ANTYGENY ZGODNOŚCI TKANKOWEJ I PODSTAWOWE PROBLEMY TRANSPLANTOLOGII
IMMUNOLOGIA - badanie zjawisk odpornościowych
Odporność dzieli się na wrodzoną, czyli nieswoistą lub naturalną i na nabytą czyli swoistą
Odporność swoista powstaje na skutek zetknięcia się ustroju z antygenem ( pierwszy kontakt z antygenem daje zdolność do reakcji wtórnej z tym samym antygenem)
Odporność wrodzona jest nieswoista i nie ma pamięci immunologicznej
DOPEŁNIACZ
Grupa ponad dwudziestu różnych białek enzymatycznych
Występują one w krążeniu w postaci proenzymów, których właściwości biologiczne ujawniają się po aktywacji
Składniki dopełniacza są syntetyzowane przez różne komórki (nabłonek jelit, makrofagi, komórki tuczne)
SKŁADNIKI UKŁADU ODPORNOŚCIOWEGO - CZĄSTECZKI BIOLOGICZNIE CZYNNE
IMMUNOGLOBULINY
ANTYGENY HLA
MEDIATORY REAKCJI IMMUNOLOGICZNYCH (cytokiny-zdolność zmiany ekspresji genów w komórkach docelowych i wpływ na syntezę RNA
INTERLEUKINY
CZYNNIK MARTWICY NOWOTWORU
CZYNNIK WZROSTU
KOMÓRKI UKŁADU IMMUNOLOGICZNEDGO
LIMFOCYTY
KOMÓRKI DENDRYTYCZNE
MAKROFAGI
INNE KOMÓRKI
GRANULOCYTY
KOMÓRKI TUCZNE
Limfocyty
Powstają w szpiku kostnym z niezróżnicowanych komórek pnia
W grasicy różnicują się limfocyty T w szpiku limfocyty B
Komórki dendrytyczne
Występują w zrębie węzłów i grudek limfatycznych, błonach śluzowych, skórze i tkance łącznej większości narządów
Prezentują antygen limfocytom pomocniczym
Makrofagi
Wywodzą się ze szpiku kostnego
Prekursory makrofagów krążące we krwi to monocyty(komórki jednojądrzaste)
Występują w wątrobie, płucach, CUN, w śledzionie, skórze i jamach surowiczych
Neutralizują antygeny, niszczą drobnoustroje
Prezentują antygeny komórkom
GRANULOCYTY
Powstają w szpiku kostnym
Trzy rodzaje komórek
neutrofile - obojętnochłonne
Eozynofile - kwasochłonne
Bazofile - zasadochłonne
Komórki tuczne
Mastocyt, komórka tkanki łącznej i błon śłuzowych
Układ immunologiczny
Układ immunologiczny jest identyfikowany anatomiczne z układem chłonnym.
U człowieka ważną rolę w indukowaniu odporności odgrywają struktury nie zaliczane do tkanki chłonnej jak szpik czy skóra.
Układ immunologiczny
Układ chłonny zbudowany jest z narządów ośrodkowych, obwodowych i naczyń chłonnych.
W ośrodkowych narządach chłonnych zachodzi namnażanie, różnicowanie i nabywanie kompetencji immunologicznej zdolność rozpoznawania i reagowania na określony antygen)
Komórki układu immunologicznego (limfocyty, makrofagi i komórki dendrytyczne) pochodzą z prekursorów występujących w szpiku
U ludzi dojrzewanie limfocytów B zachodzi w szpiku, a limfocytów T w grasicy
GRASICA-narząd ośrodkowy
Zbudowana z części korowej i rdzennej
Prekursory limfocytów T (w grasicy noszą nazwę tymocytów) zasiedlają korę grasicy, gdzie proliferują i różnicują się i wydostają się naczyniami chłonnymi i krwionośnymi na obwód
OBWODOWE NARZĄDY CHŁONNE
Węzły chłonne (miejsce namnażania limfocytów i tworzenia przeciwciał)
Śledziona - w miazdze białej część grasiczozależną z limfocytami T i obwodowo położona część grasiczoniezależna z limfocytami B (pierwotne grudki chłonne). Śledziona jest powiązana z układem krwionośnym i jest głównym ośrodkiem syntezy przeciwciał gdy antygen przenika do krwi
Migdałki i grudki chłonne (pojedyncze i skupione)
SWOISTE REAKCJE USTROJU NA CZYNNIKI INFEKCYJNE
Odpowiedź humoralna - zniszczenie obcych cząsteczek występujących w stanie wolnym (pozakomórkowym). Główna rolę odgrywają przeciwciała
Odpowiedź komórkowa-uruchamia się gdy drobnoustroje
pasożytują we wnętrzu komórek
Nadwrażliwość typu późnego-uruchomiona w przypadku gdy patogen nie indukuje ekspresji obcych antygenów na powierzchni komórek w których pasożytuje. Limfocyty w niej uczestniczące wydzielają substancje niszczące zakażoną komórkę
Immunoglobuliny (przeciwciała)
Najważniejsze cząsteczki układu immunologicznego - biorą udział w odpowiedzi typu humoralnego
Produkowane przez plazmocyty
Należą do frakcji gamma-globulin osocza krwi
immunoglobuliny
5 klas - IgM, IgA, IgG, IgD, IgE
Budowa
Cztery łańcuchy polipeptydowe
2 lekkie L i 2 ciężkie H
O klasyfikacji immunoglobulin decyduje swoistość łańcuchów
ciężkich
alfa - α, gamma - γ , epsilon - ε
mi - μ, delta- δ ,
I lekkich
kappa - κ, lambda - λ
immunoglobuliny
Budowa łańcucha immunoglobulin
Część zmienna V, posiadająca wolne grupy aminowe jest odpowiedzialna za wiązanie antygenów
Część stała C, na końcach posiada grupy karboksylowe (odpowiedzialne za funkcje efektorowe )
Funkcje immunoglobulin
Ig G - uczestniczy w odpowiedzi immunologicznej w infekcjach bakteryjnych i wirusowych, przenika przez łożysko, wiąże dopełniacz, wzmaga fagocytozę
IgM - uczestniczy w początkowej fazie odpowiedzi immunologicznej, wiąże dopełniacz, jest pierwszą immunoglobuliną produkowaną w życiu płodowym człowieka od 6 miesiąca życia)
IgA-znajduje się przeważnie na powierzchni błon śluzowych , wiąże antygeny wirusowe, jest najważniejszym przeciwciałem w mleku matek karmiących, występuje w łzach , ślinie i wydzielinach
IgD - indukuje dojrzewanie przeciwciał
IgE - uczestniczy w reakcjach alergicznych i atopowych, łączy się z komórkami tucznymi i bazofilami,monocytami eozynofilami i neutrofilami
GENY KONTROLUJĄCE SYNTEZĘ IMMUNOGLOBULIN
Geny znajdują się w trzech różnych, autosomalnych loci
Geny dla
łańcucha lekkiego
Lambda - chromosom 22 (22q11)
Kappa - chromosom 2 (2p12)
łańcucha ciężkiego
- chromosom 14 ( 14q32)
Część zmienna łańcucha lekkiego jest kodowana przez dwa rodzaje genów : geny odpowiedzialne za syntezę części zmiennych V i geny odpowiedzialne za syntezę części łączących J
Część zmienną łańcucha ciężkiego kodują trzy rodzaje genów V,D i J
GŁÓWNY UKŁAD ZGODNOŚCI TKANKOWEJ
Główny układ zgodności tkankowej (Major Histocompatibility Complex-MHC) odkryto przy okazji badań dotyczących odrzucania przeszczepów skóry u myszy. Antygeny odpowiedzialne za odrzucanie przeszczepu allogenicznego nazwano antygenami transplantacyjnymi lub antygenami zgodności tkankowej. Zespół kodujących je genów określono jako główny układ zgodności tkankowej w odróżnieniu od genów kodujących „słabe” antygeny zgodności tkankowej.
pojęcie MHC wprowadził w 1956 roku G.D. Snell
w 1980 roku J. Dausset, G.D. Snell oraz B. Benacerraf
otrzymali nagrodę Nobla za badania nad MHC
MHC I JEGO BIOLOGICZNE FUNKCJE
Do najważniejszych funkcji kontrolowanych przez MHC należą, m.in.:
wiązanie i prezentowanie antygenów limfocytom T oraz inicjacja odpowiedzi immunologicznej
odrzucanie przeszczepów
reakcja przeszczepu przeciw gospodarzowi (GvHR)
stymulacja limfocytów w mieszanej hodowli MLR
regulacja poziomu niektórych składowych komplementu, C2, C4, czynnik B oraz properdyna
GENY KOMPLEKSU MHC (HLA) U CZŁOWIEKA
układ HLA obejmuje ponad 100 genów charakteryzujących się znacznym polimorfizmem
zlokalizowany jest na chromosomie 6p21.3 (geny sprzężone)
obszar HLA podzielony jest na następujące regiony:
region klasy I, II i III.
REGION KLASY I
region ten obejmuje geny B, C, A, które kodują łańcuchy ciężkie (α) antygenów klasy I
łańcuch ciężki kodowany jest przez 8 eksonów. Ekson pierwszy koduje sekwencję sygnałową-usuwaną jeszcze w obrębie siateczki śródplazmatycznej, drugi do czwartego-kodują domeny od α1 do α3, a piąty do ósmego-odcinek śródbłonowy i odcinek śródplazmatyczny.
REGION KLASY II
obejmuje geny zgrupowane w subregiony DP, DQ, DR
każdy subregion zawiera gen A (kodujący łańcuch α) oraz gen B (kodujący łańcuch β)
każdy z genów składa się z 5 eksonów
ekson pierwszy koduje peptyd prowadzący, ekson drugi i trzeci kodują domeny α1, α2, β1, β2,
ekson czwarty genu A zawiera informacje dotyczącą syntezy domeny cytoplazmatycznej, przezbłonowej i części regionu III, nie ulegającego translacji
ekson czwarty genu B koduje domenę przechodzącą przez błonę i część domeny cytoplazmatycznej
ekson piąty koduje pozostałą część nie ulegającego translacji genu A oraz resztę cytoplazmatycznej domeny genu B
REGION KLASY III
znajduje się pomiędzy regionem klasy I i II
obejmuje geny kodujące cytokiny (m.in. TNF) oraz składowe dopełniacza: C2, Bf i C4
Geny kompleksu MHC tworzą grupę sprzężeniową z genem fosfoglukomutazy, glioksalazy oraz pepsynogenu. Kompleks HLA obejmuje również tzw. pseudogeny, nie ulegające ekspresji z powodu nagromadzonych mutacji.
ANTYGENY KLASY I
geny HLA-A, HLA-B, HLA-C
obecne są na powierzchni wszystkich komórek z wyjątkiem erytrocytów i plemników
ich głównym zadaniem jest prezentacja limfocytom T (CD8+) białek własnych, egzogennych oraz pochodzących z komórek nowotworowych
antygeny klasy I są antygenami transplantacyjnymi
ANTYGENY KLASY I
ANTYGENY KLASY II
charakteryzują się dużym polimorfizmem allelicznym i haplotypowym
występują stale na limfocytach B, makrofagach, komórkach dendrytycznych i komórkach nabłonkowych grasicy
pojawiają się okresowo na powierzchni śródbłonka naczyń nerkowych i naczyń mięśnia sercowego oraz na nabłonkach jelit, oskrzeli, tarczycy i keratynocytach
antygeny tej klasy to tzw. antygeny indukowane (ich ilość wzrasta na powierzchni przeszczepionego narządu w GvHR)
prezentują limfocytom T (CD4+) antygeny zewnątrzpochodne oraz autoantygeny
ANTYGENY KLASY II
ANTYGENY KLASY III
do antygenów klasy II zalicza się składniki komplementu C2, Bf i C4 oraz cytokiny
dopełniacz uczestniczy w obronie przeciwzakaźnej na drodze cytolizy oraz w usuwaniu kompleksów immunologicznych
nie biorą udziału w prezentacji antygenów (nie są białkami błonowymi)
BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY I
BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY I
BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY II
łańcuch α połączony niekowalencyjnie z łańcuchem β
każdy z łańcuchów ma dwie domeny zewnątrzkomórkowe, segment transbłonowy i krótki cytozolowy ogon.
najbardziej zmienne są domeny zewnętrzne α1, β1, które tworzą miejsce wiązania peptydu
BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY II
BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY III
komponenty dopełniacza C2, Bf, C4, properdyna oraz białka surowicy, m.in. Ss (Serum serological)
DZIEDZICZENIE ANTYFENÓW UKŁADU HLA
dziedziczenie w sposób kodominujący, zgodnie z I regułą Mendla
człowiek posiada dwa haplotypy, po jednym od każdego z rodziców
w każdym haplotypie znajdują się 4 geny układu HLA ułożone w kolejności (D, B, C, A)
w populacji ogólnej niektóre haplotypy występują z mniejszą lub większą częstotliwością (nielosowe sprzężenie alleli w haplotypach-niezrównoważenie sprzężeń)
niezrównoważenie sprzężeń może wynikać z wymieszania się różnych populacji o odmiennych częstościach genowych, lub/i selekcji środowiska.
METODY WYKRYWANIA HLA
test mikrocytotoksyczny z limfocytami krwi obwodowej (wykrywanie antygenów klasy I)
metody komórkowe (wykrywanie antygenów klasy II):
-mieszana hodowla limfocytów (MLC-Mixed Lymphocyte Culture), jednostronny test blastyczny w MLC
metody bezpośredniej identyfikacji HLA (HLA genotyping), przy użyciu odpowiedniej sondy molekularnej
identyfikacja za pomocą metod RFLP i PCR
RFLP-polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych
PCR-łańcuchowa reakcja polimerazy
PCR-specyficzna, szybka, wydajna replikacja wybranego fragmentu genomu
1. Etap - termiczna denaturacja dwuniciowego DNA (94 °C)
2. Etap - przyłączenie do zdenaturowanego jednoniciowego DNA primerów, krótkich jednoniciowych oligonukleotydów Utworzenie dwuniciowej struktury primer-DNA określa miejsce rozpoczęcia replikacji (40-60 °C)
3. Etap - na jednoniciowej matrycy DNA synteza przez odporną na wysoka temperaturę polimerazę nici potomnej (72 °C)
Każdorazowe powtórzenie trójetapowego cyklu powinno powodować podwojenie ilości namnażanego materiału
TERMINOLOGIA PRZESZCZEPÓW
przeszczep autologiczny (autograft)-dawcą i biorcą jest ten sam organizm
przeszczep izogeniczny (syngeniczny, isograft)-dawca i biorca są identyczni genetycznie
przeszczep allogeniczny (homologiczny, allograft)-dawca i biorca należą do tego samego gatunku , ale są odmienni genetycznie
przeszczep ksenogeniczny (heterologiczny, xenograft)-dawca i biorca należą do innych gatunków
TERMINOLOGIA PRZESZCZEPÓW
Ze względu na miejsce przeszczepiania wyróżnia się:
przeszczep ortotropowy - wykonywany w tę samą okolicę ciała, w której anatomicznie narząd się znajduje
przeszczep heterotropowy - wykonywany w miejsce anatomicznie odmienne.
CHOROBA PRZESZCZEP PRZECIW GOSPODARZOWI (GvHD)
(Graft versus Host Disease)
zespół groźnych dla życia objawów klinicznych spowodowany obniżoną reaktywnością immunologiczną dawcy
najczęściej rozwija się po przeszczepach szpiku
przyczyną choroby jest oddziaływanie alloreaktywnych i dominujących limfocytów T dawcy z komórkami biorcy (głównie komórkami skóry, wątroby, przewodu pokarmowego)
zapobieganie temu procesowi polega na podawaniu leków immunosupresyjnych oraz eliminowaniu ze szpiku kostnego dawcy dojrzałych limfocytów T
CHOROBA PRZESZCZEP PRZECIW GOSPODARZOWI (GvHD)
(Graft versus Host Disease)
ASOCJACJA NIEKTÓRYCH CHORÓB Z ANTYGENAMI HLA
niektóre antygeny HLA zwiększają ryzyko wystąpienia pewnych chorób (badania statystyczne)
asocjacje antygenów HLA z określonymi chorobami tłumaczy się następująco:
- nasilanie lub osłabianie odpowiedzi immunologicznej
przez określone antygeny HLA
- antygeny HLA mogą pełnić rolę receptora dla danego
czynnika zakaźnego
- podobieństwo antygenów HLA do antygenów
bakteryjnych (tolerancja infekcji)
- współdziałanie z innymi genami warunkującymi
podatność na dana chorobę
ASOCJACJA NIEKTÓRYCH CHORÓB Z ANTYGENAMI HLA
zespół nadnerczowo-płciowy - HLA-B27
zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa - HLA-B27
łuszczyca - HLA-Cw6
celiakia - HLA-DR3
choroba Gravesa-Basedowa - HLA-DR3
cukrzyca typ I - HLA-DR3, HLA-DR4
nużliwość mięsni - HLA-DR3, HLA-B8
toczeń rumieniowaty - HLA-DR3
SM - HLA-DR2
RZS - HLA-DR4