Interacción antígeno-anticuerpo
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La interacción antígeno-anticuerpo, o reacción antígeno-anticuerpo , es una interacción química específica entre los anticuerpos producidos por las células B de los glóbulos blancos y los antígenos durante la reacción inmunitaria . Los antígenos y los anticuerpos se combinan mediante un proceso llamado aglutinación. Es la reacción fundamental en el cuerpo mediante la cual el cuerpo está protegido de moléculas extrañas complejas, como patógenos y sus toxinas químicas. En la sangre, los antígenos se unen específicamente y con alta afinidad por anticuerpos para formar un complejo antígeno-anticuerpo. Luego, el complejo inmunológico se transporta a los sistemas celulares donde puede destruirse o desactivarse.

La primera descripción correcta de la reacción antígeno-anticuerpo fue dada por Richard J. Goldberg en la Universidad de Wisconsin en 1952. [1] [2] Llegó a ser conocida como "teoría de Goldberg" (de la reacción antígeno-anticuerpo). [3]

Hay varios tipos de anticuerpos y antígenos, y cada anticuerpo es capaz de unirse solo a un antígeno específico. La especificidad de la unión se debe a la constitución química específica de cada anticuerpo. El determinante antigénico o epítopo es reconocido por el paratopo del anticuerpo, situado en la región variable de la cadena polipeptídica. La región variable, a su vez, tiene regiones hipervariables que son secuencias de aminoácidos únicas en cada anticuerpo. Los antígenos se unen a los anticuerpos a través de interacciones débiles y no covalentes, como interacciones electrostáticas , enlaces de hidrógeno , fuerzas de Van der Waals e interacciones hidrófobas . [4]

Los principios de especificidad y reactividad cruzada de la interacción antígeno-anticuerpo son útiles en el laboratorio clínico con fines de diagnóstico. Una aplicación básica es la determinación del grupo sanguíneo ABO. También se utiliza como técnica molecular para la infección con diferentes patógenos, como el VIH, microbios y parásitos helmintos.

Base molecular

La inmunidad desarrollada cuando un individuo está expuesto a antígenos se llama inmunidad adaptativa o adquirida, en contraste con la inmunidad desarrollada al nacer, que es inmunidad innata. La inmunidad adquirida depende de la interacción entre los antígenos y un grupo de proteínas llamadas anticuerpos producidas por las células B de la sangre. Hay muchos anticuerpos y cada uno es específico para un tipo particular de antígeno. Por tanto, la respuesta inmune en la inmunidad adquirida se debe a la unión precisa de los antígenos al anticuerpo. Solo un área muy pequeña de los antígenos y las moléculas de anticuerpos interactúan realmente a través de sitios de unión complementarios, llamados epítopos en los antígenos y paratopos en los anticuerpos. [5]

Estructura de anticuerpos

Modelo estructural de una molécula de anticuerpo. Las porciones redondeadas indican los sitios de unión al antígeno.

En un anticuerpo, la región Fab (fragmento, unión a antígeno) se forma a partir del extremo amino terminal de las cadenas ligera y pesada del polipéptido de inmunoglobulina . Esta región, denominada dominio variable (V), está compuesta por secuencias de aminoácidos que definen cada tipo de anticuerpo y su afinidad de unión a un antígeno. La secuencia combinada de cadena ligera variable (V L ) y cadena pesada variable (V H ) crea tres regiones hipervariables (HV1, HV2 y HV3). En V Lestos son aproximadamente de los residuos 28 a 35, de 49 a 59 y de 92 a 103, respectivamente. HV3 es la parte más variable. Por tanto, estas regiones pueden ser parte de un paratopo, la parte de un anticuerpo que reconoce y se une a un antígeno. El resto de la región V entre las regiones hipervariables se denominan regiones marco. Cada dominio V tiene cuatro dominios marco, a saber, FR1, FR2, FR3 y FR4. [4] [6]

Estructura del antígeno de lisozima de huevo de gallina (HEL). (A) La estructura 3-D de HEL (representación CPK) junto con tres Abs (representación de cinta). (B) La estructura de HEL coloreada de acuerdo con los mismos tres epítopos que en (A). (C) La estructura de HEL coloreada de acuerdo con los epítopos predichos por Discotope (azul claro), elipro (violeta) y seppa (rosa).

Propiedades

Base química de la interacción antígeno-anticuerpo

Los anticuerpos se unen a los antígenos a través de interacciones químicas débiles y la unión es esencialmente no covalente . Se sabe que las interacciones electrostáticas , los enlaces de hidrógeno , las fuerzas de van der Waals y las interacciones hidrófobas están involucradas dependiendo de los sitios de interacción. [7] [8] Los enlaces no covalentes entre el anticuerpo y el antígeno también pueden estar mediados por moléculas de agua interfaciales. Dichos enlaces indirectos pueden contribuir al fenómeno de reactividad cruzada, es decir, el reconocimiento de antígenos diferentes pero relacionados por un solo anticuerpo. [9]

Afinidad de la interacción

El antígeno y el anticuerpo interactúan a través de una unión de alta afinidad similar a la de un candado y una llave. [10] Existe un equilibrio dinámico para la unión. Por ejemplo, la reacción es reversible y se puede expresar como:

donde [Ab] es la concentración de anticuerpo y [Ag] es la concentración de antígeno , ya sea en estado libre ([Ab], [Ag]) o unido ([AbAg]).

Por tanto, la constante de asociación de equilibrio se puede representar como:

donde K es la constante de equilibrio .

Recíprocamente la constante de disociación será:

Sin embargo, estas ecuaciones son aplicables solo a la unión de un solo epítopo, es decir, un antígeno en un anticuerpo. Dado que el anticuerpo tiene necesariamente dos paratopos y, en muchas circunstancias, se produce una unión compleja, el equilibrio de unión múltiple se puede resumir como:

donde, en equilibrio, c es la concentración de ligando libre, r representa la relación entre la concentración de ligando unido y la concentración total de anticuerpo yn es el número máximo de sitios de unión por molécula de anticuerpo (la valencia del anticuerpo). [11] [12]

La fuerza general de la unión de un anticuerpo a un antígeno se denomina avidez por ese antígeno. Dado que los anticuerpos son bivalentes o polivalentes, esta es la suma de las fortalezas de las interacciones anticuerpo-antígeno individuales. La fuerza de una interacción individual entre un único sitio de unión en un anticuerpo y su epítopo diana se denomina afinidad de esa interacción. [13]

La avidez y la afinidad se pueden juzgar por la constante de disociación de las interacciones que describen. Cuanto menor sea la constante de disociación, mayor será la avidez o afinidad y más fuerte la interacción. [14] [15]

Enfermedad autoinmune

Normalmente, los anticuerpos pueden detectar y diferenciar las moléculas del exterior del cuerpo y las que se producen dentro del cuerpo como resultado de las actividades celulares. Auto moléculas ignoradas por el sistema inmunológico. Sin embargo, en determinadas condiciones, los anticuerpos reconocen las moléculas propias como antígenos y desencadenan respuestas inmunes inesperadas. Esto da como resultado diferentes enfermedades autoinmunes según el tipo de antígenos y anticuerpos involucrados. Tales condiciones son siempre dañinas y, a veces, mortales. Aún no se comprende la naturaleza exacta de la interacción anticuerpo-antígeno en las enfermedades autoinmunes. [16] [17]

Solicitud

La interacción antígeno-anticuerpo se utiliza en técnicas de laboratorio para pruebas serológicas de compatibilidad sanguínea y diversas infecciones patógenas. El más básico es la determinación del grupo sanguíneo ABO, que es útil para transfusiones de sangre. [18] Las aplicaciones sofisticadas incluyen ELISA , [19] inmunospot ligado a enzimas (Elispot), inmunofluorescencia e inmunoelectroforesis. [20] [21] [22]

Reacción de precipitación

Los antígenos solubles se combinan con los anticuerpos solubles en presencia de un electrolito a una temperatura y un pH adecuados para formar un complejo visible insoluble. A esto se le llama reacción de precipitación. Se utiliza para la determinación cualitativa y cuantitativa de antígenos y anticuerpos. Implica la reacción del antígeno soluble con los anticuerpos solubles para formar un gran entrelazamiento agravado llamado enrejado. [23] Ocurre en dos etapas distintas. En primer lugar, el antígeno y el anticuerpo forman rápidamente complejos antígeno-anticuerpo en pocos segundos y esto es seguido por una reacción más lenta en la que los complejos anticuerpo-antígeno forman redes que precipitan de la solución. [24] [25]

Una prueba de anillo especial es útil para el diagnóstico de carbunco y la determinación de adulteración en los alimentos. [26] [27]

Reacción de aglutinación

Actúa sobre la reacción antígeno-anticuerpo en la que los anticuerpos se entrecruzan con los antígenos particulados, lo que da como resultado la aglutinación visible de la partícula. Hay dos tipos, a saber, aglutinación activa y pasiva. [28] Se utilizan en análisis de sangre para el diagnóstico de fiebre entérica. [29] [30]

Referencias

  1. ^ Goldberg, Richard J. (1952). "Una teoría de las reacciones del anticuerpo-antígeno. I. Teoría de las reacciones del antígeno multivalente con el anticuerpo bivalente y univalente". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 74 (22): 5715–5725. doi : 10.1021 / ja01142a045 .
  2. ^ Sahimi, Muhammad (1994). Aplicaciones de la teoría de la percolación . Londres: CRC Press. pag. 257. ISBN 978-0-203-22153-2.
  3. ↑ Spires, JA (1958). "Teoría de Goldberg de reacciones antígeno-anticuerpo in vitro" . Inmunologia . 1 (2): 89–102. PMC 1423897 . PMID 13538526 .  
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enlaces externos

  • Reacción antígeno-anticuerpo
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