12, TGF-beta: cambio a IgA.

– IL4, IL13: producción de IgE.

5.2.4. INMUNOGLOBULINAS DE MEMBRANA Y SECRETADA.

La activación de un linfocito B maduro por el Ag estimula su proliferación y la secreción de Ig. Las Ig de membrana y secretora producidas por una misma célula, son idénticas excepto, por una secuencia de aminoácidos en el extremo C-terminal de las cadenas pesadas:

– Las Ig de membrana son más largas por tener una porción de aminoácidos hidrofóbicos que se insertan en la membrana (anclaje).

– Las Ig secretoras llevan una secuencia que les permite formar polímeros (peptido C).

En el gen mu hay diversos exones que contienen información para cada uno de los dominios de la región constante de la cadena pesada (CH1, CH2, CH3, CH4), y una región génica M (componente de membrana) y otra S (secuencia de detención de la traducción) entre los exones CH3 y CH4. Hay una transcripción diferencial del gen mu de la línea germinal, que puede ser transcrito de dos formas distintas:

– Si la RNA poli II se detiene al acabar de transcribir CH4, se forma Ig secretora.

– Si la RNA poli II pasa CH4 y continua transcribiendo hasta llegar a M, se forma Ig de membrana.

5.2.5. SÍNTESIS Y GLICOSILACIÓN DE INMUNOGLOBULINAS.

Las cadenas pesadas y ligeras se sintetizan en el RER. El peptido señal es degradado durante la traducción en el RER. La asociación de las cadenas ligeras y pesadas tiene lugar en el RER, donde se añaden N-oligosacáridos ricos en manosa. Las cadenas polipeptídicas son dirigidas hacia el aparato de Golgi, donde los oligosacáridos sufren un proceso de maduración. La glicosilación parece ser muy importante en la conformación local del péptido, fijación de complemento y el resto de propiedades de las Ig. Los Ac sintetizados son sintetizados en vesículas hacia la membrana plasmática para, o bien quedar ancladas o ser excretadas.

Se sabe que los Linfocitos pre-B sintetizan Ig de membrana y secretora, pero la Ig secretora se almacena en el RER unida a la proteína BiP (familia hsp70), que previene la agregación o conformación errónea de las cadenas incompletas. Este es un mecanismo que asegura que las cadenas mu de las formas secretadas no sean liberadas antes de la activación.

Las Ig se sintetizan de forma coordinada con otras proteínas como las de la cadena J que se une a IgA e IgM que son importantes en la polimerización de las formas secretadas de estas Ig.

5.3. INDUCCIÓN DE LA RESPUESTA HUMORAL.

Los Ag T-dependientes requieren la cooperación de LTCD4+ para inducir una respuesta de LB y la producción de Ac. La interacción entre los LTCD4+ y los LB condiciona:

a) Su coestimulación en el inicio de la respuesta humoral.

b) La generación de LB de memoria.

c) El cambio de isotipo de Ac.

d) La maduración de la afinidad en la respuesta humoral secundaria.

La activación de los LB se inicia con la unión del Ag a la Ig de superficie que provoca, si el Ag es multivalente, un entrecruzamiento del Rc de LB y la puesta en marcha del mecanismo de transducción de señal mediado por tirosina-kinasa. Además, el LB necesita una segunda señal que es proporcionado por el contacto con los LTCD4+ y por la IL4.

La entrada de un antígeno extraño en el organismo desencadena una respuesta inmunológica que contra él que tiende a eliminarle. Así, la eliminación del eantígeno extraño tendría tres fases:

1. Fase de equilibrio en la que el antígeno se deistribuye por el organismo.

2. Fase de decaimiento catabólico en la que el antígeno es captorurado por las células del sistema monolito macrófago.

3. Fasé de eliminación inmune. Después de la primera exposión, la eliminación del antígeno es mucho más rápida.

La cinética de producción de anticuerpos es la siguiente:

1. Fase lag (de retardo): es el tiempo que se tarda en la selección de un clon específico de células B y en la producción de células plasmáticas secretoras de Ac y de células B de memoria

2. Fase log de aumento exponencial (hasta un pico máximo)

3. Meseta

4. Declive

En total la respuesta puede durar desde unos días a varias semanas, dependiendo de la persistencia del antígeno.

En la respuesta primaria primero se produce IgM, y luego IgG, siendo en ella la contribución global de la IgM más importante. En cambio, en la respuesta secundaria se produce mucha mayor cantidad de IgG que de IgM. Durante este cambio de clase de inmunoglobulinas hay un aumento de la afinidad y la avidez debido a la selección clonal y a la hipermutación somática que se produce durante el proceso.

La respuesta secundaria posee una serie de importantes diferencias cualitativas y cuantitativas con respecto a la respuesta primaria:

1. Diferencias cuantitativas:

– Se inicia más rápidamente (menor fase lag).

– Alcanza más intensidad (100 o 1000 veces mayor).

– Dura más tiempo, como se comprueba por la fase de meseta más prolongada y su declive más lento.

2. Diferencias cualitativas:

– Ocurre cambio de clase, produciéndose preferentemente IgG, aunque también IgA e IgE.

– Tiene lugar la maduración de afinidad por hipermutación somática y selección «darwiniana» de los linfocitos con receptores de mayor afinidad.

Las células B de memoria quedan en reposo (G0) durante muchos años (incluso persisten durante toda la vida).

Sin embargo, la respuesta frente a un antígeno T-índependiente es totalmente diferente. No hay respuesta secundaria. No hay cambio de Ig ni maduración de la afinidad.