Αντιγόνα & Ανοσοσφαιρίνες

Transcript

1 Αντιγόνα & Ανοσοσφαιρίνες

2 Ανοσολογικά χαρακτηριστικά των αντιγόνων I Τα αντιγόνα είναι ουσίες ικανές να επάγουν ειδική ανοσιακή απάντηση (ανοσογόνα) Ανοσογονικότητα (immunogenicity) ικανότητα επαγωγής ανοσιακής απάντησης (χυµικής και/ή κυτταρικής) όταν εισέρχονται στον οργανισµό Η ανοσογονικότητα εξαρτάται από το ίδιο το αντιγόνο τις βιολογικές συνθήκες του συστήµατος Ιδιότητα του «ξένου» Mοριακό βάρος Χηµική δοµή υνατότητα αποδόµησης από τα ένζυµα των µακροφάγων Γενετικοί παράγοντες Η δόση & η οδός χορήγησης

3 Ανοσολογικά χαρακτηριστικά των αντιγόνων II Αντιγονικότητα (antigenicity) ικανότητα ειδικής σύνδεσης µε τα τελικά προϊόντα της ανοσιακής απάντησης, ανεξάρτητα από ανοσογονικότητα Μόρια του ανοσιακού συστήµατος που χρησιµοποιούνται για την ειδική αναγνώριση αντιγόνων: Ανοσοσφαιρίνες Μόρια του MHC Υποδοχείς των Τ λεµφοκυττάρων (TcR) Αλλεργιογονικότητα (allerogenicity) ικανότητα επαγωγής αλλεργικών αντιδράσεων Ικανότητα επαγωγής ανοσιακής ανοχής (toloerogenicity)ιδιότητα των αντιγόνων να καταστέλλουν την ειδική ανοσιακή απάντηση

4 Αντιγονικός καθοριστής (antigenic determinant) ή επίτοπος Η περιοχή του µορίου του αντιγόνου που συνδέεται µε αντισώµατα ή υποδοχείς στην επιφάνεια των λεµφοκυττάρων ιαφορετικοί επίτοποι Όµοιοι επίτοποι Πολυσθενές αντιγόνο Οι επίτοποι που αναγνωρίζονται από τα Β- λεµφοκύτταρα -αµινοξέα της επιφάνειας πρωτεϊνών -απαρτίζονται από συνεχόµενα και µη συνεχόµενα αµινοξέα της πρωτεϊνικής αλληλουχίας -είναι δυνατό να σχηµατιστούν µετά φωσφορυλλίωση ή πρωτεόλυση --ορισµένοι επίτοποι επιτυγχάνουν να είναι ανοσογονικοί κάποιοι επίτοποι ενός αντιγόνου επάγουν ισχυρότερη ανοσιακή απόκριση από τους υπόλοιπους του ίδιου µορίου: ανοσοεπικρατικοί (immunodominant)

5 Απτίνες Ουσίες που εµφανίζουν αντιγονικότητα χωρίς να είναι ανοσογόνες, αποκτούν ανοσογονικότητα όταν συνδέονται µε µακροµοριακές πρωτεϊνες (φορείς). Στο σύµπλεγµα φορέα απτίνης οι επίτοποι αποτελούνται από την απτίνη το φορέα την απτίνη και το φορέα Η σύνδεση της δινιτροφαινόλης µε πρωτεϊνικό φορέα προκαλεί την παραγωγή διαφορετικών ειδών αντισωµάτων. Πολλά από τα αντισώµατα αυτά αντιδρούν ειδικά µε την οµάδα της διντριφαινόλης

6 Ανοσοσφαιρίνες Μόρια του ανοσιακού συστήµατος που χρησιµοποιούνται για την ειδική αναγνώριση αντιγόνων: Ανοσοσφαιρίνες Μόρια του MHC Υποδοχείς των Τ λεµφοκυττάρων (TcR)

7 Οι ανοσοσφαιρίνες αναγνωρίζουν µεγάλο εύρος αντιγονικών δοµών διακρίνουν διαφορετικά αντιγόνα συνδέονται µε τα αντιγόνα µε µεγάλη ισχύ Παράγονται από τα Β λεµφοκύτταρα Μεµβρανικές και διαλυτές πρωτεΐνες Εντοπίζονται στην κυτταροπλασµατική µεµβράνη & σε συνδεόµενα µε αυτή οργανίδια στο πλάσµα & στο διάµεσο υγρό των ιστών στην επιφάνεια ανοσοδραστικών κυττάρων που έχουν υποδοχείς για αυτές σε ορισµένες εκκρίσεις

8 Κοινή δοµική µονάδα 2 ελαφρές αλυσίδες (light chains, L) 2 βαριές αλυσίδες (heavy chains, H) Η µοριακή δοµή των ανοσοσφαιρινών H 2 L 2 Ισότυποι αλυσίδων L:κ, λ H:γ, α, µ, δ, ε Ισότυποι ανοσοσφαιρινών: IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) IgA (IgA1, IgA2) IgM IgD IgE ιδιότητες αντισωµάτων κάθε τάξης

9 Οι αλυσίδες των ανοσοσφαιρινών αποτελούνται από επαναλαµβανόµενα τµήµατα Οµόλογα τµήµατα µήκους aa (πεδία) Μεταβλητή περιοχή-v (αµινοτελικά πεδία): ποικιλοµορφία στην πρωτοταγή αµινοξική αλληλουχία Σταθερές περιοχές- C όµοια αµινοξική αλληλουχία για κάθε ισότυπο µία στις L τρεις (C H 1-3)στις γ, α, δ H αλυσίδες τέσσσερις (C H 1-4)στις µ,ε H αλυσίδες IgG Περιοχή µεταστροφής: σύνδεση V µε C- περιοχές Αρθρωτή περιοχή: εύκαµπτη περιοχή µεταξύ των πεδίων C H 1και C H 2

10 Υπερµεταβλητές Περιοχές Τρεις µικρότερες περιοχές 10aa στην µεταβλητή περιοχή Θέση σύνδεσης του αντιγόνου Η ακριβής αµινοξική αλληλουχία των έξι υπερµεταβλητών περιοχών είναι ο κυριότερος από τους παράγοντες που καθορίζουν την ειδικότητα των αντισωµάτων για συγκεκριµένα αντιγόνα

11

12 Πολυµερή Ανοσοσφαιρινών IgM IgA

13 Λειτουργικά τµήµατα ανοσοσφαιρινών Κατά την πρωτεολυτική διάσπαση της IgG προκύπτουν: Fab τµήµα:διατηρεί την ικανότητα σύνδεσης µε το αντιγόνο Fc τµήµα: µεσολαβεί τις περισσότερες από τις ανοσοδραστικές λειτουργίες

14 Η σύνδεση αντισώµατος-αντιγόνου Α. µπορεί να προκαλέσει συγκόλληση καθίζηση εξουδετέρωση λύση (άµεση επίδραση) εξουδετερωτικά αντισώµατα Βιολογική δράση των Αντισωµάτων ή Β. εκδηλώνεται µέσω της κινητοποίησης άλλων ανοσοδραστικών συστηµάτων ειδικά για κάθε τάξη και υποτάξη των ανοσοσφαιρινών υπεύθυνα είναι τα Fc-τµήµατα των αντισωµάτων (ενεργοποίηση της κλασικής οδού του συµπληρώµατος, αλληλεπίδραση µε µεµβρανικούς Fc- υποδοχείς)

15 Οι κυριότερες λειτουργίες των πέντε τάξεων των ανοσοσφαιρινών IgM IgG IgA IgE IgD Η πρώτη ανοσοσφαιρίνη που παράγεται κατά την πρωτογενή ανοσιακή απάντηση Έχει µικρή χηµική συγγένεια αλλά µεγάλη συνάφεια µε τα πολυσθενή αντιγόνα Ενεργοποιεί την κλασική οδό του συµπληρώµατος Η κύρια ανοσοσφαιρίνη του ορού Η µόνη που διέρχεται τον πλακούντα Ενεργοποιεί την κλασική οδό του συµπληρώµατος Η κύρια ανοσοσφαιρίνη των εκκρίσεων Κινητοποιεί φλεγµονώδεις αντιδράσεις, µέσω ειδικών υποδοχέων των σιτευτικών κυττάρων και των βασεόφιλων. Ενεργοποιεί ανοσοδραστικούς µηχανισµούς έναντι των εντερικών παρασίτων Ασαφής ρόλος, µεµβρανικός υποδοχέας για το αντιγόνο

16 Μεµβρανικοί Υποδοχείς για τα Fc-τµήµατα της IgG Οι Fc γ R µεσολαβούν στη φαγοκυττάρωση ανοσοσυµπλεγµάτων και οψονινοποιηµένων µε IgG σωµατίων. διευκολύνουν την προσκόλληση των αντιγονικών σωµατών στη µεµβράνη των φαγοκυττάρων στην επιφάνεια των Β-λεµφοκυττάρων συνδέονται µε IgGανοσοσυµπλέγµατα και αναστέλλουν την ενεργοποίηση τους (µεσολαβούµενη από το αντίσωµα παλίνδροµη αναστολή)

17 Μεµβρανικοί Υποδοχείς για τα Fc-τµήµατα της IgΕ Τα σιτευτικάκύτταρα και τα βασεόφιλαεκφράζουν τους υψηλής συγγένειας Fc ε RI Αντίδραση άµεσης υπερευαισθησίας Σύνδεση Fc ε RIµε IgΕ (απουσία αντιγόνου) Συνάθροιση Fc ε RIκαι IgΕ παρουσία ειδικού αντιγόνου Απελευθέρωση µεσολαβητών φλεγµονής (ισταµίνη) από τα αποθηκευτικά κοκκία των σιτευτικών κυττάρων και βασεόφιλων Σύνθεση λιπιδικής προέλευσης µεσολαβητών και κυτταροκινών

18 Μεµβρανικοί Υποδοχείς για την εκκριτική IgΑ Τοπική ανοσία των βλενογόνων: Τα επιθηλιακά κύτταρα των οργάνων που καλύπτονται από βλενογόνους (έντερο, σιελογόνοι αδένες, βρόγχοι ) εκφράζουν FcR για διµερή IgA (Fc α R-εκκριτική πρωτεΐνη) Έκκριση της IgA Σύνδεση Fc α Rµε τη διµερή IgAστη βασική επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων επαφή µε αίµα Ενδοκύτοση του συµπλόκου Fc α R - IgA Μεταφορά διαµέσου του επιθηλιακού κυττάρου µε κυστίδια Απελευθέρωση στον αυλό Προηγείται: διάσπαση του µορίου της εκκριτικής πρωτεϊνης & το εκκριτικό τµήµατης παραµένει συνδεδεµένο µε το διµερές IgA που απελευθερώνεται

19 ράση της εκκριτικής IgA Καθήλωση των αντιγόνων στο βλεννογόνο και αποδόµηση από πρωτεάσες πριν εισέλθουν στα επιθηλιακά κύτταρα Ανοσιακός αποκλεισµός ( αποκλεισµός αντιγόνων από τη συστηµατική κυκλοφορία και πρόληψη βλαπτικών ανοσιακών µηχανισµών) Η IgA συντίθεται σχεδόν αποκλειστικά από πλασµατοκύτταρα στα οζίδια των βλεννογόνων Η εκκριτική πρωτεΐνη συντίθεται στα επιθηλιακά κύτταρα ανεξάρτητα από την παρουσία IgA Η περίσσεια της εκκριτικής πρωτεΐνης εκκρίνεται µε τη µορφή ελεύθερων µορίων

20 Νεογνική ανοσία Η ανάπτυξη του ανοσιακού συστήµατος του νεογνού είναι ατελής Το µητρικό γάλα παρέχει στο νεογνό χυµικούς και κυτταρικούς παράγοντες Μητρική IgG Εκατοστιαίο ποσοστό συγκέντρωσης ενηλίκου Γέννηση Ηλικία (µήνες) IgA: IgG: παράγεται από Β-κύτταρα που µεταναστεύουν στο µαστό η έκκριση µεσολαβείται από την εκκριτική πρωτεΐνη των επιθηλιακών κυττάρων του αδένα µεταφέρεται στο έντερο του νεογνού δρα µέσω ανοσιακού αποκλεισµού υψηλά επίπεδα µητρικών IgG πριν από τη γέννηση πέφτουν µετά τη γέννηση (3 µήνες) παραγωγή από το βρέφος

21 Ετερογένεια των Αντισωµάτων Τουλάχιστον 10 5 ανοσοσφαιρινικά µόρια µοναδικής αντιγονικής ειδικότητας Η τεράστια ετερογένεια των αντισωµάτων είναι αποτέλεσµα: της µοριακής δοµής των ανοσοσφαιρινών της δοµής των γονιδίων των ανοσοσφαιρινών της ικανότητας των Β-λεµφοκυττάρων να σχηµατίζουν και να τροποποιούν τα γονίδια αυτά αναδιατάσσοντας το χρωµοσωµικό τους DNA The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1987 was awarded to Susumu Tonegawa "for his discovery of the genetic principle for generation of antibody diversity".

22 Μοριακή δοµή των ανοσοσφαιρινών Η αντιγονικήειδικότητα των αντισωµάτων καθορίζεται από την αµινοξικήαληλλουχίατων Vπεριοχών των H και L αλυσίδων. Ο συνδυασµός των H µε τις L αλυσίδες αποτελεί το πρώτο επίπεδο που εξασφαλίζει τον µεγάλο αριθµό θέσεων σύνδεσης του αντιγόνου

23 Τα γονίδια των ελαφρών αλυσίδων κ- αλυσίδες (χρωµόσωµα 2) Μη λεµφικά κύτταρα σταθερό πεδίο: 1 εξόνιο Cκ Μεταβλητό πεδίο: 2 τµήµατα µεταβλητό Vκ (περίπου 100) συνδετικό Jκ (5) Στα ενταγµένα κύτταρα της Β-σειράς: -επιλογή και σύντηξη ενός Vκ και ενός Jκ τµήµατος Μεταγραφή Συρραφή Μετάφραση λ-αλυσίδες (χρωµόσωµα 22) 6-9 Cλ εξόνια καθένα συνορεύει µε ένα Jλ τµήµα

24 Μηχανισµός αναδιάταξης του γονιδίου των κ-αλυσίδων Οι αναδιατάξεις επισυµβαίνουν σε συγκεκριµένες περιοχές (ανασυνδυαστικές αλληλουχίες) Ανάλογα µε τον προσανατολισµό των V τµηµάτων µε τα υπόλοιπα τµήµατα -εξάλειψη -αναστροφή Τα υπεύθυνα V/(D)/J αποδιατακτικά ένζυµα -υπάρχουν µόνο στα Β- και Ταλεµφοκύτταρα, Και -είναι ενεργά µόνο κατά τα πρώιµα στάδια της διαφοροποίησής τους

25 Τα γονίδια των βαριών αλυσίδων Μία περιοχή στο χρωµόσωµα 14 Οι αλληλουχίες των σταθερών περιοχών διατάσσονται σε 1 αντίγραφο καθεµία Επιπλέον : τµήµα ετερογένειας (D H ), 2-3 αµινοξέα 2 αναδιατάξεις

26 Ισοτυπική µεταστροφή των βαριών αλυσίδων Μετά την αναδιάταξη το εξόνιο V/D/J µταγράφεται µαζί µε το γειτονικό C µ εξόνιο Τα εξόνια των άλλων ισοτύπων των βαριών αλυσίδων (µε εξαίρεση το C δ ) δεν µεταγράφονται Απαιτείται διαφορετική αναδιάταξη: ισοτυπική µεταστροφή Η ισοτυπική µεταστροφή δεν επηρεάζει την αντιγονική ιδιότητα του αντισώµατος Μεταβάλλεται η βιολογική δράση Μη αναστρέψιµη διαδικασία Η επιλογή ενός νέου C Η ισότυπου επηρεάζεται από κυτταροκίνες και άλλους παράγοντες που δρουν στα Β-λεµφοκύτταρα

27 Αναδιατάξεις των γονιδίων των ανοσοσφαιρινών και οντογένεση των Β-κυττάρων Αρχικά στάδια ωρίµανσης των Β-λεµφοκυττάρων Ακολουθούν αυστηρή σειρά αναδιάταξη των γονιδίων των βαριών αλυσίδωνταυτόχρονα και στα δύο χρωµοσώµατα επίτευξη λειτουργικού γονιδίου παραγωγή µ αλυσίδων-παραµένουν στο κυτταρόπλασµα αναστολή περαιτέρω αναδιατάξεων στα γονίδια των βαρίων αλυσίδων αναδιατάξεις των ελαφρών αλυσίδων σχηµατισµός κ- ή λ- λειτουργικού γονιδίου παραγωγή ελαφρών αλυσίδων αναστολή αναδιατάξεων έκφραση στη µεµβράνη µορίων ανοσοσφαιρίνης (Β-κύτταρο) Αλληλικός αποκλεισµός- κλωνικός περιορισµόςισοτυπική µεταστροφή

28 Σφάλµατα στην αναδιάταξη των γονιδίων των ανοσοσφαιρινών Ανάπτυξη λευχαιµιών και λεµφωµάτων Λέµφωµα Burkitt το πρωτο-ογκογονίδιο c-mycµετατίθεται στον τόπο των βαριών αλυσίδων µετάθεση t(8,14) µετάθεση του c-mycστα γονίδια των ελαφρών αλυσίδων (2 ή 22) Λεµφοζιδιακό λέµφωµα το πρωτο-ογκογονίδιο bcl-2µετατίθεται στον τόπο των βαριών αλυσίδων µετάθεση t(14,18)