Imunoglobulina
Os anticorpos (Ac) são glicoproteínas do tipo gamaglobulina, a fracção de globulinas mais abundante no plasma sanguíneo. Podem encontrar-se em forma solúvel no sangue ou noutros fluídos corporais dos vertebrados, ou podem estar inseridos na membrana plasmática, onde actuam como receptores nos linfócitos B e são empregues pelo sistema imunitário para neutralizar patógenos tais como bactérias patogénicas e viroses. Em geral, considera-se que tanto anticorpo como imunoglobulina são termos equivalentes, sendo que o primeiro termo faz referência à função, enquanto que o segundo alude à estrutura. O termo gamaglobulina refere-se às propriedades electroforéticas das imunoglobulinas solúveis no soro sanguíneo, se bem que algumas imunoglobulinas migram com as fracções alfa, beta e inclusive com a albumina.
A primeira menção do termo "anticorpo" aparece num texto do bacteriologista alemão Paul Ehrlich (1854-1915). O termo "Antikörper" (a palavra alemã para anticorpo) aparece na conclusão de seu artigo "Estudos Experimentais sobre Imunidade", publicado em Outubro de 1891, que estabelece que "se duas substâncias dão origem a dois Antikörper diferentes, então elas próprias têm que ser obrigatoriamente diferentes". No entanto, o termo não foi inicialmente aceito, tendo sido propostos vários termos alternativos para anticorpo; incluindo Immunkörper, Amboceptor, Zwischenkörper, substance sensibilisatrice, copula, Desmon, philocytase, fixateur e Immunisin. A palavra anticorpo teria uma analogia formal com a palavra antitoxina e um conceito idêntico para Immunkörper (em português: corpo imune). Como tal, a construção original da palavra contém um defeito lógico; antitoxina sugere algo que se opõe a uma toxina, enquanto que anticorpo sugere um corpo que se opõe a algo.
Os linfócitos B activados se diferenciam em células plasmáticas, cuja função é a produção de anticorpos solúveis ou ainda em linfócitos B de memória, que sobrevivem no organismo durante os anos seguintes para possibilitar que o sistema imunitário se lembre do antígeno e responda mais rápido a futuras exposições ao agente imunógeno. Os anticorpos são, portanto, um produto essencial do sistema imunitário adaptativo que aprendem e lembram-se das respostas a patógenos invasores. Os anticorpos encontram-se em duas formas: na forma solúvel segregada no sangue e noutros fluídos do corpo e na forma unida à membrana celular que está ancorada à superfície dum linfócito B.
Forma solúvel
Os anticorpos solúveis são segregados por um linfócito B activado (na sua forma de célula plasmática) para unir-se a substâncias estranhas e sinalizá-las para a sua destruição pelo resto do sistema imunitário. Também se lhes poderia chamar anticorpos livres até que se unam a um antígeno e acabem como parte dum complexo antígeno-anticorpo ou denominá-los anticorpos segregados. Nesta forma solúvel as imunoglobulinas unem-se a moléculas adicionais. Nas IgM, por exemplo, encontramos uma glicoproteína unida à fracção constante através de pontes dissulfeto com cerca de 15 KDa, chamada cadeia J. Ao isotipo IgA une-se-lhe a chamada "peça de secreção". Trata-se de uma glicoproteína que se forma nas células epiteliais e glândulas exócrinas e que, posteriormente, se une à imunoglobulina para facilitar a sua secreção.
Forma ancorada à membrana
A forma ancorada à membrana de um anticorpo poder-se-ia chamar imunoglobulina de superfície (sIg) ou imunoglobulina de membrana (mIg), uma vez que não é segregado: sempre está associado à membrana plasmática. Faz parte do receptor do linfócito B (BCR), que permite que este detecte quando um antígeno específico está presente no organismo, desencadeando a activação do linfócito B. O BCR é composto por anticorpos IgD ou IgM ligados à superfície de membrana e aos seus heterodímeros associados Ig-α e Ig-β que têm capacidade de realizar a transdução de sinais do reconhecimento do anticorpo para o interior da célula. Um linfócito B humano comum tem entre 50 000 e 100 000 anticorpos unidos à sua superfície. Após o acoplamento do antígeno, estes agrupam-se formando grandes adesivos cujo diâmetro pode ser superior a 1μm em balsas lipídicas que isolam os BCR (receptores da célula B) da maior parte dos restantes receptores de sinalização celular. Estes adesivos poderiam melhorar a eficiência da resposta imune celular. Nos seres humanos, a superfície celular encontra-se livre de outras proteínas ao redor dos receptores dos linfócitos B em distâncias com alguns milhares de angstroms, o que reduz de tal maneira as influências que competem com a sua função, que pode-se dizer que isola os BCR.
Isótipos
Os anticorpos podem existir em diferentes formas conhecidas como isótipos ou classes. Nos mamíferos existem cinco isótipos diferentes de anticorpos, conhecidos como IgA, IgD, IgE,IgG e IgM com diferentes cadeias pesadas. Possuem o prefixo "Ig" que significa imunoglobulina, e diferenciam-se pelas suas propriedades biológicas, localizações funcionais e habilidade para lidar com diferentes antígenos, como mostrado na tabela 1. O isótipo altera-se durante o desenvolvimento e a activação dos linfócitos B. Antes da maturação destes últimos, quando ainda não foram expostos ao seu antígeno, são conhecidos como linfócitos B imaturos e só expressam o isótipo IgM na sua forma ancorada à superficie celular. Os linfócitos B imaturos começam a expressar tanto IgM como IgD ligadas à membrana quando alcançam a maturação, momento a partir do qual estão prontos para responder ao seu antígeno e ganham a alcunha de linfócitos B vírgens. A activação dos linfócitos B virgens continua ao encontro e ligação deste com o seu antígeno. O antígeno é então internalizado e processado, de maneira que seus fragmentos proteicos são apresentados por moléculas do MHC de classe II na superfície do linfócito B. Essa apresentação permite que linfócitos T auxiliares previamente ativados por células dendríticas reconhecam o fragmento do antígeno na superfície dos linfócitos B e os ativem por meio da liberação de citocinas, o que estimula o linfócito B para que se divida e se diferencie numa célula produtora de anticorpos denominada plasmática. Nesta forma activada, os linfocitos B começam a segregar anticorpos em vez de ancorá-los à membrana. Algumas células filhas dos linfócitos B activados sofrem uma mudança isotípica, um mecanismo que faz com que a produção de anticorpos nas formas IgM ou IgD se transmute para os outros tipos, IgE, IgA ou IgG, que desempenham diferentes funções no sistema imunitário.
Alótipos
Por alótipos entende-se os diferentes anticorpos que têm pequenas diferenças na sequência de aminoácidos na região constante das cadeias leves e pesadas produzidos pelos diferentes indivíduos de uma espécie, que se herdam de forma mendeliana. Em seres humanos descreveram-se 3 tipos de determinantes alotípicos:
Idiótipo
O idiótipo consiste nas diferenças encontradas nas Ig na parte hipervariável das cadeias pesada e leve, que são próprias das moléculas de anticorpos pertencentes a um clone em particular. Este elemento faz parte ou está muito próximo ao sítio de reconhecimento do antígeno, e está situado na porção variável Fab. O parátopo é a parte da região variável do anticorpo que se une ao antígeno. Face aos idiótipos formar-se-iam anticorpos (anticorpos de anticorpos). Segundo a teoria de Jerne, a formação de anticorpos anti-idiótipo formaria uma rede (rede de Jerne) cuja função seria regular a síntese de novas imunoglobulinas.
Os anticorpos são proteínas plasmáticas globulares pesadas (~150 kDa), também conhecidas por imunoglobulinas. Têm cadeias de açúcares unidas a algum dos seus resíduos de aminoácidos; por outras palavras, são glicoproteínas. A unidade básica funcional dos anticorpos é o monómero de imunoglobulina, que contém uma só unidade de Ig. Os anticorpos segregados também podem ser dímeros com duas unidades de Ig, como no caso das IgA, tetraméricos com quatro unidades Ig como nas IgM de teleósteos, ou pentaméricos com cinco unidades de IgM, como no caso das IgM de mamíferos.
Primeiros trabalhos
As primeiras investigações sobre a estrutura dos anticorpos foram realizadas por meio de simples digestões com pepsina e papaína por Rodney Robert Porter e Gerald M. Edelman, seguidas de electroforese. Ambos receberam com isto o Prémio Nobel de medicina em 1972. Também foi importante a figura de Alfred Nisonoff:
Domínios de imunoglobulina
O monómero de Ig é uma molécula em forma de "Y" que consiste de duas cadeias de polipéptido; duas cadeias pesadas idênticas e duas cadeias leves idênticas conectadas por ligações dissulfeto. Cada cadeia é composta por domínios estruturais chamados domínios Ig. Estes domínios contêm entre 70 e 110 aminoácidos e classificam-se em diferentes categorias, por exemplo em variáveis (IgV) e constantes (IgC) de acordo com o seu tamanho e função. Têm uma "prega de imunoglobulina" característica no qual duas folhas beta geram uma forma de "sandwich", permanecendo juntas por interacções entre cisteínas bem conservadas ao longo da evolução, assim como outros aminoácidos carregados.
Cadeia pesada
Há cinco tipos de Ig em mamíferos que se designam por letras gregas: α, δ, ε, γ e μ. O tipo de cadeia pesada presente define a classe (isótipo) do anticorpo. Estas cadeias encontram-se nos anticorpos IgA, IgD, IgE, IgG, e IgM, respectivamente. As diferentes cadeias pesadas diferem em tamanho e composição: α e γ contêm aproximadamente 450 aminoácidos, enquanto que μ e ε possuem aproximadamente 550 aminoácidos. As cadeias pesadas γ, α e δ possuem uma região constante composta por três domínios estruturais Ig em tandem e uma região de dobradiça para lhe proporcionar flexibilidade. As cadeias pesadas μ e ε possuem uma região constante composta por quatro domínios de imunoglobulina A região variável da cadeia pesada é diferente nos anticorpos produzidos nos diferentes linfócitos B, mas é idêntica para todos os anticorpos produzidos pelo mesmo linfócito B ou pela sua linha clonal. A região variável de cada cadeia pesada é de aproximadamente 110 aminoácidos e é composta por um único domínio Ig.
Cadeia leve
Nos mamíferos existem dois tipos de cadeia leve, chamados lambda (λ) e kappa (κ). Uma cadeia leve contém dois domínios sucessivos: um domínio constante e outro variável. O comprimento aproximado da cadeia leve é de 211 a 217 aminoácidos. Cada anticorpo contém duas cadeias leves que são sempre idênticas. Só um tipo de cadeia leve, κ ou λ, encontra-se presente dentro do mesmo anticorpo em mamíferos. Outros tipos de cadeias leves como a cadeia iota (ι), encontram-se em vertebrados inferiores, como os peixes condrictios e teleósteos.
Regiões Fab e Fc
Algumas partes do anticorpo têm funções únicas. As extremidades dos braços do "Y", por exemplo, contêm o lugar que se une ao antígeno e, portanto, reconhecem elementos estranhos específicos e neles esconde as extremidades N-terminal das cadeias polipeptídicas leve e pesada. Esta região do anticorpo chama-se fragmento de ligação do antígeno ou região Fab. É composta por um domínio constante e outro variável de cada uma das cadeias leve e pesada do anticorpo. O parátopo é formado pelos domínios variáveis das cadeias pesada e leve na sua extremidade amino terminal. A função que a base ou pé do "Y" desempenha consiste em modular a actividade da célula imunitária. Esta região chama-se fragmento cristalizável ou Fc e é composta por dois ou três domínios constantes de ambas as cadeias pesadas, o tipo de cadeia pesada depende da classe do anticorpo. O pé termina nas extremidades C-terminal das cadeias pesadas. Mediante a ligação a proteínas específicas a região Fc assegura que cada anticorpo gera uma resposta imunitária adaptada para um antígeno específico. A região Fc também se une a vários receptores celulares como o receptor do Fc e outras moléculas do sistema imunitário como as proteínas do complemento. Ao efectuar isto, intervém na mediação de diferentes efeitos fisiológicos como o reconhecimento de partículas opsonizadas (unindo-se a FcγR), lise celular (unindo-se ao complemento) e desgranulação dos mastócitos, basófilos e eosinófilos (unindo-se a FcεR).
Como os anticorpos se encontram na forma livre na corrente sanguínea, diz-se que fazem parte do sistema imunitário humoral. Os anticorpos circulantes são produzidos por linhas clonais de linfócitos B que respondem especificamente a um antígeno que pode ser um fragmento de proteína da cápside viral, por exemplo. Os anticorpos contribuem para a imunidade de três formas: podem impedir que os patógenos entrem nas células ou as danifiquem ao unir-se a elas (neutralização). Podem estimular a eliminação dum patógeno pelos macrófagos e outras células recubrindo o patógeno (opsonização) e podem desencadear a destruição directa do patógeno estimulando outras respostas imunes como a via do complemento (lise). Os principais tipos de acção dos anticorpos no sistema imunitário podem resumir-se a:
Activação do complemento
Os anticorpos que se unem à superfície dos antígenos, por exemplo numa bactéria, atraem os primeiros componentes da cascata do complemento por meio da sua região Fc e iniciam a activação do sistema "clássico" do complemento. Isto provoca a morte da bactéria de duas maneiras: Primeiro, a união das moléculas do complemento com o anticorpo marca o micróbio para a ingestão pelos fagócitos num processo chamado opsonização. Estes fagócitos são atraídos por determinadas moléculas do complemento. Em segundo lugar, alguns componentes do sistema do complemento formam um complexo de ataque à membrana para ajudar os anticorpos a matar a bactéria por meio da lise. Os anticorpos mais efectivos na activação do sistema do complemento são os do tipo IgM e os IgG subclasse 1 e 3 (IgG1 e IgG3).
Activação das células efetoras
Para combater os patógenos que se replicam no exterior das células, os anticorpos unem-se aos patógenos para ensamblá-los todos juntos provocando a sua aglutinação. Como um anticorpo tem pelo menos dois parátopos (os que são poliméricos têm mais) pode unir-se a mais de um antígeno acoplando-se a epítopos idênticos presentes nas superfícies desses antígenos. Ao cobrirem o patógeno, os anticorpos estimulam as funções efetoras contra este nas células que reconhecem a região Fc. Aquelas células que reconhecem os patógenos recobertos de anticorpos têm receptores do Fc que, como o próprio nome indica, interagem com a região Fc dos anticorpos IgA, IgG, e IgE. O acoplamento dum anticorpo específico com o receptor Fc de uma determinada célula desencadeia nela uma função efetora: os fagócitos realizarão a fagocitose, os mastócitos e os neutrófilos sofrerão a desgranulação, as células exterminadoras naturais libertarão citocinas e moléculas citotóxicas que finalmente acabarão por destruir o micróbio invasor. A activação das células exterminadoras naturais por anticorpos dá início a um mecanismo citotóxico conhecido como citotoxicidade mediada por células dependente de anticorpos (ADCC) - este processo pode explicar a eficácia dos anticorpos monoclonais usado em terapias biológicas contra cancro. Os receptores Fc são específicos do isótipo, o que dá uma maior flexibilidade ao sistema imunitário, afectando só o mecanismo imune adequado para os diferentes patógenos.
Anticorpos naturais
Os humanos e primatas superiores produzem também os chamados "anticorpos naturais" que estão presentes no soro sanguíneo antes que a infecção viral se origine. Os anticorpos naturais foram definidos como anticorpos que se produzem sem que exista uma infecção prévia, vacinação, exposição a outros antígenos alheios ou imunização passiva. Estes anticorpos podem activar a via clássica do complemento, o que origina a lise de partículas víricas com envoltura muito antes de activada a resposta imunitária adaptativa. Muitos anticorpos naturais são direccionados contra o dissacárido galactose α(1,3)-galactose (α-Gal), que se encontra como açúcar terminal de proteínas da superfície celular glicosiladas, e são gerados em resposta à produção deste açúcar pelas bactérias que se encontram no tracto digestivo humano. Acredita-se que a rejeição de órgãos xenotransplantados se produza, em parte, como resultado de anticorpos naturais circulantes no soro do receptor que se unem a antígenos α-Gal expressados no tecido do doante.
O parátopo do anticorpo (situado nas extremidades dos braços do Y) interage com o epítopo do antígeno. Um antígeno geralmente contém diferentes epítopos ao longo da sua superfície, dispostos de forma descontinua, e os epítopos dominantes dum antígeno são denominados determinantes antigénicos. O antígeno e o anticorpo interagem por complementariedade espacial (como uma chave na sua fechadura). As forças moleculares implicadas nas interacções da extremidade Fab do anticorpo com o epítopo do antígeno são débeis e não específicas, como forças electrostáticas, ligações de hidrogénio interacções hidrofóbicas e forças de Van der Waals. Isto significa que a união entre o anticorpo e o antígeno é reversível, e a afinidade do anticorpo para o antígeno é relativa em vez de absoluta. Uma união relativamente fraca também significa que é possível que um anticorpo estabeleça reacções cruzadas com diferentes antígenos que têm diferentes afinidades relativas.
Praticamente todos os microorganismos podem desencadear a resposta dos antianticorpos. O reconhecimento e erradicação bem sucedidos de tipos muitos distintos de micróbios requer que os anticorpos possuam uma enorme diversidade. A sua composição de aminoácidos varía para lhes permitir interagir com antígenos muito diferentes. Estima-se que os seres humanos gerem cerca de 10 mil milhões de anticorpos diferentes, cada um dos quais com a capacidade de se unirem a um epítopo diferente. Embora se gere um enorme repertório de diferentes anticorpos num mesmo indivíduo, o número de genes disponíveis para fabricar estas proteínas é limitado. Nos vertebrados evoluíram diferentes mecanismos genéticos complexos para permitir que os linfócitos B gerem esta diversidade a partir de um número relativamente pequeno de genes de anticorpos. Um anticorpo pode denominar-se mono-específico se tiver especificidade pelo mesmo antígeno ou epitopo, ou bi-específico se tiver afinidade por dois antígenos diferentes ou dois epitopos distintos do mesmo antígeno. Um grupo de anticorpos pode denominar-se polivalente (ou inespecífico) se tiver afinidade por vários antígenos ou micro-organismos. A chamada imunoglobulina intravenosa, se nada indica o contrário, consiste numa variedade de distintas IgG (IgG policlonal). Em contraste, os anticorpos monoclonais são anticorpos idênticos produzidos por uma só célula B.
Variabilidade de domínios
A região (locus) do cromossoma que codifica um anticorpo é grande e contém vários genes diferentes para cada domínio de anticorpo, que se combinam entre si. O locus que contém os genes para cadeias pesadas (IGH @) pode ser encontrado em humanos no cromossoma 14 e loci contêm os genes lambda e kappa da cadeia leve (IGL@ e IGK@) são encontrados no 22 e no 2. Um destes domínios é conhecido como "domínio variável" e está presente em todas as cadeias leves e pesadas dos anticorpos, mas pode ser diferente entre os diferentes anticorpos gerados pelas diversas linhas de linfócitos B. As diferenças entre os domínios variáveis estão localizadas em três bucles conhecidos como regiões hipervariáveis (HV-1, HV-2 e HV-3) ou regiões determinantes da complementaridade (CDR1, CDR2 e CDR3). As CDRs são mantidas dentro dos domínios variáveis por regiões de armação conservadas. O locus da cadeia pesada contém cerca de 65 genes diferentes de domínio variável, que diferem nos seus CDRs. Combinando estes genes com vários genes doutros domínios, gera-se um grande contingente de anticorpos com um alto grau de variabilidade. Esta combinação é chamada recombinação V(D)J.
Recombinação V(D)J
A recombinação somática das imunoglobulinas, chamadas recombinação V(D)J, consiste na criação de uma região variável de imunoglobulina exclusiva formada pela combinação de vários segmentos genéticos (subgenes). A região variável de cada imunoglobulina pesada é codificada por várias partes, denominadas segmentos, chamados segmento variável (V), de diversidade (D) e de acoplamento — joining, em inglês— (J). Os segmentos V, D e J encontram-se nas cadeias pesadas. Nas leves só encontramos os segmentos V e J. Há múltiplas cópias de todos estes segmentos organizadas em tandem no genoma dos mamíferos. Na medula óssea cada linfócito B em desenvolvimento ensambla a região variável da sua imunoglobulina selecionando e combinando um segmento V com um D e outro J na cadeia pesada e um V e outro J na cadeia leve. Como existem múltiplas cópias ligeiramente distintas para cada sequência genética dos segmentos, vão-se dar diferentes combinações que por intermédio deste processo geram um elevado número de parátopos e também diferentes especificidades de antígeno. Curiosamente, o rearranjo de vários subgenes (isto é, a família V2) para a imunoglobulina de cadeia leve lambda é acoplado com a activação do microRNA miR-650, que influencia ainda mais a biologia dos linfócitos B.
Hipermutação somática e maturação da afinidade
Outro mecanismo que gera diversidade nos anticorpos tem lugar nos linfócitos B maduros. Após a activação pelo antígeno, os linfócitos B começam a proliferar rapidamente. Nestas células em rápida divisão, os genes que codificam os domínios variáveis das cadeias pesadas e leves sofrem uma grande taxa de mutação pontual através de um processo chamado hipermutação somática. Esta produz aproximadamente a troca dum nucleótido por um gene variável e célula em cada divisão celular. Como consequência, qualquer célula filha de uma linha de linfócitos B adquire uma ligeira diferença na sequência de aminoácidos dos domínios variáveis das suas cadeias de anticorpos.
Comutação de classe
A comutação da classe das imunoglobulinas é um processo biológico que se dá após a activação dos linfócitos B, que permite a produção de diferentes classes de anticorpos (IgA, IgE, ou IgG). Estas classes estão definidas pelas regiões constantes (C) da cadeia pesada da imunoglobulina. Inicialmente os linfócitos B virgens expressam só IgM e IgD na superfície celular (inseridas na membrana) com regiões de união ao antígeno idênticas. Cada isótipo está adaptado para uma função diferente e, portanto, depois da activação, é preciso um anticorpo com um mecanismo efetor IgG, IgA ou IgE para a eficaz eliminação do antígeno. A comutação da classe permite a descendência dum só linfócito B produzir anticorpos de diferentes isótipos. Apenas a região constante da cadeia pesada do anticorpo muda durante a troca da classe. As regiões variáveis, e, portanto, a especificidade do antígeno, permanece invariável. Deste modo, produzem-se efetores com a função adaptada para cada ameaça do antígeno. A troca de classe inicia-se por influência de citocinas. O isótipo gerado depende das citocinas presentes ao redor do linfócito B.
Conversão genética
A conversão genética é uma troca não recíproca, na qual a sequência de ADN doadora não se modifica, enquanto que o gene aceptor adquire um segmento do doador por recombinação homóloga. Embora este mecanismo para gerar diversidade nos anticorpos seja conhecido há já algum tempo, nunca se lhe deu a devida importância até agora. Sabe-se que é muito importante em aves, as quais usam nas suas cadeias leves e pesadas um grande número de pseudogenes semelhantes às sequências D, situadas no princípio da sequência do gene das cadeias de imunoglobulina. Posteriormente, estes segmentos mudam somaticamente a única região V, e podem também estar submetidas à hipermutação. Este mecanismo, curiosamente, também está presente em alguns outros mamíferos, como os coelhos.
Fases finais da sintese de imunoglobulinas
Uma vez reagrupados todos os segmentos, produz-se um só ARN mensageiro, que se poliadenila. Este ARN abandona o núcleo, dirigindo-se aos ribossomas do retículo endoplasmático rugoso, onde começa a sua tradução. Posteriormente produz-se a glicosilação dos anticorpos na parte luminal do retículo endoplasmático rugoso e a ensamblagem, cujo processo é o seguinte: H+H → H2+L → H2L2. Constitui uma excepção à IgM, na qual se une primeiro uma cadeia pesada com uma leve. O seu destino final é servir como receptor ou ser segregado, e depende de se possui ou não um fragmento adicional de 19 aminoácidos na extremidade C-terminal. Este péptido incorpora-se à síntese mediante um processo de emparelhamento ou splicing. A sua presença determina se possui ou não uma região hidrófoba que possa ancorar-se à membrana plasmática.
O desenvolvimento de organismos complexos, com tecidos e várias linhas celulares necessitou do aparecimento de novas moléculas para assegurar, por um lado, que as células se aderiam a outras da mesma colónia e por outro, a defesa frente a possíveis intrusos parasitas ou patogénicos. Ao longo da evolução no desenvolvimento dos sistemas imunitários foram utilizadas três tipos de moléculas, as lectinas, as LLR e as imunoglobulinas. Os seus padrões operativos misturam-se por vezes para combinar as suas propriedades, embora existam poucas moléculas que contenham todas, como é o caso do gene da doença poliquística renal (PKD1). Muitos estudos integram provas importantes de que a superfamília das imunoglobulinas tem representantes entre as bactérias e arqueas ou que pelo menos as presentes neste grupo e as de eucariotas poderiam ter um antepassado comum, a partir do qual evoluíram separadamente. Assim, atribuíram-se a este grupo de proteínas bacterianas "semelhantes a imunoglobulinas" (BIg's) o receptor Fc de Ig em Streptococcus agalactiae, e a endoglucanase C de Cellumonas fimi. Também existem outros exemplos como a invasina de Yersinia pseudotuberculosis ou as Lig (Leptospiral Ig-like, similares à Ig de Leptospira) de diversas espécies de Leptospira. Após a sua descoberta em Streptococcus descobriu-se uma proteína deste tipo no fago T4. Nesta ocasião destacou-se que o seu papel estava relacionado com a adesividade celular.
Animais pluricelulares
Porém, é nos grupos de animais pluricelulares mais primitivos, os Parazoa, onde os cientistas tentam encontrar respostas à origem do sistema imunitário adaptativo. Neste sentido, têm-se feito vários trabalhos de investigação com este taxon, e em especial com uma esponja considerada como fóssil vivo, Geodia cydonium e também com Suberites domuncula. Na primeira podem-se encontrar muitos dos tipos de proteínas que também estão implicadas na imunidade dos mamíferos. Em especial, há dois tipos da superfamília das imunoglobulinas, as unidas ao receptor tirosína-quínase, e as moléculas não enzimáticas de adesão das esponjas. Curiosamente, os domínios correspondentes já demonstram polimorfismo, e embora cumpram funções que são simultaneamente de receptores e de moléculas de adesão celular, estão sobre-regulados em experimentos de enxertia.
Deuteróstomos
Muitos dos elementos do sistema imunitário adaptativo, incluindo as células especializadas, estão já pré-configurados nos organismos mais basais dos deuteróstomos. Foram feitas investigações no ouriço-do-mar Strongylocentrotus purpuratus, onde se encontrou um rico sistema imunitário com homólogos de importantes reguladores imunitários e hematopoiéticos de articulados, alguns deles críticos. Especula-se por isso que a pressão evolutiva chave para o desenvolvimento do complexo sistema imunitário em deuteróstomos não foi tanto a ameaça de patógenos como a existência de uma rica variedade de organismos simbiontes, dos quais é um bom exemplo a flora intestinal humana. Como forma de ilustração, viu-se que 60% das espécies de equinodermos estão associados a simbiontes bacterianos. Em tunicados continua o aumento da complexidade do sistema imunitário. Na ascídia Botryllus schlosseri, em experimentos com enxertos não compatíveis, foram detectadas muitas proteínas que revelam um complexo sistema imunitário inato e algumas proteínas com domínio de imunoglobulina, e o mais surpreendente, é que também se pode encontrar um homólogo evidente de RAG1, contíguo a uma estrutura semelhante ao RAG2. Porém, é em cefalocordados onde podemos encontrar os primeiros vestígios das nossas actuais imunoglobulinas. Realizaram-se muitos estudos no anfioxo Branchiostoma floridae, no qual se encontraram umas curiosas proteínas, chamadas VCBP (Proteínas tipo V que contêm domínios que se unem à quitina) com significativa homologia com as regiões V (variáveis) das imunoglobulinas, certamente implicadas na resposta imunitária, mas carentes da sua variabilidade. Estudos cristalográficos demonstraram que provavelmente se trata de uma molécula semelhante ao antepassado molecular das actuais regiões variáveis de articulados.
Gnatóstomos
Considera-se que o aparecimento do moderno sistema imunitário teve que ocorrer há 500 milhões de anos, durante a explosão câmbrica.. Provavelmente ocorreu num contexto em que existiriam muitas formas e combinações de módulos de proteínas das quais muitas desapareceriam pelas pressões selectivas. Neste sentido, uma das questões que suscita o apartado anterior é que se a evidência paleontológica indica que os peixes mandibulados actuais procedem dos ágnatos, e estes carecem do mesmo sistema de recombinação dos modernos sistemas imunitários, seguramente deveu existir um antepassado comum, um ostracodermo ancestral que possuísse os dois sistemas. De acordo com este ponto de vista, o sistema de recombinação V(D)J provavelmente representa um desenvolvimento evolutivo convergente numa ramificação dos ostracodermos que precedeu a linha dos gnatóstomos.
Diagnóstico das doenças
Para vários diagnósticos é comum a detecção de anticorpos como prova de confirmação da patologia. Para isso realizam-se testes sorológicos. Como exemplo, em ensaios bioquímicos para o diagnóstico de doenças, estima-se o título de anticorpos contra o vírus de Epstein-Barr ou contra a doença de Lyme. Se esses anticorpos não forem encontrados significa que a pessoa não está infectada ou que o esteve há muito tempo e os linfócitos B que geravam estes anticorpos foram-se reduzindo de forma natural. Na imunologia clínica analisa-se por nefelometria (ou turbidimetria) os níveis das diferentes classes de imunoglobulinas para caracterizar o perfil dos anticorpos do paciente. Por exemplo, verificar uma elevação do título das diferentes classes de imunoglobulina pode ser útil, por vezes, para determinar a causa da lesão hepática a partir do diagnóstico diferencial. Neste sentido, um título elevado de IgA indicaria cirrose alcoólica; se o que está elevado são as IgM suspeitar-se-ia que há uma hepatite viral e cirrose biliar primária, enquanto que as IgG apareceriam elevadas na hepatite vírica, auto-imune e cirrose.
Tratamentos terapêuticos
A terapia de anticorpos monoclonais é utilizada no tratamento de doenças como a artrite reumatóide, esclerose múltipla, psoríase, e muitas formas de cancro, incluíndo o linfoma não Hodgkin, cancro colorrectal, cancro da cabeça e pescoço e cancro da mama. Algumas imunodeficiências, como a agamaglobulinemia ligada ao cromossoma X e a hipogamaglobulinemia consistem numa falta parcial ou completa de anticorpos. Estas doenças são por vezes tratadas induzindo uma imunidade a curto prazo chamada imunidade passiva. Esta é adquirida por meio da infusão de anticorpos "pré-fabricados" em forma de soro sanguíneo humano ou animal, imunoglobulinas intravenosas ou anticorpos monoclonais no individuo afectado.
Terapia pré-natal
As chamadas imunoglobulinas Rho (D) ou imunoglobulinas anti-RhD são específicas do antígeno humano Rhesus D, também conhecido como fator Rhesus.Destes anticorpos anti-RhD, são conhecidas várias marcas comerciais, tais como a RhoGAM, BayRHo-D, Gamulin Rh, HypRho-D, e WinRho SDF. O fator Rhesus é um antígeno que é encontrado nos eritrócitos. Indivíduos com Rhesus-positivos (Rh +) exibem este anticorpo na glicocálix dos seus eritrócitos, enquanto que os indivíduos (Rh-) não o possuem. Durante o nascimento normal, o sangue fetal pode passar para a mãe devido a traumas no parto ou complicações na gravidez. No caso de incompatibilidade de Rh entre a mãe e o filho, a consequente mistura de sangue pode sensibilizar uma mãe Rh- contra o antígeno Rh do filho, fazendo com que nas gravidezes posteriores os fetos corram o risco de sofrer eritroblastose fetal. Os Anti-RhD são administrados como parte do tratamento pré-natal para previr a sensibilização que possa vir a existir para assim evitá-la. Ao tratar a mãe com anticorpos anti-RhD antes e imediatamente após o trauma e o parto destrói-se o antígeno Rh do feto no corpo da mãe. Um aspecto importante é que isto acontece antes que o antígeno possa estimular os linfócitos B maternos que mais tarde poderiam "relembrar" o antígeno Rh gerando linfócitos B de memória. Portanto, o seu sistema humoral imunitário não fabricará anticorpos anti-Rh e não atacará os antígenos Rhesus do seu bebé actual ou futuro.
Em investigação, os anticorpos purificados são utilizados em muitas aplicações. São muito habituais para identificar e localizar proteínas intra e extra-celulares. Os anticorpos são utilizados na citometria de fluxo, imunoprecipitação, em análises de western blot para identificar proteínas separadas por electroforese, e em imuno-histoquímica ou imunofluorescência. As proteínas também se podem detectar e quantificar com anticorpos utilizando as técnicas ELISA e ELISPOT.
Obtenção
Os anticorpos específicos são produzidos em investigação injectando um antígeno num mamífero, como um rato, ratazana, coelho, cabra, ovelha ou cavalo para obter grandes quantidades de anticorpos. O sangue que se isola destes animais contém anticorpos policlonais (muitos anticorpos que se unem ao mesmo antígeno) no soro, o que se denomina antissoro. Os antígenos também se podem injectar em frangos para a produção de anticorpos policlonais na gema do ovo. Para obter anticorpos que sejam específicos para um só epítopo dum antígeno, ísolam-se os linfócitos que segregam anticorpos do animal e são imortalizados fundindo-os com uma linha de células cancerosas. As células fundidas são chamadas hibridomas, e crescem continuamente e segregam anticorpos em cultivo. As células de hibridoma simples são isoladas por clonagem por diluição para gerar clones celulares em que todos produzem o mesmo anticorpo; estes anticorpos são chamados anticorpos monoclonais. Os anticorpos policlonais e monoclonais costumam purificar-se usando a proteína A/G ou cromatografia de afinidade a antígenos.
Aplicações
Em investigação, os anticorpos modificados são utilizados em muitas aplicações. Os anticorpos para aplicações de investigação podem encontrar-se directamente em fornecedores de anticorpos ou utilizando um motor de investigação especializado. Os anticorpos para investigação são essencialmente usados para identificar e localizar proteínas intra-celulares e extra-celulares. Os anticorpos são utilizados em citometria de fluxo para diferenciar os tipos celulares das proteínas que expressão; os diferentes tipos de células expressão diferentes combinações de moléculas de clusters de diferenciação (CD) na sua superfície, e produzem diferentes proteínas intra-celulares e segregáveis. Também foram utilizadas em imunoprecipitação para separar proteínas e qualquer coisa unida a elas (co-imunoprecipitação) doutras moléculas num lisado celular, em análises através da técnica western blot para identificar proteínas separadas por electroforese, e em imuno-histoquímica ou imunofluorescência para examinar a expressão de proteínas em secções de tecidos ou para localizar proteínas dentro das células com o auxilio dum microscópio. As proteínas podem também ser detectadas e quantificadas com anticorpos, usando as técnicas ELISA e ELISPOT.
Registo e informação
Os anticorpos utilizados em investigação são alguns dos reactivos mais poderosos e também problemáticos com um enorme número de factores que devem ser controlados em qualquer experimento como a reactividade cruzada, ou o reconhecimento por anticorpo de múltiplos epítopos e afinidades, o que pode variar amplamente dependendo das condições experimentais como o pH, solvente, estado do tecido etc. Foram feitas várias tentativas para melhorar tanto o método em que os investigadores validam os anticorpos como os métodos em que informam dos anticorpos. Os investigadores que usam os anticorpos no seu trabalho precisam de registá-los correctamente para que a sua investigação possa ser reproduzida (e, portanto, comprovada, e qualificada por outros investigadores). Menos de metade dos anticorpos de investigação referenciados em artigos académicos podem ser identificados facilmente. Os artigos publicados em F1000 em 2014 e 2015 proporcionam aos investigadores uma guia para indicação do uso de anticorpos em investigação. O documento RRID, encontra-se co-publicado em 4 revistas que aplicam os padrões RRIDs para a citação de recursos de investigação, os quais utilizam dados de antibodyregistry.org como fonte de identificação de anticorpos. (ver também o grupo em Force11)
