12.2B: Funciones de anticuerpos

Los anticuerpos, parte de la respuesta inmune humoral, están involucrados en la detección y neutralización de patógenos.

Objetivos de aprendizaje

• Diferenciar entre afinidad, avidez y reactividad cruzada en anticuerpos

Puntos Clave

• Los anticuerpos son producidos por las células plasmáticas, pero, una vez secretados, pueden actuar independientemente contra patógenos extracelulares y toxinas.
• Los anticuerpos se unen a antígenos específicos sobre patógenos; esta unión puede inhibir la infectividad del patógeno bloqueando sitios extracelulares clave, como los receptores involucrados en la entrada de la célula huésped.
• Los anticuerpos también pueden inducir la respuesta inmune innata para destruir un patógeno, activando fagocitos como macrófagos o neutrófilos, que son atraídos por las células unidas a anticuerpos.
• La afinidad describe la fuerza con la que un solo anticuerpo se une a un antígeno dado, mientras que la avidez describe la unión de un anticuerpo multimérico a múltiples antígenos.
• Un anticuerpo multimérico puede tener brazos individuales con baja afinidad, pero tener una avidez general alta debido a los efectos sinérgicos entre los sitios de unión.
• La reactividad cruzada ocurre cuando un anticuerpo se une a un antígeno diferente pero similar al para el que se generó; esto puede aumentar la resistencia a patógenos o resultar en una reacción autoinmune.

Términos Clave

• avidez: la medida del sinergismo de las interacciones individuales de fuerza entre proteínas
• afinidad: la atracción entre un anticuerpo y un antígeno

Funciones de anticuerpos

Las células plasmáticas diferenciadas son actores cruciales en la respuesta de inmunidad humoral. Los anticuerpos que secretan son particularmente significativos contra patógenos extracelulares y toxinas. Una vez secretados, los anticuerpos circulan libremente y actúan independientemente de las células plasmáticas. En ocasiones, los anticuerpos pueden transferirse de un individuo a otro. Por ejemplo, una persona que recientemente ha producido una respuesta inmune exitosa contra un agente de enfermedad en particular puede donar sangre a un receptor no inmune, confiriendo inmunidad temporal a través de anticuerpos en el suero sanguíneo del donante. Este fenómeno, llamado inmunidad pasiva, también ocurre de forma natural durante la lactancia, lo que hace que los lactantes sean altamente resistentes a las infecciones durante los primeros meses de vida.

Los anticuerpos recubren patógenos extracelulares y los neutralizan bloqueando sitios clave en el patógeno que mejoran su infectividad, como los receptores que “acoplan” patógenos en las células hospedadoras. La neutralización de anticuerpos puede evitar que los patógenos entren e infecten las células hospedadoras, a diferencia del enfoque mediado por células T citotóxicas de matar células que ya están infectadas para prevenir la progresión de una infección establecida. Los patógenos neutralizados recubiertos con anticuerpos pueden ser filtrados por el bazo y eliminados en orina o heces.

Figura: Mecanismos de acción de anticuerpos: Los anticuerpos pueden inhibir la infección (a) evitando que el antígeno se una a su diana, (b) marcando un patógeno para su destrucción por macrófagos o neutrófilos, o (c) activando la cascada del complemento.

Los anticuerpos también marcan patógenos para su destrucción por células fagocíticas, como macrófagos o neutrófilos, porque son muy atraídos por macromoléculas complejadas con anticuerpos. La potenciación fagocítica por anticuerpos se llama opsonización. En otro proceso, la fijación del complemento, IgM e IgG en suero se unen a antígenos, proporcionando sitios de acoplamiento a los que se pueden unir proteínas secuenciales del complemento. La combinación de anticuerpos y complemento mejora aún más la opsonización, promoviendo una rápida eliminación de patógenos.

Afinidad, avidez y reactividad cruzada

No todos los anticuerpos se unen con la misma fuerza, especificidad y estabilidad. De hecho, los anticuerpos presentan diferentes afinidades (atracción) dependiendo de la complementariedad molecular entre las moléculas de antígeno y anticuerpo. Un anticuerpo con una mayor afinidad por un antígeno particular se uniría de manera más fuerte y estable. Se esperaría presentar una defensa más desafiante contra el patógeno correspondiente al antígeno específico.

Figura: Afinidad de anticuerpos, avidez y reactividad cruzada: (a) La afinidad se refiere a la fuerza de interacciones individuales entre antígeno y anticuerpo, mientras que la avidez se refiere a la fuerza de todas las interacciones combinadas. (b) Un anticuerpo puede reaccionar de forma cruzada con diferentes epítopos.

El término avidez describe la unión por clases de anticuerpos que se secretan como estructuras unidas multivalentes (como IgM e IgA). Aunque la avidez mide la fuerza de unión, así como lo hace la afinidad, la avidez no es simplemente la suma de las afinidades de los anticuerpos en una estructura multimérica. La avidez depende del número de sitios de unión idénticos en el antígeno que se está detectando, así como de otros factores físicos y químicos. Típicamente, los anticuerpos multiméricos, como IgM pentamérica, se clasifican como que tienen menor afinidad que los anticuerpos monoméricos, pero alta avidez. Esencialmente, el hecho de que los anticuerpos multiméricos puedan unirse a muchos antígenos simultáneamente equilibra su fuerza de unión ligeramente menor para cada interacción anticuerpo/antígeno.

Los anticuerpos secretados después de unirse a un epítopo en un antígeno pueden exhibir reactividad cruzada para los mismos epítopos o similares en diferentes antígenos. La reactividad cruzada ocurre cuando un anticuerpo no se une al antígeno que provocó su síntesis y secreción, sino a un antígeno diferente. Debido a que un epítopo corresponde a una región tan pequeña (la superficie de aproximadamente cuatro a seis aminoácidos), es posible que diferentes macromoléculas exhiban las mismas identidades y orientaciones moleculares en regiones cortas.

La reactividad cruzada puede ser beneficiosa si un individuo desarrolla inmunidad a varios patógenos relacionados a pesar de haber estado expuesto o vacunado contra solo uno de ellos. Por ejemplo, la reactividad cruzada de anticuerpos puede ocurrir contra las estructuras superficiales similares de varias bacterias Gram-negativas. Por el contrario, los anticuerpos producidos contra componentes moleculares patógenos que se asemejan a las automoléculas pueden marcar incorrectamente las células huésped para su destrucción, causando daño autoinmune Los pacientes que desarrollan lupus eritematoso sistémico (LES) suelen presentar anticuerpos que reaccionan con su propio ADN. Estos anticuerpos pueden haberse producido inicialmente contra el ácido nucleico de microorganismos, pero posteriormente reaccionaron de forma cruzada con autoantígenos. Este fenómeno también se llama mimetismo molecular.