Las opsoninas son proteínas extracelulares que, cuando se unen a sustancias o células, inducen a los fagocitos a fagocitar las sustancias o células con las opsoninas unidas. [1] Por lo tanto, las opsoninas actúan como etiquetas para etiquetar cosas en el cuerpo que deberían ser fagocitadas (es decir, comidas) por los fagocitos (células que se especializan en la fagocitosis , es decir, comer células). [1] Las opsoninas pueden marcar diferentes tipos de cosas ("objetivos") para la fagocitosis, incluidos: patógenos (como bacterias), células cancerosas, células envejecidas, células muertas o moribundas (como células apoptóticas), sinapsis en exceso o agregados de proteínas (como placas amiloides ). Las opsoninas ayudan a eliminar patógenos, así como células muertas, moribundas y enfermas. [2]
Las opsoninas fueron descubiertas y denominadas "opsoninas" en 1904 por Wright y Douglas, quienes descubrieron que la incubación de bacterias con plasma sanguíneo permitía a los fagocitos fagocitar (y por lo tanto destruir) las bacterias. Llegaron a la siguiente conclusión: "Tenemos aquí una prueba concluyente de que los fluidos sanguíneos modifican las bacterias de una manera que las convierte en presa fácil de los fagocitos. Podemos hablar de esto como un efecto "opsónico" (opsono - preparo alimentos para; preparo víveres para), y podemos emplear el término "opsoninas" para designar los elementos en los fluidos sanguíneos que producen este efecto". [3]
Investigaciones posteriores encontraron dos tipos principales de opsonina en la sangre que opsonizaban las bacterias: las proteínas del complemento [4] y los anticuerpos [5] . Sin embargo, ahora se sabe que existen al menos 50 proteínas que actúan como opsoninas para patógenos u otros objetivos [2] .
Las opsoninas inducen la fagocitosis de los objetivos uniéndose a ellos (por ejemplo, bacterias) y luego uniéndose a los receptores fagocíticos de los fagocitos. Por lo tanto, las opsoninas actúan como moléculas puente entre el objetivo y el fagocito, poniéndolos en contacto y luego, por lo general, activando el receptor fagocítico para inducir la absorción del objetivo por el fagocito. [2]
Todas las membranas celulares tienen cargas negativas ( potencial zeta ), lo que dificulta que dos células se acerquen. Cuando las opsoninas se unen a sus objetivos, aumentan la cinética de la fagocitosis al favorecer la interacción entre la opsonina y los receptores de la superficie celular en las células inmunes. [6] Esto anula las cargas negativas de las membranas celulares.
Es importante que las opsoninas no etiqueten células sanas, no patógenas para la fagocitosis, ya que la fagocitosis da como resultado la digestión y, por lo tanto, la destrucción de los objetivos. Por lo tanto, algunas opsoninas (incluidas algunas proteínas del complemento) han evolucionado para unirse a patrones moleculares asociados a patógenos , moléculas que solo se encuentran en la superficie de los patógenos, lo que permite la fagocitosis de estos patógenos y, por lo tanto, la inmunidad innata. Los anticuerpos se unen a los antígenos en la superficie del patógeno, lo que permite la inmunidad adaptativa. Las opsoninas que opsonizan las células del cuerpo huésped (por ejemplo, GAS6 que opsoniza las células apoptóticas) se unen a las señales de "cómeme" (como la fosfatidilserina ) expuestas por células muertas, moribundas o estresadas. [2]
Las opsoninas están relacionadas con los dos tipos de sistemas inmunes : el sistema inmune adaptativo y el sistema inmune innato .
Los anticuerpos son sintetizados por las células B y se secretan en respuesta al reconocimiento de epítopos antigénicos específicos , y se unen solo a epítopos específicos (regiones) en un antígeno. [5] Comprenden la vía de opsonización adaptativa y están compuestos de dos fragmentos: la región de unión al antígeno (región Fab) y la región cristalizable del fragmento (región Fc). [5] La región Fab puede unirse a un epítopo específico en un antígeno, como una región específica de una proteína de superficie bacteriana. [5] La región Fc de IgG es reconocida por el Receptor Fc (FcR) en las células asesinas naturales y otras células efectoras ; la unión de IgG al antígeno provoca un cambio conformacional que permite que FcR se una a la región Fc e inicie el ataque al patógeno a través de la liberación de productos líticos. [5] El anticuerpo también puede marcar células tumorales o células infectadas por virus, y las células NK responden a través del FcR; este proceso se conoce como citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC). [5]
Tanto la IgM como la IgG experimentan un cambio conformacional al unirse al antígeno que permite que la proteína del complemento C1q se asocie con la región Fc del anticuerpo. [4] La asociación de C1q eventualmente conduce al reclutamiento del complemento C4b y C3b , ambos reconocidos por el receptor del complemento 1, 3 y 4 ( CR1 , CR3 , CR4), que están presentes en la mayoría de los fagocitos. [4] De esta manera, el sistema del complemento participa en la respuesta inmune adaptativa.
C3d, un producto de escisión de C3, reconoce patrones moleculares asociados a patógenos ( PAMP ) y puede opsonizar moléculas hacia el receptor CR2 en las células B. [4] Esto reduce el umbral de interacción requerido para la activación de las células B a través del receptor de células B y ayuda en la activación de la respuesta adaptativa. [4]
El sistema del complemento, independientemente de la respuesta inmune adaptativa, es capaz de opsonizar patógenos antes de que la inmunidad adaptativa sea necesaria. [4] Las proteínas del complemento involucradas en la opsonización innata incluyen C4b, C3b e iC3b . [7] En la vía alternativa de activación del complemento, el C3b circulante se deposita directamente sobre antígenos con PAMP particulares, como lipopolisacáridos en bacterias gramnegativas . [7] El C3b es reconocido por CR1 en los fagocitos. El iC3b se adhiere a células y cuerpos apoptóticos y facilita la eliminación de células muertas y restos sin iniciar vías inflamatorias , a través de la interacción con CR3 y CR4 en los fagocitos. [4]
Las lectinas que se unen a las manosa , o ficolinas, junto con las pentraxinas y las colectinas, pueden reconocer ciertos tipos de carbohidratos que se expresan en las membranas celulares de bacterias , hongos , virus y parásitos , y pueden actuar como opsoninas activando el sistema del complemento y las células fagocíticas. [4] [7]
Varias opsoninas desempeñan un papel en el marcado de células apoptóticas para la fagocitosis sin una respuesta proinflamatoria. [8]
Los miembros de la familia de las pentraxinas pueden unirse a componentes de la membrana celular apoptósica como la fosfatidilcolina (PC) y la fosfatidiletanolamina (PE). Los anticuerpos IgM también se unen a la PC. Las moléculas de colectina como la lectina fijadora de manosa (MBL), la proteína surfactante A (SP-A) y la SP-D interactúan con ligandos desconocidos en las membranas celulares apoptóticas. Cuando se unen al ligando apropiado, estas moléculas interactúan con los receptores de fagocitos, mejorando la fagocitosis de la célula marcada. [6]
El C1q es capaz de unirse directamente a las células apoptóticas. También puede unirse indirectamente a ellas a través de intermediarios como los autoanticuerpos IgM, MBL y pentraxinas. En ambos casos, el C1q activa el complemento, lo que hace que las células queden marcadas para la fagocitosis por C3b y C4b . El C1q es un importante contribuyente a la eliminación de células apoptóticas y desechos. Este proceso suele ocurrir en células apoptóticas tardías. [6]
La opsonización de las células apoptóticas se produce por diferentes mecanismos en un patrón dependiente del tejido. Por ejemplo, si bien C1q es necesario para la eliminación adecuada de las células apoptóticas en la cavidad peritoneal, no es importante en los pulmones, donde la SP-D desempeña un papel importante. [6]
Como parte de la respuesta inmunitaria adaptativa de etapa tardía, los patógenos y otras partículas son marcados por anticuerpos IgG . Estos anticuerpos interactúan con los receptores Fc en los macrófagos y neutrófilos, lo que da como resultado la fagocitosis. [9] El complejo del complemento C1 también puede interactuar con la región Fc de los complejos inmunes IgG e IgM, activando la vía clásica del complemento y marcando el antígeno con C3b. C3b puede unirse espontáneamente a las superficies de los patógenos a través de la vía alternativa del complemento. Además, las pentraxinas pueden unirse directamente a C1q desde el complejo C1. [10]
La SP-A opsoniza una serie de patógenos bacterianos y virales para su eliminación por los macrófagos alveolares pulmonares. [8]
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