Anticorpo

Anticorpo

Gli anticorpi sono sostanze di natura proteica che si sviluppano nel corso di una risposta immunitaria e che svolgono un'azione antagonista verso gli antigeni (v. immunità). Oltre alla loro funzione di difesa dell'organismo da agenti estranei, gli anticorpi vengono attualmente utilizzati in laboratorio per la ricerca e per la diagnosi di malattie.

Produzione di anticorpi e loro proprietà

La produzione di anticorpi a partire da speciali cellule, i linfociti B, viene indicata come risposta immunitaria umorale. I linfociti B presentano sulla membrana cellulare dei recettori che reagiscono in modo specifico con determinati antigeni, per cui ogni antigene può attivare, inducendone la proliferazione, solo alcuni linfociti. Tra le cellule figlie dei linfociti B così attivati, alcune restano simili a quelle di partenza e contribuiscono ad aumentare il numero di linfociti in grado di rispondere a un certo antigene, altre subiscono cambiamenti morfologici (per es. aumento di volume del citoplasma e del reticolo endoplasmico) trasformandosi in plasmacellule, che sono in grado di sintetizzare fino a 1000 anticorpi al secondo per molti giorni consecutivi. Gli anticorpi sono prodotti nella milza, nel fegato, nei linfonodi e nel midollo osseo, e successivamente passano nel sangue e negli altri liquidi corporei. La produzione di anticorpi avviene già in soggetti di pochi mesi, quando il sistema immunitario è ormai maturo, mentre nei neonati gli anticorpi presenti nel sangue sono di origine materna; altri anticorpi possono essere introdotti ancora per alcuni mesi dopo la nascita con il latte materno.

La reazione antigene-anticorpo è altamente specifica e coinvolge il sito antigenico dell'antigene e il sito combinatorio dell'anticorpo. Le strutture tridimensionali dei siti presentano forma complementare e proprietà chimico-fisiche (soprattutto le cariche elettriche superficiali) tali che l'antigene e l'anticorpo risultano legati in modo stabile e irreversibile. Dato che gli anticorpi possono contenere da 2 a 10 siti combinatori e gli antigeni da 1 a diverse centinaia di siti antigenici, è possibile la formazione di complessi tridimensionali che al crescere delle dimensioni diventano insolubili in acqua e formano precipitati. La combinazione tra anticorpo e antigene provoca dunque la neutralizzazione di questi ultimi, poiché l'anticorpo interagisce proprio con i gruppi chimici che conferiscono attività alle molecole. Analogamente il legame tra anticorpi e proteine delle capsule virali impedisce la penetrazione, e quindi l'infezione, delle cellule. Le reazioni antigene-anticorpo possono essere messe in evidenza in vitro con varie reazioni, anche in base alle caratteristiche degli anticorpi, tra le quali le più comuni sono quelle di agglutinazione e di precipitazione.

Teoria istruttiva e teoria della selezione clonale

La capacità del sistema immunitario di produrre anticorpi in risposta a un numero praticamente infinito di antigeni è difficile da spiegare. In un primo tempo è stata formulata la teoria 'istruttiva', la quale ipotizzava che l'antigene modellasse su di sé la struttura tridimensionale del sito di legame dell'anticorpo. Una volta caratterizzata la struttura delle proteine, questa ipotesi dovette essere abbandonata a favore di quella della 'selezione clonale'. Secondo questa teoria, nell'organismo sarebbero già presenti, prima ancora di qualsiasi contatto con l'antigene, moltissimi linfociti B, ognuno dei quali in grado di reagire con uno specifico antigene. Il contatto con l'antigene stimolerebbe la proliferazione di un determinato clone di linfociti, dando così inizio alla risposta immunitaria. Successivamente la scoperta che ogni molecola anticorpale è codificata da più geni, soggetti anche a frequenti ricombinazioni e mutazioni somatiche, ha fornito una spiegazione genetica plausibile in merito alla capacità di produrre un numero così elevato di anticorpi specifici per i diversi antigeni.

Struttura e classificazione degli anticorpi

Gli anticorpi appartengono alla classe delle gammaglobuline del plasma e vengono classificati come immunoglobuline (Ig) A, D, E, G e M, sulla base della struttura molecolare, delle funzioni e della distribuzione.Una molecola anticorpale è costituita da quattro catene peptidiche uguali a due a due: una coppia è costituita da due catene corte, dette catene leggere o L (da light), l'altra da due catene lunghe circa il doppio delle catene L, dette pesanti o H (da heavy). Sia nelle catene pesanti sia in quelle leggere le estremità carbossiliche presentano sequenze di aminoacidi più o meno uguali in tutti gli anticorpi, indipendentemente dall'antigene che sono in grado di legare (parte costante o C), mentre le estremità amminiche presentano sequenze molto variabili, in relazione alla specificità per i diversi antigeni (parte variabile o V). Le coppie di catene sono unite tra loro da ponti disolfuro, che si formano tra gli atomi di zolfo contenuti nell'aminoacido cisteina presente nelle catene adiacenti in punti corrispondenti.

Un monomero costituito dalle quattro catene possiede dunque due siti combinatori per l'antigene, formati dalle estremità variabili di due catene adiacenti, una pesante e una leggera. Nell'uomo esistono due tipi di catene leggere, denominate κ e λ, che sono presenti solo una per volta in una data immunoglobulina, e cinque tipi di catene pesanti, che differiscono le une dalle altre per la sequenza degli aminoacidi della parte costante. Le cinque classi di catene H, che vengono indicate con i simboli greci γ, α, δ, ε e μ, contraddistinguono i cinque tipi di immunoglobuline, e fanno parte rispettivamente delle IgG, delle IgA, delle IgD, delle IgE e delle IgM.

Le IgG sono le immunoglobuline più abbondanti nel sangue di individui sani, con una concentrazione di circa 10 mg per cm3 di plasma, e sono responsabili della maggior parte delle reazioni anticorpali. Esse presentano due siti di legame per l'antigene, essendo composte da solo due coppie di catene peptidiche. Le IgG sono in grado di attraversare la barriera placentare e giungono per questa via dalla madre al feto.Le IgA sono presenti soprattutto nelle secrezioni, come la saliva, il latte e le lacrime, e in concentrazioni più basse delle IgG nel sangue. Nelle secrezioni i due monomeri immunoglobulinici sono legati tra di loro per mezzo di una catena polipeptidica (catena J) e di un altro polipeptide (detto componente di secrezione). Le IgA non attraversano la placenta, ma sono presenti già nel latte prodotto subito dopo la nascita, il colostro: in tal modo forniscono al neonato una protezione contro i microbi presenti nell'ambiente.

Le IgD si trovano soprattutto sulla membrana cellulare dei linfociti B, in misura di 0,01-0,14 mg/cm3. Le loro funzioni sono ancora ignote.Le IgE sono presenti in concentrazioni molto basse nel sangue di individui normali, mentre aumentano molto nelle persone allergiche. Si è stabilito che il loro legame con cellule particolari, i mastociti, causa, in presenza degli antigeni specifici, la reazione allergica, inducendo il rilascio da parte delle cellule di mediatori chimici come l'istamina. Le IgE non sono in grado di attraversare la placenta (v. allergia). Le IgM, infine, sono i primi anticorpi a essere formati dopo l'introduzione di un antigene nell'organismo. Si tratta di immunoglobuline di grandi dimensioni, costituite da 5 monomeri di quattro catene peptidiche: ciascuna molecola possiede quindi 10 siti combinatori per gli antigeni. Anche le IgM non sono in grado di attraversare la placenta.

Bibliografia

a.k. abbas, a.h. lichtman, j.s. pober, Cellular and molecular immunology, Philadelphia, Saunders, 1991 (trad. it. Padova, Piccin, 1994).

e.s. golub, Immunology, a synthesis, Sunderland, Sinauer Associates, 1987 (trad. it. Bologna, Zanichelli, 1989).