Afinidad de las interacciones receptor: ligando

Los diversos receptores celulares para los antígenos intactos (BCR/anticuerpos) o procesados (MHC y TCR), poseen sitios moleculares que unen específicamente, y a veces promiscuamente, a sus respectivos ligandos. El parámetro que permite dar una expresión cuantitativa sobre el grado de encastre intermolecular receptor:ligando es la constante de afinidad. El concepto de afinidad deriva de diferentes enfoques formales teóricos y experimentales:

I) Equilibrio químico: determina que el receptor (A) y el ligando (B) reaccionan según la expresión reversible:

de manera que las concentraciones de las formas unida, [AB], y libres ,[Al], [Bl], en el equilibrio, satisfacen la relación constante

donde K es la constante de equilibrio de asociación, expresada en M-1, o sea, litros/mol. Esto se puede interpretar mejor con el siguiente ejemplo ilustrativo: Un TCR de un linfocito Tc "x" exhibe una afinidad por un péptido "x", presentado por MHC de Clase I, de Kx = 105 L/mol, en cambio otro TCR de un linfocito Th "y" exhibe una afinidad por un péptido "y", presentado por MHC de Clase II, de Ky = 106 L/mol. Se concluye que el segundo TCR, que une el péptido "y", es 10 veces más eficiente para unir su respectivo ligando en soluciones diluídas (une el 50% a concentraciones 1/K = 10-6 M), respecto del TCR que une el péptido "x" (une el 50% a 1/K = 10-5 M). Las moléculas MHC a su vez unen a los péptidos con afinidades de esos mismos órdenes. En la figura se muestra una escala de afinidades relativas con el rango funcional para BCR/Ac-antígeno, MHC-péptidos y TCR-péptidos. Se considera arbitrariamente una escala de afinidades relativa donde:
- Para BCR/Ac-antígeno abarca desde las afinidades "bajas" (105 M-1) hasta las más "altas" (usualmente 1010-1011 M-1).
- Para MHC o TCR-péptidos comprende las afinidades "bajas" (105 M-1) a las "relativamente altas" (107 M-1).

El concepto de afinidad referido a este tipo de interacciones es importante pues es el que se aplica en la interpretación actual de la susceptibilidad para la autoinmunidad asociada a alelos del MHC. La interacción de las moléculas HLA de Clase II portadoras de cadenas b Asp 57-, codificadas por ciertos alelos DQB1, y el péptido GAD207-220, fue estudiada in vitro por experimentos de competencia. El trabajo de Corper, et al (Science 2000 288: 505-511) demostró con el modelo de los ratones NOD, propensos a la diabetes autoinmune, que la molécula MHC I-Ag7 (equivalente a la humana DQB1 Asp 57-) exhibe afinidades del orden K~107 M-1 (dosis inhibitorias 50% ~0.1 mM) para el ligando GAD207-220. Los experimentos paralelos con la molécula I-Ad (Asp 57+) proveniente de los ratones no susceptibles a la diabetes, muestran que los mismos péptidos no reaccionan o se unen a concentraciones mucho mayores. Esa observación es consistente con el concepto que el HLA en los seres humanos condiciona aproximadamente el 50% de la carga multigénica que confiere la predisposición para la diabetes tipo 1.

II) Energía libre de la reacción: El enfoque termodinámico de la interacción receptor:ligando permite dar una expresión del intercambio de energía libre asociado a la reacción. En la figura se muestra una escala en términos de cal/mol en correspondencia con la escala de afinidades. Por otro lado, el número de "puntos de contacto" (fundamentalmente enlaces electrostáticos y puentes de hidrógeno) entre el receptor y el ligando, derivado de estimaciones teóricas y de evidencias experimentales, se representa en una tercera escala al pie de la misma figura. De ello resulta claro que comparativamente los anticuerpos presentan sitios de unión (paratopes) para los determinantes de los antígenos intactos (epitopes), con una arquitectura más amplia. Consecuentemente, la definición convencional de anticuerpos de "baja" y de "alta" afinidad relativa cubre un rango mucho mayor. De ello deriva que, por ejemplo, los autoanticuerpos circulantes, como el GADA (el marcador humoral principal de la diabetes autoinmune), unan eficientemente el antígeno GAD65 en solución desde concentraciones tan bajas como 10-11 M.