INTRODUCCIÓN AL SISTEMA INMUNOLÓGICO. VISIÓN HISTÓR ICA

- La Inmunología nace al observar la adquisición de resistencia ante la enfermedad

o Referencia de epidemias: o Gilgamesh y Antiguo Egipto o Epidemia= castigo divino o Observación de resistentes Tucidides

- Primeras explicaciones: • Rhazes : compara la viruela con fermentación del

vino • Avicena y Fracastoro : sangre de la menstruación

o TEORÍAS DE LA EXPULSIÓN - Generación provocada de la inmunidad

� Los chinos introducen la inoculación deliberada � Lady Montagu la introduce en Europa

• Rápida popularidad. Mortandad cae del 15-20% a 2-3%

• Variolización (variola) • Juan Perdomo • Problemas: sífilis, lepra

- Jenner observa ordeñadoras. Contrajeron vacuna � Vacunación . Nombre dado por Pasteur

- Finales del siglo XIX avances en Microbiología: Pasteur y Koch � Pasteur sienta las bases de la Inmunología

• Cultivos viejos de bacilo de cólera aviar (Pasteurella séptica)

• Bacilo del carbunco cultivado a 42ºC • Rabia: médula espinal seca • Agotamiento de nutrientes

o TEORÍA DE LA DISMINUCIÓN � T. Smith con bacilos muertos � Roux y Yersin en 1888 demuestran toxina diftérica.

• Algo en sangre la neutraliza � Behring y Kitasato con sobrenadante de C. tetani y C.

diphteriae • DEMUESTRAN INCORRECCIÓN TEORÍA DE LA

DISMINUCIÓN � Administración de sueros anti-toxina diftérica � Antitoxina ----anticuerpo; toxina----antígeno � Anticuerpos frente s sustancias de la leche----respuesta

inmunológica es un fenómeno más amplio � Gruber y Durham (1896): aglutinación bacteriana

específica � Kraus (1897): precipitación Ag:Ag

• Ambos avances permiten el estudio cualitativo y cuantitativo de Ag

• La aglutinación identifica bacterias (serotipado) • Revela contactos previos con una bacteria

� Widal (1897): aglutinación para diagnosticar tifus � Bordet (1898): hemólisis � Landsteiner (1900): grupos sanguíneos

- ¿Cómo se forman los anticuerpos? - ¿Cómo actúan? - ¿Cuál es la razón de su especificidad?

o Ehrlich (1897) � Cuantifica � Dominios funcionales en Ac y Ag----especificidad

(llave/cerradura) � Valencia del Ac----leyes de la química � Unión irreversible----controversia

o Arrhenius (1903) � Inmunoquímica � Reacción no irreversible

o Teoría de la formación de anticuerpos � Teoría selectiva o de la cadena lateral

• Abandono en años 30----inmunógenos artificiales o Pfeiffer (1894): lisis bacilo del cólera por suero no calentado----

56ºC 30’ perdida de actividad lítica----suero fresco reactiva la lisis. � Alexina = que defiende----complemento

o Debate Ehrlich-Bordet sobre modo de acción del complemento � Ehrlich----Varios complementos � Bordet----un solo complemento

- Todos estos hallazgos dan lugar a: TEORÍA HUMORAL DE LA INMUNIDAD

- Metchnikokff (1884): � Estrella de mar----espina de rosal � En Daphnia----células ingieren levaduras � TEORÍA CELULAR DE LA INMUNIDAD

• Ataques a esta teoría (teoría humoral,griegos/teoría celular,Virchow)

• Dificultades experimentales o Wright y Douglas (1903)----opsoninas (que se vuelve

comestible) conjugan ambas teorías o Premio Nobel a Metchnikoff (1908)

� Avances en teoría celular mediados siglo XX • Medawar ----trasplante de tejidos • Medawar ----tolerancia inmunológica • Burnet ----teoría de la selección clonal

- Teorías sobre formación de anticuerpos o Breinl y Horowitz (1930) o Pauling

• Teoría instructiva o Esta teoría no explica la producción de anticuerpos en ausencia

de antígeno, ni por qué una segunda dosis resulta en una respuesta mayor y más rápida

o Burnett (1941)----Modificación enzimas • Modificación permanente----permite respuesta sin

antígeno y mayor y más rápida en segunda dosis

o Avery en 1944 ADN o Burnet y Fenner (1949) cambian a modificación del genoma o Jerne (1955): teoría de la selección natural o Jerne (1955) teoría de la red y producción continua de

mutaciones o Burnet (1957) TEORÍA DE LA SELECCIÓN CLONAL

- INMUNOQUÍMICA o Obermayer y Pick (1906)----antígenos proteicos modificados

cambio especificidad serológica o Landsteiner (1917)----haptenos o Kabat y Tiselius (1938)----anticuerpos = γ-globulinas o Porter y Edelman (1958,1959)----estructura de las

inmunoglobulinas - Hemos visto hasta ahora: adquisición de resistencia; componentes de

S.I., teorías y caracterización química de los anticuerpos - INMUNOBIOLOGÍA

� Alergia e hipersensibilidad � Autoinmunidad � Trasplantes � Tumores

o Koch (1890) � hipersensibilidad tardía � fenómeno de Koch � tuberculina � fracaso en vacunación

o Richet y Portier (1902)-----anafilaxia (=contraprotección) o Smith y Otto (1902)----reacción contra antígenos suaves o Von Pirket (1905)----alergia (=acción alterada) o Praustnitz y Küstner (1921)----reagina (=reactiva) (Kústner

alérgico a cierto pez----suero a Praustnitz ----reacción local frente a pez

o Landsteiner y Wiener (1940)----Rh o Landsteiner y Chase (1942)----transfieren células linfáticas de

alérgicos a sanos----transfieren alergia o Snell (años 30 a 40) desarrolla ratones congénicos ----lleva a

descubrimiento de antígeno H de histocompatibilidad o Witebsky (1956)---estudios sobre autoinmunidad o Milstein y Köhler (1975)----hibridomas . Anticuerpos

monoclonales o Tonegawa (1987)----biología molecular genes Ig o Doherty y Zinkernagel (Nobel 1996)----MHC I y fenómeno de

restricción linfocitos T por MHC

Introducción al Sistema Inmunológico La Inmunología como Ciencia. Desarrollo histórico La Inmunología, que hoy es una ciencia independiente con un cuerpo de doctrina propio, nació como consecuencia del avance en el conocimiento de la naturaleza de la enfermedad infecciosa, y más concretamente, del conocimiento de la adquisición de resistencia frente a la enfermedad. Los relatos más antiguos conocidos, donde se describe la existencia de epidemias, se remontan a 2000 años a.C. y están recogidos en el canto épico babilónico del Gilgamesh y también en los anales de las más antiguas dinastías egipcias. Durante milenios estas epidemias fueron consideradas castigos divinos y por tanto nada podía hacerse para remediarlas. Sin embargo, hay descripciones de observadores curiosos, que probablemente eran de dominio público, de que aquellos que habían sobrevivido a alguna de aquellas epidemias no sufrían daño alguno, o este era muy benigno, en epidemias posteriores. Un ejemplo de esto es la descripción por el historiador Tucidides en el año 430 a.C., de una epidemia de peste en Atenas, él escribió: “Fue en aquellos que se habían recuperado de la enfermedad, que esta y la mortandad encontraron más compasión. Conociendo esto de la experiencia ahora no tenían temor por sí mismos, porque ningún hombre fue afectado dos veces, al menos nunca de modo fatal” Fueron la peste y la viruela las fuentes principales de inspiración científica encaminada a explicar la naturaleza de la adquisición de resistencia frente a la enfermedad. La primera explicación que se conoce de la adquisición de inmunidad es la del médico árabe del siglo X, Rhazes, el cual, al atribuir la enfermedad a una infección de la sangre, compara el desarrollo de la viruela con la fermentación del vino. Según él, la sangre de los niños contiene más humedad, por lo que al igual que el mosto, no puede considerarse madura. Se requiere que fermente, lo que se traduce en una pérdida de humedad a medida que el individuo envejece, teniendo ello como consecuencia la adquisición de resistencia frente a la infección. Esta explicación coincide con el hecho de que la enfermedad es común en niños, poco frecuente en adultos y rara en ancianos, pero también explicaba la aparición de pústulas, a través de las cuales el individuo pierde el exceso de humedad y los “fermentos”. De este modo, al madurar la sangre el individuo adquiere resistencia a la enfermedad. En el siglo XI Avicena propuso otra teoría, recogida más tarde en el siglo XVI por Fracastoro, según la cual el germen de la viruela tendría afinidad por los restos de sangre provenientes de la menstruación, los cuales estarían contaminando a todos los individuos al nacer. Esto explica la mayor incidencia de la enfermedad en los primeros años de vida. Sin embargo, esa contaminación iría desapareciendo con el tiempo por lo que en adultos o ancianos la enfermedad es rara. El germen de la viruela produciría la fermentación de esos restos, los cuales serían expulsados a través de las pústulas obteniéndose el estado inmune. Éstas son las denominadas Teorías de la Expulsión de la Inmunidad Adquirida, las cuales fueron consideradas durante siglos como explicación de la resistencia adquirida por algunos individuos frente a un buen número de enfermedades.

Simultáneamente con la elaboración de estas explicaciones, en algunos lugares del planeta fueron desarrollándose prácticas conducentes a la generación intencionada de inmunidad. Probablemente fueron los chinos quienes introdujeron, como método de proporcionar inmunidad, la práctica de la inoculación deliberada de personas sanas, con costras secas obtenidas a partir de personas recuperadas de la viruela. Se sabe que introducían polvo de costras en la nariz de la persona sana soplándole a través de un tubo de plata. A los hombres les era introducido a través del orificio izquierdo y a las mujeres a través del derecho. Lo cierto es que esta práctica fue extendiéndose, siendo encontrado su uso en pueblos de Asia, África y Europa. Pero la introducción documentada de esta práctica en el continente europeo tuvo lugar en 1721 y es atribuida a la esposa del embajador británico en Turquía, Lady Montagu, la cual en 1717 había descrito el proceso por carta a una amiga suya. Decía así “La viruela, tan mortal y común entre nosotros, es aquí inofensiva del todo...La gente se envía recados para saber si alguien de otra familia desea recibir la viruela: para tal efecto celebran fiestas y una vez reunidos (15 ó 16 persona), una anciana saca una cáscara de nuez en la cual guarda la mejor viruela que ha podido conseguir y te pregunta cuál vena deseas que te abra. En cuanto se la muestras rasga de inmediato la vena señalada, para lo cual emplea una gruesa aguja (el dolor es como el de un arañazo cualquiera), y deposita en la herida la cantidad de viruela que cabe en la punta de su aguja...Hasta ahora no se sabe de nadie que haya muerto por recibir este tratamiento. Puedes creer que estoy perfectamente satisfecha en cuanto a la seguridad de este experimento pues estoy dispuesta a probarlo en mi hijito. Me considero lo bastante patriota para afrontar cualquier pena con tal de poner de moda en Inglaterra este útil invento”. Pronto comenzó a popularizarse como consecuencia de los magníficos resultados obtenidos, la mortandad, que alcanzaba del 15 al 20% de los afectados se veía disminuida al 2 al 3%, eliminándose también el efecto de desfiguración facial. La técnica fue popularmente conocida como variolización debido a que en aquel entonces la viruela era conocida como variola. La introducción de la práctica de la variolización en Venezuela fue llevada a cabo por un médico, D. Juan Perdomo, natural de Garachico. Hay que señalar sin embargo, que en ocasiones se presentaron problemas como los de la transmisión de enfermedades como la sífilis o la lepra. En el siglo XVIII, Jenner, un médico rural inglés, había observado la adquisición de resistencia a la viruela por las ordeñadoras de vacas que previamente habían desarrollado pústulas en las manos, similares a las existentes en los pezones del animal. Cuando desarrollaban esas pústulas, de estas personas se decía que habían contraído la vacuna. En 1796 Jenner transfirió pus de una pústula de vacuna al brazo de un niño y seis semanas más tarde lo hizo con pus tomado de una pústula de viruela, el resultado fue que el muchacho no enfermó. En 1798 publicó un libro con sus observaciones y en pocos años ese proceso, denominado posteriormente por Pasteur vacunación en honor a Jenner, comenzó a ser aceptado.

Hacia finales del siglo XIX, y gracias a los trabajos de Pasteur y Koch, ya habían sido aislados los agentes etiológicos de algunas enfermedades, quedando plenamente establecido el papel de los gérmenes como agentes causales de las mismas. Fue en esta época cuando Pasteur llevó a cabo

también los descubrimientos que sentaron las bases del desarrollo como ciencia de la Inmunología. Pasteur descubrió que cultivos viejos del bacilo del cólera aviar (Pasteurella séptica) no solo no provocaban la enfermedad en los animales, sino que además los protegían del efecto mortal de inoculaciones posteriores con cultivos frescos. Pasteur observó también que la inoculación de ovejas con el bacilo del carbunco (Bacillus anthracis) cultivado a 42ºC en lugar de a 37ºC, volvía a los animales inmunes frente a inoculaciones posteriores con cultivos crecidos a 37ºC. Sin embargo, la inmunización más trascendental realizada por Pasteur fue la que llevó a cabo frente a la rabia. Él había descubierto que la inyección de extractos de médula espinal de perros o conejos infectados de rabia, en animales sanos, le permitía perpetuar la enfermedad; sin embargo, la inoculación de extractos desecados de médula no eran capaces de hacerlo. Apoyado en sus trabajos sobre el cólera aviar y el carbunco, procedió en 1885 a inocular doce dosis gradualmente mayores de extracto desecado de médula espinal a un niño mordido gravemente por un perro rabioso; el niño sobrevivió a las mordeduras e incluso a inyecciones de médula espinal fresca. Este tratamiento fue aplicado al año siguiente a 350 personas sin que se produjera un solo fallecimiento. Todos los trabajos de inmunización, de los cuales los de Pasteur fueron el punto culminante, llevaron a formular una explicación de la inmunidad que se ha denominado Teoría de la Disminución de la Inmunidad Adquirida, la cual fue formulada por el propio Pasteur basándose tanto en sus conocimientos sobre el crecimiento bacteriano “in vitro”, como en sus trabajos con gérmenes atenuados para provocar la inmunidad. Él sabía que los microorganismos terminan su crecimiento “in vitro” cuando agotan algún nutriente, por ello pensó que la inmunización debía de consistir en el agotamiento por parte de la bacteria de alguna sustancia esencial para el crecimiento en el organismo afectado, lo cual impediría el establecimiento de una nueva infección por ese organismo. Sin embargo, la demostración por Theobald Smith de que organismos muertos también sirven como vacuna y por Behring y Kitasato de que el sobrenadante de cultivos de los agentes causales del tétanos y la difteria también confieren inmunidad, rápidamente demostraron la incorrección de la Teoría de la Disminución. El trabajo de Behring y Kitasato en realidad fue un paso adelante con respecto al realizado por Roux y Yersin, quienes en 1888 habían demostrado que una toxina soluble podía ser aislada de los sobrenadantes de cultivos del organismo de la difteria, la cual por sí sola producía todos los síntomas de la enfermedad en animales de experimentación. Este trabajo fue importante, no solamente porque contribuyó a demostrar la falsedad de la Teoría de la Disminución, sin también porque puso de manifiesto la existencia de algo en la sangre de los animales inmunizados que neutralizaba la toxina evitando que se produjera la enfermedad. Sueros antitoxina de animales inmunizados fueron ensayados en niños con difteria, pudiéndose ver la rápida aparición de curaciones, especialmente si se suministraba el suero en las fases tempranas de la enfermedad. La sustancia de la sangre responsable de ese efecto (por supuesto que no identificada en ese entonces) fue denominada antitoxina , aunque pronto comenzó a utilizarse el nombre más general de anticuerpo y al material responsable de la formación de esos anticuerpos se le denominó antígeno .

Con el descubrimiento de que sustancias suaves como la leche y proteínas no tóxicas podían también desencadenar la formación de anticuerpos, se puso de manifiesto que la respuesta inmunológica era un fenómeno de carácter mucho más amplio que la mera defensa del organismo frente a toxinas y bacterias. En 1896, Gruber y Durham descubrieron la aglutinación bacteriana específica por sueros de individuos inmunes y en 1897 Kraus describe la reacción de precipitación antígeno-anticuerpo . Estos descubrimientos permitieron estudiar a los anticuerpos tanto cualitativa como cuantitativamente en el tubo de ensayo. Ambos descubrimientos tuvieron además una enorme importancia práctica, la aglutinación específica permitió identificar y diferenciar bacterias utilizando el anticuerpo adecuado, así como conocer la existencia en un individuo de contactos previos con una bacteria, ensayando la capacidad aglutinante del suero de ese individuo sobre esa bacteria. En 1897 Widal describió la prueba de aglutinación como recurso para diagnosticar la fiebre tifoidea, y poco después Bordet aplicó la aglutinación a los eritrocitos, pudiendo demostrar la existencia de hemólisis mediada por anticuerpos. El uso de los hematíes como antígeno permitió a Landsteiner en 1900 establecer la existencia de los grupos sanguíneos, avance esencial que posibilitó la realización de transfusiones sanguíneas. Pronto comenzaron a surgir preguntas, ¿cómo pueden formarse los anticuerpos?, ¿cómo actúan?, ¿cuál es la razón de su especificidad?. A estas preguntas de evidente trascendencia dio respuesta por primera vez Ehrlich nada menos que en 1897, en un trabajo sobre la cuantificación de la toxina y antitoxina diftérica. Este fue un trabajo clave en el desarrollo de la Inmunología por varias razones. En primer lugar, proporcionó las bases de la Inmunoquímica al establecer como llevar a cabo los estudios cuantitativos de la reacción antígeno-anticuerpo. En segundo lugar, estableció que la especificidad y las interacciones de los anticuerpos con los antígenos obedecen a las leyes de la Química. Ehrlich propuso que los anticuerpos son moléculas discretas y reconoció la existencia de dominios funcionales, tanto en el antígeno como en el anticuerpo, que permitirían la interacción específica entre ambos según el modelo de la llave y la cerradura. También estableció la existencia de valencia en la molécula de anticuerpo y propuso la existencia de una unión irreversible entre ambas moléculas, propuesta que no fue aceptada por otros investigadores quienes, como Landsteiner, propugnaban la existencia de interacciones físicas más que químicas. Pero fue Arrhenius, quien en 1903 acuñó el término Inmunoquímica y en 1907 publicó una monografía con el mismo título, el que demostró de forma inequívoca la naturaleza química de la reacción y el carácter reversible de la unión entre ambas moléculas. En tercer lugar, el trabajo de Ehrlich llevó a la formulación de una teoría sobre la formación de anticuerpos, denominada Teoría Selectiva o de la Cadena Lateral. Según esta teoría (Figura 1), las células se encontrarían recubiertas de receptores semejantes a los anticuerpos, de modo que cuando un antígeno interactúa con el receptor adecuado, la célula resulta estimulada comenzando a sintetizar anticuerpos y esparcirlos por el torrente circulatorio. Esta teoría se mantuvo como válida hasta los años 30 del siglo XX, cuando se descubrieron un número creciente de compuestos inmunógenos de tipo artificial, lo cual sugirió una diversidad de antígenos casi ilimitada, por lo que

perecía un sin sentido que preexistieran todos los anticuerpos correspondientes. ¡Pero no olvidemos esta teoría!.

Otro hallazgo de gran importancia en esos años fue el realizado en 1894 por Pfeiffer. Él encontró que el bacilo del cólera era lisado por suero “anti-cólera” de cobaya, sin embargo, el calentamiento de este suero a 56ºC durante 30 minutos eliminaba esta actividad lítica pero no la de los anticuerpos contra el bacilo, ahora bien, la adición de suero normal, sin actividad lítica y no calentado, de cobaya no inmunizada restauraba dicha actividad. Él concluyó que anticuerpos contra el bacilo más un componente termolábil complementario eran necesarios para la lísis “in vitro” de V. cholerae. Ese factor fue denominado inicialmente alexina (del griego, alexein, que defiende), nombre que fue cambiado posteriormente por el de complemento con el que actualmente es conocido. En cuanto a la interpretación del modo de acción del complemento, ésta también fue motivo de debate, esta vez entre Ehrlich y Bordet. El primero mantenía que del mismo modo que diferentes antígenos pueden unirse específicamente al lugar apropiado de su molécula de anticuerpo, diferentes

Figura1

complementos se unirían a su propio anticuerpo. Bordet sin embargo propugnaba que la unión del antígeno al anticuerpo debía de producir un cambio conformacional que permitiría la unión inespecífica de un solo complemento. Esta vez fue la idea de Bordet de un solo complemento la que resultó correcta. Todos estos descubrimientos, junto con otros que veremos, permitieron la formulación de la denominada Teoría Humoral de la Inmunidad . En este momento se hace necesario detenernos y retroceder en el tiempo, porque conscientemente hemos ido dejando de lado otro hallazgo de gran importancia en el desarrollo como Ciencia, con cuerpo de doctrina propio, de la Inmunología. Se trata del descubrimiento en 1884 de la fagocitosis por Metchnikoff. Un día, mientras estudiaba las células móviles presentes en las larvas transparentes de estrellas de mar, se le ocurrió pensar que esas células tal vez podían tener alguna función digestiva, similar a la que parecían desempeñar las células fagocíticas que se concentran en los puntos de la piel humana donde hay una infección. Para comprobarlo clavó algunas espinas de rosal en las larvas y al día siguiente observó que se encontraban rodeadas por esas células ameboides. Poco después observó que en la llamada pulga de agua (Daphnia), células de ese tipo eran capaces de ingerir y destruir levaduras patógenas para la pulga. A la vista de estos resultados, sugirió que las células fagocíticas llevan a cabo una función protectora y que debían desempeñar un papel importante en el desarrollo de la inmunidad, formulando la que se denominó Teoría Celular de la Inmunidad . Si observamos el desarrollo de los acontecimientos, esta teoría propuesta por Metchnikoff nace antes que la Teoría Humoral, sin embargo, no por ello quedó exenta de discusión, discusión que se volvió más virulenta cuando se formuló la teoría contraria. La razón de este debate inicial estuvo en que se vio envuelta en la revolución conceptual que estaba teniendo lugar entonces, sobre la naturaleza de los procesos fisiológicos normales y anormales. En efecto, durante 2000 años había prevalecido la visión griega de un equilibrio o desequilibrio en los “humores” del cuerpo como causa de la enfermedad. Sin embargo, en el siglo XIX Virchow introdujo el concepto de patología de carácter celular (propuso que la enfermedad estaba basada en una mal función celular) que contradecía la teoría humoral. Por ello, cuando se encontraron los factores humorales de la reapuesta Inmunológica, los ataques contra la teoría celular se volvieron más virulentos. Si a esto añadimos que los trabajos que requerían de la manipulación de células resultaban mucho más complejos de realización que aquellos que manipulaban líquidos humorales, es comprensible el menor desarrollo que durante muchos años tuvo la base celular de la inmunidad. Un hallazgo que permitió establecer por primera vez un vínculo entre ambas teorías fue llevado a cabo en 1903 por Wright y Douglas. Estos autores encontraron que en el suero existían sustancias que promovían la fagocitosis de bacterias, a las cuales denominaron opsoninas (del griego opsonein, que se vuelve comestible). Aunque Metchnikoff recibió el premio Nobel en 1908, lo cual supuso un importante espaldarazo para su teoría, el interés por la inmunidad celular no se ve renovado hasta bien avanzado el siglo XX, cuando Medawar estudia el trasplante de tejidos; Billingham, Brent y Medawar describen la tolerancia inmunológica y Burnet establece la teoría de la selección clonal para la formación de anticuerpos.

Ya se comentó que quien propuso por primera vez una teoría de la formación de anticuerpos fue Ehrlich en 1897. Esta teoría permaneció como teoría central hasta los años 30 y 40 del siglo XX, cuando la aparición de un número creciente de inmunógenos generó la duda de que pudieran preexistir todos los anticuerpos correspondientes a antígenos, incluso a recién creados. Esta duda llevó al enunciado de una teoría alternativa, primero por Breinl y Haurowitz en 1930 y un poco más tarde por Pauling, a la que se denominó Teoría Instructiva o Teoría del Molde de la formación de anticuerpos (Figura 2). Esta teoría proponía una función de molde para el antígeno, en torno al cual la molécula de proteína del anticuerpo se iría plegando adquiriendo una configuración complementaria específica. Sin embargo, esta teoría de carácter químico no podía explicar a satisfacción del Biólogo, como es posible que la producción de anticuerpos podía continuar cuando el antígeno ya había sido eliminado, ni por qué una segunda exposición al antígeno resultaba en una producción más rápida y aumentada de anticuerpos. Una primera teoría alternativa a esta Instructiva fue sugerida por Burnet en 1941. Él sugirió que la función del antígeno podía ser la de estimular una modificación adaptativa de “las enzimas necesarias para la síntesis de anticuerpos”, de tal modo que resultaría una molécula con la especificidad requerida. Con este modelo resultaba explicable la producción de anticuerpos en ausencia de antígenos, puesto que la célula productora presentaría la enzima modificada permanentemente y además, al aumentar el número de células productoras de este anticuerpo, una segunda administración del antígeno daría lugar a una respuesta mayor y más rápida. Ahora bien, al descubrirse en 1944 por Avery, McLeod y McCarthy que eran los ácidos nucleicos los portadores de la herencia, esa explicación fue abandonada y en 1949 Burnet y Fenner introdujeron una variación del modelo teórico, proponiendo que la modificación producida por el antígeno tendría lugar sobre el genoma de la célula. En 1955 Jerne formuló la denominada Teoría de la Selección Natural, la cual retoma perfeccionándola la teoría de Ehrlich. Según Jerne, el hospedador estaría sintetizando pequeñas cantidades de múltiples tipos de anticuerpo, los cuales estarían en la sangre constituyendo los denominados anticuerpos naturales . La función de estos anticuerpos sería interactuar con su antígeno y transportarlo a donde proceda en el cuerpo para que actúe como señal en la síntesis de más anticuerpos. En 1957 Burnet tomó esta teoría y propuso que cada células debe producir un solo tipo de anticuerpo, pudiéndose generar un clon de células adecuadas para la síntesis de ese anticuerpo, como consecuencia de la llegada del antígeno correspondiente.

Figura 2. Teoría instructiva de la formación de ant icuerpos

Esta diversidad de anticuerpos solo podría generarse de ocurrir mutaciones continuamente en los genes que codifican para los anticuerpos. Esto es algo que también fue propuesto por Jerne, pero tuvo que esperar a la llegada de la moderna Biología Molecular para ser demostrado. Jerne también propuso una teoría llamada de la Red Inmunológica, según la cual el sistema inmunológico posee en sí mismo todos los antígenos y todos los anticuerpos como consecuencia del establecimiento de una red de anticuerpos contra anticuerpos. ( véase artículo en Saber). Independientemente de aquellos dedicados a la elaboración de teorías capaces de explicar el funcionamiento del sistema inmunológico, dado que como demostró Ehrlich los anticuerpos se comportan en concordancia con las leyes de la Química, fueron muchos los investigadores que a lo largo del siglo XX realizaron trabajos en esa dirección, desarrollando una rama de la Inmunología denominada Inmunoquímica. Uno de los primeros hallazgos realizados en este campo, con posterioridad a los de Ehrlich y Arrhenius, fue el de Obermayer y Pick en 1906. Ellos descubrieron que la nitrificación o iodación de las proteínas produce cambios en cuanto a la especificidad serológica, de modo que sueros que antes reaccionaban con ellas dejan de hacerlo. En 1917 Landsteiner se percató de que esos compuestos de bajo peso molecular unidos a proteínas, podían reaccionar con anticuerpos desarrollados contra la proteína químicamente modificada, aunque por sí solos no eran capaces de inducir la síntesis de anticuerpos. Estas moléculas pequeñas, incapaces de inducir por si solas la producción de anticuerpos, pero frente a las cuales si se producen cuando están unidas a una molécula de mayor tamaño recibieron el nombre de haptenos . En 1938 Kabat y Tiselius encontraron que los anticuerpos formaban parte de la fracción γ-globulina del suero, por lo que a partir de entonces comenzaron a recibir también la denominación de inmunoglobulinas . Ellos observaron (Figura 3 ) que de las tres clases de globulinas que podían ser separadas electroforéticamente en el suero de vertebrados, las fracciones α, β y γ, las de tipo γ se encontraban a concentraciones más altas en animales inmunizados con ovoalbúmina. Además, los anticuerpos dirigidos contra varios antígenos, una vez aislados, eran indistinguibles de las γ−globulinas.

Figura 3. Identificación de los anticuerpos como gl obulinas

En 1958 y 1959 Porter y Edelman, actuando por separado, llevaron a cabo trabajos que permitieron esclarecer la estructura de una estas inmunoglobulinas, la denominada IgG (Figura 4 ). Porter, empleando tratamientos con papaína o pepsina rompió en diferentes partes la molécula de anticuerpo. Cuando rompía con papaína obtenía dos fracciones que resultaron idénticas en cantidad, portadoras de la actividad anticuerpo y de carácter monovalente a las que se denominó fracciones Fab y otra que cristalizaba y carecía de actividad anticuerpo, aunque podía unirse a células linfoides, a la que se denominó fracción Fc. El tratamiento con pepsina generaba un solo fragmento con actividad anticuerpo y de carácter divalente, que recibió el nombre de F(ab’)2. Por su parte Edelman rompió a las inmunoglobulinas usando reactivos capaces de romper puentes disulfuro, en esas condiciones se generaban dos tipos de péptidos, uno de menor peso molecular que recibió la denominación de cadena L y otro mayor que recibió la denominación de cadena H . Cuando los resultados de Porter y Edelman fueron considerados conjuntamente, pudo verse que las moléculas de IgG están constituidas por cuatro cadenas polipeptídicas iguales dos a dos y unidas entre sí por puentes disulfuro. Estos estudios les valieron el Premio Nobel.

Papaina Pepsina

Pepsina

Papaina

2 fragmentos Fab 1 fragmento Fc

1 fragmento F(ab)’ 2 fragmentos de bajo p eso molecular

Cadena pesada

Cadena ligera

Rotura de puentes disulfuro

Figura 4

De lo visto hasta ahora podemos concluir que la Inmunología nació cuando se ideó un procedimiento para conferir resistencia frente a la enfermedad infecciosa; podemos ver también como el desarrollo inicial tiene que ver con el descubrimiento de algunos componentes del Sistema Inmunológico y su modo de acción; podemos ver como fueron formulándose teorías, fundamentalmente sobre la formación de anticuerpos y vemos por último como estas moléculas fueron caracterizadas químicamente. Sin embargo, hay otros aspectos que no hemos tratado, como son los fenómenos de alergia e hipersensibilidad; las enfermedades autoinmunes; la inmunología de los tumores; etc., es decir, una variedad de aspectos entre los que se encuentran de modo destacado enfermedades de la cuáles el propio Sistema Inmunológico es el agente causal, lo cual es totalmente contradictorio con el papel protector que hasta ahora hemos visto. Evidentemente la comprensión de estos fenómenos ha desempeñado un papel fundamental en el logro del actual nivel de desarrollo de la Inmunología como ciencia biológica, razón por la cual vamos a hablar ahora de un aspecto al que se ha denominado Inmunobiología, tal vez con no mucha fortuna, puesto que no hay aspecto más profundamente biológico que los mecanismos moleculares subyacentes en el desarrollo de una respuesta Inmunológica normal. El nacimiento de esta rama de la Inmunología puede situarse en el descubrimiento por Koch en 1890 del fenómeno de hipersensibilidad retardada . Koch pensaba que bacilos de la tuberculosis muertos, o productos del sobrenadante de los cultivos, a los que denominó tuberculina , podrían inyectarse en enfermos tuberculosos para curarlos, aunque lo intentó nunca lo logró. Sin embargo, en el curso de sus investigaciones observó que los conejillos de Indias eran muy sensibles a la tuberculosis, de modo que al inocularlos con el bacilo se producía una reacción local pasajera, muriendo entre cuatro y ocho semanas más tarde. Sin embargo, si a los conejillos tuberculosos se les inyectaba una segunda dosis subcutánea de bacilos, el sitio de la segunda inyección se enrojecía y posteriormente se producía una necrosis que ocasionaba una úlcera. Este efecto fue conocido como fenómeno de Koch y él nunca pudo interpretarlo correctamente. El siguiente descubrimiento en importancia en este campo lo realizaron Richet y Portier en 1902, durante sus estudios sobre anémonas y fragatas portuguesas (Physalia), ambos animales con toxinas muy potentes. Mientras trataban de inmunizar a un perro contra la toxina de las anémonas, descubrieron que la inyección de pequeñas dosis subletales en un perro previamente inoculado, le provocaba convulsiones, colapso y finalmente la muerte. Ellos denominaron al fenómeno anafilaxia (del griego, contra protección) para indicar que en lugar de aumentar la protección, esta segunda inyección aumentaba la sensibilidad a la toxina. Este fue un descubrimiento que tuvo un impacto enorme en la práctica médica de aquel entonces, ilusionada con el formidable futuro que el uso de la inmunización les prometía. Casi simultáneamente, Smith en USA y Otto en Alemania observaron respuestas similares en cobaya, frente a sustancias más suaves como el suero de caballo. Otro autor, von Pirquet, propuso el término alergia (del griego, acción alterada) para referirse a cualquier respuesta

inmunológica anómala contra una sustancia frente a la cual ya se ha estado expuesto. En 1921 Prausnitz y Küstner descubrieron la existencia de una sustancia de tipo anticuerpo presente en el suero, asociada con este tipo de respuesta anómala, a la que denominaron reagina (del griego, reactiva). Ellos encontraron que cuando Prausnitz era inoculado subcutáneamente con suero de Küstner, quien era alérgico a cierto tipo de pez, una inyección posterior de extracto de pez en la región donde había recibido la inyección le provocaba una rápida reacción local que antes no ocurría. En 1940 Landsteiner y Wiener descubrieron que los humanos pueden compartir un factor sanguíneo con el mono Rhesus al que denominaron Rh. En 1942 Landsteiner y Chase descubrieron que ciertos tipos de alergia podían transferirse de individuos alérgicos a individuos que no lo eran mediante la transferencia de células obtenidas de los ganglios linfáticos. Este hallazgo dio un nuevo impulso a la teoría celular enunciada por Metchnikoff. En los años 30 y 40 del siglo XX Snell desarrolló en ratones las denominadas cepas congénicas , es decir, cepas de ratones que solo se diferencian en un locus. Gracias a estos animales se descubrió la existencia de genes que codifican para un determinado antígeno celular al que se denominó entonces H2, por histocompatibilidad, de los cuales depende el éxito o fracaso de los injertos entre ratones, por lo demás genéticamente idénticos. En 1975 Milstein y Köhler lograron la obtención de un tipo de célula, denominada hibridoma , mediante la fusión de una célula productora de anticuerpos con otra denominada mieloma , la cual consiste en una célula plasmática neoplásica. La fusión de ambas células se traducía en un híbrido inmortal capaz de producir grandes cantidades de un anticuerpo concreto al que se denominó anticuerpo monoclonal . Los últimos trabajos de gran relevancia realizados en el campo de la Inmunología fueron, en primer lugar, los que permitieron otorgar el Premio Nobel de 1987 a Tonegawa, los cuales se basaron en el estudio de la Biología Molecular de los genes de las Inmunoglobulinas, permitiendo entender como se genera el enorme repertorio de anticuerpos existentes en un individuo y finalmente, los que dieron el Premio Nobel a Doherty y Zinkernagel en 1996, basados en el descubrimiento de como el Sistema Inmunológico es capaz de diferenciar las células sanas de las infectadas por virus o bacterias intracelulares.