Células B y AnticuerposAntonio E. Serrano PhD. MT.

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Fases de la respuesta inmune adaptativa

Respuesta Inmune Primaria y Secundaria

Moléculas de Reconocimiento Antigénico• Capacidad de

reconocimiento específico de cualquier tipo de molécula o partícula extraña.• Inmunoglobulinas (Ig)• Receptores de los linfocitos

T (TCR)

• Propiedades• Diversidad• Heterogeneidad• Procedencia a partir de

reordenaciones de genes.

Funciones de las Igs• Reconocimiento Específico

de antígenos• Receptor de Membrana

Específico de las Células B• Moléculas circulantes

(Anticuerpos Secretados)• Suero• Líquidos tisulares

(intersticiales• Recubrimiento de ciertos

epitelios internos

• Ig circulantes son los Iniciadores de la fase efectora de la rama humoral del sistema inmune específico.

Células Plasmáticasproductoras de Igs

Historia de los Anticuerpos• 1939: Kabat & Tiselius. Demostraron

que la fracción g -globulínica de las proteínas del suero era la responsable de la actividad anticuerpo

• 1959: Porter sometió la IgG a digestión con papaína, resultando en dos fragmentos idénticos, capaces de unir antígeno (fragmentos Fab) y un fragmento cristalizable (Fc).

• 1960: Nisonoff empleó pepsina fragmento F(ab’)2]

• 1961: Edelman sometió la IgG a un tratamiento reductor con mercaptoetanol (rotura de los puentes disulfuro). Indicando que IgGesta formada por 2 tipos de cadenas, una pesada (cadena H) y otra ligera (cadena L)

150,000

50,000

100,000

Estructura de las Ig

• Dos cadenas H, cada una de unos 50.000 Da.

• Dos cadenas L, cada una de unos 25.000 Da.

• Cada cadena L está unida a una H por un puente disulfuro.

• A su vez, las dos cadenas H está unidas entre sí por puentes disulfuro.

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Fc

Fab

Cadenas Livianas (Light Chain)• Región carboxi-terminal,

constante (región C)• Región amino-terminal, variable

(región V)• Además, existen dos posibles

versiones de cadenas L, según dos variantes en la región C:• Cadenas κ (kappa)• Cdenas λ (lambda)

• En una misma Ig existen dos cadenas k o dos cadenas l , pero nunca una de cada tipo.

• Comparando diversas cadenas l se ha visto que existen varios subtipos según la especie:

• En humano cuatro subtipos, denominados l 1 a l 4.

Cadenas Pesadas (Heavy Chain)

• 440 a 550 aa.• Posee una región amino-terminal

de 100 a 110 aminoácidos, cuya composición es variable (VH)

• El resto de la cadena H muestra en humanos cinco patrones básicos de secuencia de cadenas pesadas según la porción constante (CH)

• La longitud de esta porción constante 330-440 aa.

• Cada uno de los tipos de cadena pesada recibe una denominación a base de una letra griega, y determinan lo que se denomina clases o isotipos de Igs

Clases de Igs

• En el caso de las IgG e IgA, se pueden distinguir, además, pequeñas diferencias de secuencias dentro de cada clase, que dan origen a subclases, que en humanos son

• IgG1, IgG2, IgG3, IgG4

• IgA, IgA2.

• Cada tipo (o en su caso, cada subclase) de cadena pesada H puede combinarse por separado con cada una de las dos versiones (k o l ) de cadenas L.

Estructura de las Igs• Primaria: Explica que exista regiones V y C en

cadenas H y L.

• Secundaria: : Láminas β antiparalelas, cada una de ellas formadas por 3 o 4 cadenas βantiparalelas, unidas por puentes de hidrógeno entre grupos -NH- y -CO-.

• Terciaria: A base de dominios globulares compactos. Consta de dos capas (láminas) β conectadas entre sí por un puente disúlfuro. Dos dominios globulares consecutivos se conectan entre sí por secuencias cortas de aminoácidos sin estructura especial.

• Cuaternaria: los dominios globulares de cadenas L y H adyacentes interactúan dando la conformación global característica de las inmunoglobulinas. Permite sus dos funciones características: unión al Ag y actividad biológica efectora

• Cada cadena L se conecta con la H adyacente por un puente disulfuro, a nivel de la parte C-terminal de la cadena L.

• Las dos cadenas H se conectan entre sí por al menos un puente disulfuro

• Pueden poseer cadenas de polisacáridos unidos covalentemente a algun(os) dominio(s)

Epitopo• Ó determinante antigénico, es la porción de una

macromolécula que es reconocida por el sistema inmunitario

Paratopo

• Lugar específico de unión del anticuerpo al antígeno, pertenece a la región variable de la molécula de anticuerpo o del receptor del linfocito T.

• Está formado por la aproximación de las seis regiones variables de complementariedad (CDR) de la región variable de ambas cadenas, ya sean las cadenas ligeras y pesadas de los anticuerpos, o alfa/ß y gamma/delta para el receptor antigénico de la célula T

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CDR1

CDR3

FR1

FR2

FR3FR4

CDR2

Regiones Hipervariables

• CDR (regiones determinantes de complementariedad) = Uniión al Epitopo. .

• 10 aminoácidos. La CDR3 suele ser la más variable de las tres.• Tres regiones en el dominio VL: L1, L2 y L3• Tres regiones en el dominio VH: H1, H2 y H3.

• CDR1, 2 y 3 = 15-20%

• FR, es decir, regiones de armazón o de entramado. Ellas son las que en este caso de los dominios V constituyen la estructura característica de dos láminas β unidas entre s

• FR = 80-85%• CDRs conforman el paratopo ó sitio de unión

del antígeno, mientras los FR adoptan una conformación que permite el agrupamiento de los resíduos que componen los CDRs

CDR y FR Cadena Liviana

Los CDR (3 para cadenas H y L) están separados por los FR (framework=andamios) (4 por cadenas) que agrupan a los CDR distantes entre ellos, en la secuencia primaria, para formar el paratopo ó sitio de unión del antígeno

Región Bisagra• Entre el primer y el segundo

dominios constantes • Zona rica en prolina, que confiere

flexibilidad, y que hace que los dos brazos Fab puedan rotar independientemente

• Porción Fc puede moverse para mejorar sus diversas funciones efectoras.

• Existen algunas cisteínas, lo cual permite la formación de puentes disulfuro entre las dos cadenas pesadas a este nivel.

• Las cadenas pesadas m y e carecen de región bisagra, pero en su lugar poseen un dominio adicional (CH2) 110 aminoácidos, que cumple un papel semejante.

Igs de Membrana Y ComplejoReceptor De Células B• Se diferencian de las Igs circulantes en el extremo C-terminal.

• Posee una larga cola en la que existe un segmento extracelular, seguido de una zona transmembranal, de unos 26 aminoácidos, terminando en una secuencia intracitoplásmicade longitud variable, según la clase de inmunoglobulina.

• Distintas fases de maduración de LB -> Distintos isotipos o combinaciones de isotipos de Ig (todos con la misma especificidad antigénica para cada clon de linfocitos):• LB inmaduras sólo poseen mIgM;

• LB maduras vírgenes (en reposo) poseen mIgD y menos cantidad de mIgM

• LB de memoria pueden tener diversas combinaciones de diversas clases: mIgM, mIgG, mIgA y mIgE.

Variantes Antigénicas De Las Inmunoglobulinas• Las inmunoglobulinas son glucoproteínas; por lo tanto, se

pueden comportar como antígenos al ser inyectados a receptores adecuados. El estudio de las Ig en su faceta de antígenos revela la existencia de tres tipos de determinantes antigénicos, cada uno de ellos localizado en partes características de la molécula:

• determinantes isotípicos

• determinantes alotípicos

• determinantes idiotípicos.

Isotipo

• Se denominan isotipos al conjunto de variantes de inmunoglobulinas comunes a todos los miembros sanos de una determinada especie.

• Los isotipos dependen de las regiones constantes tanto de cadenas pesadas como de cadenas ligeras.

• Clases

• Subclases

• Cada isotipo puede encontrarse en dos versiones distintas, según que las cadenas ligeras sean de tipo k o l .

• Cada isotipo (y en su caso, cada subclase) viene determinado por un gen correspondiente de región constante. Todos los individuos de una especie cuentan con el mismo juego básico de genes de regiones constantes.

• Los anticuerpos anti-isotípicos se emplean, obviamente, para determinar la clase y subclase de un Ac problema de una especie, así como para caracterizar las Ig de membrana de las células B.

Alotipo

• Los alotipos son el conjunto de variantes alélicas presentes en las poblaciones de una especie: hay individuos que para cada clase o subclase presentan una variante alélica distinta de otros individuos.

• Se deben a pequeñas diferencias (de uno a cuatro aminoácidos) que afectan a las regiones CH y CL.

• Obviamente, los individuos pueden ser homozigóticos o heterozigóticos para cada variante, siendo estos alelos de expresión codominante.

• En humanos:

• 25 alotipos de cadenas IgG

• 2 variantes de IgA2

• 3 variantes de cadenas k

• Algunas veces, la madre gestante puede producir Ac anti-alotípicosen respuesta a determinantes alotípicos paternos heredados por el feto.

Idiotipo

• Se define como idiotipo el conjunto de variantes antigénicas características de cada anticuerpo de un mismo individuo, debidas a las secuencias de aminoácidos de las porciones VH y VL.

• Cada uno de los determinantes características de un anticuerpo concreto se denomina idiotopo.

• El conjunto de los idiotopos es lo que define a cada idiotipo.

• El idiotopo puede coincidir o no con un paratopo (sitio de unión a un epitopo).

Inmunoglobulina G (IgG)• 80% de los isotipos en suero• 4 Subclases debido a 4 genes Cg.• Elevada afinidad de unión al

antígeno.• Mayoritarias durante la respuesta

secundaria.• Mejor difusión que los demás

isotipos al extravascular (hasta el 50% de las IgG se encuentran en los fluidos tisulares)

• Únicas con función antitoxinas• Las IgG1 e IgG3 Opsoninas: se

unen a receptores para Fc de la superficie de células fagocíticas(sobre todo macrófagos)

• IgG3 > IgG1 > IgG2 Activan complemento por la ruta clásica

• IgG1, IgG3 e IgG4 cruzan fácilmente la placenta.

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Inmunoglobulina A (IgA)• 2 subclases: IgA1 e IgA2.• En suero IgA1 = 10 al 15% (Monómero)• En IgA2, que aparece como dímero.• IgA secretoria

• Saliva• Lágrimas• fluido nasal• tracto bronquial• tracto genitourinario• tracto digestivo• Leche materna y calostro

• La estructura de la sIgA dimérica consta de dos monómeros de IgA2 unidos "cola con cola" por medio de un péptido conocido como pieza de unión (J), y recubiertos por la llamada pieza secretora.

• Protección en mucosas• Unión a epitopos repetitivos de la superficie de virus y

bacterias• Los complejos de sIgA-antígeno eliminados por el

movimiento ciliar del tracto respiratorio o por el peristaltismo del intestino

Inmunoglobulina M (IgM)• 5 al 10% de las Ig séricas• Secreción como pentámeros, con las Fc hacia

adentro y los brazos Fab hacia afuera.• Cada monómero lleva un dominio constante

adicional (el Cm 2). Las unidades del pentámero están unidas entre sí por puentes disulfuro entre dominios Cm 3 o Cm4

• Pentámeros se unen mediante una pieza J• Primera inmunoglobulina que sintetiza el neonato

por sí mismo, y también es la primera en aparecer durante la respuesta primaria.

• Posee mayor capacidad para unirse a virus o celulascompletas, aglutinación

• Fijan y activan complemento• Confinados al torrente circulatorio (no se extravasan

a tejidos) • IgM pentamérica es la forma efectora circulante en

el plasma como respuesta inmune primaria

Inmunoglobulina D (IgD)

• 0.2% de las inmunoglobulinas séricas

• Presenta una región bisagra bastante amplia, lo que puede ayudar a explicar el hecho de que es muy susceptible a proteolisis, siendo muy baja su vida media en sangre (unos tres días).

•

• Aparece como Ig de membrana, junto con la mIgM, en los linfocitos B maduros vírgenes

Inmunoglobulina E (IgE)

• La menos abundante en suero

• Presenta un dominio adicional (el que pasa a ser el Ce2).

• Mediadora de las reacciones de hipersensibilidad inmediata (alergias)

• IgE se unen a receptores específicos para Fc de IgE de mastocitos tisulares y de basófilos sanguíneos.

• Confiere protección local frente a ciertos patógenos grandes, como helmintos

• Recluta células plasmáticas y efectoras a través de una reacción de inflamación aguda.

La Superfamilia Génica De Las Inmunoglobulinas• Moléculas que poseen al

menos un dominio típico de Ig.

• Codificadas por genes que presentan homologías entre sí.

• Múltiples genes derivados de un gen ancestral común.

• Dominio de Ig posee• 100 a 110 aminoácidos

• Dos cisteínas conservadas separadas entre sí por 50 - 70 aa.

• Estructura terciaria globular elongada a base de dos láminas β antiparalelas.

Receptores Fc

• Son moléculas ancladas a membrana, y la mayoría de ellos poseen dominios de tipo Ig

Receptores Fc

Características FcγRI (CD64) FcγRII (CD32) FcγRIII (CD16)

PM (kDa) 72 40 50-70

Distribución MonocitosLinfocito B

MonocitosNeutrófilosEosinófilosPlaquetas

MacrófagosEosinófilosNeutrófilosNK

Especificidad IgG1 IgG3 IgG1 IgG2 IgG3 IgG1 IgG3

Funciones Efectoras

• Carácter bifuncional

1. Activación del Sistema del Complemento

2. Opsonización

3. Hipersensibilidad

4. ADCC

Activación delSistema del Complemento

Mediante C1q

Antígeno

Fab

Fc

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IgG e IgM

C1q

Opsonización

Antígeno

Fab

Fcs

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FcR = Receptor para Fc

Macrófago

Eosinófilo

Neutrófilo

IgG

Aumenta la fagocitosis y los mecanismos bioquímicos de destrucción del macrófago

Hipersensibilidad inmediata

La alergia es mediada por IgE unida en la superficie de basófilos y células cebadas (mediada por FcR), liberando sustancias vasoactivas como histamina y serotonina

Antígenoalergeno Fab

Fc

FcR = Receptor para Fc

Basófilo

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IgE

Mecanismo ADCC

Antibody dependent cell mediated cytotoxicity. Es muy importante en la inmunidad antiviral

Proteínas virales, antígeno viral

Fab

Fcs

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FcR = Receptor para Fc

Célula Natural Killer NK

IgG

Célula propiaDNA Viral