3. Przeciwciała

Ogólna charakterystyka przeciwciał

Budowa i właściwości

- występują w płynach ustrojowych wszystkich kręgowców

- cząsteczka immunoglobuliny jest zbudowana z 4 łańcuchów polipeptydowych: 2 lekkich L i 2 ciężkich H połączonych wiązaniami dwusiarczkowymi

- w zależności od różnic w budowie łańcuchów ciężkich: μ, α, γ, δ, ε wyróżniamy 5 klas przeciwciał: IgM, IgA, IgG, IgD, IgE

- łańcuchy lekkie mogą występować w dwóch wariantach: κ i λ

- drobne różnice w budowie łańcuchów ciężkich tej samej klasy są podstawą rozróżniania podklas, np.: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4

- w analogicznych odmianach występują łańcuchy lekkie λ

- oprócz immunoglobulin składających się z 4 łańcuchów (forma monomeryczna) są również formy polimeryczne

- IgA występują w surowicy jako monomer, w wydzielinach śluzowo-surowiczych natomiast jako dimer

- IgM występują w formie pentameru

- formy polimeryczne mają dodatkowy łańcuch łączący J

- w łańcuchach ciężkich i lekkich przeciwciała można wyróżnić części zmienne V leżące w odcinku N-końcowym oraz części stałe C obejmujące odcinek C-końcowy

- w wyniku trawienia papainą cząsteczka przeciwciała rozpada się na dwa identyczne fragmenty Fab (miejsca wiążące antygen) i fragment Fc

- fragment przeciwciała wiążący antygen nazywamy paratopem, jest on przestrzennie dopasowany do determinanty antygenowej czyli epitopu

- w pobliżu miejsca wrażliwego n trawienie papainą znajduje się tak zwany region zawiasowy, umożliwia on ustawienie się fragmentów Fab pod odpowiednim kątem względem siebie i fragmentu Fc

- w regionie zawiasowym znajdują się wiązania dwusiarczkowe łączące obydwa łańcuchy ciężkie

- w IgM, IgA, IgD występują dodatkowo odcinki ogonowe (w IgM i IgA uczestniczą one w tworzeniu form polimerycznych)

- w następstwie hydrolizy IgG pepsyną powstaje fragment F(ab')₂ i fragment Fc'

- swoistość przeciwciał wynika bezpośrednio z konfiguracji przestrzennej części zmiennych łańcuchów ciężkich i lekkich zależnej od kolejności aminokwasów w tych częściach łańcuchów

- części zmienne fragmentu Fab są różne dla przeciwciał wiążących różne epitopy, części stałe są identyczne dla wszystkich przeciwciał danej klasy, ewentualnie podklasy

- część krążących przeciwciał to przeciwciała wielospecyficzne (polireaktywne) wiążące więcej niż jeden antgen, są one wytwarzane prze LimB1

- część zmienna każdego z łańcuchów składa się z 3 regionów hiperzmiennych i przylegających do nich 4 regionów zrębowych FR 1, 2, 3, 4

- przeciwciała różnej swoistości różnią się sekwencją aminokwasów głównie w regionach hiperzmiennych, determinują one swoistość przeciwciał, to właśnie one tworzą miejsca wiążące antygen, określa się je więc jako regiony determinujące dopasowanie CDR 1, 2, 3

- dzięki liniowej powtarzającej się sekwencji aminokwasów zarówno łańcuchy lekkie jak i ciężkie zawierają tak zwane jednostki homologiczne lub domeny, w obrębie których znajdują się pętle zamknięte mostkami dwusiarczkowymi

- części zmienne łańcuchów lekkich i ciężkich i części stałe łańcuchów lekkich zawierają tylko po jednej domenie

- części stałe łańcuchów ciężkich w IgA, IgG, IgD zawierają po trzy domeny, a w IgM i IgE po cztery domeny (zamiast regionu zawiasowego znajduje się dodatkowa domena)

- oprócz immunoglobulin wolnych (krążących) LimB produkują też przeciwciała związane fragmentem C-końcowym z ich błoną, stanowią one receptor BCR

- wszystkie immunoglobuliny posiadają jeszcze przyłączone łańcuchy cukrowe

- immunoglobuliny posiadają trzy rodzaje markerów antygenowych pozwalających na ich identyfikację, są to markery:

• izotypowe - (uwarunkowane przez pewne różnice w budowie łańcuchów lekkich i ciężkich) umożliwiają podział na klasy i typy, zdrowi osobnicy mają zazwyczaj wszystkie odmiany izotypowe

• allotypowe - (zależne od obecności w łańcuchach ciężkich i lekkich różnych aminokwasów w określonej pozycji łańcucha polipeptydowego) u różnych osobników danego gatunku można wykryć różne odmiany allotypowe, geny kodujące immunoglobuliny są bowiem genami poliallelicznymi

• idiotypowe - (różnice w budowie części zmiennych łańcuchów polipeptydowych) przeciwciała o tej samej swoistości mają te same markery idiotypowe

- przeciwciała mają następujące właściwości:

• wiążąc antygeny na powierzchni niektórych komórek bądź na powierzchni niektórych organizmów mogą indukować ich niszczenie przez: aktywację dopełniacza, indukcję immunofagocytozy, indukcję cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał

• wiążąc antygen na powierzchni mikroorganizmów mogą blokować ich wnikanie np. przez nabłonek jelit

• wiążąc toksyny mogą blokować ich działanie

• wiążąc antygeny na cząsteczkach lub komórkach mogą indukować zlepianie się (aglutynację)

• niektóre przeciwciała (abzymy) mogą spełniać rolę enzymów w stosunku do wiązanych przez siebie antygenów

• wydzielnicze IgA mogą interferować z formowaniem się wirusów już podczas przechodzenia (transcytozy) do światła jelita przez zakażone enterocyty

• IgG mogą natomiast neutralizować toksynę (listeriolizynę O) w komórkach zakażonych przez Listeria monocytogenes

Klasy immunoglobulin

IgM - syntetyzowane w początkowej fazie odpowiedzi immunologicznej, również pierwsze syntetyzowane w rozwoju osobniczym

- uwalniane najpierw w trakcie pierwotnej odpowiedzi immunologicznej, ich powinowactwo na ogół małe (uwalnianie jeszcze przed dojrzewaniem powinowacwa)

- mając aż 10 fragmentów Fab łączą się z antygenem zawierającym wiele epitopów z dużą zachłannością (awidnością)

- wolna IgM jest pentamerem w kształcie płatka śniegu, jeżeli zwiąże się z antygenem mającym wiele identycznych liniowo położonych epitopów jej kształt jest porównywany do kraba, takie przemieszczenie się monomerów w obrębie pentameru IgM eksponuje fragmenty Fc i sprzyja aktywacji dopełniacza (powstające niekiedy haksamery, szczególnie w odpowiedzi na LPS o wiele skuteczniej aktywują dopełniacz), wiązaniu receptorów FcR na komórkach żernych oraz fagocytozie

IgA - wytwarzane w największej ilości

- w surowicy IgA mniej niż IgG, ale większość IgA wytwarzana miejscowo i do płynów śluzowo-surowiczych

- Wydzielnicze IgA stanowią główny element obrony błon surowiczych i śluzowych przed inwazją mikroorganizmów

- w wydzielinach takich jak pot, łzy, wydzieliny gruczołów przewodu pokarmowego, dróg oddechowych i moczowych IgA występuje w formie dimerów związanych dodatkowo z fragmentem wydzielniczym (wydzielnicze IgA, S-IgA)

- istnieją dwie podklasy IgA1 (dominuje w surowicy, w błonach po równo) i IgA2

- IgA1 ma wydłużony region zawiasowy, w IgA2 region ten jest znacznie krótszy (oporność na proteazy - jelito)

- w większości z nich łańcuchy lekkie związane są wiązaniem dwusiarczkowym ze sobą, nie z łańcuchami ciężkimi, fragmenty Fab są --> [Author:Y] więc bardzo do siebie zbliżone, ich ruchliwość ograniczona

IgG - u człowieka cztery podklasy

- wszystkie zawierają region zawiasowy, w IgG3 jest ona bardzo wydłużony i aż 11 wiązań dwusiarczkowych łączy łańcuchy ciężkie

- IgG1, IgG2, IgG4 łączą się fragmentem Fc z białkiem A Staphylococcus aureus, wszystkie IgG łączą się tym fragmentem z białkiem G Streptococcus

- wiele komórek ma receptory dla fragmentu Fc IgG (FcγR), spełniają one wiele różnych funkcji

- dzięki tym receptorom komórki K są zdolne do zabicia komórek opłaszczonych prze IgG w wyniku reakcji cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał ADCC

- komórki żerne dzięki obecności na nich receptorów FcγR energiczniej fagocytują komórki i cząsteczki opłaszczone w mechanizmie zwanym immunofagocytozą

- szczególnie ważne w walce z mikroorganizmami które wtargnęły do naszych ciałek, stężenie w surowicy najwyższe

- IgG (z wyjątkiem IgG4) i IgM aktywują dopełniacz drogą klasyczną

IgD - występują dość licznie razem z IgM na powierzchni LimB, które nie zetknęły się jeszcze z antygenem, jako ich BCR

- funkcja niejasna

IgE - nie zawierają regionu zawiasowego

- wiążą się z odpowiednimi receptorami FcεR na powierzchni komórek tucznych, wywołując po przyłączeniu antygenu degranulację

- uczestniczą w obronie przeciw pasożytom oraz w nadwrażliwości typu I (alergie)

Przeciwciała matczyne przechodzące do płodu przez łożysko

- u człowieka do płodu transportowane są czynnie przez łożysko tylko przeciwciała matczyne klasy IgG (wszystkie podklasy)

- w procesie tym uczestniczą tak zwane noworodkowe receptory dla fragmentu Fc IgG (FcRn) obecne na komórkach trofoblastu

- tym nabytym biernie immunoglobulinom noworodek zawdzięcza odporność przeciwzakaźną

- dzięki transportowi czynnemu IgG mogą osiągać u płodu nawet nieco wyższe stężenie niż u matki

- w okresie płodowym zaczynają się pojawiać przeciwciała IgM, a wytwarzanie IgG zaczyna się dopiero po urodzeniu

- podczas gdy stężenie IgG matczynych stopniowo spada, aby zaniknąć około dziewiątego miesiąca, rośnie stężenie IgG noworodkowych i niemowlęcych, które osiągają po 12 miesiącach stężenie równe 60% stężenia u dorosłych

- wcześniaki mają zmniejszoną odporność przeciwzakaźną, gdyż skrócone jest u nich dostarczanie matczynych IgG

- niektóre szczepienia wykonane zaraz po urodzeniu nie prowadzą do trwałej odporności, gdyż są wtedy jeszcze obecne IgG matczyne

- matka przekazuje również dziecku wydzielnicze IgA (przez mleko)

Wartościowość, powinowactwo, awidność

Wartościowość - liczba determinant antygenowych, które może związać cząsteczka przeciwciała

- IgG, IgD, IgE mające po dwa miejsca wiążące antygen są 2-wartościowe

- IgA są 2- lub 4-wartościowe (monomer czy dimer)

- IgM są 10-wartościowe

- określony antygen łączy się z miejscem wiążącym przeciwciała z tym większą siłą, im bardziej antygen i miejsce wiążące są do siebie ściślej dopasowane, w wiązaniu tym biorą udział:

• siły elektrostatyczne

• wiązania wodorowe

• oddziaływania hydrofobowe

• siły Van der Waalsa

Powinowactwo - siła wiązania pojedynczej determinanty antygenowej przez miejsce wiążące antygen przeciwciała

- nawet przeciwciała mające tę samą swoistość wiązania antygenu (wiążą ten sam) mogą się różnić ścisłością dopasowania się ich miejsc wiążących do antygenu, czyli powinowactwem

Awidność (zachłanność) - siła wiązania wielowartościowego antygenu przez przeciwciała, zależąca od stopnia powinowactwa poszczególnych miejsc wiążących w stosunku do odpowiednich determinant, nie będąca jednak ich prostą sumą

Kompleksy immunologiczne

- kompleksy antygen-przeciwciało mogą dodatkowo aktywować i wiązać składniki dopełniacza

- jeżeli antygen i przeciwciało o dużym powinowactwie znajdą się w roztworze w odpowiednich proporcjach, to dochodzi do maksymalnego związania obydwu składników - w roztworze nie stwierdza się wtedy wolnego antygenu ani wolnych przeciwciał

- najprostsze kompleksy gdy cząsteczka antygenu zawiera jeden epitop, takie kompleksy składają się wtedy z jednego przeciwciała, jednego lub dwóch antygenów i nie mają tendencji do wytrącania się (precypitacji) z roztworu

- na ogół antygen zawiera wiele epitopów a ponieważ przeciwciało ma co najmniej dwa miejsca wiążące, nie dziwota więc, że jeżeli obydwa składniki znajdą się w odpowiednich stężeniach może dojść do wytrącania się dużych kompleksów

- w powstawaniu kompleksów immunologicznych ważną rolę odgrywa dopełniacz, który:

• hamuje ich wytrącenie (precypitację)

• częściowo rozpuszcza kompleksy już wytrącone

• indukuje ich usuwanie przez komórki żerne

- krążące kompleksy mogą się odkładać w ścianach drobnych naczyń skóry, stawów i nerek, a aktywując dopełniacz przyczyniać się do indukcji stanów zapalnych i uszkodzenia tkanek

w niektórych nowotworach wywodzących się z szeregu rozwojowego LimB przeciwciała lub same ich łańcuchy krążą we krwi, osadzają się w tkankach i mogą być wydalane z moczem (szpiczak)

Receptory immunoglobulinowe limfocytu B

- przekazywanie sygnału aktywującego do wnętrza limfocytu oraz umożliwienie wchłonięcia przez LimB swoistego antygenu aby po jego obróbce zaprezentować go LimTh w celu otrzymania pomocy w proliferacji i różnicowaniu

- immunoglobuliny mogą występować na wielu komórkach, ale tylko na limfocytach B są wbudowane w błonę i pełnią funkcję receptorów BCR wiążących antygen

- w innych przypadkach immunoglobuliny mogą być związane z komórką za pośrednictwem receptorów błonowych dla fragmentu Fc przeciwciał FcR

- FcR występuje na wielu komórkach i może nadać im pośrednio zdolność wiązania antygenu

- skutki wiązania antygenu przez FcR są jednak inne niż w wypadku wiązania przez BCR

- dojrzewający LimB na etapie tak zwanego pre-B ma receptory immunoglobulinowe składające się z łańcucha ciężkiego μ oraz dwóch białek, białka te tworzą łańcuch pseudo-L (zastępczy łańcuch lekki)

- w następnym etapie nadal niedojrzały LimB ma już w swej błonie komórkowej receptory immunoglobulinowe IgM i IgD składające się z łańcuchów ciężkich μ i δ oraz normalnych łańcuchów lekkich, w wyniku aktywacji antygenem limfocyt ten może przystąpić do uwalniania IgM, chyba że zmieni klasę syntetyzowanych przeciwciał

- z kolei LimB pamięci ma na swej powierzchni immunoglobuliny IgG, IgA lub IgE i w czasie wtórnej odpowiedzi immunologicznej będzie uwalniać do środowiska przeciwciała odpowiednich klas

- za syntezę receptorów immunoglobulinowych LimB i wolnych przeciwciał odpowiadają różne mRNA, różne mRNA powstają drogą modyfikacji pierwotnego transkryptu

- receptory immunoglobulinowe danego LimB mają identyczne z wolnymi immunoglobulinami części zmienne (ta sama swoistość), różnią się natomiast budową części stałych łańcuchów ciężkich

- równoczesna synteza receptorów IgM i wolnych IgM jest wynikiem alternatywnego cięcia i składania pierwotnego transkryptu obejmującego wszystkie egzony (dla części hydrofobowej odcinka śródbłonowego receptora BCR również)

- receptory immunoglobulinowe są połączone niekowalencyjnie w błonie komórkowej z białkami określanymi symbolem Igα i Igβ, obydwa białka wykazują pewne podobieństwo do kompleksu CD3 związanego z TCR i podobnie jak CD3 TCR przenoszą w głąb komórki sygnał aktywujący z receptora immunoglobulinowego, który związał antygen

Powstawanie przeciwciał

- teoria selekcji klonów komórkowych

- zakłada ona możliwość powstania olbrzymiej liczby klonów limfocytów gotowych do swoistej odpowiedzi na wiele różnych antygenów przed ich wtargnięciem do ustroju

- zgodnie z tą teorią po wtargnięciu antygenu do organizmu dochodzi do selekcji wyszukujących i rozpoznających go limfocytów określonego klonu

Geny immunoglobulinowe

- część zmienna łańcucha lekkiego jest kodowana przez dwa segmenty genowe: V i J, a łańcucha ciężkiego przez trzy segmenty genowe: V, D, J

- segmenty te we wszystkich komórkach z wyjątkiem LimB i plazmocytów są oddalone od siebie i od genu C kodującego część stałą - przedzielone niekodującymi fragmentami DNA

Źródła różnorodności przeciwciał

• zmienność kombinacyjna

- podstawy powstawania różnorodności przeciwciał najlepiej prześledzić na przykładzie łańcuchów ciężkich

- w trakcie formowania się ostatecznego genu dla łańcucha ciężkiego w procesie różnicowania się prekursorów LimB człowieka zbliżają się do siebie następujące segmenty genowe:

• jeden spośród stu kilkudziesięciu segmentów V

• jeden spośród kilkudziesięciu segmentów D

• jeden spośród kilku segmentów J

- najpierw dochodzi do połączenia jednego z segmentów D z jednym z segmentów J a dopiero w następnym etapie powstałej sekwencji DJ z jednym z segmentów V (V i J nie łączą się bezpośrednio same)

- dzięki temu że istnieje wiele segmentów/wariantów genów V, D, J w genomie, przypadkowe łączenie się ich w drodze rekombinacji wielokrotnie zwiększa liczbę wariantów części zmiennych

- rekombinacyjne łączenie się segmentów genów przeprowadza enzym rekombinaza

- rekombinacja możliwa przez wypętlenie i delecję nukleotydów między fragmentami kodującymi lub inwersję fragmentów kodujących

- ważną rolę w rekombinacji segmentów genowych V, D, J w limfocytach B i T odgrywają produkty genów RAG1 i RAG2 o aktywności endonukleazy, które odpowiadają za pojawienie się nacięć w obydwu niciach DNA i mają właściwości transpozazy, oprócz produktów genów RAG w rekombinacji uczestniczą też białka uczestniczące w naprawie DNA

- jeżeli chodzi o łańcuchy lekkie to segmentów V jest znacznie mniej, brak jest poza tym segmentu D

- w trakcie rekombinacji genów V i J łańcuchów lekkich rzadko też obserwuje się powstawanie regionów N

- najpierw dochodzi do rekombinacji genów dla łańcucha κ a dopiero gdy to się nie powiedzie dla łańcucha λ

• zmienność na złączach

- między V i D oraz D i J

- złącze sygnałowe tworzy się precyzyjnie i prowadzi do powstania kolistego DNA, natomiast w trakcie powstawania złącza kodującego dochodzi zarówno do usunięcia (delecji) pewnej liczby nukleotydów jak i wstawienia (insercji) nowych nukleotydów

- doczepianie nowych nukleotydów zachodzi bezmatrycowo!, prowadzi do powstania nowych genów, których nie było w zarodkach

- za doczepianie nukleotydów na złączach V/D i D/J odpowiada transferaza nukleotydów terminalnych (TdT)

- nowo powstałe odcinki DNA na złączach nazywam regionami N, składają się one głównie z cytozyny i guaniny

- przeciwciała powstające najwcześniej w rozwoju osobniczym mają ograniczoną różnorodność, nie tylko ze względu na użycie do rekombinacji ograniczonego repertuaru segmentów V, ale także dlatego, że LimB dojrzewające najwcześniej mają niewielką tylko zdolność do tworzenia regionów N

- na złączu kodującym obserwuje się czasami zamiast bezładnego dodawania nukleotydów (region N) dołączenie 1 lub 2 nukleotydów komplementarnych do ostatnich nukleotydów złącza kodującego do którego są dołączane, nazywa się je nukleotydami P (palindrom)

- nukleotydy P dołączane najczęściej do złączy które nie straciły wcześniej żadnych nukleotydów

- dodatkowym źródłem zmienności jest obserwowane niekiedy przyłączanie do złącza kodującego krótkich (5-7 zasad) oligonukleotydów odciętych w innym miejscu procesu rekombinacji - chwytanie oligonukleotydów

- choć najważniejszym źródłem dołączania nukleotydów na złączach jest formowanie regionów N, to uzupełniającym źródłem jest dołączanie nukleotydów P i chwytanie oligonukleotydów

- zmienność na złączach wybitnie zwiększa liczbę wariantów łańcuchów ciężkich, często jednak prekursory LimB płacą za tę zmienność dużą cenę

- jeżeli fragment nukleotydowy dodany/usunięty na złączu nie jest wielokrotnością trzech (2/3 przypadków) to dochodzi do zmiany ramki odczytu genu VDJ i pojawienia się kodonów nonsensownych kończących transkrypcję co uniemożliwia wytworzenie funkcjonalnego łańcucha ciężkiego

- w takim przypadku rekombinacja jest określana jako nieproduktywna

- możliwe jest jednak i pomimo tego syntetyzowanie poprawnego łańcucha, w większości segmentów V_H ukryte są sekwencje sygnałowe, które umożliwiają wymianę segmentu V w obrębie VDJ w drodze dodatkowej rekombinacji na inny segment V, może to, lecz nie musi, przywrócić prawidłową ramkę odczytu

- w cyklu życiowym LimB są jeszcze inne dwa momenty w których może dojść do ponownej rekombinacji genów immunoglobulinowych

- jeden z nich zachodzi wtedy gdy dojrzewający LimB rozpoznaje z dużym powinowactwem autoantygen swoimi BCR, w tym przypadku częściej obserwuje się rekombinację genów łańcucha lekkiego, co jest zwane redagowaniem receptora, umożliwia ono zmianę swoistości receptora i utratę zdolności wiązania autoantygenu

- jeżeli LimB nadal mimo tego rozpoznaje autoantygeny, może otrzymać sygnał do apoptozy

• mutacje somatyczne

- dodatkowym czynnikiem zwiększającym różnorodność przeciwciał są mutacje zachodzące w rekombinowanym genie VJ (łańcuch lekki) lub VDJ (łańcuch ciężki)

- są to najczęściej mutacje punktowe, rzadziej delecje, insercje lub konwersje

- prowadzą one najczęściej do zmiany pojedynczego aminokwasu w części zmiennej łańcucha lekkiego i ciężkiego

- mutacje te wydają się występować głównie w sekwencjach kodujących regiony hiperzmienne

- wydaje się że mutacje zachodzą w czasie stymulowanej przez antygen proliferacji i różnicowania LimB w komórki pamięci, dotyczą więc tylko krótkiego okresu życia LimB

- mutacje indukowane są przez enzym deaminazę cytozyny indukowaną aktywacją (AID)

- najprawdopodobniej AID deaminuje cytozyny w nici DNA kodującej część zmienną łańcuchów przeciwciał

- pojawienie się uracylu (produkt deaminacji cytozyny) w nici DNA aktywuje kolejne enzymy, które doprowadzają do wycięcia uracylu i pojawienia się w tym miejscu tzw. miejsca bezzasadowego

- do naprawy tych wtórnych uszkodzeń angażowane są polimerazy DNA popełniające wiele błędów

- presja na wytworzenie mechanizmu generującego mutacje musi być bardzo duża zważywszy, że organizm boni się na ogół przed mutacjami, gdyż są one potencjalnie kancerogenne

- dzięki mutacjom zachodzi tak zwane dojrzewanie odpowiedzi immunologicznej albo dojrzewanie powinowactwa polegające na wzroście powinowactwa przeciwciała do antygenu

- mutacje są przypadkowe i mogą prowadzić zarówno do wzrostu powinowactwa jak i jego spadku, a nawet do zupełnej utraty zdolności wiązania antygenu lub niemożności wytworzenia funkcjonalnej immunoglobuliny

- niekiedy mutacje mogą nawet spowodować że przeciwciało będzie wiązać inny antygen

- ponowne jednak pobudzenie antygenem dokonuje swoistej selekcji stymulując te LimB, których powinowactwo do antygenu wzrosło lub chociaż zachowało się

- wydaje się że dzięki tym mutacjom LimB mogą dogonić mutujący organizm, którego antygeny mogą się zmieniać, ryzykiem jest jednak wytworzenie immunoglobulin rozpoznających antygeny własne, prowadzące do autoagresji

- LimB który w wyniku mutacji ma mniejszą zdolność wiązania atygenu lub utracił ją zupełnie może ją odzyskać dzięki ponownej rearanżacji genów immunoglobulinowych (kolejna możliwość), zachodzi ona w ośrodkach rozmnażania grudek limfatycznych

Etapy syntezy przeciwciał

- zawsze jako pierwszy jest syntezowany łańcuch ciężki

- powstanie prawidłowego łańcucha ciężkiego jest sygnałem przerywającym rekombinację w obrębie kodujących go genów

- następnie rozpoczyna się rekombinacja genów kodujących łańcuch lekki κ

- LimB do ekspresji łańcucha ciężkiego i lekkiego wykorzystuje na ogół tylko geny jednego z dwóch homologicznych chromosomów - wyłączenie alleliczne

- po przejściu do światła siateczki śródplazmatycznej łańcuch ciężki łączy się z należącym do białek opiekuńczych tak zwanym białkiem wiążącym (BP), przytrzymującym go w oczekiwaniu na łańcuch lekki, z którym ma się połączyć, białko to wiąże hydrofobowe sekwencje łańcuchów ciężkich zapobiegając ich agregacji

- białko wiążące wiąże również wolne łańcuchy lekkie

- powstałe immunoglobuliny przechodzą do aparatu Golgiego, gdzie między innymi dołączane są do nich grupy węglowodanowe

Jednoczesne wytwarzanie IgM i IgD

- pierwsze immunoglobuliny wytwarzane w czasie rozwoju osobniczego należą do klasy IgM

- wytwarzane są one w postaci rozpuszczalnej oraz jako receptory immunoglobulinowe w błonie LimB

- wkrótce po przeciwciałach IgM LimB zaczyna produkować IgD o identycznej swoistości

- powstaje pytanie: jak to możliwe, że LimB wytwarza przeciwciała różnych klas (różne części stałe łańcuchów ciężkich) z zachowaniem tych samych części zmiennych

- okazało się, że geny dla części stałych łańcuchów ciężkich leżę w genomie w kierunku 3' od segmentów V, D, J w kolejności: μ, δ, γ3, γ1, α1, γ2, γ4, ε, α2

- przeciwciała klasy IgM i IgD powstają równocześnie poprzez alternatywne składanie pierwotnego transkryptu obejmującego segmenty VDJ, μ i δ

Zmiana klas syntetyzowanych przeciwciał

- zmiana klas syntetyzowanych przeciwciał na inną niż IgM i IgD następuje dopiero po rozpoznaniu przez LimB swoistego antygenu

- do zainicjowania tego procesu konieczna jest LimB pomoc LimTh

- w czasie kontaktu tych dwóch komórek na granicy strefy korowej i przykorowej węzła limfatycznego LimB prezentuje LimT antygen, który rozpoznał

- jednocześnie dochodzi do połączenia odpowiednich cząsteczek na powierzchni obu komórek: CD40 i B7 na LimB odpowiednio z CD40L i CD28 na LimT

- w wyniku tego kontaktu LimT poprzez parę cząsteczek CD40-CD40L oraz cytokiny (np. interleukinę 4) przekazuje LimB bodziec do zmiany klasy syntetyzowanych przeciwciał na IgG lub inną

- mechanizm zmiany klasy syntetyzowanych przeciwciał polega na ponownej rekombinacji genów immunoglobulinowych

- odcinek nici DNA zawierający geny μ i δ zostaje wypętlony i usunięty, dzięki czemu kompleks VDJ znajduje się bezpośrednio przed genem kodującym część stałą przeciwciała odpowiedniej klasy

- zmiana klasy syntetyzowanych immunoglobulin może być jednorazowa, np. IgG, IgE lub IgA, albo limfocyt zmienia klasę syntetyzowanych przeciwciał IgM na IgG, a potem na IgE lub IgA

- jest to rekombinacja wewnątrzchromosomowa z wytworzeniem pętli i połączona z delecją leżącego między nimi DNA w rzadziej rekombinacja mitotyczna polegająca na niesymetrycznej wymianie genów między chromatydami siostrzanymi

- w rzadkich sytuacjach, dzięki tym samym mechanizmom, które umożliwiają jednoczesną syntezę przeciwciał IgM i IgD (alternatywne cięcie i składanie pierwotnego transkryptu), LimB może również syntetyzować przeciwciała IgM i IgG, IgM i IgE lub IgM i IgA (wydaje się, że są to sytuacje przejściowe, potem LimB przechodzi na wytwarzanie tylko np. IgG w wyniku rekombinacji eliminującej geny dla części stałych łańcuchów μ i δ)

- podczas procesów rekombinacji, hipermutacji i zmiany klas syntetyzowanych przeciwciał powstają pęknięcia w nici DNA spowodowane przez RAG1, RAG2, AID i inne enzymy

- zmiany te mogłyby prowadzić do apoptozy LimB (aktywacja białka p53), limfocyty chronione przed tym zjawiskiem dzięki ekspresji antyapoptotycznych białek z grupy Bcl (chłoniaki - nowotwory powstałe z LimB , też chronione)

Przeciwciała monoklonalne

- fuzja LimB wytwarzających swoiste przeciwciała z komórkami szpiczaka (nowotworu wywodzącego się z szeregu rozwojowego LimB)

• immunizacja myszy odpowiednim antygenem

• izolacja LimB śledziony immunizowanej myszy

• mieszaninę komórek szpiczaka i LimB myszy traktuje się substancjami zlepiającymi błonę komórkową (np. glikolem polietylenowym)

• selekcjonowanie z mieszaniny komórek hybryd (specjalna pożywka gwarantująca przeżywalność tylko dla hybryd)

• izolowanie i rozhodowywanie linii komórkowych produkującyh odpowiednie, swoiste w stosunku do antygenu przeciwciała

- swoistość przeciwciał określał LimB z którego one powstawały

- komórka szpiczakowa natomiast, jako komórka nowotworowa, nadaje hybrydzie nieśmiertelność umożliwiającą dowolnie długą hodowle in vitro

- poza tym dostarcza hybrydzie wielu rybosomów i dobrze rozwiniętego aparatu Golgiego - niezbędnych do wytwarzania dużych ilości białek

- stworzone sztucznie linie komórek wytwarzających przeciwciała monoklonalne określa się mianem hybrydoma

- przeciwciała mysie powodowały powstawanie przeciwciał anty-mysich

- inżynieria genetyczna umożliwiła konstruowanie genów immunoglobulinowych, których część V pochodzi od myszy a część C od człowieka, powstałe na ich matrycy przeciwciała nazwano chimerycznymi

- możliwe jest także otrzymanie przeciwciał gdzie pochodzenie mysie będą miały tylko regiony hiperzmienne, przeciwciała takie zwane są humanizowanymi

- możliwe jest także uzyskanie przeciwciał monoklonalnych w pełni ludzkich: technika phage display i technika tworzenia zwierząt transgenicznych

---