Los haptenos son moléculas pequeñas que provocan una respuesta inmunitaria solo cuando se unen a un portador grande, como una proteína ; el portador puede ser uno que tampoco provoque una respuesta inmunitaria por sí mismo (en general, solo moléculas grandes, agentes infecciosos o materias extrañas insolubles pueden provocar una respuesta inmunitaria en el cuerpo). Una vez que el cuerpo ha generado anticuerpos contra un aducto portador de hapteno, el hapteno de molécula pequeña también puede unirse al anticuerpo, pero normalmente no iniciará una respuesta inmunitaria; por lo general, solo el aducto portador de hapteno puede hacer esto. A veces, el hapteno de molécula pequeña puede incluso bloquear la respuesta inmune al aducto portador del hapteno al evitar que el aducto se una al anticuerpo, un proceso llamado inhibición del hapteno .
Los mecanismos de ausencia de respuesta inmunitaria pueden variar e implican mecanismos inmunológicos complejos, pero pueden incluir señales coestimuladoras ausentes o insuficientes de las células presentadoras de antígenos .
Los haptenos se han utilizado para estudiar la dermatitis alérgica de contacto (DCA) y los mecanismos de la enfermedad inflamatoria intestinal (EII) para inducir respuestas de tipo autoinmunitario. [1]
El concepto de haptenos surgió del trabajo de Karl Landsteiner , [2] [3] quien también fue pionero en el uso de haptenos sintéticos para estudiar fenómenos inmunoquímicos. [4]
Ejemplos de haptenos
Los primeros haptenos investigados fueron la anilina y sus derivados carboxilo ( ácido o- , m- y p-aminobenzoico ). [5]
Un ejemplo bien conocido de hapteno es el urushiol , que es la toxina que se encuentra en la hiedra venenosa . Cuando se absorbe a través de la piel de una planta de hiedra venenosa, el urushiol sufre oxidación en las células de la piel para generar el hapteno real, una molécula reactiva de tipo quinona , que luego reacciona con las proteínas de la piel para formar aductos de hapteno. Por lo general, la primera exposición solo causa sensibilización, en la que hay una proliferación de células T efectoras. Después de una segunda exposición posterior, las células T proliferadas pueden activarse, generando una reacción inmune que produce ampollas típicas de una exposición a la hiedra venenosa.
Algunos haptenos pueden inducir enfermedades autoinmunes . Un ejemplo es la hidralazina , un fármaco reductor de la presión arterial que en ocasiones puede producir lupus eritematoso inducido por fármacos en determinadas personas. Este también parece ser el mecanismo por el cual el halotano, un gas anestésico, puede causar una hepatitis potencialmente mortal , así como el mecanismo por el cual los fármacos del tipo penicilina causan anemia hemolítica autoinmune .
Otros haptenos que se usan comúnmente en aplicaciones de biología molecular incluyen fluoresceína , biotina , digoxigenina y dinitrofenol .
Por último, la alergia al níquel es causada por iones metálicos de níquel que penetran en la piel y se unen a las proteínas de la piel.
Conjugación de Hapten
Debido a su naturaleza y propiedades, los aductos portadores de hapteno han sido esenciales en inmunología . Se han utilizado para evaluar las propiedades de epítopos y anticuerpos específicos. Son importantes en la purificación y producción de anticuerpos monoclonales . También son vitales en el desarrollo de inmunoensayos cuantitativos y cualitativos sensibles . [6] Sin embargo, para lograr los mejores y más deseables resultados, se necesitan muchos factores en el diseño de conjugados de haptenos. Estos incluyen el método de conjugación del hapteno, el tipo de vehículo utilizado y la densidad del hapteno. Las variaciones en estos factores podrían conducir a diferentes fuerzas de la respuesta inmune hacia el determinante antigénico recién formado.
En general, estas proteínas transportadoras deben ser inmunogénicas y contener suficientes residuos de aminoácidos en las cadenas laterales reactivas para conjugarse con los haptenos. Dependiendo de los haptenos que se utilicen, otros factores al considerar las proteínas transportadoras podrían incluir su toxicidad in vivo, disponibilidad comercial y costo. [6]
Los portadores más comunes incluyen globulina sérica , albúmina , ovoalbúmina y muchos otros. Aunque las proteínas se emplean principalmente para la conjugación de haptenos, también podrían usarse polipéptidos sintéticos tales como ácido poli-L-glutámico , polisacáridos y liposomas . [6]
Métodos de conjugación de hapteno
Al seleccionar un método adecuado para la conjugación del hapteno, deben identificarse los grupos funcionales del hapteno y su portador. Dependiendo de los grupos presentes, se podría emplear una de las dos estrategias principales:
- Reacción química espontánea: se utiliza cuando el hapteno es una molécula química reactiva como los anhídridos y los isocianatos . Este método de conjugación es espontáneo y no se necesitan agentes de reticulación. [6]
- Reticulación de moléculas intermedias: este método se aplica principalmente a haptenos no reactivos. Los agentes con al menos dos grupos químicamente reactivos tales como carbodiimida o glutaraldehído son para ayudar a la conjugación de haptenos con sus portadores. El grado de reticulación depende de la relación de hapteno / portador a agente de acoplamiento, la concentración de hapteno / portador y la temperatura, pH del medio ambiente. [6]
- Carbodiimida : Un grupo de compuestos con una fórmula general de RN = C = NR ', donde R y R' son alifáticos (es decir, dietilcarbodiimida) o aromáticos (es decir, difenilcarbodiimida). La conjugación usando una carbodiimida requiere la presencia de α o ɛ-amino y un grupo carboxilo . El grupo amino generalmente proviene del residuo lisilo de la proteína transportadora, mientras que el grupo carboxilo proviene del hapteno. El mecanismo exacto de esta reacción aún se desconoce. Sin embargo, se proponen dos vías. El primero postula que se forma un intermedio que puede reaccionar con una amina . El segundo indica que un reordenamiento de una acil urea , el producto secundario principal de la reacción a alta temperatura, se ha producido. [7]
- Glutaraldehído : este método funciona mediante la reacción entre glutaraldehído con grupos amina para formar bases de Schiff o productos de adición de doble enlace tipo Michael. El rendimiento de conjugados se puede controlar variando el pH de la reacción. Un pH más alto daría lugar a más intermedios de base de Schiff y posteriormente conduciría al aumento en el número y tamaño de conjugados de hapteno. En general, la reticulación que involucra al glutaraldehído es muy estable. Sin embargo, los animales inmunizados tienden a regconizar los puentes de reticulación del glutaraldehído como epítopos. [8]
- Electroforesis capilar de alto rendimiento: la electroforesis capilar de alto rendimiento (HPCE) es un método alternativo para optimizar la conjugación proteína-hapteno. El HPCE se usa predominantemente para separar carbohidratos con una capacidad de separación muy alta. Existen numerosas ventajas en el uso de HPCE como técnica para investigar ciertos conjugados, como por ejemplo, solo se requieren tamaños de muestra diminutos (nl). Además, no es necesario que la muestra utilizada sea pura y no es necesario ningún tipo de radiomarcaje. Un gran beneficio de este método de conjugación de haptenos es que existe un análisis automatizado de la muestra y la prueba de las interacciones de la muestra se puede determinar en solución libre. Este método de conjugación proteína-hapteno es excepcionalmente eficaz con conjugados de densidades de epítopo bajas, donde por lo demás es muy difícil por el uso de otros métodos para determinar su movilidad eléctrica o iónica. [9] [10]
Hapten inhibición
La inhibición del hapteno o "semi-hapteno" es la inhibición de una respuesta de hipersensibilidad de tipo III . En la inhibición, las moléculas de hapteno libres se unen con anticuerpos hacia esa molécula sin causar la respuesta inmune, dejando menos anticuerpos que se unan al aducto inmunogénico de hapteno-proteína. Un ejemplo de un inhibidor de hapteno es el dextrano 1 , que es una pequeña fracción (1 kilodalton ) del complejo de dextrano completo, que es suficiente para unir anticuerpos anti-dextrano, pero insuficiente para dar como resultado la formación de complejos inmunes y las respuestas inmunes resultantes. [11]
Ver también
- Toxina
- Antígeno
Referencias
- ^ Erkes, Dan; Selvan, Senthamil (2014). "Hipersensibilidad de contacto inducida por hapteno, reacciones autoinmunes y regresión tumoral: plausibilidad de mediar la inmunidad antitumoral" . Revista de investigación en inmunología . Hindawi. 2014 : 1–28. doi : 10.1155 / 2014/175265 . PMC 4052058 . PMID 24949488 .
- ^ Landsteiner, Karl (1945). La especificidad de las reacciones serológicas . Cambridge: Universidad de Harvard. Prensa.
- ^ Landsteiner, Karl (1990). La especificidad de las reacciones serológicas, segunda edición, revisada . Publicaciones de Courier Dover. ISBN 978-0-486-66203-9.
- ^ Shreder, Kevin (marzo de 2000). "Haptens sintéticos como sondas de inmunorreconocimiento y respuesta de anticuerpos". Métodos . 20 (3): 372–379. doi : 10.1006 / meth.1999.0929 . PMID 10694458 .
- ^ Basado en K. Landsteiner, 1962, La especificidad de las reacciones serológicas , Dover Press
- ^ a b c d e Lemus, Ranulfo; Karol, Meryl H. (2008). Conjugación de Haptens . Métodos y protocolos de alergia . Métodos en Medicina Molecular. 138 . págs. 167-182. doi : 10.1007 / 978-1-59745-366-0_14 . ISBN 9780896038967. PMID 18612607 .
- ^ Bauminger, Sara; Wilchek, Meir (1980). "[7] el uso de carbodiimidas en la preparación de conjugados inmunizantes". Las técnicas de inmunoquímica, Parte A . Métodos en enzimología. 70 . págs. 151-159. doi : 10.1016 / s0076-6879 (80) 70046-0 . ISBN 9780121819705. PMID 6999295 .
- ^ Carter, John (1 de enero de 1996). "Conjugación de péptidos a proteínas portadoras a través de glutaraldehído" . El manual de protocolos de proteínas . págs. 679–687. doi : 10.1007 / 978-1-60327-259-9_117 . ISBN 978-0-89603-338-2.
- ^ Frøkiaer, H .; Sorensen, H .; Sørensen, JC; Sørensen, S. (24 de noviembre de 1995). "Optimización de la conjugación hapteno-proteína mediante electroforesis capilar de alto rendimiento". Journal of Chromatography A . 717 (1–2): 75–81. doi : 10.1016 / 0021-9673 (95) 00642-X . ISSN 0021-9673 . PMID 8520687 .
- ^ Stratis-Cullum, D., McMasters, Sun, Pellegrino, Paul M y Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. (2009). Evaluación de electroforesis capilar con sonda de afinidad de la unión del aptámero a la bacteria Campylobacter jejuni (ARL-TR (Aberdeen Proving Ground, Maryland); 5015). Adelphi, MD: Laboratorio de Investigación del Ejército.
- ^ Promiten, información sobre medicamentos del catálogo oficial de medicamentos sueco. Última actualización: 17/02/2005.
enlaces externos
- Haptens en los títulos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .