Ejercicio resuelto de Anticuerpos y antígenos · Biología · 2021

Una de las técnicas que se utilizan en el diagnóstico de muchas enfermedades infecciosas es el test rápido de anticuerpos. Se extrae una gota de sangre del paciente y se deposita en el pocillo S del dispositivo. Pasados diez minutos, pueden aparecer las bandas siguientes:
— Banda C (control): Indica que el dispositivo funciona. Si no aparece esta banda, el test no es válido.
— Banda G: Indica presencia de inmunoglobulina G (IgG) en la sangre.
— Banda M: Indica presencia de inmunoglobulina M (IgM) en la sangre.

Con la información del dispositivo, se puede deducir en qué fase de la enfermedad (incubación, inicio de la fase aguda, etc.) se encuentra el paciente utilizando el gráfico siguiente:

Fuente: Imagen modificada a partir de M. J. FERNÁNDEZ, L. RIERA y E. SERRANO, https://amf-semfyc.com/web/article_ver.php?ide=2628.

1. A continuación se muestran los resultados de cuatro pacientes. Complete la tabla indicando qué se deduce de cada test en lo que se refiere a los anticuerpos presentes en la sangre y a la fase de la enfermedad. [1 punto]

	Paciente 1	Paciente 2	Paciente 3	Paciente 4 Anticuerpos presentes en la sangre				Fase de la enfermedad

2. Tanto las IgG como las IgM son anticuerpos. [1 punto]
a) ¿Qué tipo de molécula son los anticuerpos?
b) Explique el proceso mediante el cual la persona infectada produce anticuerpos.

3. En los ensayos clínicos previos a la autorización de la vacuna contra una enfermedad, una vez establecido que la vacuna no es tóxica, llega la fase experimental para cuantificar su eficiencia. Esta fase consiste en inyectar la vacuna a personas voluntarias, hacer un seguimiento y calcular el porcentaje de personas que, haciendo vida normal, acaban contrayendo la enfermedad.
Diseñe uno de estos experimentos. Dispone de cien personas voluntarias, de las dosis de vacuna necesarias y de personal sanitario para administrar las vacunas y para seguir la evolución de los pacientes. [1 punto]

$\textbf{1. A continuación se muestran los resultados de cuatro pacientes. Complete la tabla indicando qué se deduce de cada test en lo que se refiere a los anticuerpos presentes en la sangre y a la fase de la enfermedad. (1 punto)}$

Lo primero es leer las bandas de cada dispositivo y, solo después, llevar el resultado al gráfico. Conviene recordar que la banda C es la que valida la prueba: si falta, el resultado no significa nada, aparezcan o no las otras.

	Paciente 1	Paciente 2	Paciente 3	Paciente 4 Anticuerpos presentes en la sangre	Aparecen las bandas C y G. El test es válido y solo hay IgG; no hay IgM.	Aparece únicamente la banda C. El test es válido y no hay ni IgG ni IgM: el resultado es negativo.	Aparecen las bandas C, G y M. El test es válido y hay a la vez IgG e IgM.	Aparecen las bandas G y M, pero falta la banda C. No se puede afirmar nada sobre los anticuerpos. Fase de la enfermedad	La IgM ya ha desaparecido y la IgG está alta, situación que en el gráfico corresponde al periodo posterior al día $21$: el paciente está en la convalecencia o ya ha superado la enfermedad, con la inmunidad a largo plazo que dan las IgG.	No hay anticuerpos detectables, lo que en el gráfico corresponde a los primeros siete días: el paciente estaría en el periodo de incubación, en el estadio asintomático. También cabe que no esté infectado, porque el gráfico no distingue las dos situaciones.	Las dos inmunoglobulinas coexisten entre los días $14$ y $21$, cuando la IgM ya está bajando y la IgG subiendo: el paciente se encuentra en el final de la fase aguda.	No se puede deducir nada. Al faltar la banda de control, el dispositivo no ha funcionado y el resultado no es válido, aunque hayan aparecido las bandas G y M. Hay que repetir la prueba con otro dispositivo.

$\textbf{2. Tanto las IgG como las IgM son anticuerpos. (1 punto)}$

$\textbf{a) ¿Qué tipo de molécula son los anticuerpos?}$

Son proteínas, y más concretamente glucoproteínas globulares del grupo de las inmunoglobulinas.

Cada molécula está formada por cuatro cadenas polipeptídicas, dos pesadas y dos ligeras, unidas entre sí por puentes disulfuro y dispuestas en forma de Y. En los extremos de los dos brazos está la región variable, cuya secuencia de aminoácidos cambia de un anticuerpo a otro y determina con qué antígeno encaja; el resto, la región constante, es igual dentro de cada clase de inmunoglobulina y es la que define si el anticuerpo es una IgG, una IgM, una IgA, una IgE o una IgD.

$\textbf{b) Explique el proceso mediante el cual la persona infectada produce anticuerpos.}$

Es la respuesta inmunitaria humoral, y se desarrolla en varios pasos encadenados.

El proceso empieza con la presentación del antígeno. Los macrófagos y las células dendríticas fagocitan el microorganismo, lo digieren y exhiben fragmentos suyos en su membrana unidos al complejo principal de histocompatibilidad de clase II. Con ellos viajan a los ganglios linfáticos, donde están los linfocitos.

Allí, los linfocitos T colaboradores cuyo receptor encaja con ese antígeno lo reconocen y se activan, y empiezan a segregar interleucinas.

En paralelo, los linfocitos B reconocen el antígeno directamente, con las inmunoglobulinas ancladas en su membrana. De los millones de linfocitos B distintos que hay, solo se activan los pocos cuyo receptor encaja: eso es la selección clonal. Estimulados por las interleucinas de los linfocitos T colaboradores, empiezan a dividirse repetidamente y dan un clon de miles de células idénticas.

La mayoría de ellas se diferencia en células plasmáticas, que son auténticas fábricas de anticuerpos: tienen el retículo endoplasmático rugoso y el aparato de Golgi enormemente desarrollados y segregan al plasma miles de moléculas de anticuerpo por segundo, todas específicas del antígeno que las activó. Los primeros que se fabrican son de tipo IgM, y de ahí que aparezcan antes en el gráfico; días después, las mismas células cambian de clase y pasan a producir IgG, más afines y más duraderas.

Una parte menor del clon no fabrica anticuerpos y queda como linfocitos B de memoria, que sobreviven años y son los responsables de que una segunda exposición dé una respuesta mucho más rápida e intensa.

$\textbf{3. Diseñe uno de estos experimentos. Dispone de cien personas voluntarias, de las dosis de vacuna necesarias y de personal sanitario para administrar las vacunas y para seguir la evolución de los pacientes. (1 punto)}$

El experimento tiene que comparar dos grupos que solo se diferencien en si han recibido la vacuna. La variable independiente es, por tanto, recibir la vacuna o no, y la variable dependiente es contraer la enfermedad, medida como el porcentaje de personas que enferman en cada grupo.

El diseño sería el siguiente. Las cien personas voluntarias se reparten al azar en dos grupos de cincuenta. Al grupo experimental se le inyecta la vacuna; al grupo de control se le inyecta un placebo, una sustancia inocua como suero salino, en una jeringa de aspecto idéntico. El reparto ha de ser aleatorio y hay que comprobar que los dos grupos quedan equilibrados en edad, sexo, estado de salud y riesgo de exposición, porque si no cualquier diferencia final podría deberse a esos factores y no a la vacuna.

El ensayo debe hacerse a doble ciego: ni los voluntarios ni el personal sanitario que los sigue saben quién ha recibido la vacuna y quién el placebo. Eso evita que quien se sabe vacunado se exponga más de lo normal, y que quien evalúa los síntomas los interprete de forma distinta según lo que espera encontrar.

A partir de ahí, todos hacen vida normal y se les hace un seguimiento durante un periodo suficientemente largo, registrando quién contrae la enfermedad. Al final se calcula el porcentaje de enfermos en cada grupo y se compara; la eficacia de la vacuna se estima como la reducción relativa del riesgo:

$\text{Eficacia} = \dfrac{\%\ \text{enfermos en el grupo control} - \%\ \text{enfermos en el grupo vacunado}}{\%\ \text{enfermos en el grupo control}}\cdot 100$

Por último hay que aplicar una prueba estadística que decida si la diferencia observada es significativa o compatible con el azar.

Conviene señalar una limitación de este diseño, que es justamente la que en la práctica obliga a que los ensayos de fase III se hagan con decenas de miles de personas: con solo cincuenta individuos por grupo, si la enfermedad es poco frecuente puede ocurrir que apenas enferme nadie en ninguno de los dos y que el experimento no permita concluir nada, por bien planteado que esté.