Isotipos. Funciones Biológicas

Isotipos de Igs

María J. Calzada mariajose.calzada@uam.es

Inmunología Dpt. Medicina

Libro digital

Características estructurales y funcionales

¿Cuáles son las Funciones de LB?

LTh

1. Presentación antigénica a LTh (vía MHCII)

LB

2. Respuesta humoral mediada por Abs

Célula plasmática

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Función de las Inmunoglobulinas: Isotipos

• La misión principal de las inmunoglobulinas es la de reaccionar con los antígenos para facilitar su eliminación.

• Las inmunoglobulinas reaccionan con el antígeno de dos formas:

1. Unidas al linfocito B formando el receptor BCR, lo que les permite reaccionar con el antígeno de forma nativa, y que el linfocito B pueda actuar como eficaz célula presentadora.

2. Libres en los fluidos. Permite actuar a las inmunoglobulinas como anticuerpos en distintas funciones biológicas.

Inmunoglobulinas: Estructura-Función

Son glicoproteínas solubles o de membrana cuya función principal es unir el antígeno para eliminar los microorganismos que lo producen.

Receptor LB

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Clasificación de las Inmunoglobulinas: Isotipos

Las cadenas pesadas son las responsables de las propiedades biológicas de las Igs

La región constante está formada por diferentes dominios tipo inmunoglobulina

+ info

IgG 3 dominios

IgD 3 dominios

IgE 4 dominios

IgA 3 dominios

IgM 4 dominios

Azúcares asociados a los diferentes isotipos

Clasificación de las Inmunoglobulinas: Isotipos

¿Cuál es la ventaja de la existencia de diferentes isotipos de inmunoglobulinas?

Isotipos

Evolución en la producción de Igs

¿Todos los tipos de inmunoglobulinas se expresan en todos los estadíos del desarrollo animal?

Características de la Interacción Ag-Ac

Especificidad de la reacción - Acs. monoespecíficos - Reacción cruzada/especificidad insuficiente - Acs poli-específicos: Acs contra Ags con características estructurales comunes (ej. Acs contra DNA) Exceso de especificidad Puede conllevar a un fallo en la interacción Ag-Ac si se producen pequeñas variaciones en el Ag (ej. Existencia de varias isoformas etc.)

Isotipos

Monómero 146-170 kDa

IgG

• Secretada x células plasmáticas del bazo, ganglios linfáticos y medula ósea.

• Se encuentra en mayor concentración en suero (70-75%).

• Isotipo principal , representando entre el 80 y el 85% de las Ig en el suero y calostro, siendo el + importante en la respuesta 2ª a Ag timo-dependientes.

• 1ª línea defensa en recién nacido -> son las únicas que atraviesan la placenta en primates y roedores, en menor proporción en perros y gatos.

Isotipos

IgG

• Existen cuatro subclases en humanos, que se diferencian estructuralmente entre sí por el tamaño de la región bisagra y el número de puentes disulfuro entre las cadenas pesadas.

Isotipo

Nº S-S

[suero] mg/mL

opsoninas

activación complemento

IgG1 2 9 +++ ++

IgG2 4 3 +/- +

IgG3 11 1 +++ +++

IgG4 4 0,5 - -

• Estas distintas subclases se deben a que en la línea germinal existen cuatro genes Cg, si bien estos comparten 90-95% de sus secuencias. Ello nos indica, además, que han divergido hace poco tiempo en la escala evolutiva a partir de un gen ancestral común.

• Las IgG poseen gran capacidad de desarrollar elevada afinidad de unión al antígeno.

• Son las mayoritarias durante la respuesta secundaria.

Funciones IgG

• Opsonización de antígenos para la fagocitosis por los macrófagos y los neutrófilos

• Activación de la vía clásica de complemento

• Citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos mediada por los linfocitos NK

• Inmunidad neonatal: transferencia de anticuerpos maternos a través de la placenta y del intestino

• Inhibición por retroalimentación de la activación del linfocito B

• Neutralización de microbios y toxinas

Funciones IgM

Actúa principalmente en los compartimentos vasculares. En forma monomérica unida a la membrana de los linfocitos B, aparece el primero en su ontogenía y constituye el receptor de las células B.. Secretada forma dímeros o pentámeros.

• Se encuentra en la mayor parte de los mamíferos.

• Segunda en concentración en el suero.

• Peso molecular 900 kDa/180 kDa cada monómero

• Los diferentes monómeros están unidos entre si -> un pentámero, mediante pequeño polipéptido muy rico en Cys -> cadena J.

• Su papel gran importancia como 1ª inmunoglobulina de defensa en la respuesta 1ª humoral. Aunque grado de afinidad para reaccionar con Ag es < IgG, Su formación pentamérica permite unirse de forma múltiple con Ag aumentando la avidez.

• Ig particularmente efectiva en procesos de NEUTRALIZACIÓN frente a un gran número de bacterias Gram - y virus.
• Tb importante -> activación de la vía clásica del complemento.

Funciones IgA

• De mayor relevancia en las secreciones externas: mucosas, piel, glándula mamaria, saliva, lágrimas.

• Estructura molecular: dimero, fragmento secretorio, cadena J.

• Peso molecular: 360,000 Da.

• Función: evitar la adhesión de los antigenos a las superficies corporales, como Ac BLOQUEANTE o NEUTRALIZADOR en las mucosas.

• Importante en la inmunidad del recién nacido. Se transfiere al recién nacido durante la lactancia.

Funciones IgE

• Su concentración en el suero es baja. Presente sólo en mamíferos

• Papel destacado en la inmunidad frente a helmintos.

• Se encuentra unida a eosinófilos y mastocitos permitiendo que liberen sustancias antiinflamatorias, proteína ppal básica y proteína ppal catiónica, eficaces en la destrucción del parásito.

• Media las reacciones de hipersensibilidad.

• Cumple una función importante en el control de la funcionalidad de la barrera endotelial y, en consecuencia, en el desarrollo de los fenómenos inflamatorios ya que activa la degranulación de los mastocitos, lo que estimula la secreción de sustancias vasoactivas que producen vasodilatación (histamina).

Funciones IgD

• No existe en todas las especies, únicamente en primates y roedores.

• Es básicamente un BCR (superficie de los linfocitos)

• Región bisagra mas larga que otras inmunoglobulinas.

• Su expresión se pierde en las células B de memoria

• Función? No muy bien conocida.
• Receptor de membrana implicado en la diferenciación?
• Diferenciación LB memoria?

Funciones biológicas de las Inmunoglobulinas

Activación del complemento

01

02

Opsonización

Citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos

03

04

Neutralización

05

Protección de mucosas

06

Aglutinación

07

Eliminación parásitos

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La activación del complemento

• El complemento es un mecanismo inespecífico de la defensa del sistema inmune (inmunidad innata) que interviene en muchas reacciones inflamatorias, citotóxicas y de activación de macrófagos.

• Se activa por varios mecanismos. Algunas Igs pueden activar el complemento por la conocida como vía clásica.
• Es llevado a cabo fundamentalmente por la IgM seguido de la IgG mediante sus fragmentos Fc.
• Esta activación por Ac, que están unidos a la membrana de una célula infectada o una bacteria, desencadena una acción citotóxica de gran eficacia capaz de destruir la membrana celular. (poro ataque a la membrana)

La activación del complemento

Opsonización

• Es el fenómeno por el cual los anticuerpos que envuelven un antígeno (bacteria, virus, etc) activan la fagocitosis mediante los receptores Fc de los macrófagos, neutrófilos o polimorfonucleares.
• Estimula la fagocitosis y destrucción del patógeno.

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Opsonización

Opsonización de Patógenos para su mejor fagocitosis.

Receptores leucocitarios de Fc. Unen las zonas constantes de los Ac, promoviendo la fagocitosis de los microorganismos o partículas cubiertos de Igs.

FcR Unión

CD64 IgG1 y 3 (IgG2a y 2b)

CD32 IgG1 y 3

CD16 IgG

Abbas 10th edition

Citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos.

• Isotipos IgG unen un antígeno en la membrana de una célula dejando la región Fc libre.
• Fc se une a receptores en células con capacidad citotóxica : NK y Macrófagos

• Inducen la citotoxicidad para eliminar la célula infectada.

Abbas 10th edition

Neutralización

Es el fenómeno por el cual algunos isotipos de inmunoglobulinas: IgG, IgM e IgA Son capaces unirse a una toxina, bacteria o virus y neutralizar su actividad.

Abbas 10th edition

Aglutinación

• La aglutinación de partículas, bacteria y/o virus es otra de las actividades biológicas de las inmunoglobulinas, sobre todo de la IgM.
• Precipita los agentes patógenos (Ags) evitando su unión a otras células y facilitando así su eliminación en el bazo

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Eliminación de parásitos helmintos.

Hipersensibilidad mediada por Ac (IgE). Activación de Mastocitos.

Los mediadores de la degranulación de Mastocitos

- Inducen broncoconstricción y movimientos peristálticos

- Las quemoquinas y citoquinas producidas por los mastocitos atraen eosinófilos

*link tema de Hipersensibilidad tipo I

Eliminación de parásitos

Activación de eosinófilos

Mecanismos de acción:

• Liberación de gránulos
• Producción de radicales de oxígeno
• Fagocitosis
• Señalización a otras células

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Funciones biológicas de las Inmunoglobulinas

¿Cómo podemos utilizar los anticuerpos en medicina?

Anticuerpos monoclonales y policlonales

¿Qué es un antisuero?

• Es una mezcla de anticuerpos procedentes de la activación de distintos clones de linfocitos B tras la inmunización repetida con el antígeno de interés. Anticuerpos poli-clonales (procedentes de varios clones). Reconocen el antígeno inmunizante, pero cada uno de ellos con distinta especificidad y afinidad.

• Anticuerpos monoclonales: Procedentes de un único clon de linfocitos B. Reconocen epítopos únicos con la misma especificidad y afinidad.

Descubrimiento de los hibridomas.

Factorías de los anticuerpos monoclonales

Descubrimiento 1975

1984

Niels K. Jerne

César. Milstein

Georges. Köhler

¿Qué es un hibridoma?

Generación de Anticuerpos monoclonales

Abas 10ª edic.

Inmunización

01

02

Aislamiento

03

Fusión

• Primera generación

04

Selección

05

Cultivo

06

Análisis

07

Producción

Generación de Anticuerpos monoclonales

• Segunda generación

• Anticuerpos monoclonales quiméricos/humanizados

Quiméricos: 70% humanos 30% ratón Región constante humana Región variable murina

Humanizados: 90% humanos 10% ratón Región variable y constante humana Región hipervariable murina

Generación de Anticuerpos monoclonales

Aumentando cooperatividad-especificidad-función efectora

Quieres saber más sobre la generación de mAbs?

Generación de Anticuerpos monoclonales

Aplicaciones de los Anticuerpos monoclonales

¿Sabías que el descubrimiento de los Anticuerpos Monoclonales ha contribuido al diagnóstico y tratamiento de un gran número de Enfermedades?

REVOLUCIÓN BIOTECNOLÓGICA

Anticuerpos Monoclonales

DIAGNÓTISCO Análisis de células, moléculas específicas, antígenos tumorales, niveles hormonales, citocinas, grupos sanguíneos

INVESTIGACIÓN Inmunología, Biología celular, Microbiología, Neurofisiología, Oncología. Campo marino, Ecología, Parasitología...........

TERAPIA Cáncer, Enf. Autoinmunes, infarto, degeneración macular

Aplicaciones de los Anticuerpos monoclonales

Sanchez-Madrid´s Group

REPASO

¡Completa el siguiente quiz !

EMPEZAR

QUIZ

PREGUNTA 1/13

La inmunoglobulina IgM

a) Forma pentámeros en el suero

b) En la superficie de los linfocitos B es monomérica

c) Se induce en la respuesta primaria

d) Tiene gran capacidad aglutinante

e) Todas las respuestas son correctas

QUIZ

PREGUNTA 2/13

El cambio de isotipo

¡Correcto!

c) Es independiente de la interacción de linfocitos B con el antígeno

a) Es un reordenamiento de los genes de las inmunoglobulinas para la formación del dominio VH

b) Ocurre en las respuestas secundarias

d) Ocurre tanto a nivel de las cadenas ligeras como pesadas

e) Ocurre simultáneamente al reordenamiento VDJ

QUIZ

PREGUNTA 3/13

¡Correcto!

Los antígenos timo independientes

a) Son antígenos proteicos no procesados en el timo

b) Requieren la cooperación T-B

c) No inducen memoria inmunológica

d) No inducen respuestas del isotipo IgM

e) Todas las respuestas son correctas

QUIZ

¡Correcto!

PREGUNTA 4/13

La mayor afinidad de los anticuerpos producidos en una respuesta secundaria se debe a

b) Reordenamiento de los genes que codifican para las regiones constantes de las inmunoglobulinas

a) La mayor producción de IgG

c) La colaboración de T y B

d) Los fenómenos de hipermutación somática

e) La interacción de CD40-CD40 ligando

QUIZ

PREGUNTA 5/13

La respuesta secundaria de anticuerpos se caracteriza por

¡Correcto!

c) Mayor producción de anticuerpos con la misma especificidad y afinidad que los producidos en las respuestas primarias

a) Producción mayoritaria de IgG

b) Producción mayoritaria de IgM

d) Reordenamiento de los genes que codifican para las regiones variables de las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas

e) Las respuestas a y c son correctas

QUIZ

PREGUNTA 6/13

¡Correcto!

La región Fab de las inmunoglobulinas

a) Contiene las regiones hipervariables y constantes de las cadenas pesadas

b) Comprende el extremo c-terminal que confiere la especificidad

c) Es la región más importante para el reconocimiento del antígeno

d) Contiene las regiones constantes de las cadenas pesadas

QUIZ

¡Correcto!

PREGUNTA 7/13

Los anticuerpos monoclonales son

c) Se generan a partir de hibridomas de células B con cualquier célula tumoral

b) Son anticuerpos idénticos producidos por diferentes clones de linfocitos B con una especificidad única

a) Son anticuerpos idénticos producidos por un clon único de linfocitos B

d) Se generan a partir de células plasmáticas de ratones transgénicos sin inmunización previa

e) Se pueden generar anticuerpos monoclonales con especificidad múltiple frente a diferentes antígenos

QUIZ

PREGUNTA 8/13

¡Correcto!

La opsonización

a) Es el fenómeno que facilita la fagocitosis de patógenos mediada por receptores Fc de los fagocitos

b) Es un proceso en el cual las inmunoglobulinas neutralizan el antígeno para bloquear su unión a células fagocíticas.

c) La opsonina principal en este proceso es la IgM

e) Es un fenómeno similar a la neutralización mediada por anticuerpos

d) La región Fab (variable) es reconocida por receptores de las células fagocíticas

QUIZ

PREGUNTA 9/13

Indique cuál de los siguientes eventos ocurre primero en la ontogenia de los linfocitos B

¡Correcto!

c) Expresión de inmunoglobulina de superficie

a) El reordenamiento de la cadena pesada

b) Reordenamiento VDJ de la cadena ligera kappa

e) Reordenamiento VDJ de la cadena ligera tipo lambda

d) Maduración de la afinidad

QUIZ

¡Correcto!

PREGUNTA 10/13

El reordenamiento somático del DNA en un linfocito B maduro ocurre

c) En el cambio de isotipo de las Inmunoglobulinas

a) En los reordenamientos VDJ

b) En los fenómenos de exclusión alélica

d) El reordenamiento de los genes de las cadenas ligeras

e) En todos los anteriores

QUIZ

PREGUNTA 11/13

Para la maduración de la afinidad de los anticuerpos en las respuestas secundarias se requiere

¡Correcto!

a) La cooperación entre linfocitos T y B

b) La producción de IgG

c) El cambio de isotipo

d) Reordenamiento de genes de las regiones variables

e) Todas las respuestas anteriores son ciertas

QUIZ

PREGUNTA 12/13

¡Correcto!

La edición del receptor

c) Permite al linfocito cambiar su afinidad por Ags propios. Mecanismo de tolerancia

a) Es un reordenamiento de secuencias en la región variable de las cadenas ligeras

b) Ocurre durante la ontogenia del LB en la médula ósea

d) No depende de Ag extraño ni de la interacción con LT

e) Todas son correctas

QUIZ

PREGUNTA 13/13

¡Correcto!

La exclusión alélica

a) Es un mecanismo de generación de diversidad de los receptores de linfocitos

b) Se produce por la recombinación simultánea de alelos paternos y maternos

c) Es importante para aumentar la afinidad del receptor por su Ag

d) Evita la duplicación de alelos en las cadenas de las inmunoglobulinas

e) La respuesta a y d son correctas

QUIZ

¡Correcto!

PREGUNTA 13/13

Las células pre-B se caracterizan por

a) Expresar IgM en membrana

c) Expresar cadena µ citoplasmatica

b) Su capacidad de responder al Ag

e) No haber experimentado aún fenómenos de recombinación VDJ

d) Expresar IgD en superficie

QUIZ

¡Correcto!

PREGUNTA 13/13

Un marcador característico de LB humanos es

a) CD4

c) CD19

b) El receptor para IFN-g

e) La integrina VLA-4

d) La selectina L

QUIZ

¡Correcto!

INicio

QUIZ

¡ERROR!

¡Oh vaya!Esa no debe ser la respuesta correcta.

VUELVE A INTENTARLO

Cada clase y subclase de Igs actúa como un adaptador para los diferentes tipos de efectores de la respuesta inmune. Cada uno de estos efectores es específico para responder a un determinado patógeno. Por tanto, el sistema inmune puede así ajustar el tipo de respuesta generada de acuerdo al tipo de anticuerpo que la ha producido.

Mecanismos de acción: Liberación de gránulos: Los eosinófilos liberan proteínas contenidas en sus gránulos que son tóxicas para los parásitos y pueden destruirlos. Producción de radicales de oxígeno: Generan especies reactivas de oxígeno, como los radicales superóxido y el peróxido de hidrógeno. Estos radicales son potentes oxidantes que dañan el ADN, lípidos y proteínas del parásito, provocando su muerte celular. Fagocitosis: Aunque menos eficientes que otros leucocitos en bacterias, los eosinófilos pueden fagocitar complejos antígeno-anticuerpo que se forman en la superficie del parásito. Señalización a otras células: Envían señales químicas que reclutan y activan a otras células inmunitarias para que se unan a la lucha contra el parásito, reforzando la respuesta inmune.