ANTYGENY I
ANTYGENY I
PRZECIWCIAŁA
PRZECIWCIAŁA
•
Antygenem
Antygenem
nazywamy substancję
nazywamy substancję
wprowadzoną do ustroju,
wprowadzoną do ustroju,
która wywołuje
która wywołuje
odpowiedź
odpowiedź
immunologiczną,
immunologiczną,
przejawiającą się
przejawiającą się
wytwarzaniem przeciwciał
wytwarzaniem przeciwciał
i uczulonych limfocytów.
i uczulonych limfocytów.
Antygen można
Antygen można
zamiennie nazywać
zamiennie nazywać
immunogenem. Antygeny
immunogenem. Antygeny
charakteryzują dwie
charakteryzują dwie
cechy:
cechy:
immunogenność
immunogenność
i antygenowość
i antygenowość
•
Immunogenność
Immunogenność
–
–
zdolność wywołania
zdolność wywołania
odpowiedzi
odpowiedzi
immunologicznej w
immunologicznej w
ustroju
ustroju
•
Antygenowość
Antygenowość
–
–
zdolność do swoistej
zdolność do swoistej
reakcji z produktem
reakcji z produktem
odpowiedzi
odpowiedzi
immunologicznej
immunologicznej
(przeciwciałem lub
(przeciwciałem lub
uczuloną komórką T)
uczuloną komórką T)
Antygeny
Antygeny
•
Epitopami
Epitopami
(inaczej zwane determinantami
(inaczej zwane determinantami
antygenowymi) nazywamy miejsca
antygenowymi) nazywamy miejsca
rozpoznawane i wiązane przez przeciwciała
rozpoznawane i wiązane przez przeciwciała
(komórki efektorowe odporności humoralnej)
(komórki efektorowe odporności humoralnej)
i receptory limfocytów T.
i receptory limfocytów T.
•
Struktury te zlokalizowane są na cząsteczce
Struktury te zlokalizowane są na cząsteczce
antygenu lub w jej obrębie.
antygenu lub w jej obrębie.
•
Epitopy są bardzo małe, mogą odpowiadać 4
Epitopy są bardzo małe, mogą odpowiadać 4
lub 5 aminokwasom czy monosacharydom.
lub 5 aminokwasom czy monosacharydom.
Epitopy
Epitopy
•
Mogą być
Mogą być
linearne
linearne
(sekwencyjne) –jest
(sekwencyjne) –jest
to szereg kolejnych
to szereg kolejnych
aminokwasów na
aminokwasów na
jednej nici
jednej nici
polipeptydowej.
polipeptydowej.
Rozpoznawane są
Rozpoznawane są
one przez limfocyty
one przez limfocyty
B i T
B i T
•
Mogą być
Mogą być
konformacyjne
konformacyjne
(przestrzenne)-kilka
(przestrzenne)-kilka
aminokwasów
aminokwasów
znajdujących się blisko
znajdujących się blisko
siebie przestrzennie,
siebie przestrzennie,
ale na różnych
ale na różnych
łańcuchach
łańcuchach
polipeptydowych
polipeptydowych
złożonej cząsteczki lub
złożonej cząsteczki lub
na jednym łańcuchu,
na jednym łańcuchu,
ale nie sekwencyjnie.
ale nie sekwencyjnie.
Rozpoznawane są przez
Rozpoznawane są przez
limfocyty B.
limfocyty B.
Epitopy
Epitopy
•
Ab1 – przeciwciało o
Ab1 – przeciwciało o
swoistości 1
swoistości 1
•
Ab3 – przeciwciało o
Ab3 – przeciwciało o
swoistości 3
swoistości 3
•
Ep1 – determinanta
Ep1 – determinanta
1
1
•
Ep3 – determinanta
Ep3 – determinanta
3
3
•
An - antygen
An - antygen
Epitopy
Epitopy
•
Niektóre znajdują się
Niektóre znajdują się
na
na
powierzchni
powierzchni
antygenu inne
antygenu inne
wewnątrz
wewnątrz
cząsteczki.
cząsteczki.
Takie wewnętrzne
Takie wewnętrzne
epitopy są widoczne
epitopy są widoczne
wtedy, gdy komórka
wtedy, gdy komórka
ulegnie częściowej
ulegnie częściowej
degradacji in vivo.
degradacji in vivo.
•
Determinują
Determinują
swoistość
swoistość
cząsteczki
cząsteczki
antygenu.
antygenu.
•
Część cząsteczki
Część cząsteczki
przeciwciała, która
przeciwciała, która
reaguje z epitopem
reaguje z epitopem
nazywa się
nazywa się
paratopem
paratopem
.
.
Antygeny
Antygeny
•
Są
Są
wielowartościowe
wielowartościowe
. Oznacza to,
. Oznacza to,
ze cząsteczka antygenu zawiera wiele
ze cząsteczka antygenu zawiera wiele
różnych epitopów, z których jedne
różnych epitopów, z których jedne
rozpoznawane są przez przeciwciało
rozpoznawane są przez przeciwciało
A, inne przez przeciwciało B, itd.
A, inne przez przeciwciało B, itd.
•
Warościowość antygenu jest równa
Warościowość antygenu jest równa
całkowitej
całkowitej
liczbie
liczbie
epitopów
epitopów
, które
, które
zawiera dany antygen.
zawiera dany antygen.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
Czyli zdolność wywołania przez niego
Czyli zdolność wywołania przez niego
odpowiedzi immunologicznej,
odpowiedzi immunologicznej,
uwarunkowana jest przez kilka czynników
uwarunkowana jest przez kilka czynników
związanych zarówno z nim samym, jak i z
związanych zarówno z nim samym, jak i z
ustrojem, do którego wnika
ustrojem, do którego wnika
1.
1.
Antygen musi charakteryzować się
Antygen musi charakteryzować się
odmiennością
odmiennością
w stosunku do organizmu
w stosunku do organizmu
gospodarza, z który wchodzi w kontakt.
gospodarza, z który wchodzi w kontakt.
Im cząsteczka jest bardziej obca, tym z
Im cząsteczka jest bardziej obca, tym z
reguły bardziej immunogenna.
reguły bardziej immunogenna.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
Często używany jest termin
Często używany jest termin
antygen
antygen
konwencjonalny
konwencjonalny
na określenie
na określenie
antygenu zewnętrznego, w
antygenu zewnętrznego, w
odróżnieniu od
odróżnieniu od
autoantygenów
autoantygenów
,
,
czyli antygenów własnych ustroju,
czyli antygenów własnych ustroju,
szczególnie kodowanych przez geny
szczególnie kodowanych przez geny
głównego układu zgodności
głównego układu zgodności
tkankowej (MHC).
tkankowej (MHC).
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
Wspólne determinanty antygenowe o charakterze
Wspólne determinanty antygenowe o charakterze
mukopolisacharydu lub lipopolisacharydu posiadają
mukopolisacharydu lub lipopolisacharydu posiadają
antygeny heterofilne
antygeny heterofilne
. Antygeny te znajdują się w
. Antygeny te znajdują się w
bardzo odległych miejscach drzewa
bardzo odległych miejscach drzewa
filogenetycznego. Najbardziej znany przykład to
filogenetycznego. Najbardziej znany przykład to
antygen Forssmana, mukopolisacharyd
antygen Forssmana, mukopolisacharyd
występujący w krwinkach czerwonych wielu
występujący w krwinkach czerwonych wielu
gatunków zwierząt, a także obecny u wielu bakterii.
gatunków zwierząt, a także obecny u wielu bakterii.
•
Antygeny heterofilne
Antygeny heterofilne
mają wspólny jeden lub
mają wspólny jeden lub
kilka epitopów i wchodzą w reakcje krzyżowe, tzn.
kilka epitopów i wchodzą w reakcje krzyżowe, tzn.
reagują z tym samym przeciwciałem na skutek
reagują z tym samym przeciwciałem na skutek
obecności wspólnego epitopu.
obecności wspólnego epitopu.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
2.
2.
Złożoność budowy chemicznej
Złożoność budowy chemicznej
Różnorodność epitopów wpływa na stopień
Różnorodność epitopów wpływa na stopień
jego immunogenności.
jego immunogenności.
•
Im bardziej zróżnicowany jest skład
Im bardziej zróżnicowany jest skład
epitopów w cząsteczce antygenu, tym
epitopów w cząsteczce antygenu, tym
bardziej prawdopodobne jest, że wytworzą
bardziej prawdopodobne jest, że wytworzą
się różne odpowiedzi immunologiczne.
się różne odpowiedzi immunologiczne.
•
Za wyjątkiem czystych lipidów większość
Za wyjątkiem czystych lipidów większość
makrocząsteczek może odgrywać rolę
makrocząsteczek może odgrywać rolę
immunogenów.
immunogenów.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
Białka
Białka
są najsilniejszymi immunogenami.
są najsilniejszymi immunogenami.
Cząsteczka białka zawiera epitopy o różnych
Cząsteczka białka zawiera epitopy o różnych
swoistościach. Całkowita odpowiedź
swoistościach. Całkowita odpowiedź
immunologiczna jest sumą wszystkich
immunologiczna jest sumą wszystkich
wytworzonych przez organizm przeciwciał o
wytworzonych przez organizm przeciwciał o
różnych swoistościach.
różnych swoistościach.
•
Immunogenność można
Immunogenność można
podwyższyć
podwyższyć
przez
przez
dodanie do cząsteczki dodatkowych epitopów.
dodanie do cząsteczki dodatkowych epitopów.
Lipoproteiny, złożone immunogeny białkowe, które
Lipoproteiny, złożone immunogeny białkowe, które
wchodzą w skład wielu błon komórkowych,
wchodzą w skład wielu błon komórkowych,
wywołują odpowiedź immunologiczną zarówno
wywołują odpowiedź immunologiczną zarówno
wobec epitopów lipidowych, jak i białkowych.
wobec epitopów lipidowych, jak i białkowych.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
Większość
Większość
wielocukrów
wielocukrów
jest
jest
nieimmunogenna. Mogą one natomiast
nieimmunogenna. Mogą one natomiast
nadawać antygenowi nową swoistość, kiedy
nadawać antygenowi nową swoistość, kiedy
związane zostaną we właściwy sposób z
związane zostaną we właściwy sposób z
cząsteczką nośnika.
cząsteczką nośnika.
•
Wielocukry
Wielocukry
nie wykazują wystarczająco
nie wykazują wystarczająco
złożonej budowy, aby stać się pełnymi
złożonej budowy, aby stać się pełnymi
immunogenami. Oprócz tego duża liczba
immunogenami. Oprócz tego duża liczba
wielocukrów podlega szybkiej degradacji, co
wielocukrów podlega szybkiej degradacji, co
powoduje, że ich kontakt z układem
powoduje, że ich kontakt z układem
immunologicznym jest zbyt krótki, aby
immunologicznym jest zbyt krótki, aby
wywołać odpowiedź.
wywołać odpowiedź.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
Pewne
Pewne
wielocukry mogą być
wielocukry mogą być
immunogenami
immunogenami
, należą do nich:
, należą do nich:
1.
1.
Wielocukry otoczkowe (dwoinki zapalenia
Wielocukry otoczkowe (dwoinki zapalenia
płuc)
płuc)
2.
2.
Lipopolisacharydy (endotoksyny będące
Lipopolisacharydy (endotoksyny będące
składnikami błony zewnętrznej ściany
składnikami błony zewnętrznej ściany
komórkowej bakterii Gram -).
komórkowej bakterii Gram -).
3.
3.
Glikoproteiny(antygeny grupowe krwi ABO,
Glikoproteiny(antygeny grupowe krwi ABO,
Rh)- silne immunogeny, odpowiedź
Rh)- silne immunogeny, odpowiedź
immunologiczna skierowana jest przeciwko
immunologiczna skierowana jest przeciwko
cukrowemu epitopowi cząsteczki.
cukrowemu epitopowi cząsteczki.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
Małe polipeptydy
Małe polipeptydy
, takie jak insulina
, takie jak insulina
czy hormon wzrostu, są zwykle słabo
czy hormon wzrostu, są zwykle słabo
immunogenne. Odpowiedź
immunogenne. Odpowiedź
immunologiczną wywołuje się przez
immunologiczną wywołuje się przez
przedłużoną ekspozycję na antygen albo
przedłużoną ekspozycję na antygen albo
przez dodanie
przez dodanie
adjuwantów
adjuwantów
, substancji,
, substancji,
które w dużym stopniu podwyższają
które w dużym stopniu podwyższają
immunogenność cząsteczek antygenów
immunogenność cząsteczek antygenów
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
Kwasy nukleinowe
Kwasy nukleinowe
uważa się za
uważa się za
nieimmunogenne, chociaż w
nieimmunogenne, chociaż w
połączeniu z białkami zasadowymi
połączeniu z białkami zasadowymi
mogą działać jako immunogeny.
mogą działać jako immunogeny.
•
Lipidy
Lipidy
są również nieimmunogenne,
są również nieimmunogenne,
chociaż niektóre z nich (kardiolipina)
chociaż niektóre z nich (kardiolipina)
sa aktywną częścią antygenu.
sa aktywną częścią antygenu.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
3.
3.
Wielkość cząsteczki
Wielkość cząsteczki
•
Zazwyczaj
Zazwyczaj
im większa
im większa
jest cząsteczka, tym lepszym
jest cząsteczka, tym lepszym
jest immunogenem.
jest immunogenem.
•
Z reguły cząsteczki o masie mniejszej niż 5-10 kDa są
Z reguły cząsteczki o masie mniejszej niż 5-10 kDa są
nieimmunogenne.
nieimmunogenne.
•
Liczba i różnorodność epitopów
Liczba i różnorodność epitopów
wzrastają
wzrastają
proporcjonalnie do wielkości cząsteczki białka.
proporcjonalnie do wielkości cząsteczki białka.
•
Większe cząsteczki podlegają
Większe cząsteczki podlegają
fagocytozie
fagocytozie
; przeciwciała
; przeciwciała
skierowane przeciwko większości antygenów powstają
skierowane przeciwko większości antygenów powstają
bardziej wydajnie, kiedy antygen zostanie wstępnie
bardziej wydajnie, kiedy antygen zostanie wstępnie
przetworzony przez makrofagi. Proces ten obejmuje
przetworzony przez makrofagi. Proces ten obejmuje
fagocytozę antygenu.
fagocytozę antygenu.
•
Antygeny, które z trudnością lub wcale nie ulegają
Antygeny, które z trudnością lub wcale nie ulegają
fagocytozie, nie są immunogenne.
fagocytozie, nie są immunogenne.
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
4. Antygeny białkowe z wyższą zawartością
4. Antygeny białkowe z wyższą zawartością
aminokwasów aromatycznych
aminokwasów aromatycznych
(tyrozyny)
(tyrozyny)
są silniejszymi immunogenami.
są silniejszymi immunogenami.
•
5.
5.
Konfiguracja przestrzenna
Konfiguracja przestrzenna
(optyczna).
(optyczna).
Polipeptydy zbudowane z L-aminokwasów są
Polipeptydy zbudowane z L-aminokwasów są
immunogenne, natomiast z D-aminokwasów
immunogenne, natomiast z D-aminokwasów
nie. Te ostatnie mogą mieć jednak charakter
nie. Te ostatnie mogą mieć jednak charakter
haptenu.
haptenu.
•
6.
6.
Ładunek elektryczny
Ładunek elektryczny
. Białka o wysokim
. Białka o wysokim
ładunku elektrycznym są słabiej immunogenne
ładunku elektrycznym są słabiej immunogenne
(protaminy, histony).
(protaminy, histony).
Immunogenność
Immunogenność
antygenu
antygenu
•
7.
7.
Szybka eliminacja antygenu z ustroju
Szybka eliminacja antygenu z ustroju
stwarza
stwarza
niekorzystne warunki dla jego zetknięcia się z
niekorzystne warunki dla jego zetknięcia się z
układem odpornościowym i dla indukcji odporności.
układem odpornościowym i dla indukcji odporności.
Antygeny o małym ciężarze cząsteczkowym są dość
Antygeny o małym ciężarze cząsteczkowym są dość
szybko wydalane przez nerki, co jest jedną z przyczyn
szybko wydalane przez nerki, co jest jedną z przyczyn
ich słabej immunogenności. Podobny skutek ma
ich słabej immunogenności. Podobny skutek ma
szybka degradacja metaboliczna antygenu w ustroju.
szybka degradacja metaboliczna antygenu w ustroju.
•
8. Immunogenność określonego antygenu jest
8. Immunogenność określonego antygenu jest
zależna od
zależna od
czynników genetycznych,
czynników genetycznych,
osobniczych oraz gatunku
osobniczych oraz gatunku
.
.
•
9.
9.
Dawka antygenu, sposób, czas i droga
Dawka antygenu, sposób, czas i droga
podania
podania
mogą znacznie modulować jego właściwości
mogą znacznie modulować jego właściwości
immunogenne.
immunogenne.
Hapteny
Hapteny
•
Są to czastęczki zwane
Są to czastęczki zwane
antygenami
antygenami
niekompletnymi
niekompletnymi
albo częściowymi. Są one
albo częściowymi. Są one
zwykle zbyt małe, aby mogły być immunogenne.
zwykle zbyt małe, aby mogły być immunogenne.
Hapteny nie są w stanie wywołać odpowiedzi
Hapteny nie są w stanie wywołać odpowiedzi
immunologicznej, ale mogą reagować z
immunologicznej, ale mogą reagować z
produktami tej odpowiedzi (z uczulonymi
produktami tej odpowiedzi (z uczulonymi
limfocytami T lub przeciwciałami).
limfocytami T lub przeciwciałami).
•
Hapten staje się immunogenny
Hapten staje się immunogenny
po połączeniu
po połączeniu
in vitro lub in vivo z nośnikiem, którym może być
in vitro lub in vivo z nośnikiem, którym może być
jakakolwiek cząsteczka białka lub wielocukru pod
jakakolwiek cząsteczka białka lub wielocukru pod
warunkiem, że same są immunogenne.
warunkiem, że same są immunogenne.
•
Większość haptenów ma
Większość haptenów ma
niski ciężar
niski ciężar
cząsteczkowy
cząsteczkowy
(<1kDa).
(<1kDa).
Hapteny
Hapteny
•
Haptenami mogą być
Haptenami mogą być
niektóre leki
niektóre leki
(penicylina, aspiryna, gentamycyna,
(penicylina, aspiryna, gentamycyna,
sulfonamidy). Niektóre hapteny
sulfonamidy). Niektóre hapteny
szczególnie łatwo wytwarzają połączenia
szczególnie łatwo wytwarzają połączenia
kowalencyjne z białkami tkanek.
kowalencyjne z białkami tkanek.
Haptenami mogą być pojedyncze
Haptenami mogą być pojedyncze
atomy
atomy
pierwiastków
pierwiastków
metali ciężkich
metali ciężkich
(chrom,
(chrom,
żelazo). Charakter haptenów mają
żelazo). Charakter haptenów mają
również
również
lipidy
lipidy
(w LPS) oraz
(w LPS) oraz
DNA i RNA
DNA i RNA
.
.
Hapteny
Hapteny
•
Cząsteczkami nośnikowymi mogą być
Cząsteczkami nośnikowymi mogą być
albuminy
albuminy
,
,
globuliny
globuliny
oraz
oraz
syntetyczne polipeptydy
syntetyczne polipeptydy
. Leki
. Leki
często wiążą się do nośników występujących
często wiążą się do nośników występujących
naturalnie w organizmie (albuminy), co powoduje, że
naturalnie w organizmie (albuminy), co powoduje, że
stają się immunogenne.
stają się immunogenne.
•
Klasycznym przykładem jest
Klasycznym przykładem jest
uczulenie na
uczulenie na
penicylinę
penicylinę
. Pochodna penicyliny, która powstaje w
. Pochodna penicyliny, która powstaje w
organizmie podczas degradacji antybiotyku jest
organizmie podczas degradacji antybiotyku jest
wysoce reaktywna i łatwo tworzy kompleksy z
wysoce reaktywna i łatwo tworzy kompleksy z
albuminą surowicy. Rdzeń penicylanowy staje się
albuminą surowicy. Rdzeń penicylanowy staje się
immunogenny i wywołuje odpowiedź immunologiczną,
immunogenny i wywołuje odpowiedź immunologiczną,
która może być szkodliwa, a nawet zagrażająca życiu.
która może być szkodliwa, a nawet zagrażająca życiu.
Superantygeny
Superantygeny
•
Enterotoksyny gronkowca złocistego oraz
Enterotoksyny gronkowca złocistego oraz
toksyny paciorkowcowe łączą się z częścią
toksyny paciorkowcowe łączą się z częścią
zmienną łańcucha beta receptora TCR oraz
zmienną łańcucha beta receptora TCR oraz
zewnętrzną częścią cząsteczki MHC-II, przez
zewnętrzną częścią cząsteczki MHC-II, przez
co powodują niekontrolowaną produkcję
co powodują niekontrolowaną produkcję
cytokin, przede wszystkim IL-1, IL-2 oraz IL-6,
cytokin, przede wszystkim IL-1, IL-2 oraz IL-6,
co prowadzi do
co prowadzi do
wstrząsu septycznego
wstrząsu septycznego
.
.
•
Zwykle aktywacja obejmuje 0,0001 - 0,1%
Zwykle aktywacja obejmuje 0,0001 - 0,1%
całej populacji limfocytów T, podczas gdy przy
całej populacji limfocytów T, podczas gdy przy
aktywacji superantygenem wartość ta może
aktywacji superantygenem wartość ta może
sięgać nawet 20%.
sięgać nawet 20%.
Superantygeny
Immunoglobuliny
Immunoglobuliny
•
Są wytwarzane przez limfocyty B i komórki plazmatyczne
Są wytwarzane przez limfocyty B i komórki plazmatyczne
pod wpływem działania immunogenu. Reagują one
pod wpływem działania immunogenu. Reagują one
swoiście z tym antygenem. Immunoglobuliny są
swoiście z tym antygenem. Immunoglobuliny są
komórkami efektorowymi (wykonawczymi) odporności
komórkami efektorowymi (wykonawczymi) odporności
humoralnej.
humoralnej.
•
Immunoglobuliny (Ig) są klasą białek o podobnej budowie
Immunoglobuliny (Ig) są klasą białek o podobnej budowie
i funkcji, natomiast przeciwciało jest Ig o znanej
i funkcji, natomiast przeciwciało jest Ig o znanej
swoistości.
swoistości.
•
Wędrują w polu elektrycznym w paśmie gamma-globulin,
Wędrują w polu elektrycznym w paśmie gamma-globulin,
stąd często używa się terminu gamma-globuliny.
stąd często używa się terminu gamma-globuliny.
•
Oprócz wolnych Ig znajdujących się w krążeniu (w
Oprócz wolnych Ig znajdujących się w krążeniu (w
surowicy krwi), występują Ig wbudowane w błonę
surowicy krwi), występują Ig wbudowane w błonę
komórkową limfocytów B i stanowią one receptory
komórkową limfocytów B i stanowią one receptory
antygenowe.
antygenowe.
Immunoglobuliny
Immunoglobuliny
•
Ze względów praktycznych używa się
Ze względów praktycznych używa się
często dla przeciwciał terminologii
często dla przeciwciał terminologii
funkcjonalnej. Tak więc
funkcjonalnej. Tak więc
aglutyniny
aglutyniny
zlepiają bakterie,
zlepiają bakterie,
precypityny
precypityny
wytrącają białka rozpuszczalne,
wytrącają białka rozpuszczalne,
cytotoksyny
cytotoksyny
uszkadzają komórki,
uszkadzają komórki,
opsoniny
opsoniny
ułatwiają fagocytozę.
ułatwiają fagocytozę.
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Budowa przeciwciał wszystkich
Budowa przeciwciał wszystkich
jest podobna.
Są to białkowe cząsteczki o kształcie zbliżonym
Są to białkowe cząsteczki o kształcie zbliżonym
do litery "
do litery "
Y
Y
", o masach cząsteczkowych od 150 do
", o masach cząsteczkowych od 150 do
970
970
, złożone (w formie monomerycznej) z
, złożone (w formie monomerycznej) z
czterech
czterech
łańcuchów
łańcuchów
peptydowych (łańcuchy boczne węglowodanowe
peptydowych (łańcuchy boczne węglowodanowe
stanowią 12% całej masy cząsteczki). Dwa z tych
stanowią 12% całej masy cząsteczki). Dwa z tych
łańcuchów, określane mianem
łańcuchów, określane mianem
łańcuchów
łańcuchów
ciężkich
ciężkich
(
(
H
H
, od ang.
, od ang.
Heavy
Heavy
– na rysunku kolor
– na rysunku kolor
niebieski) są dłuższe i związane ze sobą
niebieski) są dłuższe i związane ze sobą
(wiązanie
(wiązanie
międzyłańcuchowe).
międzyłańcuchowe).
•
Wiązania
Wiązania
wewnątrzłańcuchowe
wewnątrzłańcuchowe
(dwusiarczkowe) występują w obrębie
(dwusiarczkowe) występują w obrębie
pojedynczych łańcuchów H i L. Są silniejsze
pojedynczych łańcuchów H i L. Są silniejsze
niż wiązania
niż wiązania
między łańcuchami
między łańcuchami
. Liczba
. Liczba
wiązań dwusiarczkowych jest zmienna i
wiązań dwusiarczkowych jest zmienna i
zależy od liczby domen występujących w
zależy od liczby domen występujących w
cząsteczce Ig.
cząsteczce Ig.
Domeny
Domeny
są to pętle utworzone
są to pętle utworzone
przez ok. 100 aminokwasów w obrębie łańcucha
przez ok. 100 aminokwasów w obrębie łańcucha
H i L i ograniczone mostkiem dwusiarczkowym.
H i L i ograniczone mostkiem dwusiarczkowym.
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Pozostałe dwa łańcuchy, nazywane
Pozostałe dwa łańcuchy, nazywane
lekkimi
lekkimi
(
(
L
L
,
,
od ang.
od ang.
Light
Light
– kolor zielony) są związane z
– kolor zielony) są związane z
łańcuchami ciężkimi również za pomocą mostków
łańcuchami ciężkimi również za pomocą mostków
dwusiarczkowych. Obydwa łańcuchy ciężkie w
dwusiarczkowych. Obydwa łańcuchy ciężkie w
danej cząsteczce są identyczne, podobnie jest z
danej cząsteczce są identyczne, podobnie jest z
łańcuchami lekkimi. Region, w którym występują
łańcuchami lekkimi. Region, w którym występują
wiązania dwusiarczkowe pomiędzy domenami
wiązania dwusiarczkowe pomiędzy domenami
CH1 i CH2
CH1 i CH2
(miejsce zgięcia łańcuchów)
(miejsce zgięcia łańcuchów)
nazywamy
nazywamy
, gdyż
, gdyż
warunkuje on tzw.
, czyli
, czyli
możliwość rozchylania się ramion przeciwciała.
możliwość rozchylania się ramion przeciwciała.
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Ruchomość, jak trawienie
Ruchomość, jak trawienie
proteolityczne tej części cząsteczki
proteolityczne tej części cząsteczki
Ig zależą od powtarzających się
Ig zależą od powtarzających się
reszt proliny; fragmenty Fab w
reszt proliny; fragmenty Fab w
cząsteczce Ig mogą rozchylać się
cząsteczce Ig mogą rozchylać się
pod kątem 180
pod kątem 180
stopni
stopni
. IgM i IgE nie
. IgM i IgE nie
mają regionu zawiasowego, mają
mają regionu zawiasowego, mają
za to dodatkową domenę CH3.
za to dodatkową domenę CH3.
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Schemat budowy przeciwciał:
Schemat budowy przeciwciał:
1. Fragment Fab
1. Fragment Fab
2. Fragment Fc
2. Fragment Fc
3. Łańcuch ciężki (zawiera
3. Łańcuch ciężki (zawiera
VH, CH1, region zawiasowy,
VH, CH1, region zawiasowy,
regiony CH2 i CH3: licząc od
regiony CH2 i CH3: licząc od
)
)
4. Łańcuch lekki (zawiera
4. Łańcuch lekki (zawiera
regiony VL i CL: licząc od
regiony VL i CL: licząc od
)
)
5. Miejsce wiązania antygenu
5. Miejsce wiązania antygenu
6. Regiony zawiasowe
6. Regiony zawiasowe
(*) -S-S- oznacza
(*) -S-S- oznacza
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Badania nad budową przeciwciał pozwoliły wniknąć
Badania nad budową przeciwciał pozwoliły wniknąć
głębiej w budowę ich łańcuchów peptydowych.
głębiej w budowę ich łańcuchów peptydowych.
Okazało się, że każdy łańcuch posiada
Okazało się, że każdy łańcuch posiada
część stałą
część stałą
(ciemniejszy kolor na schemacie), która jest taka sama
(ciemniejszy kolor na schemacie), która jest taka sama
u wszystkich przeciwciał danej
u wszystkich przeciwciał danej
, oraz
, oraz
część
część
zmienną
zmienną
(jaśniejszy kolor na schemacie), różniącą się
(jaśniejszy kolor na schemacie), różniącą się
wśród przeciwciał o różnej swoistości. Część zmienna
wśród przeciwciał o różnej swoistości. Część zmienna
łańcucha ciężkiego nosi nazwę VH, zaś łańcucha
łańcucha ciężkiego nosi nazwę VH, zaś łańcucha
lekkiego – VL (V od ang.
lekkiego – VL (V od ang.
Variable
Variable
). Części stałe zaś są
). Części stałe zaś są
oznaczone symbolami CH (w łańcuchu ciężkim, C od
oznaczone symbolami CH (w łańcuchu ciężkim, C od
ang.
ang.
Constant
Constant
) i CL (w łańcuchu lekkim), przy czym
) i CL (w łańcuchu lekkim), przy czym
każda domena części stałej łańcucha ciężkiego jest
każda domena części stałej łańcucha ciężkiego jest
oznaczona cyfrą (
oznaczona cyfrą (
CH1, CH2, CH3
CH1, CH2, CH3
).
).
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
W obrębie części zmiennych (
W obrębie części zmiennych (
V
V
) występują
) występują
odcinki o niewielkiej zmienności i strefy o dużej
odcinki o niewielkiej zmienności i strefy o dużej
zmienności, tzw.
zmienności, tzw.
regiony hiperzmienne.
regiony hiperzmienne.
Regiony
Regiony
te nazywane są regionami determinującymi
te nazywane są regionami determinującymi
komplementarność. Reprezentują one krótkie
komplementarność. Reprezentują one krótkie
odcinki polipeptydowe. Tworzą one strukturę
odcinki polipeptydowe. Tworzą one strukturę
miejsca wiążącego antygen. W łańcuchach H i L
miejsca wiążącego antygen. W łańcuchach H i L
istnieją 3 regiony hiperzmienne. DNA tych
istnieją 3 regiony hiperzmienne. DNA tych
regionów odznacza się wyjątkowo dużą
regionów odznacza się wyjątkowo dużą
zmiennością, dlatego całkowita liczba
zmiennością, dlatego całkowita liczba
kombinacji (liczne geny
kombinacji (liczne geny
V, J, D
V, J, D
występujące w
występujące w
bardzo wielu kombinacjach) jest ogromna.
bardzo wielu kombinacjach) jest ogromna.
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Regiony hiperzmienne są także
Regiony hiperzmienne są także
podatne na
podatne na
mutacje somatyczne
mutacje somatyczne
,
,
które zachodzą w czasie proliferacji
które zachodzą w czasie proliferacji
limfocytów B w ośrodkach
limfocytów B w ośrodkach
rozmnażania w węzłach chłonnych i
rozmnażania w węzłach chłonnych i
śledzionie. Zjawisko to dodatkowo
śledzionie. Zjawisko to dodatkowo
zwiększa różnorodność miejsc
zwiększa różnorodność miejsc
wiązania antygenu.
wiązania antygenu.
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Jak widać, w skład fragmentu Fc wchodzi
Jak widać, w skład fragmentu Fc wchodzi
wyłącznie część stała H, zaś w skład
wyłącznie część stała H, zaś w skład
fragmentu Fab – fragment części stałej
fragmentu Fab – fragment części stałej
łańcucha ciężkiego oraz kompletne łańcuchy
łańcucha ciężkiego oraz kompletne łańcuchy
lekkie. Każde z ramion przeciwciała (Fab)
lekkie. Każde z ramion przeciwciała (Fab)
zawiera więc część wiążącą antygen, zwaną
zawiera więc część wiążącą antygen, zwaną
(na rysunku otoczona czerwonym,
(na rysunku otoczona czerwonym,
przerywanym okręgiem), który złożony jest
przerywanym okręgiem), który złożony jest
zarówno z fragmentów H, jak i L. Funkcje
zarówno z fragmentów H, jak i L. Funkcje
efektorowe przeciwciała natomiast zależą
efektorowe przeciwciała natomiast zależą
jedynie od H.
jedynie od H.
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Schemat przeciwciała:
Schemat przeciwciała:
1. fragment wiążący
1. fragment wiążący
2. region Fab
2. region Fab
3. region Fc
3. region Fc
niebieskie – łańcuchy
niebieskie – łańcuchy
ciężkie
ciężkie
żółte – łańcuchy lekkie
żółte – łańcuchy lekkie
ciemnoniebieskie/żółte –
ciemnoniebieskie/żółte –
regiony zmienne
regiony zmienne
jasnoniebieskie/żółte –
jasnoniebieskie/żółte –
regiony stałe
regiony stałe
szare –
szare –
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
Zastosowanie
Zastosowanie
umożliwia rozcięcie
umożliwia rozcięcie
przeciwciała i uzyskanie z
przeciwciała i uzyskanie z
pojedynczej cząsteczki
pojedynczej cząsteczki
dwóch fragmentów
dwóch fragmentów
Fab (ang.
Fab (ang.
Fragment, antigen binding
Fragment, antigen binding
–
–
wiążących antygen)
wiążących antygen)
oraz
oraz
jednego fragmentu Fc (ang.
jednego fragmentu Fc (ang.
Fragment, crystallizable
Fragment, crystallizable
–
–
krystalizującego)
krystalizującego)
. Miejsce
. Miejsce
cięcia enzymu wypada nieco
cięcia enzymu wypada nieco
powyżej regionu
powyżej regionu
zawiasowego. Na podstawie
zawiasowego. Na podstawie
takiego trawienia
takiego trawienia
enzymatycznego udało się
enzymatycznego udało się
potwierdzić istnienie dwóch
potwierdzić istnienie dwóch
funkcjonalnych części:
funkcjonalnych części:
Budowa
Budowa
immunoglobuliny
immunoglobuliny
•
fragmentów Fab
fragmentów Fab
, odpowiadających ramionom
, odpowiadających ramionom
przeciwciała i wiążących się z antygenem
przeciwciała i wiążących się z antygenem
•
fragmentu Fc
fragmentu Fc
, pełniącego funkcję efektorową:
, pełniącego funkcję efektorową:
•
1.
1.
wiąże składnik C1q i aktywuje kaskadę
wiąże składnik C1q i aktywuje kaskadę
dopełniacza,
dopełniacza,
•
2.
2.
zawiera łańcuchy cukrowe (CH2 lub CH3),
zawiera łańcuchy cukrowe (CH2 lub CH3),
•
3.
3.
wiąże się do receptorów Fc obecnych na
wiąże się do receptorów Fc obecnych na
różnych komórkach organizmu. Jest więc
różnych komórkach organizmu. Jest więc
odpowiedzialny za aktywność biologiczną
odpowiedzialny za aktywność biologiczną
cząsteczki (przechodzenie Ig przez łożysko,
cząsteczki (przechodzenie Ig przez łożysko,
uczulenie komórek tucznych/bazofili, co prowadzi
uczulenie komórek tucznych/bazofili, co prowadzi
do ich degranulacji po kontakcie z antygenem-
do ich degranulacji po kontakcie z antygenem-
alergnem, opsonizacja bakterii podczas
alergnem, opsonizacja bakterii podczas
fagocytozy).
fagocytozy).
Klasyfikacja przeciwciał
Klasyfikacja przeciwciał
•
Przeciwciała można sklasyfikować ze względu na
Przeciwciała można sklasyfikować ze względu na
budowę łańcuchów lekkich oraz ciężkich, przy czym
budowę łańcuchów lekkich oraz ciężkich, przy czym
różnice dotyczą wyłącznie części stałych.
różnice dotyczą wyłącznie części stałych.
Klasyfikacja na podstawie budowy łańcuchów lekkich
Klasyfikacja na podstawie budowy łańcuchów lekkich
nie ma praktycznego znaczenia, niemniej jednak
nie ma praktycznego znaczenia, niemniej jednak
należy o niej wspomnieć. Łańcuchy lekkie mogą
należy o niej wspomnieć. Łańcuchy lekkie mogą
występować w dwu podstawowych formach:
występować w dwu podstawowych formach:
κ i λ
κ i λ
. W
. W
zależności od tego, jaki rodzaj łańcucha występuje w
zależności od tego, jaki rodzaj łańcucha występuje w
danej cząsteczce przeciwciała, można wyróżnić
danej cząsteczce przeciwciała, można wyróżnić
typ
typ
przeciwciała. Ze względu na fakt, że łańcuch λ
przeciwciała. Ze względu na fakt, że łańcuch λ
występuje w kolejnych dwu formach, w obrębie typu
występuje w kolejnych dwu formach, w obrębie typu
λ można wyróżnić dwa kolejne podtypy.
λ można wyróżnić dwa kolejne podtypy.
Klasy Ig
Klasy Ig
•
Istotny z punktu widzenia immunologa
Istotny z punktu widzenia immunologa
jest natomiast podział na
jest natomiast podział na
klasy
klasy
, zależny
, zależny
od łańcucha ciężkiego, pozwala on
od łańcucha ciężkiego, pozwala on
bowiem odróżnić "zachowanie"
bowiem odróżnić "zachowanie"
określonych przeciwciał od "zachowania"
określonych przeciwciał od "zachowania"
innych przeciwciał, co wiąże się z
innych przeciwciał, co wiąże się z
faktem, iż tylko łańcuch ciężki
faktem, iż tylko łańcuch ciężki
odpowiada za
odpowiada za
funkcje efektorowe
funkcje efektorowe
.
.
Łańcuch ciężki występuje w pięciu
Łańcuch ciężki występuje w pięciu
formach:
formach:
α, γ, δ, ε, μ
α, γ, δ, ε, μ
, co pozwala
, co pozwala
wyodrębnić odpowiednio pięć klas:
wyodrębnić odpowiednio pięć klas:
Klasy Ig
Klasy Ig
•
Immunoglobuliny A (
Immunoglobuliny A (
), immunoglobuliny G (
), immunoglobuliny G (
) i
) i
analogicznie
analogicznie
, IgE i IgM. Poszczególne klasy i
, IgE i IgM. Poszczególne klasy i
podklasy różnią się układem specyficznych dla
podklasy różnią się układem specyficznych dla
immunoglobulin domen białkowych, oraz obecnością
immunoglobulin domen białkowych, oraz obecnością
lub brakiem regionu zawiasowego. Ponadto
lub brakiem regionu zawiasowego. Ponadto
przeciwciała klasy IgA mogą łączyć się w dimery,
przeciwciała klasy IgA mogą łączyć się w dimery,
zaś IgM – w
zaś IgM – w
pentamery
pentamery
i
i
heksamery
heksamery
. Polimery
. Polimery
immunoglobulin (IgA i IgM) charakteryzują się
immunoglobulin (IgA i IgM) charakteryzują się
obecnością dodatkowych
obecnością dodatkowych
łańcuchów J (ang. join –
łańcuchów J (ang. join –
łączyć).
łączyć).
Jest to mały polipeptyd wiążący
Jest to mały polipeptyd wiążący
kowalencyjnie (wiązanie dwusiarczkowe) łańcuchy
kowalencyjnie (wiązanie dwusiarczkowe) łańcuchy
α
α
(IgA)
(IgA)
i
i
μ (IgM)
μ (IgM)
. sIgA (wydzielnicze - secretory)
. sIgA (wydzielnicze - secretory)
posiadają
posiadają
fragment wydzielniczy (ang. SC,
fragment wydzielniczy (ang. SC,
secretory component).
secretory component).
Klasy Ig
Klasy Ig
•
Jest to beta-globulina wytwarzana przez
Jest to beta-globulina wytwarzana przez
komórki nabłonkowe wyścielające błony
komórki nabłonkowe wyścielające błony
śluzowe i tam dodawana do dimerów
śluzowe i tam dodawana do dimerów
IgA. Umożliwia transport IgA (a także
IgA. Umożliwia transport IgA (a także
IgM) przez nabłonek i wydzielanie do
IgM) przez nabłonek i wydzielanie do
światła jelit, do łez, mleka itp. oraz
światła jelit, do łez, mleka itp. oraz
zapewnia ochronę przed enzymami
zapewnia ochronę przed enzymami
proteolitycznymi znajdującymi się w
proteolitycznymi znajdującymi się w
płynach ustrojowych.
płynach ustrojowych.
Typy Ig
Typy Ig
Klasy Ig
Klasy Ig
•
IgA Główne przeciwciało, takich wydzielin
IgA Główne przeciwciało, takich wydzielin
jak łzy, pot, moczu, a także śluzu
jak łzy, pot, moczu, a także śluzu
obecnego w płucach, jelitach, drogach
obecnego w płucach, jelitach, drogach
moczowo-płciowych; jej główną zaletą jest
moczowo-płciowych; jej główną zaletą jest
blokowanie wnikania drobnoustrojów z
blokowanie wnikania drobnoustrojów z
powierzchni zewnętrznych do tkanek.
powierzchni zewnętrznych do tkanek.
•
IgD Działanie niezbyt dokładnie zbadane.
IgD Działanie niezbyt dokładnie zbadane.
Odgrywają rolę jako receptory na
Odgrywają rolę jako receptory na
komórkach B dla antygenów.
komórkach B dla antygenów.
Klasy Ig
Klasy Ig
•
IgE Odpowiedzialne za reakcje alergiczne typu
IgE Odpowiedzialne za reakcje alergiczne typu
natychmiastowego. Powodują uwalnianie
natychmiastowego. Powodują uwalnianie
histaminy z mastocytów. Odgrywają rolę w
histaminy z mastocytów. Odgrywają rolę w
zwalczaniu pasożytów.
zwalczaniu pasożytów.
•
IgG Podstawowa w odporności klasa
IgG Podstawowa w odporności klasa
immunoglobulin. Jej zaletą jest zdolność silnego
immunoglobulin. Jej zaletą jest zdolność silnego
wiązania C1q oraz receptorów na komórkach
wiązania C1q oraz receptorów na komórkach
żernych poprzez fragment Fc. Występuje także
żernych poprzez fragment Fc. Występuje także
w przestrzeniach pozanaczyniowych i przenika
w przestrzeniach pozanaczyniowych i przenika
przez łożysko do płodu. U większości gatunków
przez łożysko do płodu. U większości gatunków
uległa dalszemu zróżnicowaniu na podklasy.
uległa dalszemu zróżnicowaniu na podklasy.
Klasy Ig
Klasy Ig
•
IgM Zwykle pierwsza klasa przeciwciał
IgM Zwykle pierwsza klasa przeciwciał
wytwarzanych w przebiegu odpowiedzi
wytwarzanych w przebiegu odpowiedzi
immunologicznej, a zarazem pierwsza Ig, jaka
immunologicznej, a zarazem pierwsza Ig, jaka
pojawiła się w toku ewolucyjnym. Eliminują
pojawiła się w toku ewolucyjnym. Eliminują
patogeny we wczesnych stadiach odporności
patogeny we wczesnych stadiach odporności
zależnej od limfocytów B, zanim zostaną
zależnej od limfocytów B, zanim zostaną
wyprodukowane wystarczające ilości IgG.
wyprodukowane wystarczające ilości IgG.
Monomeryczna forma IgM znajdująca się na
Monomeryczna forma IgM znajdująca się na
powierzchni limfocytów B pełni rolę receptora dla
powierzchni limfocytów B pełni rolę receptora dla
antygenów. Dzięki swojej pentametrycznej
antygenów. Dzięki swojej pentametrycznej
strukturze zawiera 10 miejsc wiążących antygen
strukturze zawiera 10 miejsc wiążących antygen
i odznacza się niezwykłą skutecznością wiązania
i odznacza się niezwykłą skutecznością wiązania
i aglutynowania drobnoustrojów.
i aglutynowania drobnoustrojów.
Typy
Typy
•
Ze względu na wspomniane różnice w
Ze względu na wspomniane różnice w
budowie poszczególnych łańcuchów lub
budowie poszczególnych łańcuchów lub
ich fragmentów można wyróżnić trzy
ich fragmentów można wyróżnić trzy
rodzaje markerów przeciwciał:
rodzaje markerów przeciwciał:
•
izotypy
izotypy
– rozróżnia się je na podstawie
– rozróżnia się je na podstawie
zasadniczych różnić w planie budowy
zasadniczych różnić w planie budowy
łańcuchów. Podział na izotypy polega na
łańcuchów. Podział na izotypy polega na
podziale na klasy i podklasy oraz typy i
podziale na klasy i podklasy oraz typy i
podtypy;
podtypy;
Typy
Typy
•
allotypy
allotypy
– są to drobne zmiany w obrębie danego
– są to drobne zmiany w obrębie danego
izotypu, warunkowane zmiennością genetyczną.
izotypu, warunkowane zmiennością genetyczną.
Przeważnie chodzi tutaj o występowanie takiego
Przeważnie chodzi tutaj o występowanie takiego
czy innego aminokwasu w określonej pozycji
czy innego aminokwasu w określonej pozycji
części stałej łańcucha H i L. Występują u różnych
części stałej łańcucha H i L. Występują u różnych
osobników tego samego gatunku i dziedziczą się
osobników tego samego gatunku i dziedziczą się
zgodnie z prawami Mendla.
zgodnie z prawami Mendla.
•
idiotypy
idiotypy
–reprezentują Ig o różnych swoistościach
–reprezentują Ig o różnych swoistościach
antygenowych. Różnią się budową części zmiennej
antygenowych. Różnią się budową części zmiennej
V (których istnienie związane jest ze zdolnością
V (których istnienie związane jest ze zdolnością
przeciwciał do wiązania swoistych antygenów),
przeciwciał do wiązania swoistych antygenów),
mimo posiadania tej samej części stałej (czyli
mimo posiadania tej samej części stałej (czyli
mogą to być te same izotypy, choć nie muszą).
mogą to być te same izotypy, choć nie muszą).
Kinetyka reakcji
Kinetyka reakcji
•
Reakcja przeciwciała z
Reakcja przeciwciała z
antygenem przebiega
antygenem przebiega
podobnie, jak każda inna
podobnie, jak każda inna
typu
typu
A+B--->AB. Opierając się na
A+B--->AB. Opierając się na
takim równaniu w immunologii
takim równaniu w immunologii
wyróżnia się powinowactwo i
wyróżnia się powinowactwo i
zachłanność.
zachłanność.
•
Powinowactwo (affinity)
Powinowactwo (affinity)
Powinowactwem przeciwciała
Powinowactwem przeciwciała
nazywamy siłę wiązania
nazywamy siłę wiązania
antygenu przez pojedynczy
antygenu przez pojedynczy
paratop (IgG), co odpowiada
paratop (IgG), co odpowiada
reakcji, w której pojedyncze
reakcji, w której pojedyncze
paratopy przeciwciał reagują z
paratopy przeciwciał reagują z
.
.
Reakcja jest przedstawiona
Reakcja jest przedstawiona
obok:
obok:
Kinetyka reakcji
Kinetyka reakcji
•
•
podobnym do
podobnym do
powinowactwa i oznacza
powinowactwa i oznacza
ona siłę wiązania
ona siłę wiązania
kilkoma paratopami
kilkoma paratopami
przeciwciała. Przeciwciała
przeciwciała. Przeciwciała
IgM mające na ogół małe
IgM mające na ogół małe
powinowactwo wykazują
powinowactwo wykazują
dużą zachłanność ze
dużą zachłanność ze
względu na swoją
względu na swoją
wielowartościowość.
wielowartościowość.