Dw. 8 Antygeny i przeciwciała. Odczyny aglutynacyjne czynne.

1. Antygeny.

Antygenem

nazywamy substancję, która wprowadzona do organizmu immunologicznie kompetentnego,

indukuje powstanie odpowiedzi immunologicznej :

 humoralnej (wytwarzanie przeciwciał)
 komórkowej (powstanie swoiście uczulonych komórek)

Cechy antygenu:

 Immunogennośd – zdolnośd do wywoływania odpowiedzi immunologicznej organizmu
 Antygenowośd – zdolnośd do swoistego łączenia się z immunoglobulinami wolnymi (stanowiącymi

receptory limfocytów B) i z limfocytami T

Hapteny:

 proste związki chemiczne, np. penicylina, 2,4-dwunitrofenol
 wykazują tylko antygenowośd, a nie są immunogenne
 w połączeniu z białkami (np. skóry lub albuminą krwi) stają się

antygenami pełnowartościowymi

 w odpowiedzi na hapten połączony z nośnikiem limfocyt B rozpoznaje hapten, a limfocyt T nośnik

białkowy

Immunogennośd antygenu:

 W immunogenności ważną rolę odgrywają:



wielkośd cząsteczki (im większy antygen białkowy tym dłużej przebywa w organizmie)



budowa cząsteczki



obcośd antygenu dla organizmu (najważniejsza cecha !!!)



droga wprowadzenia antygenu

 Adiuwanty – substancje, które hamują resorpcję antygenu z miejsca wstrzyknięcia, chronią przed

enzymami proteolitycznymi i stymulują miejscową reakcję immunologiczną



fosforan i wodorotlenek glinu (ludzie)



niekompletny i kompletny adiuwant Freunda (zwierzęta laboratoryjne)

Antygeny wielowartościowe:

 W obrębie jednego antygenu może znajdowad się wiele miejsc wiązanych przez przeciwciała
 Miejsca takie nazywamy epitopami lub determinantami antygenowymi
 Antygen zawierający wiele epitopów nazywany jest antygenem wielowartościowym
 Epitopy mogą byd:



ciągłe – gdy miejsce kontaktu z przeciwciałem obejmuje aminokwasy jednego odcinka
polipeptydowego



nieciągłe – gdy pojedyncze przeciwciało wiąże oddalone od siebie fragmenty łaocucha
polipeptydowego, ale konformacyjnie występujące w pobliżu siebie

2. Przeciwciała (Immunoglobuliny - Ig).

Przeciwciała:

 Immunoglobuliny są produktami limfocytów B
 Występowanie:



płyny tkankowe



wydzieliny (śluz górnych dróg oddechowych, ślina)



wydaliny (kał)

 Stanowią grupę białek pokrewnych względem budowy, lecz bardzo heterogennych pod względem

struktury pierwszorzędowej

Budowa Ig:

 4 łaocuchy polipeptydowe połączone mostkami disiarczkowymi:



2 ciężkie H (heavy)



2 lekkie L (light)

 częśd zmienna V (variable)



w łaocuchu H kodowana przez geny V, D i J; regiony hiperzmienne i zrębowe



w łaocuchu L kodowana przez geny V i J; regiony hiperzmienne i zrębowe

 częśd stała C (constant)



łaocuchu H zawiera 3 domeny: C

H

1, C

H

2, C

H

3 – uczestniczą w wiązaniu dopełniacza oraz w

wiązaniu z receptorem komórkowym

 region Fab (Fragmant antigen binding), region Fc (Fragment cristalizable)

Podział immunoglobulin:

Pod względem markerów przeciwciała dzieli się na:

 Izotypy – na podstawie różnic w budowie łaocucha H (klasy przeciwciał: IgG, IgM, IgA, IgD, IgE)

 Allotypy – na podstawie różnic aminokwasowych w części C łaocuchów polipeptydowych

(różnice osobnicze)

 Idiotypy – różnice w części zmiennej V (swoistośd przeciwciał w stosunku do antygenu)

A. Klasa IgG:

 podklasy – IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 (różnią się ilością mostków S-S w regionie zawiasowym)
 budowa:

 monomer, 150 kDa; najliczniej reprezentowane w surowicy, poza tym występują też w

wydzielinach (ślina, łzy, kał)

 IgG ma dwa miejsca wiązania antygenu – mówimy, że jest dwuwartościowa

 przechodzi przez łożysko – jest to transport czynny; proces zaczyna się w 7 m-cu; konflikt

serologiczny

 IgG3 (spontanicznie agreguje), IgG4 (nie wiąże dopełniacza)
 główne cechy:

 immunoglobulina wtórnej odpowiedzi immunologicznej
 najważniejsza w odporności
 ważna w odporności biernej
 wiąże dopełniacz

Konflikt serologiczny:

matka Rh – dziecko Rh +

► jeśli to druga ciąża może dojśd do wytworzenia przeciwciał anty-Rh, które są w klasie IgG
► u dziecka objawy choroby hemolitycznej noworodków

B. Klasa IgM:

 występują tu izoaglutyniny (anty-A, anty-B, anty-AB)
 budowa:



pentamer, ok 1 mln Da; 5 podjednostek (2xH, 2xL), dodatkowe aa, jednostki łączą się w
pentamery



dodatkowe mostki S-S



łaocuch J (join) – białko łączące

 główne cechy:



immunoglobulina pierwotnej odpowiedzi immunologicznej



pierwsza w filo- i ontogenezie



10 miejsc wiążących antygen (przyjmuje postad kraba)



wiąże dopełniacz

C. Klasa IgA:

 podklasy – IgA1, IgA2
 surowicza (monomer) – frakcja surowicza, 160 kDa, podobna do IgG
 wydzielnicza (dimer) – wydzielana w nabłonkach i błonach śluzowych, bariera błon śluzowych,

odpornośd bierna; ślina, łzy, siara (są tu immunoglobuliny matki, które przekazuje potomstwu),
mleko

 budowa wydzielniczej (dimeru):



2xH, 2xL, połączone białkiem J



fragment wydzielniczy – obejmujący 1 i 2 podjednostkę, SP (Secretory Protein), rola –
chroni immunoglobulinę wydzielniczą przed enzymami proteolitycznymi

 główne cechy:



ważny element miejscowej obrony przed drobnoustrojami



nie wiąże dopelniacza



występują tu antytoksyny

D. Klasa IgE:

 występuje w znikomych ilościach w surowicy, jej stężenie wzrasta w

chorobach alergicznych

 nadmiar wytwarzania IgE uwarunkowany jest genetycznie
 budowa:



monomer, 190 kDa; dużo węglowodanów, dużo aa siarkowych (Met, Cys), 2xH, 2xL



jednowartościowa – wiąże 1 cząsteczkę antygenu

 główne cechy:



udział w nadwrażliwości wczesnej i chorobach pasożytniczych



nie wiąże dopełniacza



szczególne powinowactwo do niektórych komórek – bazofile, komórki tuczne

E. Klasa IgD:

 występuje w surowicy w śladowych ilościach
 IgD jest zakotwiczona w błonie limfocytu B, integralna częśd komórki
 budowa:



monomer, 2xH, 2xL

 główne cechy:



znaczenie diagnostyczne



rola receptora na limfocycie B (BCR)

Właściwości

IgG

IgM

IgA

IgE

IgD

Forma

monomer

pentamer
(łao. J)

monomer
dimer

monomer

monomer

Podklasy

IgG 1-4

–

IgA1, IgA2

–

–

Stęż. w surowicy (mg/ml)

8-16

0,5-2

1,4-4

1,7x10

-5

-4,5x10

-4

0,04

Aktywacja dopełniacza

+*

+

–

–

–

Procent wśród Ig surowicy

80%

6%

13%

0-1 %

0,002 %

(* - z wyjątkiem IgG4)

3. Reakcje antygen-przeciwciało.

Reakcje antygen-przeciwciało:

 Połączenie antygenu ze swoistym przeciwciałem związane jest z powstawaniem wielu

niekowalencyjnych wiązao między epitopem antygenu a częścią zmienną V
przeciwciała:



wiązania wodorowe



wiązania elektrostatyczne



wiązania Van der Waalsa



wiązania hydrofobowe

 Siła wiązania pomiędzy antygenem, a przeciwciałem nazywana jest powinowactwem przeciwciała
 Siłę z jaką poliwalentne przeciwciało wiąże się z poliwalentnym antygenem, określono jako

zachłannośd (awidnośd)

Kompleksy antygen-przeciwciało:

 in. kompleksy immunologiczne
 zdolne do wiązania i aktywowania dopełniacza
 jeśli Ag i Ig znajdują się w roztworze w odpowiednich proporcjach – dochodzi do maksymalnego

wiązania obu składników (nie ma w r-r wolnych Ag czy Ig)

 kompleks immunologiczny ma wtedy charakter sieci i łatwo precypituje z r-r elektrolitów
 obecnośd dopełniacza jest niekorzystna dla precypitacji – aktywacja dopełniacza hamuje

precypitację, a nawet powoduje rozpuszczenie wytrąconych precypitatów

 reakcje typu antygen-przeciwciało wykorzystuje się szeroko w diagnostyce medycznej

4. Najważniejsze układy grupowe krwinek czerwonych. Układ grupowy AB0 i Rh.

Układy grupowe krwinek czerwonych:

 Na błonie komórkowej krwinek czerwonych człowieka występują liczne struktury o charakterze

antygenów

 Znaczenie praktyczne mają te układy grupowe których antygeny są silnie immunogenne lub w

populacji ludzkiej występują naturalne przeciwciała przeciwko danym antygenom np. układ Rh czy
AB0

 Inne ważne układy grupowe krwinek:



Kell (duża immunogennośd antygenów tej grupy, występują wyłącznie na ertytrocytach)



Duffy i Kidd (przeciwciała odpornościowe przeciwko antygenom tych układów jest częcto
przyczyną odczynów poprzetoczeniowych)



Lewis

 Niektóre antygeny grupowe występują wyłącznie na erytrocytach (np. Rh), inne mogą natomiast

występowad na wszystkich komórkach organizmu oprócz neuronów (np. ABO)

Układ grupowy AB0:

 Antygeny mają charakter wielocukrów
 Geny regulujące syntezę antygenów AB0 zlokalizowane są na chromosomie 9 w 3 niezależnych loci

zawierających jeden z alleli:



H lub h



A

1

, A

2

, B i 0



Se i se

 Geny te kodują transferazy, przenoszące reszty cukrowe na koniec wielocukrowego łaocucha

prekursorowego wbudowanego w błonę erytrocytu lub innej komórki

 Istnieją dwa rodzaje łaocuchów prekursorowych, zbudowane z identycznych reszt cukrowych, a

różniące się tylko wiązaniem między koocowymi cukrami łaocucha:



prekursor typu I (wiązanie α1-3-glikozydowe)



prekursor typu II (wiązanie α1-4-glikozydowe)

 Na erytrocytach występuje wyłącznie typ II łaocucha, natomiast pozostałe komórki organizmu mają

oba rodzaje prekursorów (z wyłączeniem komórek nerwowych)

 Swoistośd antygenu warunkuje pojedynczy cukier znajdujący się na koocu wielocukrowego

łaocucha



Antygen H

(grupa krwi 0) – bezpośredni prekursor antygenów A i B; powstaje po przyłączeniu

cząsteczki fukozy do łaocucha prekursorowego typu I lub II, przy udziale transferazy H



Antygen A

(grupa krwi A) – powstaje po przyłączeniu reszty N-acetylogalaktozaminy do antygenu H,

przy udziale transferazy A



Antygen B

(grupa krwi B) – powstaje po przyłączeniu cząsteczki galaktozy do antygenu H, przy

udziale transferazy B

 Antygen

A

B

(grupa krwi AB) – N-acetylogalaktozamina i galaktoza przyłączane są do różnych

łaocuchów na tej samej krwince czerwonej

 Gen H



dziedziczy się niezależnie od allelicznych genów A, B, 0



ujawnia się zarówno u homozygot H/H, jak i heterozygot H/h



grupa krwi Bombay lub 0

h

(homozygota h/h występująca rzadko) – brak jest aktywnej

fukozylotransferazy, nie mogą więc powstad łaocuchy H i pomimo obecności aktywnych
transferaz A lub B brak jest syntezy antygenów układu AB0

 Gen Se



warunkuje syntezę fukozylotransferazy wykazującej duże powinowactwo do łaocucha
prekursorowego typu I



występuje głównie na powierzchni nabłonków



u osobników o genotypie Se/Se lub Se/se (tzw. wydzielaczy) – częśd antygenów grupowych
(A, B i H) uwalnia się z komórek i jest obecna we wszystkich płynach ustrojowych, z
wyjątkiem płynu mózgowo-rdzeniowego

Naturalne przeciwciała:

 W surowicy człowieka występują tzw. naturalne przeciwciała przeciwko antygenom układu AB0

nieobecnym na krwinkach danego osobnika:



anty-A u osoby z grupą krwi B



anty-B u osoby z grupą krwi A



anty-A i anty-B u osoby z grupą krwi O

 Przeciwciała te powstają bez uprzedniego kontaktu z antygenem, prawdopodobnie w wyniku

stymulacji powszechnie występującymi w przyrodzie substancjami podobnymi do antygenów AB0

 Należą najczęściej do klasy IgM i nie przechodzą przez łożysko

Układ grupowy Rh:

 Antygeny tego układu są białkami związanymi z glikoproteiną RhAG (Rh-associated glycoprotein) w

błonie erytrocytu

 Kodujące je geny zlokalizowane są w chromosomie 1, w dwóch homologicznych loci: RHD (koduje

antygen D) i RHCE (koduje antygeny C, c, E, e)

 Ekspresja antygenów Rh następuje w 6 tygodniu życia płodowego, przy czym występują one tylko

w erytrocytach

 Najważniejszym antygenem tego układu jest peptyd D ze względu na silną immunogennośd (osoby

posiadające go określa się jako „Rh-dodatnie”)

 20% nie posiada antygenu D i określa się je mianem „Rh-ujemnych”
 Przeciwciała anty-Rh



zostają zsyntezowane dopiero w wyniku kontaktu z antygenem Rh w czasie ciąży (konflikt
serologiczny) lub po przetoczeniu krwi niezgodnej w układzie Rh



są przeciwciałami odpornościowymi, należą do klasy IgG1 i przechodzą przez łożysko

Transfuzja krwi:

Uniwersalny dawca – 0Rh-, Uniwersalny biorca – ABRh+

Podczas transfuzji krwi należy przestrzegad następujących zasad:

 przetaczana krew musi byd zgodna w układzie AB0 i antygenie D układu Rh
 przed przetoczeniem wykonuje się próbę krzyżową - podczas próby, sprawdza się, czy

zachodzi aglutynacja między erytrocytami dawcy a surowicą biorcy oraz surowicą dawcy, a
erytrocytami biorcy (eliminuje to błędy w określeniu grupy i konflikt serologiczny u osób z grupą
„Bombay”)

 u osób u których wystąpił kiedyś konflikt serologiczny dobiera się również krew w pozostałych 4

podstawowych antygenach układu Rh i zgodną w antygenie K układu Kell

 w bardzo rzadkich przypadkach powstaje konflikt na tle niezgodności w układzie: MNSs – antygeny

S i U, Kidd – antygen Ik, Kell – antygen K

5. Odczyny aglutanacyjne czynne.



Reakcja aglutynacji

– polega na swoistym łączeniu się przeciwciał (aglutynin z antygenem

upostaciowanym), np. komórkami bakterii, grzybów, pierwotniaków, erytrocytami, leukocytami,
płytkami krwi

 Aglutynacja jest odczynem dwufazowym:



pierwsza faza – dochodzi do swoistego związania się antygenu z przeciwciałem



druga faza – następuje nieswoiste wykłaczanie się komórek tworzących kompleksy z
przeciwciałami

 W odczynie aglutynacji ważna jest:



temperatura



aglutynacja erytrocytów in vitro wymaga zawieszenia ich w 0,85% r-rze NaCl (krwinki
pozostają w postaci zawiesiny pojedynczych komórek dzięki siłom elektrostatycznym)

 Erytrocyty posiadają ujemny ładunek na powierzchni dzięki obecności reszt kwasu sjalowego. W

środowisku NaCl przyciągają one kationy, które tworzą otoczkę wokół erytrocytu (potencjał dzeta –
co sprawia, że krwinki odpychają się i są oddalone od siebie o około 25 nm)

 Przeciwciała IgM mają miejsca wiążące antygen oddalone o 35nm – łatwo aglutynują krwinki,

natomiast zasięg ramion przeciwciał IgG wynosi 14 nm, w związku z czym nie mogą one połączyd
antygenów na sąsiednich krwinkach i wywoład aglutynacji w standardowych warunkach

 Aby ułatwid aglutynacje erytrocytów do środowiska reakcji można wprowadzid:



albuminę – wprowadza ładunek ujemny do chmury kationowej otaczającej erytrocyt



podłoża zawierające żele – działanie podobne do albuminy



protaminę – przyspiesza aglutynację, neutralizując ładunek ujemny erytrocytów



enzymy trawiące powierzchnię krwinki i usuwające reszty kwasu sjalowego np. papaina



odczynnik antyglobulinowy – surowica zawierająca przeciwciała antyglobulinowe np.
królicza surowica przeciw ludzkiej immunoglobulinie – wykrywanie przeciwciał ludzkich

Aglutynacja:

 Wyróżniamy dwa typy aglutynacji :



bezpośrednią (czynną) – reakcja przeciwciał z antygenem stanowiącym integralną częśd
komórki np. aglutynacja bakteryjna i erytrocytów



pośrednią (bierną) – antygen nie jest integralną częścią komórki lecz zostaje do niej
przyłączony za pomocą np. kwasu taninowego. aldehydu glutarowego lub samoistnie wiąże
się z komórkami

 Wykorzystanie odczynów aglutynacyjnych:



Odczyn aglutynacji erytrocytów – określanie grup krwi u ludzi i zwierząt, diagnostyka
niektórych chorób autoimmunologicznych



Aglutynacja limfocytów – wykrywanie i określanie antygenów zgodności tkankowej