IMMUNITAT HUMORAL: TEORIA, MECANISMES EFECTORS, EXEMPLES - CIÈNCIA - 2025

La immunitat humoral, també coneguda com la resposta immune mediada per anticossos, és un dels mecanismes de defensa més importants dels organismes enfront de la invasió per microorganismes o toxines extracel·lulars.

Concretament, la immunitat humoral fa referència a la immunitat mediada per factors sanguinis, que són proteïnes de l'sèrum conegudes com "anticossos" que funcionen en les respostes a infeccions i que són produïdes específicament en resposta a la presència de "antígens".

Alguns dels efectes dels anticossos produïts durant la resposta immune humoral (Font: Becky Boone via Wikimedia Commons)

El sistema immune d'un mamífer pot dividir-se en sistema immune innat i sistema immune adaptatiu. El sistema immune innat consisteix en els diferents elements que funcionen com a barreres físiques i químiques contra l'ingrés d'agents invasors a el cos.

Entre aquestes barreres hi ha els epitelis i algunes de les substàncies produïdes per aquests; també participen alguns tipus de cèl·lules específics que, en conjunt, representen el primer sistema de defensa el cos.

El sistema immune adaptatiu o específic és una mica més complex i "evolucionat", ja que es desencadena en resposta a l'exposició a agents infecciosos o a l'contacte amb determinats microorganismes, encara que tots dos sistemes usualment treballen en conjunt.

Es diu que és un sistema específic perquè passa en resposta a determinants definits i està intervingut per cèl·lules summament especialitzades que, a més, tenen la capacitat de "recordar" i respondre més ràpidament i amb més "força" o "eficàcia" a exposicions reiterades a l' mateix agent invasor.

La immunitat humoral és una de les subcategories de la immunitat adaptativa o específica, que també es classifica en immunitat cel·lular. Tots dos tipus de respostes es diferencien entre si segons el component de sistema immunitari que hi participa.

teoria

La teoria de la immunitat humoral, que va ser producte d'intensos anys d'investigació i debat, proposa que la immunitat està intervinguda per substàncies presents en els fluids corporals o els "humors".

Aquesta teoria va ser desenvolupada per molts científics, que independentment van estudiar i van descriure a molts dels efectors implicats en aquests mecanismes de la resposta.

Paul Ehrlich va ser potser un dels més influents, ja que va ser qui va realitzar els estudis més profunds sobre la complementarietat antigen-anticòs a principis de 1900.

Una mica d'història

El reconegut immunòleg Rudolph Virchow, el 1858, va establir que totes les patologies corporals es devien a el mal funcionament dels elements cel·lulars responsables de la protecció, més que a un "desajust dels humors" solubles.

Poc més de 25 anys després, el 1884, Eli Metchnikoff va portar a la llum la primera publicació de la teoria fagocítica, que avui dóna forma i sustenta les bases principals de la teoria de la immunitat mediada per cèl·lules (immunitat cel·lular).

Molts detractors de Metchnikoff van tractar de "desmentir" les seves afirmacions i va anar en 1888 quan George Nuttall, realitzant una sèrie d'experiments dissenyats per posar a prova les teories de Metchnikoff, va observar que el sèrum d'animals normals posseïa una "toxicitat natural" enfront de certs microorganismes.

De tal manera, es va popularitzar en el món científic que fluids lliures de cèl·lules provinents d'animals "sans" o "especialment immunitzats" podien matar bacteris, de tal manera que no calia recórrer a la teoria cel·lular per explicar la immunitat innata i l'adquirida.

Els primers a comprovar experimentalment l'existència d'una resposta immune humoral van ser Emil von Behring i Shibasaburo Kitasato en l'última dècada de 1800. Von Behring i Kitasato van demostrar que les respostes immunes disparades per la diftèria i el tètanus es devien a la presència d'anticossos contra l'exotoxina.

A principis de 1900, Karl Landsteiner i altres investigadors es van adonar que altres toxines i substàncies d'origen no bacterià podien produir la immunitat humoral.

El terme "anticòs" va ser encunyat poc temps després com a generalització, per fer referència a aquelles substàncies específiques que podien funcionar com antitoxinas contra els "antígens".

La paraula antigen va ser el terme emprat per definir les substàncies que disparen la producció dels anticossos humorals.

mecanismes efectors

Tant les respostes immunes humorals com les respostes immunes cel·lulars estan intervingudes per un tipus de cèl·lules conegudes com limfòcits.

Els principals protagonistes de la immunitat cel·lular són els limfòcits T, mentre que són els limfòcits B els que responen a la presència d'antígens estranys i es transformen en les cèl·lules productores d'anticossos característiques de la immunitat humoral.

La immunitat humoral és el principal mecanisme de defensa contra microorganismes extracel·lulars i altres toxines, mentrestant la immunitat cel·lular contribueix a l'eliminació de patògens intracel·lulars, que són "inaccessibles" a el reconeixement per anticossos.

Fases de la resposta immune humoral

Així com la resposta immune cel·lular, la resposta humoral pot dividir-se en tres fases: una de reconeixement, una altra d'activació i una altra de efectuació.

La fase de reconeixement consisteix en la unió dels antígens a receptors de membrana específics en la superfície cel·lular dels limfòcits B madurs.

Els anticossos funcionen com aquests "receptors" i són capaços de reconèixer proteïnes, polisacàrids, lípids i altres substàncies extracel·lulars "estranyes".

La fase d'activació comença amb la proliferació dels limfòcits després del reconeixement dels antígens i continua amb la diferenciació, bé en altres cèl·lules efectores capaces d'eliminar antígens, o en cèl·lules de memòria capaços d'induir respostes més ràpides després d'una nova exposició a la mateixa antigen.

Durant la fase efectora, els limfòcits que exerceixen les funcions d'eliminació d'antígens es coneixen com a "cèl·lules efectores", encara que usualment participen altres cèl·lules, que també participen en la resposta immune innata, i que fagociten i eliminen els agents estranys.

Limfòcits i anticossos

Els anticossos produïts pels limfòcits o cèl·lules B tenen la funció fisiològica de neutralitzar i eliminar l'antigen que va induir la seva formació i el sistema immune humoral pot respondre a multiplicitat d'antígens diferents.

Els limfòcits B s'originen en la medul·la òssia en resposta a un antigen definit (són específics) i això passa abans de l'estimulació antigènica. L'expressió d'anticossos determinats dispara les respostes de proliferació i diferenciació de més cèl·lules B secretores d'anticossos.

Senyalització entre cèl·lules T i cèl·lules B per a l'activació d'aquestes últimes (Font: Manuel Mellina Vicent, via Wikimedia Commons)

No obstant això, depenent de la naturalesa de l'antigen, es necessita un senyal addicional per a la diferenciació i la proliferació que està donada per un tipus especial de limfòcit T anomenat "limfòcit T col·laborador" que secreta factors d'activació per a les cèl·lules B.

immunoglobulines

En vista que es troben principalment en els fluids sanguinis, els anticossos produïts per les cèl·lules B s'anomenen immunoglobulines. Aquestes molècules de naturalesa proteica posseeixen dues cadenes glicoproteicas pesades i dues lleugeres unides entre si a través de ponts disulfur (SS).

Estructura d'una immunoglobulina G (IgG) (Font: w: User: AJVincelli via Wikimedia Commons)

Les cadenes lleugeres es coneixen com a "kappa" i "lambda", però existeixen 5 tipus de cadenes pesades a les que s'ha anomenat gamma (G), mu (M), alfa (A), delta (D) i èpsilon (E).

La combinació de cadenes lleugeres i pesades acaba amb la formació de les immunoglobulines IgG, IgM, IgA, IgD i IgE. L'anticòs més abundant en el sèrum dels mamífers en la immunoglobulina IgG (aproximadament un 70%).

Cada cadena d'un anticòs posseeix un extrem amino terminal i un altre carboxil terminal. La porció capaç d'unir-se als antígens es troba a l'extrem amino terminal, emperò la regió carboxil terminal és la que dictamina l'activitat biològica.

Resposta immune humoral

La regió carboxil terminal dels anticossos tipus IgG és reconeguda específicament per cèl·lules fagocítiques com els neutròfils i els macròfags, que posseeixen receptors especials per a això.

Aquest reconeixement implica contacte entre el receptor i l'anticòs i és aquesta unió la que facilita la fagocitosi i degradació dels antígens a l'interior de les cèl·lules fagocítiques.

A diferència de les IgG, les altres classes d'immunoglobulines no es troben en les secrecions i els teixits. No obstant això, aquestes són igual d'útils en l'elicitació de la resposta immune.

Les immunoglobulines IgM (10% de les immunoglobulines sèriques) són potents activadors de sistema de complement, de manera que funcionen a la lisi d'antígens i increment de la resistència.

Les immunoglobulines IgA (20% de les immunoglobulines sèriques) són produïdes en els teixits limfoides i són processades i transportades cap a les mucoses pulmonars i de el tracte gastrointestinal. Aquestes funcionen en la neutralització de virus i altres antígens que ingressen per les superfícies mucoses.

La IgD està unida als limfòcits B i funciona com a receptor d'antígens, mentre que la IgE (coneguda com l'anticòs al·lèrgic) està unida a la superfície dels mastòcits i basòfils a través de receptors específics. Totes dues immunoglobulines estan en molt baixa concentració en el sèrum.

exemples

Els anticossos produïts pels principals efectors de la resposta immune humoral (limfòcits B) tenen la capacitat de "induir" o "activar" diferents mecanismes de resposta davant de diferents tipus d'amenaces.

Per exemple, les immunoglobulines IgG són activadors del que es coneix com la "cascada de complement", que treballa en la neutralització de partícules virals, prevenint així la seva unió a les cèl·lules de l'hoste.

Durant l'embaràs, la mare transfereix anticossos a l'fetus a través de les cèl·lules trofoblásticas de la placenta, que posseeixen receptors amb alta afinitat per l'extrem carboxil terminal d'immunoglobulines com les IgG.

La resposta humoral enfront de bacteris que posseeixen "càpsules" compostes per polisacàrids està intervinguda per la immunoglobulina M, que promou la fagocitosi d'aquests microorganismes.

Un altre exemple important d'immunitat humoral és la resposta sistèmica a paràsits, on la IgE "dirigeix" la destrucció dels mateixos a través de cèl·lules eosinófilas.

referències

1. Abbas, A., Lichtman, A., & Pober, J. (1999). Immunologia Cel·lular i Molecular (3rd ed.). Madrid: McGraw-Hill.
2. Carroll, MC, & Isenman, DE (2012). Regulation of Humoral Immunity by Complement. Immunity, 37 (2), 199-207.
3. Kindt, T., Goldsby, R., & Osborne, B. (2007). Immunologia de Kuby (6th ed.). Mèxic DF: McGraw-Hill Interamericana d'Espanya.
4. Klein, T. (2007). The acquired immune response. In xPharm: The Comprehensive Pharmacology Reference (pp. 1-5).
5. Lishner, H., & DiGeorge, A. (1969). Role of the Thymus in humoral immunity. The Lancet, 2, 1044-1049.
6. Medzhitov, R., & Janeway, C. (2000). Innate immunity. The New England Journal of Medicine, 338-344.
7. Merlo, LMF, & Mandik-Nayak, L. (2013). Adaptive Immunity: B Cells and Antibodies. In Cancer Immunotherapy: Immune Suppression and Tumor Growth: Second Edition (pp. 25-40).
8. Silverstein, AM (1979). History of Immunology. Cellular versus Humoral Immunity: Determinants and Consequences of an Epic 19th Century Battle. Cellular Immunology, 48 (1), 208-221.
9. Steinman, RM (2008). Linking innate to adaptive immunity through Dendritic cells. In innate Immunity to Pulmonary Infection (pp. 101-113).
10. Tan, TT, & Coussens, LM (2007). Humoral immunity, Inflammation and cancer. Current Opinion in Immunology, 19 (2), 209-216.
11. Twigg, HL (2005). Humoral immune defense (antibodies): Recent advances. Proceedings of the American Thoracic Society, 2 (5), 417-421.
12. Wherry, EJ, & Masopust, D. (2016). Adaptive Immunity: Neutralizing, Eliminating, and Remembering for the Next Time. In Viral Pathogenesis: From Basics to Systems Biology: Third Edition (pp. 57-69).