1

Wykład 7

Układ odpornościowy –

uwarunkowania genetyczne

Układ odpornościowy

Układ immunologiczny

– rozpoznanie i eliminacja

obcych organizmów, cząsteczek.
Skład układu immunologicznego:
• limfocyty
• narządy limfatyczne (grasica, szpik kostny)
• węzły chłonne oraz śledziona (narządy wtórne)

antygen

reakcja immunologiczna

antygen

brak reakcji immunologicznej

antygen

reakcja immunologiczna

limfocyty

Limfocyty

Limfocyt T

szpik kostny

( one marrow)

B

grasica

( hymus)

T

limfocyt B

limfocyt T

antygen

odpowiedź

komórkowa

odpowiedź
humoralna

limfocyt B

pamięci

limfocyt T

pamięci

plazmocyt

komórka macierzysta limfopoezy

Przeciwciała

Budowa przeciwciała IgG receptor limfocyta T

łańcuch H

łańcuch L

regiony

stałe

regiony

zmienne

NH

2

COOH

NH

2

C

C

C

C 1

H

V

H

V

L

C

L

C 3

H

C 2

H

N

N

CDR

CDR

zawias

N

N

C

C

C

N

N

V

łańcuch

b

łańcuch

a

Geny kodujące przeciwciała

U człowieka geny kodujące łańcuchy lekkie znajdują się na

chromosomach 2 i 22, geny białek łańcuchów ciężkich znajdują się
na chromosomie 14.

C 1

H

V

H

V

L

C

L

C 3

H

C 2

H

V

L

C

L

L 2p12

L 22q11

k

l

V

H

C 1

H

C 2

H

C 3

H

H

14q32

Źródła różnorodności przeciwciał

Ogromna zmienność sekwencji aminokwasów w przeciwciałach nie

może być kodowana przez odrębne geny.

Przyczyny różnorodności przeciwciał:
• liczne segmenty w genach linii zarodkowej kodują cząsteczki o

różnej specyficzności
• rekombinacja somatyczna (rekombinacja + delecje + insercje
bezmatrycowe)
• mutacje somatyczne (punktowe, częstotliwość 10

6

razy większa niż

w innych genach)

Dopuszczana różnorodność przeciwciał rodzi możliwość

powstawania chorób autoimmunologicznych (cukrzyca typu I,
miastenia gravis

) lub niektórych nowotworów (chłoniak Burkitta).

2

Rekombinacja somatyczna

L1 V1

Vn

Ln

D1 - D12

J1 - J4

C

m

C

d

5’

3’

zarodkowa forma genu

5’

3’

C

m

C

d

L1 V1

Vn

Ln

D1 D2 J2 - J4

limfocytarna forma genu

rekombinacje

(rekombinaza)

5’

3’

C

m

C

d

L1 V1 D2 J2 - J4

rekombinacje

(rekombinaza)

transkrypcja + translacja

D

V

J

C

L

modyfikacja + glikozylacja

D

V

J

C

Sekwencje rozpoznające

Sekwencje rozpoznające umożliwiają odpowiednie cięcie i sklejanie

fragmentów genów kodujących łańcuchy lekkie i ciężkie
immunoglobin przez rekombinazy.

V

9

D

J

5’

3’

7 23 pz

9

7

7

12 pz

9

12 pz

9

7

23 pz

C
G

C
G

A
T

C
G

A
T

G
C

T
A

G
C

A
T

A
T

A
T

A
T

A
T

A
T

C
G

C
G

rekombinacja

D

J

7

7

9

9

23 pz

12 pz

Liczba domen zmiennych V: 250

– 1000

Liczba fragmentów D: 12
Liczba fragmentów J: 4
Liczba kombinacji: 65 000

– 250 000

Całkowita różnorodność: 10

11

Układ zgodności tkankowej MHC

Produkty ekspresji genów układu MHC (major histocompatibility

complex) obecne są na powierzchni różnych komórek.
Białka kodowane przez geny MHC przez łączenie się z limfocytami T

odgrywają zasadniczą rolę w kontroli odpowiedzi immunologicznej.
MHC klasy I

– znajdują się na wszystkich komórkach jądrzastych

MHC klasy II

– występują na komórkach prezentujących antygeny

limfocytom T
MHC klasy III

– związane są z procesem prezentacji antygenu.

Ludzkie MHC nazywane jest HLA (human leukocyte antigens).

DP

MHC klasy II

antygeny

odpowiedzi

komórkowej

MHC klasy III

MHC klasy I

DQ

DR

B

C

A

antygeny

odpowiedzi
humoralnej

układ

dopełniacza

Budowa cząsteczek MHC

MHC klasy I MHC klasy II

C

C

b

2

-mikroglobulina

a

1

a

2

a

3

łańcuch

a

N
N

C C

b

2

a

1

b

1

a

2

łańcuchy

a b

polimorficzne miejsce

wiążące białko (rowek)

część podobna do

immunoglobuliny

fragment

transbłonowy

fragment

cytoplazmatyczny

Prezentacja antygenu

1

MHC klasy I prezentują antygeny wewnątrzkomórkowe
limfocytom Tc (killer

– cytotoksycznym, T CD8+). Po

rozpoznaniu obcego białka komórka zostaje zabita.

wirus

proteosom

TAP

MHC

klasy I

Cd8

komórka T

Prezentacja antygenu

2

MHC klasy II prezentują antygeny pozakomórkowe
(egzogenne) limfocytom Th (pomocniczym, T CD4+).

Limfocyty Th wydzielają cytokiny biorące udział w

rozwijaniu odpowiedzi komórkowej (Th1) lub humoralnej
(Th2).

endocytoza

antygenów

endosom

MHC

klasy II

Cd4

komórka T

3

Prezentacja antygenu

3

Prezentacja krzyżowa

– biorą w niej udział

zarówno limfocyty Tc jak i Th. Komórkami

prezentującymi antygen są komórki dendrytyczne

(wykorzystujące MHC klasy I i II). Pobudzone

limfocyty Tc nie zabijają komórek dendrytycznych

ale znajdują inne komórki z odpowiednimi
antygenami na powierzchni.
Prezentacja krzyżowa jest ważna w odpowiedzi
na czynniki (wirusy, bakterie, nowotwory) nie

infekujące komórek prezentujących antygeny.

Receptory limfocytów T

MHC klasy I

b

2

-mikroglobulina

CD8

TCR

CD3

antygen

limfocyt Tk

komórka docelowa

MHC klasy II

CD4 TCR

CD3

limfocyt Th

komórka prezentująca antygen

Wrodzone niedobory odporności

Zaburzenia układu immunologicznego wiążą się ze zwiększoną
podatnością na infekcje i prowadzić mogą do rozwoju nowotworów
układu limfocytarno-siateczkowego lub chorób
autoimmunologicznych.

komórka macierzysta

komórka prekursorowa

limfocytów B

komórka prekursorowa

limfocytów T

ciężki złożony niedobór

odporności (SCID)

komórka pre-B

agammaglobulinemia

Brutona

dojrzała komórka B

dojrzała komórka T

proliferacja

funkcja efektorowa

defekty aktywacji

i funkcji limfocytów T

zespół DiGeorge’a

niedobór izotypu Ig

różnicowanie

zmiana izotypu

pospolity zmienny

niedobór odporności

nieefektywne wytwarzanie

przeciwciał

brak

grasicy

niedojrzała komórka T

Nabyte niedobory odporności

Zakażenie HIV jako przykład
nabytego niedoboru
odporności.

wirus HIV-1

wiązanie gp120

z receptorem CD4

limfocyt T CD4+

aktywacja

nowe wiriony

obumarła komórka

zakażenie latentne