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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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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).

I n m u n o l o g a O n l i n e | 11

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

I n m u n o l o g a O n l i n e | 12

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.

I n m u n o l o g a O n l i n e | 13

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.

I n m u n o l o g a O n l i n e | 14

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

I n m u n o l o g a O n l i n e | 15

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

I n m u n o l o g a O n l i n e | 16

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