Notas de Inmunología 02-Células B, anticuerpos y células T
El misterio de por qué las células B pueden producir 6.543,8 mil millones de anticuerpos diferentes no se esclareció antes de 1977. Posteriormente fue resuelto por el inmunólogo japonés Susumu Tonegawa, que ganó el Premio Nobel, pero más tarde se fue Ahora que hemos Estudié los nervios, esa es una historia para otro día. Hablemos de la línea de pensamiento de Toshikawa Kanene.
Li Chuangen cree que el ADN de todas las células del cuerpo humano es el mismo. Cuando un óvulo es fertilizado, el óvulo fertilizado comienza a dividirse y el ADN de la célula se transmite de generación en generación. A menos que no haya errores en el proceso de copia, todas las células tendrán el mismo ADN que el óvulo fertilizado original. Li Chuangen luego planteó la hipótesis de que, aunque generalmente no ocurren errores durante el proceso de replicación, pueden ocurrir algunos accidentes (nota: ya han ocurrido accidentes en inmunología). Él cree que todas las células B de nuestro cuerpo comienzan con el mismo ADN, pero a medida que las células B maduran, el ADN involucrado en la síntesis de anticuerpos puede cambiar, y estos cambios pueden producir 654,38 mil millones de anticuerpos diferentes.
Ahora que tenemos una hipótesis, Li Chuanjingen la verifica (esta es también la idea de investigar, primero planteamos una hipótesis y luego usamos algunos experimentos para verificarla).
Li Chuangen comparó las secuencias de ADN de las cadenas ligeras de células B maduras y células B inmaduras. Descubrió que las secuencias de ADN de las cadenas ligeras en los dos tipos de células eran diferentes, y que esta diferencia se presentaba de una manera muy extraña. Posteriormente, investigadores como Li Chuangen descubrieron el mecanismo molecular.
El cromosoma de cada célula B contiene múltiples copias de cuatro tipos de módulos de ADN (fragmentos de genes) que codifican cadenas pesadas de anticuerpos, a saber, V, D, J y C. El número de copias en cada módulo es diferente. Por ejemplo, en las células humanas hay 40 segmentos V diferentes, 25 segmentos D diferentes, 6 segmentos J diferentes, etc. Cuando las células B sintetizan una cadena pesada, seleccionan uno de cada fragmento y los unen para ensamblar la cadena pesada de un anticuerpo sintético. El proceso es el siguiente:
El proceso de síntesis de la cadena ligera es similar al de la cadena pesada, es decir, algunos fragmentos de genes se seleccionan para su empalme para sintetizar la cadena ligera. Estas diferentes permutaciones y combinaciones producirán aproximadamente 654,38 millones de anticuerpos diferentes, pero esto es sólo una décima parte del valor teórico, lo que obviamente no es suficiente. Por lo tanto, para generar una mayor diversidad, el cuerpo agregará o eliminará algunas bases en las uniones durante el proceso de empalme de estos fragmentos. Esta es la llamada diversidad de unión. Este proceso aumenta el número de diversidad de anticuerpos a 654,38 mil millones. A través de este enfoque de diseño modular y diversidad de conectividad, nuestros cuerpos utilizan una pequeña cantidad de información genética para producir una diversidad extremadamente compleja de anticuerpos.
Aquí se ofrece solo una breve introducción a la idea de diversidad de anticuerpos. El mecanismo específico de esta diversidad se presentará con más detalle más adelante en este libro.
Hay alrededor de 3 mil millones de células B en nuestro cuerpo, pero sólo hay 100 millones de tipos diferentes de células B. Para poner esta cifra en perspectiva, una media de unas 30 células B pueden producir anticuerpos contra un antígeno específico. Pero hay otro problema: hay muy pocas células B que produzcan los anticuerpos correspondientes contra un antígeno específico. Si nuestro cuerpo encuentra una gran cantidad de patógenos, la cantidad de estas células dista mucho de ser suficiente y se necesitan más células B. En este momento, el sistema inmunológico del cuerpo humano también tiene un método, que es la selección clonal.
Cuando las células B completen la reordenación de las cadenas pesadas y ligeras, expresarán BCR (receptor de células B) en la superficie celular. Hay aproximadamente 654,38 millones de moléculas BCR en la superficie de cada célula B. Para la misma célula B, todas las bcr de esta célula B reconocen el mismo antígeno. El BCR en la superficie de las células B atrae algunos antígenos, que pueden unirse a su región Fab como un "cebo". Estos anticuerpos se denominan antígenos homólogos. Sin embargo, la mayoría de las células B no encontrarán su antígeno afín. Por ejemplo, es posible que la mayoría de nosotros no estemos infectados con el virus del SARS o el VIH en esta vida, por lo que los antígenos producidos por estas células B no pueden unirse a estos patógenos.
Pero algunas células B encontrarán sus propios antígenos correspondientes y luego las células B se combinarán con estos antígenos homólogos. Este evento induce la proliferación de células B, lo que significa que una célula B se divide en dos y luego de dos en cuatro. El ciclo de proliferación de las células B es de 12 horas y esta proliferación continua dura una semana. Con el tiempo, una célula B se dividirá en 20.000 células idénticas, todas las cuales tienen el mismo BCR y reconocen el mismo antígeno. En este momento, la cantidad de células B es suficiente y están completamente listas para luchar. Estas células B trabajarán duro para producir anticuerpos, pero los anticuerpos producidos son ligeramente diferentes de los BCR en la superficie de las células B. La diferencia es que los anticuerpos producidos no están anclados en la superficie de las células B, sino que ingresan al torrente sanguíneo. A máxima potencia, una célula B puede disparar 2.000 moléculas de anticuerpos por segundo. Una vez terminada la batalla (que dura aproximadamente una semana), muchas de estas células B mueren.
Si lo piensas bien, se trata de una estrategia sutil del sistema inmunológico.
En primer lugar, el sistema inmunológico adopta una estrategia de diseño modular para producir una gran cantidad de anticuerpos diferentes para combatir patógenos a través de una pequeña cantidad de genes.
En segundo lugar, las células B proliferan según sea necesario, evitando así que nuestro cuerpo se vea inundado de una gran cantidad de células B idénticas, la mayoría de las cuales pueden ser inútiles. Por el contrario, solo utilizamos una pequeña cantidad de células y, cuando encontramos el patógeno correspondiente, se clonarán y proliferarán para producir una gran cantidad de células B idénticas y luego sintetizarán una gran cantidad de anticuerpos.
En tercer lugar, cuando las células B proliferan mediante clonalidad, funcionan como fábricas de anticuerpos.
En cuarto lugar, cuando se elimina el patógeno, la mayoría de las células B morirán.
Antes de comprender los anticuerpos, debemos dejar claro que, aunque los anticuerpos desempeñan un papel importante en la lucha contra los patógenos, no matan directamente a ningún patógeno. La función de los anticuerpos es dejar una marca en el patógeno, indicando que el patógeno será eliminado. Esta función de los anticuerpos se llama opsonización. La palabra preparado proviene originalmente del alemán y significa listo para comer. Usamos este término aquí para indicar que los anticuerpos se unen a la superficie de patógenos, como bacterias o virus. Por ejemplo, cuando la región Fab de un anticuerpo se une a un patógeno, la región Fc del anticuerpo se unirá al receptor Fc en la superficie de los macrófagos. El anticuerpo utiliza esta estrategia para conectar el patógeno a los fagocitos, como se muestra en la figura. a continuación:
Sin embargo, la realidad puede ser más compleja. Cuando los fagocitos (como los macrófagos) unen anticuerpos al extremo Fc, se mejora la capacidad de fagocitosis de los fagocitos. Pero hay otros receptores en la superficie de los macrófagos (como TLR4) que también pueden unirse directamente a patógenos, y la inducción indirecta de macrófagos por anticuerpos sólo mejora los tipos de patógenos que los macrófagos pueden fagocitar.
Los anticuerpos también se utilizan de otras formas. Por ejemplo, después de que un virus invade una célula huésped, ingresará a la célula a través de algunos receptores en la superficie de la célula huésped. Luego, el virus utilizará la maquinaria proteica de la célula huésped para sintetizar una gran cantidad de las proteínas del propio virus para ensamblar una célula huésped. nuevo virus. Estos virus recién sintetizados matan la célula huésped, liberando grandes cantidades de virus que luego pueden infectar otras células. Algunos anticuerpos pueden unirse a estos virus y evitar que se unan a la superficie de la célula huésped. Los anticuerpos con esta propiedad se denominan anticuerpos neutralizantes.
Aunque los anticuerpos juegan un papel importante en la lucha contra los virus, también tienen limitaciones. Por ejemplo, si el virus ha entrado en la célula, los anticuerpos no podrán hacer nada. Entonces se necesita otro tipo de célula, la célula T asesina, otro miembro del sistema inmunológico adaptativo. Hay aproximadamente 300 mil millones de células T en el cuerpo adulto. Las células T son similares a las células B, lo que se refleja principalmente en los siguientes puntos:
Primero, por su apariencia, no hay mucha diferencia entre las células T y las células B, y es difícil para las personas distinguirlas bajo un microscopio.
En segundo lugar, hay un receptor de células T (TCR) en la superficie de las células T similar al BCR que también se produce mediante un reordenamiento molecular, que es lo mismo que el BCR.
En tercer lugar, las células T proliferan mediante selección clonal, que dura aproximadamente 1 semana. El proceso es lento pero tiene una alta especificidad.
También existen diferencias entre las células T y las células B, que se reflejan principalmente en los siguientes puntos:
Primero, las células B se producen en la médula ósea (Nota: B en B células se refiere a La bolsa supraluminal, la bolsa de Fabricio, es el órgano inmunológico de las aves y donde se producen las células B. Sin embargo, luego se descubrió que las células B de los mamíferos maduran en la médula ósea, que en inglés se llama médula ósea. Las iniciales de ambos órganos son células B, también llamadas células B), mientras que las células T maduran en el timo (.
En segundo lugar, los anticuerpos producidos por las células B pueden reconocer muchas moléculas orgánicas, mientras que las células T solo se centran en reconocer antígenos proteicos.
En tercer lugar, las células B pueden secretar BCR en forma de anticuerpos, mientras que el TCR de las células T se fija en su superficie y no se secretará a la sangre.
Cuarto, las células B pueden secretar BCR por sí solas y reconocer ciertos antígenos, mientras que las células T solo pueden reconocer antígenos presentados por otras células (esto se discutirá más adelante)
Hay tres tipos principales de células T. de la siguiente manera:
No. entra en contacto con las células infectadas, inducirá a estas últimas a suicidarse.
El segundo son las células T colaboradoras (Th), que secretan algunas citoquinas y dirigen a otras células inmunes a desempeñar un papel muy importante. , como la liberación de IL-2 e IFN -γ, como se muestra a continuación:
Tercero, células T reguladoras (Treg). La función de las células Treg es suprimir la reacción exagerada del sistema inmunológico, evitando así que se mate a sí mismo.
La siguiente nota presentará brevemente las células T y la presentación de antígenos.