Alternativa de uso de Inmunoglobulinas aviarias (IgY) para la terapéutica.

Los anticuerpos son proteínas de alto peso molecular, son muy diferentes a los péptidos del veneno de escorpión por ejemplo, que son de bajo peso molecular y bastante estables. En cambio, la cinética de un anticuerpo es más compleja, ya que su tamaño es el doble de una sustancia capaz de traspasar las membranas plasmáticas, así que no traspasan esas barreras fisiológicas.

Cuando una persona recibe un suero inmune se refiere a que ha sido inmunizado de forma pasiva, lo cual se diferencia de la inmunización activa debido a que esta se realiza mediante el contacto directo con un patógeno o toxina.

Los principios activos de los sueros inmunes son los anticuerpos, y el papel principal de estos es el de aumentar la eficacia de los mecanismos normales de defensa hacia un agente en particular. Por ejemplo, un antisuero dirigido contra un antígeno contiene anticuerpos que detectan dicho antígeno, haciéndolo así más propenso a la fagocitosis, o a que sea destruido por el sistema del complemento.

Los anticuerpos nos protegen del efecto de las toxinas tanto bacterianas como las de animales venenosos. Entonces, si un animal es previamente inmunizado contra un tipo de toxina será capaz de producir anticuerpos específicos que puedan contrarrestar los efectos de la misma.

Si hablamos de suero antiescorpiónico, uno de los animales más usados para obtener dicho suero es el caballo. El caballo, durante la administración del veneno, sufre de caquexia, porque entre otras cosas, el veneno provoca a larga data la liberación de caquectina (que provoca la caquexia), por lo tanto, la vida de estos caballos será menor; y además, las cantidades de suero obtenido dependerán del peso del caballo, pero todo esto supone un sufrimiento para el animal.

Fuente.

Por otra parte, no es tanto la inyección del veneno para inmunizarlo, ya que el científico encargado del procedimiento sabe las cantidades específicas de veneno a inyectar y que no provoquen en el caballo la toxicidad; entonces el problema principal no es la intoxicación ni el envenenamiento, el problema radica después cuando le toque la extracción de una cantidad de sangre suficiente para procesarla y obtener el suero inmune.

Alternativas al uso de animales de laboratorio:

William Russell y Rex Burch en 1959 definieron alternativas como cualquier técnica que:

• Reemplace el uso de animales.
• Reduzca su número en un trabajo en particular.
• Refine un método existente para disminuir el dolor o el malestar de los animales.
  “The principles of Humane Experimental Technique”. Por William Russell y Rex Burch.

_{Esto es conocido como el principio de las 3 R’s: Reemplazo, Reducción y Refinamiento.}

En 1969 la fundación para el reemplazamiento de animales en experimentos médicos publicó en una revista científica las alternativas de los animales de laboratorio.

En 1981 una asociación de cosméticos y tocadores publicó en un escrito (el cual fue corroborado en Canadá) acerca del uso de animales aviarios (aves) para reemplazar a los caballos y mamíferos en la obtención de Ig.

Eso fue aprobado después por el centro europeo para la validación de métodos alternativos en 1996. Y se aprobó la produccion de anticuerpos aviarios (IgY): “egg yolk”= yema de huevo.

En este momento nace la tecnología de la IgY (1997), se aprobó en el 1996 pero fue publicado en 1997. Luego en 1999 el gobierno suizo aprueba dicha tecnología.

Alternativa: las aves.

¿Por qué las aves? Porque cumplen con las 3 R’s:

Reemplazo de animales que sufren por otros que no sufran; reducción de animales en el proceso investigativo; y refinamiento de las técnicas de obtención.

Igualmente sucede con la tecnología del IgY: protección de animales, promueve la economía y desarrolla la investigación científica con dicha tecnología.

Elaborada por el autor.

El principio se encuentra en el uso de la inmunidad pasiva.

Entonces, en el cuerpo del vertebrado (ratón) actuarán los antígenos (ya sea de bacterias, hongos, virus, parásitos, etc.) activando las dos vías de la inmunidad: la vía humoral y la vía celular. Por la vía celular habrá secreción de citocinas por parte del linfocito T helper intermediando sobre el linfocito B.

En los mamíferos la inmunidad pasiva sucede dentro del vientre de la madre, o afuera con el amamantamiento. En cambio, con la gallina, ella pone los huevos pero el pollito se forma poco a poco afuera, con temperatura y humedad óptimas. Esto no sucede solo con las aves, sino en todos los animales ovíparos (y en todos los invertebrados se cumple: reptiles, anfibios, sobre los peces es muy posible).

La igualdad entre los animales (ovíparos y vivíparos) es que hay transferencia de la inmunidad (pasiva). En los vivíparos esta transferencia sucede durante la formación del animalito y después de haber nacido. En cambio, en los ovíparos la transferencia sucede muchísimo antes de que nazcan los huevos.

Diferencia fundamental que es aprovechada para el desarrollo de la tecnología IgY, es decir, la transferencia de inmunidad pasiva a su descendencia.

Acerca de la IgY:

Un investigador llamado Klemperer en 1893 realizó un experimento en el cual inyectó distintas cantidades de extracto de yema de gallinas inmunizadas con toxina tetánica; procedió inyectando 0,25 a un grupo de animales, 0,5 ml a otro grupo de animales, y 1 ml al último grupo. Luego a esos mismos animales les administró dosis letales de toxoide tetánico; los resultados arrojados fueron los siguientes:

• Grupo con 0,25 ml= murieron.
• Grupo con 0,5 ml= no murieron.
• Grupo con 1ml= no murieron.

Fuente, imagen base,
editada por el autor.

Concluyendo de esta forma que la yema de huevo de la gallina poseía un tipo de inmunidad contra la toxina tetánica, debido a que dicha toxina ya había sido administrada a la gallina previamente. Entonces al grupo al que le inyecto la cantidad más pequeña de yema murió, y al que le inyecto la cantidad más grande de yema no murió. Dando por hecho de que en la yema de esos huevos había inmunidad.

Posteriormente, casi 70 años más tarde es cuando William Russell y Rex Burch publican las alternativas a través de “The principles of human experimental technique”; en 1980 ocurre un importante incremento en el uso de aves; y en 1995 Staak realiza la producción y uso de la IgY, o “tecnología IgY”.

¿Cuáles aves se utilizan?

Fuente, gallina ponedora.

Como les dije al principio se utiliza la gallina o Gallus gallus domesticus, específicamente la conocida como gallina “ponedora”; es un animal reproducido biotecnológicamente, es decir, ha sido mejorado genéticamente. La ventaja es que todos los días pone huevos.

Se alimentan con un maíz que está diseñado y tiene sustancias estimuladoras de la ovulación de la gallina. En 5 meses aproximadamente se inmuniza, cuando la gallina esté “pollona”. Si se observa que comienzan a desplumar, es porque están presentando estrés.

Vida útil: poner 1 huevo diario.

Es importante destacar que hay mayor concentración de IgY en la yema del huevo que en sangre, es decir, es la misma IgY que está en la yema y en la sangre, pero en la yema esta más concentrada, porque pasan por una vía en la que prácticamente son obligadas a entrar a la yema.

Embriología de la gallina.

Los ovocitos que están en los ovarios, son estimulados por hormonas que circulan en la sangre de la gallina. El ovario izquierdo es el funcional, el derecho se atrofia por exceso de estimulación hormonal.

El ovocito comienza a crecer, y en más o menos 2 días ya tiene el tamaño de la yema, y entonces es eclosionado del ovario y se dirige al infundíbulo, es decir, cuando el ovocito es liberado del ovario, el infundíbulo lo captura. A medida que va pasando por el cuello del infundíbulo, se le va colocando en su superficie un contenido importante de albúmina (que en el futuro constituye la clara).

Por Wagner Souza e Silva / Museum of Veterinary Anatomy FMVZ USP, CC-BY-SA-4.0. Anatomía de la gallina.

El ovocito sigue aumentando de tamaño, no antes de proveerse de forma activa de una cantidad importante de Ig que están circulando por la sangre de la gallina. Entonces, tenemos arterias que irrigan el ovario, y a través de los capilares ocurre un intercambio, allí en el folículo, donde está el ovocito, ya que existen receptores que capturan a la IgY, y las ingresan de forma activa a la futura yema.

En pocas palabras, la fisiología obliga a que la yema tenga cantidades importantes de Ig, la misión es que los pollitos que nazcan tengan anticuerpos para protegerse contra “x” enfermedad.

El huevo es expulsado de la cloaca (que es el mismo sitio donde desemboca el aparato digestivo), por eso, el huevo sale con heces, y debe lavarse antes de comer ya que en las heces, se encuentran bacterias como Salmonella y Shigella que pudieran afectarnos por no aplicar medidas higiénicas.

Siguiendo con la embriología del pollito, luego de que se le coloco albumina él sigue transitando. Tras haber pasado el itsmo, el huevo en formación es ubicado en el útero, y en ese sitio es donde sucede la colocación de calcio, que va a conformar la cáscara. Apenas 24 horas después de haber ocurrido la estimulación del ovocito, cuando toque la postura, ese huevo que sale es blandito, e inmediatamente después se endurece, es decir, apenas ya es puesto, esta duro. Entonces, tenemos el huevo, y obtenemos la yema, para su posterior procesamiento y usos en el campo de la terapéutica.

¿Cómo obtener la Ig Y?

Como sabemos, en la yema de huevo existen elementos grasos como colesterol y lecitina, entonces la técnica era la precipitación de lípidos con disolventes orgánicos (gasolina, cloroformo); el detalle es que los hidrocarburos y otros, son potentes destructores de proteínas. Resulta que las únicas proteínas que se encuentran en la yema, son las inmunoglobulinas (Ig), y hay también unas macroglobulinas, pero en una mínima concentración.

De todas esas Ig, la que encuentra en mayor concentración es una Ig que es muy parecida a la IgG del mamífero, pero posee pequeñas diferencias en cuanto a estructura y función, por eso es denominada Ig Y.

Se necesitaba ahora un método que separara los lípidos de las proteínas, por lo tanto se descubrió que usando polietilenglicol, se podían obtener las Ig, ya que al igual que el sulfato de amonio, era una sal que a un pH determinado, capturaba a la Ig del resto de la solución, y por otro lado, realizaba la precipitación de lípidos con disolventes orgánicos (el más usado es el cloroformo). Entonces se mezcla el polietilenglicol con el cloroformo, junto con la yema directa, y luego se centrifuga, resultando lo siguiente:

Elaborada por el autor.

• Nivel inferior: sales.
• Nivel intermedio: color anaranjado intenso (lecitina).
• Nivel superior: grande, es una pasta, una emulsión.

Una emulsión es la fusión de un líquido en otro no miscible con él (ejemplo el agua con aceite, jabones, detergentes). A través de un agente químico tensoactivo, se disminuye la tensión superficial de las moléculas de aceite permitiendo su unión con al agua. Después de ese centrifugado, se toma el Pellet (precipitado), se lava, se suspende y se disuelve, luego de eso lo que se obtiene son las proteínas (Inmunoglobulinas). A grandes rasgos esto sería más o menos el proceso.

La estructura de la Ig es importante desde el punto de vista farmacocinético, debido a que por ejemplo la IgM es una molécula de gran tamaño que no podrá pasar las barreras y llegar a su receptor.

La IgG es una Ig muy versátil, tiene una bisagra, y realiza por lo tanto movimientos en circunducción (en todas las direcciones). En cambio la IgY es rígida, y por lo tanto tiene poca movilidad.

En la porcion Fc (donde se fija el complemento), en la IgY se fijara el complemento de las aves, y para la IgG se fijará el complemento del mamífero.

Entonces, si usamos IgY, es como si estuviéramos utilizando la fracción Fab2 de la IgG, porque la IgY no activa el complemento (del mamífero), y por lo tanto no produce efectos indeseados.

Ventajas de las IgY.

Elaborada por el autor.

Usos de la IgY.

Aplicaciones generales de la IgY en biomedicina humana y animal:

• Inmunoensayos basados en la IgY.
• Concentración de proteínas o péptidos (ELISA, RIE).
• Inmunoquímica.
• Antígenos virales, bacterianos de plantas o animales.
• Incidencia de parásitos intestinales en animales domésticos como los porcinos.
• Contaminación de los alimentos, (toxinas o drogas).
• Terapia o profilaxis de enfermedades mediante el nuevo concepto de alimento funcional o nutracéutico (nutritivo y terapéutico).
• Tratamiento de enfermedades infecciosas gastrointestinales.

Usos terapéuticos o profilácticos de la IgY en medicina humana:

• IgY anti-antígenos de Salmonella inhiben su adhesión a las células epiteliales.
• La IgY anti-rotavirus humano (cepas Wa, RV5, RV3, ST3) previenen efectivamente la diarrea.
• El uso de IgY para Helicobacter pylori es mejor que el tratamiento farmacológico usado de rutina.
• Se usa también en afecciones dentales: el Streptococcus mutans es el más frecuente en caries dental.
• Si de casualidad queremos que sólo actúe a nivel de la luz intestinal, lo administramos en forma de capsula con cubierta entérica para que pase la barrera ácida del estómago y llegue al intestino.
• Ya hay investigadores norteamericanos que tienen IgY contra ofidios de su región.
• Los investigadores venezolanos obtuvieron IgY contra el escolopendrismo (envenenamiento por escolopendra) en experimentación con ratones, mostrando neutralización del veneno.
• IgY anti-veneno de ofidios y escorpiones impidió los efectos letales de estos venenos en modelos animales.
• Alimentos que contienen IgY anti-gliadina y gluteninas de alto y bajo peso molecular, como huevos frescos o en polvo, extractos micro-encapsulados de IgY, o IgY agregada a bebidas, barras de cereal, aderezos y todo tipo de productos lácteos, se utilizan para el tratamiento de la enfermedad celíaca o enteropatía por sensibilidad al gluten.

En resumen entonces podemos observar que este procedimiento de obtención de las IgY con gallinas nos brindan muchas ventajas y una amplia aplicación en el campo de la salud, en un futuro próximo podría ser una forma muy rentable de terapéutica; es más económico y efectivo por decirlo de alguna forma, disminuyendo así el uso indiscriminado de animales que puedan sufrir.

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Bueno queridos lectores, espero la publicación haya sido de su agrado, gracias por leerme, y como siempre cualquier duda me la dejan en los comentarios, nos estamos leyendo. Saludos ❤.

Referencias:

• Producción y purificación de anticuerpos aviares (IgYs) a partir de cuerpos de inclusión de una proteína recombinante central en el metabolismo del NAD+; Paula A. Moreno-González, Gonzalo J. Diaz, María H. Ramírez-Hernández; revista scielo, 2013.
• Producción de inmunoglobulina derivada de huevo de gallina contra el veneno de escorpión (Tityus caripitensis). Trabajo de grado presentado por: Suarez Elizabeth y Velásquez Yonathan, 2010.
• Anticuerpos IgY en ensayos de látex-aglutinación; José Raúl Dopico, Mario Álvarez, Ana Isabel Juvier, Janette Trujillo, Giselle Reyes, María Cristina Pico, Isis Casadelvalle, Isabel Giraldino; Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal (Redalyc), 2011.
• Eficacia experimental de anticuerpos IgY producidos en huevos, contra el veneno de la serpiente peruana Bothrops atrox; Julio C. Mendoza, Dan Vivas, Edith Rodríguez, Rosio Inga, Gustavo Sandoval, Fanny Lazo, Armando Yarlequé; revista scielo, 2012.
• Producción y evaluación in vitro de IgY contra Streptococcus mutans; Luz Moreno, Claudia Moreno, Valentina Bilbao, Alejandra Acevedo, Ornella Felizzola, Noraida Zerpa, Caridad Malavé, 2011.
• Manual de procedimientos recomendables para la investigación con animales. C. Jaime Alonso Navarro Hernández, Roberto Aarón Ramírez Ojeda, Carlos Villagrán Vélez; editorial Samsara, 2012.

Diseño cortesía de @yosuandoni.

 

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