Anticorpos: Estrutura, Classes, Funções Efetoras e Aplicações Clínicas

01Contexto: por que a estrutura do anticorpo cai em toda prova de imunologia

Os anticorpos, ou imunoglobulinas, são as moléculas efetoras centrais da imunidade humoral: neutralizam toxinas e vírus, opsonizam microrganismos, ativam o complemento e transferem imunidade da mãe ao feto. Entender sua estrutura não é curioso detalhe bioquímico, é a chave para interpretar sorologias (por que IgM significa fase aguda), vacinas (por que o reforço gera IgG de alta afinidade), doenças (mieloma, deficiências de subclasses, alergia) e terapêuticas modernas, do rituximabe aos anticorpos anti-SARS-CoV-2. A descrição da estrutura em Y e dos fragmentos Fab e Fc rendeu o Nobel de 1972 a Porter e Edelman e continua sendo a base de praticamente toda questão estrutural de imunologia em provas brasileiras.

02Estrutura geral: a unidade básica H2L2

A unidade estrutural básica de todo anticorpo é um heterotetrâmero com duas cadeias pesadas (heavy, cerca de 50 a 70 kDa) e duas cadeias leves (light, cerca de 25 kDa), unidas por pontes dissulfeto e interações hidrofóbicas em uma conformação em Y, totalizando cerca de 150 kDa na IgG. Existem cinco tipos de cadeia pesada, que definem as cinco classes ou isotipos: gama (IgG), mu (IgM), alfa (IgA), delta (IgD) e épsilon (IgE); e dois tipos de cadeia leve, kappa e lambda, presentes em todos os isotipos na proporção sérica aproximada de 2:1 (cerca de 60 a 65% kappa). Cada cadeia dobra-se em domínios globulares de cerca de 110 aminoácidos estabilizados por uma ponte dissulfeto intradomínio: as cadeias pesadas têm um domínio variável (VH) e três ou quatro domínios constantes (CH1, CH2, CH3 e CH4), e as cadeias leves têm um domínio variável (VL) e um constante (CL). A região central entre CH1 e CH2 forma a dobradiça (hinge), segmento flexível rico em cisteína e prolina que permite aos dois braços abrir-se e fechar-se para capturar antígenos a distâncias variadas.

A digestão enzimática clássica confirma a organização funcional: a papaína cliva a molécula acima das pontes dissulfeto da dobradiça e gera dois fragmentos Fab (fragment antigen binding), monovalentes, e um fragmento Fc (fragment crystallizable), responsável pelas funções efetoras; a pepsina cliva abaixo da dobradiça e gera um único fragmento F(ab')2 bivalente, que ainda aglutina antígenos, mas perde o Fc e, com ele, a capacidade de ativar complemento e de ligar receptores Fc. Este mapeamento é a prova experimental de que o reconhecimento do antígeno mora no Fab e as funções biológicas moram no Fc.

03Domínios variáveis, CDRs e o paratopo: onde o antígeno é reconhecido

Dentro dos domínios VL e VH encontram-se segmentos hipervariáveis que se projetam formando o sítio de ligação ao antígeno, o paratopo, complementar ao epitopo (determinante antigênico). Existem três regiões hipervariáveis, também chamadas CDRs (regiões determinantes de complementaridade), em cada cadeia, totalizando seis CDRs por sítio de ligação, enquadradas por regiões estruturais mais conservadas, os segmentos framework. A CDR3 é a mais variável de todas, porque é codificada pela junção dos segmentos V(D)J com adições e deleções nucleotídicas aleatórias, sendo frequentemente o ponto de contato mais íntimo com o antígeno. O reconhecimento antígeno-anticorpo é não covalente, dependente de forças de hidrogênio, eletrostáticas, de Van der Waals e hidrofóbicas, e exige complementaridade tridimensional precisa.

Duas medidas quantificam essa interação e não devem ser confundidas: a afinidade (affinity) mede a força da ligação de um único sítio Fab com um único epitopo, enquanto a avidez (avidity) mede a força total de um anticorpo multivalente ligado a múltiplos epitopos do mesmo antígeno. Por isso a IgM pentamérica tem afinidade tipicamente baixa por sítio, mas avidez funcional enorme, e anticorpos induzidos por vacinas conjugadas ganham afinidade 10 a 100 vezes maior após maturação por hipermutação somática. Uma consequência clínica direta: testes sorológicos de fase aguda exploram a resposta IgM de menor afinidade, e testes pós-vacinais (como antitetânica ou anti-HBs) exigem IgG de alta afinidade e memória.

04As cinco classes e subclasses de imunoglobulinas

A estrutura da porção constante da cadeia pesada confere a cada isotipo suas propriedades: tamanho, meia-vida, capacidade de ativar complemento, de ligar receptores Fc e de atravessar membranas. A tabela abaixo reúne os números exigidos em prova, incluindo concentrações séricas de referência do adulto e formas moleculares. A IgG divide-se em quatro subclasses com ordenação decrescente sérica: IgG1 (60 a 70%), IgG2 (20 a 30%), IgG3 (5 a 8%) e IgG4 (1 a 4%); a IgA divide-se em IgA1 (predominante no soro) e IgA2 (proporcionalmente mais importante nas secreções, por ser mais resistente às proteases bacterianas).

05Funções efetoras: o que o Fc faz pelo organismo

A neutralização é a função mais simples e a mais protetora: o anticorpo ocupa o sítio de ligação do patógeno ou toxina ao receptor da célula hospedeira, bloqueando invasão e entrada, sem necessidade de qualquer efetor. As demais funções dependem da porção Fc e de receptores celulares. A opsonização ocorre quando o Fc da IgG (sobretudo IgG1 e IgG3) liga-se a receptores Fc-gama de fagócitos: Fc-gama-RI (CD64), de alta afinidade e induzível por interferon-gama em monócitos e macrófagos; Fc-gama-RII (CD32), de baixa afinidade e amplo espectro; e Fc-gama-RIII (CD16), presente em neutrófilos e células NK. A citotoxicidade celular dependente de anticorpo (ADCC) acontece quando a célula NK reconhece IgG ligada a célula-alvo via CD16 e libera granzimas e perforinas. A ativação do complemento pela via clássica exige que o C1q ligue-se à porção Fc: uma única molécula de IgM já unida ao antígeno em conformação de grampeador basta, enquanto a IgG precisa de duas moléculas vizinhas na superfície do antígeno, o que torna a IgM o ativador mais eficiente.

Duas funções especiais dependem de receptores específicos. O receptor FcRn (receptor neonatal de Fc), presente na placenta, transporta ativamente IgG da mãe para o feto: a transferência começa de forma significativa por volta de 13 a 16 semanas, mas a maior parte ocorre nas últimas 4 a 6 semanas de gestação, o que explica a queda da proteção neonatal na prematuridade extrema; o mesmo receptor FcRn recicla IgG nos endossomos e é a razão da meia-vida longa (21 dias) dessa classe. Nas mucosas, o receptor de IgA policlonal (pIgR) das células epiteliais transporta o dímero de IgA através do epitélio; a clivagem do pIgR deixa o componente secretor aderido ao dímero, formando a IgA secretora, mais resistente a proteases e ao pH. Por fim, a IgE liga-se com altíssima afinidade ao Fc-épsilon-RI de mastócitos e basófilos, permanecendo acoplada por semanas: o cruzamento de duas IgE de superfície pelo alérgeno dispara a desgranulação imediata de histamina, a base da anafilaxia e da rinite alérgica.

06Geração da diversidade: da recombinação V(D)J à maturação da afinidade

Cada linfócito B produz um anticorpo único porque os genes das imunoglobulinas são montados por recombinação somática durante a maturação na medula óssea. Os loci das cadeias pesadas (cromossomo 14) contêm cerca de 40 a 45 segmentos V (variáveis), 23 segmentos D (de diversidade) e 6 segmentos J (de junção); os loci kappa (cromossomo 2) têm cerca de 35 a 40 V e 5 J (sem D), e os lambda (cromossomo 22), cerca de 30 V e 4 a 5 J. A recombinase RAG1/RAG2, atuando sob a regra 12/23, une aleatoriamente um V, um D e um J na cadeia pesada e um V e um J na leve, e a enzima desoxinucleotidil transferase terminal (TdT) adiciona nucleotídios N nas junções da cadeia pesada, além dos nucleotídios P gerados pelo recorte das pontas em forquilha. O produto final é um repertório superior a 10 bilhões de especificidades possíveis antes mesmo do contato com o antígeno.

Após a ativação pelo antígeno nos centros germinativos do linfonodo, dois processos dependentes da enzima AID (desaminase de citidina induzida por ativação) refinam a resposta. A hipermutação somática introduz mutações pontuais na taxa de aproximadamente uma por mil pares de base por divisão, um milhão de vezes acima da taxa espontânea, preferencialmente nos CDRs; os linfócitos B com receptores de maior afinidade recebem sinais de resgate das células T foliculares helpers e sobrevivem, elevando a afinidade média do anticorpo em 10 a 100 vezes, fenômeno chamado maturação da afinidade. A mesma AID inicia a mudança de classe (class switch recombination), que troca a região constante da cadeia pesada sem alterar a especificidade: a célula que produzia IgM passa a produzir IgG, IgA ou IgE, sob comando das citocinas, como interleucina-4 (que direciona para IgE e IgG4 no humano) e fator de crescimento transformador beta (que direciona para IgA). Defeitos dessas etapas geram doenças de prova: ausência da TdT reduz a diversidade de junção; mutações da AID ou de seu gene acessório causam a síndrome hiper-IgM autossômica recessiva; e o defeito da via CD40-CD40L (ligante de CD40, ligado ao X) impede a mudança de classe e a hipermutação, com IgM elevada, IgG e IgA muito baixas e germínio de centros germinativos ausentes.

07Resposta primária versus secundária: a base da sorologia e das vacinas

A resposta primária ao contato inicial com o antígeno tem fase lag de 5 a 7 dias (até semanas, conforme a dose e a via), predomina IgM de afinidade modesta, alcança título baixo a moderado em 2 a 3 semanas e decai. A resposta secundária, mediada pelas células B de memória, tem fase lag curta de 1 a 3 dias, produz predominantemente IgG (com alguma IgA e IgE conforme a rota), atinge títulos 10 a 100 vezes maiores, decai mais lentamente e tem afinidade muito maior pela hipermutação somática acumulada. Em sorologia, estas propriedades sustentam o raciocínio: IgM reagente sugere infecção aguda ou recente; IgG isolada com IgM negativa sugere imunidade prévia (infecção passada ou vacinação); e a soroconversão, com quadruplicação do título de IgG entre fase aguda e convalescente, confirma infecção recente quando a IgM é duvidosa. É também a razão fisiológica dos esquemas vacinais com múltiplas doses e intervalos: cada reforço recapitula a resposta secundária.

08Aplicações clínicas: deficiências, gamopatias e anticorpos monoclonais

A deficiência seletiva de IgA é a imunodeficiência primária mais comum, com prevalência de cerca de 1 em 300 a 1 em 700 caucasianos (bem menor em asiáticos): a maioria é assintomática, mas parte tem infecções sinopulmonares de repetição, alergia e doença autoimune, e um risco específico memorizado é a anafilaxia a hemoderivados por anticorpos anti-IgA. A deficiência de subclasses de IgG (sobretudo IgG2) causa infecções recorrentes por bactérias encapsuladas com IgG total normal, exigindo dosagem subclassificada. A agamaglobulinemia ligada ao X (síndrome de Bruton, defeito da tirosina quinase de Bruton) acomete meninos que após o declínio da IgG materna, por volta dos 4 aos 6 meses, passam a ter todas as imunoglobulinas muito baixas, ausência de tecido linfoide B organizado e infecções piogênicas recorrentes, com tratamento por imunoglobulina humana endovenosa (IVIG) na dose reposicional de 400 a 600 mg/kg a cada 3 a 4 semanas (doses imunomoduladoras, como no púrpura trombocitopênico imunológico, chegam a 1 a 2 g/kg).

Nas gamopatias monoclonais, um clone único de plasmócitos produz imunoglobulina idêntica em excesso: o mieloma múltiplo cursa com pico monoclonal (proteína M) na eletroforese, e a produção desequilibrada de uma única cadeia leve, kappa ou lambda, rompe a razão sérica normal de 2:1, o que é explorado pela dosagem de cadeias leves livres (razão de referência de 0,26 a 1,65). O excesso de cadeias leves livre filtrado lesa os túbulos renais e deposita em órgãos, como na amiloidose. O fator reumatoide é classicamente um autoanticorpo IgM dirigido contra a porção Fc da IgG, e as crioglobulinas são imunocomplexos que precipitam a frio. A engenharia de anticorpos fecha o quadro: a tecnologia de hibridomas de Kohler e Milstein (1975) permitiu produzir anticorpos monoclonais em escala, hoje indispensáveis na clínica, e a nomenclatura oficial codifica sua origem no sufixo: -mabe de anticorpo monoclonal, -ximabe quimérico (infliximabe e rituximabe, anti-CD20), -zumabe humanizado (trastuzumabe, anti-HER2) e -umabe totalmente humano (adalimumabe).

09Pontos de prova e erros comuns