cap. 11. Anticuerpos
Autor:
Ricardo Antonio Giuliani
Los anticuerpos son proteínas plasmáticas que identifican y neutralizan “antígenos” de
manera muy específica. Las Células B que toman contacto con substancias peligrosas
no reconocibles como propias (anti-genos), reaccionan generando anticuerpos (1).
Estas proteínas son copias de los dominios extracelulares del Receptor de Célula
B (BCR). Los anticuerpos carecen de la región hidrofóbica transmembrana
que mantiene al BCR ligado a la célula.
La Inmunidad Adaptativa responde a las amenazas biológicas mediante efectores
humorales (anticuerpos) y celulares (CD8 o Células Citotóxicas) (2).
La determinación del grado de peligrosidad de una molécula está a cargo de Células
Dendríticas (DC), Macrófagos y Linfocitos B, armados con receptores de Patrones
Moleculares Asociados a Patógenos (PAMPs) o Toll Like Receptors (TLR) (4).
Dichos receptores forman parte de la Inmunidad Innata y se encuentran en insectos,
plantas, mamíferos y humanos. Fueron descritos originalmente en la Mosca Drosophyla
Melanogaster, pero en humanos ya se encontraron al menos diez versiones de
TLR (5). Sobre TLK y PAMPs abundaremos en detalles más adelante La detección de
PAMPs por TLRs provoca en DC la liberación de fuertes señales de peligro biológico,
traducibles en sobre-expresión de moléculas MHC-II, CD80, CD86 y otros factores
activadores o moduladores de Inmunidad Adquirida o Adaptativa (6).
Por eso se dice que en realidad la Inmunidad Adaptativa no reacciona simplemente
contra lo “no propio” sino más bien contra “lo peligroso”.
En suma, las Células y Proteínas de Inmunidad Innata detectan substancias
peligrosas e instruyen al Sistema Inmune Adaptativo para que libere respuestas
específicas contra estas últimas.
Una vez activada, la Célula o Linfocito B continúa su proceso madurativo hasta
diferenciarse en Plasmocitos productores de anticuerpos o Linfocitos B Memoria.
Estos últimos sobreviven muchos años, recuerdan el contacto con moléculas peligrosas
y pueden reaccionar de inmediato ante ulteriores encuentros antigénicos (13).
Los anticuerpos son proteínas globulares de migración electroforética gamma
y por eso también son conocidos como “gammaglobulinas”.
Están formados por dos cadenas pesadas y dos cadenas livianas, pueden circular
como monómeros o asociarse en dímeros o pentámeros. El efecto proteolítico
de la papaína sobre los anticuerpos, permitió separar e identificar fragmentos Fab
(anticuerpo) y Fc (cristalizable) de gammaglobulina (7).
En la región Fab se ubican los dos sitios de reconocimiento antigénico y en el
extremo opuesto los determinantes de afinidad por receptores Fc. Los Macrófagos
captan patógenos precisamente por interacción Fc/Receptor y a este fenómeno se
le llama Opsonización (7, 8).
Vemos entonces que entre el arcaico sistema Innato y el moderno sistema
Adaptativo existe un diálogo permanente, que es crítico para la gran tarea de mantener
estéril el medio interno de un vertebrado.
En el extremo del fragmento Fab hay una región de extremada variabilidad en
secuencia de Amino Acidos (AA) conocida como Zona Hiper-Variable. Esta es
responsable del altísimo grado de afinidad que despliega cada anticuerpo sobre su
epitope antigénico. Pero dicha variabilidad es interclonal: los receptores antigénicos
de cada Célula B o su clon, repiten en su región Hiper-Variable exactamente la
misma secuencia de AA (8, 9).
Dicho de otra manera, la región Hiper-Variable solo varía entre clones pero reproduce
exactamente la misma secuencia dentro de un mismo Clon de células B.
Cada Célula B que completa su ciclo madurativo, desarrolla receptores
(BCR) específicos para una secuencia o epitope antigénico singular: sus BCR
pueden reaccionar exclusivamente contra ese epitope y ningún otro. Cada
Célula B está cubierta por 50000 a 100000 BCRs (15). Además en la superficie
de un Linfocito B no pueden coexistir BCRs de diferente afinidad
antigénica (10, 11).
Esto resulta del principio de exclusión alélica y da lugar a la construcción de
un repertorio de afinidades antigénicas que abarca toda combinación molecular
imaginable, incluyendo epitopes antólogos (12).
Lo mismo ocurre en la contrapartida celular de la Inmunidad Adaptativa:
cada célula T genera receptores (TCR) de afinidad exclusiva contra secuencias
peptídicas específicas. Pero la diferencia respecto del BCR y los Anticuerpos,
radica en que la Célula T no puede generar versiones solubles de TCR (14).
Cuando las CD o los Macrófagos detectan peligro biológico mediante
TLR, muchas Células T y B son atraídas al sitio de inflamación, para cotejar
sus receptores (TCR y BCR) contra secuencias peptídicas o epitopes del patógeno.
Solo recibirán señales de sobrevida y proliferación aquellos linfocitos
que posean TCR o BCR afín a los antígenos expuestos en la superficie de las
Células Presentadoras de Antígeno, DC o Macrófagos. Esto da lugar a proliferaciones
clonales de linfocitos portadores de TCR o BCR de igual afinidad
por determinados antígenos (14).
Cuando el Linfocito B es activado sus BCRs se concentran en “parches” o
“polos” montados sobre “Balsas o Rafts” ricos en colesterol y esfingolípidos. Estas
estructuras incrementan la eficiencia de la interacción entre el BCR y su blanco
antigénico y brindan apoyo a los ensambles de señalización intracelular (16,17).
El tema Rafts Lipídicos se describe con mayor extensión en el Capítulo sobre Biología de la Célula T.
Además de expandir células reactivas contra moléculas y/o partículas biológicamente
peligrosas, el organismo debe impedir la expansión y sobrevida de Células
B y T autoreactivas. Dicha tarea está a cargo de células y proteínas especializadas
en Tolerancia Inmune. En los capítulos sobre Biología de Células B y T se describen
los sistemas centrales y periféricos de Tolerancia Inmune (18,19).
El Sistema Inmune está preparado para generar una extensa diversidad de
anticuerpos contra similar diversidad de moléculas potencialmente peligrosas
(antígenos). Cada Célula B puede generar anticuerpos con afinidad específica para
solo uno de los múltiples sitios antigénicos que una misma molécula puede tener.
Dicho de otra manera, una misma molécula suele tener sitios reactivos para diferentes
clones de anticuerpos. A los sitios reactivos de una molécula antigénica se
les llama Epitopes y a los sitios reactivos de un anticuerpo Paratopes. Epitope es
también conocido como “Determinante Antigénico” (20).
El Anticuerpo reacciona con su epitope mediante el fragmento Fab y deja
libre el extremo Fc como marcador de partícula peligrosa, para reconocimiento
y eliminación por el Sistema Macrofágico. Opsonina es cualquier molécula que
estimule el proceso de fagocitosis por adherencia a partículas antigénicas. Los fagocitos
y las partículas antigénicas se repelen debido a su carga eléctrica negativa
(potencial zeta) y esto impide la fagocitosis. Dicha fuerza repulsiva solo puede
ser superada por la reacción entre los receptores FcR o CR1 del macrófago y los
anticuerpos (Fc) o fragmentos de complemento (C3d), que puedan eventualmente
cubrir la partícula. La Opsonización de un antígeno y su ulterior unión a
un fagocito activado, provoca incremento en la expresión de receptores Fc o CR1
en los macrófagos circundantes (21,22).
También puede el Anticuerpo neutralizar Patógenos de manera directa, mediante
afectación funcional de Epitopes críticos para su actividad infectante o destrucción
por activación del complemento (23).
La extensa diversidad de los anticuerpos es generada por combinaciones al azar
de segmentos genéticos codificantes de diferentes sitios de unión al antígeno (Paratopes).
A esto se agregan ulteriores mutaciones que incrementan aún más la diversidad
(24). Por otra parte, los genes que codifican anticuerpos son posteriormente
reorganizados a nivel de sus cadenas pesadas, fenómeno conocido como cambio de
clase de inmunoglobulinas (2,27). El tipo de cadena pesada determina el “Isotipo” y
la específica región de interacción con el Epitope define al “Idiotipo” (25).
En suma, anticuerpos de diferente Isotipo pueden compartir el mismo Idiotipo.
De esta manera es posible instalar anticuerpos de similar reactividad antigénica en
compartimientos tan diferentes como Intestino, Bronquio o Bazo (26).
La Genética de los Anticuerpos se describe en un Capítulo específico.
La Inmunidad Adaptativa apareció con los Vertebrados, por eso encontramos Bazo, Timo y linfocitos B y T en reptiles, aves y todo tipo de mamífero, incluyendo humanos por cierto (2).
Este sofisticado sistema defensivo sirve para identificar y recordar moléculas
de patógenos invasores e instrumentar crecientes y perfeccionadas respuestas humorales
o celulares, contra secuencias muy específicas de AA.
Mediante este recurso los vertebrados pueden adaptarse a cambios permanentes en
la flora ambiental, por eso se llamó “Adaptativa” a esta versión del Sistema Inmune.
A diferencia del ancestral sistema innato, tiene memoria, perfecciona su afinidad
y responde con creciente intensidad cada vez que toma contacto con su antígeno.
Ambos sistemas, innato y adaptativo, se instruyen mutuamente para garantizar la
supervivencia de individuos y especies.
Toda Célula B que completa su ciclo madurativo está dotada de una versión
exclusiva de receptor antigénico, con afinidad selectiva por sólo una molécula
entre millones de potenciales antígenos. Mientras no tome contacto con
su antígeno específico a estas células se les llama Naif (28). Cuando reaccionan
con su antígeno reciben señales proliferativas (IL-2) y se expanden a múltiples
copias de si mismas. Si esto no ocurre, luego de un tiempo entran en apoptosis
y desaparecen de la escena.
El receptor B (BCR) es tan necesario para la identificación del antígeno como
para la sobrevida del propio linfocito B, dado que la ablación del BCR conduce a
la muerte celular programada (apoptosis) (29). Lo mismo ocurre con el receptor
de célula T (TCR) (30).
Para que una célula B pueda diferenciarse a Plasmocito y segregar anticuerpos,
es necesario que tome previo contacto con su antígeno específico y reciba de la célula
T helper (CD4+) las necesarias señales de diferenciación y proliferación (31).
Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig) son glicoproteínas que se encuentran
en plasma, linfa y fluidos titulares (32). Representan la expresión humoral de un
receptor de superficie celular (BCR) que desempeña un rol crítico para la conducción
del proceso madurativo de la célula B (32).
El BCR tiene una región hidrofóbica de unos 25 AA que le sirve para su anclaje
a la membrana y un terminal carboxilo intracelular de naturaleza hidrofílica
(33). La interacción con su antígeno activa procesos de proliferación y diferenciación,
que conducen a la generación de un clon de plasmocitos productores de
copias solubles del mismo BCR. Entonces un Ab es un BCR que ha perdido sus
regiones hidrofóbica transmembrana e hidrofílica intracelular (32,33).
En la mayoría de los mamíferos mayores se reconocen cinco tipos de Ig(s) IgG,
IgM, IgD, IgA e IgE diferenciados por carga eléctrica, tamaño, glucosilación y secuencia
de AA (27). Existen también variantes de IgG (1-4) e IgA (1-2). El singular rango
de heterogeneidad de las Ig(s) se evidencia en la corrida electroforética (9,27,32,33).
Como decíamos más arriba, las moléculas de Ig pueden descomponerse mediante
digestión enzimática en fragmentos F(ab) y Fc. F(ab) surge de antigen binding
(unión al antígeno) y representa a los segmentos de la molécula de Ig donde se
encuentran las regiones hipervariables. Fc significa fragmento cristalizable, representa
al segmento de regiones constantes 2-3 (4) y tiene diversas funciones efectoras,
que determinan la unión de la Ig a determinados tejidos, a diversas células
del sistema inmune y al primer componente del complemento (C1q). Es decir que
el Fc sirve para dirigir la especificidad F(ab) acorde con los requerimientos estratégicos
del sistema inmune (9, 27, 32, 33). Reiteramos que la célula B dispone de
recursos para cambiar de región constante de cadena pesada (CH) Ig sin modificar
la especificidad F(ab) (9,27,32,33).
Y esto tiene enorme importancia. Por ejemplo, para controlar una infección
intestinal el sistema inmune debe responder con Ab(s) de igual afinidad antigénica
o segmentos F(ab) pero diferente composición en sus segmentos Fc. Para atravesar
la mucosa intestinal se requiere IgA, para activar los receptores Fc de las células
cebadas se necesita IgE, para activar el complemento es imprescindible la IgG y las
tres expresiones funcionales de Ig(s) podrían ser necesarias para la neutralización
de un microbio de localización intestinal. Las células cebadas liberarán histamina
incrementando la permeabilidad de las membranas a los Ab(s) y al complemento y
la IgG activará el sistema de complemento. Vemos entonces que el sistema inmune
está capacitado para crear eventualmente una misma especificidad F(ab) de reconocimiento
antigénico dotada de segmentos Fc funcionalmente diferentes acorde
con sus necesidades estratégicas.
Estructura y Dominios Funcionales
Las Ig(s) comparten una estructura básica compuesta por dos cadenas livianas
idénticas asociadas a dos cadenas pesadas idénticas. Estas se encuentran unidas
entre sí mediante puentes disufuro. Las clases y subclases de Ig estan determinadas
por el tipo de cadena pesada (32,34).
Diversas enzimas han contribuido al estudio de estas proteínas. La papaína es
una enzima vegetal que permite cortar la IgG a nivel de su región bisagra (hinge),
entre dominios CH1 y CH2, generando dos segmentos F(ab) y un segmento
Fc. Por otra parte la Pepsina que respeta la región “hinge” corta la IgG generando
un F(ab) unido y fragmentos Fc. Mediante estos recursos clásicos y los modernos
aportes tecnológicos, ha sido posible determinar las especificidades funcionales de
los diversos segmentos estructurales de las Ig(s) (9, 27, 32, 34, 35).
Se distinguen cuatro subclases de IgG(s) en función de diferencias existentes
entre las cadenas pesadas 1, 2, 3 y 4 . Por otra parte existen también dos
variantes de IgA (1 y 2). En total se distinguen nueve tipos de Ig(s): 4 IgG, 2 IgA,
1 IgM, 1 IgE, 1 Ig M y 1 IgE. A este rango de clases y subclases de Ig(s) se le llama
variación isotípica (9, 27, 32, 34, 35).
IgG
Las principales proteínas que intervienen en respuesta inmune secundaria, con
función Ab o antitoxina, pertenecen a algun isotipo de IgG. Estas representan el
70 a 75 % del total del pool de inmunoglobulinas, tienen un PM de 146 kDa y se
distribuyen en partes iguales entre los espacios vascular y extravascular. La concentración
media en suero humano para cada isotipo es: IgG1 (9 mg/dl), IgG2 (3
mg/dl), IgG3 (1 mg/dl) e IgG4 (0.5 mg/dl). Todas las subclases de IgG pueden
atravesar la barrera placentaria y de esta manera la madre puede transferir protección
inmune al recién nacido durante sus primeros meses de vida (9,27,32,34,35).
La estructura de los isotipos de IgG constituye el prototipo desde el cual se parte
para describir al resto de las Ig(s). Todas las Ig(s) poseen una estructura basada en
el modelo de cuatro cadenas típico de la IgG, con un homodímero de idénticas
cadenas pesadas asociadas a dos cadenas livianas también idénticas. Estas se encuentran
unidas entre sí mediante uniones covalentes y no covalentes.
La cadenas livianas pesan 25 kDa y las cadenas pesadas entre 50 y 77 kDa.
Cualquier tipo de cadena pesada puede asociarse con cualquier tipo de cadena
liviana, pero en una misma Ig las cadenas pesadas y livianas son siempre del mismo
tipo. Las cadenas livianas (L) tienen una región amino terminal de gran variablidad
en secuencia de AA, llamada VL (Variable Light), seguida por un segmento de 107
AA bastante constante, si se exceptúa alguna variación iso o alotípica, llamada CL
(Constant Light) (9,27,32,34,35).
Las cadenas pesadas exhiben una región aminoterminal de alto grado de variabilidad
(VH) en AA, seguida de tres regiones constantes (CH1, CH2, CH3). Las
Ig(s) IgA e IgD tienen también tres regiones constantes y las IgM e IgE cuatro
regiones constantes. Todas estas regiones Variables (V) y Constantes (C) se caracterizan
por conformar estructuras (“dominios”) globulares, que encierran 60-70
AA, estabilizadas por un típico puente disulfuro (9,27,32,34,35).
Los dominios globulares de regiones constantes guardan alto grado de homología
entre sí, tienen similares estructuras secundarias y terciarias y representan una
marca distintiva para toda la superfamilia de las Inmunoglobulinas.
En esta superfamilia están incluidas la mayoría de las proteínas que median el
reconocimiento célula-célula y antigénico y sus genes codificantes comparten probablemente
una historia evolutiva común. Los mencionados dominios globulares se
encuentran presentes en Ig(s), FcR(s), MHC tipos I y II, TCR, CD4, CD8, CD3,
CD3, CD3, Ig, Ig y otras proteínas. Los dominios homólogos de cadenas
H y L se encuentran apareados VH/VL, CH1/LH1 igual que CH3/CH3, mientras
que las regiones CH2 permanecen separadas por carbohidratos (36).
IgM
Representa el 10 % del pool de Ig(s), su concentración en suero es de 1.5 mg/dl y se
presenta bajo la forma de un pentámero de 970 kDa. Su forma monomérica es de
65 kDa y tiene 4 dominios CH. Se encuentra confinada al sistema cardiovascular
y es el Ab predominante en respuesta inmune primaria. En su forma de receptor
B se expresa siempre como heterodímero simple de 4 cadenas y carece de región
flexible o “hinge”. Las subunidades de la forma pentamérica están unidas mediante
puentes disulfuro, tendidos entre cisteínas, que ligan entre sí segmentos CH3 y
péptidos C-terminales de 18 carbonos (9, 27, 32, 34, 35).
La IgM pentamérica tiene una zona central de alta densidad desde donde se
irradian brazos aracniformes. En el centro del pentámero se encuentra también una
cadena llamada “J” (joining), ligada por puentes disulfuro al péptido C-terminal de
18 carbonos, que parece ser útil durante el proceso de polimerización que precede
a la secreción. En ausencia de cadena J la IgM adquiere forma hexamérica. En la
IgM como en el resto de las Ig(s) se registran numerosos sitios de glucosilación y el
pentámero tiene conjugados más de 50 oligosacáridos (9,27,32-35).
IgA
Esta globulina se encuentra en suero bajo dos isotipos de forma monomérica, IgA1
(3 mg/dl) e IgA2 (0.5mg/dl) y representa 15 a 20 % del pool sérico de Ig(s). Tanto
en secreciones como en suero IgA1 es el tipo de Inmunoglobulina más frecuente
(90%) y en intestino, donde se presenta bajo forma dimérica, su concentración puede
ser muy alta. En colon hay predominio de IgA2. La molécula completa de IgA
pesa 386 kDa y cuenta con 12 sitios de glucosilación ocupados por sus respectivos
oligosacáridos (9,27,32-35).
Cada unidad monomérica de IgA tiene dos cadenas L ( o ) y dos cadenas pesadas
de 472 AA, arregladas en cuatro dominios (VH, CH1, CH2 y CH3), unidas
por dos puentes disulfuro tendidos a nivel de su región “hinge” (flexible) (9,27,32-35).
En mucosas la IgA se encuentra bajo forma “secretora”, constituida por polímeros
de 2-4 monómeros de IgA, ligados mediante cadenas “J” (unión) y “S” (secretora).
La cadena J es un polipéptido de 15 kDa rico en Cisteínas, que se forma
en células secretoras de IgA y difiere completamente de las cadenas de inmunoglobulinas.
Lo mismo ocurre con la cadena “S” que es un fragmento de 70 kDa, desprendido
del Receptor de Inmunoglobulina Polimérica (pIgR), una estructura que
utiliza la IgA para atravesar el epitelio mucoso. La cadena S confiere al polímero IgA
secretor gran estabilidad y resistencia a enzimas proteolíticas, factor crítico para desempeñar
su tarea de vigilancia inmune durante su estadía en el lumen. Los complejos
entre IgA secretora y partículas antigénicas son reabsorbidos y funcionan como presentadores
antigénicos ante Células Dendríticas de Lamina Propia (9,27,32,34,35).
En lágrimas y secreciones bronquiales o digestivas la IgA se presenta en forma de dímeros o multímeros.
En la formación de dichos ensambles interviene una proteína de 15 kDa llamada unión o joining (J) y
otra S por Secreción. Para atravesar los epitelios la IgA utiliza un receptor de membrana y parte de este (fragmento S) queda adherido a su estructura cuando alcanza el lumen. El fragmento S evita que la IgA sea degradada en la luz bronquial o intestinal y J contribuye a preservar la estructura dimérica.
1: Cadenas pesadas, 2: Cadenas livianas, 3: Segmento J y 4: Fragmento S (46,47).
IgD
Representa menos de 1% del total de las Ig(s) séricas. Se la encuentra únicamente
como receptor de membrana (B). Esta Ig tiene tres dominios CHδ (Cδ1, Cδ2 y
Cδ3), una región hinge con un puente disulfuro y ocho sitios de glicosilación con
sus correspondientes oligosacáridos (9,27,32,34,35).
IgE
Se la encuentra en suero en muy bajas concentraciones (0.00005 mg/ml) Tiene una
estructura donde no se reconoce región hinge que está integrada por cuatro dominios
de región constante (C1, C2, C3 y C4). Está frecuentemente asociada a infecciones
parasitarias y enfermedades alérgicas como asma y fiebre del heno (37).
Variación Isotípica
Este concepto encierra las diferencias existentes entre regiones constantes de cada
tipo de cadena pesada o liviana de Ig(s). Los genes codificantes de estas proteínas
están presentes en el genoma de línea germinal y en todos los individuos.
Variación Idiotípica
Ya hemos descrito los dominios variables en cadenas pesadas y livianas. Veremos más
adelante que esta variabilidad es producto de re-arreglos al azar sobre un extenso pool
de segmentos variables, joint y/o diversos. La célula B toma al azar un segmento de
cada pool y con ellos arma el gen que codifica una región variable de cadena pesada
(VDJ) o liviana (VJ). Entonces la enorme variabilidad en las secuencias de AA, que
se registra en las regiones variables de cadenas livianas y pesadas, surge de re-arreglos
genéticos inexistentes en el genoma de células somáticas o germinales.
La específica afinidad antigénica de cada secuencia, codificada por cada
uno de estos genes producidos por re-arreglo del genoma germinal, es lo que
llamamos idiotipo. Los receptores de cada linfocito B maduro y sus versiones
solubles o Ab(s) tienen un idiotipo singular, exclusivo para cada célula y de hecho
pueden crearse Ab(s) monoclonales que lo reconocen también de manera
exclusiva: Ab(s) anti-idiotipo. El idiotipo es privado cuando es exclusivo para
sólo un clon singular de célula B y público o recurrente cuando es compartido
por varios clones B (9,27,32-35).
Variación Alotipica
Existen variaciones genéticas entre individuos de una misma especie que involucran
diferentes alelos dentro de un mismo locus, obviamente a nivel de línea
germinal. En el caso de las Ig(s) el concepto focaliza en variantes propias de cada
individuo que por lo general afectan a la región constante de cadena pesada.
Regiones Hipervariables
Dentro de los dominios Variables de cadenas Livianas o Pesadas se registran
cortas secuencias polipeptídicas de extrema variabilidad, llamadas Regiones Hipervariables
(RH), concentradas en proximidad a los AA 30, 50 y 95. A estas
secuencias se les llama Regiones Determinantes de Complementaridad (CDR)
porque representan sitios de unión al antígeno y resultan de la aproximación de las
RH por plegado molecular (9,27,32-35).
Especificidades Funcionales del segmento Fc
También ha sido posible discriminar sitios de interacción funcional en el segmento
Fc de las Ig(s). En el dominio C2 de la IgG se ha identificado un sitio de unión
específico (Glu318/Lys320/Lys322) para la proteína C1q del Complemento. Por
otra parte la interacción de la IgM con el complemento es habilitada cuando su
forma cambia de configuración “estrella” a “símil cangrejo” (crab like) producto de
su interacción con el antígeno (38). En estas condiciones se expone un anillo de
sitios afines al C1q (His430,Asp/Gly432 y Pro436) que ocupa una región en C3
de la IgM que es estructuralmente análoga al C2 de la IgG (39).
Las moléculas de IgG interactúan con un amplio rango de receptores celulares
de Fc. El FcR1 de los monocitos reacciona con un dominio centrado
Leu235 de la cadena pesada de la IgG ubicado entre las regiones Hinge y C2
(40,41). También en las interacciones entre IgE y su receptor FcRI se identifica
un péptido crítico para la reacción, que tiene 76 residuos y se encuentra
ubicado entre C2 y C3. En definitiva resulta claro que las interacciones entre
segmentos Fc de Ig(s) y sus receptores, dependen de la integridad de dominios
moleculares muy específicos (39,40,41).
Receptores de Inmunoglobulinas
Las regiones Fc de las Ig(s) son reconocibles por receptores específicos que pertenecen
también a la superfamilia de las Ig(s) (27-41).
Para Fc se han descrito hasta ahora tres receptores: FcRI (CD64),
FcRII(CD32) y FcRIII(CD16). Todos están construidos con dominios extracelulares
de gran homología con la región variable de Ig(s) (42).
El FcRI tiene tres dominios globulares de tipo Ig, puede ligar IgG con gran
afinidad y se expresa en monocitos. El FcRII tiene dos dominios globulares de
tipo Ig y se encuentra ampliamente distribuido sobre diversas células (monocitos
y neutrófilos). Con frecuencia liga IgG complejada con Ag (42). El FcRIII se
encuentra fuertemente glucosilado, suele expresarse en macrófagos, NKs y algunas
células T y puede reaccionar con IgG monomérica o complejada. El FcRI suele
expresarse asociado a dímeros y el FcRIII asociado a dímeros , o .
Estos dímeros parecen ser esenciales tanto para la expresión de superficie de los
FcRI y FcRIII como para sus señalizaciones (42).
Ha sido descrito un FcRIIIb que se expresa exclusivamente en granulocitos,
anclado a moléculas de Glucosil Phosphatidyl Inostitol (GPI). Estos receptores
de Fc se presentan bajo 12 isoformas diferentes y frecuentemente se encuentran
asociados con otras cadenas (27-43).
Para Fc de IgE se han descrito hasta ahora dos receptores: FcRI y FcRII.
El FcRI es un tetrámero, miembro de la superfamilia de Ig(s), receptor de
alta afinidad por IgE, que se expresa en células cebadas y basófilos. Está compuesto
por una cadena , una cadena y un dímero de cadenas (44). La cadena de
45 kDa, despliega un extenso dominio extracelular glucosilado que presenta dos
regiones globulares símil Ig(s), estabilizadas por puentes disulfuro. Este dominio
resulta crítico para la interacción con la IgE. La cadena de 33 kDa y el dímero
de cadenas de 9 kDa son componentes fundamentales para la expresión del
complejo receptor Fc en la superficie de la célula y desempeñan un importante
rol en transmisión de señales. Este receptor de IgE se une con alta afinidad a los
dominios C2 y C3, sin embargo, para estimular la degranulación de basófilos o
células cebadas se requieren varias moléculas de IgE conjugadas al Ag.
El FcRII (CD23) de 45 kDa tiene un dominio extracelular símil lectina
con terminal carboxilo extracelular, pertenece a la superfamilia de las lectinas y se
expresa bajo formas y (44).
También han descritos receptores FcR para IgM y FcR para IgA (45).
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*capitulo extraído del libro: El Sistema Inmune: Genética, Biología Molecular, Clínica, Farmacología / Autores: Ricardo Antonio Giuliani y Eleno Martínez Aquino - 1a. Ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Eritroferon S.R.L., 2011.
ISBN 978-987-27121-0-5
Ricardo Antonio Giuliani
Los anticuerpos son proteínas plasmáticas que identifican y neutralizan “antígenos” de
manera muy específica. Las Células B que toman contacto con substancias peligrosas
no reconocibles como propias (anti-genos), reaccionan generando anticuerpos (1).
Estas proteínas son copias de los dominios extracelulares del Receptor de Célula
B (BCR). Los anticuerpos carecen de la región hidrofóbica transmembrana
que mantiene al BCR ligado a la célula.
La Inmunidad Adaptativa responde a las amenazas biológicas mediante efectores
humorales (anticuerpos) y celulares (CD8 o Células Citotóxicas) (2).
La determinación del grado de peligrosidad de una molécula está a cargo de Células
Dendríticas (DC), Macrófagos y Linfocitos B, armados con receptores de Patrones
Moleculares Asociados a Patógenos (PAMPs) o Toll Like Receptors (TLR) (4).
Dichos receptores forman parte de la Inmunidad Innata y se encuentran en insectos,
plantas, mamíferos y humanos. Fueron descritos originalmente en la Mosca Drosophyla
Melanogaster, pero en humanos ya se encontraron al menos diez versiones de
TLR (5). Sobre TLK y PAMPs abundaremos en detalles más adelante La detección de
PAMPs por TLRs provoca en DC la liberación de fuertes señales de peligro biológico,
traducibles en sobre-expresión de moléculas MHC-II, CD80, CD86 y otros factores
activadores o moduladores de Inmunidad Adquirida o Adaptativa (6).
Por eso se dice que en realidad la Inmunidad Adaptativa no reacciona simplemente
contra lo “no propio” sino más bien contra “lo peligroso”.
En suma, las Células y Proteínas de Inmunidad Innata detectan substancias
peligrosas e instruyen al Sistema Inmune Adaptativo para que libere respuestas
específicas contra estas últimas.
Una vez activada, la Célula o Linfocito B continúa su proceso madurativo hasta
diferenciarse en Plasmocitos productores de anticuerpos o Linfocitos B Memoria.
Estos últimos sobreviven muchos años, recuerdan el contacto con moléculas peligrosas
y pueden reaccionar de inmediato ante ulteriores encuentros antigénicos (13).
Los anticuerpos son proteínas globulares de migración electroforética gamma
y por eso también son conocidos como “gammaglobulinas”.
Están formados por dos cadenas pesadas y dos cadenas livianas, pueden circular
como monómeros o asociarse en dímeros o pentámeros. El efecto proteolítico
de la papaína sobre los anticuerpos, permitió separar e identificar fragmentos Fab
(anticuerpo) y Fc (cristalizable) de gammaglobulina (7).
En la región Fab se ubican los dos sitios de reconocimiento antigénico y en el
extremo opuesto los determinantes de afinidad por receptores Fc. Los Macrófagos
captan patógenos precisamente por interacción Fc/Receptor y a este fenómeno se
le llama Opsonización (7, 8).
Vemos entonces que entre el arcaico sistema Innato y el moderno sistema
Adaptativo existe un diálogo permanente, que es crítico para la gran tarea de mantener
estéril el medio interno de un vertebrado.
En el extremo del fragmento Fab hay una región de extremada variabilidad en
secuencia de Amino Acidos (AA) conocida como Zona Hiper-Variable. Esta es
responsable del altísimo grado de afinidad que despliega cada anticuerpo sobre su
epitope antigénico. Pero dicha variabilidad es interclonal: los receptores antigénicos
de cada Célula B o su clon, repiten en su región Hiper-Variable exactamente la
misma secuencia de AA (8, 9).
Dicho de otra manera, la región Hiper-Variable solo varía entre clones pero reproduce
exactamente la misma secuencia dentro de un mismo Clon de células B.
Cada Célula B que completa su ciclo madurativo, desarrolla receptores
(BCR) específicos para una secuencia o epitope antigénico singular: sus BCR
pueden reaccionar exclusivamente contra ese epitope y ningún otro. Cada
Célula B está cubierta por 50000 a 100000 BCRs (15). Además en la superficie
de un Linfocito B no pueden coexistir BCRs de diferente afinidad
antigénica (10, 11).
Esto resulta del principio de exclusión alélica y da lugar a la construcción de
un repertorio de afinidades antigénicas que abarca toda combinación molecular
imaginable, incluyendo epitopes antólogos (12).
Lo mismo ocurre en la contrapartida celular de la Inmunidad Adaptativa:
cada célula T genera receptores (TCR) de afinidad exclusiva contra secuencias
peptídicas específicas. Pero la diferencia respecto del BCR y los Anticuerpos,
radica en que la Célula T no puede generar versiones solubles de TCR (14).
Cuando las CD o los Macrófagos detectan peligro biológico mediante
TLR, muchas Células T y B son atraídas al sitio de inflamación, para cotejar
sus receptores (TCR y BCR) contra secuencias peptídicas o epitopes del patógeno.
Solo recibirán señales de sobrevida y proliferación aquellos linfocitos
que posean TCR o BCR afín a los antígenos expuestos en la superficie de las
Células Presentadoras de Antígeno, DC o Macrófagos. Esto da lugar a proliferaciones
clonales de linfocitos portadores de TCR o BCR de igual afinidad
por determinados antígenos (14).
Cuando el Linfocito B es activado sus BCRs se concentran en “parches” o
“polos” montados sobre “Balsas o Rafts” ricos en colesterol y esfingolípidos. Estas
estructuras incrementan la eficiencia de la interacción entre el BCR y su blanco
antigénico y brindan apoyo a los ensambles de señalización intracelular (16,17).
El tema Rafts Lipídicos se describe con mayor extensión en el Capítulo sobre Biología de la Célula T.
Además de expandir células reactivas contra moléculas y/o partículas biológicamente
peligrosas, el organismo debe impedir la expansión y sobrevida de Células
B y T autoreactivas. Dicha tarea está a cargo de células y proteínas especializadas
en Tolerancia Inmune. En los capítulos sobre Biología de Células B y T se describen
los sistemas centrales y periféricos de Tolerancia Inmune (18,19).
El Sistema Inmune está preparado para generar una extensa diversidad de
anticuerpos contra similar diversidad de moléculas potencialmente peligrosas
(antígenos). Cada Célula B puede generar anticuerpos con afinidad específica para
solo uno de los múltiples sitios antigénicos que una misma molécula puede tener.
Dicho de otra manera, una misma molécula suele tener sitios reactivos para diferentes
clones de anticuerpos. A los sitios reactivos de una molécula antigénica se
les llama Epitopes y a los sitios reactivos de un anticuerpo Paratopes. Epitope es
también conocido como “Determinante Antigénico” (20).
El Anticuerpo reacciona con su epitope mediante el fragmento Fab y deja
libre el extremo Fc como marcador de partícula peligrosa, para reconocimiento
y eliminación por el Sistema Macrofágico. Opsonina es cualquier molécula que
estimule el proceso de fagocitosis por adherencia a partículas antigénicas. Los fagocitos
y las partículas antigénicas se repelen debido a su carga eléctrica negativa
(potencial zeta) y esto impide la fagocitosis. Dicha fuerza repulsiva solo puede
ser superada por la reacción entre los receptores FcR o CR1 del macrófago y los
anticuerpos (Fc) o fragmentos de complemento (C3d), que puedan eventualmente
cubrir la partícula. La Opsonización de un antígeno y su ulterior unión a
un fagocito activado, provoca incremento en la expresión de receptores Fc o CR1
en los macrófagos circundantes (21,22).
También puede el Anticuerpo neutralizar Patógenos de manera directa, mediante
afectación funcional de Epitopes críticos para su actividad infectante o destrucción
por activación del complemento (23).
La extensa diversidad de los anticuerpos es generada por combinaciones al azar
de segmentos genéticos codificantes de diferentes sitios de unión al antígeno (Paratopes).
A esto se agregan ulteriores mutaciones que incrementan aún más la diversidad
(24). Por otra parte, los genes que codifican anticuerpos son posteriormente
reorganizados a nivel de sus cadenas pesadas, fenómeno conocido como cambio de
clase de inmunoglobulinas (2,27). El tipo de cadena pesada determina el “Isotipo” y
la específica región de interacción con el Epitope define al “Idiotipo” (25).
En suma, anticuerpos de diferente Isotipo pueden compartir el mismo Idiotipo.
De esta manera es posible instalar anticuerpos de similar reactividad antigénica en
compartimientos tan diferentes como Intestino, Bronquio o Bazo (26).
La Genética de los Anticuerpos se describe en un Capítulo específico.
La Inmunidad Adaptativa apareció con los Vertebrados, por eso encontramos Bazo, Timo y linfocitos B y T en reptiles, aves y todo tipo de mamífero, incluyendo humanos por cierto (2).
Este sofisticado sistema defensivo sirve para identificar y recordar moléculas
de patógenos invasores e instrumentar crecientes y perfeccionadas respuestas humorales
o celulares, contra secuencias muy específicas de AA.
Mediante este recurso los vertebrados pueden adaptarse a cambios permanentes en
la flora ambiental, por eso se llamó “Adaptativa” a esta versión del Sistema Inmune.
A diferencia del ancestral sistema innato, tiene memoria, perfecciona su afinidad
y responde con creciente intensidad cada vez que toma contacto con su antígeno.
Ambos sistemas, innato y adaptativo, se instruyen mutuamente para garantizar la
supervivencia de individuos y especies.
Toda Célula B que completa su ciclo madurativo está dotada de una versión
exclusiva de receptor antigénico, con afinidad selectiva por sólo una molécula
entre millones de potenciales antígenos. Mientras no tome contacto con
su antígeno específico a estas células se les llama Naif (28). Cuando reaccionan
con su antígeno reciben señales proliferativas (IL-2) y se expanden a múltiples
copias de si mismas. Si esto no ocurre, luego de un tiempo entran en apoptosis
y desaparecen de la escena.
El receptor B (BCR) es tan necesario para la identificación del antígeno como
para la sobrevida del propio linfocito B, dado que la ablación del BCR conduce a
la muerte celular programada (apoptosis) (29). Lo mismo ocurre con el receptor
de célula T (TCR) (30).
Para que una célula B pueda diferenciarse a Plasmocito y segregar anticuerpos,
es necesario que tome previo contacto con su antígeno específico y reciba de la célula
T helper (CD4+) las necesarias señales de diferenciación y proliferación (31).
Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig) son glicoproteínas que se encuentran
en plasma, linfa y fluidos titulares (32). Representan la expresión humoral de un
receptor de superficie celular (BCR) que desempeña un rol crítico para la conducción
del proceso madurativo de la célula B (32).
El BCR tiene una región hidrofóbica de unos 25 AA que le sirve para su anclaje
a la membrana y un terminal carboxilo intracelular de naturaleza hidrofílica
(33). La interacción con su antígeno activa procesos de proliferación y diferenciación,
que conducen a la generación de un clon de plasmocitos productores de
copias solubles del mismo BCR. Entonces un Ab es un BCR que ha perdido sus
regiones hidrofóbica transmembrana e hidrofílica intracelular (32,33).
En la mayoría de los mamíferos mayores se reconocen cinco tipos de Ig(s) IgG,
IgM, IgD, IgA e IgE diferenciados por carga eléctrica, tamaño, glucosilación y secuencia
de AA (27). Existen también variantes de IgG (1-4) e IgA (1-2). El singular rango
de heterogeneidad de las Ig(s) se evidencia en la corrida electroforética (9,27,32,33).
Como decíamos más arriba, las moléculas de Ig pueden descomponerse mediante
digestión enzimática en fragmentos F(ab) y Fc. F(ab) surge de antigen binding
(unión al antígeno) y representa a los segmentos de la molécula de Ig donde se
encuentran las regiones hipervariables. Fc significa fragmento cristalizable, representa
al segmento de regiones constantes 2-3 (4) y tiene diversas funciones efectoras,
que determinan la unión de la Ig a determinados tejidos, a diversas células
del sistema inmune y al primer componente del complemento (C1q). Es decir que
el Fc sirve para dirigir la especificidad F(ab) acorde con los requerimientos estratégicos
del sistema inmune (9, 27, 32, 33). Reiteramos que la célula B dispone de
recursos para cambiar de región constante de cadena pesada (CH) Ig sin modificar
la especificidad F(ab) (9,27,32,33).
Y esto tiene enorme importancia. Por ejemplo, para controlar una infección
intestinal el sistema inmune debe responder con Ab(s) de igual afinidad antigénica
o segmentos F(ab) pero diferente composición en sus segmentos Fc. Para atravesar
la mucosa intestinal se requiere IgA, para activar los receptores Fc de las células
cebadas se necesita IgE, para activar el complemento es imprescindible la IgG y las
tres expresiones funcionales de Ig(s) podrían ser necesarias para la neutralización
de un microbio de localización intestinal. Las células cebadas liberarán histamina
incrementando la permeabilidad de las membranas a los Ab(s) y al complemento y
la IgG activará el sistema de complemento. Vemos entonces que el sistema inmune
está capacitado para crear eventualmente una misma especificidad F(ab) de reconocimiento
antigénico dotada de segmentos Fc funcionalmente diferentes acorde
con sus necesidades estratégicas.
Estructura y Dominios Funcionales
Las Ig(s) comparten una estructura básica compuesta por dos cadenas livianas
idénticas asociadas a dos cadenas pesadas idénticas. Estas se encuentran unidas
entre sí mediante puentes disufuro. Las clases y subclases de Ig estan determinadas
por el tipo de cadena pesada (32,34).
Diversas enzimas han contribuido al estudio de estas proteínas. La papaína es
una enzima vegetal que permite cortar la IgG a nivel de su región bisagra (hinge),
entre dominios CH1 y CH2, generando dos segmentos F(ab) y un segmento
Fc. Por otra parte la Pepsina que respeta la región “hinge” corta la IgG generando
un F(ab) unido y fragmentos Fc. Mediante estos recursos clásicos y los modernos
aportes tecnológicos, ha sido posible determinar las especificidades funcionales de
los diversos segmentos estructurales de las Ig(s) (9, 27, 32, 34, 35).
Se distinguen cuatro subclases de IgG(s) en función de diferencias existentes
entre las cadenas pesadas 1, 2, 3 y 4 . Por otra parte existen también dos
variantes de IgA (1 y 2). En total se distinguen nueve tipos de Ig(s): 4 IgG, 2 IgA,
1 IgM, 1 IgE, 1 Ig M y 1 IgE. A este rango de clases y subclases de Ig(s) se le llama
variación isotípica (9, 27, 32, 34, 35).
IgG
Las principales proteínas que intervienen en respuesta inmune secundaria, con
función Ab o antitoxina, pertenecen a algun isotipo de IgG. Estas representan el
70 a 75 % del total del pool de inmunoglobulinas, tienen un PM de 146 kDa y se
distribuyen en partes iguales entre los espacios vascular y extravascular. La concentración
media en suero humano para cada isotipo es: IgG1 (9 mg/dl), IgG2 (3
mg/dl), IgG3 (1 mg/dl) e IgG4 (0.5 mg/dl). Todas las subclases de IgG pueden
atravesar la barrera placentaria y de esta manera la madre puede transferir protección
inmune al recién nacido durante sus primeros meses de vida (9,27,32,34,35).
La estructura de los isotipos de IgG constituye el prototipo desde el cual se parte
para describir al resto de las Ig(s). Todas las Ig(s) poseen una estructura basada en
el modelo de cuatro cadenas típico de la IgG, con un homodímero de idénticas
cadenas pesadas asociadas a dos cadenas livianas también idénticas. Estas se encuentran
unidas entre sí mediante uniones covalentes y no covalentes.
La cadenas livianas pesan 25 kDa y las cadenas pesadas entre 50 y 77 kDa.
Cualquier tipo de cadena pesada puede asociarse con cualquier tipo de cadena
liviana, pero en una misma Ig las cadenas pesadas y livianas son siempre del mismo
tipo. Las cadenas livianas (L) tienen una región amino terminal de gran variablidad
en secuencia de AA, llamada VL (Variable Light), seguida por un segmento de 107
AA bastante constante, si se exceptúa alguna variación iso o alotípica, llamada CL
(Constant Light) (9,27,32,34,35).
Las cadenas pesadas exhiben una región aminoterminal de alto grado de variabilidad
(VH) en AA, seguida de tres regiones constantes (CH1, CH2, CH3). Las
Ig(s) IgA e IgD tienen también tres regiones constantes y las IgM e IgE cuatro
regiones constantes. Todas estas regiones Variables (V) y Constantes (C) se caracterizan
por conformar estructuras (“dominios”) globulares, que encierran 60-70
AA, estabilizadas por un típico puente disulfuro (9,27,32,34,35).
Los dominios globulares de regiones constantes guardan alto grado de homología
entre sí, tienen similares estructuras secundarias y terciarias y representan una
marca distintiva para toda la superfamilia de las Inmunoglobulinas.
En esta superfamilia están incluidas la mayoría de las proteínas que median el
reconocimiento célula-célula y antigénico y sus genes codificantes comparten probablemente
una historia evolutiva común. Los mencionados dominios globulares se
encuentran presentes en Ig(s), FcR(s), MHC tipos I y II, TCR, CD4, CD8, CD3,
CD3, CD3, Ig, Ig y otras proteínas. Los dominios homólogos de cadenas
H y L se encuentran apareados VH/VL, CH1/LH1 igual que CH3/CH3, mientras
que las regiones CH2 permanecen separadas por carbohidratos (36).
IgM
Representa el 10 % del pool de Ig(s), su concentración en suero es de 1.5 mg/dl y se
presenta bajo la forma de un pentámero de 970 kDa. Su forma monomérica es de
65 kDa y tiene 4 dominios CH. Se encuentra confinada al sistema cardiovascular
y es el Ab predominante en respuesta inmune primaria. En su forma de receptor
B se expresa siempre como heterodímero simple de 4 cadenas y carece de región
flexible o “hinge”. Las subunidades de la forma pentamérica están unidas mediante
puentes disulfuro, tendidos entre cisteínas, que ligan entre sí segmentos CH3 y
péptidos C-terminales de 18 carbonos (9, 27, 32, 34, 35).
La IgM pentamérica tiene una zona central de alta densidad desde donde se
irradian brazos aracniformes. En el centro del pentámero se encuentra también una
cadena llamada “J” (joining), ligada por puentes disulfuro al péptido C-terminal de
18 carbonos, que parece ser útil durante el proceso de polimerización que precede
a la secreción. En ausencia de cadena J la IgM adquiere forma hexamérica. En la
IgM como en el resto de las Ig(s) se registran numerosos sitios de glucosilación y el
pentámero tiene conjugados más de 50 oligosacáridos (9,27,32-35).
IgA
Esta globulina se encuentra en suero bajo dos isotipos de forma monomérica, IgA1
(3 mg/dl) e IgA2 (0.5mg/dl) y representa 15 a 20 % del pool sérico de Ig(s). Tanto
en secreciones como en suero IgA1 es el tipo de Inmunoglobulina más frecuente
(90%) y en intestino, donde se presenta bajo forma dimérica, su concentración puede
ser muy alta. En colon hay predominio de IgA2. La molécula completa de IgA
pesa 386 kDa y cuenta con 12 sitios de glucosilación ocupados por sus respectivos
oligosacáridos (9,27,32-35).
Cada unidad monomérica de IgA tiene dos cadenas L ( o ) y dos cadenas pesadas
de 472 AA, arregladas en cuatro dominios (VH, CH1, CH2 y CH3), unidas
por dos puentes disulfuro tendidos a nivel de su región “hinge” (flexible) (9,27,32-35).
En mucosas la IgA se encuentra bajo forma “secretora”, constituida por polímeros
de 2-4 monómeros de IgA, ligados mediante cadenas “J” (unión) y “S” (secretora).
La cadena J es un polipéptido de 15 kDa rico en Cisteínas, que se forma
en células secretoras de IgA y difiere completamente de las cadenas de inmunoglobulinas.
Lo mismo ocurre con la cadena “S” que es un fragmento de 70 kDa, desprendido
del Receptor de Inmunoglobulina Polimérica (pIgR), una estructura que
utiliza la IgA para atravesar el epitelio mucoso. La cadena S confiere al polímero IgA
secretor gran estabilidad y resistencia a enzimas proteolíticas, factor crítico para desempeñar
su tarea de vigilancia inmune durante su estadía en el lumen. Los complejos
entre IgA secretora y partículas antigénicas son reabsorbidos y funcionan como presentadores
antigénicos ante Células Dendríticas de Lamina Propia (9,27,32,34,35).
En lágrimas y secreciones bronquiales o digestivas la IgA se presenta en forma de dímeros o multímeros.
En la formación de dichos ensambles interviene una proteína de 15 kDa llamada unión o joining (J) y
otra S por Secreción. Para atravesar los epitelios la IgA utiliza un receptor de membrana y parte de este (fragmento S) queda adherido a su estructura cuando alcanza el lumen. El fragmento S evita que la IgA sea degradada en la luz bronquial o intestinal y J contribuye a preservar la estructura dimérica.
1: Cadenas pesadas, 2: Cadenas livianas, 3: Segmento J y 4: Fragmento S (46,47).
IgD
Representa menos de 1% del total de las Ig(s) séricas. Se la encuentra únicamente
como receptor de membrana (B). Esta Ig tiene tres dominios CHδ (Cδ1, Cδ2 y
Cδ3), una región hinge con un puente disulfuro y ocho sitios de glicosilación con
sus correspondientes oligosacáridos (9,27,32,34,35).
IgE
Se la encuentra en suero en muy bajas concentraciones (0.00005 mg/ml) Tiene una
estructura donde no se reconoce región hinge que está integrada por cuatro dominios
de región constante (C1, C2, C3 y C4). Está frecuentemente asociada a infecciones
parasitarias y enfermedades alérgicas como asma y fiebre del heno (37).
Variación Isotípica
Este concepto encierra las diferencias existentes entre regiones constantes de cada
tipo de cadena pesada o liviana de Ig(s). Los genes codificantes de estas proteínas
están presentes en el genoma de línea germinal y en todos los individuos.
Variación Idiotípica
Ya hemos descrito los dominios variables en cadenas pesadas y livianas. Veremos más
adelante que esta variabilidad es producto de re-arreglos al azar sobre un extenso pool
de segmentos variables, joint y/o diversos. La célula B toma al azar un segmento de
cada pool y con ellos arma el gen que codifica una región variable de cadena pesada
(VDJ) o liviana (VJ). Entonces la enorme variabilidad en las secuencias de AA, que
se registra en las regiones variables de cadenas livianas y pesadas, surge de re-arreglos
genéticos inexistentes en el genoma de células somáticas o germinales.
La específica afinidad antigénica de cada secuencia, codificada por cada
uno de estos genes producidos por re-arreglo del genoma germinal, es lo que
llamamos idiotipo. Los receptores de cada linfocito B maduro y sus versiones
solubles o Ab(s) tienen un idiotipo singular, exclusivo para cada célula y de hecho
pueden crearse Ab(s) monoclonales que lo reconocen también de manera
exclusiva: Ab(s) anti-idiotipo. El idiotipo es privado cuando es exclusivo para
sólo un clon singular de célula B y público o recurrente cuando es compartido
por varios clones B (9,27,32-35).
Variación Alotipica
Existen variaciones genéticas entre individuos de una misma especie que involucran
diferentes alelos dentro de un mismo locus, obviamente a nivel de línea
germinal. En el caso de las Ig(s) el concepto focaliza en variantes propias de cada
individuo que por lo general afectan a la región constante de cadena pesada.
Regiones Hipervariables
Dentro de los dominios Variables de cadenas Livianas o Pesadas se registran
cortas secuencias polipeptídicas de extrema variabilidad, llamadas Regiones Hipervariables
(RH), concentradas en proximidad a los AA 30, 50 y 95. A estas
secuencias se les llama Regiones Determinantes de Complementaridad (CDR)
porque representan sitios de unión al antígeno y resultan de la aproximación de las
RH por plegado molecular (9,27,32-35).
Especificidades Funcionales del segmento Fc
También ha sido posible discriminar sitios de interacción funcional en el segmento
Fc de las Ig(s). En el dominio C2 de la IgG se ha identificado un sitio de unión
específico (Glu318/Lys320/Lys322) para la proteína C1q del Complemento. Por
otra parte la interacción de la IgM con el complemento es habilitada cuando su
forma cambia de configuración “estrella” a “símil cangrejo” (crab like) producto de
su interacción con el antígeno (38). En estas condiciones se expone un anillo de
sitios afines al C1q (His430,Asp/Gly432 y Pro436) que ocupa una región en C3
de la IgM que es estructuralmente análoga al C2 de la IgG (39).
Las moléculas de IgG interactúan con un amplio rango de receptores celulares
de Fc. El FcR1 de los monocitos reacciona con un dominio centrado
Leu235 de la cadena pesada de la IgG ubicado entre las regiones Hinge y C2
(40,41). También en las interacciones entre IgE y su receptor FcRI se identifica
un péptido crítico para la reacción, que tiene 76 residuos y se encuentra
ubicado entre C2 y C3. En definitiva resulta claro que las interacciones entre
segmentos Fc de Ig(s) y sus receptores, dependen de la integridad de dominios
moleculares muy específicos (39,40,41).
Receptores de Inmunoglobulinas
Las regiones Fc de las Ig(s) son reconocibles por receptores específicos que pertenecen
también a la superfamilia de las Ig(s) (27-41).
Para Fc se han descrito hasta ahora tres receptores: FcRI (CD64),
FcRII(CD32) y FcRIII(CD16). Todos están construidos con dominios extracelulares
de gran homología con la región variable de Ig(s) (42).
El FcRI tiene tres dominios globulares de tipo Ig, puede ligar IgG con gran
afinidad y se expresa en monocitos. El FcRII tiene dos dominios globulares de
tipo Ig y se encuentra ampliamente distribuido sobre diversas células (monocitos
y neutrófilos). Con frecuencia liga IgG complejada con Ag (42). El FcRIII se
encuentra fuertemente glucosilado, suele expresarse en macrófagos, NKs y algunas
células T y puede reaccionar con IgG monomérica o complejada. El FcRI suele
expresarse asociado a dímeros y el FcRIII asociado a dímeros , o .
Estos dímeros parecen ser esenciales tanto para la expresión de superficie de los
FcRI y FcRIII como para sus señalizaciones (42).
Ha sido descrito un FcRIIIb que se expresa exclusivamente en granulocitos,
anclado a moléculas de Glucosil Phosphatidyl Inostitol (GPI). Estos receptores
de Fc se presentan bajo 12 isoformas diferentes y frecuentemente se encuentran
asociados con otras cadenas (27-43).
Para Fc de IgE se han descrito hasta ahora dos receptores: FcRI y FcRII.
El FcRI es un tetrámero, miembro de la superfamilia de Ig(s), receptor de
alta afinidad por IgE, que se expresa en células cebadas y basófilos. Está compuesto
por una cadena , una cadena y un dímero de cadenas (44). La cadena de
45 kDa, despliega un extenso dominio extracelular glucosilado que presenta dos
regiones globulares símil Ig(s), estabilizadas por puentes disulfuro. Este dominio
resulta crítico para la interacción con la IgE. La cadena de 33 kDa y el dímero
de cadenas de 9 kDa son componentes fundamentales para la expresión del
complejo receptor Fc en la superficie de la célula y desempeñan un importante
rol en transmisión de señales. Este receptor de IgE se une con alta afinidad a los
dominios C2 y C3, sin embargo, para estimular la degranulación de basófilos o
células cebadas se requieren varias moléculas de IgE conjugadas al Ag.
El FcRII (CD23) de 45 kDa tiene un dominio extracelular símil lectina
con terminal carboxilo extracelular, pertenece a la superfamilia de las lectinas y se
expresa bajo formas y (44).
También han descritos receptores FcR para IgM y FcR para IgA (45).
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