Una introducción a la tecnología IgY, anticuerpos de yema de huevo

Publicado el: 13/11/2012
Autor/es: Lic. Pablo A. Chacana, Ph.D. Dr. Horacio Raúl Terzolo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - Estación Experimental Balcarce, Agosto 2003

Introducción

El sistema inmune de las gallinas, en forma similar al de los mamíferos, está formado por dos componentes principales: uno de ellos inespecífico e innato y el otro específico y adquirido. Por supuesto, entre estos dos componentes inmunitarios existen numerosas interacciones, que tienen mucha importancia en la respuesta inmune. Las aves también presentan, por ejemplo, células presentadoras de antígenos, y muchos mecanismos funcionales son regulados por las interleuquinas.

A pesar de todas estas semejanzas, las gallinas presentan una diferencia muy importante en cuanto a la transferencia de inmunidad pasiva a los descendientes. Mientras que en los mamíferos es transferida a través de la placenta o del calostro, las aves lo hacen a través de los componentes fluidos del huevo (Kemplerer, 1893). Cuando el huevo se encuentra en el ovario, la gallina transfiere sus inmunoglobulinas “Y” (IgY) séricas a la yema. Esta denominación proviene del nombre inglés “yolk” o yema. Durante el pasaje del huevo a través del oviducto, otras inmunoglobulinas, IgM e IgA, son transferidas a la albúmina (Erhard &. Schade, 2001).
 

Estructura de las Inmunoglobulinas (Ig) en las aves

Los anticuerpos, responsables de la transferencia de inmunidad pasiva en las gallinas, son un tipo de glicoproteínas denominadas inmunoglobulinas. Las inmunoglobulinas de las aves, al igual que las de los mamíferos, presentan una cadena liviana (L) y una cadena pesada (H), que se encuentran unidas mediante puentes disulfuro. La molécula se compone de una región constante y otra variable que le confiere especificidad en la unión con diferentes antígenos. La IgY es la principal inmunoglobulina del suero sanguíneo y análogamente a la IgG presente en los mamíferos, está implicada en la respuesta inmune secundaria. Sin embargo, gracias a estudios genéticos recientes, se determinó que la IgY es filogenéticamente antecesora de la IgG y de la IgE de los mamíferos. Existen diferencias en la estructura de la IgY cuando se compara con la IgG. La IgY presenta un dominio constante adicional con respecto a la IgG. Por esta razón, su peso molecular es mayor (alrededor de 190 kDa). Debido a estas diferencias, justamente, es que Warr et al. (1995) propusieron la denominación de IgY a las inmunoglobulinas presentes en el suero de las aves, diferenciándolas entonces de las IgG de los mamíferos. (Schade et al., 2001).
 

Especificidad de las IgY

En general, se aceptan tres mecanismos básicos vinculados con la diversidad de las inmunoglobulinas: El re-acomodamiento genético, la conversión genética y la mutación somática. A diferencia de lo que ocurre en los mamíferos, en los cuales la hipermutación somática es el mecanismo más importante para generar diversas inmunoglobulinas, la gran diversidad de las IgYs está principalmente basada en la conversión genética. En este caso ocurre una recombinación no recíproca entre genes homólogos, donde una porción de la información es transferida desde una secuencia donadora a otra aceptora homóloga. De esta manera, en los loci donde se encuentran los genes responsables de la codificación de las cadenas L y H de las inmunoglobulinas (elementos VL y VH), aparece un gran número de pseudogenes V, que son responsables de la diversidad de las moléculas de anticuerpos.


Transferencia de la IgY al huevo

La trasferencia de la IgY al huevo ocurre en los folículos ováricos. En las membranas de los ovocitos de las de las gallinas existen receptores específicos que captan activamente las IgY presentes en el suero. Esto permite que en la yema del huevo, la concentración de IgY alcance niveles similares a los del suero (6 a 13 mg/mL). No ocurre lo mismo con la IgM e IgA, de las que sólo se encuentran trazas en la yema. De esta manera, el contenido de inmunoglobulinas en la yema del huevo corresponde casi exclusivamente a IgY. La transferencia ovárica de las IgY al huevo demanda alrededor de 5 días (Patterson et al., 1962). En general, tomando en cuenta este desfasaje en el tiempo en cuanto al título de una IgY específica, existe una importante correlación positiva entre los títulos séricos y los presentes en la yema (Erhard et al., 1997).


Extracción y aislamiento de la IgY de la yema del huevo

La yema del huevo de gallinas contiene alrededor de un 51,3 % de materia seca y un 48,1 % de agua (Siewert & Broch, 1972; Romanoff & Romanoff, 1949). La materia seca está compuesta por un 16,6% de proteínas; 32,6% de grasas y otros lípidos; 1 % de hidratos de carbono y un 1,1% de materia inorgánica. Considerando esta composición, la yema del huevo puede considerarse una emulsión. En la porción acuosa se ubican las proteínas y carbohidratos, mientras que los lípidos se encuentran dispersos en la misma, formando los llamados gránulos de la yema y gotas lipídicas. Las proteínas presentes en la yema de huevo pueden dividirse en cuatro fracciones. Fracción vitelínica ó lipovitelínica (47,5%) formada principalmente por fosfo-núcleo-albúmina (400 kDa); Fracción vitelelínica (38,6%); fracción fosfovitínica (4,3%), compuesta por una proteína con alto contenido de fósforo (36 kDa); y una fracción livetínica (9,6%) donde se encuentran las proteínas solubles. Esta última fracción es muy heterogénea, conteniendo alrededor de diez tipos de proteínas diferentes (Mehner & Hartfield, 1983). La IgY se encuentra, entonces, dentro de esta última fracción.


Uso y ventajas de las IgY

Los anticuerpos son componentes importantes de muchos reactivos de diagnóstico que son usados como herramientas en diferentes investigaciones biomédicas. Normalmente, tales anticuerpos se obtienen de los mamíferos (IgG), siendo monoclonales (ratón) o policlonales (conejo, cabra, oveja). Sin embargo, en los últimos años, los anticuerpos de pollo (IgY) se usan cada vez más debido a la creciente preocupación sobre el bienestar animal.

Puesto que los anticuerpos de pollo simplemente pueden extraerse de la yema del huevo de la gallina, no es necesario sangrar al ave para obtenerlos. Además de los aspectos referentes al bienestar animal, la cantidad de anticuerpos producida por una gallina es mucho mayor que la cantidad de anticuerpos que pueden obtenerse de un conejo.

Debido a la distancia filogenética entre aves y mamíferos, los anticuerpos de pollo no tienen reacciones cruzadas con las IgG de mamífero. Por ejemplo, a diferencia de la IgG, la IgY no produce reacciones cruzadas con los factores reumatoideos, pudiendo así minimizarse las falsas reacciones positivas cuando se evalúan marcadores de inflamación (proteína C-reactiva). Esta característica puede ser valiosa para el estudio y seguimiento de los procesos inflamatorios.

Se han realizado varios trabajos relacionados con el uso de la IgY en técnicas inmunodiagnósticas como por ejemplo en bacterias (Terzolo et al., 1988; Cipolla et al., 2001; Palacio et al.), detección de herbicidas en el agua (Welzig et al., 2000) o detección de proteínas específicas en alimentos (Blais & Phillippe, 2000; Blais & Phillippe, 2001).

Por otro lado el sistema inmune de los pollos es capaz de responder con producción de anticuerpos específicamente dirigidos contra antígenos mamíferos altamente conservados (antígenos que no sufrieron cambios sustanciales durante la filogenia). De esta manera, la IgY puede reconocer ciertas partes de una molécula que son no reconocidas por la IgG, lo cual puede tener importancia para la construcción de herramientas de diagnóstico

Además del uso en la elaboración de inmunoreactivos para el diagnóstico, la posibilidad de producir grandes cantidades de IgY específicas con costos mucho menores cuando se compara con las IgG mamíferas, permite el uso de anticuerpos con fines profilácticos y terapéuticos. Por ejemplo en enfermedades diarreicas de terneros (Ikemori et al., 1992) o lechones neonatos o

El huevo puede ser considerado un alimento funcional. Los huevos forman parte de la alimentación diaria de gran parte de la población y, por lo tanto, también los anticuerpos que naturalmente se encuentran en la yema del huevo. Por esta razón, el concepto de consumir anticuerpos IgY puede ser fácilmente aceptado por la gente. Esto representa una gran ventaja en el momento de intentar elaborar nuevos productos profilácticos y terapéuticos basados en la tecnología IgY.

Se han realizado diversos e interesantes ensayos en donde se ha administrado IgY para la profilaxis o terapia de distintas infecciones humanas.

Por ejemplo, se ha observado que el uso de productos que contienen IgY anti-Streptococcus mutans, agente causal de las caries humanas, realmente reduce la incidencia de esta enfermedad tanto en ratones (Chang et al, 1999) como en humanos (Smith et al., 2001).

También se ha demostrado que puede lograrse la prevención y terapéutica de la úlcera gástrica mediante la administración de IgY específica contra Helicobacter pylori. El efecto de la IgY es la constante remoción de la bacteria, impidiendo entonces la colonización y posterior crecimiento del patógeno en el epitelio estomacal. También se han realizado investigaciones para determinar la mejor manera de vehiculizar la IgY para que luego de su administración oral, siga manteniendo su potencial poder profiláctico en el estómago (Chang et al., 2002)

Se han realizado algunos estudios clínicos que demuestran que la administración de IgY a pacientes humanos que padecen distintas infecciones bacterianas, puede reducir el grado de la enfermedad. Por ejemplo, la administración oral de IgY específica anti Pseudomona aeruginosa aumenta el tiempo que necesita la bacteria para colonizar el tracto intestinal y por lo tanto permite la disminución de la infección. De esta manera, el tratamiento con IgY específica se presenta como una alternativa ó complemento al uso de antibióticos, reduciendo la aparición de cepas resistentes (Carlander, 2002)

Considerando todos estos puntos las ventajas del uso de las IgY pueden resumirse:

  • Bienestar animal: Debido a la gran cantidad de anticuerpos que pueden obtenerse a partir de la yema de huevo, el desarrollo de la tecnología IgY se presenta como una alternativa que no sólo tendrá un gran impacto sobre los aspectos económicos de la producción de anticuerpos. La extracción de los anticuerpos del animal se realiza de una manera no invasiva, minimizando el sufrimiento del animal, así como también permite la reducción en el número de animales necesarios para obtener una cantidad de anticuerpos determinada.

  • Científicas: El desarrollo de metodologías de purificación específicas para las IgY permitirá el uso de estas inmunoglobulinas en sistemas de investigación y diagnóstico, permitiendo la obtención de anticuerpos contra antígenos mamíferos muy conservados filogenéticamente y la minimización de y la difusión de la inmunoprofilaxis y la inmunoterapia como alternativa al uso de antimicrobianos.

  • Económicas: El desarrollo de metodologías de purificación adecuadas y simples es uno de los requisitos necesarios para la expansión del uso de la IgY. El uso de anticuerpos IgY se presenta como una alternativa que permite la reducción de costos en la producción de anticuerpos policlonales, ya que la cantidad de inmunoglobulinas que pueden obtenerse a partir de la yema de huevo de las aves es similar a la producida por animales grandes, mientras que el costo de mantenimiento de una gallina es similar al de un animal pequeño.

 

Bibliografía citada

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  2. Blais B.W & L. Phillippe. 2001. Detection of hazelnut proteins in food by enzyme immunoassay using egg yolk antibodies. Journal of Food Protection 64 (6): 895-898
  3. Carlander, D. 2002. Avian IgY antibody : In vitro and in vivo.
  4. Chang H.M., Lee Y.C., Chen C.C. & Tu Y.Y., , 2002, J. of Food Sci., Vol. 67, No. 1.
  5. Cipolla A., J. Cordeviola, H. Terzolo, G. Combessies, J. Bardón, R. Noceda, A. Martínez, D. Medina, C. Morsella & R. Malena. 2001. Campylobacter fetus diagnosis: direct immunofluorescence comparing chicken IgY and rabbit IgG conjugates. ALTEX 18: 165-170.
  6. Erhard M.H., P. Schmidt., A. Hofmann, J. Bergmann, P. Mittermeier, P. Kaufmann, K-H. Wiesmüller, W. Bessler & U. Lösch. 1997. Lipopeptid Pam3Cys-Ser: an alternative adjuvant to Freund´s adjuvant for immunisation of chicken to produce egg yolk antibodies. ATLA 25:173-181.
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  9. Mehner A. & A. Hartfield. 1983. Handbuch der Geflügelphysiologie. Vol 1. Veb Gustav Fischer Verlag Jena.
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  11. Romanoff A.L. & J. Romanoff. 1949. The avian egg. J. Wiley & Sons INC., New York, Chapman & Hall Limited, London.
  12. Siewert E.& K. Bronch. 1972. En: Lenkeit, Breirem & Crasemann (Eds) Handbuch der Tierernährung. Verlag Paul parey. Hamburg und Berlin.
  13. Warr W., K.E. Mayor, D.A. Higgins . 1995. IgY: clues to the origin of modern antibodies. Immunol. Today. 16: 392-398.
 
Autor/es
Médico Veterinario de la Facultad de Agronomía y Veterinaria (UBA), PhD. en Bacteriología Veterinaria en la Universidad de Edimburgo, Escocia. Fue asesor técnico de empresas elaboradoras de productos para Sanidad Avícola y trabajó en el Laboratorio de Bacteriología, Grupo de Sanidad Animal, Área de Producción Animal, EAA Balcarce, INTA (1974-2014). Coordinador Nacional del Proyecto de Investigación del INTA sobre “Enfermedades de la Producción Aviar” (2006-2009) y renovado (2010-2012). En su exitosa carrera profesional realizó investigaciones conjuntas con universidades de varios países.
 
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