Dr. Gene Mayer

BACTERIOLOGÍA INMUNOLOGÍA MICOLOGÍA PARASITOLOGÍA VIROLOGÍA

EN INGLÉS

 

IMMUNOLOGÍA – CAPÍTULO TRES 

ANTÍGENOS

Traducido por: Rosario Murguía-Fuentes y Dr. Fernando Enríquez-Rincón

VIDEOCONFERENCIA
EN INGLÉS

CENTRO DE INVESTIGACION Y DE ESTUDIOS AVANZADOS DEL  IPN

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LECTURA RECOMENDADA

Roitt, et al. Immunology, 5th Ed., pp7, 113-114, 144-145
Murray, et al. Medical Microbiology, 3 rd Ed., pp 91-92

 

 

OBJETIVOS DE ENSEÑANZA

Comparar y contrastar inmunógeno, antígeno y hapteno

Describir los factores que influyen en la inmunogenicidad

Definir la naturaleza química de los inmunógenos

Comparar las estructuras de los antígenos T-independientes y T-dependientes

Introducir el concepto de conjugado hapteno-acarreador y describir su estructura

Conocer las características de los determinantes antigénicos

Introducir el concepto de superantígenos

 

I. DEFINICIONES 

A. Inmunógeno
Una sustancia que induce una respuesta inmune específica.

B. Antígeno (Ag)
Una sustancia que reacciona con los productos de una respuesta inmune específica.

C. Hapteno
Una sustancia no-inmunogénica pero que puede reaccionar con los productos de una respuesta inmune específica. Los haptenos son pequeñas moléculas incapaces de inducir una respuesta inmune por si solos pero cuando se administran acoplados a una molécula acarreadora, si la inducen. Los haptenos libres, sin embargo, pueden reaccionar con productos de la respuesta inmune después de haber sido inducidos éstos. Los haptenos tienen características de antigenicidad pero no de inmunogenicidad.

D. Epitopo o Determinante Antigénico
Aquella porción de un antígeno que se combina  con los productos de la respuesta inmune específica.

E. Anticuerpo (Ac)
Una proteína específica producida en respuesta a un inmunógeno y la cual reacciona con un antígeno.

 

II. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INMUNOGENICIDAD 

A. Contribución del Inmunógeno 

1. Ser extraño
El sistema inmune normalmente discrimina entre lo propio y lo no propio. Solo aquellas moléculas extrañas a lo propio son inmunogénicas.

2. Tamaño
No hay un tamaño absoluto a partir del cual una sustancia sea determinada como inmunogénica. Sin embargo, en general, mientras más grandes sean las moléculas más inmunogénicas podrán ser.

3. Composición química
En general, mientras mayor sea la complejidad química de las moléculas más inmunogénicas serán. Los determinantes antigénicos son creados por la secuencia primaria de los  residuos dentro del polímero y/o por las  estructuras secundarias, terciarias o cuaternarias de la molécula.

4. Forma Física
En general los antígenos particulados son mas inmunogénicos que los solubles y los antígenos desnaturalizados son mas antigénicos que sus forma nativas.

5. Degradabilidad
Los antígenos que son fácilmente fagocitados son generalmente más inmunogénicos. Esto es debido a que para la mayoría de los antígenos (antígenos T-dependientes, ver más adelante) el desarrollo de una respuesta inmune requiere de que el antígeno sea fagocitado, procesado y presentado a las células T cooperadoras (helper) por una célula presentadora de antígeno (APC, del ingles antigen presenting cell)

PALABRAS CLAVE Inmunógeno
Antígeno
Hapteno
Epitopo
Determinante antigénico
Anticuerpo
Antígeno T-independiente
Antígeno T-dependiente Conjugado hapteno-acarreador
Determinante nativo
Determinante haptenico
Superantígeno

B. Contribución del Sistema Biológico  

1. Factores genéticos
Algunas sustancias son inmunogénicas sólo en un tipo de especie pero no en otras. Similarmente, algunas sustancias son inmunogénicas en un individuo pero no en otros (hay respondedores y no-respondedores). Las especies o los individuos pueden carecer o tener alterados los genes que codifican para un receptor específico de antígeno en las células B y en las células T o pueden no tener los genes apropiados necesarios para que las APC presenten el antígeno a los linfocitos T cooperadores.

2. Edad
La edad también influye en la inmunogenicidad. Usualmente los muy jóvenes y los muy viejos la habilidad para montar una respuesta inmune en respuesta a un inmunógeno se encuentra disminuida.

C. Métodos de administración 

1. Dosis
La dosis de administración de un inmunógeno puede influir en su inmunogenicidad. Hay una dosis de antígeno por arriba o por abajo del umbral en la cual la respuesta inmune no será óptima.

2. Ruta de administración
Generalmente la vía subcutánea es mejor que la vía intravenosa o intragástrica. La vía de administración de antígeno puede también alterar la naturaleza de la respuesta.

3. Adyuvantes
Las sustancias que pueden incrementar la respuesta inmune a un inmunógeno son llamadas adyuvantes. Sin embargo, el uso de adyuvantes es a menudo obstaculizado por efectos indeseables como son la fiebre  y la inflamación.

 

 

III. NATURALEZA QUÍMICA DE LOS INMUNÓGENOS

A. Proteínas
La vasta  mayoría de los inmunógenos son proteínas. Estas pueden ser proteínas puras o bien glicoproteínas o lipoproteínas. En general las proteínas son muy buenos inmunógenos.

B. Polisacáridos
Polisacáridos puros y lipopolisacáridos son buenos inmunógenos.

C. Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son generalmente inmunógenos débiles. Sin embargo pueden llegar a ser inmunogénicos cuando se encuentran formando una sola cadena o cuando se encuentran acoplados a proteínas.

D. Lípidos
En general los lípidos no son inmunogénicos pero pueden comportarse como haptenos.

 

ag-1.jpg (22758 bytes)  Figura 1
En un antígeno, el mismo determinante antigénico está repetido muchas veces

IV. TIPO DE ANTÍGENOS 

A. Antígenos T-independientes
 Son aquellos antígenos que pueden estimular directamente a los linfocitos B para producir anticuerpos sin requerir de la presencia de los linfocitos T cooperadores. En general los lipopolisacáridos son antígenos T-independientes. La respuesta a estos antígenos difiere de la respuesta inducida por otros antígenos.

Propiedades de los antígenos T-independientes

1. Estructura polimérica
Estos antígenos se caracterizan por presentar el mismo determinante antigénico repetido varias veces como se ilustra en la Figura 1.

2. Activación policlonal de las células B
Varios de estos antígenos pueden activar clonas específicas de células B para otros antígenos (activación policlonal). Los antígenos T-independientes pueden ser subdivididos en Tipo 1 y Tipo 2, basados en su habilidad para llevar acabo la activación policlonal. El Tipo 1 es un activador policlonal mientras que el tipo 2 no.

 
3. Resistencia a la degradación
Los antígenos timo-independientes son por lo general más resistentes a la degradación de tal forma que persisten por periodos largos de tiempo estimulando contínuamente al sistema inmune.

 

ag-2a.jpg (9088 bytes) Figura 2
Los antígenos T-dependientes se caracterizan por unas cuantas copias de muchos diferentes determinantes antigénicos

B. Antígenos T-dependientes
Los antígenos timo-dependientes son aquellos que no pueden estimular directamente la producción de anticuerpos sin la ayuda de las células T. Las proteínas son antígenos T-dependientes. Estructuralmente estos antígenos son caracterizados por la presentar pocas copias de muchos diferentes determinantes antigénicos como se ilustra en la Figura 2.

 

V. CONJUGADOS HAPTENO-ACARREADOR 

A. Definición
Los conjugados hapteno-acarreador son moléculas inmunogénicas en las cuales los haptenos han sido covalentemente unidos. La parte inmunogénica del conjugado es el acarreador.
ag-3.jpg (29870 bytes) Figura 3
Los conjugados hapteno-acarreador tienen determinantes natives del acarreador así como los nuevos determinantes del hapteno

B.  Estructura
Estructuralmente estos conjugados se caracterizan por tener determinantes antigénicos nativos del acarreador así como nuevos determinantes creados por el hapteno (determinantes hapténicos) como se ilustra en la Figura 3. Los determinantes nuevos están formados por el hapteno y por algunos pocos de los residuos del acarreador adyacentes, aunque el anticuerpo producido contra el determinante también va a reaccionar con el hapteno libre. En dichos conjugados el tipo de acarreador determina si la respuesta será T-independiente o T-dependiente.

ag-4.jpg (48615 bytes)  Figura 4
Los determinantes antigénicos de esta proteína que contiene hierro, están usualmente limitados a aquellas porciones mostradas en negro, que son accesibles a los anticuerpos

 

VI. DETERMINANTES ANTIGÉNICOS 

A. Determinantes reconocidos por las células B

1.  Composición
Los determinantes antigénicos reconocidas por las células B y los anticuerpos secretados por éstas son creados por la secuencia primaria de residuos en el polímero (determinantes lineares o secuenciales) y/o por la estructura secundaria, terciaria o cuaternaria (determinantes conformacionales).

2. Tamaño
En general los determinantes son pequeños y están limitados a aproximadamente 4-8 residuos (aminoácidos o azúcares). El sitio de combinación de un anticuerpo acomodará un determinante antigénico de 4-8 residuos.

3. Número
Aunque en teoría cada 4-8 residuos pueden constituir un determinante antigénico separado, en la práctica el número de determinantes antigénicos por antígeno es mucho más bajo que lo que teóricamente sería posible. Usualmente los determinantes antigénicos están limitados por aquellas porciones del antígeno que son accesibles a los anticuerpos como se ilustra en la Figura 4 (representados en negro).

 

 

B. Determinantes reconocidas por las células T

1. Composición - Los determinantes antigénicos reconocidos por las células T son creados por la secuencia primaria de aminoácidos en las proteínas. Las células T no reconocen polisacáridos o ácidos nucleicos. Por esta razón los polisacáridos son generalmente antígenos T-independientes y las proteínas son antígenos T-dependientes. Los determinantes no necesitan estar expuestos en la superficie del antígeno ya que su reconocimiento por la célula T requiere que el éste sea proteolíticamente degradado en péptidos más pequeños. Los péptidos libres no son reconocidos por las células T, más bien los péptidos se asocian con moléculas codificadas por el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) y es este complejo de moléculas MHC+péptido el que es reconocido por las células T. Algunas células T pueden reconocer lípidos en conjunto con una molécula del MHC llamada CD1.

2. Tamaño
En general los determinantes antigénicos son pequeños y están limitados a aproximadamente de 8 a 15 aminoácidos.

3. Número
A pesar de que en teoría cada residuo de 8 a 15 aminoácidos puede constituir un determinante antigénico, en la práctica, el número de determinantes antigénicos por antígeno es mucho menor de lo que teóricamente es posible. Los determinantes antigénicos están limitados a aquellas porciones del antígeno que se pueden unir a moléculas del MHC. Es por esto que puede haber diferencias en las respuestas de diferentes individuos.

 

ag-6.jpg (86724 bytes)  Figura  5
Los superantígenos activan a una gran proporción de células T en contraste con los antígenos T-dependientes convencionales

VII. SUPERANTÍGENOS 

Cuando el sistema inmune encuentra un antígeno convencional T-dependiente, solo una pequeña fracción (1 en 104-105) de la población de células T es capaz de reconocer el antígeno y ser activada (respuesta monoclonal/oligoclonal). De cualquier forma, hay algunos antígenos que activan policlonalmente a una fracción grande de las células T (más del 25 %). Estos antígenos son llamados superantígenos

Ejemplos de superantígenos incluyen: enterotoxinas de estafilococos (envenenamiento por alimentos), toxina de choque tóxico de estafilococos (síndrome de choque tóxico), toxinas exfoliantes de estafilococos (síndrome de piel escaldada) y exotoxinas pirogénicas de estreptococos (shock). A pesar de que los superantígenos bacterianos son los más estudiados hay superantígenos asociados a virus y otros microorganismos. 

Las enfermedades asociadas con la exposición a superantígenos son, en parte, debidas a la hiperactivación del sistema inmune y la subsecuente liberación de citocinas biológicamente activas por parte de las células T activadas.  

 

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