DROGA LEKTYNOWA

• Niezależna od przeciwciał,

• Inicjują ją białka wiążące mannozę.

Etapy aktywacji dopełniacza:

• Faza rozpoznania,

• Faza aktywacji,

• Faza ataku.

KLASYCZNA DROGA AKTYWACJI DOPEŁNIACZA

Obejmuje składowe C ₁– C₉,

• Uruchamiana jest przez kompleks immunologiczny,

• Rozpoczyna się od aktywacji C (C q, r, s).

• Aktywację zapoczątkowuje połączenie C1q z Ig związanym z Ag

Kompleksy aktywujące drogę klasyczną

• Antygen+2 przeciwciała klasy IgG,

• Antygen + 1 przeciwciało klasy IgM

Składową C₁ tworzą oddzielone od siebie białka: C₁q, C₁r, C₁s – po połączeniu tworzą esterazę C₁.

C₁q – składa się z 6 podjednostek przypominających bukiet tulipanów.

I etap :

• Przyłączenie przeciwciał do dwóch lub więcej spośród 6 podjednostek składowej C₁q.

• Do takiego kompleksu przyłączają się składowe C₁s , C₁r –powstaje kompletna składowa C₁ .

• C₁ rozkłada składową C₄ na C₄a i C₄b oraz C ₂na C₂a i C₂b („domino”).

• Na błonie atakowanej komórki powstaje kompleks C4 b2a (konwertaza C₃ ).

• Konwertaza 3 rozkłada składową C3 na C3a i C3b.

• Składowa C3b łączy się z błoną , powstaje kompleks C4b2a3 (konwertaza 5).

• Konwertaza C5 rozkłada składową C5 na C5a i C5b.

• Na tym etapie kończy się aktywacja enzymatyczna.

• Faza ataku

• Taka sama dla wszystkich dróg aktywacji dopełniacza. Do fragm. C5b przyłączają się kolejno C 6,7,8,9. Powstałe kompleksy atakują błonę ( membrane attacking coplex-MAC). C5b6789

• Kompleks C5b6 – ma właściwości hydrofobowe.

• Przyłącza się C7.

• Przyłączenie C8 umożliwia uszkodzenie błony, bo kompleks tworzy w niej kanały

• Od C9 następuje powiększenie tych kanałów; wielkość kanału zależy od ilości przyłączonych fragmentów C9 (około 14 monomerów). Średnica kanału 0,7-12nm.

• Przez kanały wpływają jony, lizozym, woda.

• Aby zabić bakterię E. coli potrzeba kilkadziesiąt- kilkaset cząstek C5b6789.

• Bakterie (G+) trudniej niszczyć, bo mają gruba ścianę.

• Trudniej zniszczyć komórkę jądrzastą niż bezjądrzastą ( np. erytrocyt).

• Kontrola drogi klasycznej:

• Inhibitor esterazy C1,

• Inhibitor składowej C3b.

ALTERNATYWNA DOGA AKTYWACJI DOPEŁNIACZA

Czynniki:

1. Liposacharydy ściany bakterii,

2. Wirusy i zakażone przez nie komórki,

3. Pierwotniaki,

4. Niektóre komórki nowotworowe, białko C-reaktywne (oznaczone w stanie zapalnym, czulsze od OB).

• Składowa C3 rozkłada się na C3a i C3b.

• Aktywna składowa D rozkłada czynnik B na Ba i Bb.

• Powstaje kompleks C3b i Bb - konwertaza C3 drogi alternatywnej.

• Czynnik p (properdyna) chroni konwetazę C3 przed działaniem czynników : H i I

• Czynnik H wiąże składowe C3b i uwrażliwia je na inaktywację przez czynnik I

• Nowy kompleks to C3Bb3b konwertaza C5, rozkłada składową C5

LEKTYNOWA DROGA AKTYWACJI DOPEŁNIACZA

• Inicjowana przez białko wiążące mannozę (mannowe binding lectin - mBL )

• Droga niezależna od przeciwciał

Kolektyny i fikoliny rozpoznające PAMP

mBL

• Wiąże fukozę, mannozę, N-acetylogalaktozaminę

• Ułatwia makrofagom fagocytozę, bo mają receptor dla mBL (lektynofagocytoza)

Po związaniu białka mBL z mannozą na powierzchni mikroorganizmów następuje aktywacja przypominająca drogę klasyczna.

Proteazy MASP1 i MASP2

Składowa C3 to kluczowy punkt aktywacji we wszystkich drogach

droga klasyczna

przeciwciało + C1qrs + C4+ C2

droga lektynowa droga alternatywna

mBL – MASP2 properdyna

mBL – MASP1 czynnik D

+ C4 + C2 czynnik B

DROGA AKTYWACJI DOPEŁNIACZA :

drobnoustroje

kompleksy (nabyte) C3

antygen-przeciwciało droga droga

lektynowa alternatywna

C3b

droga klasyczna

C3a

C5b – 9

Droga ataku bł. kom.

KONWERTAZA C3

• Drogi klasycznej, alternatywne, pektynowej to inna kombinacja składowych układu dopełniacza

• Droga klasyczna i lektynowa C4b2a

• Droga alternatywna C3bBb

Receptory dla składowych dopełniacza na komórkach- rola :

• Ułatwiają fagocytozę

• Regulują aktywność dopełniacza

ZNANE SĄ 4 RECEPTORY :

• CR1

• CR2

• CR3

• CR4

Receptor CR1 :

• Wiąże składową C3b

• Liczba tych receptorów jest różna w komórkach

• Erytrocyty 500 – 600

• Neutrofile 5000 – 40 000

• Limfocyty 30 000 – 40 000

CR1 znajduje się na erytrocytach

• Usuwają z krwiobiegu kompleksy imm. zawierające dopełniacz

• Erytrocyty oddają te kompleksy imm. podczas przekształcenia przez wątrobę i śledzionę

Receptor CR2

• Bierze udział w aktywności limf. B

Receptor CR3

• Pomaga w fagocytozie cząst. opłaszczonych dopełniaczem

• Bezpośrednio wiąże niektóre bakterie, bo wiąże lipopolisacharydy ich ścian

• Występują na : neutrofilach, monocytach, makrofagach

Biologiczne efekty dopełniacza :

1. Korzystne

2. Niekorzystne

Korzystne :

• Eliminacja drobnoustrojów

• Eliminacja kompleksów immunologicznych

• Wzbudzanie i wzmacnianie odpowiedzi immunologicznej

Niekorzystne :

• Może atakować kom. gospodarza = efekt „przygodnego widza”

W wyniku aktywacji dopełniacza następuje :

• Opsonizacja drobnoustrojów

• Chemotaksja leukocytów

• Liza komórek

OPSONIZACJA :

Wpływ dopełniacza na leukocyty :

• Chemotaksja

• Aktywacja komórek żernych

Regulacja układu dopełniacza :

Większość produktów ma krótki okres połowicznego rozpadu :

• Konwertaza C3 i C5 drogi klas 5 minut

• Konwertaza C3 i C5 drogi alternatywnej 12 minut

IMMUNOKONGLUTYNINY :

• Autoprzeciwciała przeciwko związanym składnikom dopełniacza (np. w zakażeniu)

• Aglutynują mikroorganizmy pokryte dopełniaczem

Mechanizmy obrony przed dopełniaczem :

• Wirus opryszczki blokuje C3b

• E.coli krętek blady mogą aktywować inhibitory dopełniacza

• Niektóre pierwotniaki usuwają ze swojej powierzchni kompleksy ataku z kawałkami błony

U niektórych bakterii dopełniacz aktywuje się na długich łańcuchach polisacharydowych daleko od błony komórek.

Wirus Epsteina – Baara wykorzystuje receptor CRR, aby wniknąć do różnych komórek.

Proteazy wydzielane przez niektóre patogeny rozkładają składowe dopełniacza.

NIEDOBORY DOPEŁNIACZA :

• Niedobór wczesnych składowych może sprzyjać chorobom kompleksów imm. (toczeń)

• Niedobór C3 nawracające zakażenia ropne

• Niedobór dopełniacza nie zwiększa wrażliwości na zakażenia wirusowe

Jad kobry :

• Zawiesza czynnik CVF (cobra venom factor)

• Zachowuje się jak konwertaza C3 drogi alternatywnej

• Inhibitory naturalne nie są w stanie wyhamować dopełniacza

• Niepohamowana aktywacja dopełniacza

KRĄŻENIE KRWINEK BIAŁYCH

Po całym organizmie wędrują :

• Limfocyty

• Monocyty

• Granulocyty

Krążenie limfocytów

• Krążenie umożliwia limf. spotkanie właściwego dla nich antygenu

• Kom. limfoidalne są monoswoiste i tylko ograniczona liczba limf. jest zdolna do rozpoznania dobrego antygenu

Szybkość krążenia limfocytów :

• Co godzinę recyrkuluje 1 -2% puli limfocytów

W warunkach optymalnych limf. może w ciągu pół godziny wykonać jedną „rundę wokół organizmu”

Limfocyty dziewicze :

• Z pierwotnych narządów limf. przechodzą do wtórnych

• Przemieszczają się w celu poszukiwania antygenu

Dziewicze limf. nie dostają się do tkanek obwodowych.

Limfocyty dziewicze :

• Po rozpoznaniu antygenu przekształcają się w

• Limfocyty efektorowe

• Limfocyty „pamięci immunologicznej”

Opuszczanie naczyń przez limfocyty :

• Limf. opuszczają naczynia przez żyłki z wysokim śródbłonkiem (HEV) znajdujące się w obwodowych narządach limf.

Opuszczają też naczynia przez żyłki pozawłosowate narządów nielimfatycznych

• Opuszczają naczynia, a potem do nich wracają

Limf. którym udało się rozpoznać antygen :

• Ulegają aktywacji

• Proliferują

• Eliminują antygen

Granulocyty, monocyty :

Przechodzą przez żyłki pozawłosowate narządów nielimfatycznych; po opuszczeniu do naczyń już nie wrócą

Opuszczanie naczyń krwionośnych

Czynniki pomocne w przechodzeniu leukocytów :

• Pierwszorzędowe cząst. adhezyjne (selektny i ich ligandy)

• Substancje aktywujące (chemokiny)

• Drugorzędowe cząst. adhezyjne (integryny)

Czynniki aktywujące komórki :

• W żyłkach z wysokim śródbłonkiem są to hemokiny

• W tkankach obwodowych są to czynniki chemotaktyczne wytwarzane w wyniku reakcji zapalnej

Chemokiny :

• Przyczepiają się do wypustek cytoplazm na kom. śródbłonka

• Dzięki temu przepływająca krew nie wypłukuje chemokin

Czynniki chemotaktyczne :

• Komórki żerne przemieszczają się w kierunku wzrastającego stężenia czynników chemotaktycznych

Etapy opuszczania naczyń przez limfocyty

• Toczenie się po śródbłonku

• Aktywacja

• Ścisła adhezja

• Diapedeza

Etap I toczenie się leukocyt po śródbłonku

• W następstwie zaczepienia się leukocyta do powierzchni śródbłonka, napierająca na niego krew wprawia go w ruch obrotowy

• Toczenie się leukocytów po śródbłonku trwa zależnie kilka sekund

• Po leukocytach, które już zdołały przyczepić się, zaczynają toczyć się następnie leukocyty zupełnie tak samo jak po komórkach śródbłonka

Cząsteczki niezbędne do adhezji

• Mucyny

• Selektyny

• Integryny

• ICAM (cząst. adhezji należące do nadrodziny immunoglobulin)

SELEKTYNY

W toczeniu się leukocytów po powierzchni śródbłonka uczestniczą :

• Selektyny

• Ligandy dla selektyn

Rodzaje selektyn :

• Selektyna L – leukocyt arna

• Selektyna E – endotelialna

• Selektyna P – płytkowa

Ligandy dla selektyn :

• Antygen grupowy krwi sjalowany LewisX

• mucyny : białka silnie glikozylowane- glikoproteiny

Selektyna L występuje na powierzchni leukocytów (większość)

Ligandy dla selektyny L :

• na śródbłonku naczyń w tkankach limf. jest ligand (CD34, GlyCAM-1)

• na śródbłonku w obrębie błon surowiczych jest ligand MAD –CAM1

• na leukocytach jest ligand PSGL-1

Selektyna E

Pojawia się w kilka lub kilkanaście godzin na śródbłonku naczyń po stymulacji takimi czynnikami jak :

• TNF

• IL-1

• LPS

Ligandy dla selektyny E :

ESL-1

• Na powierzchni limf. zasiedlających tkanki w przebiegu przewlekłych procesów zapalnych

CLA

• Receptor dla limfocytów zasiedlających skórę

Selektyna P

Występowanie :

• Trombocyty (ziarnistości α)

• W ciałkach Webela – Palade’a komórek śródbłonka

Ligandy dla selektywny

Na leukocytach:

• CD 24

• PSGL-1

Etap II –aktywacja

• Pojawiające się na powierzchni komórek śródbłonka czynniki chemotaktyczne, aktywują toczące się leukocyty

Etap III -ścisła adhezja

- intergryny

- receptory dla integryn

Integryny- odpowiadają za ścisłe przyleganie leukocytów do:

- kom śródbłonka

- macierzy pozakomórkowej

- płytek krwi

Integryny leukocytów wiążą się z cząsteczkami immunoglobulino pochodnymi komórek śródbłonka.

INTEGRYNY

Receptory dla integryn: cząsteczki immunoglobulino pochodne

1) na komórkach śródbłonka:

• VCAM-1

• ICAM- 1

• ICAM- 2

2) na płytkach krwi

• PECAM-1

Etap IV- diapedeza (transmigracja)

Leukocyty przenikają przez:

• błonę podstawną pod śródbłonkiem

• sieć macierzy pozakomórkowej

Czynnikami ułatwiającymi poruszanie się w przestrzeniach międzykomórkowych:

• metaloproteinazy cynkowe

• proteinazy serynowe

• plazmina

• katepsyny lizosomalne

W rezultacie dochodzi do:

• rozluźnienia więzi między komórkami

• kom śródbłonka rozsuwają się

• leukocyty migrują na drugą stronę

Zmiana kształtu leukocytu:

• zwiększa się płynność błony komórkowej

• umożliwia to zmianę kształtu i pozwala krwinkom przeciskać się między komórkami śródbłonka

Po przedostaniu się przez błonę powstały leukocyt dostaje się:

• w głąb narządu limfatycznego, w którym może rozpoznać Ag

• w głąb tkanek, gdzie może pełnić funkcje efektorowe

Silna adhezja i diapedeza zajmuje kom nawet kilkanaście minut. W tym czasie śródbłonek jest pokrywany warstwą przyklejonych komórek i jest niedostępny dla innych przepływających leukocytów.

FAGOCYTOZA

• Kom. NK

• układ dopełniacza

Proces, w którym komórki żerne pochłaniają a następnie niszczą w swoim wnętrzu patogeny.

Komórki uczestniczące w fagocytozie:

• granulocyty obojętnochłonne (neutrofile)

• monocyty, makrofagi

Drobnoustroje mają na swojej powierzchni tzn. wzorce molekularne tworzące z patogenami (PAMP), które są rozpoznawane prze komórki odporności nieswoistej.

Przykłady wzorców PAMP:

• LPS w ścianie bakterii G(-)

• Kwas tejchojowy w ścianie bakterii G(+)

• Mannany w otoczce drożdży

• Peptydoglikany

Do rozpoznania wzorców PAMP służą receptory rozpoznające wzorce – PRR.

Receptory PRR znajdują się:

• na komórkach układu odpornościowego

• na powierzchni komórek, które nie należą do układu odpornościowego (‘wrota zakażenia’)

  • kolektyny i fikoliny rozpoznające PAMP

Rodzaje receptorów PRR:

• wydzielane: to opsoniny, które po przyłączeniu do drobnoustrojów ułatwiają fagocytozę.

  • kolektyny

  • pentraksyny

• powierzchniowe

  • receptory uczestniczące w fagocytozie

  • receptory aktywujące komórki: receptory TLR, TLR1-TLR13

• wewnątrzkomórkowe: lokalizacja – w cytoplazmie lub połączone z błonami. Służą do wykrywania zakażeń wewnątrzkomórkowych.

Rodzaje fagocytozy:

1. klasyczna

2. immunofagocytoza

3. lektynofagocytoza

Etapy fagocytozy (ta sama droga dla wszystkich):

• chemotaksja

• endocytoza

• faza trawienna

CHEMOTAKSJA

• wstęp do fagocytozy

• komórki żerne przyciągane są przez czynniki chemotaktyczne do miejsca odpowiedzi: zapalnej, immunologicznej

• w ciągu kilku sekund po odebraniu sygnału, komórki żerne podejmują wędrówkę w kierunku antygenu

• uruchamiana jest pula brzeżna (zapasowa) leukocytów, co manifestuje się jako leukocytoza

Ważniejsze czynniki chemotaktyczne:

• składowe C3a, C5a powstałe podczas aktywacji dopełniacza

• peptydy uwalniane przez bakterie

• defensyny wytwarzane przez komórki nabłonka

• cytokiny uwalniane przez monocyty: makrofagi, np. IL-1, 8, TNF, INF-γ

• białko C-reaktywne (CRP)

• fragmenty fibryny (nierozpuszczalne białko powstałe z rozkładu fibrynogenu)

ENDOCYTOZA (właściwa fagocytoza)

• rozpoczyna się od związania komórki żernej z powierzchnią komórki docelowej, np. bakterii

• komórka żerna wciąga do wnętrza cząsteczkę, makrofag zjada erytrocyty

• neutrofil w ciągu kilku minut fagocytuje kilkanaście bakterii.

• komórka żerna rozpoznaje i wiąże komórkę docelową na 2 sposoby:

  • bezpośrednio – bezpośredni kontakt komórki żernej z komórką docelową

  • pośrednio (immunofagocytoza) – z udziałem opsonin (ułatwiają proces fagocytozy, często jest to składowa dopełniacza – C3b, dana komórka musi posiadać receptor dla rozpoznania składowych dopełniacza - CR).

Do opsonin należą: przeciwciała IgG oraz niektóre składowe dopełniacza, np. C3b.

Receptory dla opsonin:

• FCR dla IgG

• CR dla składowej C3b

Wciąganie komórki do wnętrza komórki – efekt ‘zamka błyskawicznego’, kolejne przeciwciała wiązane są przez fagocyty, powoli powstaje pęcherzyk fagocytarny.

Po wciągnięciu powstaje pęcherzyk – fagosom.

W wyniku fuzji fagosomu z lizosomem powstają nowe pęcherzyki, tzw. fagolizosomy

FAZA TRAWIENNA

• rośnie aktywność fagocyta

• sfagocytowana cząsteczka jest niszczona wewnątrz komórki żernej

• produkty trawienia usuwane są na zewnątrz

Sposoby zabijania drobnoustrojów przez komórki żerne:

• mechanizmy niezależne od tlenu

• mechanizmy tlenowe

Mechanizmy niezależne od tlenu

Są to enzymy, różne inne białka znajdujące się w ziarnistościach, które muszą być tylko z nich uwolnione(duża różnorodność enzymów)

Enzymy zawarte są w:

• lizosomach (makrofag)

• ziarnistościach azurofilnych (neutrocyt)

Większość białek magazynowana jest w ziarnistościach komórek żernych. W kilka sekund po fagocytozie ziarna te zlewają się z fagosomem i zabijają mikroorganizmy.

Białka obecne w ziarnistościach:

1. ziarnistości azurofilne - defensyny, katepsyna, lizozym

2. ziarnistości swoiste – kolagenaza, lektoferyna, lizozym, żelatynaza

3. ziarnistości żelatynowe – acetylotransferaza, lizozym, żelatynaza

4. ziarnistości wydzielnicze – fosfataza zasadowa

Lizozym (muramidaza)

• białko kationowe

• przecina wiązanie β-1,4-glikozydowe

• występowanie: ziarnistości komórek żernych, krew, łzy, ślina, wydzielina ukł. oddechowego)

Lektoferyna – wiąże żelazo

Kalprotektyna

• działa bakteriostatycznie

• chelatuje jony cynku (niezbędne do podziałów bakterii)

MECHANIZMY TLENOWE

proces endocytozy w ciągu kilku sekund wywołuje w komórkach żernych:

• pobudzenie procesów metabolicznych (wybuch tlenowy)

• powstanie tzw. aktywnych form tlenu o właściwościach toksycznych

Aktywne formy tlenu:

• rodnik hydroksylowy

• tlen singletowy

• chloramina

• H₂O_2­

• utlenowane halogenki

Losy sfagocytowanego drobnoustroju:

• zostaje zabity i strawiony

• zostaje zabity i niestrawiony

• nie zostaje zabity, bo ma mechanizmy ochronne

Gdy drobnoustrój przeżyje:

• rozproszony po całym organizmie

• wykorzystuje fagocyta do rozmnażania

Aktywne formy tlenu są toksyczne dla bakterii i grzybów. Mają krótki okres półtrwania.

Niewielka ilość H₂O_­2 może wydostać się na zewnątrz i zabić larwy robaków.

Mechanizmy obronne drobnoustrojów przed strawieniem:

• Toxoplasma gondii, Legionella pneumophila: hamuje fuzję lizosomu z fagosomem

• Mycobacterium tuberculosis: hamuje zakwaszenie fagosomu

• Listeria monocytogenes: ucieka z lizosomu dziurawiąc go za pomocą fosfolipazy A

• Yersina (wywołuje dźumę): wstrzykuje do makrofaga własną toksynę, która paraliżuje komórkę.

Aby zaszły mechanizmy swoistej odpowiedzi immunologicznej konieczna jest prezentacja antygenów limfocytom T.

Gdy sygnał o antygenie dotrze do limfocyta:

• Th2 – odpowiedź humoralna

• Th1 – odpowiedź komórkowa

  • podstawą odporności jest rozpoznanie antygenu, co prowadzi do aktywacji limfocytów.

Antygen pobudza do działania tylko jeden konkretny klon komórek i to jest tzw. selekcja klonalna limfocytów. Limfocyt pobudzony przez antygen ulega proliferacji – proliferacja klonalna. Powstaje niewielka populacja komórek pamięci immunologicznej (B, T), zapewniają szybką odpowiedź immunologiczną przy kolejnym kontakcie z tym samym antygenem.

Typy odpowiedzi immunologicznej

• humoralna

• komórkowa

HUMORALNA

• powstają przeciwciała skierowane przeciwko danemu antygenowi

• celem jest eliminacja antygenu po jego związaniu przez swoiste przeciwciała

KOMÓRKOWA

• powstają pobudzone limfocyty T

• celem jest eliminacja komórek zarażonych wirusem, komórek nowotworowych

Następujące fazy w obydwu typach:

I faza – rozpoznanie antygenu

II faza – eliminacja antygenu

Antygeny – substancje, przeciwko którym powstaje odpowiedź immunologiczna. Część antygenu, którą rozpoznaje limfocyt to epitop albo determinanta antygenowa.

Lokalizacja epitopów:

• epitopy jawne – znajdują się na powierzchni antygenu

• epitopy ukryte (neoepitopy) – usytuowane wewnątrz cząsteczki, normalnie nie są immunogenne, gdy zostają odsłonięte to stają się zagrożeniem

• epitopy izolowane z antygenu – nie są immunogenne

Cząsteczka antygenu może posiadać:

• wszystkie epitopy takie same

• różne epitopy

Wartościowość antygenu - liczba epitopów, które posiada dany antygen.

Podział antygenów:

• pełnowartościowe

• hapteny (niepełnowartościowe)

PEŁNOWARTOŚCIOWE

• immunogenność: indukowanie odpowiedzi immunologicznej

• antygenowość: zdolność do swoistej reakcji z produktami odpowiedzi immunologicznej

np. nasze białka

Pojedyncza determinanta antygenu białkowego składa się z 6 aminokwasów. W zależności od ułożenia aminokwasów wyróżnia się epitopy:

• sekwencyjne

• przestrzenne

HAPTENY

• tylko antygenowość

• nie mają właściwości immunogennych (nie wywołują odpowiedzi immunologicznej)

Połączone z białkami stają się silnie immunogenne:

• hormony sterydowe

• hormony peptydowe

• wielocukry, np. Haemophilus influenzae

• niektóre leki (penicylina, aspiryna, sulfonamidy)

• lipidy

• metale ciężkie

• kwasy nukleinowe

Odpowiedź immunologiczna na hapten:

• powstaje, gdy hapten połączy się z białkiem, które ma właściwości immunogenne

• odpowiedź skierowana przeciwko haptenowi i przeciwko białku

• limfocyt B rozpoznaje hapten, a limfocyt Th rozpoznaje nośnik

Prezentacja antygenu – wewnątrz komórki APC.

Przetwarzanie antygenu:

• wciągnięty antygen podlega enzymatycznej fragmentacji

• przyłączenie fragmentu do MHC w cytoplazmie

• transport kompleksu antygen-cząst. MHC na powierzchnię komórki

Udział MHC – restrykcja MHC.

Z cząsteczek MHC I klasy prezentowane są antygeny endogenne. (składniki komórki, wirus, który stał się integralną częścią komórki).

Restrykcja MHC klasy I – komórka prezentująca cząst. MHC kl. I z antygenem to limfocyt Tc. Prawie wszystkie komórki organizmu są zdolne do takiej prezentacji, bo mają cząst. MHC klasy I.

Antygeny endogenne przed połączeniem z cząst. MHC I ulegają pocięciu. Proteoliza w cytoplazmie i siateczce śródplazmatycznej. Transport kompleksu antygen-cząsteczka MHC na powierzchnię komórki APC.

Proteoliza w cytoplazmie:

• z udziałem ubikwityny: ubikwityna łączy się z białkiem, które ma być prezentowane – do tego celu wykorzystuje lizyny wchodzące w skład prezentowanego białka.

• występowanie ubikwityny: komórki zwierzęce, komórki roślinne i drożdże.

• ubikwityna- proste i rozgałęzione łańcuchy

• białka połączone z ubikwityną kierowane do proteasomu- kompleks enzymów proteolitycznych

Budowa proteasomu:

• cylinder 20S zbudowany z 4 pierścieni

• cylinder ma kanał środkowy o śr. 1,3mm

• nie otacza go żadna błona

• na obu końcach cylindra są kompleksy regulatorowe 19S, które wiążą białko, aby je rozprostować

• rozprostowane białko z ubikwityną przechodzi przez proteasom, działanie to wymaga ATP

• z proteasomu wychodzą osobno – peptydy po proteolizie białka i niezmieniona ubikwityna

Peptydy po proteolizie łączą się w cytoplazmie z cząst. MHC klasy I. Cząsteczki MHC powstają w cytoplazmie komórek APC, MHC I już w czasie translacji na rybosomach zaczynają się przygotowywać do prezentacji antygenu.

Osobno powstają części składowe cząst. MHC klasy I:

• łańcuch ciężki

• β-2-mikroglobulina

Powstały na rybosomach łańcuch ciężki wędruje do siateczki śródplazmatycznej i tam jest mocowany przez białka opiekuńcze: kalneksynę i kalretikulinę.

Rola kalretikuliny:

• łączy się przejściowo z pustą czasteczką MHC I

• odłącza się, gdy peptyd zostanie zamocowany

Powstałe z antygenu peptydy są transportowane z udziałem 2 cząst. białka TAP od siateczki, gdzie łączą się z cząst. MHC kl. I. Gdy peptyd dłuższy- to jest cofany z powrotem do cytoplazmy.

Taką cząsteczkę przenosi się do aparatu Golgiego, zagęszczenie, transportowanie do błony białkowo-lipidowej komórki i wypakowywane. Cząsteczki MHC I docierają do błony w ciągu 30 min.

Białka TAP dbają o to, by fragment był odpowiedniej długości (7aminokwasów), by trafił do odpowiedniego rowka.

Białko tapasyna (TAP) – przejściowo blokuje rowek cząst. MHC, by nie wbudował się tam inny, przypadkowy antygen. Odłącza się, gdy peptyd mocno zwiąże się w rowku.

Cząsteczka MHC I dociera do błony w ciągu 30 min.

Komórka zakażona wirusem prezentuje antygeny wirusa. Taką komórka musi zostać wyeliminowana z organizmu.

Komórka nie zakażona wirusem prezentuje własne antygeny, co nie indukuje odpowiedzi immunologicznej.

Jak wirusy utrudniają prezentację:

• wirus cytomegalii koduje białko, które przytrzymuje cząst. MHC w siateczce śródplazmatycznej, co prowadzi do ich zniszczenia.

• Wirus opryszczki Herpes simplex ma białko ICP47, które wiąże białko TAP i blokuje transport i prezentację antygenów wirusa.

Antygeny egzogenne – prezentowane są z cząst. MHC klasy II. Na takie antygeny reagują limfocyty T pomocnicze (Th), a te stymulują komórki efektorowe

RESTRYKCJA MHC KLASY II

• Limfocyty Th wymagają prezentacji antygenu razem z cząsteczkami MHC klasy II

• Z cząsteczkami MHC klasy II prezentowane są antygeny egzogenne

• Następnie limfocyty Th stymulują komórki efektorowe

• Do cząsteczek klasy II MHC przyłącza się łańcuch niezmienny In (Przejściowy wypełniacz rowka)

ROLA ŁAŃCUCHA IN:

• Uniemożliwia zbyt wczesne wiązanie antygenu

• Chroni rowek przed zmiana konformacji

• Blokuje rowek cząsteczkami MHC klasy II

• Ma sekwencje sygnałową pozwalająca skierować cząsteczki MHC klasy II z Aparatu Golgiego do endosomów

PRZETWARZANIE ANTYGENU

1. Antygen egzogenny:

• Przez komórki APC jest pochłaniany

• W fagolizosomie podlega proteolitycznej degradacji

1. Przebieg endocytozy

• Substancja wiązana jest przez receptor błonowy komórki

• Powstaje wczesny endosom (pH=6,0 -6,5)

• Powstaje późny endosom (pH=5,5)

• Lizosomy (pH=4,5 – 5,0)

Kompleks Ag + cząsteczka MHC klasy II wędrują do powierzchni komórki gdzie peptyd jest prezentowany.

Cząsteczka MHC klasy II dociera do błony w ciągu 2 – 4h

• Około 50% antygenu pochłoniętego przez komórki wraca na powierzchnie

• Jedna Komorka może równocześnie prezentować wiele rożnych antygenów

GŁÓWNY UKŁAD ZGODNOŚCI TKANKOWEJ (UKŁAD MHC)

• Odkryto przy okazji badan dotyczących odrzucania przeszczepu skory u myszy

• Przeszczep skory miedzy dwoma myszami identycznymi genetycznie przyjmował się (izogeniczny)

• Przeszczep miedzy dwoma myszami rożnych szczepów (ten sam gatunek) był odrzucany (allogeniczny)

• Przeszczep miedzy rodzicami pochodzącymi z rożnych szczepów z ich potomstwem

Skora matki przeniesiona na dziecko i przeszczep od ojca na dziecko – przyjmowały się

Skora dziecka przeniesiona matce lub ojcu była odrzucana

- cząsteczki odpowiedzialne za odrzucenie allogenicznego przeszczepu nazwano antygenami transplantacyjnymi, czy antygenami zgodności tkankowej czy MHC

ROLA CZĄSTECZEK MHC

• Biorą udział w prezentacji antygenów limfocytów T

• Decydują o przyjmowaniu lub odrzucaniu przeszczepu

Są to glikoproteiny występujące na powierzchni wszystkich komórek organizmu (zakotwiczone w błonie komórkowej)

W populacji jest dużo rożnych cząsteczek MHC stworzono system główny układ zgodności tkankowej (MHC), by je uporządkować

Najlepiej poznane układy MHC

• Myszy – układ H-2

• Ludzi – układ HLA

UKŁAD HLA

• Główny układ zgodności tkankowej człowieka

• Kodowany jest na krótszym ramieniu 6 chromosomu

• Dziedziczą się zgodnie z prawami mendla

Geny kodujące cząsteczki HLA mają duży polimorfizm, dlatego w populacji jest bardzo dużo wariantów cząsteczek

PODZIAŁ ANTYGENÓW HLA:

• Klasa I biorą udział w prezentacji antygenów limfocytom

• Klasa II

• Klasa III

Klasa I

loci liczba alleli kazdego locus

• B 186

• C 42

• A 83

Klasa II

• DR 233

• DQ 49

• DP 46

Klasa III

Antygeny HLA klasy I:

• HLA – A

• HLA – B

• HLA – C

KLASYCZNE CZĄSTECZKI HLA

• Duża litera A,B,C i D – lous genu

• Liczba oznacza miejsce genu w danym loci np. A10, B27

• Nawiasy oznaczają ze antygeny dają reakcje krzyżowe

Nieklasyczne cząsteczki HLA klasa I:m E,F,G,J,K,L

E i G

• W okresie życia zarodkowego, w tkankach niezarobkowych

• Pełnia role w regulacji zależności immunologicznej

• Miedzy matka i płodem hamują aktywność Komorek NK matki

HLA klasy I:

• Na powierzchni wszystkich komórek jądrzastych

• Niewiele na erytrocytach, hepatocytach, komórkach nerwowych

• Ekspresja cząsteczek HLA jest Roźna na powierzchni Komorek rożnych narządów

DUŻA EKSPRESJA CZĄSTECZEK HLA KLASY I:

• Limfocyty

• Skora

• Nerki

• Trombocyty

ŚREDNIA EKSPRESJA CZĄSTECZEK HLA KLASY I:

• Granulocyty

MAŁA EKSPRESJA CZĄSTECZEK HLA KLASY I:

• Hepatocyty

• Mięsnie serca

• Neurony

• Trofoblast

• Erytrocyty

• Rogówka

BUDOWA CZĄSTECZEK HLA KLASY I:

• 2 łańcuchy: - ciężki (zakotwiczony w błonie komórkowej), lekki: β-2-mikroglobuliny (przyczepione do łańcucha ciężkiego)

Łańcuch ciężki:

• 3 domeny – α1,α2,α3- zewnątrzkomórkowe

• α1,α2 tworzą rowek dla antygenu- najbardziej polimorficzne

• domeny cechują duży polimorfizm

• Cząsteczki klasy I MHC tworzą rowek dla prezentowanego antygenu.

• Peptyd wiązany w rowku składa się z 7 – 10 aminokwasów i nie wystaje z rowka

• HLA klasy I prezentują antygeny endogenne (wewnątrz komórki) limfocytu T

• Sygnał odbiera limfocyt T cytotoksyczny CD8+

CZĄSTECZKI HLA KLASY II:

• Duzy polimorfizm

• HLA DP,HLA DQ,HLA DR- regiony

• Zawsze dodajemy D , dodanie cyfry (locus)

Budowa- heterodimery niekowalencyjnie połączonych łańcuchów białkowych

• 1 łańcuch α oba zakotwiczone w błonie cytoplazmatycznej komórki

• 1 łańcuch β

• Łańcuch α ma dwie domeny: α1,α2

• Łańcuch β ma dwie domeny: β1,β2

• α1,β1 tworzą rowek dla antygenu (jest większy)

• W szczelinie 10-30 aminokwasów

• Po związaniu Konce peptydu wystają ze szczeliny

• Uczestniczą w prezentacji antygenów egzogennych limfocytom T pomocniczym (CD4+)

Stale występowanie HLA klasy II:

• Limfocyty B

• Makrofagi komórki APC

• Komórki dendrytyczne

• Komórki Langerhansa

Mogą się pojawić na: (po aktywacji)

• Monocytach

• Fibroblastach

• Komorkach śródbłonka

• Komorkach nabłonka np. jelit, tarczycy

KOMÓRKI HLA KLASY III:

• Rozpuszczaj produkty obecne w surowicy

• Niektóre składniki układu dopełniacza C2 i C4

• Białka macierzy pozakomórkowej

• Nie prezentują antygenu

TYPOWANIE HLA:

• U biorcy i dawcy prze przeszczepem narządu

• W przypadku dochodzenia spornego ojcostwa

• Potwierdzenie rozpoznania niektórych chorób

• Prze przetoczeniem masy leukocytarnej i płytkowej

Przykłady zapisów antygenów osoby badanej HLA:

• A1, A3

• B7,B8,Bw4,Bw6 HLA klasy I

• Cw1, Cw6

• DR4, DR7

• DQw2, DQw4 HLA klasy II

• DPw1, DPw6

PRZESZCZEPY:

W zależności od różnicy genetycznej miedzy dawca a biorca wyróżnia się następujące rodzaje przeszczepów:

• autologiczny

• izogeniczny

• allogeniczny (najczęściej)

• ksenogeniczny

AUTOLOGICZNY:

• dawca i biorca to ten sam osobnik, zawsze się przyjmuje

• przeszczep skory w chirurgii estetycznej

IZOGENICZNY:

• dawca i biorca identyczni genetycznie

• rodzeństwo monozygotyczne

• szczepy wsobne zwierząt

• przeszczep zawsze się przyjmuje

ALLOGENICZNY:

• dawca i biorca są różni genetycznie, ale należą do tego samego gatunku

• antygeny są wysoce immunogenne

• dawce i biorcę przeszczepu trzeba dobrać tak, aby mieli identyczne cząsteczki HLA

KSENOGENICZNY:

• dawca i biorca Nałęża do rożnych gatunków

• antygeny są wysoce immunogenne

• przeszczep zostanie odrzucony

UKŁAD HLA A CHOROBY:

• wiąże się z ryzykiem rozwoju niektórych chorób (ponad 500)

• niektóre zmniejszają, a inne zwiększają ryzyko choroby

np. zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa (B27) 90,1%

celiakia(?)(DR3) 73%

zespół Reitera (B27) 35,9%

łuszczyca (B13) 8,7%

miastenia (B8) 4,4%

choroba Hashimoto (DR) 11,3%

• obecność antygenu HLA sprzężonego z określoną choroba nie determinuje rozwoju choroby, wpływa na ryzyko jej występowania

CIĄŻA A UKŁAD HLA:

• przeszczep allogeniczny (płód)

• cząsteczki HLA maja wpływ na rozwój i utrzymanie płodu w organizmie matki

różnice w występowaniu HLA miedzy matka a ojcem sprzyja komplikacji ? - podobne poronienia

słabe antygeny zgodności tkankowej:

• nie są kodowane przez MHC

ROLA:

• zdolne do indukowanie cytotoksycznych limfocytów T

• zdolne do odrzucania przeszczepu allogenicznego nawet przy pełnej zgodności antygenowej tkankowej

• 20 – 30% przeszczepów allogenicznych nerek wykonanych w obrębie rodzeństwa zgodnego pod względem HLA jest odrzucane w 10 – 15%

RODZAJE SWOISTEJ ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ:

• humoralna –

  • produkcja swoistych przeciwciał,

  • zadaniem swoistych przeciwciał jest poszukiwanie Ag,

  • ważna w infekcjach bakteryjnych,

• komórkowa –

  • główna rola przypada limfocytom Tc,

  • ważna odpowiedz w eliminacji z organizmu:

    • komórek zakażonych wirusami,

    • komórek nowotworowych.

ETAPY ODPOWIEDZI HUMORALNEJ I KOMÓRKOWEJ:

• faza indukcji- rozpoznanie antygenu

  • limfocyt kooperuje z komórką APC,

  • limfocyt wiąże Ag zaczyna

    • proliferować

    • różnicować się w komórkę efektorową

• faza efektorowa- eliminacja Ag

  • komórki efektorowe odpowiadają na Ag:

    • limfocyty B uwalniają przeciwciała,

    • limfocyty T bezpośrednio łączą się z atakowaną komórką i ją niszczą,

• Podstawową komórką odpowiedzi immunologicznej typu humoralnego jest limfocyt B

• Po stymulacji Ag limfocyt B przekształca się w plazmocyta, który produkuje i wydziela swoiste przeciwciała

LIMFOCYT B ROZPOZNAJE ANTYGEN:

• Bezpośrednio (APC),

• pośrednio z udziałem limfocytów Th2

ROZPOZNANIE ANTYGENU PRZEZ LIMFOCYTY B:

• limfocyt B rozpoznaje Ag za pomocą receptora BCR

• rozpoznaje Ag bezpośrednio (bez Th) najpierw APC; pośrednio- konieczny TH2

• z udziałem limfocytów Th

• po stymulacji limfocyty B zaczynają proliferować (proliferacja klonalna)

• limfocyty B przekształcają się w procesie transformacji blastycznej w komórki plazmatyczne,

• część pobudzonych limfocytów B ulega przekształceniu w komórki B pamięci immunologicznej,

• powstałe przeciwciała poszukują Ag , wiążą go w kompleks immunologiczny (np. przyczepi się dopełniacz i je podziurawi)

RODZAJE ODPOWIEDZI HUMORALNEJ

• pierwotna

  • po pierwszym kontakcie z Ag,

  • dominują przeciwciała IgM

• wtórna

  • powstaje po kolejnym kontakcie z tym samym Ag,

  • dominują przeciwciała klasy IgG,

  • przeciwciała te mają większe powinowactwo do Ag,

  • odpowiedź powstaje szybko i dłużej się utrzymuje.

FAZY ODPOWIEDZI TYPU HUMORALNEGO:

• faza utajenia (opóźnienia):

  • od momentu kontaktu z Ag do chwili pojawienia się przeciwciał,

  • po kolejnym kontakcie z tym samym Ag faza utajenia ulega skróceniu.

• faza wzrostu:

  • rośnie poziom przeciwciał aż do osiągnięcia wartości max

  • po ponownym kontakcie z tym samym Ag rośnie szybciej, a miano przeciwciał osiąga większą wartość,

• faza Plateau:

  • ilość przeciwciał pozostaje na tym samym wysokim poziomie,

  • po ponownym podaniu Ag faza ta ulega wydłużeniu

• faza spadku (poziomu przeciwciał):

  • jeśli nie ma stymulacji Ag to obniża się poziom przeciwciała

  • po ponownym podaniu Ag faza ta ulega wydłużeniu

PRZECIWCIAŁA:

• to grupa białek o określonej swoistości,

• należą do dużej grupy białek nazywanych immunoglobulinami.

BUDOWA:

Monomer składa się z :

• 2 łańcuchów ciężkich (H) tej samej klasy,

• 2 łańcuchów lekkich (L) tego samego rodzaju

U góry N-końce, na dole C-końce.

Łańcuch cięzki decyduje o przynależności przeciwciał do określonej klasy immunoglobulin.

• IgM – μ

• IgA – α

• IgG – γ najwięcej w surowicy

• IgD – δ mało

• IgE - ε mało

Poszczególne klasy immunoglobulin różnią się:

• budową

• funkcjami

Łańcuch lekki (L) decyduje o przynależności immunoglobulin do typu:

• κ (kappa)

• λ (lambda)

U człowieka stosunek κ / λ jest równy 1,5.

IMMUNOGLOBULINY MOGĄ WYSTĘPOWAĆ W FORMACH:

• monomerycznych : IgG, IgA, IgD, IgE

• polimerycznych :

  • dimer

  • trimer

  • tetramer (sIgA sekrecyjne na błonach śluzowych – w zależności od środowiska)

  • pentamer – IgM

formy przestrzenne mają łańcuch J. Najwięcej: IgG, IgM, IgA,( IgD, IgE- ilości śladowe)

WSYTĘPOWANIE IMMUNOGLOBULIN:

• w surowicy – wszystkie klasy,

• na błonach śluzowych – sIgA,

• na powierzchni limfocytów B – IgD, IgM.

ODCINKI ZMIENNE ŁAŃCUCHÓW:

W łańcuchu H i L można wyróżnić odcinki:

• V zmienne (variable) – ok. 25-30 % łańcucha – tymi miejscami łączą się one z Ag, różnią się one składem aminokwasowym, decydują o swoistości p/c

• C stałe (constans) – ok. 66-75 % łańcucha – mają stały skład aminokwasowy.

DOMENY ŁAŃCUCHA CIĘŻKIEGO – MIEJSCA ZWIĘKSZONEJ AKTYWNOŚĆI (kształt pętli):

• V_H

• C_H1

• C_H2

• C_H3

DOMENY ŁANCUCHA LEKKIEGO :

• V_L (w części zmiennej)

• C_L (w części stałej)

LOKALIZACJA I ROLA DOMEN:

• V_{H ,} V_L - miejsce wiązania antygenu, przestrzennie dopasowany do epitopu

• C_H1 , C_L – stabilizacja wiązania Ag-Ab

• C_H2 – aktywacja dopełniacza

• C_H3 – cytofilność (wiązanie się przeciwciał z różnymi komórkami)

REGION ZAWIASOWY:

• mają immunoglobuliny klasy : IgG, IgA, IgD

• przeciwciała mogą zmieniać kąt rozwarcia ramion (ułatwia wiązanie się do epitopów antygenów)

Enzym papaina dzieli cząsteczkę przeciwciała na fragmenty:

• Fab – fragment wiążący antygen

• Fc – fragment krystalizujący, tnie poniżej regionu zawiasowego, wiązanie się z różnymi komórkami, do dopełniacza i aktywacja go

ROLA FRAGMENTU Fab:

• wiąże epitopy Ag- zawiera paratop

• stabilizuje wiązanie Ag – Ab

• decyduje o swoistości

PARATOP:

• to część p/c, która bezpośrednio wiąże się z epitopem Ag

• przestrzennie do pasowany do epitopu Ag

ROLA FRAGMENTU Fc:

• aktywuje dopełniacz (Ch2)

• wiąże p/c do powierzchni różnych komórek, ta cecha to cytofilność p/c (Ch3) mogą się wiązać z Ag,

• decyduje o transporcie p/c przez łożysko (Ch3)

• reguluje katabolizm przeciwciał (Ch3)

RECEPTORY DLA PRZECIWCIAŁ:

• receptory dla IgG na neutrofilach ułatwiają proces fagocytozy,

• receptory dla IgE mają komórki tuczne i bazofile, ważne w reakcjach alergicznych

TRANSPORT IMMUNOGLOBULIN PRZEZ ŁOŻYSKO:

• u człowieka przez łożysko przechodzą tylko p/c klasy IgG,

• na komórkach łożyska są receptor Fc dla p/c klasy IgG matki.

STĘŻENIE IMMUNOGLOBULIN ZALEŻY OD:

• wieku,

• płci,

• środowiska

REGULACJA KATABOLOZMU IMMUNOGLOBULIN:

Część immunoglobulin ma stały katabolizm – IgA, IgM.

Katabolizm IgG jest zależna od stężenia:

• prawidłowy 23 dni,

• gdy stężenie jest obniżane, katabolizm jest zwolniony.

IgA:

• organizm wytwarza ich najwięcej,

• dużo na błonach śluzowych mało w surowicy,

• są 3 formy

  • monomeryczne IgA,

  • dimeryczne, trimeryczne sIgA –

    • ma on fragment sekrecyjny SC,

    • łańcuch J, który spina oba monomery,

    • powstaje w grudkach limfatycznych pod błonami śluzowymi.

Podział:

- wolne

- wydzielnicze (sIgA)

POWSTAWANIE sIgA:

• synteza i polimeryzacja IgA,

• wydzielanie (IgA)₂

• wiązanie się (IgA)₂ z receptorem plgR

• endocytoza

• transcytoza

• egzocytoza – uwalnianie s-IgA

ROLA FRAGMENTU SEKRECYJNEGO SC:

• umożliwia transport IgA na powierzchnię śluzówki,

• stabilizuje i ochrania IgA przed enzymami proteolitycznymi

IgA w surowicy:

• 80-90 % to forma monomeryczna,

• reszta to dimery i trimery i tetramery,

• w klasie IgA są podklasy IgA1 i IgA2: IgA1 w surowicy- 80-90%, IgA1, IgA2- wydzieliny (po 50%), IgA2 oporne na enzymy proteolityczne- przewód pokarmowy

IgD:

• dużo na powierchni limfocytów B dziewiczych,

• forma monomeryczna,

• ma bardzo długi region zawiasowy,

• w surowicy w ilościach śladowych

IgE:

• monomeryczna,

• bierze udział w degranulacji komórek tucznych i bazofili,

• wysokie stężenie u alergików.

IgG:

• monomeryczna,

• w surowicy jest jej najwięcej,

• przechodzi przez łożysko,

• ma podklasy G1 – G4

IgM:

• występowanie:

  • na powierzchni limfocyta B

  • w surowicy

• jest pentamerem, heksamer (5% osocze), monomer (b. mało)

• wiązanie Ag-p/c

  • wiązanie wodorowe:

przeciwciało antygen

O - - - - - - - H --------------------O

N - - - - - - -H --------------------N

• elektrostatyczne:

- +

- +

• van der Waalsa:

- ↔ + - ↔ +

+ ↔ - + ↔ -

• hydrofobowe :

P/c | Ag

usunięcie wody

CECHY PRZECIWCIAŁ:

• swoistość,

• wartościowość,

• powinowactwo,

• zachłanność (awidność)

SWOISTOŚĆ P/C:

• wynika z konfiguracji przestrzennej części zmiennych łańcuchów

• część zmienna immunoglobuliny odpowiada za to z jakim epitopem (determinantą) Ag się wiąże

• części zmienne p/c są różne dla p/c wiążących różne epitopy

Wiązanie p/c z Ag wynika z konfiguracji przestrzennej ich części zmiennej i kształtu determinant Ag.

REAKCJE Ag – P/c

• reakcja swoista - antygen uczulający

• reakcja krzyżowa – wspólny epitop Y

X Y Z

surowica surowica brak

rozpoznaje rozpoznaje rozpoznania

go częściowo tylko wspólny

epitop Y

• areaktywność – brak reakcji, brak wspólnych epitopów.

WARTOŚĆIOWOŚĆ PRZECIWCIAŁ:

• to liczba miejsc wiążących Ag jakie ma przeciwciało

• monomer jest 2-wartościowy (IgG, IgD, IgE, IgA),

• dimer jest 4-wartościowy (IgA),

• pentamer jest 10-wartościowy (IgM).

POWINOWACTWO PRZECIWCIAŁ:

• to siła wiązania pojedynczej determinanty antygenowej przez pojedynczy parotop

  • dobre dopasowanie – silne przyleganie – słabe odpychanie,

  • złe dopasowanie – silne odpychanie – słabe przyciąganie.

Wśród p/c o tej samej swoistości mogą być p/c różniące się powinowactwem (dopasowaniem)

ZACHŁANNOŚĆ (AWIDNOŚĆ PREZCIWCIAŁ)

• To siła wiązania wielodeterminantowego Ag przez swoiste p/c.

HETEROGENNOŚĆ IMMUNOGLOBULIN:

Immunoglobuliny mają 3 różne rodzaje markerów antygenowych:

• izotypowe,

• allotypowe,

• idiotypowe.

MARKERY IZOTYPOWE:

• różnice w budowie łańcuchów ciężkich i lekkich.

• Decydują o podziale immunoglobulin na :

  • klasy i podklasy,

  • typy.

• Zjawisko izotypii występuje w surowicy każdego zdrowego człowieka – proces fizjologiczny.

MARKERY ALLOTYPOWE

• zależne są od obecności różnych aminokwasów w części stałej łańcuchów H i L

• uwarunkowane są genetycznie i dziedziczą się zgodnie z prawami Mendla

• mogą być przyczyną immunizacji w następstwie:

• przetoczeń krwi

• przeszczepów allogenicznych

• ciąży

• odmiany allotypowe tworzą układ grupowy białek surowicy

MARKERY IDIOTYPOWE

• są to różnice w budowie części zmiennej łańcuchów polipeptydowych

• decydują o swoistości przeciwciał

• przeciwciała mające tę samą swoistość mają takie same markery idiotypowe

ROLA PRZECIWCIAŁ

• wiążąc antygen neutralizują drobnoustroje

• uczestniczą w cytotoksyczności zależnej od przeciwciał (ADCC)

• aktywują dopełniacz

• uczestniczą w reakcjach alergicznych

• uczestniczą w chorobach autoimmunizacyjnych

• indukują immunofagocytozę

SYNTEZA PRZECIWCIAŁ

• układ odpornościowy jest zdolny do odpowiedzi na nieograniczoną liczbę antygenów

Teoria Burneta – teoria selekcji klonalnej z 1959 r.

• w organizmie istnieje olbrzymia liczba klonów limfocytów gotowych do reakcji z różnymi antygenami

• organizm może wytworzyć ponad 10 miliardów różnych przeciwciał i to jest wystarczające do rozpoznania praktycznie każdego antygenu

Cząsteczka przeciwciała kodowana jest genetycznie.

Przyczyna zmienności przeciwciał leży w organizacji genów odpowiedzialnych za syntezę p/c

KAŻDY ŁAŃCUCH IMMUNOGLOBULINY KODUJĄ ODRĘBNE GENY:

• łańcuch ciężki (H) – chromosom 14

• łańcuch lekki (L)κ – chromosom 2

• łańcuch lekki (L) λ– chromosom 22

Geny, które kodują Ig mają budowę nieciągłą:

- egzony, introny- podlegają procesowi transkrypcji

- następnie introny są usuwane przez cięcie i ma miejsce składanie genu (splicing).

Łańcuch ciężki kodują 4 grupy genów:

• V - koduje część zmienną

• D - koduje część zmienną

• J - koduje część zmienną

• C - koduje część stałą

Łańcuch lekki kodują 3 grupy genów:

• V - koduje część zmienną

• J - koduje część zmienną

• C - koduje część stałą

Źródła różnorodności przeciwciał:

• zmienność rekombinacyjna

• zmienność na złączach

• mutacje

Zmienność rekombinacyjna

• kiedy w organizmie rożnicują się limB, następuje w ich jądrze formowanie ostatecznego genu dla łańcucha ciężkiego,

• gen dla łańcucha ciężkiego powstaje na drodze rekobminacji genów V,D,J,C

  • genów V jest ponad 100

  • D - kilkadziesiąt

  • J- kilka

• C- tylko 5 - tyle ile jest klas Ig

Aby powstał gen dla łańcuch H muszą się do siebie zbliżyć na drodze rekombinacji:

- jeden gen V (spośród wielu)

- jeden gen D

- jeden gen J

- jeden gen C

Łączenie genów:

• 1 z genów D z genem J ; D+J=DJ

• w następnym etapie geny DJ łączą się z 1 genem V;

DJ+V=VDJ (nie może dojść do bezpośredniego połączenia genów V i J )

• łączenie się genów V oraz DJ w prekursorach lim B nie jest całkowicie przypadkowe

• preferowane są geny leżące bliżej siebie, dotyczy to genów D i J oraz V i J

• proces rekombinacyjnego łączenia się różnych genów katalizuje enzym rekombinaza

• enzym rekombinaza rozpoznaje sekwencje sygnałowe leżące przy każdym genie

Dzięki temu, że geny V, D, J istnieją w wielu wariantach w genomie, to ich przypadkowe łączenie w drodze rekombinacji zwiększa możliwość kombinacji.

Każdy gen uczestniczący w kombinacji ma sekwencje sygnałowe:

• od strony proksymalnej jest heptamer (7)

CACAGTG

7 9

• od strony dystalnej jest monomer (9)

ACAAAAACC

Heptamer od nonomeru oddziela wstawka (2 rodzaje) :

- 12 nukleotydowe 7 12 9

- 23 nukleotydowe 7 23 9

Zasada rekombinacji (zasada 12-23)

Sekwencje sygnałowe łączą się tylko wtedy gdy:

- w jednej jest wstawka 12

- w drugiej jest wstawka 23-nukleotydowa

12 łączy sie z 23

Wstawki sygnałowe genów:

• gen V po stronie 3 prawej ma wstawkę 23 nukleotydową V-23

• gen J po stronie 5prim lewej ma wstawkę 23-nukleotydową 23-J

• gen D po obu stronach ma wstawkę 12-nukleotydową 12 - D -12

Połączenie genu D-J:

• gen D może łączyć sie z genem J 12-D-12-23-J

• gen V nie może bezpośrednio połączyć się z genem J bo oba maja 23 V-23 x 23-J

• gen V może połączyć się z genem D V-23-12-D-12

• każdy gen V od końca prim ma tzn. peptyd liderowy

• peptyd umożliwia łańcuchowi immunoglobulin przejścia przez siateczkę środplazmatyczną a potem jest usuwany.

Kodowanie części stałej łańcucha H: geny kodujące część stała łańcucha ciężkiego ułożone są liniowo w kolejności:

Cμ cδ cγ cε cα

IgM IgD IgG IgE IgA -------------- >

Kodowanie łańcucha lekkiego lambda:

• DNA limfocytu B

• pierwszy transkrypt RNA (V1 J2 C2)

• mRNA (V1 J2 C2)

• łańcuch lambda (V1 C2)

Łańcuch Kappa - Tak samo tylko DNA linii zarodkowej

7 mechanizmów generowania zmienności przeciwciał:

• Mnogie geny V linii zarodkowej

• Rekombinacje V-J , V-D-J

• Dodawanie nukleotydów N

• Konwersja genowa

• Niedokładność rekombinacji

• Somatyczne mutacje punktowe

• Dobór łańcuchów lekkich i ciężkich

Po tych operacjach liczba powstałych wariantów przeciwciał wynosi : 10⁷- 10⁸ jest to rzeczywista liczba

Różnorodność przeciwciał wynikająca ze zmienności na złączach:

• dowolne łączenie się różnych wariantów genów- V-D-J daje dużo różnorodnych kombinacji

• ilość kombinacji zwiększa zmienność na złączach

• zmienność na złączach ma miejsce, gdy łączą się geny V i D, D i J

W czasie łączenia może dojść do: (powstaje zmienność)

• delecji (usunięcie) do 20 nukleotydów

• insercji (wstawienie) od 1 do 15 nowych nukleotydów

• doczepienie nowych nukleotydów- proces ten zachodzi bezmatrycowo.

• chwytanie nukleotydów- odcięte w 1 miejscu nukleotydy są przyłączone w innym

Cena jaką płacą limfocyty za powyższe manipulacje:

• mogą powstać kodony nonsensowne

• mogą być one poprawione przez dodatkowe rekombinacje np. wymianę genu V na inny gen V

Mutacje jako czynnik sprzyjający heterogenności przeciwciał:

najczęściej są to mutacje punktowe: guanina ----- > adenina

Skutki mutacji:

• wzrost różnorodności przeciwciał

• zmiana powinowactwa przeciwciał (lepsze wiązanie z antygenem)

• nowa swoistość przeciwciał

• przeciwciała mogą rozpoznać własne antygeny, a to grozi autoagresją

Dalsze etapy syntezy przeciwciał:

• zawsze najpierw syntetyzowany jest łańcuch ciężki (H)

• następnie odbywa się synteza łańcucha lekkiego kappa (K)

• w tym czasie łańcuch ciężki przechodzi do siateczki i czeka na łańcuch lekki

• gdy powstanie łańcuch lekki, to powstaje cząsteczka immunoglobulin Ig

• przeciwciało ma peptyd sygnałowy, co pozwala mu przejść do aparatu Golgiego

• modyfikacja Ig w aparacie Golgiego

• kompletna Ig wędruje do błony komórki i jest wydzielana

Zmiana klas syntetyzowanych przeciwciał:

• każdy dojrzały lim B może produkować przeciwciała o jednej swoistości ale różnej klasy

• w czasie dojrzewania lim B następuje zmiana klas syntetyzowanych przeciwciał

• najpierw na powierzchni komórki pojawia się IgM

• potem IgD o identycznej swoistości

• w tym czasie lim B jest w fazie G₀ cyklu komórkowego I czeka na antygen

Po związaniu swoistego antygenu limB wchodzi w fazę G1 cyklu komórkowego I wytwarza wolne immunoglobulin.

• najpierw IgM a potem inne klasy o tej samej swoistości (bo przeciwko temu samemu antygenowi powstają)

• w danym momencie limB syntetyzuje tylko 1 klasę przeciwciał

Przyłączanie klas to wynik rekombinacji genów:

µ - IgM γ1 - IgG1 α1 - IgA1 γ2 - IgG2 α2 - IgA2 ε - IgE

δ - IgD γ3 - IgG3 γ4 - IgG4

Zmiana klas przeciwciał zachodzi w trakcie odpowiedzi immunologicznej, gdy w narządach limfatycznych proliferują limB.

W zmianie klas pomagaja cytokiny.

Receptory immunoglobulinowe limB (BCR) – BCR tworzą immunoglobuliny klas IgM IgD wbudowane w błonę limB

Receptory BCR – musi mieć też receptor (fragment), który kotwiczy go na błonie komórki

ODPOWIEDŹ KOMÓRKOWA IMMUNOLOGICZNA:

Limfoczyty Tc niszczą:

• komórki zakażone wirusami

• komórki zmienione

• komórki przeszczepionej tkanki

W odpowiedzi tej biorą udział:

• limT cytotoksyczny Tc

• limTh1 (pomocniczy)

• cytokiny

• komórki, które są celem ataku (każda komórka organizmu jeśli zostanie rozpoznana jako nieprawidłowa)

Fazy odpowiedzi komórkowej:

1. faza indukcji

• połączenie Tc z antygenem

• proliferacja Tc

• powstawanie limfocyty T pamięci immunologicznej

Pojawia się niewielka ilość limfocytów T pamięci immunologicznej. Pobudzenie limT cytotoksycznych (CD8) - zdolne do rozpoznania antygenu prezentowanego razem z cząsteczkami MHC klasy I (restrykcja MHC klasy I)

1. faza efektorowa

• uwalnianie cytokin

• zniszczenie komórki docelowej

Rodzaje odpowiedzi komórkowej:

• pierwotna

• wtórna ( jest szybsza bo są już komórki pamięci T)

Metody zabijania komórek przez limfocyty T_c:

• -za pomocą ziarnistości cytotoksycznych- kapsuły wypełnione enzymami

• -indukując w komórce docelowej apoptozę

1. Komórka docelowa + limT cytotoksyczny --- > zmiana lokalizacji ziarnistości cytotoksycznych, z rozproszenia w całej komórce na jedne biegun – po stronie komórki docelowej

2. rozpoznawanie --- > aktywacje i polaryzacje ----- >

3. degranulacja i “śmiertelny cios” --- >apoptoza - uwolnienie związków cytotoksycznych w kierunku komórki docelowej – śmierć komórki – nekroza lub apoptoza.

4. --- > recyrkulacja -- > limT cytotoksyczny -- > rozpoznawanie < ---- komórka docelowa

Limfocyty Tc oddala się od miejsca dzialania na wszelki wypadek aby nie ulec zniszczeniu przez własne związki które uwolnił.

Mechanizm zabijania zależy od ziarnistości cytotoksycznych.

Granulosomy- kapsuły

• ziarna cytolityczne obecne w cytoplazmie limfocytów

• we wnętrzu tych granulosomów znajdują się: perforyny, granzymy

Perforyny:

• cytolityczne glikoproteiny

• tworzą pory w błonie atakowanej komórki

• pośrednio indukują apoptozę

• do utworzenia poru w ścianie komórkowej potrzebne są 3-4 cząsteczki perforyn

• średnica poru ok 14nm

• nieaktywne są zwinięte, potrzebują Ca2+ do aktywacji

Granzymy (fragmentyny):

• proteazy serynowe, trawią białko i chromatynę atakowanej komórki

• mogą indukować apoptozę

LimTc --- > gen FAS-L --- > TCR, perforyny, granzymy

Komórki docelowe --- >FAS , MHC uszkodzenie I śmierć komórki

Mechanizmy zabezpieczające komórki efektorowe przed działaniem własnych czynników cytotoksycznych :

• perforyny nie atakują komórek atakujących, bo mają w ziarnach siarczan chondroityny A, który pełni funkcje ochronne

• na powierzchni limfocytów jest białko, które nieutralizuje perforyny

Mechanizmy cytotoksyczności związane z cząsteczkami z nadrodziny TNF:

Uczestniczące w indukowaniu apoptozy

• FasL(ligand)

• TNF (czynnik nekrozy nowotworu)

• TRAIL

Uruchomienie apoptozy: na pobudzonym limf. Tc rośnie ekspresja liganda Fas (Fas L)

Receptor Fas (śmierci): na pow. kom., które mogą być usuwane na drodze apoptozy

Czastki Fas maja domeny śmierci.

Apoptoza indukowana przez TNF - kom. docelowa musi mieć receptor TNF-R

Atakowana komórka rozpada się na ciałka apoptotyczne

Cytotoksyczność kom. NK (natural killer)- zabijanie spontaniczne

• mogą wywierać efekt cytotoksyczny:

  • bezpośrednio (od razu przez Fas)

  • pośrednio (po drodze pojawienia się przeciwciała)

• bezpośrednio: nie działają z prezentacją z udziałem cząsteczek MHC- mają KIR

• działają wcześniej niż Tc

• element obrony nieswoistej

Cytotoksyczność kom. zależna od przeciwciał (ADCC)

• pośrednia cytotoksyczność

• pomocne są przeciwciała skierowane przeciwko tej komórki do niszczenia

• kom. NK ma receptor dla fragmentów Fc przeciwciał kl. IgG (FcR)

• IgG ułatwiają zabicie komórki docelowej poprzez opsonizację komórki docelowej

Aktywność kom NK (10% wszystkich limfocytów krwi obwodowej)

• bardzo zróżnicowana u ludzi zdrowych,

• u danej osoby aktywność jest względnie stabilna

• u kobiet w ciąży jest obniżona

• u mężczyzn bardziej aktywne

Komórki LAK (Lymphokine Activated Killers)

• limf. aktywowane in vitro po stymulacji dużymi dawkami IL-2

• źródłem jest krew obwodowa

• z Tc

• największa aktywność po 3-4 dniach hodowli dużym stężeniem IL-2

• budziły nadzieję, ale w praktyce okazały się do niczego