Universidad tecnológica
de
Santiago (utesa)
Asignatura
Inmunología.
Presentado a:
DRA.
Mirtha billar
Temas:
Maduración,
activación, diferenciación de linfocitos T,
Inmunoglobulinas y otras moléculas
de células B,
complejo mayor de histocompatibilidad
y vacunas.
Agrupación # 2
Nombres y matriculas:
Dharlyn
Gómez 2-10-0930
Jessica paulino 1-10-0745
Carl wenders 1-11-2545
Anny genao 2-10-1704
Esenlander
presendiu 2-11-0617
Judeline
jeudy 1-11-2221
Farlyn
inoa 2-11-1637
Nathalie
Castillo 1-10-0491
Erase
wislande 2-10-5810
Jinette
Pérez 1-10-1095
Wilkeny
Joseph 1-11-2595
Maduración, activación,
diferenciación de los linfocitos T
El receptor
clonotípico de las células T (TCR) presenta dos funciones principales según la
fase de desarrollo en que se encuentre la célula dentro del linaje de los
linfocitos T:
Durante la maduración de los timocitos en
el timo, participa en la selección tímica positiva y negativa.
Una vez que el linfocito T ha madurado,
emigra a la periferia, y entonces el receptor participa en el reconocimiento de
antígenos, lo que desencadena un programa de activación que lleva a la
proliferación y diferenciación de las células T en dos subclones: uno de
células efectoras, y otro de células de memoria.
El proceso
de reconocimiento varía según que hablemos de TCR-2 (a b ) o del TCR-1 (g d ):
en el primer caso, y como ya hemos visto, se reconocen péptidos en el contexto
del haplotipo propio del MHC clásico, y se requieren moléculas coestimuladoras
y coseñalizadoras, notablemente la CD4 (para linfocitos TH) o la CD8 (para los
linfocitos TC); en el caso del g d , no se requiere MHC clásico, y no
participan CD4 ni CD8.
Refiriéndonos
a los linfocitos con receptores de tipo a b, podemos hacer un avance resumido
de estos procesos de maduración y activación:
·
Maduración: la enorme diversidad
antigénica potencial se reduce a un 2% durante la maduración intratímica de los
timocitos: sólo llegan a madurar aquellas células restringidas a reconocer lo
no-propio en el contexto del haplotipo MHC propio (autorrestricción y
autotolerancia). Las fases finales de la maduración ocurren por dos rutas de
desarrollo diferentes que generan dos subpoblaciones: linfocitos
CD4+(restringidos por MHC-II) y linfocitos CD8+ (restringidos por MHC-I).
·
Activación: La activación de células
T maduras periféricas se inicia con la interacción entre el TCR y un péptido
antigénico enclavado en la hendidura del MHC. Como ya comentamos, la baja
afinidad (10-5M) de esta interacción ternaria se ve potenciada por la presencia
de correceptores y otras moléculas de membrana, que funcionan para fortalecer
la interacción ternaria TCR-péptido-MHC, y para transducir la señal activadora
al interior de la célula T. Ello desencadena la proliferación clonal y
diferenciación en dos subpoblaciones, una de T efectoras y otra de T de
memoria.
MADURACIÓN DE LAS CÉLULAS T
Desarrollo
del timo:
El estroma tímico surge al inicio del
desarrollo embrionario a partir de capas ectodérmicas y endodérmicas
procedentes del tercer bolsillo faríngeo y de la tercera hendidura branquial.
Estas dos estructuras se invaginan, y se cierran, y las dos capas quedan
superpuestas, de modo que la ectodérmica rodea a la endodérmica, formando el
llamado rudimento tímico.
·
La capa ectodérmica
formará los tejidos epiteliales corticales del timo;
·
La capa endodérmica
formará los tejidos epiteliales medulares.
El rudimento tímico atrae entonces
a células de origen hematopoyético, que lo colonizan: células dendríticas,
macrófagos y precursores de timocitos. Al nacer, los humanos tienen ya
plenamente desarrollado el timo.
·
En su corteza encontramos
sólo timocitos en fases tempranas de su maduración, junto con algunos
macrófagos.
·
En la médula encontramos
timocitos en fases más avanzadas de maduración con células dendríticas y
macrófagos, todos inmersos en un estroma medular a base de células epiteliales
medulares.
Rutas de desarrollo en el linaje de
las células T
El primer
marcador de superficie en aparecer es el CD2, que ya no se pierde (por lo
tanto, se trata de un marcador que caracteriza al linaje de T). Estas células pueden
escoger dos vías alternativas:
1. En una de las dos rutas, las células hacen reordenaciones
productivas de g y d y expresan CD3 en su membrana. Suponen sólo <1% de los
timocitos. Son las primeras en aparecer: se detectan al día 14 de gestación,
pero desaparecen al nacimiento.
2. La mayoría escoge una vía alternativa, que discurre de la
siguiente manera:
·
día 16º: Las células reordenan
genes de cadenas β. Si no se logran reordenaciones productivas, entran en
apoptosis. Si la reordenación es productiva, la cadena b se asocia con la
llamada cadena a sustitutiva, generando el receptor pTa:b (junto con CD3) induciendo la proliferación celular y la
coexpresión de CD4 y CD8: de este modo aparecen los timocitos grandes doble
positivos. El receptor pTa:b también induce la reordenación de genes de cadenas
a.
·
Día 17º: CD4+ CD8+ TCR-2+ (a b )
CD3+. Se trata de los pequeños timocitos dobles positivos, que dejan de
dividirse. Estas células ya provistas del complejo receptor específico van a
ser sometidas, hasta la época del nacimiento (en que alcanzan sus máximos
niveles), a selección positiva y negativa:
·
selección positiva: sobreviven
aquellas células que tengan TCR capaces de reconocer MHC-I o MHC-II de células
epiteliales del timo. Con ello se garantiza la restricción por propio haplotipo
de las células T.
·
selección negativa: de
aquellas células que han pasado la selección positiva mueren por apoptosis las
que posean TCR que reconozcan con alta afinidad péptidos propios enclavados en
el MHC o MHC propio solo. Ello tiende a garantizar la propiedad de
autotolerancia por eliminación de los linfocitos T autorreactivos.
·
Los timocitos dobles
positivos que superan la doble selección tímica se desarrollan en una de dos
posibles rutas alternativas:
·
CD4+ CD8- TCR-2+ CD3+
(representan el 10% de timocitos)
·
CD8+ CD4- TCR-2+ CD3+ (un
5% de los timocitos)
·
adicionalmente, y quizá
procedente de los anteriores, al 5º día del nacimiento se detecta una tercera
subpoblación de CD4- CD8- TCR+ CD3+.
Estas poblaciones abandonan el
timo como linfocitos T maduros vírgenes, y circulan por la periferia,
pudiéndose establecer en órganos linfoides secundarios (ganglios) y
recirculando continuamente entre sangre y linfa, a la espera de que en uno de
sus asentamientos en ganglios llegue a encontrar su antígeno; si no lo
encuentra, muere al cabo de unas 5 a 7 semanas.
Localización intratímica de las
diversas fases madurativas:
·
Los timocitos doble
negativos se localizan en la zona subcapsular de la corteza.
·
Los pequeños timocitos
dobles positivos se localizan en la corteza.
·
Los timocitos maduros CD4+
y CD8+ se ubican en la médula.
·
En la corteza, las células
epiteliales corticales establecen contactos por sus largos procesos de membrana
con los timocitos.
Selección tímica positiva y negativa
En ambos
procesos selectivos parecen jugar un papel importante las células del estroma
tímico: células epiteliales tímicas, macrófagos y células dendríticas; todas
ellas expresan en sus membranas grandes niveles de moléculas MHC-I y/o MHC-II.
Los timocitos inmaduros dobles positivos (CD4+ CD8+ TCR+ CD3+) interaccionan,
por mecanismos aún oscuros, con estas células estromales, lo que conduce a la
selección positiva y negativa.
En la
selección positiva se da interacción de los timocitos con células epiteliales
corticales del timo (Las células corticales epiteliales van provistas de largos
procesos de membrana que permiten contactos simultáneos con varios timocitos). Algunos
autores han sugerido la interacción de los timocitos inmaduros dobles positivos
con dichas células epiteliales por medio del TCR restringido por MHC podría
conllevar algún tipo de señal protectora que librara a estos timocitos de la
muerte celular programada; en cambio, la apoptosis afectaría a los timocitos no
restringidos por MHC propio.
De los
timocitos que sobreviven a la selección positiva algunos llevan TCR de baja
afinidad hacia auto-péptidos presentados por MHC, y otros llevan TCR con alta afinidad
hacia auto-péptidos presentados por ese MHC: estos últimos sufren selección
negativa, que ocurre en la zona de transición cortico-medular y en la médula
tímica, y en la que las células dendríticas y los macrófagos interaccionan con
los timocitos portadores de TCR de alta afinidad hacia {autopéptidos-MHC} o
hacia MHC solo.
Los
auto-péptidos que inducen la selección negativa son aquellos derivados de
proteínas expresadas en el mismo timo, así como aquellos procedentes de
proteínas ubicuas que llegan al timo por la circulación.
Así pues, la
autotolerancia se consigue eliminando células T (en realidad sus precursores
inmaduros, timocitos) autorreactivas, y permitiendo el desarrollo de las
específicas que reconocen péptidos extraños (no-propios) enclavados en el MHC
propio (una combinación que alguien ha denominado como "lo propio
alterado").
La selección positiva también regula otros
dos fenómenos en los que no nos vamos a detener:
·
Regulación de
reordenaciones de cadenas a: la expresión en membrana del TCR no es suficiente
para desconectar los genes de RAG y de TdT, de modo que continúa la
reordenación de segmentos génicos de cadenas a, pudiéndose dar el caso de que
una misma célula pueda tener dos tipos de TCR que tienen en común sus cadenas
b, pero que difieren en las cadenas a, si bien sólo uno de ellos será
funcional.
·
La selección positiva
también regula la expresión del correceptor (CD4 o CD8) en las células maduras
(es decir, el hecho de que dejan de ser doble positivas para convertirse en
CD4+ o CD8+). Ello depende a su vez de la especificidad del TCR por la clase de
MHC (I o II). El mecanismo de esta retención selectiva de sólo uno de los
correceptores es aún objeto de investigación y debate.
ACTIVACIÓN DE LOS LINFOCITOS T COADYUVANTES
La
activación y expansión clonal de TH es un acontecimiento central en la
producción de las respuestas inmunes específicas (tanto la humoral como la
celular). Se trata de un proceso complejo que en los últimos años está siendo
paulatinamente desentrañado. Antes de entrar en detalles, podemos resumirlo
para tener una idea general:
·
los linfocitos T vírgenes
son células en reposo que se encuentran "aparcadas" en la fase G0 del
ciclo celular. La activación, proliferación y diferenciación de estas células
es un fenómeno complejo.
·
La activación se inicia
cuando el linfocito TH interacciona, a través de su complejo TCR-CD3, con el
antígeno peptídico (exógeno) -procedente de procesamiento endosómico- enclavado
en el surco de MHC-II de una célula presentadora. En esta interacción inicial,
y en la señal que se va a producir, participan, además, moléculas accesorias,
como el correceptor CD4.
·
Esta interacción inicial
"dispara" una compleja cascada de acontecimientos bioquímicos, en la
que son esenciales actividades quinasas y fosfatasas, y que culminan con la
activación y expresión de diversos genes, entre los que se cuentan el de la
IL-2 y el de su receptor.
·
La secreción autocrina de
IL-2 por parte de los linfocitos TH hace que éstos salgan de la fase G0 y entren
y progresen en el ciclo celular: ello provoca la proliferación y diferenciación
de la célula T en dos subpoblaciones: una de células efectoras (las T
coadyuvantes o colaboradoras) y las TH de memoria.
·
Pero para que ocurra esto
se requieren, además señales coestimulatorias. Si tales señales químicas no se
suministran al tiempo en que se está produciendo la interacción específica
TCR-péptido-MHC, se induce un estado de incapacidad de respuesta inmune que se
denomina anergia, que se manifiesta en tolerancia inmunológica hacia el
estímulo antigénico.
Rutas de señalización intracelular
El TCR tiene
colas citoplásmicas cortas que por sí mismas son incapaces de señalización
intracelular. Una vez que dicho TCR se une al péptido:MHC, esta señal se transduce
al interior de la célula T por medio de los dominios citoplásmicos de CD3, el
correceptor CD4 y varias moléculas accesorias (CD2, CD45). Dicha transducción
de señal se realiza por medio de una serie de proteín-quinasas y
proteín-fosfatasas. Antes de pasar a ver las rutas bioquímicas de transducción
de señal, haremos una breve descripción de algunas de estas enzimas implicadas.
Algunas
enzimas de la ruta de señalización
Ø Proteín-quinasas
de la familia del protooncogén src
1) Proteína p56lck
·
Se trata de una
proteín-quinasa que se une a membrana mediante ácido mirístico engarzado a la
glicocola en posición 2 (Gly2).
·
Posee dos secuencias
homólogas con otras proteínas (SH2 y SH3).
·
La SH2 participará en el
reconocimiento de tirosinas fosforilables en la proteína diana.
·
La porción carboxiterminal
es la que tiene actividad de quinasa. Obsérvese la existencia de dos tirosinas
(representadas por Y): la que está en la posición 394 (denominada de regulación
positiva) es la tirosina que se fosforila al activarse el linfocito T, mientras
que la que está en posición 505 (llamada Tyr de regulación negativa) está
fosforilada (Tyr-P) en las células T en reposo, y se desfosforila cuando las
células se activan.
·
En el primer tercio se
encuentra una cisteína que será la encargada de unirse por puente disulfuro con
CD4 (o en el caso de TC, con CD8). También se asocia físicamente con las
cadenas x y e del CD3.
2) Proteína p59 fyn
·
Su estructura es muy
parecida a la de p56lck. También se encuentra anclada a la membrana por
miristilación.
·
Igualmente posee una Tyr
cerca del extremo carboxi-terminal, que cuando está fosforilada hace que la
p59fyn esté inactiva, y otro sitio Tyr capaz de recibir fosfato por
autofosforilación de esta quinasa, lo cual hace que la proteína pueda
fosforilar a otras proteínas.
·
Está físicamente asociada
a cadenas x del CD3.
Fosforilasa
ZAP-70
·
No está asociada por
miristilación a la membrana.
·
Contiene una Tyr capaz de
autofosforilarse, pero a diferencia de las proteínas de la familia src, carece
de Tyr de regulación negativa.
·
En las células T en
reposo, la ZAP-70 no se encuentra asociada al complejo TCR-CD3; sin embargo,
cuando se inicia el proceso de activación celular, y una vez que las cadenas x
y e de CD3 quedan fosforiladas por otras proteín-quinasas, la ZAP-70, por medio
de sus dominios SH2 se une a estas cadenas fosforiladas, y entonces queda
activada en su capacidad de fosforilasa.
Ø Fosfatasa
CD45 (=LCA=T200)
·
El CD45 es en realidad una
familia de fosfatasas específicas de tirosina, que aparecen en todas las
células del linaje hematopoyético excepto en los eritrocitos.
·
Existen varias isoformas,
de entre 180-200 kDa, que proceden de procesamiento alternativo de un mismo
tipo de ARN, y cada una de ellas aparece en determinados tipos celulares. Por
ejemplo, CD45RA aparece en T vírgenes mientras que CD45R0 en T cebados.
·
Tiene un dominio
extracelular, que está glucosilado; se une a la CD22.
·
Su porción citoplásmica es
larga, y cuenta con dos dominios dotados de actividad fosfatasa de tirosinas
(PTP).
·
Parece ser que una de sus
funciones es desfosforilar la Tyr-P situada cerca del extremo carboxi-terminal
de las proteín-quinasas (PTK) p56lck y p59fyn.
Modelo
actual de la activación del linfocito TH
·
La señalización a través
del complejo TCR-CD3 requiere que se agreguen muchos complejos junto con sus
correspondientes correceptores CD4, y con CD45. Los numerosos conjuntos
TCR-CD3-CD4 interaccionan simultáneamente con muchos complejos péptido:MHC-II
de la célula presentadora de Ag (se requieren al menos unos 100 de tales
complejos). Cada TCR se une al péptido antigénico enclavado en el MHC-II de la
célula presentadora de antígeno. Al mismo tiempo, el CD4 interacciona (por su
dominio extracelular) con el dominio b 2 de la MHC-II. Esta interacción parece
que provoca un cambio conformacional que se transmite a las colas citoplásmicas
de los polipéptidos del CD3 y del CD4. Ello induce la yuxtaposición de p56lck
con las secuencias ARAM (=ITAM) de las proteínas de CD3.
·
Entonces, la actividad
fosfatasa de CD45 provoca la desfosforilación de la tirosina fosforilada
(Tyr-P) carboxi-terminal de p56lck y de p59fyn, lo que supone la activación de
estas dos proteín-tirosínquinasas (PTK): se autofosforilan en la otra tirosina
(la de regulación positiva).
·
La activación de las dos
PTK citadas por autofosforilación provoca que a su vez éstas fosforilen las
cadenas del complejo CD3, reconociendo las secuencias ARAM en x y en e .
También se fosforila la cola
·
A las colas fosforiladas
de CD3 y CD4 se une ahora la ZAP-70, de modo que ésta adquiere a su vez su
actividad de proteínquinasa, con lo que puede fosforilar a cadenas del CD3 y a
otras proteínas.
·
La ZAP-70 activa y la Fyn
activa fosforilan a la fosfolipasa Cg 1 (PLCg 1), que originalmente es una
proteína citoplásmica; al fosforilarse la PLCg1 se activa y emigra al lado
citoplásmico de la membrana, reconociendo otras proteínas que tienen tirosinas
fosforiladas. Al hacer esto, se facilita que la PLCg 1 entre en contacto con su
sustrato: el fosfatidil-inositol-bifosfato (PIP2).
·
Entonces, la PLCg 1
hidroliza a este PIP2, generando inositol-trifosfato (IP3) y diacilglicerol
(DAG), cada uno de los cuales suponen el arranque de sendas rutas dentro de
esta compleja cascada activadora:
A) Ruta del inositol-trifosfato
(IP3):
1.
El IP3 se une a un
receptor específico situado en el REr, provocando la salida al citoplasma de
grandes cantidades de Ca++, y junto con IP4 provoca también la entrada desde el
exterior celular, a través de canales de calcio de la membrana citoplásmica, de
más cantidades de este catión.
2.
El aumento intracelular de
Ca++ estimula a la enzima calmodulina, que es una serín/treonín-quinasa.
3.
La calmodulina activada
activa a su vez a la calcineurina, que es una fosfatasa.
4.
La calcineurina activada
cataliza la desfosforilación del factor NF-AT citoplásmico fosforilado
(NF-ATc-P).
5.
Una vez desfosforilado, el
NF-AT emigra al núcleo, donde se junta con el factor nuclear AP1, formando
entrambos un factor de activación transcripcional de varios genes, entre ellos
el que codifica la citoquina IL-2.
Aparte de
esta secuencia de acontecimientos, los altos niveles citosólicos de Ca++ pueden
estimular igualmente a la proteín-quinasa C (PKC) y la quinasa MAP-II.
B) Ruta del diacilglicerol (DAG):
1. El DAG estimula, junto con el Ca++, a la proteín-quinasa C
(PKC), que hasta ese momento residía en el citoplasma.
2. Al activarse, la PKC emigra a la cara interna de la membrana
citoplásmica; allí, en presencia de los fosfolípidos, ejerce su función como
serín/treonín-quinasa:
·
fosforila una amplia
variedad de proteínas, entre las cuales se encuentra la codificada por el
protooncogén ras. La proteína Ras a su vez inicia otra cascada de
fosforilaciones que llega hasta las quinasas MAP. Estas quinasas parece que
emigran al núcleo, donde activan por fosforilación a factores de transcripción.
·
c-fos y c-jun se unen para
formar el ya citado AP1, que se une solo o junto con NF-AT, reconociendo en
cada caso secuencias específicas de la zona promotora/intensificadora de ciertos
genes.
·
otra de las consecuencias
de la actividad PKC es que se fosforila el componente inhibidor del factor NF-k
B que estaba retenido en el citoplasma.Al fosforilarse, el componente inhibidor
queda a merced de unas proteasas, que lo degradan. Es entonces cuando el NF-k B
puede emigrar al núcleo y unirse a secuencias específicas del promotor del gen
de IL-2 y de otros genes.
La señal coestimulatoria
Además de
las señales suministradas a partir del contacto entre el complejo TCR-CD3 con
el péptido-MHC, la activación del linfocito TH requiere una señal adicional,
denominada coestimulatoria, que puede consistir en alguna de las siguientes:
·
la citoquina IL-1,
suministrada por la célula presentadora de antígeno (APC),
·
la citoquina IL-6, de la
APC,
·
pero la señal más potente
es la que supone el contacto entre la molécula B7 (=CD80) de la célula
presentadora y la CD28 o la CTLA-4 del linfocito TH.
B7 (=CD80) consta de dos cadenas idénticas con dos dominios de tipo Ig.
Se expresa exclusivamente en células presentadoras de antígeno capaces de
estimular a linfocitos T. Se puede presentar en dos versiones estructuralmente
parecidas, denominadas B7.1 y B7.2.
La CD28 es una glucoproteína homodimérica,
cuyo monómero pesa 44 kDa, presente en linfocitos TH en reposo. Cada cadena
presenta un dominio de tipo V-Ig, y está muy glucosilada. Tiene afinidad baja
hacia la B7.
La CTLA-4 está codificada por un gen
cercano al de la CD28, presentando ambas grandes homologías. Pero la CTLA-4
sólo se expresa en linfocitos TH activados, siendo su afinidad muy alta hacia
la molécula B7. Parece que interviene en las interacciones entre TH y B (a
estudiar más adelante, en el tema 12).
La
interacción entre CD28 y B7 ejerce un efecto sinérgico sobre la señal
transmitida desde el complejo TCR-CD3, de modo que aumenta la producción de
IL-2 y la proliferación de linfocitos T coadyuvantes.
Parece que
la vía coestimulatoria se basa en la activación de proteín-tirosín-quinasas que
activan a la PLCg 1, de modo que se potencia la ruta calmodulina/calcineurina.
Por otro lado, las PTK activan un factor de transcripción (CD28R) que mejora
los niveles de transcripción de IL-2 y prolonga la vida media de su ARNm.
Activación génica
Resumiendo
la idea central emanada del apartado anterior, podemos decir que tras la
interacción del linfocito TH con el péptido enclavado en el surco de MHC-II de
una célula presentadora de antígeno, se pone en marcha unas rutas que conducen
a la activación de una serie de genes.
Pues bien,
los genes que se activan se pueden clasificar según el momento relativo de su
expresión, en tres categorías:
1.
Genes de expresión
inmediata (una media hora). Estrictamente hablando, estos genes no se activan,
sino sus productos ya preformados.
2.
Genes de expresión
temprana (1 a 2 horas): son esencialmente los que codifican las citoquinas IL-2
(así como el gen de su receptor IL-2R), IL-3, IL-6 e interferón gamma (IFN-g ).
3.
Genes de expresión tardía
(hasta 2 días o más): los que codifican ciertas moléculas de adhesión
intercelular.
Para que se
produzca la expansión clonal de los linfocitos TH se necesita un incremento en
la expresión del gen de la interleuquina 2 (IL-2) y de su receptor (IL-2R). En
esta tarea interviene una serie de proteínas reguladoras y factores de
transcripción que se unen a secuencias específicas de la zona 5’ no
codificadora (promotor/intensificador) de los correspondientes genes:
·
complejo AP1
(c-Fos+c-Jun): se une al elemento TRE
·
factor nuclear NF-AT
·
factor {AP1+NF-AT}, que es
específico de las células T: se une al elemento ARRES
·
complejo
Oct-1+Oct-2+OAP: se une a OBM
·
factor NF-kB: se une a la
secuencia kB-RE.
La forma
fosforilada (citoplásmica) de NF-AT, al activarse el linfocito T, se
desfosforila por la acción de la calcineurina, con lo que se activa y emigra al
núcleo; allí forma complejo con AP1, reconociendo una secuencia específica
(denominada ARRES) del promotor de los genes de IL-2 y de IL-2R.
Esta
desfosforilación del NF-AT se puede inhibir por la acción de drogas como la ciclosporina
A (Cs-A) o el FK506:
La Cs-A forma complejo con la
inmunofilina del individuo, y dicho complejo bloquea la acción desfosforiladora
de la calcineurina hacia el factor NF-ATc-P. Ello provoca el bloqueo de la
activación de los linfocitos TH, con lo que disminuye la intensidad de la
respuesta inmune.
Por esta
razón estos fármacos se emplean para la inmunosupresión de enfermos
trasplantados o con injerto.
ANERGIA CLONAL
La unión de
un linfocito TH con un complejo péptido-MHC II de una célula presentadora de
antígeno puede conducir a dos tipos de respuestas opuestas:
·
activación y expansión
clonal
·
anergia clonal
La anergia
clonal es la incapacidad proliferativa de un linfocito tras un contacto con el
complejo péptido-MHC, y se debe a la carencia de la señal coestimulatoria
proporcionada por la interacción entre CD28 del linfocito TH y B7 de la APC. No
se trata de una mera no-respuesta pasiva, sino que la anergia es un estado
activo de no proliferación. Para ilustrar estas ideas, nos remitimos a unos
experimentos:
1.
Si ponemos en contacto
linfocitos TH con APC fijadas por glutaraldehido (y que por lo tanto no
expresan moléculas B7 en su membrana), el linfocito entra en anergia. Esto se
debe a que aunque ha contactado por su complejo TCR-CD3 con el péptido-MHC
(señal #1), la APC no le ha suministrado la señal coestimultoria (señal #2),
con lo que el TH produce poca IL-2.
2.
Para confirmar que la
anergia es un estado activo, tomemos el linfocito hecho anérgico en el
experimento 1) y mezclémoslo con APC normales: pues bien, a pesar de que ahora
en principio están disponibles las moléculas implicadas en la señal #2, el
linfocito TH sigue sin capacidad de respuesta. Es decir, una vez que un
linfocito ha sido hecho anérgico, ese estado se mantiene a pesar de que a
posteriori se le suministre la señal coestimuladora.
3.
Para demostrar que la
señal #2 (coestimulatoria) es distinta de la señal #1, se puede realizar el
siguiente experimento: tomamos linfocitos normales, y los ponemos
simultáneamente en contacto con una APC fijada por glutaraldehido y con una APC
alogénica (de distinto haplotipo MHC) normal (no fijada). El resultado ahora es
que el linfocito se activa de modo normal. Esto se debe a que la APC fijada le
suministra la señal #1 específica (dependiente de interacción TCR-péptido-MHC)
aunque no la señal #2; pero dicha señal coestimulatoria se la suministra la APC
alogénica, que posee su B7.
El
requerimiento simultáneo de ambas señales implica que sólo las APC
profesionales pueden iniciar las respuestas inmunes dependientes de células T.
Ello es importante para evitar la autoinmunidad. Como se recordará, no todos
los clones de T potencialmente autorreactivos son eliminados durante la
maduración tímica. Los clones que "escapan" podrían en principio
reconocer auto-péptidos en cualquier célula propia (señal #1), y luego
interaccionar con una APC, que les suministraría la señal coestimulatoria
(señal #2), con lo que se activarían, iniciando una peligrosa reacción de
autoinmunidad.
Pero como hemos visto, la realidad es que para que un linfocito
T virgen sea activado, se le deben suministrar las dos señales al mismo tiempo
y en la misma célula, y este criterio sólo lo cumplen esas células
presentadoras profesionales. De esta manera, se evita la autoinmunidad, y de
hecho, si la célula T reconoce un autopéptido en ausencia de la señal de B7
entra en anergia, con lo ese clon será autotolerante.
POBLACIONES PERIFÉRICAS DE CÉLULAS T
MADURAS
Células T a b
Un 90-95% de
las células T periféricas son de tipo a b (o sea, TCR-2), existiendo una
proporción de CD4+ doble que las CD8+. En general, las CD4+ funcionan como
células T coadyuvantes (TH) y las CD8+ lo hacen como T citotóxicas (TC), aunque
parece que ambas poblaciones expresan el mismo repertorio de segmentos
variables (Va y Vb ). La población circulante (periférica) de células T
consiste en T vírgenes, T efectoras y T memoria.
Linfocitos T vírgenes: resumen de su
ciclo de vida y de su activación hasta células efectoras
Las células
T CD4+ y T CD8+ vírgenes inmunocompetentes que acaban de madurar abandonan el
timo y entran en circulación en un estado de reposo (G0 del ciclo celular). Se
caracterizan por:
·
bajos niveles de moléculas
de adhesión
·
altos niveles del receptor
de alojamiento (homing) llamado L-selectina, que les permite unirse a la
dirigina (addressin) vascular de las vénulas de endotelio alto (HEV) de los
ganglios linfáticos. Esto permite la extravasación del linfocito virgen hasta
el interior del ganglio a partir de la circulación.
·
Expresan la isoforma de
alto peso molecular de CD45 (llamada CD45RA), implicada en la transducción de
la señal de activación.
Resumen de
lo que pasa con los linfocitos T vírgenes una vez que salen del timo:
1. Los linfocitos T vírgenes
recirculan continuamente entre la sangre y la linfa. Poseen la capacidad de extravasarse desde la corriente
sanguínea hasta alguno de los órganos linfoides secundarios, debido a las
interacciones entre sus receptores de alojamiento y las diriginas vasculares de
las HEV de los ganglios y del MALT. En estos órganos establecen contactos cada
día con muchas células presentadoras de antígeno. Si no la encuentra, el
linfocito T sale del ganglio vía linfático eferente, pasa a circulación, puede
entrar a tejidos, y eventualmente regresa al sistema linfático. De esta manera,
aumenta la probabilidad de que un linfocito T encuentre la combinación adecuada
de péptido:MHC para la que están preparados sus receptores TCR.
2. Cuando una célula T virgen
se encuentra en la paracorteza del ganglio con una APC que le muestra la
combinación adecuada de péptido:MHC, deja de migrar, y se embarca en los pasos que le conducirán a ser activada
y a producir un clon de linfocitos T "armados" efectores.
3. Los tres tipos de células
presentadoras de antígeno profesionales del ganglio son el macrófago, las
células dendríticas interdigitantes y las células B. Estos son los únicos tipos celulares capaces de suministrar
la señal coestimulatoria. En próximos temas iremos viendo cómo cada una de
estas células cumplen misiones concretas, procesando antígenos de clases
diferentes de microorganismos, pero ya podemos ver en los esquemas cómo cada
tipo de APC se localiza en una zona o zonas determinadas del ganglio. La producción
de T efectoras tarda varios días en producirse, al cabo de los cuales dichas
células "armadas" salen del órgano linfoide secundario para emigrar a
los sitios de infección, donde ejercerán los efectos pertinentes.
Interacciones celulares que conducen
eventualmente a la activación del linfocito T:
·
Cuando las células T
emigran a la paracorteza del ganglio, se van uniendo transitoriamente con las
APCs que encuentran en su camino. Esta unión inicial es inespecífica, y en ella
participan moléculas de adhesión celular: CD2 y LFA-1 de T, que reconocen
respectivamente a LFA-3 y las diversas ICAM (ICAM-1, -2 y -3) de la APC.
·
Esta unión es transitoria,
y permite que mientras tanto el linfocito T "escrute" grandes números
de moléculas MHC de la APC, en busca de la combinación adecuada péptido:MHC.
·
Si no encuentra esa
combinación específica, la célula T se despega de la APC y sigue su camino,
interaccionando con otras APCs. Al cabo de unos días, si no ha encontrado el
pertinente péptido antigénico enclavado en el surco de MHC, abandona el ganglio
vía linfático eferente.
·
Si el linfocito T
encuentra su combinación péptido:MHC, la señalización a través del complejo TCR-CD3
induce un cambio conformacional en las moléculas de LFA-1, de modo que éstas
aumentan su afinidad por las ICAM de la APC. Ello permite a su vez estabilizar
la unión específica entre la célula T y la APC, con lo que el contacto entre
ambas se prolonga (hasta varios días), de modo que da tiempo a que el linfocito
T se active y prolifere hasta diferenciarse en un clon de células T armadas
efectoras.
Linfocitos T efectores
Unas 48
horas después de su activación, la célula T se convierte en un blasto y comienza a proliferar en el ganglio
linfático, diferenciándose al cabo de 5-7 días en una subpoblación de células
efectoras especializadas y otra subpoblación de T de memoria. Las células T
efectoras pueden ser de tres tipos funcionales diferentes:
·
TC: son las T matadoras
(citotóxicas), que suelen ser fenotípicamente CD8+.
·
TH1: son las denominadas T
inflamatorias, y su papel estriba en activar a macrófagos. Suelen ser
fenotípicamente CD4+.
·
TH2: denominadas T
colaboradoras o coadyuvantes en sentido estricto, especializadas en secretar
ciertas citoquinas que son esenciales en la activación de células B y T. Suelen
ser CD4+.
·
Las T se activan en los
órganos linfoides secundarios, tras su contacto con las APCs profesionales,
contacto en el que reciben las dos señales (la específica y la
coestimulatoria).
·
Una de las manifestaciones
centrales de la activación del linfocito T es que al final de la compleja
cascada de fosforilaciones y desfosforilaciones que vimos se induce la
expresión de varios genes, de los cuales los más importantes son el de la IL-2
y el de su receptor (IL-2R).
·
La secreción autocrina de
IL-2 por parte del linfocito T suministra las señales iniciales que permiten
que éste entre en el ciclo celular (sale de G0): se activa y prolifera, de modo
que durante 4 o 5 días de crecimiento rápido se va produciendo un clon expandido.
·
Finalmente, las células
procedentes de esta activación y proliferación se diferencian a células T
efectoras ("armadas").
Las T
efectoras pueden ser de tres tipos, pero aparte de que cada uno posee un
arsenal específico, todas comparten una serie de importantes caracteres que las
distinguen de las T vírgenes:
·
Sus requerimientos de
activación son diferentes a las T vírgenes: ya no necesitan la señal
coestimulatoria.
·
Tienen más sensibilidad a
la activación, en parte debido al aumento de moléculas de adhesión CD2 y LFA-1.
·
En los humanos, la mitad
de las T efectoras pierden la L-selectina (el receptor de alojamiento), por lo
que ya no tienden a extravasarse a los órganos linfoides secundarios.
·
En cambio, expresan otra
molécula, la VLA-4, que permite que el T efector se una al endotelio vascular
cercano al sitio de infección. De esta manera, pueden pasar a los tejidos donde
se encuentra el microorganismo invasor, donde ejercerán su papel efector.
Todas las
funciones efectoras de las T armadas dependen de que interaccionen
adecuadamente con una célula propia, que llamaremos célula objetivo.
·
Las Tc efectoras se suelen
denominan linfocitos T citolíticos (CTL), y su célula objetivo es una célula
diana, es decir, una célula propia nucleada infectada intracitosólicamente.
·
Las TH1 (inflamatorias)
tienen como objetivo a macrófagos que ya contienen en sus vacuolas algún
parásito. El efecto de la unión al macrófago será su activación, que le ayudará
a eliminar al invasor.
·
Las TH2 (colaboradoras
"clásicas") tienen como objetivo principal a los linfocitos B, a los
que suministrarán señales claves para que éstos se activen, proliferen y se
diferencien hasta células plasmáticas secretoras de anticuerpos.
Rasgos comunes:
1. La T armada sale del órgano linfoide secundario y emigra a
los tejidos donde existe infección, guiada por cambios en la membrana del
endotelio ("endotelio inflamado"), que son reconocidos por receptores
como el VLA-4.
2. La primera interacción de la T con su célula objetivo es a
través de moléculas de adhesión celular, carentes pues de especificidad
antigénica. El hecho de que la T efectora posee niveles superiores de LFA-1 y
CD2 hace que se puedan unir mejor a células no presentadoras, que tienen
menores niveles de ICAMs y LFA-3 que las APC.
3. La interacción inespecífica mediante moléculas de adhesión
celular es breve, a no ser que en ese pequeño lapso de tiempo, el complejo
TCR-CD3-correceptor interaccione con la combinación adecuada péptido:MHC. En
este caso, la unión específica provoca un cambio en LFA-1, que hace que la unión
entre T y la célula objetivo dure más tiempo, tiempo durante el cual la célula
T libera sus moléculas efectoras al estrecho espacio intercelular que separa a
ambas células.
4. En este período de interacción estable desencadenado por la
unión específica, la célula T experimenta un notable fenómeno de polarización
celular:
·
Se produce la
reorganización del citoesqueleto, de modo que tanto el aparato de Golgi como el
centro organizador de los microtúbulos se colocan en la zona de citoplasma
cercana a la parte de la membrana que está en contacto con la célula objetivo.
·
Los gránulos de la célula
T se orientan hacia esa zona de membrana, con la que finalmente se fusionan,
liberando su contenido por exocitosis. La consecuencia es que en el estrecho
espacio intercelular se produce una gran concentración de esas moléculas
efectoras, que al llegar a la célula objetivo desencadenarán una serie de
respuestas destinadas a eliminar el parásito.
5. Esas moléculas secretadas o de membrana producidas de modo
polarizado por la célula T son las mediadoras de las funciones efectoras.
6. Los linfocitos T
efectores son de vida corta: al cabo de 2 o 3 días mueren por apoptosis, una
vez cumplida su misión, y ante la bajada del nivel de citoquinas activadoras
como la IL-2.
Linfocitos T de memoria
·
Los T de memoria surgen
como subpoblaciones diferenciadas a partir de la proliferación de T vírgenes y
T efectores durante una respuesta primaria.
·
Permanecen en reposo (fase
G0) durante mucho tiempo, como una subpoblación expandida, una vez que ha
declinado la subpoblación "hermana" de células T efectoras.
·
Están preparadas para
responder de un modo más rápido e intenso cuando se vuelvan a encontrar con el
antígeno. Ello se debe en parte a que poseen menores requerimientos para ser
activadas.
·
En general poseen el mismo
tipo de moléculas de membrana que los T efectores correspondientes. De hecho,
los T de memoria y los T efectores son difíciles de distinguir entre sí, salvo
que los primeros están en fase G0 y tardan más tiempo en responder que los T
armados.
·
Recirculan continuamente
entre la sangre y la linfa, Al carecer de L-selectina, no se unen a las vénulas
de endotelio alto (HEV) de los ganglios. En cambio, tienden al tejido terciario,
incluyendo la lámina propia del intestino, superficies epiteliales de pulmones,
de piel, etc. En general tienden a emigrar al tejido en el que las células T
progenitoras fueron estimuladas durante la respuesta primaria. Esto es un valor
adaptativo, ya que es evidente que si un patógeno entró por determinado sitio,
es probable que una segunda entrada de ese agente tenga lugar en el mismo tipo
de tejido.
Células T g d
Estos
linfocitos no fueron descubiertos hasta 1986, en que se reconocieron como una
pequeña población de células T periféricas que expresan CD3 pero no el
"típico" receptor TCR a b .
Constituyen
del 5 al 10% de los T periféricos, y del 1 al 3% de los residentes en ganglios
y otros órganos linfoides. Sin embargo, son muy abundantes en la piel, y los epitelios
intestinal y pulmonar.
En ratón, hasta el 1% de todas las células
epidérmicas son linfocitos T g d , que se conocen con el nombre de células
dendríticas epidérmicas (DEC). Dichas células expresan los marcadores Thy-1, g
d , CD3, pero no CD4 ni CD8. Proceden del timo.
En el epitelio intestinal existe una
población diferente de linfocitos intraepiteliales (IEL).
Expresan g d , CD3 y
CD8, pero carecen de Thy-1 (que como vimos, es el marcador de linaje de las
células T maduradas en el timo). Es probable que no procedan del timo, sino de
la médula ósea.
Estos
linfocitos epiteliales no recirculan, sino que son residentes fijos en esos
tejidos epiteliales. Lo curioso es que en cada tipo de epitelio la población
residente de T g d muestra un repertorio muy limitado de reordenaciones de
segmentos variables; además proceden de "oleadas" distintas surgidas
durante la vida fetal.
Hay dos primeras oleadas de células g d ,
cada una de las cuales se aloja en sitios distintos del animal adulto:
·
la primera oleada usa el
segmento Vg 5, y termina alojándose en la epidermis como células dendríticas
epidérmicas (DEC).
·
La segunda oleada usa el
segmento Vg 6 y va a parar al epitelio del tracto respiratorio.
Ambas
oleadas usan la misma región Jg y emplean el mismo tipo de cadena d . A
diferencia de lo que ocurre con las a b , no hay adición de N-nucleótidos (no
hay actividad de la desoxinucleotidil-transferasa terminal).
Tras las
oleadadas discretas de linfocitos epiteliales tiene lugar una gran oleada
continua en la que ya se usan más tipos de segmentos Vg , y ya existe adición
de N-nucleótidos. Estos son los linfocitos T g d que se localizan en tejidos
periféricos, o como linfocitos intraepiteliales (IEL) del intestino. Pero aún
empleando mayor diversidad de receptores, exhiben una gama limitada, preparada
para detectar sólo cierto tipo de antígenos.
El papel y
significación de estos enigmáticos linfocitos g d es objeto de debates
actualmente:
·
Puesto que estos
linfocitos expresan en cada epitelio un solo tipo de receptor, y puesto que no
recirculan, se ha propuesto que están especializados en reconocer alteraciones
de las superficies de las células epiteliales cuando son infectadas por ciertos
patógenos; es decir, más que reconocer a cada patógeno concreto, lo que harían
sería detectar rasgos "generales" de células epiteliales que
indicarían la presencia de infección. Se cree que estos patógenos inducen
proteínas anti-estrés (por ejemplo, proteínas Hsp frente al choque por calor),
y de alguna manera este tipo de cambio es lo que reconocerían los linfocitos g
d .
·
También parece que los
linfocitos intraepiteliales tienen una actividad citotolítica constitutiva:
pueden matar enterocitos infectados sobre la base de que éstos poseen una
expresión aberrante de moléculas de clase IB del complejo MHC. Sin embargo, no
parecen estar restringidos por el MHC clásico.
·
Puede que estos linfocitos
sean parte de una línea de defensa inespecífica. Se ha sugerido que pueden
representar el nivel más temprano y primitivo en la evolución de la inmunidad
"específica" mediada por células. Estas T se habrían especializado en
reconocer y combatir patógenos que entran por piel o por intestino.
INMUNOGLOBULINAS Y OTRAS
MOLECULAS DE CELULAS B
El punto clave del sistema inmune adaptativo es su
capacidad de reconocimiento específico de cualquier tipo de molécula o
partícula extraña. Para ello, el sistema inmune cuenta con las inmunoglobulinas
(Ig) y con los receptores de los linfocitos T (TCR), los cuales exhiben tres
importantes propiedades:
·
diversidad
·
heterogeneidad
·
procedencia a partir de reordenaciones de genes.
Las inmunoglobulinas funcionan como:
1. la parte específica del
complejo de las células B, a nivel de membrana, que reconoce al antígeno;
2. moléculas circulantes, es
decir anticuerpos secretados por las células plasmáticas procedentes de
activación, proliferación y diferenciación de células B. Estos anticuerpos se
localizan en el suero, en los líquidos tisulares (intersticiales) y recubriendo
ciertos epitelios internos. Estas Ig circulantes son los efectores de la rama
humoral del sistema inmune específico (de hecho inician la fase efectora, pero
como veremos, la eliminación definitiva del Ag no suelen hacerla directamente
los anticuerpos).
Los receptores de células T aparecen sólo como moléculas
de membrana de los linfocitos T. Reconocen al antígeno restringido por el MHC
de la célula diana o de la célula presentadora. Suministran la base de la
inmunidad celular específica (en el caso de los linfocitos TC) y del mecanismo
de los linfocitos T colaboradores (TH).
APROXIMACIÓN
HISTÓRICA AL ESTUDIO DE LAS INMUNOGLOBULINAS
Porter sometió la IgG a digestión breve con la enzima
papaína, tras de lo cual realizó con los fragmentos resultantes una separación
cromatográfica en carboximetil-celulosa.
Dedujo que cada molécula de IgG había sido escindida por
la papaína en dos fragmentos idénticos, capaces de unir antígeno (fragmentos
Fab) y un fragmento cristalizable (Fc).
·
Experimentos de Kabat & Tiselius (1939): demostraron que la llamada
fracción g -globulínica de las proteínas del suero era la responsable de la
actividad anticuerpo (por eso, a los anticuerpos se les ha denominado durante
mucho tiempo como g -globulinas).
·
Porter y Edelman (por separado, en los años 50 y 60) realizaron diversos
experimentos usando ultracentrifugación para separar las g -globulinas,
obteniendo una fracción que poseía un coeficiente de sedimentación de 7S, a la
que llamaron IgG, con un peso molecular de unos 150.000 Da.
·
Nisonoff realizó experimentos parecidos a los de Porter, pero en lugar
de digerir la IgG con papaína, empleó pepsina. Del ulterior análisis
cromatográfico dedujo que la pepsina había roto cada molécula de IgG en un
fragmento capaz de unir Ag pero con doble valencia [fragmento F(ab’)2], y una
serie de pequeños fragmentos pequeños no cristalizables, procedentes del Fc
original.
·
Edelman sometió la IgG a un tratamiento reductor con mercaptoetanol (que
provoca la rotura de los puentes disulfuro), con posterior electroforesis
desnaturalizante de los péptidos resultantes. Sus resultados indicaban que la
IgG estaba compuesta de dos tipos de cadenas polipeptídicas, una pesada (cadena
H) y otra ligera (cadena L).
Ensamblando todos estos resultados se obtenía el primer
modelo de la estructura de una inmunoglobulina: cada molécula de IgG está
compuesta de
·
Dos cadenas H, cada una de unos 50.000 Da.
·
Dos cadenas L, cada una de unos 25.000 Da.
·
Cada cadena L está unida a una H por un puente disulfuro.
·
A su vez, las dos cadenas H está unidas entre sí por puentes disulfuro.
Estudios de secuenciación de las inmunoglobulinas.
·
El abordaje de la secuenciación de las Ig se encontró con un problema de
base: aunque la estructura general de las todas las inmunoglobulinas es
parecida, existe una enorme diversidad de secuencias y especificidades frente a
distintos antígenos. ¿Cómo obtener y purificar una Ig concreta homogénea que
permitiera la secuenciación de sus aminoácidos?
·
En principio hubo que recurrir a muestras de pacientes aquejados de
mieloma múltiple: en esta enfermedad un tipo concreto de células plasmáticas
(con una especificidad concreta) se ha vuelto canceroso, y secretan grandes
cantidades de la correspondiente Ig, que llega a representar el 95% del total
de inmunoglobulinas del individuo. Otra ventaja es que los pacientes presentan
en la orina las llamadas proteínas de Bence-Jones, que son cadenas L en exceso
procedentes del mieloma. De esta forma fueron posibles los primeros análisis de
secuencia de las inmunoglobulinas.
·
Recientemente la secuenciación se ha facilitado notablemente por la
disponibilidad de los anticuerpos monoclonales.
ESTRUCTURA
DE LAS INMUNOGLOBULINAS
Cadenas
L
Cuando se comparan distintas proteínas de Bence-Jones se
observa que los 100 a 110 primeros aminoácidos difieren entre unas y otras,
mientras que los 100-110 últimos son prácticamente idénticos. Ello permite
distinguir dos regiones claramente diferenciables en las cadenas ligeras:
·
región carboxi-terminal, constante (región C)
·
región amino-terminal, variable (región V)
Además, existen dos posibles versiones de cadenas L,
según dos variantes en la región C:
·
cadenas k (kappa)
·
cadenas l (lambda)
En una misma Ig existen dos cadenas k o dos cadenas l ,
pero nunca una de cada tipo. Hay 60 cadenas de tipo K y 40 de tipo I. en la
especie humana, existen cuatro subtipos, denominados l 1 a l 4.
Cadenas
H
La cadena pesada posee unos 440 aminoácidos (menos dos
tipos, que poseen unos 550). Cada cadena pesada posee una región amino-terminal
de 100 a 110 aminoácidos, cuya composición es variable (VH). El resto de la
cadena H muestra en humanos cinco patrones básicos de secuencia, distinguibles
entre sí, que configuran cinco tipos de cadenas pesadas según la porción
constante (CH). La longitud de esta porción constante suele ser de 330
aminoácidos, salvo en dos tipos, que poseen 440 aminoácidos.
Cada uno de los tipos de cadena pesada recibe una
denominación a base de una letra griega, y determinan lo que se denomina clases
o isotipos de inmunoglobulinas:
Cadena h según la posición c
|
Longitud de la porción (en aminoácidos )
|
Clase o isotipo de Ig
|
y
|
330
|
IgG
|
u
|
440
|
IgM
|
a
|
330
|
IgA
|
s
|
330
|
IgD
|
E
|
440
|
IgE
|
En el caso de las IgG e IgA, se pueden distinguir,
además, pequeñas diferencias de secuencias dentro de cada clase, que dan origen
a subclases, que en humanos son
·
IgG1, IgG2, IgG3, IgG4
·
IgA, IgA2.
En otras especies de mamíferos también se han detectado
subclases de IgG e IgA, pero las subclases de las diferentes especies son
distintas entre sí. Esto nos sugiere que las subclases han ido apareciendo
tardíamente durante la evolución dentro de cada línea filogenética, por lo que
no son comparables entre distintas especies.
Cada tipo (o en su caso, cada subclase) de cadena pesada
H puede combinarse por separado con cada una de las dos versiones (k o l ) de
cadenas L.
Estructura
en detalle de las Inmunoglobulinas
Al ser proteínas formadas por dos tipos de cadenas
polipeptídicas, en las inmunoglobulinas podemos distinguir estructura primaria,
secundaria, terciaria y cuaternaria:
1. La estructura primaria (la
secuencia lineal de aminoácidos) explica que existan regiones V y regiones C
tanto en cadenas H como en L.
2. Estructura secundaria:
existen abundantes láminas b antiparalelas, cada una de ellas formadas por 3 o
4 cadenas b antiparalelas, mantenidas por puentes de hidrógeno entre grupos
-NH- y -CO-.
3. La estructura terciaria es a
base de dominios globulares compactos. Cada dominio globular consta de dos capas
(láminas) b conectadas entre sí por un puente disulfuro característico. Dos
dominios globulares consecutivos se conectan entre sí por secuencias cortas de
aminoácidos sin estructura especial.
4. Estructura cuaternaria: los
dominios globulares de cadenas L y H adyacentes interectúan dando la
conformación global característica de las inmunoglobulinas.
Cada cadena L se conecta con la H adyacente por un puente
disulfuro, a nivel de la parte C-terminal de la cadena L.
Las dos cadenas H se conectan entre sí por al menos un
puente disulfuro (como veremos, hay clases y subclases con abundantes puentes
disulfuro enlazando las dos cadenas pesadas).
Además, muchas Ig poseen cadenas de polisacáridos unidos
covalentemente a algun(os) dominio(s), lo cual evidentemente colabora a la
estructra global tridimensional de la molécula.
La estructura cuaternaria de la Ig es la que permite sus
dos funciones características: unión al Ag y actividad biológica efectora.
A continuación vamos a describir en detalle la estructura
de los dominios de las inmunoglobulinas, comenzando con un estudio general, y
continuando con la caracterización de los diferentes dominios o parejas de
dominios.
Estructura
en detalle de un dominio típico de inmunoglobulina
Cada tipo de cadena (H y L) de Ig se puede considerar
formado a partir de dominios globulares elongados. Cada dominio consta de unos
110 aminoácidos, y sus dimensiones son de 2,4 x 4,2 nm. Cada dominio está
mantenido por un puente disulfuro que enlaza dos cisteínas invariantes, que en
la secuencia lineal están separadas entre sí por unos 60 aminoácidos.
·
Las cadenas L poseen un dominio variable (VL) y un dominio constante
(CL).
·
Las cadenas H poseen un dominio variable (VH) y 3 o 4 (según clase)
dominios constantes (CH1, CH2, CH3, y en su caso, CH4).
La estructura en detalle de los dominios pudo ser puesta
de manifiesto empleando la cristalografía y difracción de rayos X: cada dominio
presenta una estructura compacta característica, denominada pliegue de
inmunoglobulina. El hecho de que existan determinados aminoácidos conservados
que guardan su posición relativa implica que la estructura.
Esta estructura terciaria peculiar consiste en un
"sandwich" de dos láminas b paralelas respecto del eje longitudinal
del dominio. Una de las láminas consta de 3 cadenas b antiparalelas, y la otra
de 4 cadenas b antiparalelas. Entre dos cadenas b consecutivas existe un bucle,
de longitud variable según los casos. Las dos capas b están estabilizadas entre
sí por un puente disulfuro conservado (que une dos cys separadas en la
secuencia por otros 60 aminoácidos aproximadamente), y por interacciones
hidrofóbicas entre grupos químicos de las cadenas laterales de aminoácidos.
Alguien ha
comparado acertadamente esta estructura con un bollo de pan, partido
longitudinalmente en dos rebanadas, pegadas entre sí por mantequilla (enlaces
hidrófobos) y atravesadas por un palillo de dientes (enlace disulfuro).
El pliegue típico de la Ig condiciona a su vez
interacciones no covalentes entre dominios emparejados de dos cadenas
diferentes:
·
entre dominios idénticos: CH2-CH2 y CH3-CH3.
·
entre dominios no idénticos: VH-VL y CH1-CL.
Estructura
y función de los dominios variables
La variabilidad de secuencia de los dominios variables no
está repartida uniformemente, sino en varias regiones denominadas regiones
hipervariables:
·
tres regiones en el dominio VL: L1, L2 y L3
·
tres regiones en el dominio VH: H1, H2 y H3.
En cada caso, la suma de estas tres regiones no
representa más que el 15-20% del total del dominio. El restante 80-85% es mucho
menos variable.
·
Las regiones hipervariables se denominan CDR (iniciales en inglés de
regiones determinantes de complementariedad, ya que conjuntamente forman el sitio
de unión al epitopo). Cada CDR consta de unos 10 aminoácidos. La CDR3 suele ser
la más variable de las tres.
·
Las regiones más constantes se denominan regiones FR, es decir, regiones
de armazón o de entramado. Ellas son las que en este caso de los dominios V
constituyen la estructura característica de dos láminas b unidas entre sí.
·
Las regiones CDR de las cadenas L y H están situadas espacialmente de
modo que se proyectan hacia afuera, y están cercanas una a otra en la
configuración global. Esto crea la estructura tridimensional adecuada para la
unión con el antígeno.
Obsérvese que la cadena L presenta dos cadenas b
adicionales (c’ y c’’), pero su organización global es como acabamos de
describir.
Así pues, la región de entramado (FR) suministra un
"andamio" que soporta las 6 regiones CDR (tres de cada cadena). Este
andamio rígido es el que constituye el dominio globular carácterístico,
mientras que el conjunto de las seis CDR de cada brazo Fab suministra una
enorme variedad de tipos de Ac, cada uno de ellos con una especificidad
antigénica diferente. Dicha especificidad depende de la longitud de las CDR y
de la composición de aminoácidos de estas CDRs.
La cristalografía de rayos X de alta resolución se ha
aplicado hasta ahora a unos 20 complejos Fab-Ag, lo que ha permitido extraer
varias generalizaciones sobre el sitio de unión al Ag:
En el caso de Ag globulares, el Ac contacta con el Ag a
través de una superficie amplia (de unos 700-900 Å2), relativamente plana y
suavemente ondulada. Obsérvese en las imágenes cómo cada protrusión del Ac se
corresponde con una depresión del Ag, y cada depresión del Ac lo hace con una
protrusión del Ag.
En estos casos,
15-20 aminoácidos del Ac contactan con un número similar de aminoácidos de la
proteína globular antigénica. Entre 6 y 14% del epitopo se encuentra
"enterrado" en alguna hendidura del Ac.
En el caso de antígenos pequeños (p. ej., fosforilcolina,
angiotensina-II), el sitio de unión en el anticuerpo es más pequeño (200-700
Å2) y presenta alguna hendidura profunda, donde queda enterrada buena parte del
epitopo (70-90%).
De las 6 regiones CDR, al menos cuatro contactan con el
epitopo, y frecuentemente lo hacen las seis. En general, parece que la
contribución de las CDR de VH es más importante que las de VL.
En algunos casos, la unión Ac-epitopo se produce con
cambios conformacionales en uno o en ambos, lo que permite un mejor ajuste
entre los dos.
Estructura
y función de los dominios constantes
Los dominios constantes de la porción Fc de las Ig están
relacionados con diversas funciones biológicas de los anticuerpos. Los dominios
constantes se asocian por parejas:
·
CL-CH1
·
CH2-CH2
·
CH3-CH3
Dominios
CL-CH1
La interacción no covalente entre ambos dominios es más
débil que la que existe entre VL y VH. Sin embargo, CL y CH1 se unen
covalentemente entre sí por un enlace disulfuro situado a nivel del extremo
C-terminal de la cadena L.
La interacción entre estos dos dominios confiere una
serie de propiedades a las moléculas de anticuerpos:
·
La interacción CL-CH1 sirve a su vez para mantener unidos mejor a VL y
VH entre sí.
·
La existencia de esta pareja de dominios hace que el brazo Fab (cuya
parte esencial para unirse al Ag estriba en los dominios V) sea más largo, lo
cual facilita la rotación del brazo, que a su vez mejora la capacidad de
interacción del brazo Fab con el Ag.
·
Pueden contribuir a aumentar aún más la diversidad de Ac, al permitir
más posibles asociaciones entre VH y VL.
Región
bisagra
Las cadenas pesadas de tipo g , a y d presentan entre el
primer y segundo dominios constantes una secuencia de aminoácidos sin homología
con otros dominios, denominada región bisagra o región Fx. Se trata de una zona
rica en prolina, que confiere flexibilidad, y que hace que los dos brazos Fab
puedan rotar independientemente uno respecto del otro, formando ángulos
variados respecto a Fc.
De esta forma los brazos Fab se pueden mover y girar para
alinear mejor las regiones CDR con respecto a los epitopos a los que se van a
unir. Igualmente esto permite que la porción Fc se pueda mover para mejorar sus
diversas funciones efectoras.
En la región bisagra existen abundantes prolinas, lo cual
determina su estructura desplegada, flexible y sensible al ataque por proteasas
(recuérdese la actuación de la papaína y la pepsina). Igualmente existen
algunas cisteínas, lo cual permite la formación de puentes disulfuro entre las
dos cadenas pesadas a este nivel.
Las cadenas pesadas m y e carecen de región bisagra, pero
en su lugar poseen un dominio adicional (CH2) 110 aminoácidos, que cumple un
papel semejante.
Dominios
CH2 de IgG, IgA e IgD (y los equivalentes CH3 de IgM e IgE)
La pareja de dominios CH2 (o su equivalente) suele ser
rica en carbohidratos, que suelen estar dispuestos de modo que separan entre sí
a cada miembro de la pareja. Es decir, al contrario que las otras parejas de
dominios globulares de las Ig, estos dominios no están superpuestos entre sí,
sino uno adyacente al otro. Esto supone que estos dominios están más accesibles
al entorno acuoso, lo cual explica en parte sus papeles biológicos: en el caso
de la IgG y de la IgM activan el complemento por la ruta clásica.
Dominios
carboxiterminales (CH3 en IgG, IgA e IgD; CH4 en IgM e IgE)
Aquí hay que distinguir entre las dos posibles versiones
en que podemos encontrar cada inmunoglobulina: libre (es decir, anticuerpos
circulantes) o Ig de membrana.
·
Los Ac circulantes, tras el típico dominio globular poseen una pequeña
porción hidrófila C-terminal. El dominio CH3 (o su equivalente), junto con el
dominio anterior, es reconocido por receptores para Fc presentes en diversas
células fagocíticas. De este modo, un fagocito puede reconocer y fagocitar
fácilmente un microorganismo recubierto por Ac (fenómeno de opsonización).
·
Las Ig de membrana, tras el dominio globular, presentan otro tipo de
secuencia más compleja que en la versión circulante, y en la que podemos
distinguir tres zonas:
·
un espaciador extracelular (yuxtamembrana), de carácter hidrófilo;
·
una secuencia transmembranal, hidrófoba, de unos 26 aminoácidos,
probablemente en configuración de a -hélice.
·
finalmente, una cola intracitoplásmica, hidrófila.
Los papeles biológicos condicionados por este par de
dominios son:
·
servir para el reconocimiento por parte de receptores de fagocitos:
·
algunas subclases de IgG se unen a receptores para Fc de la superficie
de células de la placenta, lo cual les permite atravesar la barrera
materno-fetal y conferir inmunidad pasiva al feto.
·
La IgE se une por este dominio a receptores adecuados de la membrana de
basófilos y mastocitos (véase el tema de la alergia).
·
la IgA (y la IgM) interactúan con receptores de células epiteliales
durante su proceso de secreción (receptor de poli-Ig).
·
En la IgA e IgM existen ciertas cisteínas en este dominio C-terminal, lo
cual condiciona la formación de puentes disulfuro entre dos o más monómeros de
estas inmunoglobulinas, creándose formas multiméricas que cumplen papeles
especiales.
INMUNOGLOBULINAS
DE MEMBRANA Y COMPLEJO RECEPTOR DE CÉLULAS B
Las Ig de membrana (mIg) se diferencian de sus
correspondientes versiones circulantes en los respectivos extremos
C-terminales. La versión de membrana posee una larga cola en la que existe un
segmento extracelular, seguido de una zona transmembranal, de unos 26
aminoácidos, terminando en una secuencia intracitoplásmica de longitud
variable, según la clase de inmunoglobulina.
En las distintas fases de maduración de los linfocitos B
existen distintos isotipos o combinaciones de isotipos de Ig (todos con la
misma especificidad antigénica para cada clon de linfocitos):
·
las células B inmaduras sólo poseen mIgM;
·
las células B maduras vírgenes (en reposo) poseen mIgD y menos cantidad
de mIgM;
·
las células B de memoria pueden tener diversas combinaciones de diversas
clases: mIgM, mIgG, mIgA y mIgE.
La Ig de membrana va acompañada de otras moléculas,
formando el denominado complejo receptor de células C (BCR). Dicho complejo
está formado por:
·
una molécula de mIg, unida no-covalentemente a
·
dos heterodímeros Iga -Igb , en los que las dos cadenas (a y b ) están
unidas entre sí por puentes disulfuro.
Parece que los dos dominios más C-terminales de la mIg
establecen contactos con sendas cadenas a de cada uno de los heterodímeros Iga
-Igb .
Las cadenas a y b presentan su correspondiente segmento
tranmembranal, así como largas colas citoplásmicas (61 aminoácidos en el caso
de la cadena a y 48 la cadena b ).
Cuando un antígeno se entrecruza con las mIg de dos
complejos (es decir, uno de los brazos Fab de una mIg se une al Ag y otro brazo
Fab de otra mIg se enlaza con el mismo Ag), se inicia una serie secuencial de
eventos moleculares en el citoplasma que finalmente conducen a la activación de
la célula B: al unirse el Ag a la mIg, parece que ocurren cambios a nivel de la
cola citoplásmica de dicha Ig, así como cambios en las colas citoplásmicas de las
moléculas invariantes a y b del BCR, poniéndose en marcha una cascada de
fosforilaciones y defosforilaciones que finalmente activan una serie de genes,
cuya actividad redundará en la activación de las células B.
Recientemente se ha identificado un nuevo complejo de
membrana de células B, que puede intensificar la señal de activación
transmitida por el BCR. Este grupo de moléculas, que recibe el nombre de
complejo correceptor, consta de 3 proteínas:
·
CD19: pertenece a la superfamilia de las inmunoglobulinas, y posee una
larga cola citoplásmica y tres dominios extracelulares de tipo Ig;
·
CD21 (también conocida como CR2): se puede unir a C3b (un componente del
complemento) y al CD23 de la superficie de las células dendríticas foliculares
de los ganglios;
·
CD81 (=TAPA-1): consta de cuatro segmentos transmembranales.
El linfocito B se une por medio del CD21 del complejo
correceptor al antígeno acomplejado con C3b o C3d, y por medio de la Ig del BCR
al epitopo del antígeno. De este modo el BCR se entrecruza con el correceptor
(a través de antígeno unido al componente del complemento). Entonces, este
evento provoca que el CD19 del correceptor interaccione con los Iga/Igb del
BCR, de modo que se fosforilan varias tirosinas de la cola citoplásmica del
CD19. A su vez ello provoca la unión de la quinasa Lyn, que se activa,
interviniendo en una cascada de fosforilaciones y desfosforilaciones celulares
que finalmente activará una serie de genes del linfocito B.
VARIANTES
ANTIGÉNICAS DE LAS INMUNOGLOBULINAS
Las inmunoglobulinas son glucoproteínas; por lo tanto, se
pueden comportar como antígenos al ser inyectados a receptores adecuados. El
estudio de las Ig en su faceta de antígenos revela la existencia de tres tipos
de determinantes antigénicos, cada uno de ellos localizado en partes
características de la molécula:
·
determinantes isotípicos
·
determinantes alotípicos
·
determinantes idiotípicos.
Isotipos
y determinantes isotípicos
Se denominan isotipos al conjunto de variantes de
inmunoglobulinas comunes a todos los miembros sanos de una determinada especie.
Los isotipos dependen de las regiones constantes tanto de
cadenas pesadas como de cadenas ligeras. Los isotipos también reciben el nombre
de clases, y en determinados casos se pueden diferenciar subclases. Como ya
vimos, en humanos se distinguen cinco isotipos según características de las
porciones constantes de cadenas pesadas (IgG, IgA, IgM, IgD e IgE). Cada
isotipo puede encontrarse en dos versiones distintas, según que las cadenas
ligeras sean de tipo k o l .
Cada isotipo (y en su caso, cada subclase) viene
determinado por un gen correspondiente de región constante. Todos los
individuos de una especie cuentan con el mismo juego básico de genes de
regiones constantes.
Los anticuerpos
anti-isotípicos se emplean, obviamente, para determinar la clase y subclase de
un Ac problema de una especie, así como para caracterizar las Ig de membrana de
las células B.
Alotipos
y determinantes alotípicos
Los alotipos son el conjunto de variantes alélicas
presentes en las poblaciones de una especie: hay individuos que para cada clase
o subclase presentan una variante alélica distinta de otros individuos.
Se deben a pequeñas diferencias (de uno a cuatro
aminoácidos) que afectan a las regiones CH y CL.
Obviamente, los individuos pueden ser homozigóticos o
heterozigóticos para cada variante, siendo estos alelos de expresión
codominante.
En humanos se
han identificado 25 alotipos de cadenas g , que se denominan con la letra G
seguida del número de la subclase, de la letra m, y finalmente, entre
paréntesis, una cifra alusiva al alotipo. Ejemplos: G1m(1), G2m(23), G3m(11),
G4m(4 a).
Existen dos
variantes de IgA2 llamadas A2m(1) y A2m(2).
Se han
identificado tres variantes de cadenas k : k m(1), k m(2) y k m(3).
5.5.3 Idiotipos y determinantes idiotípicos
Se define como idiotipo el conjunto de variantes
antigénicas características de cada anticuerpo de un mismo individuo, debidas a
las secuencias de aminoácidos de las porciones VH y VL. A su vez, cada uno de
los determinantes características de un anticuerpo concreto se denomina
idiotopo. El conjunto de los idiotopos es lo que define a cada idiotipo.
El idiotopo
puede coincidir o no con un paratopo (con un sitio de unión a un epítopos). Obviamente,
los Ac producidos por un determinado clon de linfocitos B y las células
plasmáticas derivadas de ellos llevan el mismo idiotipo.
Normalmente, los distintos clones de linfocitos B
producen idiotipos distintos entre sí, no compartidos entre ellos, a los que se
llama idiotipos privados.
Pero también puede ocurrir que determinados determinantes
idiotípicos sean comunes a dos o más clones, por lo que en este caso se habla
de idiotipos públicos o de reacción cruzada (a veces llamados idiotipos
recurrentes). Ello se debe a que distintos clones de linfocitos B de un mismo
individuo (o de la misma raza pura) pueden usar la misma región génica variable
de la línea germinal para construir sus porciones variables.
Durante una
respuesta inmune normal se producen anticuerpos anti-autoidiotípicos, que como
veremos en el capítulo sobre regulación (tema 15), tienen un papel importante
en el control de la respuesta inmune.
ESTUDIO
DE LOS ISOTIPOS HUMANOS DE INMUNOGLOBULINAS
Inmunoglobulina G (IgG)
Es el isotipo más abundante en suero (8-16 mg/ml),
constituyendo el 80% de las Ig totales. Existen cuatro subclases en humanos, que
se diferencian estructuralmente entre sí por el tamaño de la región bisagra y
el número de puentes disulfuro entre las cadenas pesadas.
SUBCLASE DE IgG
|
Numero de puentes S-S
|
Concentración en suero (en mg/ml)
|
opsoninas
|
Activación del complemento
|
IgG1
|
2
|
9
|
+++
|
++
|
IgG2
|
4
|
3
|
+/-
|
+
|
IgG3
|
11
|
1
|
+++
|
+++
|
IgG4
|
4
|
0.5
|
-
|
-
|
Estas distintas subclases se deben a que en la línea
germinal existen cuatro genes Cg , si bien éstos comparten 90-95% de sus
secuencias. Ello nos indica, además, que han divergido hace poco tiempo en la
escala evolutiva a partir de un gen ancestral común. Las IgG poseen gran
capacidad de desarrollar elevada afinidad de unión al antígeno. Son las
mayoritarias durante la respuesta secundaria.
Difunden más fácilmente que los demás isotipos al espacio
extravascular (hasta el 50% de las IgG se encuentran en los fluidos tisulares),
donde son las principales responsables de neutralizar toxinas bacterianas (de
hecho, son las únicas que funcionan como antitoxinas).
Las IgG1 e IgG3 funcionan muy bien como opsoninas: se
unen a receptores para Fc de la superficie de células fagocíticas (sobre todo
macrófagos), ayudándolas a fagocitar y destruir el microorganismo.
·
La IgG3 > IgG1 > IgG2 activan el complemento por la ruta clásica:
el dominio Cg 2 de dos moléculas de IgG se une al componente C1q del
complemento, para iniciar la activación de éste.
·
En humanos la IgG1, IgG3 e IgG4 cruzan fácilmente la placenta.
·
En otras especies no humanas (como en el cerdo), las IgG del calostro de
la madre es absorbida por el recién nacido desde la luz intestinal hasta la
sangre. Ello se debe a que las crías poseen unos receptores únicos en sus
células del epitelio intestinal, que reconocen la Fc de la IgG, y la
transportan a circulación sanguínea, lo cual confiere inmunidad pasiva durante
las primeras semanas de vida.
Inmunoglobulina A (IgA)
En humanos existen dos subclases: IgA1 e IgA2. En el
suero predomina la subclase IgA1, constituyendo del 10 al 15% de las Ig totales
(1.4-4 mg/ml), y allí aparece como monómeros (sin embargo, en otros animales,
la IgA suele ser dimérica.
Pero en las secreciones seromucosas es muy abundante la
IgA2, que aparece como dímero.
Para dar
una idea de la abundancia de la IgA de las seromucosas, bastará decir que cada
día se secretan unos 40 mg/Kg de peso corporal, frente a los 30 mg/Kg de IgG.
Las secreciones donde aparece la IgA secretoria (sIgA)
son:
·
saliva
·
lágrimas
·
fluido nasal
·
tracto bronquial
·
tracto genitourinario
·
tracto digestivo
·
leche materna y calostro
La estructura de la sIgA dimérica consta de dos monómeros
de IgA2 unidos "cola con cola" por medio de un péptido conocido como
pieza de unión (J), y recubiertos por la llamada pieza secretora.
Cada monómero presenta una cola adicional con 18
aminoácidos. La cola de cada monómero se une por un puente disulfuro a la pieza
J. Esta pieza J es un polipéptido de 15 kDa sintetizado en la misma célula
plasmática que está produciendo la IgA2. Dicha célula plasmática termina
secretando el complejo de las dos unidades de IgA unidas cola con cola por la
pieza J.
El complejo {IgA-J-IgA} es entonces reconocido por el
llamado receptor de poli-Ig, situado en la membrana basal de las células
epiteliales. Este receptor de poli Ig pertenece a la superfamilia de las
inmunoglobulinas, y está constituido por 5 dominios típicos de Ig, y anclado a
la membrana basal epitelial. Parece que reconoce a la pieza J ya engarzada a
los dos monómeros de IgA.
El receptor de poli-Ig se une entonces a cada monómero de
IgA, probablemente formando puentes disulfuro con los respectivos dominios Ca
2, con lo cual comienza un fenómeno de endocitosis mediada por receptor: se
forma una vesícula membranosa recubierta de clatrina, en cuyo interior se
encuentra el complejo {IgA-J-IgA} unido a su vez al receptor de poli-Ig. Esta
vesícula intracitoplásmica viaja por el citoplasma, desde el extremo basal
hasta el apical, y termina fusionándose con la membrana que da a la luz del
conducto.
Entonces el receptor de poli-Ig se rompe a nivel del
tramo que hay entre el último de sus dominios Ig y la membrana, con lo que
queda libre la forma madura de la IgA secretada: un complejo de dos monómeros
de IgA unidos por la pieza J, y todo ello recubierto del componente secretor,
que como se ve, no es más que la porción mayor escindida del receptor de
poli-Ig.
La pieza secretoria recubre buena parte de los dos monómeros
de IgA, enmascarando sus respectivas regiones bisagra. Ello hace que la sIgA
esté mejor protegida contra las proteasas, lo que se manifiesta en que posea
una alta vida media en el entorno del conducto al que ha sido secretada.
Además, la IgA2 es intrínsecamente más resistente que otras inmunoglobulinas al
ataque de las proteasas bacterianas.
La sIgA cumple una misión importantísima en la protección
del organismo frente a la entrada de numerosos agentes patógenos:
·
al tener tetravalencia, es capaz de unirse a epitopos repetitivos de la
superficie de virus y bacterias, inhibiendo la colonización por estos de las
mucosas.
·
Parece que el componente secretor también tiene el efecto de evitar la
adherencia de los microorganismos al epitelio (a esto se le ha llegado a llamar
efecto Teflón™.
·
Los complejos de sIgA y antígeno son atrapados eficazmente en el fluido
mucoso del epitelio, y eliminados por el movimiento ciliar del tracto
respiratorio o por el peristaltismo del intestino.
Inmunoglobulina
M (IgM)
Supone del 5 al 10% de las Ig séricas (1.5 mg/ml de
media). Se secreta como pentámeros, con las Fc hacia adentro y los brazos Fab
hacia afuera.
Cada monómero lleva un dominio constante adicional (el Cm
2). Las unidades del pentámero están unidas entre sí por puentes disulfuro
entre dominios Cm 3 adyacentes y entre Cm 4 adyacentes, exceptuando dos de las
5 unidades, que usan unión mediante una pieza J similar a la ya vista para la
IgA.
Es la primera inmunoglobulina que sintetiza el neonato
por sí mismo, y también es la primera en aparecer durante la respuesta
primaria.
Al ser un pentámero, tiene una gran valencia teórica
(10), pero dicha valencia sólo se usa al máximo con pequeños haptenos. En el
caso de haptenos o epitopos mayores sólo llega a usar 5 de esas valencias,
debido a impedimentos estéricos.
El tener gran valencia significa que posee una mayor
capacidad que otras Ig para unirse a antígenos particulados multidimensionales:
(p. ej., partículas de virus, eritrocitos de otro individuo), entrecruzándolos
y provocando aglutinación, por lo que las IgM son típicas aglutininas (son de
100 a 1.000 veces más eficaces que las IgG en este papel).
Al unirse a este tipo de Ag particulados con epitopos
repetitivos cambia de conformación: pasa de su configuración plana (forma de
estrella) a una en forma de grapa o de cangrejo. Ello parece que a su vez sirve
para que se pueda activar eficazmente el complemento por la ruta clásica.
De hecho, fijan y activan muy bien el complemento (debido
a que para activar el componente C1q se requieren dos moléculas de
inmunoglobulinas cercanas, cosa que la pentamérica IgM logra "por
definición"). Por ello, la IgM es muy buena citolítica.
Están confinados en el torrente circulatorio (no se
extravasan a tejidos), por lo que son muy buenos frente a bacteriemias.
Inmunoglobulina D (IgD)
·
Supone el 0.2% de las inmunoglobulinas séricas (20 m g/ml).
·
Presenta una región bisagra bastante amplia, lo que puede ayudar a
explicar el hecho de que es muy susceptible a proteolisis, siendo muy baja su
vida media en sangre (unos tres días).
·
En su forma libre en plasma, su función es desconocida.
·
Aparece como Ig de membrana, junto con la mIgM, en los linfocitos B
maduros vírgenes, donde parece que su función es constituir un receptor
antigénico, tanto en activación como en supresión de los linfocitos B.
Inmunoglobulina E (IgE)
·
Es la menos abundante en suero (0.3 m g/ml)
·
Presenta un dominio adicional (el que pasa a ser el Ce 2).
·
Es la mediadora de las reacciones de hipersensibilidad inmediata (alergias),
como la fiebre del heno, asma extrínseco o el choque anafiláctico. Para ello,
las moléculas de IgE se unen a receptores específicos para Fc de IgE situados
en las membranas de mastocitos tisulares y de basófilos sanguíneos. Cuando dos
moléculas de IgE unidas a sus respectivos receptores en estas células se
entrecruzan con el alergeno específico, se produce la desgranulación, lo que
libera extracelularmente mediadores farmacológicamente activos, como histamina
y ciertas citoquinas. También se provoca la síntesis de novo de eicosanoides
(prostaglandinas y leucotrienos). Todo ello colabora en los síntomas de
alergia.
·
Pero la IgE también juega un papel fisiológico, beneficioso: confiere
protección local frente a ciertos patógenos grandes, como helmintos: sirve para
reclutar células plasmáticas y efectoras a través de una reacción de
inflamación aguda. Si el parásito ha logrado atravesar la barrera de las
mucosas y la de la sIgA, puede ser reconocido por moléculas de IgE específicas
previamente unidas a receptores de mastocitos. Ello desencadena una reacción de
inflamación aguda en la que las aminas vasoactivas (histamina) y los factores
quimiotácticos atraen a polimorfonucleares neutrófilos; a continuación entran
en el tejido moléculas de IgG, componentes del complemento, granulocitos y
eosinófilos. Estos últimos reconocen al parásito recubierto por IgG, y
colaboran en su destrucción.
RECEPTORES
CELULARES PARA Fc DE LAS Ig
En apartados anteriores hemos venido aludiendo a diversos
receptores de la superficie de distintas células que sirven para engarzar
inmunoglobulinas a través de las porciones Fc de éstas. Son moléculas ancladas
a membrana, y la mayoría de ellos poseen dominios de tipo inmunoglobulina.
Ø Receptores para Fcg
Fcg
IR (=CD64)
·
Posee tres dominios de tipo Ig.
·
Presenta una alta afinidad hacia la IgG monomérica y la IgG agregada.
·
Está presente en monocitos, y algo menos en macrófagos sin estimular. La
unión de inmunocomplejos {IgG-Ag} al Fcg RI se produce por el dominio Cg 2 del
Ac, y elloestimula la muerte extracelular de la célula diana.
Fcg
RII (=CD32)
·
Posee dos dominios de tipo Ig.
·
Presenta baja afinidad hacia la IgG.
·
Aparece en la superficie de monocitos, macrófagos, neutrófilos,
eosinófilos, células B y plaquetas.
·
No es capaz de unir IgG monomérica, pero es muy efectivo para captar
inmunocomplejos. El entrecruzamiento de varios de estos receptores con
inmunocomplejos provoca la activación de la célula respectiva, que en el caso
de las células fagocíticas supone un aumento de esa actividad fagocitadora, y
en el caso de las plaquetas, un aumento de la trombosis.
·
Por otro lado, los linfocitos B presentan una isoforma, que cuando se
une a inmunocomplejos provoca la regulación negativa de estas células B.
Fcg
RIII (=CD16)
·
Es un receptor con dos dominios de tipo Ig.
·
De baja afinidad.
·
Presente en macrófagos, células NK, neutrófilos y eosinófilos.
·
Responsable del mecanismo ADCC de las células NK y de la eliminación de
los inmunocomplejos por parte de los macrófagos.
Fcg
Rn
·
A diferencia de los anteriores, no pertenece a la familia de las
inmunoglobulinas, sino a la del MHC-I (posee incluso b 2-microglobulina).
·
Presente en la cara luminal de las células del epitelio intestinal de
neonatos de ciertas especies de mamíferos.
·
Sirve para captar IgG de la leche materna en crías de ratones y de otros
animales, y transportarlos al lado basal, de donde irán a la circulación.
·
Existe otro receptor, aún mal caracterizado, en las células del
sincitiotrofoblasto (en la placenta), que permite el paso de IgG al feto.
Ø Receptores para Fce
Fce
RI
·
Consta de tres tipos de cadenas polipeptídicas: una a (con dos dominios
de tipo Ig), una b y dos cadenas g unidas por puentes disulfuro.
·
Está presente en mastocitos.
·
La cadena a se une muy ávidamente al dominio Ce 2 (es decir, el dominio
adicional de la IgE). La cadena b y las dos g parecen intervenir en la
transducción intracelular de la señal.
·
El entrecruzamiento de dos receptores Fce IR (cada uno con su
correspondiente molécula de IgE) con un mismo alergeno provoca la
desgranulación del mastocito, iniciando la reacción de hipersensibilidad de
tipo I (alergia).
Fce
RII
·
No pertenece a la familia de las Ig, sino que presenta homología con
varias lectinas animales, como la proteína de unión a la manosa (MBP).
·
Tiene baja afinidad hacia la IgE.
·
Presente en células inflamatorias y linfocitos B.
·
Se une al dominio Ce 3.
LA
SUPERFAMILIA GÉNICA DE LAS INMUNOGLOBULINAS
Estas proteínas están codificadas por genes que presentan
homologías entre sí. Estos diferentes genes probablemente se originaron a
partir de un gen ancestral que codificaba algo parecido al dominio de Ig.
A nivel de proteína, el dominio de Ig posee, de 100 a 110
aminoácidos, con un bucle característico entre dos cisteínas conservadas y
separadas entre sí por unos 50 a 70 aminoácidos, y que forma en el espacio una
estructura terciaria globular elongada a base de dos láminas b antiparalelas.
La evolución molecular, a partir del dominio ancestral de
tipo Ig ha generado tres tipos de variantes:
·
dominios de tipo V: se parecen al dominio variable de las
inmunoglobulinas;
·
dominios de tipo C1: su prototipo es el dominio constante de las
inmunoglobulinas;
·
dominios de tipo C2: poseen rasgos intermedios entre los dominios V y
C1.
Son muy abundantes los ejemplos de proteínas codificadas
por miembros de esta superfamilia génica:
·
Cadenas H y L de las inmunoglobulinas.
·
Cadenas Iga e Igb del complejo BCR.
·
Cadenas del receptor de linfocitos T (TCR).
·
Cadenas g d e del complejo CD3, que acompaña al TCR.
·
b 2-microglobulina, que forma parte del MHC-I.
·
Dominio proximal del MHC-I.
·
Dominios proximales del MHC-II.
·
CD2, CD4, CD8, CD28 de los linfocitos T.
·
Receptor de poli-Ig (y su versión "recortada" componente
secretor de la sIgA).
·
Varias moléculas de adhesión celular (VCAM, ICAM, etc.).
·
PDGF (factor de crecimiento derivado de plaquetas).
Se ha lanzado la hipótesis de que ya los invertebrados poseen
moléculas de adhesión celular con dominios de tipo Ig. Probablemente en los
primitivos vertebrados se produjeron repetidas duplicaciones y
diversificaciones evolutivas del gen ancestral, de modo que la selección
natural encontró una nueva utilidad a algunas de las moléculas resultantes en ese
gran logro evolutivo que ha sido el sistema inmune de los vertebrados. Un rasgo
común de todas estas proteínas es que, al igual que la proteína primitiva ya
existente en invertebrados, son capaces de facilitar interacciones y contactos
entre proteínas ancladas a membrana de distintas células (una reminiscencia de
su papel original como moléculas de adhesión celular). Como ejemplos de
interacciones entre distintos miembros de proteínas o dominios de estas
superfamilia tenemos:
·
VH-VL
·
CH1-CL
·
CH3-CH3
·
poli Ig-Fc de IgA e IgM
·
CD4-MHC II
·
CD8-MHC I
·
TCR-MHC
·
Iga /Igb –mIg.
Complejo mayor de
histocompatibilidad
Todas las especies de mamíferos tienen un grupo de genes
estrechamente ligados y muy polimórficos, que fue descubierto por su
implicación en el rechazo o aceptación de transplantes o injertos de tejidos u
órganos; de ahí deriva su nombre de Complejo Principal de Histocompatibilidad
(MHC, del inglés Major Histocompatibility Complex).
Pero obviamente, su papel fisiológico (natural) no puede
ser ese (al fin y al cabo, la evolución no pudo prever que una especie - la
humana- se fuera a dedicar a hacer transplantes). Las moléculas codificadas por
el MHC intervienen de un modo central en el desarrollo de las respuestas
inmunes específicas, tanto la humoral como la celular:
·
Las moléculas del MHC juegan un papel esencial en el reconocimiento del
antígeno por parte de los linfocitos T (tanto los coadyuvantes, TH, como los
citotóxicos, TC).
·
El juego particular de moléculas MHC de cada individuo (determinado por
el conjunto de alelos de los genes MHC que posee) influye sobre el repertorio
de epítopos que pueden reconocer sus linfocitos TC y TH. Por ello, la capacidad
de respuesta frente a los patógenos (es decir, la mayor o menor susceptibilidad
a la enfermedad infecciosa) y los fenómenos de autoinmunidad dependen
parcialmente de esa dotación concreta de alelos del complejo MHC.
ORGANIZACIÓN
GENÉTICA Y HERENCIA DEL COMPLEJO MHC
El MHC es un conjunto de genes alineados en una región
grande y continua del genoma: en la especie humana se sitúa en el cromosoma 6,
y se conoce como región HLA.
Se pueden apreciar tres grandes zonas, que determinan
tres tipos de moléculas:
1. Genes de clase I (MHC-I): determinan glucoproteínas de membrana que aparecen en
casi todas las células nucleadas, que sirven para presentar antígenos peptídicos
de células propias alteradas a los linfocitos T citotóxicos (TC).
2. Genes de clase II (MHC-II): determinan glucoproteínas de membrana de células
presentadoras de antígeno (macrófagos, células dendríticas, linfocitos B), y
que sirven para presentar antígenos peptídicos a linfocitos T coadyuvantes
(colaboradores; TH).
3. Genes de clase III (MHC-III): no todos ellos tienen que ver (aparentemente) con el
sistema inmune, pero entre los que sí tienen papeles inmunológicos cabe citar
los genes de proteínas del complemento, y el del factor de necrosis tumoral
(TNF).
El
complejo MHC es bastante grande: ocupa unos 2- 3 cM, es decir, unos 4 millones
de pares de bases (un 0.8% del genoma). La región HLA-I cubre unos 2.000 kb,
mientras que la HLA-II supone unos 900 kb.
Haplotipos del MHC
Los distintos loci del complejo MHC están estrechamente
ligados: ello se refleja en el hecho de que p. ej., en el H-2 de ratón sólo se
detecte un 0.5% de recombinación interna.
En cada especie de mamífero los distintos loci del MHC
son muy polimórficos; de hecho poseen la mayor variabilidad genética
intraespecífica detectada en la Genética de Poblaciones. Es decir, cada locus
concreto del complejo MHC posee multitud de variantes alélicas dentro de las
poblaciones naturales de cada especie.
Cada individuo hereda un juego de MHC del padre y otro
juego de la madre, cada uno con sus distintos alelos. Cada juego completo de
alelos heredado de un progenitor se denomina haplotipo.
En una población natural panmíctica (es decir, en la que
los cruces son al azar) los individuos de cada generación descendientes de los
parentales suelen ser heterozigotos en múltiples loci del MHC.
Los dos alelos de cada locus son de expresión
codominante: esto significa que un individuo heterozigoto para los distintos
loci del MHC expresará en sus células al mismo tiempo los dos tipos de variantes
alélicas de cada locus.
En laboratorio podemos lograr cepas de animales (p. ej.,
ratones) consanguíneas (endogámicas) que son homozigóticas para todo el complejo
H-2. (Véase la tabla para ejemplos de cepas consanguíneas de ratones).
Ciertas razas consanguíneas y homozigóticas para H-2 se
han denominado con superíndices, para facilitar la nomenclatura:
Ejemplos:
·
el prototipo de H-2k es la raza CBA
·
el prototipo de H-2d es la raza DBA/2
·
el prototipo de H-2b es la raza B10
MOLÉCULAS
Y GENES DEL MHC DE CLASE I
Las moléculas de clase I constan de:
·
una cadena larga (a ): glucoproteína de unos 45 kDa, polimórfica,
transmembranal, codificada por los loci de tipo I (en humanos HLA-A, HLA-B,
HLA-C; en ratones K, D/L, Qa, Tla);
·
una cadena corta, denominada b 2-microglogulina (b 2-m), de 12 kDa,
invariante, codificada por un gen que no forma parte del complejo MHC.
Las moléculas MHC-I funcionan para presentar a linfocitos
TC péptidos procedentes de procesamiento de antígenos proteicos, por células
del propio individuo.
La cadena a poseer una cola citoplásmica
(carboxi-terminal), de unos 30 aminoácidos, un segmento transmembranal
hidrófobo, de unos 40 aminoácidos, y tres dominios extracelulares, cada uno de
unos 90 aminoácidos: uno proximal (a 3), que es de tipo Ig, dotado de su puente
disulfuro característico, y dos distales (a 2, a 1), dotado el a 2 de un puente
disulfuro.
La cadena b 2-microglobulina posee un solo dominio
globular de tipo inmunoglobulina, y se asocia no covalentemente con el dominio
a 3 de la cadena larga.
La reciente cristalización y consiguiente análisis por
difracción de rayos X del complejo soluble (es decir, la porción extracelular,
escindida por papaína) demuestra los siguientes detalles estructurales:
Los cuatro dominios (tres de la cadena a y el único de la
b 2-m) interactúan dos a dos:
·
Interacción a 1- a 2:
·
Los dos dominios más externos (a 1 y a 2), que son polimórficos,
interactúan para generar una notable estructura tridimensional: una plataforma
plana formada por 8 cadenas b antiparalelas, de la que sobresalen,
abarcándolas, dos largas hélices a ligeramente arqueadas. (Su aspecto se puede
comparar con el de una especie de plato que soporta dos plátanos).
·
Dicha estructura deja un surco profundo entre las dos hélices a , que
tiene unas dimensiones de 25x10x11 C . Este surco o hendidura es el sitio
destinado a albergar el péptido procesado: tiene una capacidad para péptidos
entre 8 y 20 aminoácidos.
·
Interacción a 3 - b 2-m:
·
Estos dos dominios sólo interaccionan mediante enlaces no-covalentes,
siendo ambos típicos dominios globulares de tipo Ig, estabilizado cada uno por
en característico enlace disulfuro intracatenario.
·
El dominio a 3 está bastante conservado entre las moléculas MHC-I, y
contiene una secuencia que será reconocida por la molécula CD8 de la membrana
de los linfocitos T CD8+.
·
La b 2-microglobulina interacciona ampliamente con el dominio a 3, y con
algunos aminoácidos de a 1 y a 2. Todas estas interacciones son necesarias para
que la MHC-I adquiera su configuración cuaternaria adecuada para cumplir su
misión.
Aparte de estas interacciones, es importante aludir al
hecho de que cuando el péptido procesado se une a la hendidura de los dominios
a 1+a 2 esto favorece a su vez que el dominio a 3 interaccione correctamente
con la b 2-microglobulina.
Cada uno de los genes de clase I (en humanos HLA-A,
HLA-B, HLA-C) está organizado de un modo carácterístico:
·
L = exón que codifica el péptido guía
·
Intrón
·
exón para a 1
·
intrón
·
exón para a 2
·
intrón
·
exón para a 3
·
intrón
·
Tm = exón del segmento transmembrana
·
Intrón
·
C = dos exones que codifican
conjuntamente la porción citoplásmica, separados por intrón
Unión
entre el péptido procesado y la molécula MHC de clase I
En una situación fisiológica normal la hendidura de las
moléculas de clase I de las células nucleadas está ocupada por péptidos
procedentes del procesamiento de proteínas del propio individuo, degradadas en
el citoplasma de la propia célula.
Si la célula es infectada por virus o es cancerosa,
algunos de los péptidos propios que estaban unidos a MHC-I son desplazados por
péptidos procedentes de procesamiento endógeno de las proteínas alteradas.
La unión entre MHC-I y los péptidos no tiene la
especificidad de la unión Ag-Ac, y se dice que es de tipo promiscuo:
Se ha
calculado que cada célula nucleada posee unas 100.000 moléculas de los diversos
tipos de MHC-I. Cada variante de cada tipo reconoce unos 500 péptidos endógenos
diferentes. Cuando la célula es infectada por un virus, algunos de los péptidos
propios son desplazados por péptidos procedentes de procesamiento de proteínas
del virus.
·
una determinada molécula MHC-I puede unirse con muchos tipos de péptidos
diferentes; ahora bien, cada tipo concreto de MHC-I, y concretamente, cada
variante alélica, sólo puede unirse a una gama relativamente amplia, pero
limitada, de péptidos, pero no a otros.
·
Cada forma alélica de cada tipo de molécula de clase I es capaz de
unirse a un "juego" característico de péptidos y no a otros.
¿Tienen algo en común todos estos péptidos? ¿Cómo es la
unión entre ellos y la molécula del MHC-I?
·
La mayoría de los péptidos que se han aislado tras separarlos
artificialmente de moléculas de MHC-I a los que estaban unidos son nonámeros u
octámeros, pero también se pueden unir péptidos de 7 aminoácidos o de 10
aminoácidos, si bien lo hacen con 100 o 1.000 veces menor eficiencia.
·
Cada versión alélica de MHC-I tiende a reconocer cierta longitud media
de péptidos, y dentro de ellos, ciertos aminoácidos conservados en determinadas
posiciones.
·
Los datos obtenidos por cristalografía de rayos X de co-cristales
formados entre MHC-I y péptido sugieren lo siguiente:
·
la hendidura del MHC-I está cerrada por ambos extremos, lo que explica
la limitación del tamaño del péptido admisible.
·
Ambos extremos de la hendidura del MHC-I poseen aminoácidos conservados
que interaccionan con los aminoácidos en posiciones 1,2 y 8, 9 respectivamente
del péptido (y que se denominan como aminoácidos de anclaje).
·
En esta situación, el péptido adopta una configuración bastante
extendida (desplegada, poco compacta), en la que más del 70% está
"enterrado" en el surco. Sin embargo, péptidos más largos pueden
arquearse en su parte central para acomodarse mejor a la hendidura de la
molécula MHC de clase I.
·
Dentro del surco, las configuraciones de un péptido endógeno normal y de
un péptido de un virus son muy similares.
·
En la cristalografía quedan moléculas de agua que interaccionan con la
porción central "elevada" del péptido, lo que sugiere que esta zona
es la más hidrófila y accesible, por lo que es la mejor candidata a ser la que
establezca contacto con el receptor TCR del linfocito T.
MOLÉCULAS
Y GENES DEL MHC DE CLASE II
Las moléculas MHC de clase II se expresan sólo en la
superficie de células presentadoras de antígeno (macrófagos, células
dendríticas y linfocitos B), y sirven para presentar péptidos procesados
procedentes de antígenos exógenos a los linfocitos T CD4+.
Las moléculas MHC de clase II son glucoproteínas unidas a
membrana, con dominios extracelulares, segmento transmembrana y cola
citoplásmica. En la siguiente tabla se muestran las formas isotípicas en ratón
y en humanos, junto con sus equivalencias.
Cada molécula de clase II está formada por dos cadenas,
una a y otra b , que se asocian entre sí de forma no covalente.
·
La cadena a tiene unos 33 kDa, y consta de dos dominios globulares (el
amino-terminal, a 1, sin puentes disulfuro, y el a 2 de tipo Ig, con su puente
disulfuro), un segmento transmembrana y finalmente una cola intracitoplásmica.
·
La cadena b , de unos 28 kDa consta de un dominio aminoterminal (b 1)
con puentes disulfuro (pero no de tipo Ig), seguido por el dominio b 2 de tipo
Ig (con puentes disulfuro), segmento transmembrana y cola intracitoplásmica.
Los dominios distales respecto de la superficie celular
(a 1 y b 1) interaccionan entre sí de modo no covalente, formando la estructura
que se une a péptidos derivados de procesamiento intracelular por vía
endocítica de antígenos exógenos. Entre los dos forman una estructura
tridimensional bastante parecida a la de los dos dominios distales de la cadena
a del MHC-I:
·
ocho plegamientos b antiparalelos que forman el "suelo" de la
hendidura
·
dos cadenas a -helicoidales que forman los "brazos" o paredes
laterales de dicha hendidura.
Los péptidos que se albergan en el surco de MHC-II son
más largos que los de la clase I: de 13 a 20 aminoácidos. Esto parece que se
debe al hecho de que la hendidura de MHC-II no está tan cerrada por sus
extremos. Los péptidos no tienen por qué encajar entre los límites de esta
hendidura, sino que pueden sobresalir de ellos (aspecto de un perrito
caliente).
Al igual que en MHC-I, las moléculas de clase II pueden
unirse a un juego amplio pero finito de péptidos, de modo que cada variante
alélica tiene una gama de péptidos a los que se engarza. Cuando se cristalizó
el MHC-II humano (1993) se vio que aparecía como dímeros del heterodímero ya
citado, es decir, {a b }2. Los dímeros están situados de modo que las
hendiduras respectivas están enfrentadas.
POLIMORFISMO
DE LAS MOLÉCULAS DEL COMPLEJO MHC
En cada especie, existe una enorme diversidad de alelos
diferentes para cada locus del complejo MHC; de hecho estamos ante el complejo
de genes más polimórfico de los vertebrados.
Observar
que esto es diferente a lo que ocurre con lo visto en el caso de las
inmunoglobulinas y lo que estudiaremos del TCR, en los que la diversidad surge
en cada individuo por mutaciones y reordenaciones somáticas. En el caso de MHC
estamos hablando de diversidad a escala poblacional, no individual.
Se ha deducido que deben de existir unos 100 alelos
diferentes para cada locus polimórfico del MHC.
La variación entre alelos distintos de un mismo locus del
MHC, a nivel de secuencia de aminoácidos del respectivo producto, es de 5 al
10%, mucho más alta que en un gen "normal", y superior incluso a la
diferencia de secuencia entre algunos genes homólogos de especies distintas. La
variación se concentra sobre todo en los dominios más distales.
CARTOGRAFÍA
DEL MHC
El MHC humano (sistema HLA) mide unas 4.000 kb, continuas
dentro del brazo corto del cromosoma 6. Los primeros estudios genéticos
recurrieron al uso de ratones congénicos normales y congénicos recombinantes,
basándose en la serología (reacciones Ag-Ac) y funcionalidad de estas
moléculas.
Más recientemente, el recurso a las técnicas del ADN
recombinante in vitro (clonación en cromosomas artificales de levadura, YAC) y
de la secuenciación han permitido cartografiar totalmente y obtener la
secuencia completa de nucleótidos de este complejo.
EXPRESIÓN
CELULAR DE LAS MOLÉCULAS MHC
Expresión
de MHC-I
En general, aparecen moléculas de clase I en todas las
células somáticas nucleadas, aunque en cantidades diversas según los tipos
celulares:
·
los linfocitos poseen los mayores niveles (500.000 moléculas por célula)
·
menos abundantes en hígado, riñón y pulmones
·
apenas nada en cerebro y músculo esquelético
·
nada en células de la placenta (trofoblasto velloso).
Cada célula nucleada de un organismo sano expresa en su
superficie varios tipos de moléculas MHC de clase I, y cada uno de ellos
(correspondiente a uno de los numerosos alelos posibles) se une a una gama de
péptidos propios procedentes de procesamiento citosólico de proteínas normales
de la propia célula. Cuando la célula es infectada por un virus, algunos de los
péptidos propios unidos a las hendiduras del MHC-I son desplazados por péptidos
del virus igualmente procedente de procesamiento intracitoplásmico.
·
Cada célula infectada por un determinado virus tiene varios tipos de
MHC-I en su membrana, y cada tipo (de cada versión alélica) despliega un juego
diferente de péptidos de ese virus.
·
Ahora bien, otro individuo de la misma especie (dotado de otro juego
diferente de alelos de MHC-I, es decir, de otro haplotipo) desplegará en el
surco de sus moléculas de clase I un conjunto diferente de péptidos de ese
virus.
Expresión
de MHC-II
Las moléculas de clase II sólo aparecen en ciertos tipos
de células, a saber, aquellas que funcionan habitualmente o pueden funcionar
eventualmente como células presentadoras de antígenos:
·
monocitos y macrófagos: expresan bajos niveles de MHC-II, pero al interaccionar
con el antígeno inducen altos niveles
·
células dendríticas
·
células de Langerhans de la piel
·
células B maduras
·
células T activadas
Debido a que cada molécula de clase II consta de una
cadena a y otra b , cada una codificada por un gen distinto de la región II del
MHC, y debido a que los dos alelos de un locus del heterozigoto son
codominantes, la asociación aleatoria de cadenas a y b de cada alelo puede dar
origen a combinaciones de moléculas MHC-II homólogas o heterólogas.
Cada célula
presentadora de antígenos de ratón tendría 8 tipos posibles de moléculas de
clase II, y en humanos habría 12 combinaciones teóricas. Pero en realidad,
existen aún más combinaciones, ya que en el complejo MHC hay múltiples genes para
cadena a en cada locus, y también varios genes de cadena b para cada locus de
clase II.
Esta heterozigosis en el ámbito fenotípico probablemente
supone un aumento en el número de péptidos diferentes que pueden ser
presentados en el sistema inmunitario de cada individuo.
EXPRESIÓN
Y REGULACIÓN GÉNICAS DEL COMPLEJO MHC
El ARN mensajero de cada cadena se traduce en ribosomas
unidos al retículo endoplásmico rugoso. Tras la escisión del péptido líder y
entrada del resto de la cadena al lumen del retículo endoplásmico, se produce
la maduración al transitar el polipéptido desde este retículo al aparato de
Golgi (adición de oligosacáridos); finalmente, el péptido madurado (que en su
caso se habrá asociado con otros péptidos), viaja en vesículas membranosas que
se fusionan con la membrana citoplásmica, lo que permite la inserción en esa
membrana de las moléculas de MHC. En el capítulo siguiente veremos que las
moléculas MHC no viajan solas desde el RE hasta la superficie, sino que
requieren una serie de proteínas imprescindibles para su adecuado ensamblaje y
para que se inserten los péptidos dentro del surco.
Últimamente se está investigando bastante en los aspectos
de regulación genética de los genes del complejo MHC. Los promotores están
dotados de típicas "cajas TATA" y a menudo cuentan con secuencias de
tipo CAAT. Se han identificado diversos intensificadores (enhancers) con
secuencias conservadas que interaccionan con proteínas reguladoras específicas.
Se sabe que los genes de MHC pueden ser regulados tanto
de modo positivo como negativo. Por ejemplo:
·
el MHC-I aumenta su expresión ante interferón g y factor de necrosis
tumoral (TNF). Además, los interferones a y b y el interferón no inmune (el g )
activan la transcripción de otros genes que también participan en las
respuestas mediatizadas por el MHC: el gen de la ß2-microglobulina (que no
pertenece al complejo MHC) y los genes TAP, que aun estando dentro de la zona
del MHC-II, codifican proteínas de transporte requeridas para introducir
péptidos antigénicos en el interior del retículo endoplásmico rugoso.
Obviamente, el significado adaptativo de este control genético positivo estriba
en que permite aumentar la cantidad de moléculas MHC de clase I capaces de
presentar péptidos derivados de algún parásito intracelular (como un virus),
para que sean reconocidos por los linfocitos T CD8+.
·
El interferón g (pero no el a ni el b ) induce aumento de la
transcripción de los genes de clase II, por medio del llamado transactivador de
MHC de clase II (abreviadamente, CIITA).
·
El MHC-I puede ver modificada su expresión ante productos de ciertos
virus. Tal es el caso de una proteína virásica del citomegalovirus (CMV), que
se une a la b 2-microglobulina, impidiendo que se transporten cadenas a desde
el REr a la membrana. El virus de la hepatitis B (HBV) bloquea ciertos factores
de transcripción de genes de MHC-I.
El posible significado biológico de esto
es que el virus así es capaz de evadirse de la respuesta inmune, al disminuir
la probabilidad de que las células infectadas presenten el antígeno a los linfocitos
citolíticos.
MHC
Y SUSCEPTIBILIDAD A ENFERMEDADES INFECCIOSAS
La importancia adaptativa del polimorfismo MHC en una
población es que tiende a proteger a la especie frente a agentes infecciosos,
ya que amplía la variedad de antígenos que se pueden reconocer. Cuando por
alguna circunstancia disminuye el grado de polimorfismo del MHC, aumentan los
riesgos de enfermedades infecciosas en las poblaciones. En ciertos casos se ha
llegado a determinar qué alelos son los responsables de la susceptibilidad o
resistencia.
El polimorfismo de cada locus dentro de poblaciones
normales hace que las poblaciones resistan el ataque de gran variedad de
patógenos, aunque algunos individuos dotados de alelos poco aptos para
determinado parásito puedan verse afectados.
En determinadas
áreas geográficas donde permanentemente existen determinados parásitos, la
presión selectiva puede hacer que se seleccionen aquellos alelos MHC más
eficientes para presentar péptidos: en el oeste de África, donde la malaria es
endémica, es muy abundante el alelo HLA-B53, que está asociado a una mayor
supervivencia ante el parásito.
Complejo
mayor de histocompatibilidad
Es una región de genes muy polimórficas las cuyos genes
se expresan en la superficie de varias células. Son proteínas indispensables
para que unidos al AG produzcan una
respuesta inmunológica.
1950 se hubieron realizados transplantes de órganos, en
pacientes en los cuales habían múltiples transfusiones, tenían un AC en las
cuales las glucoproteinas expresadas en la parte superior de los leucocitos y
se produzco a una misma vez rechazo de tejidos en las cuales se comprobó que
inducían a la proliferación clonal de L.T.
HLA y los genes se dividen en tres:
HLA clase I: se encuentran en todas las células
somáticas.
HLA clase II: se expresan en LB macrófagos células dendríticas, células de
Langerhans, y algunas células LTA.
HLA clase III: grupos variados de proteínas incluyen del C.
Los alelos se dividen en:
Clase I: HLA –A, HLA-B, HLA-C, aquí se presenta en cd8.
Clase II: HLA- DR
ALFA, HLA-DP BETA, HLA-DQ ALFA, HLA-DR ALFA AQUÍ SE ENCUENTRA EL CD4 (COOPERADORES).
MHC: tienen como función presentar las moléculas a los
linfocitos T para realizar su función reconocimiento diferenciación y defensa.
Vacunas
La disciplina de la inmunología tiene sus raíces en las
primeras pruebas de vacunación que efectuaron Edward jenner y Louis .La
incidencia de enfermedades como difteria, sarampión, tos ferina, rubeola,
poliomielitis y tétanos ha disminuido de manera impresionante al volverse mas
frecuente la vacunación contra esos padecimientos. En ningún otro caso han sido
tan grandes los beneficios de la vacunación como en el de la erradicación de la
viruela, uno de los flagelos mas prolongados terribles del hombre. El último
caso registrado de poliomielitis adquirida de manera natural en el hemisferio
occidental ocurrió en Perú en el 1991y la organización mundial de la salud
pronostica que poliomielitis se erradicara del mundo en unos cuantos años más.
Es costoso, largo y tedioso el camino para lograr con
buenos resultados el desarrollo de una vacuna que pueda aprobarse para la
aplicación humana, elaborar con un costo razonable y poner con eficiencia a la
disposición de las poblaciones en riesgo. Es por completo necesaria la
investigación mediante pruebas estrictas, ya que las vacunas se administran a
grandes números de personas sanas.
El desarrollo de una vacuna se inicia con
investigación básica. Progresos recientes en inmunología y biología molecular.
Han culminado en la elaboración de nuevas vacunas eficaces y la institución de
medidas promisorias para encontrar nuevas vacunas vacunas candidatas.
Se puede lograr inmunidad contra los microorganismos
infecciosos mediante inmunización activa o pasiva. En cada caso la inmunidad se
adquiere por procesos naturales transferencia desde la madre hacia el feto o infección
previa por el patógeno o medios artificiales como inyección de anticuerpos o
vacunas.
La inmunización salva millones de vidas y cada vez se dispone
de más vacunas viables. El desafío para la comunidad de investigación biomédica
consiste en desarrollar formas de estas vacunas mejores, más seguras, más
baratas y más fáciles de administrar para que la inmunización mundial se
convierta en una realidad.
La
inmunización pasiva consiste en transferencia de anticuerpos preformados
Se reconoce a jenner y Pasteur como los iniciadores de la
vacunación o la inducción de inmunidad activa, pero se debe un reconocimiento
similar a Emil von behring e hidesaburo kitasato por sus contribuciones ala
inmunidad pasiva. Estos investigadores fueron los primeros en demostrar que la
inmunidad desencadenada en un animal podía transferirse a otro si se le
inyectaba suero del primero.
La inmunización pasiva es la que se transfieren
anticuerpos preformados a un receptor, se produce de manera natural con la
transferencia de anticuerpos maternos atreves de la placenta hacia el feto de
desarrollo.
Se adquiere también inmunización pasiva al inyectarse al
receptor anticuerpos preformados.
En el caso de ciertas enfermedades como la insuficiencia respiratoria producida
en niños por el virus sincitial respiratorio (RSV), la inmunización pasiva es
la mejor mediada preventiva disponible en la actualidad.se puede suministrar un
anticuerpo monoclonal o una combinación de dos anticuerpos monoclonales a los niños que están en riesgo de sufrir
enfermedad por (RSV).
Estos anticuerpos monoclonales se preparan en ratones,
pero han humanizado mediante inserción de las regiones constante de IgG humana
en las regiones virales del ratón.
La
inmunización activa confiere protección prolongada
Mientras que la afinidad de la inmunización pasiva es la protección transitoria o el
alivio de un trastorno existente, la de la inmunización activa es conferir inmunidad protectora
y memoria inmunológica.
La vacunación de los niños se inicia luego de los dos
meses de edad. Además de que el programa recomendado de inmunizaciones
infantiles en estados unidos actualizado
en el 2002 por la american academy of
pediatrics .el programa incluye las
siguientes vacunas:
§ Vacuna de la hepatitis B.
§ Vacuna combinada de
difteria, tos ferina (acelular) y
tétanos (DPaT).
§ Vacuna inactiva contra la
poliomielitis.
§ Vacuna combinada de sarampión, parotiditis y rubeola MMR).
§ Vacuna de varicela zoster.
§ Vacuna neumónica conjugada
(PCV); esta es una nueva adición a la
lista.
Diseño
de las vacunas para la inmunización activa
Deben recomendarse diversos factores para el desarrollo
de una vacuna con buenos resultados. En primer lugar, y ante todo, el
desarrollo de una reacción inmunitaria, no significa en todos los casos, que se
consigue un estado de inmunidad protectora.
Un segundo factor es el desarrollo de
memoria inmunológica.
La función de las células de memoria depende en parte del
período de incubación del agente patógeno, en el caso del virus de la influenza
, que tiene un periodo de incubación muy breve (uno o dos días ) los síntomas
de la enfermedad se encuentran en desarrollo en el momento en que se activan
las células de memoria .
Vacunas
con microorganismos enteros
Los
virus y las bacterias atenuados producen
inmunidad sin enfermedad
En algunos casos es posible atenuar algunos
microorganismos de modo que pierden su
capacidad para causar afección de
consideración (patogenicidad) pero retengan una capacidad para crecer de manera
transitoria dentro de un huésped inoculado.
La vacuna sabe de la poliomielitis, constituida por tres
cebas atenuadas de virus, se administra por vía oral a niños en un cubito de
azúcar o un líquido azucarado. Con la primera inmunizada predomina el
crecimiento de una cepa. Con la segunda inmunización, la inmunidad generada por
la inmunización previa limita el crecimiento de la primera cepa de la vacuna
que predomino. Por ultimo después de la tercera el individuo adquiere inmunidad
contra las tres cepas. Una desventaja de primera importancia de las vacunas
atenuadas es la posibilidad de que los microorganismos retornen a su forma
virulenta.
La vacuna sal inactivada alternativa debe sustituirse conforme
disminuye el número de casos aunque se tienen problemas para proveer esta vacuna
a los países desarrollo. Las vacunas atenuadas pueden relacionarse con
complicaciones semejantes a las observadas durante la enfermedad natural. Y las
técnicas de ingeniería genética ofrecen una manera de atenuar al virus de
manera irreversible al remover de manera selectiva genes que son necesarios
para su virulencia. En fecha más reciente se desarrollo una vacuna contra el
rotavirus, causa de primera importancia de la diarrea infantil, mediante
técnicas de ingeniería genética para modificar un rotavirus de los animales que
contiene antígenos de lis rotavirus humano.
LOS
MICROORGANISMOS SE INACTIVAN MEDIANTE TRATAMIENTO CON CALOR O PRODUCTOS
QUÍMICOS
Otro
criterio frecuente para la elaboración de vacunas es la inactivación del agente
patógeno mediante calor o sustancias químicas, de tal modo que no sea capaz de
multiplicarse en el huésped. Es de importancia conservar la estructura de los epítopos
sobre los antígenos de superficie durante la inactivación. Por lo general, la
inactivación por calor es insatisfactoria porque produce desnaturalización
extensa de las proteínas. Ha tenido también buenos resultados la inactivación
química con formaldehido o diversos agentes alquilantes.
Las
vacunas atenuadas suelen requerir sólo una dosis para inducir inmunidad
duradera. Las vacunas de microorganismos muertos requieren a menudo refuerzos
repetidos para conservar el estado de inmunidad del huésped. Estas vacunas
inducen una reacción de anticuerpo de predominio humoral y tienen menos
eficacia que las de microorganismos atenuados para inducir inmunidad mediada
por células y desencadenar una reacción secretoria de IgA.
MACROMOLÉCULAS
PURIFICADAS COMO VACUNAS:
Se
utilizan en la actualidad tres formas generales de estas vacunas exotoxinas
inactivadas, polisacáridos capsulares y antígenos microbianos recombinantes.
SE
EMPLEAN COMO VACUNAS CÁPSULAS POLISACÁRIDAS BACTERIANAS:
La
virulencia de algunas bacterias patógenas depende sobre todo de las propiedades
antifagocíticas de su cápsula polisacárido hidrófila. Cubrir la cápsula con
anticuerpos, complemento o ambas cosas incrementa de manera notable la
capacidad de los macrófagos y los neutrófilos para fagocitar a estos
microorganismos patógenos.
Una
limitación de las vacunas polisacáridos es la incapacidad para activar las
células TH. Activan las células B del tipo 2 (TI-2) de una forma independiente
del timo, lo que tiene como consecuencia producción del IgM pero poco cambio de
clase, maduración nula de la afinidad y poco desarrollo, en el mejor de los
casos, de células de memoria.
El
conjugado de polisacárido y proteína es mucho más inmunógeno que el
polisacárido por sí sólo y, puesto que activa las células TH, permite el cambio
de clase desde la IgM hacia la IgA. Aunque este tipo de vacuna puede inducir
células B de memoria, no lo puede hacer con célula T de memoria específica para
el agente patógeno.
LOS
TOXOIDES SE ELABORAN A PARTIR DE TOXINAS BACTERIANAS:
Algunas
bacterias patógenas, como las causantes de difteria y tétanos, producen
exotoxinas. Éstas originan muchos de los síntomas de enfermedad que son
resultado de la infección. Las vacunas de difteria y tétanos, por ejemplo, se
pueden elaborar mediante purificación de la exotoxina bacteriana u, a
continuación, inactivación de ésta con formaldehido para formar un toxoide. La
vacunación con el toxoide induce la formación de anticuerpos antitoxoide, que
son también capaces de fijarse en toxina y neutralizar sus efectos.
LAS
PROTEÍNAS DE LOS AGENTES PATÓGENOS SE PRODUCEN POR TÉCNICAS RECOMBINANTES:
El gen
que codifica cualquier proteína inmunógena, se puede clonar y expresar en
células bacterianas, de levaduras o mamífero mediante tecnología recombinante
del DNA. La primera vacuna de antígeno recombinante de esta clase obtenida y
aprobada para la administración al ser humano fue la vacuna de la hepatitis B.
Ésta se desarrolló mediante clonación del gen para el antígeno mayor de
superficie del virus de la hepatitis B (HBsAg) y expresión de éste en
levaduras. Las células de levaduras recombinantes se hacen crecer en grandes
sistemas fermentadores y se acumula HBsAg en ellas. A continuación estas
células se cosechan y desintegran mediante gran presión, para que liberen el
HBsAg recombinantes, que de manera subsecuente se purifica por las técnicas
bioquímicas ordinarias.
EL
EMPLEO DE PÉPTIDOS SINTÉTICOS COMO VACUNAS HA PROGRESADO CON LENTITUD:
Los
péptidos no son tan inmunógenos como las proteínas y es difícil conferir
inmunidad humoral o mediada por células contra ellos. El empleo de conjugados y
coadyuvantes puede contribuir a la producción de inmunidad contra los péptidos,
pero aún hay barreras para el empleo generalizado de vacunas peptídicas que
plantean un problema de gran interés a los inmunólogos.
La
elaboración de péptidos sintéticos para utilizarlos como vacunas que tienen
como finalidad inducir inmunidades humoral o mediada por células requiere
conocimientos sobre la naturaleza de los epítopos de las células T y B. Las
vacunas para inducir inmunidad humoral deben incluir péptidos que forman epítopos
inmunodominantes en células. Estos epítopos se pueden identificar al determinar
el anticuerpo dominante en los sueros de individuos que se recuperan de un
padecimiento infeccioso.
Una vacuna que tiene buenos resultados debe crear
además una población de células TH de memoria; por este motivo, el péptido debe
contener epítopos dominantes de células T.
Vacunas
recombinantes con vectores
Se pueden introducir genes que codifican antígenos
mayores de agentes patógenos en particular virulentos o bacterias atenuados. El
microorganismo atenuado funciona como vector, se multiplica en el huésped y
expresa el producto génico del agente patógeno.
Se inyecta DNA plásmido codificador de proteínas
antigénicas de modo directo en el músculo estriado del receptor. Las células musculares
captan DNA y expresan el antígeno proteínico codificado, lo que precipita una
reacción de inmunidad humoral y otra mediada por células. Las células
musculares captan y expresan el DNA inyectado con una eficiencia mucho mayor
que la observada en el cultico tisular. La proteína codificada se expresa en el
huésped en su forma natural, la reacción inmunitaria se dirige contra el
antígeno del mismo modo como lo expresa el agente patógeno. Las vacunas de DNA
producen expresión prolongada del antígeno, lo que crea una memoria
inmunológica considerable.
Los aspectos prácticos: No requiere refrigeración. El
mismo vector plásmido puede diseñarse de acuerdo con la necesidad. Pueden
emplearse las mismas técnicas para la fabricación de las vacunas de DNA.
Un método mejorado para la administración de estas
vacunas consiste en cubrir partículas microscópicas de oro xon DNA del plásmido
y, a continuación introducirlas a través de la piel hasta el músculo subyacente
mediante una pistola de aire. Esto hace posible la administración rápida de una
vacuna a grandes poblaciones sin necesidad de reservas gigantescas de agujas y
jeringas.
Las
vacunas de DNA son capaces de conferir inmunidades protectoras contra diversos agentes
patógenos. Ciertas secuencias de DNA en el vector desencadenan una reacción
inmunitaria intensificada. Solo pueden codificarse antígenos proteínicos y
consisten en antígenos polisacáridos protectores.
VACUNAS
DE SUBUNIDADES MULTIVALENTES
Una de las
limitaciones de las vacunas de péptidos sintéticos y de las de proteínas
recombinantes es que tienden a ser deficientes. Es menos probable que induzcan
una mediada por células. Lo que se necesita, es un método para elaborar vacunas
de péptidos sintéticos que contengan apitopos inmunodominantes de células B y
T. Un criterio consiste en preparar complejo de matriz solida, anticuerpo y
antígeno mediante fijación de anticuerpos monoclonales a matrices salidas en
partículas y, a continuación saturar el anticuerpo con el antígeno deseado.
Después se emplean los complejos resultantes como vacunas. Se ha demostrado que
estos complejos multivalentes provocan reacciones humorales y celulares
intensas. Su naturaleza en partículas contribuye a la inmunogenicidad que
poseen al facilitar la fagocitosis por las células del huésped. Se mezclan las proteínas
en el detergente y a continuación se forman micelas al retirarlo. Las proteínas
se orientan por si mismas de manera individual. Las proteínas se incorporan en
la bicapa con los residuos hidrófilos expuestos. Los complejos inmunoestimulantes
(ISCOM) son portadores lipídicos preparados al mezclar una proteína con
detergente y un glucósido denominado Quil A. Se han incorporado en micelas,
liposomas e ISCOM proteínas de membrana de diversos agentes patógenos, como
virus de la influenza, virus del sarampión, virus de la hepatitis By HIV, y se
han valorado como vacunas potenciales.
Preguntas
con repuestas de la página 453 y454
1. Se ha informado una relación entre la vacuna neumococica por una forma relativamente rara de artritis. ¿Qué
datos son necesarios para validar este informe? ¿debe valorarse esta posible relación? Respuesta: verdadera
2. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de utilizar microorganismos
atenuados como vacunas?
atenuados como vacunas?
Repuesta: Como los microorganismos atenuados proliferan de manera
Limitada en las células
hospedadoras, se procesan por la vía citosólica Y se presentan en la membrana
de las células hospedadoras No infectadas junto con las moléculas MHC clase I.
3. Una niña pequeña nunca antes inmunizada contra el tétanos
pisó un clavo oxidado que le provocó una herida punzante profunda.
El médico limpió la herida y administró una inyección
de antitoxina tetánica.
a. ¿Por qué se prescribió antitoxina en vez de una dosis de refuerzo?
b. Si la niña no recibe tratamiento ulterior y vuelve a lesionarse
con un clavo oxidado tres años más tarde, ¿es inmune
contra el tétanos?
pisó un clavo oxidado que le provocó una herida punzante profunda.
El médico limpió la herida y administró una inyección
de antitoxina tetánica.
a. ¿Por qué se prescribió antitoxina en vez de una dosis de refuerzo?
b. Si la niña no recibe tratamiento ulterior y vuelve a lesionarse
con un clavo oxidado tres años más tarde, ¿es inmune
contra el tétanos?
Respuesta: (a)
La antitoxina se administró para desactivar cualquier toxina que pudiera
producirse en caso que Clostridium tetani infectara
La herida. La antitoxina era
necesaria porque la niña no se había Inmunizado antes y en consecuencia no
tenía anticuerpo Circulante contra la toxina del tétanos ni células B de
memoria Específicas para la toxina del tétanos. (b) Por el tratamiento con Antitoxina,
la niña no desarrollará inmunidad contra el tétanos Después de la primera
lesión. Por ello, después de la segunda Lesión, tres años más tarde, necesitará
otra dosis de antitoxina. Para desarrollar inmunidad prolongada debe vacunarse
con toxoide tetánico.
4. ¿Cuáles son las ventajas de la vacuna Sabin contra la poliomielitis
en comparación con la vacuna Salk? ¿Por qué no se recomienda
más la vacuna Sabin en Estados Unidos?
en comparación con la vacuna Salk? ¿Por qué no se recomienda
más la vacuna Sabin en Estados Unidos?
Respuesta: La
vacuna Sabin para polio es atenuada, mientras que la vacuna Salk es
desactivada. Por tanto, la vacuna Sabin tiene las ventajas Usuales de una
vacuna atenuada en comparación con una
Desactivada (véase respuesta
2). Además, si la vacuna Sabin es Capaz de cierta multiplicación limitada en el
conducto gastrointestinal,
Induce la producción de IgA
secretoria. La vacuna Sabin atenuada puede causar infección potencialmente
letal en Personas como niños con SIDA cuyo sistema inmunitario está gravemente
suprimido.
5. ¿Por qué la vacuna contra la gripe a base de virus vivos atenuados
no causa infección respiratoria?
no causa infección respiratoria?
Respuesta: Las cepas del virus usado para las vacunas de
administración Nasal son mutantes termosensibles que no pueden proliferar a La
temperatura del cuerpo humano (37°C). El virus vivo atenuado
Puede proliferar en las vías
respiratorias superiores para Inducir inmunidad, pero no en las vías
respiratorias inferiores Para causar gripe.
6. En un intento por desarrollar una vacuna de péptido sintético
se analizó una secuencia de aminoácidos de un antígeno
proteínico para identificar a) los péptidos hidrófobos y b) los
péptidos muy hidrófilos. ¿De qué manera los péptidos de cada
tipo podrían emplearse como vacunas para inducir reacciones
inmunitarias diferentes?
se analizó una secuencia de aminoácidos de un antígeno
proteínico para identificar a) los péptidos hidrófobos y b) los
péptidos muy hidrófilos. ¿De qué manera los péptidos de cada
tipo podrían emplearse como vacunas para inducir reacciones
inmunitarias diferentes?
Respuesta: Los epítopos de células T casi siempre son péptidos
internos,
que a menudo contienen una
alta proporción de residuos hidrófobos.
En contraste, los epítopos B
se localizan en la superficie De un antígeno, donde se encuentran accesibles al
anticuerpo, y Contienen una alta proporción de residuos hidrófilos.
7. Explique el fenómeno de la inmunidad colectiva. ¿De qué manera
se relaciona este proceso con la aparición de ciertas epidemias?
se relaciona este proceso con la aparición de ciertas epidemias?
Respuesta: Cuando la mayor parte de una población es inmune a un
patógeno Particular (es decir, hay inmunidad de grupo), la Probabilidad de que
unos cuantos miembros susceptibles de La población entren en contacto con un
individuo infectado es Muy baja. Por tanto, no es probable que los individuos
susceptibles Se infecten con el patógeno.
8. Explique las relaciones entre el período de incubación de un
patógeno y el criterio necesario para lograr la inmunización
activa eficaz.
patógeno y el criterio necesario para lograr la inmunización
activa eficaz.
Respuesta: Los patógenos con período de incubación corto (p. ej.,
virus de La gripe) causan síntomas de enfermedad antes que la respuesta de las
células de memoria se induzca. La protección contra Tales patógenos se logra
mediante inmunizaciones repetidas para mantener niveles altos de anticuerpo
neutralizante.
9. Señale los tres tipos de macromoléculas purificadas que se utilizan
en la actualidad como vacunas.
en la actualidad como vacunas.
Respuesta: Polisacáridos de la cápsula bacteriana, exotoxinas
bacterianas Desactivadas (toxoides) y antígenos proteínicos de superficie.
Los últimos dos a menudo se
producen mediante tecnología De DNA recombinante. Además está en evaluación el
uso de Moléculas de DNA para dirigir la síntesis de antígenos con la Inmunización.
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