Αντιγόνα & Aνοσοσφαιρίνες

Transcript

1 Αντιγόνα & Aνοσοσφαιρίνες Ε. Παρασκευά Αναπλ. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας, Τμήμα Ιατρικής, Παν. Θεσσαλίας Αντιγόνα & Ανοσοσφαιρίνες

2 Αντιγόνα Τα αντιγόνα είναι ουσίες ικανές να επάγουν ειδική ανοσιακή απάντηση (χυμικής και/ή κυτταρικής) όταν εισέρχονται στον οργανισμό Μόρια του ανοσιακού συστήματος που χρησιμοποιούνται για την ειδική αναγνώριση αντιγόνων Ανοσοσφαιρίνες Υποδοχείς B λεμφοκυττάρων (BcR) Υποδοχείς Τ λεμφοκυττάρων (TcR) Μόρια του MHC 1

3 Ανοσογονικότητα των αντιγόνων Η ανοσογονικότητα ικανότητα επαγωγής ανοσιακής απάντησης (χυμικής και/ή κυτταρικής) ενός αντιγόνου εξαρτάται από Ø το ίδιο το αντιγόνο Ιδιότητα του «ξένου» Mοριακό βάρος Χημική δομή Δυνατότητα αποδόμησης από τα ένζυμα των μακροφάγων Πρωτεΐνες>>Πολυσακχαρίτες>>Λιπίδια, Νουκλεϊκά οξέα Ø τις βιολογικές συνθήκες του συστήματος Γενετικοί παράγοντες Η δόση & η οδός χορήγησης 2

4 Αντιγονικός καθοριστής (anlgenic determinant) ή επίτοπος Η περιοχή του μορίου του αντιγόνου που συνδέεται με αντισώματα ή υποδοχείς στην επιφάνεια των λεμφοκυττάρων Διαφορετικοί επίτοποι Όμοιοι επίτοποι Πολυσθενές αντιγόνο -ορισμένοι επίτοποι επιτυγχάνουν να είναι ανοσογονικοί κάποιοι επίτοποι ενός αντιγόνου επάγουν ισχυρότερη ανοσιακή απόκριση από 3 τους υπόλοιπους του ίδιου μορίου: ανοσοεπικρατικοί (immunodominant)

5 Ανοσοσφαιρίνες αναγνωρίζουν μεγάλο εύρος αντιγονικών δομών διακρίνουν διαφορετικά αντιγόνα (ειδικότητα) συνδέονται με τα αντιγόνα με μεγάλη ισχύ Παράγονται από τα Β λεμφοκύτταρα Μεμβρανικές και διαλυτές πρωτεΐνες Εντοπίζονται ü στην κυτταροπλασματική μεμβράνη & σε συνδεόμενα με αυτή οργανίδια ü στο πλάσμα & στο διάμεσο υγρό των ιστών ü στην επιφάνεια ανοσοδραστικών κυττάρων που έχουν υποδοχείς για αυτές ü σε ορισμένες εκκρίσεις 4

6 Η μοριακή δομή των ανοσοσφαιρινών Κοινή δομική μονάδα 2 ελαφρές αλυσίδες (light chains, L) 2 βαριές αλυσίδες (heavy chains, H) H 2 L 2 Δύο όμοιες θέσεις σύνδεσης αντιγόνου Ισότυποι αλυσίδων L: κ, λ H: γ, α, μ, δ, ε ιδιότητες αντισωμάτων κάθε τάξης 5

7 Ισότυποι ανοσοσφαιρινών: IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) IgA (IgA1, IgA2) IgM IgD IgE 6

8 Πολυμερή Ανοσοσφαιρινών IgM IgA 7

9 Οι περιοχές των ανοσοσφαιρινών IgG Ομόλογα τμήματα μήκους aa (πεδία) Μεταβλητή περιοχή-v (αμινοτελικά πεδία): ποικιλομορφία στην πρωτοταγή αμινοξική αλληλουχία Μοναδική σε κάθε αντίσωμα Σύνδεση αντιγόνου 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 8

10 Λειτουργικά τμήματα ανοσοσφαιρινών Fab τμήμα: διατηρεί την ικανότητα σύνδεσης με το αντιγόνο Fc τμήμα: μεσολαβεί τις περισσότερες από τις ανοσοδραστικές λειτουργίες υπεύθυνο για τις ιδιότητες αντισωμάτων κάθε τάξης 9

11 10

12 Βιολογική δράση των Αντισωμάτων Σύνδεση Αντιγόνου-Αντισώματος Εξουδετέρωση Συγκόλληση Καθίζηση Συμπλήρωμα Η σύνδεση αντισώματος-αντιγόνου Α. μπορεί να προκαλέσει ü συγκόλληση ü καθίζηση ü Εξουδετέρωση (άμεση επίδραση) Φαγοκύττωση Φλεγμονή Λύση 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)

13 Οι κυριότερες λειτουργίες των πέντε τάξεων ανοσοσφαιρινών IgM IgG IgA IgΕ 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 την αναγνώριση αντιγόνου από τα Β κύτταρα 12

14 IgG Οι IgG μέσω της πρόσδεσης στους υποδοχείς τους Fc γ R ü μεσολαβούν στη φαγοκυττάρωση ανοσοσυμπλεγμάτων και οψονινοποιημένων με IgG σωματίων. ü διευκολύνουν την προσκόλληση των αντιγονικών σωματών στη μεμβράνη των φαγοκυττάρων 13

15 IgΕ Τα σιτευτικά κύτταρα και τα βασεόφιλα εκφράζουν υψηλής συγγένειας Fc ε RI Αντίδραση άμεσης υπερευαισθησίας ü Σύνδεση Fc ε RI με IgΕ (απουσία αντιγόνου) ü Συνάθροιση Fc ε RI και IgΕ παρουσία ειδικού αντιγόνου ü Απελευθέρωση μεσολαβητών φλεγμονής (ισταμίνη) από τα αποθηκευτικά κοκκία των σιτευτικών κυττάρων και βασεόφιλων ü Σύνθεση λιπιδικής προέλευσης μεσολαβητών και κυτταροκινών IgE movie 14

16 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 R με τη διμερή IgA στη βασική επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων 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 τμήμα της παραμένει συνδεδεμένο με το διμερές IgA που απελευθερώνεται 15

17 Δράση 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 16

18 Νεογνική ανοσία Η ανάπτυξη του ανοσιακού συστήματος του νεογνού είναι ατελής Το μητρικό γάλα παρέχει στο νεογνό χυμικούς και κυτταρικούς παράγοντες Εκατοστιαίο ποσοστό συγκέντρωσης ενηλίκου Γέννηση Μητρική IgG Ηλικία (µήνες) IgA: 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 IgG: υψηλά επίπεδα μητρικών IgG πριν από τη γέννηση πέφτουν μετά τη γέννηση (3 μήνες) παραγωγή από το βρέφος 17

19 Ετερογένεια των Αντισωμάτων Τουλάχιστον 10 5 ανοσοσφαιρινικά μόρια μοναδικής αντιγονικής ειδικότητας Η τεράστια ετερογένεια των αντισωμάτων είναι αποτέλεσμα: v της μοριακής δομής των ανοσοσφαιρινών v της δομής των γονιδίων των ανοσοσφαιρινών v 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 gene1c principle for genera1on of an1body diversity". 18

20 Μοριακή δομή των ανοσοσφαιρινών Η αντιγονική ειδικότητα των αντισωμάτων καθορίζεται από την αμινοξική αληλλουχία των V περιοχών 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 19

21 Δομή των γονιδίων των ανοσοσφαιρινών κ- αλυσίδες Μη λεμφικά κύτταρα Σταθερό τμήμα: 1 εξόνιο Cκ Μεταβλητό τμήμα: 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 Βαριές αλυσίδες Τα υπεύθυνα αναδιατακτικά ένζυμα -υπάρχουν μόνο στα Β και Τ λεμφοκύτταρα, -είναι ενεργά μόνο κατά τα πρώιμα στάδια της διαφοροποίησής τους 20

22 Αναδιατάξεις των γονιδίων των ανοσοσφαιρινών και οντογένεση των Β-κυττάρων Στον μυελό ü αναδιάταξη των γονιδίων των βαριών αλυσίδων ü παραγωγή μ αλυσίδων- παραμένουν στο κυτταρόπλασμα ü αναδιατάξεις των ελαφρών αλυσίδων ü παραγωγή ελαφρών αλυσίδων ü έκφραση στη μεμβράνη μορίων ανοσοσφαιρίνης (Β-κύτταρο) Στα περιφερικά λεμφοειδή όργανα Ισοτυπική μεταστροφή 21

23 Aναδιάταξη & μεταγραφή των σταθερών τμημάτων γ, ε και α ισοτυπική μεταστροφή Ισοτυπική μεταστροφή των βαριών αλυσίδων 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 22 κυτταροκίνες και άλλους παράγοντες που δρουν στα Β-λεμφοκύτταρα

24 Πολυκλωνικά Αντισώματα Ανοσοποίηση: η παραγωγή ειδικών αντισωμάτων σε πειραματόζωα μετά από ένεση του αντίστοιχου αντιγόνου Aντιορός: ο ορός που περιέχει τα ειδικά αντισώματα σε μεγάλη συγκέντρωση Τα αντιγόνα έχουν περισσότερους από ένα επιτόπους παράγεται ετερογενές μείγμα αντισωμάτων (πολυκλωνικό αντίσωμα) κάθε αντίσωμα στρέφεται εναντίον ενός από τους επιτόπους Διαφορετικά αντιγόνα έχουν κοινούς επιτόπους διασταυρούμενη αντίδραση Πολυκλωνικό αντίσωμα που δημιουργείται έναντι ενός αντιγόνου μπορεί να αντιδρά και με άλλο αντιγόνο που έχει κοινούς επιτόπους 23

25 Μονοκλωνικά αντισώματα Πανομοιότυπα αντισώματα Αναγνωρίζουν έναν μόνο επίτοπο The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1984 was awarded jointly to Niels K. Jerne, Georges J.F. Köhler and César Milstein "for theories concerning the specificity in development and control of the immune system and the discovery of the principle for produc1on of monoclonal an1bodies". 24

26 Μονοκλωνικά αντισώματα monoclonal Ab movie.mov Για την παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων χρησιμοποιούνται υβριδώματα: προέρχονται από σύντηξη v ενός Β-κυττάρου που παράγει αντισώματα v ενός κυττάρου από όγκο (μυέλωμα) που πολ/ζεται αέναα σε φυσιολογικό θρεπτικό υλικό δεν πολ/ζεται σε θρεπτικό υλικό επιλογής Επιλογή κλώνου Παρασκευή μονοκλωνικού αντισώματος 25

27 Χρήση των μονοκλωνικών αντισωμάτων ü Αναγνώριση μεμβρανικών δεικτών ü Ανοσοδιάγνωση ü Διάγνωση ü Θεραπεία όγκων ü Θεραπεία άλλων ασθενειών ü Λειτουργική ανάλυση των μεμβρανικών μορίων και των μορίων που εκκρίνονται από τα κύτταρα 26

28 Τα τελευταία χρόνια τα μονοκλωνικά αντισώματα είναι δυνατόν να παρασκευαστούν με γενετικές τεχνικές Πιθανή ανοσογονικότητα 27

29 Αντιγόνα & Ανοσοσφαιρίνες Sherwood Εισαγωγή στη Φυσιολογία του Ανθρώπου Κεφ. 11, Άμυνες του οργανισμού σελ Rhoades Ιατρική Φυσιολογία Κεφ. 10, Ανοσολογία σελ Vander Φυσιολογία του Ανθρώπου Κεφ. 20, Μέρος Α: Ανοσολογία Υποδοχείς των Β Λεμφοκυττάρων σελ. 920 "Ganong's Ιατρική Φυσιολογία Κεφ. 3: Ανοσία Λοίμωξη και Φλεγμονή Ανοσοσφαιρίνες σελ Η γενετική βάση της ποικιλομορφίας του ανοσολογικού συστήματος σελ