Cadenas pesadas

Qué son las cadenas pesadas

Si las cadenas ligeras son la parte variable y «ligera» del anticuerpo, las cadenas pesadas son su esqueleto funcional. Cada cadena pesada tiene un peso molecular de entre 50 y 70 kilodaltons (aproximadamente el doble o el triple que una cadena ligera) y consta de un dominio variable amino-terminal (VH) seguido de tres o cuatro dominios constantes (CH1, CH2, CH3, y CH4 en el caso de IgM e IgE). El dominio VH contribuye, junto con el VL de la cadena ligera, a formar el sitio de unión al antígeno. Los dominios constantes, en cambio, son los que definen la identidad de clase del anticuerpo y los que interactúan con receptores celulares y componentes del complemento.

Se las denominó «pesadas» por contraste con las cadenas ligeras, siguiendo la nomenclatura que Rodney Porter y Gerald Edelman establecieron al diseccionar la estructura de la IgG a finales de los años cincuenta. El nombre refleja exclusivamente su masa molecular, no una jerarquía funcional.

Cinco tipos, cinco clases de anticuerpo

Existen cinco tipos de cadena pesada en el ser humano, cada uno designado con una letra griega que da nombre a la clase de inmunoglobulina correspondiente:

La cadena gamma (γ) define la IgG, la inmunoglobulina más abundante en suero (entre el 70 % y el 75 % del total). Se subdivide a su vez en cuatro subclases (IgG1 a IgG4), con diferencias sutiles en la región bisagra que afectan a su capacidad para activar el complemento y unirse a receptores Fc.

La cadena alfa (α) corresponde a la IgA, predominante en las secreciones mucosas (saliva, calostro, secreciones intestinales). Circula en suero como monómero pero se dimeriza al cruzar el epitelio, unida por una pieza de unión llamada cadena J y protegida por el componente secretor.

Con la cadena mu (μ) se construye la IgM, primera inmunoglobulina que produce un linfocito B virgen y también la primera que aparece en la respuesta inmunitaria primaria. En suero adopta la forma de un pentámero de casi 900 kilodaltons, la inmunoglobulina más grande.

Las cadenas delta (δ) y épsilon (ε) definen, respectivamente, la IgD y la IgE. Ambas se encuentran en concentraciones séricas muy bajas. La IgD coexiste con la IgM en la superficie del linfocito B maduro antes de la activación. La IgE, pese a su escasez, desempeña un papel central en las reacciones alérgicas y en la defensa frente a parásitos, porque se fija con alta afinidad a receptores específicos de mastocitos y basófilos.

Región bisagra y funciones efectoras

Entre el dominio CH1 y el CH2 de las cadenas gamma, alfa y delta se intercala una región bisagra (hinge region), un segmento flexible y rico en prolinas y cisteínas que permite a los dos brazos Fab del anticuerpo moverse con relativa independencia para adaptarse a la disposición espacial de los antígenos. Las cadenas mu y épsilon carecen de bisagra propiamente dicha: en su lugar tienen un dominio constante adicional (CH2) que actúa como espaciador rígido.

La porción constante de la cadena pesada (el fragmento Fc) es la que media las funciones que van más allá de la unión al antígeno: activación de la cascada del complemento por la vía clásica, opsonización para fagocitosis a través de receptores Fcγ en macrófagos y neutrófilos, citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC) y transporte transplacentario de IgG. La cadena ligera no participa en ninguna de estas funciones.

Preguntas frecuentes

¿Por qué la cadena pesada define la clase del anticuerpo y la ligera no?

Porque las funciones efectoras del anticuerpo residen en los dominios constantes de la cadena pesada, no en los de la ligera. Es la cadena pesada la que interactúa con receptores celulares, activa el complemento y determina si el anticuerpo puede cruzar la placenta, fijarse a un mastocito o atravesar un epitelio mucoso. Un anticuerpo IgG con cadenas kappa y otro IgG con cadenas lambda se comportan de manera idéntica en todas esas funciones.

¿Cuántos genes codifican las cadenas pesadas?

Todos se agrupan en el locus IGH del cromosoma 14 (14q32.33). El locus contiene segmentos génicos V (variable), D (diversidad) y J (unión) para la región variable, además de los genes de las regiones constantes de las cinco clases y sus subclases. Durante la maduración del linfocito B, la recombinación V-D-J genera la diversidad del dominio VH, y el posterior cambio de clase (class switch recombination) permite que una misma célula B pase de producir IgM a producir IgG, IgA o IgE sin alterar la especificidad antigénica.

¿Se analizan las cadenas pesadas en el laboratorio?

Sí, habitualmente mediante inmunoelectroforesis e inmunofijación. Estas técnicas identifican el tipo de cadena pesada (y el de cadena ligera) de una proteína monoclonal, un dato indispensable para clasificar la gammapatía monoclonal y orientar el seguimiento.

¿Qué es la enfermedad de cadenas pesadas?

Un grupo infrecuente de linfoproliferaciones en las que las células tumorales producen cadenas pesadas incompletas, sin cadenas ligeras asociadas. Se conocen tres variantes: la enfermedad de cadenas pesadas alfa (la más común, descrita por Seligmann en 1968, vinculada a un linfoma intestinal), la de cadenas pesadas gamma (enfermedad de Franklin) y la de cadenas pesadas mu, excepcionalmente rara.

Referencias

1. StatPearls [NCBI Bookshelf]. Immunoglobulin.
2. Janeway CA Jr et al. Structural variation in immunoglobulin constant regions. Immunobiology, 5th edition, NCBI Bookshelf.
3. Schroeder HW Jr, Cavacini L. Structure and function of immunoglobulins. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2010.
4. MedlinePlus. Immunoglobulins blood test.