Inmunofisiología B-2010 Tema 3: Antígenos e inmunógenos Inmunogenicidad y antigenicidad Definición de antígenos Tipos de antígenos: inmunógenos y haptenos Definición de inmunogenicidad y antigenicidad Factores que determinan la inmunogenicidad 1. Factores dependientes del antígeno. 2. Factores dependientes de las condiciones de inmunización. 3. Factores dependientes del organismo inmunizado. Antígenos autólogos (autoantígenos), alogénicos, singénicos, xenogénicos. Epítopes o determinantes antigénicos Definición Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos B Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos T. Mitógenos
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Inmunofisiología B-2010Tema 3: Antígenos e inmunógenos
Inmunogenicidad y antigenicidadDefinición de antígenos Tipos de antígenos: inmunógenos y haptenosDefinición de inmunogenicidad y antigenicidad
Factores que determinan la inmunogenicidad1. Factores dependientes del antígeno.2. Factores dependientes de las condiciones de inmunización.3. Factores dependientes del organismo inmunizado.Antígenos autólogos (autoantígenos), alogénicos, singénicos, xenogénicos.
Epítopes o determinantes antigénicosDefinición Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos B Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos T.
Mitógenos
El reconocimiento del antígeno es mediado por los receptores específicos de antígenos
• La respuesta inmune ante un patógeno se inicia con el reconocimiento (la detección) del antígeno y finaliza con la eliminación del antígeno.
• Este reconocimiento es mediado por los receptores de antígeno específico los cuales se enlazan a las estructuras moleculares (antígenos) del patógeno o producidas por este.
• Los receptores de antígenos pueden ser secretados (inmunoglobulinas) o expresados sobre la superficie de la célula (BCR o TcR)
MolMolééculas de reconocimiento de los linfocitosculas de reconocimiento de los linfocitos
Linfocitos B Linfocitos T
Tc CD8+ Th1 CD4+ Th2 CD4+
Respuesta humoral o de anticuerpos Respuesta mediada por células
AntAntíígenogeno
Antígeno es una sustancia capaz de combinarse con un anticuerpo o
un receptor de antígeno de los linfocitos (TcR o BcR)
Su nombre se origina de la capacidad de generar anticuerpos: antibodygenerator (Paul Ehrlich)
Términos relacionados: inmunógeno, alergeno, precipitógeno, tolerógeno. Es
algo confuso, pero se habla de antígeno en referencia a la inmunidad
mediada por células y la inmunidad mediada por célula típica no involucra
anticuerpos específicos.
ClasificaciClasificacióón funcional de los antn funcional de los antíígenogeno
– Inmunógeno
– Hapteno
Inmunógenos son sustancias capaces de enlazarse específicamente a los
anticuerpos y los receptores específicos de los linfocitos B y T y de
generar una respuesta inmune adaptativa (humoral y/o celular)
Los inmunLos inmunóógenos son antgenos son antíígenosgenos
Linfocito B Plasmocito Anticuerpos secretados
Inmunógeno
+
Inmunógeno con dos epítopes
Los inmunógenos poseen epítopes
Un inmunógeno debe ser pensado como una sustancia con uno o mas determinantes antigénicos o epítopes
Epítope 2
Epítope 1
Un antígeno es un mosaico de epítopesUn anticuerpo reconoce y reacciona contra un epítope particular
Epítope o Determinante antigénico es la porción o región discreta de una molécula antigénica que reacciona con los anticuerpos o con los receptores de antígeno específicos de los linfocitos B y linfocitos T
EpitopesEpitopes de un antde un antíígenogeno
• Los polisacáridos tienen muchos epítopes de la misma especificidad.
– polisacáridos están compuestos de cientos de residuos de azúcar con azúcares ramificados, pero generalmente contienen uno o dos azúcares diferentes
• Las proteínas poseen muchos epítopes con
diferentes especificidades.– Las proteínas están compuestas de 20 tipos de
aminoácidos diferentes, casi todos presentes.
• El tamaño de un epítope de una proteína es entre 5 a 15 aminoácidos y de un polisacárido entre 3-4 residuos de azúcar
Respuesta inmune humoral policlonal in vivoinducida por inmunógeno complejo
Inmunógeno con 2 epítopes
PlasmocitosAnticuerposPoliclonales
Anticuerpos enlazados al inmunógeno
Población de Linfocitos B con diferentes receptores Ig
Dos tipos de Linfocitos B reconocen el
inmunógeno
La producción de anticuerpos en un animal inmunizado con un antígeno complejo (varios epítopes) es policlonal, diversos linfocitos reconocen diferentes epítopes
HaptenoSustancia química, de pequeño tamaño, que puede unirse a un anticuerpo, pero por sí mismo es incapaz de desencadenar una respuesta inmune. Es decir un hapteno no es inmunógeno
Los haptenos son antígeno pero no son inmunógenos
El linfocito no se activa y por tanto no produce anticuerpos contra el hapteno
El hapteno se puede enlazar al anticuerpohapteno
Hapteno Hapteno Los haptenos son antígeno pero no son inmunógenos
Un hapteno unido covalentemente a una molécula de proteína (portador) es capaz de inducir una respuesta de anticuerpos contra el hapteno….... y
hapteno Portador
+El hapteno forma un epítope en la molécula portadora
Linfocitos B
Citocinas secretadas por Th específico
Hapteno~Portador
Los haptenos son antígeno pero no son inmunógenos
Hapteno~Portador
contra los epítopes del portador y epítopes nuevos hapteno ~ ~ portador.- haptenohapteno-- portadorportador-- hapteno ~ portadorhapteno ~ portador
AcAc antianti--haptenohapteno
AcAc antianti--portadorportador
AcAc antianti--hapteno~portadorhapteno~portador
Un epítope
PolisacáridoVarios epítopes de una misma especificidad
Hapteno
ProteínaVarios epítopes con diferentes especificidades
Antígenos: Hapteno, Polisacárido, Proteínas
La respuesta inmune se induce específicamente hacia epítopes o determinantes antigénicos particulares del antígeno y no hacia el antígeno en su totalidad
EspecificifidadEspecificifidad de la respuesta inmune estde la respuesta inmune estáá dirigida hacia dirigida hacia los eplos epíítopes del anttopes del antíígenogeno
Los antLos antíígenos vargenos varíían en tamaan en tamañño y complejidado y complejidad
• En los años 20 y 30 Karl Landsteiner realizó unos famosos experimentos que mostraron por primera vez la asombrosa especificidad del sistema inmuneespecificidad del sistema inmune
• Inmunización de animales con hapteno-portador• Como haptenos empleó una serie de derivados del benceno, como el dinitrofenol
(DNP), en distintas configuraciones (orto, meta, para), así como distintos derivados a base de distintos sustituyentes en determinadas posiciones conocidas.
Especificidad antigénica
• Inyectó los diferentes conjugados a diferentes conejos de laboratorio, esperóa que se produjera la respuesta inmune, y tras una sangría, obtuvo sueros enriquecido en anticuerpos frente el conjugado hapteno-portador (antisuero específico).
• Finalmente, puso en contacto el antisuero con el hapteno original, y en paralelo, con otros haptenos consistentes en variantes del original (lugar del localización de algún radical, naturaleza química del radical).
Experimentos de Landsteiner con haptenos:
• Como molécula portadora empleó la albúmina sérica bovina (BSA). Obtuvo asídistintas versiones de conjugados BSA-aminobenceno.
Reactividad de antisueros contra diferentes HaptenosReactividad de antisueros contra diferentes HaptenosLas conclusiones de estos
experimentos son las siguientes:
• Casi más importante que la naturaleza química concreta del hapteno es la configuración global del mismo
• La existencia de algunas reacciones cruzadas
• La enorme diversidad posible de anticuerpos: cualquier estructura química definida, natural o artificial, puede dar origen, si va unida a un portador, a anticuerpos específicos.
Reacciones cruzadas
• Antígenos homófilos antígenos químicamente o estructuralmente parecidos (aspirina y tartrazina)
• Antígenos compartidos: antígenos heterófilos, el mismo epítope en dos antígenos diferentes
Ag 1 Ac
Ag 1
Ag 2
Antígeno homólogo
Antígeno heterólogo
reaccionar
Benzil peniciloilo es inmunogénico
La bencilpenicilina es un hapteno
En condiciones fisiológicas las moléculas de bencilpenicilina se unen covalentemente a la albúmina sérica formando el bencilpeniciloilo, el cual induce alergia,
una respuesta inmune indeseada,
Penicilina
Muchas drogas son haptenosMuchas drogas son haptenos
Conjugación de los β-lactámicos
Inmonogenicidad vs antigenicidad• Inmonogenicidad----------Inmunógeno
– es la capacidad de una sustancia para inducir una respuesta inmunitaria humoral o mediada por células o ambas.
• Antigenicidad------Antígeno– Es la capacidad para combinarse en forma especifica
con anticuerpos, receptores de superficie celular, o ambos.
Inmunogenidad
La inmunogenicidad de una sustancia depende de los siguientes factores:
1. Propiedades del inmunógeno
2. Condiciones en las que se administra el inmunógeno (dosis y ruta de inmunización)
3. Las condiciones fisiológico y genético del animal que es inmunizado
La inmunogenicidad no sólo depende de la sustancia sino también de las propiedades del sistema biológico particular.
La inmunogenicidad depende de las propiedades del antígeno
1. Naturaleza química del antígeno
2. Alto peso molecular
3. Complejidad química del antígeno
4. Degradabilidad del antígeno
5. No propio
La inmunogenicidad depende de las propiedades del antígenoNATURALEZA QUÍMICA DE LOS ANTÍGENO
-+
LípidosGlicolípidos
-+
Ácidos nucleicosNucleoproteínas
++++++
PolisacáridosGlicoproteínas
+++++
ProteínasProteínas homopolímeros
InmunogenicidadComponente
PESO MOLECULAR DE LOS ANTÍGENOSPM< 1000 Da - No Immunogénico
(penicilina)PM entre 1000-6000Da: Inmunógeno débil
(insulina)PM >6.000Da : Inmunogénico
(albúmina, toxina del tétano)
PM(Da)
5.000
Inmunógenos potentes
Inmunógenos débiles10.000
100.000
La inmunogenicidad depende de las propiedades del antígeno
COMPLEJIDAD FISICOQUÍMICA DE LA MOLÉCULA
Ag poco inmunogénico Ag inmunogénico
homopolímeros (polilisina) Copolímeros
albúmina monomérica albumina agregadaAg soluble Ag particuladoAg forma nativa Ag desnaturalizado
DEGRADABILIDAD DE LA MOLÉCULA
Ag poco inmunogénico Ag inmunogénico
Inefectiva degradación y presentación Efectiva degradación y del Ag por la célula presentadora de presentación del Ag por CPAantígeno (CPA)
• Un inmunógeno debe ser una molécula NO PROPIA
• Mientras más extraña y distante en la evolución sea una sustancia para una especie particular, tendrá mayor probabilidad de ser inmunogénica
CARÁCTER DE AJENO (NO PROPIO)
Albúmina Bovina (BSA)
Respuesta a lainmunización
NO
Si++
Vaca
Pollo Si+++++
Cabra
La inmunogenicidad depende del carácter ajeno del antígeno
CARÁCTER DE AJENO (NO PROPIO)
Albúmina Bovina
Linfocito inmaduro específico hacia Albúmina
bovina (BSA)
Apoptosis
Respuesta a la inmunización
NO
SiToxoide Tetánico
Linfocito específico hacia el toxoide tetánico
La inmunogenicidad depende del carácter ajeno del antígeno
Anergia
• Antígeno autólogo: Antígeno que proviene del mismo individuo• Antígeno singénico: Antígeno que proviene de un individuo genéticamente
idéntico • Antígeno alógeno: Antígeno que proviene de la misma especie pero de
un individuo genéticamente diferente• Antígeno xenógéno: Antígeno proviene de especie diferente
autólogo singénico alogénico xenogénico
Ratón A Ratón A Ratón B Cabra
CARÁCTER DE AJENO (NO PROPIO)
La inmunogenicidad depende del carácter ajeno del antígeno
Grupos sanguíneos
MHC
Lupus eritematoso
CARÁCTER DE AJENO (NO PROPIO)
La inmunogenicidad depende de las condiciones de inmunización
1. Dosis del Antígeno
2. Única dosis vs repetidas dosis
3. Rutas de administración del antígeno
4. Uso de adyuvantes
DOSIS DEL INMUNÓGENO
La inmunogenicidad depende de las dosis del inmunógeno
La ruta de administración del antígeno puede alterar el tipo de respuesta inmune
VÍA DE ADMINISTRACIÓN DEL INMUNÓGENO
La inmunogenicidad depende de las vías de la inmunización
Inm
unog
enic
idad
Vía intranodal ……..intradérmica
……..subcutánea
……..intraperitoneal
……..intravenosa
Vía oral
Modos de acción de los adyuvantes:
• Convierte las proteínas solubles en particuladas, las cuales son más fácilmente fagocitadas por los macrófagos
• Prolonga la persistencia del antígeno
• Induce señales coestimulatorias a los macrófagos
• Estimula la proliferación no específica de los linfocitos
USO DE ADYUVANTE EN LA INMUNIZACIÓN
La inmunogenicidad depende de las condiciones de la inmunización
La inmunogenicidad depende de las condiciones de la inmunización
Un adyuvante es cualquier sustancia que al ser administrada con un antígeno aumenta la inmunogenicidad de esta sustancia.
• Sulfato de aluminio: sales minerales, gel de hidróxido de aluminioAl K(SO4)2•12H2O Al Na(SO4)2•12H2O AlNH4(SO4)2•12H2O
• Adyuvante de FreundAIF: emulsión de agua, aceite mineral y emulsificante (lanolina)ACF: AIF, Mycobacteria muerta
• Poliribonucleótidos sintéticosPoli AUPoli IC
• LiposomasVesículas de fosfolípidos
USO DE ADYUVANTE EN LA INMUNIZACIÓN
ADYUVANTES QUE MEJORAN LA RESPUESTA INMUNE
Liberación prolongada del antígeno; aumenta la fagocitosis; induce señales coestimulatorias
Sales de aluminio más Bordetella pertusismuertas
Sales de aluminio mas Bordetella
pertusis
Liberación prolongada del antígeno; aumenta la fagocitosis
Gel de hidróxido de aluminioAl K (SO4) 2•12H2OAl Na (SO4) 2•12H2O
Sales de aluminio
Similar al Adyuvante completo de Freund
Adyuvante de Freund con MDP (un
constituyente de Mycobacteria)
Adyuvante de Freund con dipéptido muramil
(MDP)
Liberación prolongada del antígeno, aumenta la fagocitosis, induce señales coestimulatorias
Emulsión de aceite mineral agua, lanolina con Mycobacteria muertas
Adyuvante completo de Freund (ACF)
Liberación prolongada del antígeno, aumenta la fagocitosis
Emulsión de aceite mineral agua y lanolina
Adyuvante incompleto de Freund (AIF)
Mecanismo de acciónComposiciónNombre
La inmunogenicidad depende de las condiciones de la inmunización
1. Genotipo del animal
2. Edad
3. Sexo
4. Condiciones fisiológicas del animal (nutrición, salud)
La inmunogenicidad depende del animal inmunizado
GENOTIPO DEL ANIMAL INMUNIZADO
La inmunogenicidad depende del animal inmunizado
La inmunogenicidad depende de la expresión de los genes del MHC; del TcR; de las inmunoglobulinas y de otros genes inmunoregulatorios
Genotipo poco inmunogénico Genotipo inmunogénicoProductos de los genes del MHC, Igs. Productos de los genes del MCH, TcR no enlazan eficientemente al Ag. Igs TcR enlazan eficientemente al Ag
La inmunogenicidad depende de la nutrición, edad, salud; estado neuroendocrino del animalCondición poco inmunogénica Condición inmunogénicaEstado de desnutrición Satisfactoriamente nutrido
Edades extremas: Edad adultaSenecencia y neoato
CONDICIONES FISIOLÓGICAS DEL ANIMAL
Encuentro del antígeno con el sistema inmunológico
• Los antígenos exógenos entran al cuerpo desde el exterior, por ejemplo mediante inhalación, ingestión o inyección.
• Las células presentadoras de atígenos (CPA) y cualquier célula nucleada pueden internalizar los antígenos mediante varios procesos
• Las CPA y células blancos le presentan el antígeno a los linfocitos T
Encuentro del antígeno con el sistema inmunológico
• Puntos de encuentro del Ag con los linfocitos:- Ganglios linfáticos- Bazo- MALT
• Función de los órganos linfoides secundarios- Filtrar y retener los antígenos. - Los linfocitos recirculan continuamente
hacia los órganos linfoides secundarios y contacta el antígeno
Encuentro del antígeno con el sistema inmunológico
¿ Cuales células contactan el antígeno? – Células profesionales presentadoras de antígenos
(CPA)• Células Dendríticas• Macrófagos residentes • Células de Langerhans de la piel (CD)• Linfocitos B (procesan Ags solubles internalizados
junto con Ig de membrana)
– CPA no profesionales• Fibroblastos, Queratinocitos
Características de las células accesorias en la presentación de antígenos
– Las células accesorias son necesarias para la activación fisiológica completa de los linfocitos T CD4+ y CD8+
– Las células accesorias• Transforman los antígenos proteicos en péptidos y presentan
complejos péptidos-MHC a los linfocitos T
• Proporcionan señales coestimuladoras: productos secretados y coreceptores de membrana (moléculas coestimuladoras) a los linfocitos T, necesarias para su activación
Función de las células accesorias (CPA y células blanco) en la activación del linfocito T:
¿Que reconocen las células B y las células T en el antígeno?
• Epítopes-Determinantes antigénicos
• Regiones discretas en la macromolécula
EpEpíítopes reconocidos por los linfocitos T y Btopes reconocidos por los linfocitos T y B
• Los linfocitos B y T reconocen diferentes epítopes en la misma molécula antigénica.
• Cuando un animal es inmunizado con la hormona glucagón, se producen anticuerpos contra la porción aminoterminal de la molécula, mientras que las células T responden sólo contra los epítopes de la porción carboxiloterminalGlucagón, hormona de 29 amino ácidos
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos B
• Los dos sitios de enlace del antígeno de un
anticuerpo son idénticos, por lo que se dice
que son “bivalentes”
– Cada sitio de enlace de un anticuerpo
reconoce un epítope
• Loas anticuerpos solubles y las inmunoglobulinas de superficie (BcR) de los linfocitos B reconocen y enlazan antígenos solubles
• Células B enlazan proteínas en configuración nativa
antigeno
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos B• Los anticuerpos enlazan a los antígenos mediante interacciones débiles,
que operan a corta distancia
• Para que se establezca un enlace fuerte, el sitio de enlace del anticuerpo y el epítope debe tener una forma complementaria para que los grupos que interactúan se encuentren lo suficientemente cerca
Estructura de las proteínas
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos B• Los anticuerpos pueden reconocer:
– proteínas (estructura primaria, secundaria , terciaria o estructura primaria, secundaria , terciaria o cuaternariacuaternaria)
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos B
• Los epitopos reconocidos por células B pueden ser:
– Epítopes secuenciales constituidos por una serie de aminoácidos contiguos, suelen estar asociados a regiones en forma de bucle,situadas entre cadenas alfa consecutivas.
– Epítopes no secuenciales, lineales o conformacionales dependen de la configuración nativa de la proteína
– Las proteínas contienen epítopes conformacionales y epítopes secuenciales
– La mioglobina del espermatozoide de la ballena contiene 5 epítopes secuenciales cada uno constituido por 6-8 aminoácidos contiguos, cada uno de ellos se encuentra en la superficie de la molécula
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos B
• No todos los epitopos son igualmente
inmunogénicos para distintos individuos de la
misma especie.
• Para cada individuo y para cada Ag suele
existir un epitopo llamado inmunodominante.
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos B
Epítopes presentes en un antígeno
INMUNODOMINANCIA DE UN EPÍTOPE
• Es el grado de reactividad inmunológica que presenta un epítopecon respecto a otros del mismo antígeno
• Depende de la conformación y configuración óptica del epítope
INMUNOPOTENCIA DE UN EPÍTOPE
• Es la capacidad de una región de la molécula antigénica de servir como epítope de inducir la respuesta inmune
• Depende de la carga eléctrica (regiones hidrofílicas); de la accesibilidad de la región del epítope (amino ácidos expuestos, polisacáridos ramificados) y del genotipo del animal
Reconocimiento antigénico por los linfocitos B
Resumen
• Epitopes B son reconocidos por inmunoglobulinas (Igs)
• Se encuentran en antígenos nativos solubles (proteínas y polisacáridos)
• Áreas accesibles, hidrofílicas y con estructuras flexibles, constituidas por aminoácidos secuenciales (lineales) o no secuenciales (conformacionales) de las proteínas, o por carbohidratos ubicados en las cadenas laterales terminales de los polisacáridos
• Inmunodominancia del epítope
• Antígenos dependientes del timo y antígenos independientes del timo
• Benacerraf y Gell (1959) reconocieron que la respuesta de los linfocitos B y T ante una proteína es cualitativamente diferente
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos T
TcR reconoce al péptido antigénico y a residuos de a.a. de la molécula MHC
Reconocimiento dual: Reconoce al epítope (especificidad única) y reconoce residuos de amino ácidos del MHC (restricción genética)
Sitio de enlace del TcR :Aloja al epítope, pocos residuos de amino ácidosSitiosinternos de la molécula de Ag
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos T
• Los linfocitos T no reconocen antígenos solubles
• Los linfocitos T CD4 y T CD8 reconocen proteínas (procesadas) en péptidos y presentados en combinación con moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), por tal motivo la destrucción de la conformación de las proteínas por denaturalización no afecta los epítopes T
Propiedades de los epítopes reconocidos por los linfocitos T
• Los linfocitos T gd reconocen lípidos en combinación con moléculas del CD1
Los mitógenos son agentes capaces de inducir la proliferación de una gran cantidad de clones de linfocitos T y/o B, de modo inespecífico (por lo que también se denominan activadores policlonales).