ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Παθοφυσιολογία Ι

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Παθοφυσιολογία Ι Ανοσολογία - Ρευματολογία Υπεύθυνος μαθήματος: Καθηγητής Παθολογίας/Ρευματολογίας, Αλέξανδρος Α. Δρόσος

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας (MHC) Είναι ένα σύνολο στενά συνδεδεμένων και εξαιρετικά πολύμορφων γονιδίων που απαντάται σε όλα τα είδη των σπονδυλωτών Τα γονίδια αυτά κωδικοποιούν την παραγωγή γλυκοπρωτεϊνών οι οποίες εκφράζονται με διαφορετική κατανομή στην επιφάνεια όλων σχεδόν των εμπύρηνων κυττάρων και ονομάζονται αντιγόνα HLA (human leucocyte antigens)

4 HLA αντιγόνα Τα HLA αντιγόνα, καθώς και τα γονίδια που κωδικοποιούν την παραγωγή τους κατατάσσονται σε τρεις κατηγορίες που φέρονται ως τάξεις Ι, ΙΙ και ΙΙΙ Τα τάξεως Ι και ΙΙ αντιγόνα είναι μεμβρανικές γλυκοπρωτεΐνες που αποτελούν μέλη της υπεροικογένειας των ανοσοσφαιρινών και παρουσιάζουν διαφορετική δομή και λειτουργία Τα τάξεως ΙΙΙ αντιγόνα αντιπροσωπεύουν τις πρωτεΐνες C2, C4 και τον παράγοντα Β του συμπληρώματος, μερικές κυτταροκίνες (TNF), ένζυμα, πρωτεΐνες θερμικού στρες και μόρια αντιγονοπαρουσίασης

5 Λειτουργία του HLA αντιγόνου Ο βασικός ρόλος των αντιγόνων HLA συνίσταται στο σχηματισμό συμπλέγματος με τα πεπτίδια των επεξεργασμένων πρωτεϊνικών αντιγόνων και στην παρουσίασή τους στην επιφάνεια των APCs Τα CD 4 + βοηθητικά Τ λεμφοκύτταρα αναγνωρίζουν μόνο τα αντιγόνα συνδεδεμένα με τα τάξης ΙΙ - ΗLA μόρια Τα CD 8 + κυτταροτοξικά Τ λεμφοκύτταρα αναγνωρίζουν τα ξένα αντιγόνα π.χ. ιικά πολυπεπτίδια, μόνο όταν παρουσιάζονται στην επιφάνεια των APCs συνδεδεμένα με τάξης I - HLA μόρια

6 Οργάνωση του MHC του ανθρώπου mouse H-2 complex I K A E S D Qa Tla M K Aa Ab Eb Ea C4 Bf C2 TNF D L Q1 Q2 Qn T1 T2 Tn M1 Mn class I class II class III class I centromere telomere human HLA complex class II (D region) class III class I DPB DPA DQB DQA DRB DRA C4B C4A Bf C2 TNF B C E A H G F

7 Δομή HLA-Ι μορίων Το μόριο των HLA-Ι αντιγόνων αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες, μία βαριά και μία ελαφρά Η βαριά α-αλυσίδα (MB 44 kda) είναι μία πολυμορφική διαμεμβρανική γλυκοπρωτεΐνη. Το εξωκυττάριο τμήμα της συνίσταται από τρία πεδία (α 1, α 2 και α 3 ). Έχει διαμεμβρανικό τμήμα 25 Αα και κυτταροπλασματική ουρά Αα Η ελαφρά β αλυσίδα είναι μία πολυμορφική πρωτεΐνη (ΜΒ 12 kda) που λέγεται β 2 -μικροσφαιρίνη, η παραγωγή της ελέγχεται από ένα γονίδιο του χρωμοσώματος 15

8 Η δομή των HLA αντιγόνων τάξης Ι θέση σύνδεσης με το αντιγονικό πεπτίδιο α 2 α 1 θέση σύνδεσης με το CD8 α 3 β 2 m

9

10 Η σχισμοειδής θήκη

11

12 Σχισμοειδής θήκη HLA τάξεως Ι μορίου Το δάπεδο της θήκης εμφανίζει εσοχές (pockets) A F που είναι θέσεις αλληλεπίδρασης με το αντιγονικό πεπτίδιο A, F σταθερές. Οι υπόλοιπες εμφανίζουν πολυμορφισμό Δέχεται πεπτίδια 9-11 Αα. Σύνδεση μέσω αλληλουχιών αμινοξέων που εφαρμόζουν στις συμπληρωματικές προς αυτές πολυμορφικές εσοχές της θήκης

13 45 Met pocket 74 Asp pocket 45 Met pocket , 159, , , 159, , 147 HLA-Aw68 HLA-A2

14 Δομή HLA-ΙΙ μορίων Τα τάξης ΙΙ HLA μόρια είναι ετεροδιμερή αποτελούμενα από μία α (30-34 kda) και μία β (26-29 kda) αλυσίδα, οι οποίες διαπερνούν την κυτταρική μεμβράνη Τα εξωκυττάρια τμήματα των α και β αλυσίδων διαθέτουν από δύο πεδία α 1, α 2 και β 1, β 2 Συνδέονται με ένα διαμεμβρανικό τμήμα 30 Αα και μία κυτταροπλασματική περιοχή Αα

15 Η δομή των HLA αντιγόνων τάξης ΙΙ θέση σύνδεσης με το αντιγονικό πεπτίδιο β 1 α 1 θέση σύνδεσης με το CD4 β 2 α 2

16

17 Σχισμοειδής θήκη HLA τάξεως ΙΙ μορίου Η σύνδεση των αντιγονικών πεπτιδίων με τη σχισμοειδή θήκη γίνεται με υδρόφοβα αμινοξέα των πεπτιδίων (θέσεις πρόσθεσης) που έχουν συμπληρωματικότητα με τις εσοχές του δαπέδου της θήκης Σχηματίζονται ισχυροί δεσμοί υδρογόνου, σύνδεση σταθερή Σύνδεση σε όλο το μήκος του πεπτιδίου

18 Συγκριτικά χαρακτηριστικά των HLA αντιγόνων Χαρακτηριστικά Τάξεως Ι Τάξεως ΙΙ Δομή 44 kda α αλυσίδα 32 kda α αλυσίδα 12 kda β2 μικροσφαιρίνη 28 kda β αλυσίδα Κύριοι πολυμορφικοί τόποι HLA A, B, C HLA-DR, DQ, DP Ιστική κατανομή Όλα τα σωματικά κύτταρα Αντιγονοπαρουσιαστικά εκτός από ερυθρά και κύτταρα, μερικά τροφοβλάστες Τ κύτταρα, επάγεται σε άλλα είδη κυττάρων Πηγή αντιγόνου Κυτταροπλασματικά, π.χ. Εξωγενή διαλυτά ενδογενή ιικά αντιγόνα πρωτεϊνικά αντιγόνα Σημείο σύνδεσης πεπτιδίου στο HLA Ενδοπλασματικό δίκτυο Ενδοσώματα Μέγεθος αντιγονικού πεπτιδίου 8-9 αμινοξέα αμινοξέα Πεδία σύνδεσης πεπτιδίου α1/α2 α1/β1 Σχισμοειδής θήκη Κλειστή κατά τα δύο άκρα Ανοικτή κατά τα δύο άκρα Θέσεις πρόσθεσης πεπτιδίων Στα δύο άκρα του πεπτιδίου Σε όλο το μήκος του πεπτιδίου Τύπος Τ κυττάρου που τα αναγνωρίζει CD8 Τ κύτταρα CD4 Τ κύτταρα

19

20

21

22 Γενετική των HLA μορίων (Ι) Το MHC εδράζεται στο βραχύ σκέλος του χρωμοσώματος 6 καταλαμβάνει τμήμα περίπου Kb, αντιπροσωπεύει το 0,1% του συνολικού γενετικού υλικού του ανθρώπου Εντός του MHC διακρίνονται τρεις περιοχές (regions), οι οποίες αντιστοιχούν σε τρία μεγάλα αθροίσματα (clusters) γονιδίων τάξης Ι, ΙΙ, ΙΙΙ

23 Γενετική των HLA μορίων (ΙΙ) Η τάξης Ι περιοχή καταλαμβάνει το μισό του MHC κατά το τελομερικό τμήμα του, και περιλαμβάνει τους γενετικούς τόπους που κωδικοποιούν την παραγωγή των βαριών αλυσίδων των HLA-A, B, C αντιγόνων (118 γονίδια) Τα τάξης Ι γονίδια παρουσιάζουν εντυπωσιακό πολυμορφισμό, με αποτέλεσμα να υπάρχουν 60 HLA-A, 138 HLA-B και 40 HLA-C αλληλόμορφα

24 Γενετική των HLA μορίων (ΙΙΙ) Στην τάξεως Ι περιοχή υπάρχουν και τα HLA E, F, G, H γονίδια που λέγονται γονίδια τάξεως 1β και κωδικοποιούν πρωτεΐνες του MHC τάξεως Ι Είναι λιγότερο πολυμορφικά συγκριτικά με τους A, B, C τόπους Έχουν ποικίλη λειτουργία (π.χ. τα προϊόντα των γονιδίων E και G δεσμεύουν αντιγονικά πεπτίδια που αναγνωρίζονται από τα ΝΚ κύτταρα)

25 Γενετική των HLA μορίων (ΙV) Η τάξης ΙΙ περιοχή βρίσκεται στο κεντρομερικό τμήμα του MHC και περιέχει τους στενά συνδεμένους τόπους των α και β αλυσίδων των HLA-DR, DP, DQ αντιγόνων Η DR υποπεριοχή περιλαμβάνει ένα μη πολυμορφικό (μονομορφικό) γονίδιο α-αλυσίδας (DRA) και εννέα γονίδια β- αλυσίδας (DRB1-9) Απ αυτά τα DRB2, DRB6, DRB7, DRB8, DRB9 είναι ψευδογονίδια, ενώ το DRB1 είναι το πιο πολυμορφικό (>130 αλληλόμορφα) Οι DQ και DP υποπεριοχές έχουν δύο Α και δύο Β γονίδια η καθεμία: DQA1, DQA2, DQB1, DQB2 DPA1, DPA2, DPB1, DPB2 Απ αυτά τα DPA2 και DPB2 είναι ψευδογονίδια ενώ τα DQA2 και DQB2 δεν εκφράζονται

26 Γενετική των HLA μορίων (V) Η τάξης ΙΙΙ περιοχή ανευρίσκεται μεταξύ των δύο προηγούμενων και περιλαμβάνει τους τόπους των διαλυτών πρωτεϊνών του συμπληρώματος C 2, BF, C 4 A και C 4 B Εκτός από τα γονίδια που κωδικοποιούν την παραγωγή των HLA μορίων και φέρονται ως κλασικά, στο MHC εδράζονται πλήθος άλλων (μη κλασικών) γονιδίων που ευθύνονται για τη σύνθεση άλλων στοιχείων του ανοσιακού συστήματος (π.χ. TNFα, TNFβ, hsp70, TAΡ) ή άλλων πρωτεϊνών του οργανισμού όπως η 21-υδροξυλάση

27 Γενετική των HLA μορίων (VI) Κάθε άτομο κληρονομεί 6 τάξεως Ι και 6 τάξεως ΙΙ αντιγόνα Ο συνδυασμός των MHC αλληλίων καθενός από τους τόπους που υπάρχουν σε ένα χρωμόσωμα κληρονομείται σαν ενιαία μονάδα που λέγεται απλότυπος Τα σωματικά κύτταρα κάθε ατόμου έχουν 2 HLA απλότυπους Το σύνολο των HLA γονιδίων που κληρονομούνται από τους δύο γονείς χαρακτηρίζει το γονότυπο του ατόμου Ορισμένοι συνδυασμοί HLA αλληλίων βρίσκονται σε συχνότητα μεγαλύτερη από την αναμενόμενη (ανισορροπία σύνδεσης)

28 Η σχέση των HLA αντιγόνων με ορισμένα νοσήματα Νόσημα HLA αντιγόνα Σχετικός κίνδυνος Ρευματοειδής αρθρίτιδα DR4 6 Ινσουλινοεξαρτώμενος διαβήτης DR3 5 DR4 6-7 DR3/4 20 DR3, DQ8/DQw2 30 DR2 0,25 Πέμφιγα DR4 24 Χρόνια ενεργός ηπατίτιδα DR3 14 Σύνδρομο Sjogren DR3 10 Κοιλιοκάκη DR3 12 Αγκυλωτική σπονδυλίτιδα B27 90 IgA νεφροπάθεια DR4 14

29 Συσχέτιση νοσημάτων με τα HLA μόρια Σχετικός κίνδυνος = Relative Risk = RR RR = P+ x C P x C + Απόλυτος κίνδυνος = Absolute Risk = AR AR = P+ C + x P P = συχνότητα νόσου

30 HLA μόρια και νοσήματα Αγκυλοποιητική σπονδυλοαρθρίτιδα (AS) Το μόριο HLA-B27 ανευρίσκεται στο 90% των Kαυκάσιων ασθενών με AS, συγκριτικά με το 9% των μαρτύρων RR = P + x C P x C + = 90 x 91 = 10 x = 91 Άρα: Ένα άτομο HLA-B27 θετικό έχει σχετικό κίνδυνο 91 να αναπτύξει την AS συγκριτικά με άτομο που είναι HLA-B27 αρνητικό

31 HLA-B27 και AS Απόλυτος κίνδυνος = ΑΡ Ρ = 0.4% = συχνότητα AS ΑR = P + C + x Ρ = = Από τα 100 άτομα θετικά για HLA-B27 μόνο 4 θα αναπτύξουν τη νόσο

32 Τέλος Ενότητας

33 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

34 Σημειώματα

35 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

36 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκοντες: Βούλγαρη Παρασκευή, Γουδέβενος Ιωάννης, Δαλαβάγκα Γιοβάννα, Δρόσος Αλέξανδρος, Ελισάφ Μωυσής, Καράσσα Φωτεινή, Κατσούρας Χρήστος, Κοραντζόπουλος Παναγιώτης, Κουλούρας Βασίλειος, Κωλέττης Θεόφιλος, Κωνσταντινίδης Αθανάσιος, Λιάμης Γεώργιος, Λυμπερόπουλος Ευάγγελος, Μηλιώνης Χαράλαμπος, Μιχάλης Λάμπρος, Νάκα Αικατερίνη, Νάκος Γεώργιος, Τσιμιχόδημος Βασίλης. Υπεύθυνος μαθήματος: Αλέξανδρος Α. Δρόσος, Καθηγητής Παθολογίας/Ρευματολογίας «Παθοφυσιολογία Ι. Ανοσολογία - Ρευματολογία». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

37 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]