¿Qué es un hapteno?
Un hapteno es una molécula no proteica de bajo peso molecular, no antigénica, capaz de provocar una respuesta inmune únicamente cuando se une a un “transportador o portador molecular” de naturaleza proteica o glucídica. Muchos autores lo describen como un “antígeno de muy pequeño tamaño”.
Una molécula antigénica o antígeno se define en algunos textos como cualquier sustancia capaz de unirse con una alta especificidad a un anticuerpo producido por una célula B o a un receptor en la membrana de una célula T, que son los linfocitos responsables de la inmunidad humoral y celular, respectivamente.
Los antígenos pueden ser moléculas de cualquier tipo, como las proteínas, los metabolitos, los azúcares, los lípidos y sus derivados, las hormonas, los fármacos, ácidos nucleicos, etc.
No obstante, solo las macromoléculas (moléculas de gran tamaño) tienen las propiedades antigénicas capaces de desencadenar las respuestas linfocitarias necesarias para la producción de anticuerpos.
Cualquier sustancia ajena a un organismo puede considerarse un antígeno, sin embargo, el término inmunógeno se emplea con frecuencia para referirse a aquellos antígenos que efectivamente disparan una respuesta de los linfocitos B productores de anticuerpos.
Un hapteno es, por lo tanto, un antígeno no inmunogénico, que requiere de su asociación con una macromolécula para desencadenar las respuestas inmunológicas características de un inmunógeno.
Funciones del hapteno
- Activación de la respuesta inmune (conjugados a portadores). Cuando se combinan con proteínas grandes (como albúmina), forman un complejo hapteno-portador que el sistema inmune sí reconoce. Esto permite la producción de anticuerpos específicos contra el hapteno.
- Uso en investigación inmunológica. Sirven para estudiar la especificidad de los anticuerpos y los mecanismos de reconocimiento antigénico. Se utilizan en experimentos para analizar cómo se forman y diferencian las respuestas inmunes.
- Aplicaciones diagnósticas y clínicas. Algunos haptenos se emplean en pruebas de alergia, ya que muchos alérgenos (como penicilina o níquel) actúan como haptenos al unirse a proteínas del organismo. Ayudan a detectar hipersensibilidad y reacciones inmunológicas.
- Modelos para el desarrollo de vacunas y terapias. Se investigan como herramientas para diseñar vacunas que induzcan anticuerpos específicos contra moléculas pequeñas. También se usan en el desarrollo de inmunoterapias frente a drogas o toxinas que funcionan como haptenos.
Características del hapteno
– Tamaño reducido. Son moléculas de bajo peso molecular (generalmente < 10 kDa).
– Naturaleza química variada. Pueden ser de origen orgánico o inorgánico, como fármacos, metales, compuestos químicos sintéticos, etc.
– No inmunogénicos por sí mismos. Carecen de la capacidad de inducir una respuesta inmune independiente.
– Necesitan un portador. Requieren unirse a una macromolécula grande (generalmente una proteína) para ser reconocidos por el sistema inmune.
– Especificidad. Aunque no inducen respuesta, sí pueden ser reconocidos de manera específica por anticuerpos.
– Incompletos. Se consideran antígenos incompletos, ya que les falta el tamaño y complejidad necesarios para activar directamente la inmunidad.
Respuestas inmunes asociadas con los haptenos y un poco de historia
Gran parte del conocimiento actual respecto al proceso de presentación de antígenos por los linfocitos B, así como el papel de estas células en el desarrollo de las respuestas inmunes humorales, deriva de distintos estudios donde quería observarse la respuesta de anticuerpos en un organismo inmunizado con un complejo hapteno-transportador.
Karl Landsteiner, entre 1920 y 1930, dedicó su investigación a la creación de un sistema químicamente definido para estudiar la unión de anticuerpos individuales, empleando, para ello, animales inmunizados con conjugados hapteno-portador y comparando los sueros de estos con los de otros animales inmunizados con haptenos similares acoplados a moléculas diferentes.
Sus experimentos comparativos tenían la finalidad de determinar si existían reacciones cruzadas (que el mismo anticuerpo reconozca más de un antígeno) entre los anticuerpos producidos en respuesta a distintos complejos hapteno-portador, con lo que pudo analizar cuáles modificaciones impedían o permitían estas reacciones.
Los trabajo de Landsteiner sacaron a relucir la especificidad del sistema inmune para pequeñas variaciones estructurales en los determinantes inmunogénicos de los antígenos, así como la gran diversidad de epítopes que este sistema tiene la capacidad de reconocer.
Características de las respuestas inducidas por los complejos hapteno-portador
De los estudios de Landsteiner y de otros investigadores del área, pudieron reconocerse algunas características particulares de las respuestas inmunes inducidas por la inmunización con complejos hapteno-proteína portadora.
- Especificidad. Las respuestas inmunes requieren de la participación de linfocitos B específicos para cada hapteno y de linfocitos T colaboradores específicos para la porción proteica del transportador.
- Elicitación. La elicitación de una respuesta solo es posible cuando el hapteno está físicamente unido a su proteína transportadora.
- Interacción. La interacción anticuerpo-antígeno está restringida por las moléculas del sistema del complejo mayor de histocompatibilidad de clase II.
Más tarde, en la historia de la inmunología se reconoció que estas características son propias también de las respuestas de anticuerpos frente a cualquier antígeno proteico.
Referencias
- Abbas, A.K., Lichtman, A.H., Pillai, S. Cellular and molecular immunology. Elsevier Health Sciences.
- Actor, J.K. Introductory Immunology, 2nd: Basic Concepts for Interdisciplinary Applications. Academic Press.
- Kennedy, M. Immunology for dummies—a painless review of basic concepts (Proceedings).
- Nelson, D.L., Lehninger, A.L., Cox, M.M. Lehninger principles of biochemistry. Macmillan.
- Owen, J.A., Punt, J., Stranford, S.A. Kuby immunology. New York: WH Freeman.