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REACCIÓN ANTIGENÓ – ANTICUERPÓ

QFB David Livingstone Montemayor Vega

REACCIÓN ANTÍGENO – ANTICUERPO

REACCIÓN ANTÍGENO – ANTICUERPO INTRODUCCIÓN Las moléculas de anticuerpo se unen específicamente al antígeno que indujo su formación. En 1887, R. Krauss descubre que antígenos en solución, puestos en presencia de un suero que contiene anticuerpos dirigidos contra ellos, se precipitaban. K. Landsteiner demostró la gran especificidad de los anticuerpos, al usar moléculas de hapteno a las que les hacía pequeñas modificaciones (como mover un sustituyente de la posición orto a la posición meta en un anillo de seis átomos de carbono) y las cuales eran reconocidas por los anticuerpos (Figura 1).

Figura 1. Karl Landsteiner sintetizó haptenos donde cambiaba la posición de uno de los sustituyentes de la posición orto a la posición meta, y después de inmunizar conejos con cada uno de ellos, observó que los anticuerpos dirigidos contra el hapteno con los sustituyentes en posición orto no reconocían a los haptenos con los sustituyentes en la posición meta.

Se inmunizaba a un conejo con el hapteno que tiene los sustituyentes en posición orto, y se obtiene suero. Al poner en contacto el suero del conejo con el hapteno en posición orto, reacciona con él, pero el hapteno con los sutituyentes en posición meta no reacciona con el suero. Con estos experimentos, Landsteiner demostró sin lugar a dudas la extraordinaria especificidad de los anticuerpos. TIPOS DE ENLACE QUE PARTICIPAN EN LA REACCIÓN Ag – Ab. En la unión antígeno – anticuerpo no participan los enlaces covalentes ni los enlaces iónicos. Las moléculas se mantienen unidas por medio de enlaces débiles como fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno, atracciones electrostáticas y enlaces hidrófobos. FUERZAS DE VAN DER WAALS. Son fuerzas relacionadas con los movimientos de electrones. Estos movimientos provocan la formación de campos eléctricos instantáneos que polarizan las moléculas. De ésta forma las moléculas con campos eléctricos opuestos se atraen entre sí. Estas fuerzas son bastante débiles, y sólo desempeñan un papel importante en caso de una complementaridad estrecha entre el Ág y el Ab (Figura 2).

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Figura 2. Fuerzas de Van Der Waals. Atracciones eléctricas entre los campos eléctrcos de las moléculas.

FUERZAS ELECTROSTÁTICAS También reciben el nombre de fuerzas coulómbicas. Son aquellas ligadas a la atracción que se ejerce entre grupos iónicos de carga eléctrica opuesta. Por ejemplo: el grupo amino (NH3+) de un aminoácido y el grupo carboxílico (COO-) de otro aminoácido (Figura 3).

Figura 3. Fuerzas electrostáticas. Fuerzas de atracción entre grupos iónicos de carga eléctrica opuesta.

PUENTES DE HIDRÓGENO También reciben el nombre de “enlaces de hidrógeno”. Son enlaces de débil energía entre átomos electropositivos (hidrógeno) y átomos electronegativos (oxígeno y nitrógeno). La estabilidad de estos enlaces depende de la presencia de moléculas de agua. Aumenta al disminuir la temperatura (Figura 4).

Figura 4. Puentes de hidrógeno. Atracción entre átomos de electronegatividad diferente. Su estabilidad depende del número de enlaces formados.

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ENLACES HIDRÓFOBOS. Algunos aminoácidos tienen la tendencia a separar moléculas de agua del disolvente, provocando una reducción del número de moléculas de agua en su cercanía, y por lo tanto, un incremento energético que aumenta la estabilidad de la captación (Figura 5).

Figura 5. Los enlaces hidrofóbicos son la tendencia de algunos aminoácidos de separar las moléculas de agua que hay en su cercanía.

Concluimos entonces; en la unión antígeno – anticuerpo participan varios tipos de enlaces químicos, todos ellos débiles, pero que en conjunto proporcionan la suficiente fuerza para mantener a las moléculas unidas. Dado que los enlaces son débiles, la unión antígeno – anticuerpo es reversible, y haciendo cambios en el pH pueden separarse las moléculas. La fuerza de los enlaces es mayor cuando es mayor la complementaridad tridimensional de ambas moléculas. CONDICIONES FISICOQUÍMIAS QUE INFLUYEN EN LA UNIÓN ANTÍGENO – ANTICUERPO. Algunas condiciones fisicoquímicas pueden influir en la unión del antígeno a su anticuerpo. Entre ellas tenemos: a. pH. La unión del antígeno a su anticuerpo puede revertirse si se cambia el pH del medio donde se encuentran. b. Temperatura. Cambios en la temperatura pueden influir en la fuerza de unión del antígeno y su anticuerpo. La temperatura ideal para que se lleve a cabo esa unión en de 37 ºC, es decir, la temperatura normal del cuerpo humano. PROPIEDADES DE LOS ANTÍGENOS Y ANTCUERPOS. Para explicar lo que se observa en el laboratorio cuando se ponen en contacto antígeno y sus anticuerpos, debemos considerar lo siguiente: La mayoría de los antígenos contienen más de dos epitopos en su estructura, mientras que los anticuerpos solamente tienen dos sitios de unión al antígeno. Por ello decimos que los antígenos son polivalentes y los anticuerpos son bivalentes. Algunas de las propiedades de los anticuerpos son:

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AVIDEZ: Capacidad de los antisueros (contiene anticuerpos) para ejercer algunas propiedades biológicas que son consecuencia de la unión antígeno – anticuerpo, como la aglutinación, precipitación, neutralización, etc. AFINIDAD: Capacidad de un antisuero para unirse a su antígeno. Algunas de las consecuencias de la unión del antígeno con el anticuerpo son: a. La modificación conformacional (cambios en la estructura tridimensional) del antígeno, lo que impide que tenga actividad biológica. b. Si el antígeno es una bacteria, la unión antígeno – anticuerpo induce la activación de la vía clásica del complemento, lo que provoca la lisis de la célula bacteriana. c. Las células fagocíticas se unen mediante sus receptores de membrana a la fracción Fc de los anticuerpos, lo que facilita la endocitosis y posterior destrucción y eliminación del microrganismo. REACCIONES ANTÍGENO – ANTICUERPO EN EL LABORATORIO. En 1896, H.E. Durham y M. von Gruber describen la aglutinación específica de los anticuerpos con los antígenos que indujeron su producción. Observan que al inocular un animal con una bacteria, y días después extraer suero y ponerlo en contacto con la bacteria, el suero aglutina a las células bacterianas. Ese mismo año, Georges F. I. Widal propone aprovechar éste fenómeno para realizar el diagnóstico en el laboratorio de la tifoidea, basándose en que una persona sana, que no ha estado en contacto con la bacteria que causa la tifoidea, no ha producido anticuerpos contra ella, y al poner en contacto el suero con la bacteria, no aglutinará a las bacterias; mientras que una persona que ha estado en contacto con la bacteria, tiene anticuerpos en su suero y por lo tanto, al poner suero de la persona en contacto con las bacterias las aglutinará. Las reacciones antígeno – anticuerpo se clasifican en tres grupos en base a los resultados que se observan, de la siguiente manera:

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Los métodos primarios son aquellos en los que únicamente se observa la reacción antígeno – anticuerpo sin tomar en cuenta los efectos que ésta unión tenga. Algunos métodos considerados en éste grupo son: inmunofluorescencia, prueba de Farr, diálisis al equilibrio, extinción de la fluorescencia, dosificación radioinmunológicas. En los métodos secundarios, lo que se observa son las consecuencias in vitro de la unión antígeno – anticuerpo, es decir, fenómenos que ocurren fuera de un ser vivo. Algunas de estas consecuencias pueden ser la aglutinación, la precipitación, neutralización y reacciones que dependen del complemento. Este tipo de métodos son los más comúnmente utilizados en un laboratorio de análisis clínicos. Los métodos terciarios son aquellos que observan las consecuencias de la unión antígeno – anticuerpo in vivo, es decir, en un ser vivo. Algunos ejemplos de éstos métodos son pruebas para anafilaxia como serían la anafilaxia cutánea pasiva o el choque anafiláctico, reacción de Arthus y hemólisis intravascular. Los métodos primarios y secundarios, se estudiarán en un capítulo posterior, por lo que en éste momento sólo describiremos los métodos secundarios más comúnmente utilizados, que son la aglutinación y la precipitación. FENÓMENO DE ZONA Al hacer reaccionar un antígeno con su anticuerpo en proporciones óptimas, se presenta el fenómeno de aglutinación o de precipitación, dependiendo de si el antígeno es soluble (precipitación) o si es particulado (aglutinación). Si las concentraciones de antígeno de o anticuerpo se encuentran en exceso una respecto a la otra (exceso de antígeno o exceso de anticuerpo) la cantidad de precipitado o de aglutinación disminuye o no se observa, presentándose lo que se conoce como fenómeno de prozona. Si se mantiene constante la concentración de anticuerpo y se agregan cantidades pequeñas de antígeno, o si se agregan cantidades muy altas de antígeno, no se observa precipitación o aglutinación (Figura 6).

Figura 6. Fenómeno de zona. En la zona de exceso de anticuerpo, la concentración del anticuerpo es mayor que la concentración del antígeno, por lo que la cantidad de precipitación o aglutinación en pequeña. En la zona de equivalencia las concentraciones de anticuerpo y antígeno son óptimas, por lo que la cantidad de precipitación o aglutinación en máxima, mientras que en la zona de exceso de antígeno la concentración del antígeno es mayor que la de anticuerpo, por lo que la cantidad de precipitado o aglutinación disminuye.

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Éste fenómeno puede explicarse por el tipo de aglomerados que se forman entre los antígenos y los anticuerpos, como se muestra en la figura 7.

Figura 7. Teoría de la red. En las zonas de exceso de anticuerpo y antígeno no se forman complejos antígeno–anticuerpo lo suficientemente grandes como para precipitar o aglutinar, mientras que en la zona de equivalencia, al ser óptimas las concentraciones de anticuerpo y antígeno, se forma un complejo lo suficientemente grande para precipitar o aglutinar.

PRECIPITACIÓN Y AGLUTINACIÓN. Las reacciones de aglutinación o precipitación pueden clasificarse de la siguiente forma:

Cuando el antígeno es soluble, se presenta el fenómeno de precipitación, y cuando el antígeno es particulado se presenta la aglutinación. La aglutinación a su vez puede ser activa o pasiva. Es activa cuando el antígeno pertenece a la partícula de manera natural, por ejemplo, los flagelos de una bacteria o los azúcares de los eritrocitos que determinan el grupo sanguíneo. Es pasiva cuando de forma artificial se han unido los antígenos a las partículas, por ejemplo la unión de la proteína C reactiva a partículas de latex. Algunos tipos de precipitación son: Inmunodifusión en gel. Se enfrentan antígenos y anticuerpos colocándolos en hoyos o pozos circulares adyacentes hechos en la agarosa, para que se formen líneas de precipitación entre ellos (figura 8). QFB DAVID LIVINGSTONE MONTEMAYOR VEGA

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Figura 8.Inmunodifusión en gel. Se coloca el antígeno y el anticuerpo en pozos y se permite que difundan a través del gel. Cuando se ponen en contacto en la zona de equivalencia, se forman bandas de precipitación.

Inmunoelecroforesis. Cuando los antígenos se encuentran en mezclas complejas (como el suero), es necesario separarlas primero en base a sus cargas eléctricas por electroforesis y posteriormente realizar la inmunodifusión para visualizarlos por medio de precipitación (Figura 9).

Figura 9. Inmunoelectroforesis. Los antígenos se separan primero al someterlos a un campo eléctrico y posteriormente se realiza la inmunodifusión.

Inmunodifusión radial. En ésta técnica se puede cuantificar la cantidad de anticuerpos. Se incorpora al gel una cantidad conocida de los anticuerpos correspondientes, con lo que al aplicar la muestra de antígeno al hoyo y dejarla difundir libremente, se forma un precipitado circular, en forma radial. El diámetro del círculo de precipitado es proporcional a la concentración de antígenos (Figura 10).

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Figura 10. Inmunodifusión radial. El diámetro del círculo de precipitación es proporcional a la concentración de antígeno en la muestra. Se realiza una curva de calibración con cantidades conocidas del antígeno y se interpolan los valores de las muestras desconocidas.

Un ejemplo de la aglutinación activa es la determinación de los grupos sanguíneos ABO, determinación de antígenos febriles o determinación del antígeno de Brucella abortus por la técnica de Rosa de Bengala (Figura 11).

Figura 11. Aglutinación en placa. Aglutinación positiva en placa con el antígeno Rosa de Bengala.

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