Επίκτητη (ειδική) ανοσία Χυμικό σκέλος

Transcript

1 Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Ιατρική Σχολή Εργαστήριο Μικροβιολογίας Επίκτητη (ειδική) ανοσία Χυμικό σκέλος (αντιγόνα και αντισώματα, Β λεμφοκύτταρα, σύνδεση αντιγόνου-αντισώματος) Μαρία Μαυρούλη Βιολόγος, MSc, PhD Ακαδημαϊκή Υπότροφος

2 Φυσική και επίκτητη ανοσία Μηχανισμοί άμυνας οργανισμού έναντι βλαπτικών περιβαλλοντικών παραγόντων Φυσικοί φραγμοί, ειδικά κύτταρα αίματος και ιστών, αιματογενή δραστικά μόρια Άμεση Πρώιμη (4-96 ώρες) Όψιμη (>96 ωρών) Επαγωγή ΟΧΙ ΝΑΙ ΝΑΙ Ειδικότητα ΌΧΙ ΟΧΙ/ΝΑΙ ΝΑΙ Μνήμη ΟΧΙ ΟΧΙ ΝΑΙ Φυσική ανοσία Ειδική Ανοσία

3 Ανοσιακή απάντηση Φυσική ανοσία (2 φάσεις) Άμεση ανοσία (4 πρώτες ώρες από την εισβολή των παθογόνων) Πρώιμη ή επαγώγιμη ανοσία παραγωγή προϊόντων εξέλιξη ειδικής ανοσιακής απάντησης προσωρινή αναχαίτιση λοίμωξης χρονικά περιθώρια ειδικός λεμφοκυτταρικός κλώνος Επίκτητη ή ειδική ανοσία αμυντικής ικανότητας οργανισμού κατά τις μελλοντικές επαφές του με τα ίδια μακρομόρια

4 Αντιγόνα και αντισώματα Αντιγόνα πρωτεΐνες ή πολυσακχαρίτες πρόκληση ανοσολογικής απόκρισης λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα είναι αντιγονικά μόνο όταν είναι συνδεδεμένα με πρωτεΐνες ή πολυσακχαρίτες. απτίνες: ατελή αντιγόνα, μικρά μόρια, μη ανοσογόνα από μόνα τους, απαιτείται σύνδεσή τους σε πρωτεϊνικό φορέα συστατικά μικροβίων (έλυτρα, κυτταρικό τοίχωμα, μαστίγια, τοξίνες, φάκελοι ιών) μη μικροβιακά αντιγόνα (γύρη, λεύκωμα αυγών, επιφανειακά μόρια ερυθροκυττάρων, πρωτεΐνες του ορού, επιφανειακά μόρια μεταμοσχευμένων ιστών και οργάνων) Ανοσοσφαιρίνες ή αντισώματα: γλυκοπρωτεΐνες που κυκλοφορούν στο αίμα και ενώνονται εξειδικευμένα με τα αντιγόνα που προκάλεσαν την παραγωγή τους

5 Η δομή ενός τυπικού μορίου αντισώματος IgG αντισώματα (IgG Abs): 4 πολυπεπτιδικές αλυσίδες 2 βαριές αλυσίδες (πράσινες) 2 ελαφριές αλυσίδες (κίτρινες) Οι δύο βαριές αλυσίδες συνδέονται μεταξύ τους αλλά και με τις ελαφριές αλυσίδες με δισουλφιδικούς δεσμούς. Σε κάθε μόριο ανοσοσφαιρίνης οι δύο βαριές και οι δύο ελαφριές αλυσίδες είναι όμοιες ώστε το μόριο έχει δίπτυχο άξονα συμμετρίας. Οι βαριές και οι ελαφριές αλυσίδες αποτελούνται από σταθερές και μεταβλητές περιοχές βάσει της ομοιότητας ακολουθίας. Η αμινοτελική περιοχή κάθε αλυσίδας φέρει μεταβλητές περιοχές, ενώ οι υπόλοιπες περιοχές είναι σταθερές.

6 Διάσπαση αντισώματος με μερική επώαση με πρωτεάσες Τα πρωτεολυτικά ένζυμα (πρωτεάσες) που διασπούν την αλληλουχία πολυπεπτιδίων σε συγκεκριμένα αμινοξέα χρησιμοποιήθηκαν για την ανίχνευση της δομής των μορίων αντισωμάτων. πρωτεάση παπαΐνη: διάσπαση των Abs σε 3 μέρη 2 τμήματα Fab (fragment antigen binding): σύνδεση αντιγόνων 1 τμήμα Fc (Fragment crystallizable): κρυσταλλώνεται εύκολα πρωτεάση πεψίνη 1 τμήμα F(ab )2: 2 κλάδοι του Ab παραμένουν συνδεδεμένοι παπαΐνη πεψίνη

7 Οι βραχίονες του αντισώματος ενώνονται με μια ευέλικτη άρθρωση Συμπλέγματα Ag-Ab: γραμμική, τριγωνική ή τετράγωνη μορφή Γωνία μεταξύ βραχιόνων μορίου Ab: 0 ο στη διμερή διαμόρφωση - 60 ο στην τριμερή διαμόρφωση (οι σύνδεσμοι ανάμεσα στους βραχίονες είναι ελαστικοί

8 Περιοχές υπερμεταβλητότητας εντός μεταβλητών περιοχών 3 υπερμεταβλητές περιοχές (HV1, HV2 & HV3), πλαισιώνονται από λιγότερο μεταβλητές περιοχές πλαισίου (FR1, FR2, FR3, FR4). Συγκέντρωση των HV1, HV2 & HV3 στην κορυφή του τμήματος Fab (σημείο συνδέσεως αντιγόνων) καθορισμός εξειδίκευσης περιοχές καθορισμού συμπληρωματικότητας (complementary determining regions, CDR)

9 Αντιγονικοί καθοριστές ή επίτοποι περιοχές ενός αντιγόνου που αναγνωρίζονται ειδικά από αντισώματα Συνεχής ή γραμμικός επίτοπος: ένα μεμονωμένο τμήμα μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας Διαμορφωτικός ή ασυνεχής επίτοπος: αμινοξέα από διαφορετικά μέρη της αλληλουχίας αμινοξέων, που προκύπτουν κατά την αναδίπλωση της πρωτεΐνης

10 Different variable regions Different antigen-binding sites Different specificities

11 Θέσεις πρόσδεσης

12 Ισότυποι ή τάξεις ανοσοσφαιρίνης γ 1, γ 2, γ 3, γ 4 α 1, α 2 Αριθμός και θέση δισουλφιδικών δεσμών μεταξύ των αλυσίδων τους Αριθμός τμημάτων ολιγοσακχαριτών που προσκολλώνται στη βαριά αλυσίδα Βαριές αλυσίδες IgM και IgE: επιπρόσθετη σταθερή περιοχή (αντικατάσταση περιοχής άρθρωσης των γ, δ και α) 4 υποτάξεις IgG: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 και 2 υποτάξεις IgA: IgA1, IgA2

13 Τάξη Ποσοστό στον ορό Εντόπιση Σύνδεση με συμπλήρωμα Διαπερνούν τον πλακούντα Λειτουργία IgG 80% αίμα, λέμφος, έντερο Ναι Ναι ενίσχυση φαγοκυττάρωσης, εξουδετέρωση τοξινών και ιών, προστασία εμβρύου και νεογέννητου IgM 5-10% αίμα, λέμφος, επιφάνεια Β λεμφοκυττάρων Ναι Όχι δραστικές συγκολλητίνες, οι πρώτες που παράγονται στη λοίμωξη IgA 10-15%* εκκρίσεις (δάκρυα, σίελος, βλέννη, εντερικές εκκρίσεις, γάλα), αίμα, λέμφος Όχι Όχι τοπική προστασία στους βλεννογόνους IgD 0.2% αίμα, λέμφος, επιφάνεια Β λεμφοκυττάρων Όχι Όχι ανίχνευση στην επιφάνεια Β κυττάρων στην αρχή της ανοσολογικής απόκρισης IgE 0.002% συνδεδεμένη με τα μαστοκύτταρα και τα βασεόφιλα σε όλο τον οργανισμό, αίμα Όχι Όχι αλλεργικές αντιδράσεις, καταστροφή παρασιτικών σκωλήκων

14 Λειτουργία διαφορετικών τάξεων αντισωμάτων

15 Πενταμερή IgM αντισώματα Kuby J et al., Immunology 2003 Planar or Starfish conformation found in solution. Does not fix complement Kuby J et al., Immunology 2003 Staple or crab conformation of IgM conformation change induced by binding to antigen. Efficient at fixing complement

16 Διμερή IgΑ αντισώματα Πλασματοκύτταρα που εκκρίνουν IgA: συνδετικός ιστός που βρίσκεται ακριβώς κάτω από την εσωτερική μεμβράνη πολλών επιθηλιακών επιφανειών. Διακυττάρωση: poly-ig-υποδοχέας (πλάγιο-βασική επιφάνεια) μεταφορικό κυστίδιο κορυφαία επιφάνεια. Ενζυμικός διαχωτισμός του poly-ig-υποδοχέα εκκριτικό συστατικό (παραμένει συνδεδεμένο με το Fc τμήμα του διμερούς IgA)

17 Μητρικά αντισώματα

18 IgE αντισώματα

19 Ενεργοποίηση Β λεμφοκυττάρων

20 Ενεργοποίηση Β λεμφοκυττάρων Τα αθώα Β κύτταρα απαιτούν απαραίτητα σήματα τα οποία μπορεί να προέρχονται είτε από ένα δραστικό βοηθητικό Τ λεμφοκύτταρο είτε απευθείας από μικροβιακά συστατικά.

21 Ενεργοποίηση Β κυττάρων από θυμοεξαρτώμενα αντιγόνα Δέσμευση του πρωτεϊνικού αντιγόνου από την ανοσοσφαιρίνη επιφανείας του Β κυττάρου Εσωτερίκευση του αντιγόνου και επιστροφή του στην κυτταρική επιφάνεια ως πεπτίδιο δεσμευμένο σε MHC τάξεως ΙΙ μόριο. Αναγνώριση του συμπλέγματος πεπτίδιο-mhc από το βοηθητικό T κύτταρο, που εκπέμπει σήματα ενεργοποίησης στο Β κύτταρο. Θυμοεξαρτώμενα αντιγόνα: Τα αντιγόνα που χρειάζονται τη βοήθεια των Τ κυττάρων για να ενεργοποιήσουν τα Β κύτταρα

22 Ενεργοποίηση Β κυττάρων από θυμοανεξάρτητα αντιγόνα Πολλά συστατικά μικροβίων (βακτηριακοί πολυσακχαρίτες, πολυμερισμένες πρωτεΐνες, λιποπολυσακχαρίτες) μπορούν άμεσα να διεγείρουν τα Β κύτταρα να παράγουν αντισώματα, απουσία βοηθητικών Τ κυττάρων. Αυτά τα μικροβιακά αντιγόνα είναι γνωστά ως θυμοανεξάρτητα.

23 Δράσεις των αντισωμάτων

24 Δράσεις των αντισωμάτων Fab τμήμα

25 Δράσεις των αντισωμάτων Fc τμήμα

26 Εξουδετέρωση Προστασία κυττάρων από τη δράση τοξινών * Νόσος Τέτανος Διφθερίτιδα Χολέρα Άνθρακας Αλλαντίαση Οστρακιά Τροφικές δηλητηριάσεις Οργανισμός Clostridium tetani Corynebacterium diphtheria Vibrio cholerae Bacillus anthracis Clostridium botulinum Streptococcus pyogenes Staphylococcus aureus Εξουδετερωτικά αντισώματα

27 Εξουδετέρωση Παρεμπόδιση ιικής λοίμωξης *

28 Εξουδετέρωση βακτηρίων Αναστολή προσκόλλησης βακτηρίων σε κύτταρα *

29 * Οψωνινοποίηση

30 Παραγωγή αντισωμάτωνκατά την πρωτογενή και δευτερογενή ανοσολογική απόκριση

31 Παραγωγή αντισώματων κατά την πρωτογενή και δευτερογενή ανοσολογική απόκριση +IgA +IgE

32 Activation and Class-switching of B-cells Lineage, Lucy Liu

33 Συγγένεια (Affinity) The strength with which one antigen- binding site binds to one antigenic determinant or epitope

34 Συνάφεια (Avidity) The total strength with which an antibody molecule binds to the antigenic determinants or epitopes

35 Συνάφεια (Avidity) Abbas, Lichtman & Pober: Cellular and Molecular Immunology. W.B. Saunders, 1999

36 Διασταυρούμενες αντιδράσεις (Cross reactions) The ability of an antibody to react with similar epitopes on different antigens

37 Πολυκλωνικά αντισώματα

38 Μονοκλωνικά αντισώματα Το εναιώρημα των σπληνικών λεμφοκυττάρων και πλασματοκυττάρων συντήκεται in vitro μαζί με μυελωματικά κύτταρα ποντικού. Τα υβριδικά κύτταρα διατηρούν την ικανότητα παραγωγής αντισωμάτων, ενώ παράλληλα αποκτούν την ιδιότητα των μυελωματικών κυττάρων να πολλαπλασιάζονται συνεχώς («αθάνατη» κυτταρική σειρά)