Antígenos, inmungenicidad

Se conocen diferentes factores que determinan la capacidad de un antígeno de inducir una respuesta inmunitaria

La capacidad de un antígeno de inducir una respuesta inmunitaria o inmunogenicidad depende de la interacción del inmunógeno con el organismo; por ello el estudio de la inmunogenicidad debe incluir los factores relativos a la sustancia, factores relativos al anfitrión e incluso factores relacionados con la forma en que se administra el antígeno.

A.- Factores relativos a la sustancia

Carácter extraño: los mejores inmunógenos son aquellas sustancias cuya composición y estructura son diferentes a las sustancias presentes en el anfitrión ya que el sistema inmunitario es capaz de responder frente a aquellas sustancias que reconoce como extrañas (o ajenas).

La constitución química y antigénica de los seres vivos depende de la información genética contenida en su patrimonio genético. Dos individuos con el mismo genotipo (gemelos) tienen el mismo grupo de antígenos en sus células y líquidos corporales y por ende los antígenos de uno no son inmunogénicos para el otro; sin embargo, individuos de la misma especie pero que difieren genéticamente pueden presentar sustancias no idénticas y con más razón individuos de especies diferentes (Figura 1). Cuanto mayor sea la disparidad genética entre el organismo de donde procede la sustancia y el anfitrión que la recibe, mayor será su inmunogenicidad.

Figura 1. La inmunogenicidad depende del carácter extraño de la sustancia. El sistema inmunitario responde frente a sustancias que reconoce como extrañas, por ello responde contra microorganismos así como también células y tejidos procedentes de animales u otras personas y en ocasiones excepcionales responde frente antígenos propios

El término xenoantígeno hace referencia a aquellos antígenos que proceden de especies diferentes al anfitrión como las proteínas pertenecientes a los microorganismos que causan enfermedades en los humanos. Los aloantígenos son antígenos que proceden de individuos que pertenecen a la misma especie que el anfitrión pero que difieren desde el punto de vista genético como por ejemplo los antígenos de grupo sanguíneo. Los autoantígenos, son antígenos que proceden del anfitrión y que en circunstancias excepcionales inducen una respuesta inmunitaria. De los tres (xenoantígenos, aloantígenos y autoantígenos), los inmunógenos más potentes son los xenoantígenos gracias a su carácter extraño.

Peso molecular: hay una correlación directa entre el peso molecular del inmunógeno y la inmunogenicidad de una sustancia; cuanto mayor sea el peso molecular (tamaño) de una sustancia mayor será su inmunogenicidad.

Naturaleza química y composición: los mejores inmunógenos son las sustancias de naturaleza proteica. Los carbohidratos y lípidos tienen una inmunogenicidad variable que depende en gran medida de su tamaño y composición. Los polímeros compuestos de un solo tipo de azúcar o de un solo tipo de aminoácido (homopolímeros) inducen una respuesta inmunitaria débil mientras que los copolímeros son buenos inmunogénos. Por otra parte, las proteínas con aminoácidos aromáticos como la fenilalanina y el triptófano son más inmunógenas que aquellas que no poseen en su estructura este tipo de aminoácidos.

B.- Factores relativos al anfitrión

Constitución genética: cada individuo tiene un conjunto de genes que hace posible el reconocimiento del antígeno y en consecuencia la respuesta inmunitaria inducida frente a un antígeno depende de su constitución genética. Los genes “de reconocimiento” para el antígeno que existen en cada individuo hacen que algunos individuos respondan mejor frente a ciertos antígenos. Cuando ocurre una epidemia algunos de los individuos infectados enferman y desarrollan una pobre respuesta inmunitaria mientras que otros presentan pocos o ningún síntoma asociado a la infección, estos últimos no enferman gracias a que fueron capaces de desarrollar una respuesta inmunitaria frente a los antígenos derivados del microorganismo causante de la epidemia. 

Edad, estado nutricional y las inmunodeficiencias: un individuo con un sistema inmunitario inmaduro, envejecido o deprimido responde débilmente o no responde frente a un antígeno mientras que ese mismo antígeno es capaz de generar una respuesta inmunitaria satisfactoria en individuos con edades intermedias, bien nutridos y libres de inmunodeficiencias. 

C.- Factores relativos a la forma de administración

Vía de administración: los antígenos pueden administrarse por vía intravenosa, intradérmica, subcutánea, intramuscular e intraperitoneal ya que estas vías permiten colocar el antígeno en contacto con el sistema inmunitario sin alteración y facilita su interacción con las células que participan en el desarrollo de la respuesta. Así mismo, la vía de administración determina el tipo de respuesta; por ejemplo, la administración intravenosa de un antígeno provoca respuestas inmunitarias de tipo humoral ya que los antígenos administrados por esta vía son llevados al bazo, el principal órgano productor de anticuerpos. Si el antígeno se administra vía subcutánea o intradérmica pasa primero a los ganglios linfáticos locales lo que favorece el desarrollo de una respuesta inmunitaria celular. La clase o el isotipo de anticuerpo producido en la respuesta generada después de la administración de un inmunógeno también depende de la vía de administración; las vías antes mencionadas inducen la producción de anticuerpos de clase IgG mientras que si el antígeno se administra por vía oral (como ocurre en la administración de la vacuna contra los rotavirus) o por vía respiratoria (Ej., las vacunas contra rinovirus) se producen anticuerpos de clase IgA.

Dosis: la cantidad administrada de un inmunógeno determina el desarrollo de la respuesta inmunitaria y varía según el antígeno a administrar y la especie receptora. Dosis muy baja del inmunógeno puede no estimular suficientes linfocitos para generar una respuesta satisfactoria; por otra parte, dosis muy elevadas pueden inducir anergia o la incapacidad de de los linfocitos de responder a los antígenos y con ello generar tolerancia.

Número e intervalo entre las dosis: después de la primera administración de un antígeno los anticuerpos son de clase IgM y se encuentran en concentraciones bajas, la segunda administración del antígeno estimula la síntesis de anticuerpos de clase IgG, predominantemente y la concentración de los mismos es más elevada que después de la primera administración. Con cada administración del antígeno la concentración de anticuerpos y la memoria inmunitaria aumenta hasta alcanzar un nivel adecuado que protege al individuo. Para cada sistema antígeno/anfitrión debe determinarse las condiciones más adecuadas que induzcan el nivel de protección requerido.

Uso de adyuvantes: los adyuvantes son productos de origen biológico que incrementan la inmunogenicidad de un antígeno. Los adyuvantes evitan la degradación de los antígenos y dan origen a un depósito desde el cual se libera lentamente el antígeno y con ello prolongan el estímulo antigénico, además inducen la formación de granulomas donde se reúnen las células que participan en las reacciones inmunitarias. Pueden incrementar las señales que necesitan las células linfoides favoreciendo el desarrollo de la respuesta frente a los antígenos. Debido a que los adyuvantes incrementan el poder inmunógeno de un antígeno frecuentemente son añadidos a las vacunas. Entre los adyuvantes más comúnmente usados para estimular la respuesta inmunitaria en humanos se mencionan las sales de sulfato de aluminio y potasio (o alumbre) y preparaciones que contienen bacterias tales como Bordetella pertussis y Mycobacterium spp (Cuadro 1). 

Cuadro 1. Adyuvantes de uso común y sus mecanismos de acción

No todas las respuestas inmunitarias inducen protección

Ciertas infecciones inducen una respuesta inmunitaria "cuantitativamente" importante pero dicha respuesta no protege al individuo de futuras infecciones; tal es el caso de las infecciones causadas por los parásitos maláricos o los parásitos que causan la leishmaniasis y por ello el individuo puede sufrir reinfecciones a pesar de tener anticuerpos que reaccionan con el microorganismo.

Los antígenos inmunodominantes son aquellos que poseen una inmunogenicidad elevada y por ende son los que inducen una respuesta inmunitaria. No obstante, el hecho de que un antígeno sea inmunodominante no significa que la respuesta inducida por ellos sea capaz de proteger frente a una determinada enfermedad. Durante la producción de una vacuna es necesario seleccionar antígenos que sean inmunodominantes y además que induzcan una respuesta inmunitaria protectora.

Algunos antígenos son capaces de estimular un gran número de linfocitos por lo que se conocen como superantígenos

Ciertas proteínas de origen bacteriano o viral tienen la capacidad de estimular a un gran número de linfocitos T, estas proteínas interaccionan con los linfocitos T de una manera distinta a como lo hacen los antígenos convencionales; generando una señal de activación tan potente que provoca la activación y proliferación de hasta el 20% de los linfocitos T (los antígenos convencionales sólo consiguen estimular a menos del 0,1% del total de linfocitos T). 

Los superantígenos son los inmunoestimulantes naturales más potentes que se conocen. Un ejemplo de superantígeno son las enterotóxinas producidas por Staphylococcus aureus (una bacteria) responsable de una enfermedad conocida como intoxicación alimentaria. La intoxicación alimentaria es una enfermedad poco frecuente pero muy grave.  Los linfocitos T activados por las enterotóxinas de S. aureus secretan gran cantidad de citocinas (o mensajeros químicos) que provocan fiebre, diarrea e hipotensión lo que a su vez puede conducir a un choque tóxico y potencialmente, la muerte. 

Algunos antígenos propios no inducen respuestas autoinmunes porque están fuera del alcance de los linfocitos

El término antígenos secuestrados hace referencia a antígenos propios que por su ubicación anatómica no son accesibles al sistema inmunitario en el período durante el cual se induce tolerancia a los antígenos propios. A manera de ejemplo puede mencionarse las proteínas del cristalino, del sistema nervioso central, los testículos o la tiroides. Estos antígenos, normalmente “atrapados” son inaccesibles al sistema inmunitario y gracias a eso no inducen una respuesta inmunitaria; no obstante, durante ciertas circunstancias como traumatismos o procesos inflamatorios intensos pueden “liberarse” y dar origen a una respuesta inmunitaria que comprometería la salud del individuo.

Antígeno recombinante, un antígeno elaborado en el laboratorio

Un antígeno recombinante es aquel producido gracias a la tecnología del ADN recombinante. Para ello la secuencia del gen que codifica el antígeno se inserta en un plásmido y este se utiliza para transformar a una bacteria; posteriormente, el microorganismo produce in vitro el antígeno de interés. Algunas pruebas de laboratorio para la detección de anticuerpos anti-Trypanosoma cruzi (protozoario, agente etiológico de la tripanosomiasis americana o enfermedad de Chagas) usan este tipo de antígenos. También, gracias a la tecnología del ADN recombinante ha sido posible preparar la vacuna contra la hepatitis B usando el antígeno de superficie del virus de la hepatistis B.