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Contenido del artículo
Estructura básica del anticuerpo
Tipos de anticuerpos
Origen de la diversidad de los anticuerpos
Objetivos y funciones de los anticuerpos
Anticuerpos monoclonales



Estructura básica del anticuerpo
Figura 1. Estructura básica del anticuerpo




Anticuerpos

Los anticuerpos, también llamados inmunoglobulinas, o Igs, constituyen la parte gamma globulina de las proteínas de la sangre, y son proteínas solubles segregadas por los linfocitos B? activados o las células plasmáticas? en respuesta a un antígeno. Estas proteínas, de tipo glicoproteínas (o también conocidas como glucoproteínas), son capaces de ligarse de modo específico con tal antígeno y se erigen como elementos vitales del sistema inmunológico en la lucha del organismo contra los "intrusos" que penetran al interior del cuerpo.

La formación de anticuerpos se produce en respuesta a una enorme diversidad de antígenos, y con independencia de su variaciones, todos los anticuerpos se pueden agrupar en cinco clases de Igs (inmunoglobulinas) cada una de las cuales con ligeras variaciones en estructura y función.

Antes de entrar en las descripción de las diferencias entre las clases de anticuerpos, veamos primero las cuestiones comunes a todos en relación con su estructura básica.

Estructura básica del anticuerpo

Con independencia de la clase a la que pertenece, cualquier anticuerpo tiene una estructura básica que consiste en cuatro cadenas polipéptidas serpenteantes unidas unas a otras por enlaces azufre-azufre (disulfuro), vea la figura 1 a la derecha. Dos de esas cadenas, conocidas como cadenas pesadas, son idénticas mutuamente y presentan unos 400 amino ácidos (representadas con tonos de rojo en la figura 1). Las otras dos, o cadenas ligeras (representadas con tonos de azul), son igualmente idénticas entre ellas pero tienen una longitud alrededor de la mitad que las pesadas. Las cadenas pesadas, en su zona más o menos central, tienen una "bisagra" flexible. Observe en la figura 1 que los enlaces azufe-azufre no solo unen las cadenas entre sí, si no que también enlazan juntos ciertos amino ácidos dentro de las cadenas pesadas y ligeras. Los enlaces azufre-azufre dentro de una misma cadena se producen cada unos 110 amino ácidos de distancia, lo que hace que la parte entre ellos de la cadena se doble formando un bucle.

Cuando las cuatro cadenas se combinan de la forma descrita forman una molécula conocida como monómero (de anticuerpo) con dos mitades idénticas y cada una consistente en dos cadenas pesadas y dos ligeras. La molécula en conjunto puede tener forma de T o de Y.

Cada una de las cuatro cadenas que forman el anticuerpo presentan dos zonas diferenciables en un extremo, que es diferente de unos anticuerpos a otros, y conocida como región variable (V);  y otra mucho mayor región constante (C) en el otro extremo que es igual (o casi igual) para todos los anticuerpos de una misma clase. Las regiones variables de las cadenas pesada y ligera se combinan para dar lugar a la zona de enlace del antígeno, especializadas para unirse a un determinado tipo de antígeno o a un determinante antigénico. Ello implica que cada monómero de anticuerpo tiene dos de tales regiones de enlace.

La región del vástago (o tallo) del anticuerpo, parte de la cadena pesada, determina la clase de anticuerpo y proporciona funciones comunes a todos los anticuerpos. Estos vástagos son las regiones que determinan lo siguiente:

1.- El tipo de célula o sustancia química a las que el anticuerpo se puede enlazar (vea los puntos de enlaces representados en la figura 1).

2.- Cómo la clase de anticuerpo funcionará en la eliminación del antígeno.

Así por ejemplo, de la estructura del vástago, y con ello el tipo de anticuerpo, dependerá si este puede sujetar un complementoi; si circulará principalmente en la sangre o estará en las secreciones corporales; si puede atravesar la barrera de la placenta etc.

Tipos de anticuerpos

Hay cinco clases principales de inmunoglobulinas y se designan como IgM, IgA, IgD, IgG, e IgE sobre la base de la región constante de sus cadenas pesadas. La tabla 1 a continuación muestra esquemáticamente la estructura de las cinco clases así como un resumen de las características únicas de cada una.

Tabla 1. Clases de inmunoglobulinas
Estructura
Características
IgD
IgD
(monómero)

El anticuerpo IgD está prácticamente siempre unido a la superficie externa de los linfocitos B, donde funciona como receptor de antígenos de estas células; es importante en la activación de los linfocitos B.
IgM
IgM
(pentámeros)

Los anticuerpos IdM existen como  monómeros y como pentámeros, Los monómeros, que se "pegan" a la superficie de los linfocitos B sirven como receptores de antígenos. Los pentámeros, que circulan en el plasma sanguíneo son los primeros que se liberan por las células plasmáticas durante la respuesta inmunológica primaria?. Dada su gran cantidad de puntos de enlace a antígenos, constituyen un poderoso agente aglutinante y fijan muy bien los complementos activados.
IgG
IgG
(monómero)

Los anticuerpos IgG son los más abundantes y diversos del plasma sanguíneo y cuentan por el 75-85% de los anticuerpos en circulación. Protegen contra las bacterias, virus y toxinas que circulan en la sangre y la linfa, fijan bien los complementos; y son los anticuerpos primarios de ambas respuestas inmunológicas, primaria y secundaria. Cruzan la placenta transfiriendo de esta forma la inmunidad de la madre al feto.
IgA
IgA
(dímero)

Los monómeros IgA existen en cantidades limitadas en el plasma. El dímero se conoce como anticuerpo de secreciones y aparece en las secreciones corporales como la saliva, el sudor, los jugos intestinales y la leche, ayudando a prevenir  la adhesión de patógenos a las superficies epiteliales de las células.
IgE
IgE
(solo se muestra el monómero)

Los anticuerpos IgE son algo más grandes que los IgG. Se segregan por las células plasmáticas en la piel; las mucosas de los tractos respiratorio y gastrointestinal; y las amígdalas. La región del vástago se liga con los mastocitos y los basófilos (dos tipos de leucocitos), y cuando su terminal receptora se une al antígeno causa que la célula libere histamina y otras sustancias químicas que median la respuesta inflamatoria y las reacciones alérgicas. Normalmente solo trazas de anticuerpos IgE circulan en el plasma, pero sus niveles crecen drásticamente ante los ataques alérgicos severos o las infecciones crónicas por parásitos del tracto gastrointestinal.

Como se ilustra en la tabla 1, IgD, IgG, e IgE tienen la misma forma básica en Y y por tanto son monómeros. El tipo IgA existe como monómero y dímero (dos monómetros enlazados). Si se compara con otros anticuerpos, el IgM es enorme, un pentámero nacido de la unión de cinco monómeros.

Los anticuerpos de cada clase tienen diferentes roles biológicos y diferente localización en el cuerpo. Por ejemplo, los tipo IgM son los primeros que liberan las células plasmáticas y su aparición en el plasma es un indicador muy útil para el diagnóstico de alguna invasión de patógenos que inducen a su formación. El IgG es el más abundante en el plasma sanguíneo y la única clase de inmunoglobulinas que puede cruzar la barrera de la placenta; proporcionan la inmunidad pasiva que la madre da al feto a través de sus anticuerpos IgG.  Solo los IgM y los IgG pueden fijar complementos. El dímero IgA, también llamado anticuerpo de secreciones, se encuentra principalmente en el moco y otras secreciones que bañan las superficies del cuerpo, con la función primaria de evitar que los patógenos puedan penetrar al interior del organismo. Los de tipo IgD siempre están ligados a las superficies de los linfocitos B, y por ello actúan como los receptores de estas células. Los IgE casi nunca aparecen en el plasma sanguíneo y constituyen los anticuerpos "problemáticos" involucrados en algunas reacciones alérgicas.

Origen de la diversidad de anticuerpos

Se estima que nuestras células plasmáticas pueden elaborar alrededor de mil millones de anticuerpos diferentes. Debido a que la manufactura de los anticuerpos, al igual que las otras proteínas del organismo, está codificada en los genes se puede pensar, a primera instancia, que cada uno de nosotros tiene varios miles de millones de genes. Pero esto no es así, cada células del organismo quizás tenga 100 000 genes que codifican todas las proteínas que el cuerpo puede fabricar. Entonces aparentemente algo anda mal, ¿cómo es que un número limitado de genes puede codificar la producción de una cantidad casi ilimitada de  anticuerpos diferentes? La respuesta viene de los estudios de recombinación de ADN, los que demuestran que los genes que determinan la estructura de cada anticuerpo no están presentes como tales en las células embriónicas.

En lugar de un "juego completo de genes de anticuerpos" las células embriónicas lo que tienen son unos pocos cientos de pedacitos genéticos y piezas que pueden considerarse como el juego de partes que sirve para ensamblar los genes de anticuerpos. Esos segmentos de genes se barajan y combinan de diferentes formas por cada célula B cuando esta se hace inmunocompetente, proceso conocido como recombinación somática. La información que aparece en los recién nacidos genes ensamblados a continuación se expresa en los receptores de la superficie de las células B y luego en los anticuerpos liberados por la prole de células plasmáticas. La mezcla al azar de los segmentos de genes para fabricar un anticuerpo único con zonas L y P determinadas, solo cuentan por una fracción de la enorme variabilidad vista en los anticuerpos, sin embargo la situación se explica por el hecho de que ciertas zonas de los segmentos de genes, conocidas como regiones hipervariables, son zonas susceptibles a mutaciones que incrementan enormemente la variabilidad de los anticuerpos.

Una misma célula plasmática puede "cambiar" su "linea de ensamblaje" a fin de construir diferentes tipos de cadenas pesadas (recuerde que esta parte del anticuerpo es el que determina el tipo) y con ello producir dos o más clases diferentes de anticuerpos dedicados específicamente para el mismo antígeno. Por ejemplo, el primer tipo de anticuerpo liberado por las células plasmáticas en la respuesta inmunológica primaria e el IgM; después la célula plasmática comienza a segregar anticuerpos IgG. En la respuesta secundaria? se liberan casi solamente inmunoglobulinas tipo IgG.

Objetivos y funciones de los anticuerpos

Aunque los anticuerpos no pueden eliminar por sí mismos los invasores, pueden inactivarlos y marcarlos para su destrucción y normalmente el evento principal que sucede es la formación de complejos antígeno-anticuerpos. Los mecanismos defensivos que usan los anticuerpos para su trabajo inmunológico son:

1.- la neutralización

2.- la aglutinación

3.- la precipitación

4.- la fijación de los complementos.

De todos, la fijación y la neutralización son los más importantes. Veamos algunos detalles de cada uno.

Fijación y activación del complemento.

Esta es el arma principal usada contra los antígenos celulares tales como bacterias o células sanguíneas equivocadas. El mecanismo de acción se basa en el hecho de que cuando los anticuerpos se unen a la superficie de las células antigénicas, estos cambian su forma y exponen las zonas de unión a los complementos en sus regiones constantes. De este modo se produce la fijación del complemento dentro de la superficie de la célula antigénica, cuestión a la que le sigue la lisis celular?. Adicionalmente se produce la liberación de moléculas durante la activación del complemento que amplifican en mucho la respuesta inflamatoria y promueve la fagocitosis por la vía de la opsonización?. De todo ello se produce un ciclo de retroalimentación positivo que pone en acción más y más elementos defensivos.

Neutralización

El mecanismo neutralizador más simple se produce cuando los anticuerpos bloquean ciertos sitios específicos en virus o en toxinas segregadas por bacterias. El resultado es que el virus o la toxina pierden su efecto tóxico ya que no pueden enlazarse a los receptores de las células de los tejidos y producirles daño. Más adelante el conjunto antígeno-anticuerpo resulta eventualmente destruido por los fagocitos.


Aglutinación

Es una extensión de la neutralización. Como los anticuerpos tienen más de un sitio de unión, pueden unirse a más de un antígeno celular a la vez, y como consecuencia los conjuntos antígeno-anticuerpo pueden entrecruzarse y formar grandes entramados que conducen a la agrupación o aglutinaciónde las células extrañas. La inmovilización resultante hace que estas sean capturadas y engullidas más fácilmente por los fagocitos que cuando son antígenos de libre movimiento. Note que el IgM con 10 sitios de unión a antígenos (cinco monómeros) es un potente aglutinador.

Precipitación

La precipitación es un proceso similar a la aglutinación, pero en lugar de trabajar con células antigénicas lo hace con moléculas antigénicas solubles haciendo que se formen grandes conjuntos entrecruzados de estas moléculas, los que pierden la solubilidad y precipitan. La precipitación, y la consecuente inmovilización, hace, al igual que en el caso de la aglutinación, que los antígenos puedan ser alcanzados más fácilmente por los fagocitos.

Anticuerpos monoclonales

La combinación en laboratorio de linfocitos B y células tumorales resulta en células híbridas conocida como hibridomas, luego los hibridomas se cultivan in vitro (en ambiente artificial)  para que produzcan un mismo tipo de anticuerpo. Los anticuerpos producidos se utilizan para múltiples fines clínicos como el diagnóstico del embarazo y de otras enfermedades, en el tratamiento de algunos tipos de cáncer y otras aplicaciones.



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