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TEMA 1. INTRODUCCIN A LA INMUNOLOGA.
INTRODUCCIN
Los seres superiores estn defendiendo constantemente su
integridad biolgica frente a agresiones, esencialmente externas. De
no ser as, moriran como consecuencia de tumores e infecciones de
bacterias, virus, hongos, etc. Para que estos fenmenos de defensa
se lleven a cabo, los organismos disponen de un conjunto de
elementos especiales, conocido como sistema inmune. La capacidad de
defensa se adquiere antes de nacer y se madura y consolida en los
primeros aos de la vida fuera del seno materno.
La inmunologa es la ciencia que estudia los procesos moleculares
y celulares implicados en la defensa de la integridad biolgica del
organismo a travs de la identificacin de las sustancias propias y
deteccin de las sustancias extraas y su destruccin. En cada
organismo, los mecanismos de defensa son muy diversos y
heterogneos, aunque siempre existe una actuacin integrada de todos
ellos. Los mecanismos de defensa pueden ser de tipo inespecfico y
especfico. Los mecanismos inespecficos estn constituidos por las
barreras naturales, tales como la piel, mucosas y otros que estn
protegiendo constantemente al individo de contagios externos
(Figura 1.). Otros elementos naturales de actuacin son la lisozima
de la saliva, lgrimas y secreciones nasales que tienen capacidad de
romper la unin de azcares en las paredes bacterianas, lo que puede
inducir su lisis. Tambin entre estos mecanismos inespecificos se
encuentra la respuesta inmune inespecfica que estn constituidos
fundamentalmente por los componentes de la respuesta inmune
especifica.
Entendemos por respuesta inmune todos aquellos eventos
desarrollados por el sistema inmune al objeto de defender la
integridad biolgica del individuo frente a cualquier agresin
(estimulo antignico). La respuesta inmune puede ser, pues, de tipo
inespecfica o innata y especfica
La respuesta inespecfica o innata es la primera barrera
defensiva del organismo y no requiere sensibilizacin previa. La
respuesta especfica o adquirida se desarrolla solo frente a la
sustancia extraa que indujo su iniciacin y en ella participan
prioritariamente los linfocitos y las sustancias liberadas por los
mismos, anticuerpos y citocinas (Figura 1.).
El sistema inmune se encuentra ubicado en los rganos linfoides y
en su accin participan una serie de clulas, clulas
inmunocompetentes, y molculas, entre las que destacan las
inmunoglobulinas, linfocinas y otras (Figura1.). Las distintas
clulas inmunocompetentes se recogen en la Figura 1.4.
Todas las sustancias que tienen la capacidad de estimular al
sistema inmune, se conocen como antgenos y las partes del mismo que
tienen capacidad inmungena, se conocen como determinantes antgnicos
o eptopos.
Generalmente el sistema inmune responde de forma unitaria, por
lo que la divisin en respuesta inespecfica y especfica es ms terica
que real. Lo que s ocurre es que, dependiendo de las
circunstancias, en unos casos predomina una u otra de estas
modalidades de respuesta inmune.
La Inmunologa es una ciencia de gran amplitud que comprende
diversas reas: Inmunogentica, Inmunobiologa, Inmunopatologa o
Inmunologa clnica, Inmunofarmacologa, Inmunologa veterinaria, etc.,
todas ellas en continua expansin.
RESPUESTA INMUNE INESPECIFICA.
La finalidad de la respuesta inmune tanto inespecfica como
especifica es la defensa de la integridad biolgica del individuo,
actuando como un sistema de mantenimiento de la homeostasis del
organismo, al igual que lo hace, por ejemplo, el sistema
respiratorio o el sistema nervioso.
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La respuesta inespecfica forma parte de los mecanismos
inespecficos de defensa y representa el primer sistema defensivo
del organismo y es de especial significacin frente a la proteccin
del mismo ante infecciones y cncer. Las clulas que mediatizan esta
respuesta inespecfica, son los PMN neutrfilos, macrfagos y clulas
NK que son clulas que se caracterizan por activarse de forma
inmediata siempre que cualquier sustancia extraa penetra en el
organismo, como, por ejemplo ocurre, tras una herida. En este caso
todas estas clulas se movilizan a dicho foco, reconocen y toman
contacto con la sustancia extraa, que destruyen mediante el proceso
de fagocitosis y citotoxiciadad natural (Tabla 1.1). En este tipo
de respuesta participa tambin el complemento (C), que est formado
por una gran variedad de protenas que se encuentran en el plasma.
Los distintos componentes del complemento interactan en un
determinado orden para ejercer su accin en la defensa del
organismo. Probablemente la fagocitosis es el principal elemento
que acta en este tipo de respuesta. La fagocitosis se lleva a cabo
en varias fases, aproximacin, fagocitosis y lisis (Figura 1. ).
Los mecanismos de defensa inespecficos aportan un buen sistema
de proteccin. Sin embargo, en muchas ocasiones no son suficientes
para defender eficazmente al organismo, pero por fortuna ste
dispone de la respuesta inmune especfica.
RESPUESTA INMUNE ESPECIFICA
La respuesta inmune especfica se caracteriza porque es efectiva
ante aquellos antgenos frente a los cuales se ha iniciado y
desarrollado. Este tipo de respuesta es mediada por linfocitos y
otras clulas como clulas dendrticas, macrfagos etc.
Los linfocitos son de dos tipos: linfocitos B y linfocitos T.
Los linfocitos T, a su vez, pueden ser linfocitos T colaboradores
(Th), linfocitos T citotxicos (Tc) y por algunos autores tambin se
han propuesto los linfocitos T supresoresres/reguladores (Ts).
La respuesta inmune especfica, se considera que puede ser de dos
tipos: humoral y celular. Aunque la separacin de ambos tipos de
respuesta es mas de tipo didctico que real, en general se considera
que cuando los elementos implicados son los linfocitos B, se trata
de una respuesta tipo humoral mientras que cuando participan
prioritariamente los linfocitos T tanto colaboradores (Th) como
citotxicos (Tc), se trata de una respuesta tipo celular.
Reconocimiento del antgeno
Para que se inicie la respuesta inmune especfica, se requiere el
reconocimiento del antgeno por parte de los linfocitos y
subsiguiente activacin de los mismos.
Los linfocitos B reconocen el antgeno mediante inmunoglobulinas
de membrana (mIg) mientras que los linfocitos T lo reconocen
mediante el receptor de linfocitos T (TCR) (Figura 1.). La
activacin de los linfocitos B conduce a la sntesis de
Inmunoglobulinas por los mismos mientras que cuando lo que se
activan son los linfocitos Th o Tc su funcin prioritaria es la
produccin de linfocinas o la de lisar clulas respectivamente.
Las inmunoglobulinas (Ig) son glicoprotenas formadas, al menos,
por cuatro cadenas mientras que el receptor de los linfocitos T
(TCR) es tambin una glicoprotena pero de solo dos cadenas (Figura
1.). Ambos tipos de molculas tienen la propiedad de reconocer y
unirse al antgeno. Cada inmunoglobulina tiene la propiedad de
unirse especficamente al antgeno que indujo su formacin.
Respuesta inmune celular
La respuesta inmune de tipo celular cubre una importante funcin
como mecanismo inmunolgico de defensa, actuando principalmente
frente a virus, as como evitando la aparicin y desarrollo de clulas
tumorales. En ella participan esencialmente los linfocitos T
colaboradores (Th) y citotxicos (Tc).
Presentacin del antgeno
Para que los linfocitos T, tal como se ha dicho anteriormente
puedan reconocer el antgeno, ste debe ser debidamente presentado.
Esta funcin se realiza por las clulas presentadoras de antgeno
(APC) y sus determinantes antignicos son expuestos en la
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superficie de estas clulas en el seno de las molculas del
complejo principal de histocompatibilidad (MHC) (Figura 1.8).
Las molculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad son
glicoprotenas presentes en las membranas de la mayora las clulas
nucleadas, entre las que se encuentran las clulas
inmunocompetentes. Estas molculas son esencialmente de dos tipos,
tipo I y tipo II y tienen entre otras funciones las de presentar el
antgeno a los linfocitos as como participar en el proceso de
maduracin de los linfocitos T en el timo (Figura 1.9).
Las clulas presentadoras de antgeno (APC) tienen como misin
captar, procesar proteolticamente en el interior de estas clulas y
despus presentar el antgeno a los linfocitos T conjuntamente con
las molculas de histocompatibilidad.
Interaccin celular
Para que la activacin del Ag se lleve a cabo se requiere que
previamente se halla producido la interaccin entre las clulas
presentadoras y las respondedoras. Este fenmeno se lleva a cabo
prioritariamente por las molculas de adhesin que son un grupo muy
heterogneo de sustancias que se encuentran en la superficie de las
clulas presentadoras y respondedoras y que como se ha dicho hacen
posible la adherencia entre ellas y en consecuencia permiten la
unin entre el receptor de las clulas T y el complejo MHC-Ag de la
APC (Figura 1.). De igual manera, estas molculas participan en todo
tipo de interaccin celular tanto en la respuesta celular como
humoral.
Inmunomoduladores de la respuesta inmune
La respuesta inmune es regulada por molculas conocidas como
linfocinas, que son sustancias producidas por linfocitos en
respuesta a una gran variedad de estmulos y que son capaces de
regular el funcionamiento de otras clulas del sistema inmune. Las
linfocinas actan como seal complementaria facilitando la activacin,
proliferacin y diferenciacin de los linfocitos y en general de
todas las clulas implicadas en la respuesta inmune (Figura
1.11).
Activacin Th y Tc
Aunque existen excepciones, la separacin de las funciones de los
linfocitos Th y Tc viene dada por el origen de los antgenos que
reconocen. Los linfocitos Tc reconocen a los antgenos presentados
en superficie por molculas MHC de clase I (Figura 1. ), mientras
que los linfocitos Th interaccionan con el antgeno en el contexto
de molculas MHC de clase II.
Asociados a las dos cadenas polipeptdicas polimrficas que
constituyen el TCR se encuentra un grupo de molculas monomrficas de
membrana llamado colectivamente CD3, formando as el complejo
TCR/CD3 y que sabemos que es imprescindible para la transmisin de
la seal del reconocimiento antignico al interior celular. En
consecuencia se desencadena una cascada de reacciones bioqumicas en
el citoplasma de la clula T, dando as lugar al proceso de
activacin, proliferacin y diferenciacin celular. Estos mecanismos
implican la participacin de una serie de sustancias
intracitoplasmticas, conocidas como segundos mensajeros. Como
consecuencia de estos eventos se producir finalamente la la
transcripcin de los genes implicados en la sntesis de la protena y
factor implicado en una determinada funcin. La activacin de las
clulas Th es el ncleo central de la respuesta celular que a su vez
acta sobre, macrfagos, clulas NK y linfocitos Tc que adquieren
entonces la capacidad de lisar las clulas que portan el antgeno que
indujo su activacin.
Respuesta inmune humoral
La ausencia de este tipo de respuesta deja al individuo tan
indefenso frente a toda clase de grmenes patgenos y otras
agresiones, que es incompatible con la vida si no se instaura a
tiempo un tratamiento adecuado.
En la respuesta inmune humoral intervienen los linfocitos B, que
como se ha dicho anteriormente reconocen al antgeno a travs de las
inmunoglobulinas de membrana. Sin embargo este estmulo no es
suficiente para que se inicie y desarrolle la respuesta inmune
humoral. Para ello es necesario que los linfocitos B, adems del
estmulo antignico, reciban el
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estmulo de ciertas citocinas (Figura 1.13)producidas por los
linfocitos T colaboradores. Slo cuando confluyen estos estmulos, el
antignico y el mediado por las citocinas, se produce la activacin,
proliferacin y diferenciacin de los linfocitos B hasta la formacin
de clulas memoria y clulas plasmticas productoras de
inmunoglobulinas, que sern el elemento efector final de la
respuesta humoral. En la Figura 1.14 se muestra un esquema con una
visin general de la respuesta inmune.
Caractersticas respuesta inmune especfica
La respuesta inmune especifica se caracteriza por ser de carcter
clonal, reconocer unos antgenos y no otros (especificidad),
desarrollar memoria y ser autoregulable.
Especificidad. Se sabe que cada antgeno estimula solo a aquel
linfocito o grupo de linfocitos que han desarrollado y en
consecuencia poseen en su membrana los receptores capaces de
reconocer y unirse especficamente a l. Estos receptores, tal como
se ha indicado anteriormente, son las inmunoglobulinas de
superficie cuando se trata de linfocitos B o el TCR cuando se trata
de linfocitos T.
Clonalidad. Cuando un linfocito o grupo de linfocitos es
activado, este prolifera y se diferencia en mltiples clulas
derivadas, todas ellas con idnticos receptores de superficie. Se
dice entonces que todas estas clulas constituyen lo que se denomina
clon celular. Tanto la especificidad como la clonalidad de la
respuesta inmune fueron originariamente definidos en los aos
cincuenta por varios inmunlogos entre los que se encontraba Burnet
y se conoci despus por la teora de seleccin clonal de Burnet. Esta
teora deca que cada antgeno estimular a aquel linfocito o grupo de
linfocitos que poseen en su membrana receptores capaces de
reconocer y unirse especficamente a l y que como consecuencia se
produca su proliferacin y diferenciacin en clulas con las mismas
caractersticas de reconocimiento que los linfocitos originales
(Figura 1.15). Este carcter clona, le confiere a este tipo de
respuesta el carcter de gran eficiencia en cuanto que cada
individuo solo pone en marcha aquellos elementos, celulares y
moleculares, que le son necesarios para una determinada accin.
Memoria Inmunolgica. Otra caracterstica importante de este tipo
de repuesta es que el organismo mantiene memoria de un estmulo a
otro cuando son de la misma ndole. Eso se debe a la permanencia de
linfocitos sensibilizados de larga vida despus de un estmulo
antignico.
Autorregulacin. Este tipo de respuesta dispone de mecanismos
internos de control, de tal forma que la intensidad de la misma se
regula por accin de diversos tipos de molculas entre las que
destacan las inmunoglobulinas y sobre todo las citocinas. En la
Figura 1.16 se recogen las distintas fases de la respuesta
inmune.
Respuesta primaria y secundaria.
Cuando por primera vez un antgeno se pone en contacto con el
organismo, se produce una respuesta inmune que se denomina
respuesta primaria. Por el contrario, cuando al cabo de un tiempo
el mismo antgeno vuelve a activar al sistema inmune, se produce una
respuesta que denominamos respuesta secundaria o adaptativa (Figura
1.). Ambas respuestas son, cualitativa y cuantitativamente,
diferentes. Las diferencias esenciales son:
1. En la respuesta primaria los niveles mximos de
inmunoglobulinas se alcanzan tras un largo perodo de latencia
despus del estmulo antignico, mientras que en la respuesta
secundaria se alcanza ms rpidamente.
2. La respuesta primaria es de menor intensidad que la
secundaria.
3. La respuesta primaria predomina la IgM, mientras que en la
secundaria predomina la IgG.
4. La respuesta secundaria, al predominar en ella la IgG de vida
media ms larga que la IgM, es ms permanente en su accin que la
primera.
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Ello se debe a que cuando un antgeno activa por primera vez a
los linfocitos B, stos necesitan tiempo para diferenciarse en las
clulas plasmticas responsables de la sntesis de inmunoglobulinas,
mientras que cuando se trata de la respuesta secundaria, gracias a
la permanencia de las clulas memoria, se alcanza mucho antes el
nivel de clulas plasmticas. Resulta as, que la respuesta ser de
menos intensidad que tras un segundo estmulo en que ha aumentado el
nmero de linfocitos sensibles gracias a la permanencia de clulas
memoria con receptores idneos para tal antgeno.
Estos sistemas funcionan de forma secuencial, envindose
informacin entre ellos para una eficaz eliminacin del patgeno. As,
una vez que entra el patgeno superando las barreras fsico-qumicas,
se pone en funcionamiento el sistema inmune innato, con clulas y
factores solubles que van a tratar de eliminarlos. Tras la
activacin de este sistema, es nicamente en los vertebrados donde
puede ponerse en marcha el sistema inmune especfico adaptativo,
aunque coordinado con los componentes del sistema inmune innato.
Como ejemplos de esta cooperacin se encuentran el papel desempeado
por los macrfagos como clulas presentadoras de antgeno a los
linfocitos T; los anticuerpos IgM e IgG son capaces de activar el
sistema del complemento por la va clsica; o la citotoxicidad
dependiente de anticuerpo por parte de las clulas natural
killer.
CONCEPTO DE ANTIGENO Y HAPTENO
Se entiende por antgeno toda sustancia con capacidad para
generar una respuesta inmune, esto es que posee capacidad de ser
reconocida como extraa por el sistema inmune. Sabemos que
prcticamente cualquier tipo de molcula biolgica, incluyendo
azcares, lpidos, hormonas, metabolitos intermediarios,
carbohidratos complejos, fosfolpidos, cidos nuclicos y protenas
pueden ser antgenos. Si se quiere producir anticuerpos contra
pequeas molculas, stas deben unirse antes de la inmunizacin a una
macromolcula. En este sistema, la molcula pequea recibe el nombre
de determinantes antgenos (Figura 1. ).
Los anticuerpos frente a un antgeno se unen a sus grupos
determinantes. Esta capacidad de unin antgeno-anticuerpo (Ag-Ac),
es la caracterstica ms importante y comn de todas las
inmunoglobulinas. Esta unin es no covalente y dbil, de tal forma
que la reaccin es reversible, encontrndose los antgenos y los
anticuerpos libres en equilibrio dinmico con los unidos. En general
los antgenos son de mayor tamao que la zona que participa en la
unin con el anticuerpo, de modo que un anticuerpo solo se une a una
zona muy restringida del antgeno. A esta zona del antgeno que
participa en la unin con el anticuerpo se le denomina epitopo o
determinante antignico. La mayora de los antgenos poseen mltiples
eptopos, con lo que pueden unir mltiples anticuerpos a la vez
siempre que los eptopos estn suficientemente alejados entre ellos
para que no existan interferencias estricas que lo impidan
Clsicamente se llamaba antgeno a toda molcula capaz de generar
un anticuerpo. En la actualidad sin embargo, se considera antgeno a
cualquier molcula capaz de unirse a un anticuerpo
independientemente de que pueda, por si sola, generarlo. Aquellas
molculas que adems sean capaces de generar un anticuerpo se les
denomina inmunogenas. En este sentido existen molculas demasiado
pequeas que llamamos haptenos, que para generar anticuerpos
necesitan ir unidas a molculas mas grandes llamadas carrier. Una
vez que se han generado de este modo, anticuerpos contra el
hapteno, ste puede unirse a los anticuerpos. El hapteno es por
tanto, una molcula antignica pero no inmungena.
Tras la unin antgeno-anticuerpo (Ag-Ac), las sustancias extraas
(o antgenos) son neutralizadas y posteriormente destruidas por las
inmunoglobulinas a travs de mecanismos, que pueden ser diferentes
segn el tipo de inmunoglobulina que participa.
INMUNOPATOLOGA
Hay multitud de casos en los que los sistemas de defensa son en
s causa de enfermedad. Esto es, por ejemplo, lo que ocurre cuando
el individuo reacciona incluso frente a sustancias que en principio
son inocuas, como es el polen de plantas, etc. Entonces se habla de
reacciones de hipersensibilidad(Figura 1. ) .
En otros casos, por razones todava no muy bien conocidas, el
sistema inmune reacciona frente a componentes propios, que
destruye, ocasionando graves trastornos, o
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incluso la muerte. Se trata de enfermedades por autoinmunidad,
que pueden presentarse frente al sistema nervioso central, frente a
casi todas las glndulas endocrinas, frente a componentes
musculares, etc.
Tambin a veces, las clulas encargadas de la defensa inmune,
comienzan a proliferar en grandes cantidades, llegando a producir
autnticos cnceres de clulas libres como son las leucemias, que
incluso en tan slo meses pueden terminar con la vida del
individuo.
La Inmunologa, en consecuencia, debe estudiar no slo el papel
que tiene el sistema inmune en el mantenimiento de la salud sino
tambin en la gnesis y evolucin de la enfermedad.
APORTACIONES DE LA INMUNOLOGIA
La Inmunologa ha contribuido de forma notoria al progreso de la
ciencia actual, primero por aportaciones sobre bases empricas y
despus sobre fundamentos slidos, fruto del intenso esfuerzo
desplegado en el estudio de los mecanismos de actuacin del sistema
inmune (Tabla 1.2)
Durante la fase emprica que podemos considerar anterior al
comienzo del presente siglo, la inmunologa ofreci la solucin a uno
de los grandes problemas que ha azotado a la humanidad, las
pandemias. Ello fue posible gracias a Jenner quien a finales del
siglo XVIII y a Pasteur quien a su vez a finales del siglo XIX,
prepararon las vacunas de la viruela y de la rabia respectivamente.
Posteriormente se desarrollaran, entre otras, las vacunas
antitifoidea (1898), anticlera (1892) y antidiftrica (1913).
Despus, en lo que podramos denominar fase cientfica, y debido a
un mejor conocimiento de las bases biolgicas y celulares del
sistema inmune, la inmunologa se ha desarrollado ampliamente,
siendo una de las ciencias que ms ha evolucionado en los ltimos
aos. Hasta aproximadamente los aos sesenta los aspectos
inmunolgicos conocidos aparecan, en el contexto de la Microbiologa,
como el sistema capaz de defender al organismo frente a las
infecciones. Desde entonces, los continuos avances en el
conocimiento de los mecanismos implicados en la respuesta inmune
han dotado a esta disciplina de un slido cuerpo de
conocimientos.
A este desarrollo han contribuido de manera especial la puesta a
punto de tcnicas modernas, tales como los cultivos celulares,
obtencin de lneas celulares puras e hbridos celulares, posibilidad
de obtener animales trangnicos, disponibilidad de las tcnicas de
biologa molecular tales como clonaje de genes, tcnica de PCR, el
uso del lser y la microscopa electrnica. En consecuencia, hoy da la
Inmunologa posee su propia contextura interna y puede ser
firmemente considerada como ciencia independiente al tiempo que
hace posible el desarrollo de otras reas gracias a la aplicacin de
reactivos y tcnicas puramente inmunolgicas, adquiriendo as una
amplia proyeccin en Medicina, Veterinaria, Biologa, Bioqumica,
Agronoma y Farmacia.
En resumen, la Inmunologa ha influido en las siguientes
reas:
1. Enfermedades infecciosas. Haciendo posible la profilaxis de
la mayora de las enfermedades infecciosas mediante un progresivo y
espectacular perfeccio-namiento de las tcnicas de vacunoterapia
durante el presente siglo. Es de destacar a modo de ejemplo el
descenso drstico que se observan en las tasas de morbilidad
declaradas por poliomielitis, por sarampin o que la viruela ha sido
completamente erradicada.
2. Transfusiones sanguneas. La Inmunologa hizo posible el
descubrimiento de los grupos sanguneos y los anticuerpos sricos
frente a los mismos, gracias a lo cual se pueden realizar las
transfusiones sanguneas sin riesgo para el enfermo.
3. Trasplantes de rganos. Haciendo posible la prevencin del
rechazo de muchos de los rganos trasplantados. Eso se ha debido a
un perfeccionamiento de las tcnicas quirrgicas pero, sobre todo,
al
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descubrimiento de los antgenos responsables del rechazo
(antgenos de histocompatibilidad) y a un mejor conocimiento de los
mecanismos inmunolgicos responsables del rechazo del trasplante,
que estn permitiendo la utilizacin de modernas terapias
inmunosupresoras de gran efectividad en la actualidad. Los avances
ms recientes indican que pronto ser posible el trasplante de
animales al hombre (xenotrasplante) con lo cual se podr dar solucin
a la escasez de donaciones de rganos.
4. Oncologa. En donde la inmunologa ha permitido un mejor
conocimiento de la interrelacin clula cancerosa-husped. Estos
conocimientos ya comienzan a repercutir en una mayor sobrevivencia
de ciertos pacientes cancerosos y existen fundadas esperanzas de
que en un futuro inmediato la inmunologa pueda contribuir an ms,
ofreciendo nuevas vas de solucin a esta enfermedad. El
descubrimiento reciente, por un lado, de oncogenes responsables de
la malignizacin celular y, por otro, de los mediadores qumicos de
la respuesta inmune, entre los que cabe destacar las linfocinas y
los interferones, ofrecen una amplia esperanza en la terapia de
muchos cnceres y de sus metstasis. En la actualidad se encuentran
en va de ensayo varias vacunas teraputicas con resultados
verdaderamente alentadores.
5. Inmunopatologa. En donde el conocimiento del sistema
funcionales, ha hecho posible conocer la etiologa y patogenia de
una gran variedad de enfermedades surgidas por alteracin del propio
sistema inmune, tales como inmunodeficiencias, alergias,
autoenfermedades, etc. Sin embargo, quedan problemas pendientes sin
resolver, como es el reto que actualmente tiene planteada la
Inmunologa con el Sndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA), de
una extraordinaria capacidad expansiva y alta mortalidad, y frente
al cual no se dispone de un remedio eficaz que elimine de manera
definitiva el virus HIV.
6. Mtodos analticos. Una gran variedad de mtodos analticos de
gran precisin y sensibilidad se han desarrollado gracias a los
conocimientos inmunolgicos. Entre estas tcnicas las ms importantes
que se pueden destacar son la inmunoelectroforesis,
radio-inmunoensayo, hemaglutinacin, etc. Hoy se puede considerar
que, por ejemplo, la endocrinologa moderna se ha podido desarrollar
gracias a la aparicin de un mtodo, el radioinmunoensayo, capaz de
medir los niveles de las distintas hormonas.
7. Biotecnologa, industria y farmacia. Esto est siendo realmente
posible gracias al extraordinario grado de cooperacin existente
entre los inmunlogos y cientficos dedicados a la bioqumica, biologa
molecular, gentica y farmacia, cuyos mtodos como, por ejemplo, la
tecnologa del DNA recombinante, hibridaciones celulares, etc., estn
permitiendo la obtencin de manera industrial, de sustancias y
factores de gran inters farmacolgico, entre los que podemos
destacar, como mas sobresaliente, los anticuerpos monoclonales
(AcMo).
8. Otras aportaciones. Adems de lo indicado anteriormente, la
inmunologa ha contribuido a la solucin de otros muchos problemas.
Citemos, por ejemplo, la prevencin de la eritroblastosis fetal en
casos de incompatibilidad Rh entre la madre y el feto. Otra
sensible y reciente aportacin de la inmunologa ha sido el
esclarecimiento de la etiologa de mltiples enfermedades, al
descubrir una estrecha relacin entre el padecimiento de las mismas
y ciertos factores genticos relacionados con el control del sistema
inmune. Tambin la inmunologa ha aportado conocimientos y tcnicas de
gran utilidad en la Medicina Legal, alguna de cuyas reas, como por
ejemplo la identificacin, se benefici ampliamente despus del
descubrimiento de los grupos sanguneos y tambin durante la ltima
dcada, gracias al descubrimiento de los antgenos de
histocompatibilidad.
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La inmunologa es una ciencia que actualmente se encuentra en
pleno desarrollo, por lo que es de suponer que en el futuro siga
aportando nuevos conocimientos para la solucin de muchos de los
problemas que tiene planteados la medicina y biologa.
TEMA 2. CLULAS INMUNOCOMPETENTES
INTRODUCCION La accin del sistema inmune es posible gracias a la
participacin e interrelacin de
diferentes poblaciones celulares, conocidas como clulas
inmunocompetentes. Estas clulas
son fundamentalmente los linfocitos T y B, las clulas NK, clulas
dendrticas, macrfagos y
polimorfonucleares (tabla 2.1).
Las clulas inmunocompetentes se encuentran distribuidas por toda
la economa, como
epitelios y mucosas, pero su concentracin es mxima en los
ganglios linfticos y bazo. En
estos tejidos se dan las condiciones ptimas para su estimulacin
antignica gracias a que a
ellos afluyen con facilidad las sustancias extraas (antgenos) a
travs de los vasos linfticos y
es posible la interrelacin celular, ptima para que se pueda
iniciar y desarrollar la respuesta
inmune.
En este captulo estudiaremos las caractersticas morfolgicas y
fenotpicas ms
importantes de estas clulas inmunocompetentes, as como tambin el
sistema linftico,
especialmente la estructura funcional de los ganglios linfticos,
bazo y timo.
LINFOCITOS T Y B
Los linfocitos son clulas de tamao pequeo con un ncleo muy
voluminoso y
provistas de una membrana citoplasmtica de especial importancia
en la regulacin de su
funcionalidad. Estas clulas se dividen en linfocitos T y
linfocitos B.
Ambos tipos de linfocitos al igual que todas las clulas
sanguneas derivan de una
clula progenitora pluripotencial que en el feto se encuentra en
el hgado y despus del
nacimiento en la mdula sea. A esta clula precursora comn se le
denomina CFU-LH o
Unidad formadora de colonias linfoides y hematopoyticas (Figura
2.). Posteriormente esta
clula se diferenciar para dar lugar, por un lado, a la clula
madre hematopoytica
pluripotencial (CFU-GMEM) para las series eritroctica,
granuloctico-macrofgica y
megacarioctica. Por otro lado, dar lugar a una clula progenitora
unipotencial (CFU-L),
especfica para la serie linfoide.
Cada una de estas clulas progenitoras continuar diferencindose
hacia otras clulas
inmaduras, originndose as las CFU-E (precursor eritroctico),
CFU-GM (precursor
mielomonoctico) y CFU-Meg (precursor megacarioctico) a partir de
la clula precursora
hematopoytica.
De la clula madre linfoidea derivarn dos clulas precursoras,
CFU-T y CFU-B, que
tras un proceso de maduracin, conocido como linfopoyesis,
originarn los linfocitos T y B
respectivamente. En sangre perifrica la proporcin de linfocitos
T es aproximadamente de un
70% mientras que la proporcin de linfocitos B es de un 15%. En
la Figura 2. se muestra
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una imagen de microscopa electrnica de barrido de un linfocito B
(a) y un linfocito T (b)
donde pueden observarse las diferencias en su superficie.
Existen otras clulas de estirpe linfoide que no presentan
caractersticas de linfocitos T
ni B, denominadas clulas NK que poseen actividad citotxica y
secretora de ciertas citocinas.
Linfopoyesis
Las clulas pluripotentes, en las aves, se diferencian y
transforman en clulas tambin
inmaduras, que emigran, unas hacia el timo y otras hacia la
bolsa de Fabricio, donde se
transforman y maduran en linfocitos T o timo dependiente y
linfocitos B o bolsa dependiente,
respectivamente (figura 2.3). En los mamferos, y entre ellos el
hombre, estos procesos se
realizan en el timo (linfocitos T) y en la propia mdula sea
(linfocitos B) (Figura 2. ).
Veamos a continuacin los aspectos ms importantes de la
linfopoyesis en el timo y en
la bolsa de Fabricio o en los rganos equivalentes a la misma en
los mamferos.
Linfopoyesis T
El timo es un rgano situado en la parte superior del mediastino
anterior, donde
maduran los linfocitos T. El timo presenta su mximo desarrollo
en el feto y en el nio,mientras
que a partir de los 10-12 aos comienza un proceso atrfico y
degenerativo con gran invasin
grasa, de tal forma que en el adulto slo quedan residuos del
mismo (Figura 2. ).
Los precursores de los linfocitos T, durante el proceso de
maduracin intratmica,
reciben el nombre de timocitos. Durante esta fase mueren muchos
timocitos, aproximadamente
el 95 por 100 de ellos, debido a que se eliminan aquellos que
reconocen los antgenos propios
del organismo. El resto de las clulas abandonan el timo, va
sangunea, como linfocitos T
maduros. Estos linfocitos colonizan los rganos linfoideos
secundarios, situndose en la zona
paracortical de los ganglios linfticos y vainas paracorticales
linfocticas del bazo.
Se han identificado algunos factores de transcripcin que son
imprescindibles para la
diferenciacin de los linfocitos a lo largo de la linfopoyesis.
Entre estos destacan PU.1 e
IKAROS que controlan el desarrollo de clulas T y B mientras que
GATA-3 solo afecta el
compromiso de las clulas T y E2A, EBF y Pax controlan el
compromiso B.
En el timo se han identificado clulas precursoras que poseen
capacidad de generar
clulas T, NK, B y clulas dendrticas del timo, y a lo largo de su
diferenciacin los precursores
mas evolucionados van perdiendo paulatinamente la capacidad de
generar clulas B, NK y
clulas dendrticas en este orden.
Durante el proceso de maduracin intratmico, los timocitos
adquieren una serie de
molculas nuevas en su superficie. Estas molculas van apareciendo
secuencialmente en los
diferentes estados de maduracin intratmica as como, en general,
en todos los procesos de
maduracin y diferenciacin hematopoyticos. Se les denomina
marcadores de diferenciacin
hematopoytica ya que son propios de los diferentes estados
madurativos y pueden ser
utilizados para definirlos. Se denominan con las siglas CD
(cluster of differentiation o grupo de
diferenciacin) seguido de un nmero ordinal. La CFU-T, no expresa
todava en su superficie
ninguno de los marcadores de los linfocitos T. Posteriormente
estas clulas, ya en el timo,
maduran distinguindose varios estados diferenciativos con la
presencia de diferentes
marcadores de superficie. As en los timocitos inmaduros aparecen
los marcadores CD7 y CD2,
aadindose en un estadio posterior de maduracin (timocito comn),
el marcador CD1.
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I n m u n o l o g a O n l i n e | 10
Ya en el timo va a ocurrir una especializacin funcional,
distinguindose dos
subpoblaciones de timocitos maduros: Una es aquella que expresa
en su superficie el
marcador CD4 y que ser el precursor inmediato de los linfocitos
T colaboradores que
aparecen en sangre perifrica. La otra expresa en la superficie
el marcador CD8 y dar origen
a los linfocitos T citotxicos/supresorescirculantes. En ambas
subpoblaciones se pierde la
expresin de la molcula CD1 (Figura 2.6). En la Tabla 2.2 se
muestran algunos de los
marcadores de diferenciacin de las clulas linfoides de estirpe
T.
Los timocitos ms inmaduros no expresan CD3, CD4 ni CD8, por lo
que son conocidos
como clulas triples negativas. A medida que van madurando, en
estas clulas se produce la
reorganizacin del TCR, la expresin del complejo CD3 y de las
molculas CD4 y CD8
conjuntamente (clulas dobles positivas), para despus perder una
u otra quedando bien como
CD4-CD+ o como CD+CD8-.
En el proceso de diferenciacin de los timocitos a linfocitos
maduros se destruyen gran
nmero de clulas, tal como se ha indicado con anterioridad. Esto
se debe a un proceso
de seleccin tmica que se realiza en dos fases y est condicionado
por el grado de afinidad
del TCR con las molculas del MHC de las clulas epiteliales del
timo. En una de las fases
tanto los timocitos CD4-CD8+ como CD8-CD4+ se seleccionan
positivamente, es decir, solo
aquellos timocitos que poseen capacidad de reconocer las
molculas del MHC presentes en
las clulas epiteliales del timo se van a diferenciar y crecer
mientras que el resto mueren. Por el
contrario, en el proceso de seleccin negativa se destruyen los
timocitos que ahora poseen la
capacidad de reconocer las molculas del MHC presentes en el
timo, con lo que se eliminan
los clonos celulares autorreactivos. No se conoce bien cuando se
efecta uno u otro proceso,
aunque todo parece indicar que se relaciona con la afinidad del
TCR de los timocitos con las
molculas del MHC, de tal manera que cuando la afinidad es alta
se efectuara una seleccin
negativa, mientras que cuando es baja la seleccin sera
positiva.
Mediante el empleo de ratones transgnicos para el TCR se han
estudiado los factores
responsables de la maduracin de timocitos que conduce
especficamente a linfocitos Tc
maduros. As, cuando el TCR del timocito reconoce molculas del
MHC clase I las clulas que
preferentemente se desarrollan son los linfocitos Tc (CD8+),
mientras que cuando lo que
reconoce el TCR son molculas MHC clase II las clulas que
esencialmente se desarrollan
son los linfocitos Th (CD4+).
Linfopoyesis B.
En las aves, la maduracin de los linfocitos B se realiza en la
bolsa de Fabricio, rgano
linfoideo primario asociado a la cloaca y ausente en los
mamferos. En los mamferos este
proceso se realiza en la mdula sea.
El proceso de diferenciacin conducente a la formacin de
linfociots B es
independiente de todo estmulo antignico y se regula por factores
presentes en el
microambiente de los rganos linfoideos primarios. Durante el
proceso de maduracin de los
linfocitos B, a partir de la clula progenitora (CFU-B), se
distinguen varios estadios de
diferenciaacin, que incluyen las clulas pre-pre-B, las clulas
pre-B, clulas B inmaduras y
linfocitos B maduros (Figura 2.). En cada uno de estos estados
de maduracin las clulas
expresan distintas molculas en la superficie, utilizadas como
marcadores de diferenciacin.
En la Tabla 2.3 se detallan los pesos moleculares y funcin de
algunos marcadores de
diferenciacin de las clulas B, que estn siendo utilizados para
estudiar y clasificar las
enfermedades originadas por alteraciones en el proceso de
diferenciacin linfoctica B
(leucemias y linfomas).
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Ya en las clulas pre-B se detecta la presencia de cadena pesada
m
intracitoplasmtica, adquirindose en la siguiente fase madurativa
la capacidad de sintetizar las
cadenas ligeras y pesadas de las inmunoglobulinas IgM e IgD,
detectables en la superficie
celular. En consecuencia, la mayora de los linfocitos B expresan
estos dos tipos de
inmunoglobulinas en su superficie. Posteriormente estos
linfocitos, mediante un proceso de
reordenamiento gnico, se especializarn en la produccin de una
sola clase de las
inmunoglobulinas IgG, IgA, IgM, IgD e IgE Figura 2.8).
Linfocitos B
Morfolgicamente los linfocitos B son indistinguibles de los
linfocitos T. Sin embargo, es
posible establecer diferencias de tipo molecular que justifican
su distinta funcin (Tabla 2.4). La
caracterstica ms importante de los linfocitos B, por contribuir
a su actividad funcional, es el
hecho de que poseen inmunoglobulinas unidas a su membrana
citoplasmtica. Estas
inmunoglobulinas son los receptores especficos para los
antgenos, de tal forma que cuando
se realiza la unin del antgeno a la inmunoglobulina de
superficie, se va a producir la
activacin del linfocito B y su posterior transformacin en clula
plasmtica. stas, son clulas
ms grandes que los linfocitos, muy ricas en retculo endoplsmico,
y especializadas en la
sntesis y secrecin de grandes cantidades de inmunoglobulinas
(Figura 2.). Tambin los
linfocitos B poseen receptores para mitgenos y para el virus
Epstein-Barr (EBV). Precisamente
el tratamiento de linfocitos con EBV es el procedimiento de
eleccin para la preparacin de
lneas celulares de tipo B (inmortalizacin de una poblacin
celular) de gran utilidad en la
actualidad para el estudio de estas clulas. El receptor que
utiliza el EBV en la superficie del
linfocito B es el mismo receptor que la fraccin C3d del sistema
del complemento o CD21.
Linfocitos T
Los linfocitos T son una poblacin celular muy heterognea formada
por, al menos, tres
tipos diferentes de clulas. Entre los marcadores de
diferenciacin que definen los linfocitos
cabe destacar el marcador CD2 que acta de receptor para la
molcula LFA-3, fundamentales
para la unin entre el linfocito y la clula diana. En la Figura
2.2b se muestra una imagen de un
linfocito T al microscopio electrnico de barrido.
Los linfocitos T poseen receptores especficos para los antgenos.
Estas molculas
conocidas como receptores T o TCR, han sido identificadas,
utilizando tecnologa de DNA
recombinante, resultando ser altamente polimrficas y de gran
importancia funcional.
Estructuralmente constan de dos cadenas glicoprotecas ancladas
en la membrana celular y
unidas por puentes disulfuro y que estudiaremos en el captulo 7.
El receptor T se encuentra
asociado estrechamente en la superficie celular al complejo
molecular CD3.
Tipos de linfocitos T
No todos los linfocitos T son idnticos entre s. Analizando las
caractersticas funcionales
de los linfocitos T, se observan al menos tres comportamientos
muy distintos entre s que
deben basarse en diferencias moleculares y estructurales de
estas clulas. Los tres tipos de
linfocitos T funcionalmente distintos son:
Clulas T de colaboracin (T helper cells). Clulas T citotxicas (T
cytotoxic cells). Clulas T supresoras/reguladoras (T suppressor
cells)
Clulas T de colaboracin (Th)
Esta subclase de linfocitos T participa de forma importante en
la iniciacin y desarrollo
de la respuesta inmune, tanto humoral como celular, debido a su
capacidad de produccin de
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linfocinas, entre las que destacan la interleucina-2 (IL-2), la
interleucina-4 (IL-4) y interfern
gamma. Fenotpicamente, la caracterstica esencial de esta
subpoblacin linfocitaria viene
definida por la presencia de la molcula CD4 en la superficie
celular. Esta molcula es de gran
importancia funcional y tambin se utiliza para la cuantificacin
de esta subpoblacin. Se
distinguen dos poblaciones diferentes de estas clulas, Th1 y
Th2. La Th1 produce IL-2 e
interern gamma mientras que la Th2 produce IL-4, 5y 6.
Clulas T citotxicas (Tc).
Una vez activada esta subclase de linfocitos T, adquiere
capacidad citotxica, siendo,
por tanto, los principales responsables de los fenmenos de
citotoxicidad de la respuesta
inmune clular. Estas clulas se caracterizan por expresar el
marcador CD8 y, al igual que lo
hacen los linfocitos Th, el complejo TCR-CD3 y otras molculas
importantes funcionalmente
tales como CD2 y LFA-1.
Clulas T supresoras (Ts) y/o reguladoras.
Estos tipos de clulas poseen accin reguladora de la respuesta
inmune. La
regulacin de la actividad del sistema inmune es de gran
importancia en todo el
comportamiento del mismo y, sobre todo, en el desarrollo de
tolerancia frente a los
componentes propios del organismo. Estas clulas expresan en su
membrana molculas CD8
al igual que lo hacen los linfocitos T citotxicos y su mecanismo
de accin no solo no es muy
bien conocido en la actualidad sino que tambin la propia
presencia de estas clulas se est
cuestionando.
Clulas Asesinas Naturales (NK)
En la dcada de los aos 70 Herberman observ que los linfocitos
obtenidos de
individuos sanos eran capaces de destruir clulas tumorales sin
que existiera sensibilizacin
previa. La citotoxicidad mediada por estas clulas se denomin
citotoxicidad natural, y a las
clulas encargadas de desarrollar esta actividad se las denomin
Natural Killer (NK) o clulas
asesinas naturales. Estas clulas representan aproximadamente el
10% de las clulas
mononucleares de sangre perifrica y fenotpicamente no poseen
marcadores ni de los
linfocitos T ni de los linfocitos B y corresponden con un tercer
tipo de clulas linfoides conocido
anteriormente como linfocitos nulos o tercera poblacin. Desde el
punto de vista morfolgico la
mayora de las clulas con actividad NK corresponden con los
linfocitos granulares grandes
(LGL) por su gran tamao y la presencia de abundantes grnulos
citoplasmticos (Figura 2.
10). Aunque hoy se sabe que los linfocitos pequeos tambin pueden
desarrollar esta accin
citotxica.
Las clulas NK se definen como linfocitos que no reorganizan los
genes de las
inmunoglobulinas ni tampoco los del TCR y que, por tanto, no
expresan sus productos as
como tampoco el complejo CD3 completo. Por el contrario,
expresan en su superficie las
molculas CD16 y CD56 y para su accin citoltica no requieren la
expresin de molculas del
MHC en la clula diana. Estas clulas son responsables de la
citotoxicidad celulomediada
dependiente de anticuerpos (ADCC), es decir, destruyen clulas
con antgenos extraos en su
superficie frente a los que se han producido anticuerpos.
Las clulas NK contribuyen a la defensa frente a clulas
infectadas por virus, bacterias,
hongos y parsitos. Pero la principal actividad de la clula NK es
su capacidad de actuar frente
al crecimiento de clulas tumorales impidiendo su expansin y la
formacin de metstasis. El
sndrome de Shediack-Higashi es una deficiencia selectiva de
actividad NK y cursa con una
alta incidencia de tumores.
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Las clulas NK derivan de clulas hematopoyticas stem cell
presentes en el hgado
fetal o en mdula sea del adulto. Su proceso de maduracin se
efecta fuera del timo en
rganos linfoides perifricos, desconocindose los procesos
requeridos para que esta
diferenciacin se produzca, y el rgano donde se desarrolla. Esto
explica que no se afecten
sustancialmente los niveles de clulas NK en animales atmicos y
en inmunodeficiencia severa
combinada observada tanto en animales como el hombre. Tambin las
clulas NK podran
derivar directamente, de las clulas doble negativas que sabemos
son tambin CD16 positivas
que se encuentran en el timo y que son precursoras de las clulas
T.
Clulas mielomonocticas
Las clulas inmunocompetentes de estirpe mielomonoctica son los
macrfagos y los
granulocitos. Ambos tipos de clulas proceden de un precursor
comn, la CFU-GM o Unidad
formadora de colonias granuloctico-macrofgicas, de la mdula sea.
Esta clula progenitora,
mediante un proceso de diferenciacin, dar lugar a dos series de
clulas sanguneas: a) la
serie mieloide, cuyo ltimo eslabn madurativo son los
granulocitos, y b) la serie monoctica,
cuyo elemento diferenciativo final lo constituyen los macrfagos.
El proceso de diferenciacin y
maduracin de las clulas monocticas en mdula sea se denomina
monopoyesis y al proceso
de formacin y maduracin de las clulas mieloides se le conoce
como mielopoyesis,
Monopoyesis
Durante el proceso de maduracin de los macrfagos, a partir de la
clula progenitora
(CFU-GM) de mdula sea, se distinguen varios estados
diferenciativos, que incluyen los
monoblastos, promonocitos, monocitos y macrfagos. En cada uno de
estos estados de
maduracin las clulas expresan distintas molculas en su
superficie, cuya funcin, en la
mayora de los casos, es an desconocida (Figura 2.11). Las mejor
caracterizadas son las
molculas CD16 y CD11b que, como ya hemos indicado, actan como
receptores para el
extremo Fc de la IgG y para la fraccin C3bi del complemento
respectivamente.
En la Tabla 2.5 se detallan algunas caractersticas de estos
marcadores, muchos de los
cuales estn siendo utilizados para clasificar las leucemias de
estirpe monoctica.
Mielopoyesis
El proceso de diferenciacin de los granulocitos en mdula sea
incluye varios estados
madurativos: mieloblasto, promielocito, mielocito, metamielocito
y granulocito. En cada uno de
estos eslabones diferenciativos las clulas mieloides expresan
distintas molculas de
superficie. Los marcadores de diferenciacin son compartidos, en
su mayora, con clulas de
la serie monoctica ya que, como hemos indicado anteriormente,
ambas estirpes celulares
tienen un origen comn.
En la Tabla 2.6 se resumen algunas de las caractersticas
diferenciales de los
macrfagos y granulocitos. Se observa que los granulocitos
carecen de la propiedad de
sintetizar interleucina 1 y adems no poseen la molcula CD14 ni
los antgenos de
histocompatibilidad clase II.
Macrfagos
La denominacin de macrfagos engloba, en realidad, a una serie de
clulas con
caractersticas ligeramente distintas y con funciones similares,
distribuidas en varios lugares del
organismo. As, los macrfagos van a recibir diferentes
denominaciones segn los diferentes
tejidos donde se encuentren (Tabla 2.7). A este conjunto de
clulas hsticas, se le da la
denominacin genrica de sistema retculo endotelial o sistema
mononuclear fagoctico.
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Los macrfagos son clulas grandes con un solo ncleo, un aparato
de Golgi muy
desarrollado, gran cantidad de lisosomas y muy ricos en enzimas
de diferentes tipos, entre los
que destacan proteasas, peroxidasas y lipasas. Estas clulas
poseen, adems de la capacidad
fagoctica ya indicada, capacidad de adherencia a los tejidos, al
vidrio y al plstico, as como
una gran movilidad en estas superficies (quimiotaxis). Los
macrfagos tienen una vida media
de varios meses. Poseen tambin gran actividad metablica, sobre
todo en lo que se refiere a
sntesis de protenas, incluso cuando se encuentran en reposo. En
la Figura 2.12 se muestra
una imagen al microscopio electronico de barrido correspondiente
a un macrfago.
Los macrfagos poseen en su membrana una serie de receptores de
gran importancia
funcional, como son los receptores para la fraccin Fc de la IgG,
receptores para las fracciones
C3bi y C3b del complemento que se conocen como CD-11b y CD-35 y
los receptores para
interleucinas e interferones, todos ellos, de gran inters en la
iniciacin de la respuesta
inmune.
Granulocitos
El otro grupo de clulas, los granulocitos neutrfilos, se
caracterizan por poseer una
vida muy corta (vida media de menos de 48 horas) por lo que se
encuentran en continua
renovacin, para mantener los niveles sanguneos. Son clulas de
gran tamao cuya
caracterstica ms llamativa es la segmentacin del ncleo en varios
lbulos. Se les denomina
tambin polimorfonucleares neutrfilos. En la sangre estas clulas
se encuentran en perodo de
trnsito hacia los tejidos, donde esencialmente ejercen sus
funciones, al igual que ocurre con
los otros tipos de polimorfonucleares : eosinfilos y basfilos
(Figura 2. ).
Otras clulas
Adems de las clulas tratadas hasta el momento, hay otras clulas
que pueden
intervenir como clulas inmunocompetentes. Estas son los
eosinfilos, basfilos, clulas
cebadas, clulas dendrticas y clulas de Langerham.
Las clulas dendrticas, son de gran importancia en la presentacin
antignica a los
linfocitos y se encuentran en los ganglios linfticos y en el
bazo. Fenotpicamente stas clulas
se caracterizan por poseer en su membrana una gran densidad de
molculas de
histocompatibilidad de clase II. En la Figura 2.se muestra una
imagen de microscopia
electrnica de barrido correspondiente a una clula dendrtica.
Las clulas de Langerham de la epidermis, cuya caracterstica
morfolgica ms
llamativa es la presencia de grnulos en raqueta de tenis
denominados grnulos de Birbeck,
tambin son ricas en antgenos MHC-clase II. Su misin es captar y
transportar los antgenos
extraos hasta los ganglios linfticos de la proximidad, a travs
de los vasos linfticos. Durante
su paso por los vasos linfticos estas clulas se adaptan y
cambian de morfologa
denominndoselas clulas a vela. Una vez en el ganglio linftico
las clulas a vela se
introducen en la paracorteza que es el rea de las clulas T, se
interdigitan y presentan el
antgeno a los linfocitos T. Ahora estas clulas presentadoras
reciben la denominacin
de clulas interdigitadas reticulares por su particular
disposicin en los ganglios. En la
ANTIGENOS DE DIFERENCIACION En la membrana plasmtica de los
linfocitos se han podido identificar mltiples
molculas, gracias al empleo de la tecnologa de los anticuerpos
monoclonales (AcMo). A
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estos antgenos y se les denominan antgenos de diferenciacin. La
celebracin peridica de
talleres (workshops) internacionales, donde los investigadores
remiten sus AcMo para la
realizacin de estudios multicntricos, ha propiciado la
progresiva sistematizacin de la
abundante informacin obtenida. Estos se adscriben, segn su
especificidad, a grupos de
diferenciacin conocidos como CD clusters of differentiation,
cada uno de los cuales incluye
a todos aquellos AcMo que reconocen una misma molcula o, en
casos excepcionales, un
complejo molecular (ej. CD3). Los antgenos de diferenciacin
leucocitaria son estructuras cuya
distribucin no est necesariamente restringida a estos tipos
celulares; no obstante, algunos
pueden llegar a constituir, por su patrn selectivo de expresin,
marcadores de diferentes
propiedades de la clula, tales como: la estirpe de diferenciacin
a la que pertenece, su estadio
madurativo, el estado de activacin metablica o, incluso, su
especializacin funcional.
La secuencia habitual seguida en la caracterizacin de un antgeno
de diferenciacin
se inicia con el anlisis de su distribucin celular y tisular,
habitualmente realizado por tcnicas
de inmunofluorescencia, combinadas con la citrometra de flujo, y
mtodos
inmunohistoqumicos. El aislamiento para su anlisis
electrofortico se realiza por medio de
tcnicas de inmunoprecipitacin, a partir de lisado de clulas
radiomarcadas, que permiten
valorar algunas de las principales caractersticas bioqumicas
tales como su masa relativa (Mr),
punto isoelctrico (pI), la presencia de uniones covalentes
intercatenarias, y determinadas
modificaciones postraduccionales (ej. glicosilacin,
fosforilacin), as como explorar el proceso
de biosntesis.
DISTRIBUCION DE LAS CLULAS INMUNOCOMPETENTES.
Las clulas que componen el sistema linfoide se agrupan formando
rganos discretamente encapsulados o bien acmulos difusos de tejido
linfoide (Figura 2.15). Los rganos linfoides contienen linfocitos
en estado variable evolutivo y se clasifican en primarios (rganos
centrales) y en secundarios (rganos perifricos).
Los rganos linfoides primarios constituyen el principal origen
de la linfopoyesis, es
decir, donde los linfocitos se diferencian a partir de clulas
madre linfoides y proliferan y
maduran hacia clulas con capacidad efectora. En mamferos,
incluyendo al hombre, los
linfocitos T son producidos en el timo, mientras que los
linfocitos B se producen en el hgado
fetal y en la mdula sea fetal y adulta. En los rganos linfoides
primarios, los linfocitos
adquieren sus receptores antignicos especficos, y tambin
aprenden a discriminar entre
autoantgenos, que sern tolerados y antgenos extraos que sern
atacados.
Los rganos linfoides secundarios que incluyen bazo, ganglios
linfticos y MALT
(mucosal associated lymphoid tissue) (amgdalas, placas de Peyer
del intestino y cmulos
linfoides del tracto urogenital), proporcionan el medio en el
que las clulas implicadas
(macrfagos, clulas presentadoras de antgeno, linfocitos T y B)
pueden interaccionar entre s
y con el antgeno.
rganos linfoides primarios
Timo
Es un rgano linfoepitelial de forma bilobulada situado en
posicin retroesternal sobre
la cara anterior del pericardio. Deriva de un esbozo epitelial
formado a partir de la tercera y
cuarta bolsas faringeas, de aparicin muy temprana en el embrin.
En el hombre su estructura
aparece completamente desarrollada en el tercer mes de gestacin.
El parnquima tmico est
constituido por una malla de clulas epiteliales rellena de
clulas linfoides (denominadas
timocitos) y se organiza formando lobulillos tabicados por
trabculas conjuntivas. Dentro de
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cada lobulillo se puede distinguir una zona externa o corteza,
que contiene la gran mayora de
los timocitos, y una zona interna o medular que es pobre en
timocitos (Figura 2.).
El estroma del timo est constituido fundamentalmente por la
malla de clulas
epiteliales que adoptan diferentes formas. En la mdula se hallan
tambin clulas dendrticas
interdigitadas, derivadas de la mdula sea, que son clulas
presentadoras de antgeno. En la
unin corticomedular se hallan tambin macrfagos. En la mdula
existen, adems, unas
estructuras denominadas corpsculos de Hassal formados por clulas
epiteliales y macrfagos
dispuestos de forma concntrica. Las clulas epiteliales del timo,
tanto de la corteza como de
la mdula, expresan una gran riqueza en molculas del MHC clase
II, imprescindibles para el
reconocimiento de autoantgenos por los linfocitos T.
Bursa de Fabricio y su equivalente en mamferos
En las aves, los linfocitos B se diferencian en la bolsa de
Fabricio, rgano constituido por un segmento intestinal con pliegues
dirigidos hacia una luz central. Estos pliegues se componen de
tejido linfoide formando corteza y mdula. En los mamferos, islotes
de tejido linfoide en el hgado fetal y en la mdula sea fetal y
adulta se ocupan de la produccin de linfocitos B.
Organos linfoides secundarios
Bazo Se trata de un rgano situado en el hipocondrio izquierdo,
detrs del estmago y cerca del
diafragma. Su superficie externa se compone de una cpsula
fibrosa con algunas fibras
musculares lisas y penetra profundamente en el parnquima del
rgano. Bsicamente, en el
bazo se distingue la pulpa roja que es un reservorio vascular
para hemates y la pulpa blanca
que contiene el tejido linfoide, el cual se dispone alrededor de
una arteriola central,
presentando reas T y B. Las clulas T se disponen ms prximas y
alrededor de la arteriola
central, mientras las clulas B se disponen exteriores a la
misma. Tambin son frecuentes las
clulas reticulares dendrticas y macrfagos en el centro germinal,
as como macrfagos
especializados en la zona marginal (rea que rodea a los folculos
linfoides) que junto a las
clulas foliculares dendrticas de los folculos primarios
(folculos no estimulados sin centro
claro germinal) se ocupan de la presentacin del antgeno al
linfocito B (Figura 2.)
Ganglios linfticos
Conforman junto a los vasos linfticos una compleja red corporal
cuya funcin es filtrar los
antgenos procedentes del espacio extracelular y la linfa durante
su circulacin desde la
periferia hasta el ducto torcico.
Los ganglios linfticos, en el humano, son redondeados u ovoides
y presentan un hilio
donde los vasos sanguneos entran y salen respectivamente.
Bsicamente, se distingue un
rea B denominada crtex, un rea T denominada paracrtex y un rea
medular central (Figura
2.).
El paracrtex, contiene linfocitos T y abundantes clulas
presentadoras de antgeno
(clulas interdigitantes o histiocitos de la zona T) quienes
presentan abundantes antgenos
MHC clase II en superficie. La zona medular presenta algunos
cordones linfoides separados
por espacios vasculares (senos medulares) que contienen la mayor
parte de las clulas
plasmticas y los macrfagos sinusales de los ganglios
linfticos.
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El crtex contiene agregados de linfocitos B dispuestos formando
folculos primarios y
secundarios. Los folculos primarios son primordiales sin centro
claro germinal (anteriores al
estmulo antignico) y los folculos secundarios poseen claros
centros germinales (tras el
estmulo antignico). Estos ltimos contienen adems clulas
presentadoras de antgeno y
algunos macrfagos, linfocitos T, y clulas NK, quienes junto a
los macrfagos sinusales
parecen jugar un papel en el desarrollo de la respuesta de las
clulas B, como su adquisicin
de memoria; esta parece ser la funcin primordial de los centros
germinales (Figura 2.).
Tejido linfoide asociado a mucosas (MALT)
Acmulos dispersos de tejido linfoide no encapsulado se observan
frecuentemente en
diversos rganos, particularmente en reas submucosas
gastrointestinales, respiratorias y
urogenitales. Los elementos linfoides se encuentran formando
agregados difusos u
organizados formando folculos con centro claro germinal (Figura
2.20). En el tracto intestinal,
se observan elementos linfoides difusos en la submucosa del
rgano, y formando folculos
linfoides con centro germinal en las denominadas placas de
Peyer. El epitelio que reviste las
placas de Peyer transporta el antgeno y en sentido inverso, la
IgA secretora producida por las
clulas plasmticas muy abundantes en el epitelio (Figura 2.).
En el hombre, adems se encuentra abundante tejido linfoide con
centros germinales en
las amgdalas farngeas y tambin en paredes bronquiales y a lo
largo del tracto urogenital.
CIRCULACIN LINFOCITARIA
Una vez que los linfocitos B y T abandonan los rganos primarios,
pasan al torrente
circulatorio, a travs del cual circulan por el organismo. A los
tejidos llegan a travs del torrente
sanguneo, siendo recogidas por los vasos perifricos del sistema
linftico que las conduce a
los distintos ganglios linfoideos, de donde pueden de nuevo
volver a la sangre y a los diferentes
tejidos o almacenarse en el bazo (Figura 2.22). En la Tabla 2.8
se recoge la proporcin de
leucocitos en sangre.
De esta forma el contacto de los linfocitos con los antgenos se
puede establecer en el
organismo a nivel de los diferentes tejidos, sistema linftico,
bazo y sangre, aunque es
fundamentalmente a nivel de los ganglios y el bazo donde se
puede desarrollar una respuesta
inmune, ejerciendo una accin, bien local en ganglios y bazo, o
bien general, dado que los
elementos efectores (las inmunoglobulinas y linfocitos
activados) pueden ser distribuidos por
toda la economa a travs del sistema circulatorio y linftico. En
la Figura 2. se representa un
esquema de las circulaciones sangunea y linftica con la
distribucin porcentual de los
linfocitos en sangre, bazo y rganos linfticos.
TEMA 3. INMUNOGLOBULINAS INTRODUCCION
A finales del siglo XIX, Von Behring observ que los sueros de
animales que haban padecido difteria contenan sustancias que
neutralizaban el efecto de la toxina diftrica. A estas sustancias,
que se caracterizaban por ser termolbiles y no dializables, se les
denomin anticuerpos, debido a su capacidad de reconcer a las
toxinas bacterianas.
En 1937 Tiselius descubre la electroforesis y aplica este nuevo
mtodo al fraccionamiento de protenas plasmticas, identificando as
los anticuerpos como las protenas del suero que se desplazan ms
lentamente. Esta fraccin recibi el nombre de g-globulina,
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quedando as asociados temporalmente, los conceptos de anticuerpo
y de g-globulina, como equivalentes(Figura 3.).Posteriormente, se
comprueba que no todos los anticuerpos migran electroforticamente
con las g-globulinas, sino que muchos de ellos lo hacen con las a y
b globulinas. Esto se observ analizando los niveles de las
distintas fracciones de globulinas antes y despus de la inmunizacin
de animales con un antgeno (Figura 3. ). Se concluye entonces, que
no todos los anticuerpos son gammaglobulinas, por lo que Hebermans
propone el trmino de inmunoglobulinas para designar a todas las
sustancias con capacidad de anticuerpo.
Hoy se conocen cinco tipos de inmunoglobulinas: IgM, IgA, IgG,
IgD e IgE, cada una de
ellas con ciertas caractersticas distintas (Tabla 3.1).
ESTRUCTURA DE LAS INMUNOGLOBULINAS
Las inmunoglobulinas son glicoprotenas que, segn ya indic Porter
en 1959, estn formadas por cadenas polipeptdicas agrupadas,
dependiendo del tipo de inmunoglobulina, en una o varias unidades
estructurales bsicas.
Unidad estructural bsica
Cada unidad est compuesta por cuatro cadenas polipeptdicas
unidas entre s por puentes disulfuro y otras uniones de tipo no
covalente (Figura 3.). Para su estudio se han empleado diferentes
procedimientos. Por ejemplo, tras la rotura de los puentes
disulfuro por sustancias de carcter reductor, como el
mercaptoetanol, se individualizan las cuatro cadenas polipeptdicas
y stos atendiendo a su tamao, son de dos tipos: de bajo peso
molecular (aproximadadamente 22 KD) y de alto peso molecular (50-70
KD, dependiendo del tipo de Ig).
Los polipptidos de bajo peso molecular reciben el nombre de
cadenas ligeras o cadenas L (Light) y las de alto peso molecular,
cadenas pesadas o cadenas H (Heavy) (Tabla 3.2).
Dos cadenas ligeras y dos cadenas pesadas se agrupan de tal
manera que existe una
proximidad espacial entre los cuatro extremos amnicos de las
cadenas ligeras y pesadas por una parte, y entre los dos extremos
carboxlicos de las cadenas pesadas por otra.
Esta estructura bsica de las inmunoglobulinas puede ser
fraccionada mediante la utilizacin de enzimas (papana, pepsina,
etc.), como fue efectuado por Porter en 1959, obtenindose
diferentes tipos de fragmentos (Figura 3 ). El tratamiento con
papana produce la ruptura especfica de las cadenas H, en el espacio
comprendido entre el puente disulfuro que las une entre s y los que
las unen a las cadenas ligeras. Se obtienen tres fragmentos: uno
denominado Fc, que determina la actividad biolgica, contiene el
alotipo y determina la clase y subclase de cadena pesada y dos
denominados cada uno de ellos Fab, que contienen el idiotipo y es
por donde la molcula se une al antgeno.
Cadenas Ligeras.
Hay dos tipos de cadenas ligeras, estructuralmente diferentes,
que se conocen como cadenas ligeras tipo kappa (k) y cadenas
ligeras tipo lambda (l). La familia de genes que codifica para la
cadena ligera k se localiza en el cromosoma 2 y los loci de los
genes homlogos que codifican para la cadena l, en el cromosoma 22.
En cada molcula de inmunoglobulina las dos cadenas ligeras son del
mismo tipo, k o bien l, pero nunca existe una de cada tipo en la
misma inmunoglobulina.
Las cadenas ligeras estn formadas por unos 200 aminocidos con la
particularidad de que existen dos puentes disulfuro que unen grupos
de unos cincuenta aminocidos. Concretamente la IgG1 posee 214
aminocidos y su estructura secundaria y terciaria estn determinadas
por dos puentes disulfuro intracatenarios que unen los aminocidos
23 con el 88 y 134 con el 193,(Figura 3.) . A su vez, estas cadenas
ligeras tienen otro puente disulfuro intercatenario, por el cual
cada una de ellas se une a una cadena pesada para constituir la
unidad bsica de las inmunoglobulinas. Este puente se encuentra en
el ltimo aminocido (214) de la parte carboxlica para el tipo k y en
el penltimo para el tipo l.
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Cadenas pesadas.
Estas cadenas poseen unos cuatrocientos aminocidos
establecindose entre algunos
de ellos puentes disulfuro (intracatenarios) que asocian unos 60
aminocidos y que condicionan la estructura secundaria del
polipptido. Por ejemplo, las cadenas pesadas de la IgG1 poseen 440
aminocidos y los puentes disulfuro unen el aminocido 22 con el 96,
el 144 con el 200, el 261 con el 321 y el 367 con el 425.
Estas dos cadenas pesadas estn unidas la una a la otra por
puentes disulfuro
intercatenarios, ya indicados anteriormente, y que pueden ser de
uno a cinco dependiendo del tipo de inmunoglobulina.
En estas cadenas pesadas, y a nivel de los puentes disulfuro
intercatenarios, hay una zona de unos 15 aminocidos, de gran
flexibilidad debido a su estructura y constituye lo que se denomina
zona bisagra por donde se deforma la molcula de inmunoglobulina
cuando se produce la unin con el antgeno, facilitndose as su
acoplamiento con ste. Los loci de los genes que codifican para la
cadena pesada se localizan en el brazo largo del cromosoma 14.
Parte variable y constante de las cadenas ligeras y pesadas.
Estructuralmente, las cadenas ligeras poseen dos partes: una
corresponde al extremo carboxlico que diferencia las cadenas
ligeras en dos tipos k y l, y constituye la parte constante de las
cadenas ligeras (CL). La otra corresponde al extremo amnico, que es
muy variable y constituye la parte variable de las cadenas ligeras
(VL) y corresponde a la zona de interaccin con el antgeno. Las
partes constante y variable son prcticamente de igual tamao en las
cadenas ligeras.
Tambin las cadenas pesadas poseen una parte variable y otra
constante. Aproximadamente el tercio del extremo amnico de estas
cadenas se caracteriza por ser estructuralmente muy variable, por
lo que se conoce como parte variable de las cadenas pesadas (VH).
La estructura de este fragmento, al igual que en las cadenas
ligeras, depende del tipo de antgeno que reconoce, dado que este
extremo tambin participa en la unin de la inmunoglobulina con el
antgeno. Por el contrario, aproximadamente los dos tercios del
extremo carboxlico de todas las cadenas pesadas de un mismo tipo de
inmunoglobulinas poseen una estructura idntica. De ah que esta
parte de las cadenas pesadas se conozca como parte constante de las
cadenas pesadas (CH).
Esta parte constante es diferente segn la clase de
inmunoglobulina que consideremos,
determinando la existencia de cinco tipos de cadenas pesadas: g,
a, m, d y e que definen a su vez las cinco clases de
inmunoglobulinas: IgG, IgA, IgM, IgD e IgE respectivamente. (Figura
3. ). Caractersticas de los distintos tipos de inmunoglobulinas
Debido a esta distinta estructura, las cadenas pesadas van a
presentar distintas propie-dades biolgicas, tales como la capacidad
de unirse entre s, fijar complemento, fijar la pieza de secrecin y
unirse a macrfagos, neutrfilos y clulas NK. En la tabla 3.1 se
recogen las principales tipos de inmunoglobulinas y en la tabla 3.3
las principales propiedades de las mismas. Hemos de considerar que
incluso entre molculas de una misma clase existen, segn a la
subclase a la que pertenezcan, ciertas diferencias cmo se observa
en la Tabla 3.4.
Isotipos
Si inmunizamos un animal de una especie con inmunoglobulinas
procedentes de una especie distinta, la mayora de los anticuerpos
generados (antisuero heterlogo) irn dirigidos contra la regin
constante de la inmunoglobulina que hayamos inyectado, permitiendo
definir lo que llamamos el isotipo de una inmunoglobulina
determinada. Los genes que codifican para las distintas variantes
isotipicas estn presentes en todos los individuos sanos, es decir,
todos los individuos sanos poseen los genes g1, g2, g3, g4, m, a1,
a2, d, e, k y l; que codifican respectivamente para las regiones
constantes G1, G2, G3, G4, M, A1, A2, D y E de las cadenas
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pesadas y para las regiones kappa y lambda de las cadenas
ligeras. Existen cinco isotipos de cadena pesada (M, G, A, D y E) y
dos de cadena ligera (k y l). As diremos que el isotipo de una
determinada inmunoglobulina es G1 o que esa inmunoglobulina es de
la clase G y subclase 1, que a su vez puede tener unas cadenas
ligeras del isotipo kappa o lambda. Dominios moleculares en las
cadenas ligeras y pesadas.
Tanto las cadenas pesadas como las ligeras poseen grupos de
aminocidos unidos por puentes disulfuro intracatenarios. Estos
segmentos repetidos en las cadenas L y H se conocen como dominios.
Los dominios de la parte constante de las cadenas pesadas presentan
una gran homologa secuencial no slo entre ellos, sino tambin con la
regin constante de la cadena L.
De forma similar, los nicos segmentos variables en las cadenas L
y H presentan cierta
homologa entre ellos y en menor grado a los de la regin
constante.
La cadena L tiene dos dominios, uno corresponde a la regin
variable (VL) y otro a la constante (CL). La cadena H tiene un
dominio en la regin variable (VH) y tres o cuatro en la constante
dependiendo de la clase de inmunoglobulina que consideremos (tres
en la IgG, IgA e IgD y cuatro en las IgM e IgE). Estos dominios de
la regin C se denominan CH1, CH2, CH3 y CH4 cuando aparece este
ltimo (Figura 3. ).
Los dominios V son los responsables de la unin con el antgeno y
los dominios C, con excepcin del CH1, constituyen el fragmento Fc
que, como ya se ha indicado, determina las propiedades biolgicas de
las inmunoglobulinas. Concretamente es por el dominio CH2 por donde
se produce la unin a las protenas del complemento y se establece el
enlace con la cadena glicosilada que completa la molcula
glicoproteica de las inmunoglobulinas. Es entre los dominios CH1 y
CH2 donde se establece la zona bisagra..
Regiones hipervariables
Las zonas variables, tanto de la cadena L como H, poseen a su
vez unas regiones en donde se concentra fundamentalmente la
variabilidad. Son tres pequeos segmentos que constituyen las
denominadas regiones o segmentos hipervariables o regin
determinante de complementariedad CDR (Complementarity Determining
Region), pues determinan la forma del centro activo que permite el
reconocimiento y unin al antgeno. Cada una de estas regiones
hipervariables se componen de 17 a 20 aminocidos y cambios en muy
pocos aminocidos de estas zonas suponen una enorme diversidad de
posibilidades de unin al antgeno sin variar el resto de la molcula
(Figura 3. ). El resto de la parte variable es relativamente
constante, de modo que sustituciones en los residuos que la
constituyen, no afectan la especificidad de combinacin; constituye
un sostn de trabajo pues su misin es presentar adecuadamente en el
espacio las regiones hipervariables al antgeno, por lo que los
residuos que componen esta zona se denominan residuos FW
(Framework).
Molculas adicionales a la unidad estructural bsica.
En las inmunoglobulinas aparecen, adems de las cuatro cadenas
polipeptdicas bsicas, un componente glucdico (que representa el
2-14 % del peso total de la molcula) y en algunas clases de
inmunoglobulinas, glicoprotenas adicionales conocidas como cadena J
y pieza de secrecin (Figura 3. ).
La cadena J es una glicoprotena con un 12 % de azcares y un peso
molecular de 15 kD que une, mediante puentes disulfuro, extremos Fc
en la IgA e IgM. La pieza de secrecin es una glicoprotena de 58 kD
de peso molecular que sintetizan las clulas epiteliales de las
mucosas y glndulas exocrinas.
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Estructura espacial de las inmunoglobulinas.
Una vez conocida la secuencia primaria de aminocidos en las
cadenas peptdicas de las inmunoglobulinas, la deduccin de su
estructura espacial permiti entender la forma en que millones de
diferentes sitios de unin al antgeno son construidos sobre una
estructura comn. Las inmunoglobulinas pueden estar constituidas por
unidades bsicas simples, como es el caso de la IgG, IgD e IgE; en
forma de dmeros (dos unidades bsicas unidas), como es el caso de la
IgA, o incluso por hasta cinco estructuras bsicas unidas por sus
extremos Fc como es el caso de la IgM. Esto se debe a la cualidad
que tienen las cadenas m y a de unirse entre s. Esta unin se
realiza a travs de la cadena J y mediante puentes disulfuro (Figura
3.).
Las cadenas pesadas y ligeras estn plegadas sobre si mismo, tal
como se ha visto mediante anlisis cristalogrfico (Figura 3.).
Cada uno de los dominios de las cadenas est constituido a modo
de cilindros en los que se encuentran plegados en forma de sandwich
dos grupos de cadenas proteicas, una con tres cadenas polipeptdicas
y la otra con cuatro, que presentan estructuras secundarias es de
hoja plegada b. Estas dos capas proteicas estn alineadas
paralelamente rodeando un espacio interior en el que predomina la
presencia de aminocidos hidrfobos (Figura 3) . La unin de esas dos
capas se efecta por puentes disulfuro. En las zonas constantes, las
capas de cuatro segmentos estn en el exterior de la molcula y las
de tres en el interior, mientras que en las variables es al
contrario; por lo dems, el modelo global de plegado guarda gran
semejanza entre los dominios variables y constantes. Sin embargo,
las regiones hipervariables constituyen tres bucles adicionales que
no se someten al plegamiento del resto del dominio. SUBCLASES DE
INMUNOGLOBULINAS.
Se sabe que no todas las Inmunoglobulinas de una misma clase
tienen idntica estructura, sino que dentro de las clases se pueden
establecer subclases considerando la secuencia de aminocidos de la
regin constante de las cadenas H y el diferente nmero y situacin de
los puentes disulfuro intercatenarios establecidos entre las
cadenas pesadas. As, la IgG humana se divide en cuatro subclases
(IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4) y la IgA e IgM en dos (IgA1 e IgA2; IgM1
e IgM2) respectivamente. En la tabla 3.4 se exponen las distintas
propiedades biolgicas de las subclases de inmunoglobulinas G.
Las regiones constantes de las cadenas pesadas de estas
diferentes clases y subclases de inmunoglobulinas se conocen, como
veremos en el apartado siguiente, con el nombre de variantes
isotpicas y son las mismas en todos los individuos normales de la
misma especie. ALOTIPOS
Las inmunoglobulinas, como protenas que son, pueden actuar como
antgenos. Esta propiedad se ha aprovechado para generar anticuerpos
contra ellas, que posteriormente han sido utilizados como
instrumentos para analizar su estructura y funcin. Mediante el uso
de los anticuerpos generados contra las inmunoglobulinas se ha
podido detectar la existencia de variaciones en las mismas.
Si inmunizamos un animal con inmunoglobulinas de otro animal de
la misma especie (Figura 3.) obtendremos antisueros homlogos. Estos
antisueros homlogos pueden ir dirigidos contra las regiones
constantes de las inmunoglobulinas, solo contra aquellas zonas que
sean distintas entre ambos animales. Estas diferencias reflejan
variaciones mnimas, a veces de un solo aminocido debidas a
diferencias en la secuencia de ADN de los genes que codifican para
las inmunoglobulinas. Los genes que codifican para las
inmunoglobulinas se heredan en forma de alelos mendelianos, por lo
que a cada uno de este tipo de variante se le denomina variante
allica y al conjunto de variantes allicas, se le denomina alotipo.
Los determinantes alotpicos o simplemente alotipos, se sitan como
hemos dicho en la regin constante de las cadenas pesadas y ligeras.
En el hombre se han descrito tres tipos de alotipos:
Gm en las cadenas g de las IgG. Am en las cadenas a de las
IgA.
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Km en las cadenas ligeras k que dan lugar a tres alotipos: Km
(12), Km (1) y Km (3), cuyas diferencias estructurales se recogen
en la tabla 3.5. IDIOTIPOS
Los antisueros homlogos que referamos anteriormente que se
producen al inmunizar animales con inmunoglobulinas de otro animal
de la misma especie, tambin pueden ir dirigidos contra las regiones
hipervariables de las cadenas H y/o L de las inmunoglobulinas.
Todas las inmunoglobulinas que poseen los mismos determinantes
antignicos en sus regiones hipervariables se dice que pertenecen al
mismo idiotipo, o que poseen los mismos determinantes idiotipicos.
Los determinantes idiotpicos son exclusivos para las molculas
producidas por un clon determinado de clulas productoras de
anticuerpos. Todos los animales tienen una representacin de todas
las regiones hipervariables posibles, generadas por recombinacin
gentica (como veremos en el capitulo 5). Estas en condiciones
normales, no dan lugar a una masiva produccin de anticuerpos al
encontrarse cada una en cantidades muy pequeas, cuando
experimentalmente inyectamos una cantidad suficiente de
inmunoglobulinas de una especificidad determinada, se desarrollara
una respuesta de anticuerpos contra el idiotipo de esa
inmunoglobulina en particular (Figura 3.). Los idiotipos parecen
tener importancia fisiolgica en la regulacin del sistema inmune.
Segn la teora de la red de Jerne, frente a los idiotipos se
formaran anticuerpos que al unirse a los mismos formaran un
entramado (red) de anticuerpos unidos a otros anticuerpos que
tendran como accin final la regulacin del proceso de sntesis de
nuevas inmunoglobulinas. Como decamos anteriormente, cada uno de
los idiotipos se encuentra representado en tan pequea cantidad que
pasa desapercibido para el sistema inmune, sin embargo, cuando un
determinado clon de clulas B reconoce su antgeno especifico,
prolifera, se diferencia a clula plasmtica y produce una gran
cantidad de inmunoglobulinas de una misma especificidad, sus
determinantes idiotipicos pasaran a encontrarse en mucha mayor
cantidad y ahora s darn lugar a una respuesta de anticuerpos contra
ellos, anticuerpos anti-idiotipo, que podrn unirse a las
inmunoglobulinas que ocasionaron su generacin. La unin de los
anticuerpos anti-idiotipo al idiotipo que los origino podr dar
lugar al bloqueo de las inmunoglobulinas solubles que compartan ese
idiotipo o unirse a las inmunoglobulinas de membrana presentes en
linfocitos B de la misma especificidad, o incluso a las regiones
hipervariables del receptor para el antgeno de la clula T que
reconocen ese mismo antgeno, con efectos en cada uno de los casos
inhibidores o estimuladores. Los idiotipos se encontraron mediante
estudios serolgicos, al observarse que cuando en un conejo se
inyectaban anticuerpos antisalmonella de otro conejo del mismo
alotipo, producan anticuerpos que reaccionaban con el anticuerpo
inyectado, incluso aunque los dos conejos fueran genticamente
idnticos. Estos anticuerpos anti-idiotipo, en la mayora de los
casos, estn dirigidos contra la estructura exclusiva de la porcin
fijadora de antgeno y por tanto solo reconocen a inmunoglobulinas
de la misma especificidad, sin embargo en algunos casos, los
anticuerpos anti-idiotipo pueden estar dirigidos contra zonas de la
regin hipervariable distintas de la porcin fijadora del antgeno y
en este caso podrn unirse a inmunoglobulinas de varias
especificidades distintas regulando la respuesta inmune frente a
varios antgenos. DISTRIBUCIN DE LAS INMUNOGLOBULINAS.
Las inmunoglobulinas se encuentran distribuidas en todos los
fluidos orgnicos de la economa de los vertebrados y en las
membranas de los linfocitos B y clulas plasmticas. Las cantidades
relativas de cada una de las clases de inmunoglobulinas en los
diferentes compartimentos del organismo son muy diferentes.
En el torrente sanguneo predomina la IgG mientras que en las
secreciones (saliva, lgrimas, secrecin bronquial, as como en el
lquido cefalorraqudeo y mucosas) la IgA es la predominante. Los
niveles de inmunoglobulinas sricas fluctan ampliamente en funcin de
diversos aspectos, tales como el estado nutricional, la edad, etc.
Los valores normales en suero de un hombre adulto (entre 20 y 40
aos) se recogen en la tabla 3.6.
Ontognicamente se producen mltiples cambios en los niveles de
inmunoglobulinas desde el nacimiento hasta los 8 10 aos, en que
estos se estabilizan. En la figura 3.17 se expresan las
concentraciones de inmunoglobulinas desde antes del nacimiento
hasta los 5 aos
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de edad. Los niveles de Ig G son muy altos en la vida fetal y en
las primeras semanas de vida extrauterina, debido a que esta
inmunoglobulina es la nica que pasa de la madre al feto a travs de
la placenta. Durante la lactancia, descienden los niveles de IgG
por catabolismo de esas molculas que no son repuestas por carecer
el nio an de la capacidad de sntesis de las mismas. Tambin en la
edad fetal se sintetizan pequeas cantidades de IgM (Figura 3.).
Cuando las inmunoglobulinas se encuentran insertas en la
membrana de los linfocitos (inmunoglobulinas de membrana), actan
como receptores de las seales de activacin antignicas por su
capacidad de reconocimiento del antgeno constituyendo el receptor
para el antgeno del linfocito B. SUPERFAMILIA DE LAS
INMUNOGLOBULINAS
La estructura de las cadenas pesadas y ligeras de las
inmunoglobulinas posee ciertas similitudes entre s (por ejemplo, la
estructura en dominios equivalentes). Esto hizo pensar que ambas
cadenas procedan de una molcula ancestral comn. Idntica similitud
se ha observado con lab-2-microglobulina y con una gran cantidad de
molculas, todas ellas agrupadas, por tanto, bajo el mismo epgrafe
de superfamilia de las inmunoglobulinas. Estas molculas son: el
receptor T para el antigeno, las molculas de histocompatibilidad
clase I y II, LFA-3, ICAM-1 y otras muchas que irn siendo
estudiadas en diferentes captulos de este libro, especialmente en
el captulo 8, donde se estudian las molculas de adhesin (Figura
3.). FUNCIN DE LAS INMUNOGLOBULINAS.
La funcin esencial de las inmunoglobulinas es la de unirse al
antgeno. De esta manera las inmunoglobulinas actan como receptoras
de seales antignicas o bien pueden colaborar en la destruccin
antignica. La primera funcin se presenta cuando las
inmunoglobulinas se encuentran insertas en la membrana de los
linfocitos B (inmunoglobulinas de membrana), y para la segunda
requieren la colaboracin del complemento, macrfagos, neutrfilos y
clulas NK, que tienen la propiedad de unir las inmunoglobulinas por
su extremo Fc.
Unin antgeno anticuerpo.
Los eptopos de un antgeno pueden estar formados por aminocidos
consecutivos en la secuencia de la protena, como las protenas se
encuentran normalmente dobladas sobre si mismas segn lo que
llamamos estructura terciaria, en la mayora de los casos los
anticuerpos generados contra este tipo de eptopos solo reconocern a
la protena desnaturalizada o linearizada y por ello se les llama
epitopos lineales. En la mayora de los casos los eptopos suelen
estar formados por aminocidos del antigeno que solo se encuentran
suficientemente cerca unos de otros en la protena nativa, es decir
en la protena que tiene estructura terciaria conservada, es decir
una conformacin adecuada, por lo que a estos eptopos se les llama
epitopos conformacionales (Figura 3. ). Cuando inmunizamos un
animal con una protena, generaremos una serie de anticuerpos
dirigidos contra los distintos eptopos de la misma, todos esos
anticuerpos se encontraran circulando en el suero del animal al
que, una vez extraido, llamaremos antisuero. El tipo de anticuerpos
que compondrn ese antisuero depender en gran medida de la forma en
que hayamos preparado la protena para la inmunizacin, si la hemos
preparado desnaturalizada, solo existirn eptopos lineales, mientras
que si hemos inyectado la protena en su estado nativo, coexistirn
en el antisuero anticuerpos que reconozcan eptopos conformacionales
con otros que reconozcan eptopos lineales. En el caso de
anticuerpos monoclonales, todas los anticuerpos procedern de un
clon de clulas plasmticas y por tanto estarn dirigidos contra un
solo eptopo que ser de un tipo u otro. La importancia radica, en
que dependiendo del tipo de epitopos que reconozcan los
anticuerpos, las aplicaciones diagnosticas o de investigacin sern
distintas. En general, los anticuerpos que reconocen epitopos
lineales sern tiles para tcnicas de Western Blot (donde se analiza
la protena generalmente desnaturalizada) mientras los que reconocen
eptopos conformacionales lo sern para tcnicas de
inmunofluoresencia, inmunoprecipitacin, etc.
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Paratopo.
Las inmunoglobulinas se unen a los epitopos de los antgenos por
sus sitios activos, constituidos como se ha indicado anteriormente,
por los segmentos variables de las cadenas pesadas y ligeras
(Figura 3. ) y donde intervienen principalmente las regiones
hiperva