Curs 8: Magia prelucrarii și prezentarii antigenului

Transcript

1 Curs 8: Magia prelucrarii și prezentarii antigenului Prelucrarea antigenului Legarea si asimilarea antigenului Nivelurile scăzute de particule sau antigene solubile Nivelurile ridicate de particule sau antigene solubile Proteine virale sau proteine tumorale produse intracelular Prelucrarea antigenului Prelucrarea de catre MHC clasa I TAP (transportor cu prelucrare de antigen) Prelucrarea de catre MHC clasa II Lanțul invariabil Interacțiunea peptid antigenic-mhc Prezentarea antigenului Prezentarea antigenului către celulele T Recunoașterea asociata de peptide antigenice și MHC Superantigene Celulele prezentatoare de antigen Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 1

2 Pentru a menține supraviețuirea organismului, celulele sistemului imunitar trebuie să fie capabile să recunoască și să elimine antigenele care intră în organism. Antigenele care nu intră ușor in celula, cum ar fi bacteriile sau proteine mari, sunt recunoscute de celule numite celule prezentatoare de antigen (APC), cum ar fi macrofage sau limfocite B. Aceste celule sunt numite celule prezentatoare de antigen (APC), deoarece acestea internalizeaza antigenul și il prelucrează pentru prezentare la receptorii specifici asociati cu limfocite T CD4+. În contrast, antigenele care intra în celulă si locuiesc in interiorul celulei, cum ar fi virusurile, sunt prelucrate de către celula gazdă pentru prezentare la receptori specifici asociati cu limfocitele T CD8 +. Antigenul este prezentat ca o secvență peptidică scurtă în asociere cu o proteină de suprafață celulară codificata în interiorul complexului major de histocompatibilitate (MHC) de catre celulele prezentatoare de antigen. Astfel, moleculele MHC prevăd prezentarea extracelulara de peptide antigenice care au fost internalizate și prelucrate în mediul intracelular. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 2

3 LEGAREA SI ASIMILAREA ANTIGENULUI Legarea și asimilarea antigenului în celulă depinde de starea fizică a antigenului și de tipul de celule implicate. NIVELURI SCAZUTE DE PARTICULE SAU ANTIGENE SOLUBILE Nivelurile scazute de antigen se leagă la un receptor specific de imunoglobulină exprimat pe celulele B și sunt internalizate printr-un proces cunoscut sub numele de endocitoză. De asemenea, antigenele se pot lega de receptorul lor specific cu ajutorul unei imunoglobuline atașata la un macrofag prin receptorii pentru porțiunea Fc ai imunoglobulinei. In acest mod, imunoglobulina legata de receptorul Fc captează antigenul, iar complexul receptor de antigen-imunoglobulină-fc sufera procesul de endocitoza. Aceste antigene se vor asocia cu moleculele MHC clasa II după prelucrare. NIVELURI RIDICATE DE PARTICULE SAU ANTIGENE SOLUBILE Nivelurile ridicate de antigen sunt înghițite nespecific de catre macrofage prin fagocitoza. Aceste antigene se vor asocia cu moleculele MHC clasa II după prelucrare. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 3

4 PROTEINE VIRALE SAU PROTEINE TUMORALE PRODUSE INTRACELULAR Aceste antigene scapa de legarea și de preluarea de către celulele B și macrofage. Proteinele mari produse de virusuri sau tumori vor fi degradate de celulele somatice intracitoplasmatic în peptide mai mici și se vor asocia cu molecule MHC clasa I. Antigene extracelulare preluate prin fagocitoza sau endocitoză merg direct la endozomi și/sau la lizozomii pentru degradarea antigenului și legarea pe moleculele MHC clasa II. Enzimele endozomale și/sau lizozomale descompun proteinele în fragmente peptidice conținând o secvență scurta de aminoacizi. Moleculele MHC clasa II nou sintetizate vor fi transportate de la nivelul reticulului endoplasmatic (RE) la endozomi si/sau lizozomi, unde se vor asocia cu fragmente de peptide derivate din antigene extracelulare. Pe de altă parte, proteinele antigenice intracelulare sunt transformate în peptide mici în proteozomi, care conțin proteaze. Aceste peptide se vor atasa la proteine transportatoare care le vor muta la RE pentru a interacționa cu moleculele nou sintetizate MHC clasa I. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 4

5 Calea de procesare a HLA Clasa I Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 5

6 PROCESAREA ANTIGENULUI Prelucrarea antigenului implică degradarea antigenului intern sau extern în secvențe peptidice scurte și asocierea peptidelor cu molecule MHC. Două clase distincte de molecule MHC, MHC clasa I și MHC clasa II, regleaza prezentarea antigenelor la celulele CD8 + sau CD4 +. Localizarea antigenului, extracelular sau intracelular, determină care dintre moleculele MHC vor lega peptida. Peptidele derivate din proteine antigenice care sunt stocate în interiorul celulei, cum ar fi proteine virale, se leagă de molecule MHC clasa I, în timp ce peptidele derivate din proteine antigenice care se află inițial în afara celulei, cum ar fi fie proteine bacteriene sau proteine mari atașate de haptene mici, se leaga de moleculele MHC clasa II. CALEA DE PRELUCRARE MHC clasa I Proteină antigenica -> proteozom -> fragment de peptidă eliberat in citosol -> legare de proteine TAP -> transport la RE Lanț α clasa I nou sintentizat și microglobulina β2 -> trasnport la ER -> calnexina se leagă la lanțul α -> fragmentul de peptidă și microglobulina β2 se leagă la lanțul α - > eliberarea unui lanț de calnexina -> complexul este transportat la aparatul Golgi -> glicozilare în aparatul Golgi -> formarea veziculelor de secreție -> eliberare la nivelul membranei plasmatice. Lanțul alfa nou sintetizat și beta-2-microglobulina a moleculei MHC clasa I sunt sintetizate și translocate prin ribozomii la reticulului endoplasmatic (RE) si nu interacționează numai între ele, ci și cu fragmente de peptide antigenice procesate de proteozomi. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 6

7 Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 7

8 TAP - TRANSPORTOR ASOCIAT CU PRELUCRARE DE ANTIGEN TAP este o proteină care transportă peptide mici în citosol la RE, astfel încât acestea să poată fi legate de molecule MHC clasa I. Pentru ca peptidele antigenice mici situate în citosol sa se atașeaze la molecule de clasa I, acestea trebuie transportate din citosol la RE de o proteina transportor, TAP, care este specifica pentru dimensiunile peptidului și secvența de aminoacizi. Prin acest mod, de legare a peptidelor mici antigenice, TAP exclude posibilitatea ca moleculele de clasa I sa lege proteine mari neprelucrate. Din RE, complexul peptidă antigenică molecula clasa I trece in aparatul Golgi, unde are loc glicozilarea înainte de exportul complexului la suprafața celulei. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 8

9 CALNEXINA Calnexina este o proteină membranara integrala de transport de 88-kd a RE care se leagă la lanțul α al MHC clasa I după eliberarea din ribozom în lumenul RE astfel încât lanțul α nu va părăsi RE până când nu leagă atât o secvență peptidica scurta și o β2 microglobulină. Moleculele de clasa I din RE care sunt în așteptare pentru a lega peptidele sunt păstrate în RE prin legarea calnexinei de lanțului α. Pentru ca moleculele de clasa I sa treaca de la RE la aparatul Golgi, calnexina trebuie să se decupleze de lanțul α. Această decuplare a calnexinei de lanțul α necesită ca atât secvența peptidică scurta și β2 microglobulina sa se lege de lanțul α. Dupa decuplarea de calnexina, complexul microglobulina-peptidă cu catenă β2 α este transportat către și prin aparatul Golgi pentru glicozilare și apoi într-o veziculă secretoare care se mișcă la exteriorul membranei plasmatice. Rezultatul acestui proces de control și echilibru este faptul că nici o molecula MHC clasa I libera nu este prezenta pe suprafața celulei pentru a lega antigene exogene. In acest mod, receptorul celulei T CD8 + se concentrează asupra celulelor care sunt infectate în mod activ și, astfel, exprima o peptidă antigenică a agentului infecțios intracelular în locusul de legare a MHC clasa I. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 9

10 BREFELDIN A Brefeldin A este un medicament care blochează specific trecerea complexelor peptide antigenice - MHC clasa I prin aparatul Golgi, si nici un complex peptidă antigenica-mhc clasa I nu este exprimat pe suprafața celulei. Daca acest medicament este prezent, complexul MHC de clasa I-peptidă antigenică se va acumula intracelular și nu vor fi detectate pe suprafața celulei. Acest lucru va arăta că mișcarea complexelor prin aparatul Golgi, și glicozilarea lor, sunt esențiale pentru ambalarea complexelor în vezicule secretorii pentru exprimare la suprafața celulei. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 10

11 CALEA DE PRELUCRARE MHC clasa II Proteină antigenică -> endozom/lizozom -> fragment de peptidă nou sintetizata de molecule clasa II -> transport la RE și se leaga cu proteine lanț -> transport la aparatul Golgi -> transport la endozomi/lizozomi -> eliberare de molecule clasa II -> moleculele clasa II se leagă de fragmentele de peptide antigenice -> transport la suprafața celulei. Spre deosebire de moleculele de clasa I, moleculele MHC de clasa II se asociaza cu fragmente de peptide antigenice care sunt derivate de la antigene exogene care au fost endocitate în endozomi/ lizozomi la nivelul citosolului. Moleculele nou sintetizate de clasa II sunt transportate la RE și apoi direct la aparatul Golgi. Din Golgi, moleculele de clasa II se misca fie in endozomi sau lizozomi, unde se leagă de fragmente de peptide, spre deosebire de fragmentele de peptide de legare in RE așa cum se întâmplă pentru molecule de clasa I. O moleculă care ajută la reglarea transportului specific pentru moleculele de clasa II la endozomi/lizozomi si pentru legarea fragmentului de peptidă se numește lanț invariant. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 11

12 Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 12

13 E Calea de procesare a HLA Clasa II Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 13

14 LANTUL INVARIANT Lanțul invariant direcționează mișcarea moleculelor de clasa II nou sintetizate în aparatul Golgi și apoi in compartimentul endolitic. Lanțul invariant de asemenea, previne legarea peptidelor antigenice la molecule de clasa II, cel puțin până când molecula de clasa II ajunge in compartimentul endolitic, unde peptidele antigenice și moleculele de clasa II se leagă împreună pentru prima dată. Este încă un punct de dezbatere cu privire la locatia exacta a locusul de legare a peptidelor pe moleculele de clasa II, dar cele mai multe date arată că legarea are loc în cadrul endozomilor sau lizozomilor unde mediul devine din ce in ce mai acid. Astfel, o combinație de ph și proteaze acide în cadrul endozomilor/ lizozomilor scindează lanțul invariant din molecula de clasa II și expune situsul de legare la peptide. Complexul peptidă antigenică-moleculă clasa II MHC, se mută la suprafața celulei. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 14

15 Clorochina Clorochina este un medicament care ridică efectiv ph-ul endozomilor și lizozomilor, făcând astfel mediul mult mai bazic. Un mediu bazic în aceste compartimente previne degradarea proteinelor în peptide mici antigenice. Utilizarea acestui medicament împiedică procesarea antigenului și, în consecință, previne producerea de peptide antigenice care se leaga de moleculele MHC clasa II în endozomi. Acesta este un instrument experimental care este folosit pentru a arăta că procesarea antigenului este necesară pentru a obține un răspuns imun conditionat de MHC clasa II. Analiza acestor molecule prin cristalografie cu raze X arată că fiecare genă HLA codifică regiuni ale moleculei intacte care furnizează un locus de legare pentru secvențe peptidice scurte de antigen. Natura variabilă a moleculei MHC este localizata în primul rând la aceste locusuri de legare de peptide, care permit gazdei să prezinte o multitudine de antigene invadatoare. Toate moleculele MHC de pe suprafața unei celule particulare prezentatoare de antigen leagă aceeași secvență lineară de aminoacizi din antigenul prelucrat. In acest mod, toate complexele MHC-peptidă de pe suprafața unei APC sunt capabile de a se asocia cu un singur receptor specific al celulelor T. Lungimea secvenței peptidei în asociere cu molecule MHC este importanta, deoarece cu cat mai scurtă este lungimea peptidului antigenic, cu atât mai probabil este ca proteinele prezente în mod normal în celula vor conține, de asemenea, aceeași secvență de aminoacizi. Această posibilitate înseamnă că celulele imune ar putea recunoaște proteinele proprii și sa reacționeze împotriva lor. Prin urmare, peptidele antigenice trebuie să aibă o lungime care să asigure recunoașterea acestora de către receptorul celulei T ca antigen. 15 Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu

16 INTERACTIUNEA PEPTID ANTIGENIC-MHC Peptidele care se leagă la locusurile MHC clasa I sunt, de obicei, între 8 și 10 aminoacizi lungime, în timp ce peptidele care se leagă la MHC clasa II sunt, de obicei, între 12 și 24 aminoacizi. Secvența peptidică se leagă strâns la molecula MHC în mai multe puncte, astfel că recunoașterea de către receptorul celulei T poate avea loc înainte ca peptida sa se decupleze de molecula MHC. Cerința pentru ca o secvență de peptidă scurta sa se lege la molecula MHC înseamnă că cele mai multe antigene proteice trebuie să fie dezmembreze în peptide mai mici pentru a distruge structura secundară și terțiară a antigenelor mari proteice. Unele proteine antigenice, cum ar fi insulina externa, necesită dezintegrare limitată pentru a expune epitopul antigenic necesar legarii la molecula MHC, în timp ce altele, cum ar fi fibrinogenul extern, nu necesita dezmembrare. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 16

17 Procesarea si prezentarea antigenului MHC clasa II Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 17

18 Procesarea si prezentarea antigenului MHC clasa I Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 18

19 PREZENTAREA ANTIGENULUI PREZENTAREA ANTIGENULUI LA CELULELE T Prezentarea antigenului este, strict vorbind, activarea celulelor T, prin intermediul receptorilor de celule T, care recunosc specific peptide antigenice în asociere fie cu MHC clasa I sau molecule MHC clasa II pe suprafața celulelor prezentatoare de antigen (APC). Este demn de remarcat faptul că celulele B sunt capabile sa recunoasca și sa lege anumite antigene fără restricții din partea MHC din cauza receptorilor lor antigenici de suprafață celulară, de imunoglobulină sau anticorp. Celula T este celula primară care răspunde la prezentarea antigenului. Celulele T recunosc antigenul doar în contextul moleculelor MHC adecvate. Prin urmare self MHC este necesar pentru prezentarea antigenică efectivă a celulelor T, care sunt activate pentru a oferi ajutor celulelor T sau pentru a deveni citotoxice. Celulele T CD8+, de obicei, citotoxice, recunosc antigenul numai în asociere cu moleculele de clasa I MHC. Celule T CD4+, de obicei celulele T-helper, sunt limitate la recunoașterea antigenului numai în asociere cu molecule MHC clasa II. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 19

20 RECUNOASTEREA ASOCIATA A PEPTIDULUI ANTIGENIC SI MHC Două teorii pot explica cerința ca un antigen dependent de celule T trebuie prezentat împreună cu antigene MHC pentru a genera un răspuns imun eficient. Conform teoriei dublei recunoașteri, o celula T poate purta două tipuri distincte de receptori, un receptor de legare la peptide antigenice și celălalt pentru legarea de molecule MHC. Cealaltă teorie, cea a recunoașterii asociate, impune ca celula T sa prezinte un receptor capabil sa recunoasca atât peptide antigenice cat și molecule MHC. Cele două teorii de recunoaștere, au fost testate. Celule T rezultă din fuziunea unei celule T parentală cu un antigen definit (A) și specificități MHC (k) cu o celulă T care poartă antigen diferit (B) și specificități MHC (1). Teoria recunoașterii asociate susține că un astfel de hibrid de celule T va răspunde si va prolifera ca răspuns la specificitățile antigen-mhc a celulei originale parentale (Ak sau B1), dar nu A1 sau Bk. Dacă, pe de altă parte, dubla recunoaștere a moleculei de antigen și MHC de două tipuri distincte de receptori de pe celulele T este eficace, o astfel de celulă hibridă T ar trebui să răspundă la toate cele patru specificități antigen-mhc: Ak, B1, A1, și Bk, datorită asociație independente de antigen de celule T și receptori MHC. Astfel de răspunsuri nu au fost gasite când au fost testate hibrizi de celule T. Toate dovezile experimentale au sprijinit până acum teoria recunoaștere asociate de antigen și MHC de catre celulele T. Acum stim ca un receptor al celulelor T singur recunoaște atât MHC și cat specificități antigenice. Mai recent, cunoștințe detaliate despre structura moleculei MHC și propria sa capacitate de a lega antigenul peptidic, a rafinat înțelegerea noastră despre recunoașterea antigenului celular de catre celula T. Interpretarea mai exactă a modului de legare a receptorul celulei T (TCR) la antigen și la moleculele MHC clasa I în cazul celulelor T CD8+ și clasa II, în cazul celulelor T CD4+, este descrisa in continuare. TCR se cuplează cu complexul peptida antigenică-mhc, celule T CD4+ se leaga de o regiune conservată a moleculei MHC clasa II, și moleculele CD8+ se lega la o regiune conservată a MHC clasa I. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 20

21 Recunoastere asociata D A Recunoastere dubla NU A.B=Specificitate antigen receptor K.I=Specificitate MHC receptor Recunoasterea asociata versus recunoasterea antigenica duala de catre celulele T Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 21

22 Recunosterea antigenului de catre celulele T Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 22

23 SUPERANTIGENE Superantigenele sunt anumite glicoproteine virale și bacteriene care se leaga la TCR și antigene MHC clasa II în afara locusului convențional de legare pentru peptide antigenice, ceea ce duce la activarea nespecifică a mai multor clone de celule T. În timp ce un singur antigen sau peptidă poate fi recunoscut de către sau este imunogen pentru un număr mic de clone de celule T, o categorie aparte de antigene, cunoscut sub numele de superantigene, au capacitatea de a stimula mai multe clone de celule T. Superantigenele, care au fost identificate până în prezent ca glicoproteine virale și bacteriene, sunt super-stimulatori de celule T, deoarece acestea sunt capabile să se lege la un număr mare de receptori de celule T prin secvențele Vβ, precum și la moleculele MHC clasa II intr-un alt locus de legare. Legarea superantigenelor la regiuni relativ nonpolimofice ale molecule MHC și TCR promovează adeziunea celulelor T la celule prezentatoare de antigen, indiferent de specificitate TCR. Astfel de interactiune a TCR cu moleculele MHC conduce la activarea multor clone de celule T, în special celule CD4+. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 23

24 Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 24

25 CELULELE PREZENTATOARE DE ANTIGEN Macrofage, celule dendritice, celule B, și practic orice alt tip de celule capabile să exprime moleculele MHC clasa II poate funcționa ca celulele prezentatoare de antigen (APC). Amintiti-va ca celulele T helper CD4+ pot recunoască și să răspundă la antigen în contextul MHC clasa II. Macrofagele sunt celule fagocitare ale liniei monocitare prezente în țesuturi și sunt deosebit de bine echipate pentru prezentarea eficace a antigenului. Ele exprimă, în general, moleculele MHC clasa II și, împreună cu proprietățile lor fagocitare sunt extrem de eficiente în acapararea materialelor macromoleculare sau a particulelor, le digera, si sunt prelucrate cu ajutorul unui sistem lizozomal la peptide antigenice, și le exprimă pe suprafata celulelor pentru recunoașterea de către limfocitele T. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 25

26 CELULE PREZENTATOARE DE ANTIGEN APC PREZENTE IN Macrofage Celule dendritice Celule B Celule T helper activate Celule T via antigene MHC Celule T via entigene MHC Celule T via captarea antigenului de catre anticorpii de suprafata si antigenele MHC Celule T via entigene MHC Celulele dendritice, denumite astfel pentru morfologia lor extrem de ramificata, se gasesc in multe organe prin tot corpul, sunt derivate din maduva osoasa și, de obicei, exprima un nivel ridicat de antigen MHC clasa II. Celulele dendritice sunt activ motile si pot recircula între fluxul sanguin și țesuturi. Spre deosebire de macrofage, celule dendritice au o capacitate limitată pentru procesarea antigenului și pot prezenta antigene prelucrate și eliberat de la alte celule anterior. În acest fel, ele sunt considerate APC-uri importante. Celulele Langerhans sunt un exemplu de celule dendritice care sunt localizate la nivelul pielii. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 26

27 Datorită potențialului mare de legare a antigenului, celulele B sunt unic înzestrate cu capacitatea de a concentra cantitati scăzute de antigen pe suprafața lor, sa realizeze endocitoză, sa prelucreaze, și sa prezinte peptidele antigenice în asociere cu antigene MHC pe suprafața lor. In acest mod, celulele B devin celule prezentatoare de antigen eficiente. Deși nu sunt considerate APC clasice, celulele T helper merită menționate pentru capacitatea lor de a acționa ca atare în anumite condiții de activare a lor. La om si alte specii de mamifere, cu excepția soarecilor, celulele T activate exprima moleculele MHC clasa II și, de asemenea, regleaza MHC clasa I. Astfel de evenimente de activare pot servi pentru a recruta ajutor suplimentar de celule T CD4+, de celule B, precum și de a oferi ajutor eficient celulei citotoxice T CD8+. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 27

28 Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 28

29 REZUMATUL 1 Răspunsuri imune adaptive cer ca celule specifice T, inițial prezente în frecvență joasă, să identifice și sa se lege la un număr relativ mic de peptide specifice legate de complexul MHC (pmhc) gasit pe celulele prezentatoare de antigen (APC). Prezentarea antigenului este procesul în care fragmente proteolitice de antigene sunt încărcate în molecule MHC (pmhc) și prezentate pe suprafața celulei. APC prezinta pmhc ducând la activarea și reactivarea celulelor T. In general, celulele care prezintă molecule pmhc clasa II sunt cunoscute ca celule APC profesionale, iar acestea sunt celule dendritice, macrofage în primul rând, și celulele B. Fragmente proteolitice ale proteinelor exogene, cele care au originea în afara celulei, cum ar fi bacteriile și proteinele găsite în țesuturile și fluidele extracelulare, sunt încărcate în molecule MHC clasa II. Fragmente proteolitice ale proteinelor provenite din interiorul citoplasmei celulei, cum ar fi proteine virale, sunt încărcate în molecule MHC clasa I. Celule dendritice imature capteaza microbi, celulele infectate, celule moarte, sau molecule acestora, fie prin fagocitoza mediată de receptor sau prin macropinocitoza. Prin aplicarea de selecție pozitive și negative ale timocitelor, sistemul imunitar adaptiv este asigurat de o populație de celule T naive care au TCR-uri care pot răspunde la peptide nonself prezentate de molecule MHC self. Celulele-T autoreactive sunt eliminate. Celulele naive T CD4 activate prin sinapsa imunologica încep să-și exprime o varietate de citokine și receptori pentru citokine la suprafață celulară. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 29

30 REZUMATUL 2 Răspunsurile imune umorale sunt cele care implică acțiunile imunoglobulinelor, anticorpilor, sau complementului. Numai celulele B și forma lor complet diferențiată, celulele plasmatice, sintetizeaza imunoglobuline. Celulele mature B, care coexprima IgD și IgM, sunt gata activate. Celulele T și B cresc în număr ca răspuns la stimuli antigenici pentru a produce celule T și B mature, activate. Reacțiile de hipersensibilitate de tip intârziată (DTH) sunt localizate în zona imediat înconjurătoare locului injecției antigenului. Reacția se caracterizează prin indurație localizată (umflare), poate duce la necroză localizata și ulcerație, și este urmată de o scădere a induratiei și/sau vindecarea leziunii. Eozinofilele și celulelor NK recunosc alterarea în porțiunea Fc a anticorpului legat. Aceste celule ucid celulele marcate de anticorpi printr-un proces cunoscut sub numele de citotoxicitate mediată celular dependentă de anticorpi (ADCC). Mastocitele și bazofilele conține granule citoplasmatice compuse dintr-o varietate de mediatori chimici (histamina, serotonina, factorului plachetar activator) implicate în generarea de inflamație. Sistemul imunitar adaptiv al mamei oferă protecție pasivă la făt. Aceasta se realizează prin transferul pasiv al IgG prin placentă. Celule epiteliale specializate din glandele salivare și lacrimale, ale tractului respirator, intestinului subțire, și din tesutului de transport mamar pentru IgA (IgA fie, sau lga2) folosesc un receptor specializat care este proteolizat si scurtat transformându-se in componentă secretorie. Curs 8 - Imunologie - Prof. Ileana Constantinescu 30

31 Curs 9: Receptori de celule T: structura și funcții în activarea celulelor T Structura anatomică a receptorilor celulelor T (TCR) Superantigene Molecule CD3 ca componente a complexului TCR Semnal + componentele de transductie ale complexului CD3-TCR CD4 și CD8 co-receptori Activarea celulelor T Celulele T și citokine Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 31

32 Ca și celulele B care sintetizează imunoglobuline (Ig) cu specificitate pentru antigene, celulele T exprima receptori (receptorii celulelor T, TCR-uri) care se leagă specific la peptide antigenice. Fiecare celula matura T exprimă aproximativ de TCR-uri. Deși ambele celulele B care sintetizeaza Ig și TCR-uri poate recunoaște și se leagă la antigene, există mai multe caracteristici importante care disting TCR de imunoglobulinele Ig. În primul rând, TCR este o molecula integrală membranara celulară și nu este un produs de secreție ca anumite Ig-uri. În al doilea rând, IgG este bivalent si se leaga de antigene solubile; TCR este monovalent și poate recunoaște și lega peptide antigenice când aceste peptide sunt încorporate în canelura MHC clasa I sau clasa II și complexele antigen-mhc prezentate de către o celulă prezentatoare de antigen (APC). Complexul TCR are două molecule distincte: TCR care leagă antigenul-mhc, și moleculele CD3, care funcționează ca si componente pentru transducția de semnal. Este nevoie de exprimarea atât a CD3 și cat si a TCR pentru activarea celulelor T și generarea de celule T efectoare. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 32

33 STRUCTURA ANATOMICA A RECEPTORILOR CELULELOR T (TCR) TCR este un heterodimer conținând lanțuri αβ sau lanțuri δγ. Cele mai multe celule T periferice ale organelor limfoide secundare, cum ar fi ganglionilor limfatici și splină, exprima lanțuri TCR αβ. Situsul de legare a antigenului la TCR este codificat de segmentele genetice VDJ recombinate ale β, δ și VJ ale α, γ. Regiunile moleculei TCR care formează suprafața complementară cu antigenul sunt denumite regiuni de determinare complementare, sau CDR. Astfel, cele trei CDR-uri ale TCR, CDR1, CDR2 și CDR3, formează situsul de legare cu antigenului. CDR3 este în centru, afișează cel mai mare diversitate, și interacționează direct cu antigenele, în timp ce CDR1 și CDR2 sunt la periferie și interacționeaza cu spirala α a moleculelei MHC. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 33

34 Structuri ale receptorului celulei T - CD3 (TCR-CD3) exprimat pe suprafața celulară a celulelor T α,β. Lanțurile α,β ale TCR formează situsul de legare peptide antigenice, în timp ce complexul CD3 functioneaza drept componenta a semnalului de transductie. Legăturile disulfurice sunt prezente între lanțuri α si β ale TCR și între două lanțuri CD3. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 34

35 Diversitatea TCR ca și imunoglobuline este generata de rearanjare a genelor. Pentru lanțurile TCR α și γ, CDR-urile sunt produsele finale ale rearanjarii VJ, iar pentru β și δ, CDR-urile sunt generate prin recombinarea segmentelor VDJ. În procesul de rearanjare a genelor, completarile de nucleotide la fiecare joncțiune a fiecărui segment cresc diversitatea TCR și extinde repertoriul TCR. Adaosul de nucleotide este catalizat de enzima deoxinucleotidiltransferaza terminală (TdT) și nu necesită matriță de ADN. Astfel, aceste nucleotide sunt denumite nucleotide N-regiune (nucleotide non-șablon). Odată rearanjata, secvența de codificare a fiecărei TCR rămâne neschimbata și nu afișează hipermutatii somatice ca la imunoglobulinele derivate din celulele B. La nivelul suprafeței celulare a celulei T, TCR-uri sunt exprimate ca heterodimeri fie de αβ sau γδ. Nu au fost descoperite alte combinații sau un singur lanț TCR. Toate cele patru lanțuri TCR sunt molecule ale membranei celulare integrale care afișează un domeniu extracelular, un domeniu transmembranar, și o coadă citoplasmatică scurtă. Domeniile extracelulare constau in regiuni variabile, regiuni constante, și balamale. Cele trei CDR-uri se gasesc pe regiunea variabilă. CDR3 afișează cea mai mare diversitate generată de îmbinarea segmentelor D și J și nucleotide N-regiune la fiecare intersecție. În contrast, CDR1 și CDR2 sunt codificate de genele Vα și Vβ. CDR3 formează centrul situsului de legare a antigenului, în timp ce CDR1 și CDR2 formează periferia situsului de legare a antigenului și prezinta mai puțina diversitate. Când un TCR se leaga de complexele antigen-mhc de pe o APC, CDR3 se leaga direct de peptida antigenică, și CDR1 și CDR2 iau contact ce spiralele α ale celor două domenii MHC exterioare. S-a sugerat că numerele limitate ale segmentelor genice V genereaza diversitatea necesara pentru recunoașterea moleculelor MHC și marea diversitate intalnita la regiunile joncționale, si asigurara recunoașterea majoritatii peptidelor antigenice. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 35

36 Structura exterioara care arată secțiunea transversală orizontală a TCR CDR1, CDR2 și CDR3 când TCR se leagă la o peptidă antigenică în canelura MHC I sau MHC II. CDR3 care are o diversitate mai mare se leagă la peptida antigenică, în timp ce CDR1 și CDR2 leagă la spiralele α ale celor două domenii MHC exterioare. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 36

37 SUPERANTIGENE Superantigenele sunt o clasă unică de antigene bacteriene și virusuri, care au capacitatea de a se lega la complexul TCR- MHC într-o manieră mai puțin stricta și activeaza un mare număr de celule T, care conduce la diferite boli severe cum sunt toxiinfecția alimentară și sindrom de șoc toxic. Deși cele mai multe peptide antigenice sunt prezentate TCR prin inserarea între două spirale ale moleculelor MHC, superantigenele se leaga de suprafețele laterale ale MHC I sau MHC II. Mai mult, acestea se leagă direct la porțiunea TCR codificata de genele Vβ care nu fac parte din locusurile de legare a antigenului (CDR3). Este important de remarcat faptul că legarea superantigenelor la TCR αβ este independentă de lanțul α și de segmentele DJ ale lanțurilor Vβ, segmentul care codifică CDR3. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 37

38 Activarea celulelor T helper de superantigen. Sus: Celula T helper este activata prin prezentarea antigenului procesat în asociere cu proteine MHC clasa II la porțiunea specifica antigenului de pe receptori celulelor T. Rețineți că superantigen nu este implicat și că doar unul sau un număr mic de celule helper T specifice pentru antigenul sunt activate. Jos: Celula T helper este activata prin legarea superantigenului la porțiunea Vβ a receptorului celulelor T în afara locului său specific de antigen fără a fi prelucrate de către celula prezentatoare de antigen. Pentru că ocolește locusul de antigen specific, superantigenele pot activa mai multe celule T helper. 38 Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu

39 Toate cele cinci lanțuri ale moleculelor CD3 conțin o regiune conservată în coada citoplasmatica care are rol în transducția semnalului. Domeniul conservat este denumit receptor imun pe bază de tirozină sablon de activare (ITAM) și conține o pereche de reziduuri de tirozină și leucina. Reziduurile de tirozina sunt substraturi pentru proteinele tirozin-kinazelor în timpul activării celulelor T. Lanțuri CD3 γ, δ, ε au doar un ITAM în coada lor citoplasmatica, în timp ce ξ și η au trei copii ale ITAM. Fosforilarea, acestor regiuni duce la recrutarea de mai multe ZAP-70 la complexele TCR-CD3 si la activarea ZAP-70. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 39

40 CORECEPTORI CD4 SI CD8 Deși TCR-CD3 este direct responsabil de legarea la complexul antigen-mhc si livrarea de semnale în celule, legarea optimă și activarea celulelor T necesită co-receptori și molecule de suprafață celulară. CD4 și CD8 sunt co-receptori importanți pentru legarea TCR la MHC I și MHC II, precum și pentru activarea celulelor T. Atât CD4 și CD8 sunt asociate cu proteina tirozin-kinază. Prin procesul de selecție pozitivă, celulele T maturate în timus sunt selectate în funcție de capacitatea TCR de a se lega la moleculele MHC I și II.Capacitatea de a lega MHC I sau II este dictată de CD8 și CD4. Astfel, CD4 se leagă la domeniul invariabil a MHC II, în timp ce CD8 se leagă la domeniul invariabil a MHC I. Din acest motiv, moleculele CD4 și CD8 sunt numite co-receptorii TCR. CD4 și CD8 sunt membri ai superfamiliei de imunoglobuline. Molecula de CD4 conține patru domenii de tip imunoglobulină (D1-D4); primele două domenii sunt separate de D3 și de D4 de o regiune balama. CD4 este exprimată ca o singur lanț proteic de membrană. În contrast, CD8 este exprimată ca αβ heterodimeri sau ca αα homodimeri. Mai mult decât atât, porțiunea extracelulară a moleculelor CD8 are un singur domeniu de tip imunoglobulină. Cozile citoplasmatice ale ambelor CD4 și CD8 sunt asociate cu lck. Când TCR-CD3 a unei celule T CD4+ leaga molecule MHC II pe APC, domeniul D1 a moleculelor CD4 se leaga simultan la domeniul β2 al MHC II. În mod similar, porțiunea αβ a moleculelor CD8 se leagă la domeniul α3 MHC I, atunci când celulele T CD8+ recunosc antigenul prezentat de APC. Legarea CD4 la MHC II și CD8 la MHC I stabilizează interacțiunea celula T-APC și facilitează activarea celulelor T. Activarea celulelor T este mediată de o proteină asociată receptorului tirozin-kinaza, Ick, care este asociat cu cozile citoplasmatice ale moleculelor CD4 și CD8. În plus față de co-receptorii CD4 și CD8, există și alte molecule accesorii exprimate pe celulele T și APC care participă la activarea celulelor T. Moleculele accesorii actioneaza ca perechi ligand-receptor care participa adeziunea celulă-celulă și transducția semnalului. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 40

41 ACTIVAREA CELULELOR T Pentru a realiza funcții efectoare, cum ar fi activitatea celulelor T helper CD4 sau CD8 citotoxice, celulele T trebuie să fie activate. Activarea celulelor T este inițiată prin agregarea complexelor TCR-CD3 cauzata de legarea antigenului. Aceasta agregare activeaza o fosfataza proteica de pe suprafața celulară (CD45), o serie de proteine tirozin-kinaze asociate receptorului, și protein-kinaza C (PKC). Aceste evenimente intracelulare activeaza ulterior o serie de factori de transcriere care se transloca la nivelul nucleului și inițiază transcripția citokinelor și receptorilor pentru citokine. Celulele mature T, atunci când părăsesc timusul, rămân inactive în faza G0 a ciclului celular. Aceste celule T, care nu au confruntat încă niciun antigen străin sunt celule T naive. Celulele T naive, atunci când recunosc un complex antigen-mhc pe o APC, se va fi activa, si va iniția un răspuns primar. Ca o consecință a răspunsului primar, celule T efectoare sau celule T activate și cu memorie sunt generate. Celulele T activate au o viață scurtă și vor muri prin apoptoza la 2-3 zile după răspunsul primar. Dimpotrivă, celulele cu memorie au o durată de viață mai lungă (luni sau ani) și răspund viguros la contactul cu același antigen intr-o infectie ulterioara, raspuns secundar. Când un număr suficient de molecule TCR-CD3 se angajeaza cu complexe antigenice MHC, are loc agregarea complexelor TCR-CD3 la nivelul suprafeței celulară și rezulta in recrutarea de coreceptorilor suplimentari, cum ar fi CD4 sau CD8, și de molecule accesorii CD45 la receptori. Se estimează că agregarea a aproximativ 100 molecule TCR-CD3 este suficientă pentru a activarea inițiala a celulelor. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 41

42 Activarea celulelor T. Stânga: O celulă prezentatoare de antigen (APC) prezintă antigen prelucrat în asociere cu o proteină MHC clasa II. Antigenul este recunoscut de receptorul celulelor T (TCR) specific pentru acel antigen, iar celula T helper este activate pentru a produce interleukina-2 (IL-2). IL-2 se leagă de receptorul de pe celula T helper și o activează în continuare. Rețineți că proteina CD4 pe celula T helper se leagă de proteina MHC clasa II de pe APC, care stabilizează interacțiunea dintre cele două celule, și că B7 de pe APC trebuie sa interactioneze cu CD28 de pe celulei T helper pentru activarea completă a celulelor T helper. Dreapta: O celulă infectată cu un virusul prezintă un antigen viral în asociere cu clasa I de proteine MHC. Antigenul viral este recunoscut de TCR specific pentru acest antigen și, în combinație cu IL-2 produsă de celula T helper, este activate celula T citotoxica pentru a ucide celula infectată cu virusul. Proteina CD8 de pe celula T citotoxica se leagă de proteina MHC clasa I de pe celula infectată viral, si stabilizează interacțiunea dintre cele două celule. Rețineți că proteina MHC clasa II este formata din două polipeptide, ambele fiind codificate de gene din locusul HLA. Proteina clasa I, în contrast, este format dintr-o polipeptidă codificată de locusul HLA și β2-microglobulina (β2 MG), care este codificată în altă parte. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 42

43 Citokine produse de celulele T activate Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 43

44 Celulele T cu memorie Celulele T cu memorie (și B), cum sugerează și numele, confera sistemului imun capacitatea de a răspunde rapid și viguros timp de mulți ani după expunerea inițială la un microb sau alte materiale străine. Acest tip de răspuns la un antigen specific se datorează mai multor caracteristici: (1)mai multe celule de memorie sunt produse, astfel încât răspunsul secundar este mai mare decât răspunsul primar, în care foarte puține celule răspund; (2) celule de memorie trăiesc de mai mulți ani sau au capacitatea de a se reproduce; (3) celule de memorie sunt activate de cantități mai mici de antigen și necesită mai puțina co-stimulare decat celulele naive, celule T neactivate; (4)celule de memorie activate produc cantitati mai mari de interleukine decat celulele T naive atunci cand acestea sunt activate primele. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 44

45 Caracteristicile celulelor T Celulele T reprezintă 65-80% din fondul de recirculare de limfocite mici. În cadrul ganglionilor limfatici, acestea sunt situate în regiunea interioară, subcorticala, nu în centrele germinale. Celule B alcătuiesc cea mai mare parte din restul de limfocite mici și se găsesc în principal în centrele germinale ale ganglionilor limfatici. Durata de viață a celulelor T este lunga: de luni sau ani. Ele pot fi stimulate să se divida când sunt expuse la anumiti mitogeni, de exemplu, fitohemaglutinina sau concanavalina A (endotoxină, o lipopolizaharidă de pe suprafata bacteriilor gram negative, este un mitogen pentru celulele B, nu si pentru celulelor T). Cele mai multe celule T umane au receptori pentru eritrocitele de oaie pe suprafața lor și pot forma "rozete" cu ele; aceasta constatare servește ca un mijloc de identificare a celulelor T într-o populație mixtă de celule. Funcțiile efectorii ale celulelor T Există două componente importante ale apărare ale gazdei mediate de celulele T: hipersensibilitate întârziata și citotoxicitatea. Curs 9 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 45

46 Curs 10: Imunitatea umorală Mecanismele prin care anticorpii asigura imunitatea Opsonizarea Răspunsurile primare și secundare mediate de anticorpi Antigene independente și dependente de celula T Teorii despre formarea anticorpilor antigen-specific Formarea anticorpilor antigen-specifici T-dependenti Molecule de interacțiune celule T-celule B importante pentru producerea de anticorpi dependenti de celulele T Tipuri de citokine și producția de anticorpi izotip Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 46

47 MECANISME PRIN CARE ANTICORPII ASIGURA IMUNITATEA Neutralizarea antigenului Fagocitoza mediată de receptorul Fc Liza mediată de complement Exista trei mecanisme principale prin care anticorpii conferă imunitate. În primul rând, anticorpii se pot lega la antigene solubile sau asociate celulei si previn inducerea de efecte dăunătoare. De exemplu, HIV exprimă un număr de antigene care stimulează producerea de anticorpi specifici. Anticorpii produși sunt apoi capabili să se lege la antigenele de suprafață celulară, prezente pe un virus intact, care a stimulat inițial producerea lor. Unele dintre aceste antigene asociate HIV sunt importante pentru ca virusul sa intre într-o celulă gazdă T CD4+. Legarea unui anticorp specific de aceste antigene va neutraliza capacitatea virusului de a intra in celula T. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 47

48 OPSONIZAREA Opsonizarea este procesul de acoperire a antigenului cu un anticorp specific pentru favorizarea fagocitozei antigenului. În al doilea rând, anticorpii se pot lega la antigene solubile și asociate celulei și, ulterior, se leaga de celulele fagocitare prin porțiunea Fc a anticorpului la receptorul Fc exprimat pe celulele fagocitare. In acest mod, anticorpul acopera antigenul si livrează antigenului la celulele fagocitare, favorizand fagocitoza și distrugerea definitivă a antigenului de către aceste celule. În al treilea rând, anticorpii se pot lega la antigene asociate celulei și activeaza proteine ale complementului care formeaza pori in celula si distrug celula prin liză. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 48

49 Răspunsurile primare și secundare mediate de anticorpi RASPUNS PRIMAR Răspunsul la prima expunere la antigen Decalajul în răspunsul IgM Anticorpi cu afinitate scăzuta RASPUNS SECUNDAR Răspunsul la a doua expunere la antigen Răspuns imediat IgM Anticorpi cu afinitate ridicata Expunerea la antigen pentru prima dată induce un răspuns imun care poate fi măsurată în ser după o perioadă de latență de aproximativ 6-12 de zile. Anticorpii izotip produsi, în timpul răspunsului primar, sunt în mare parte IgM. Nivelul de anticorpi produsi scade la scurt timp după ce au fost obținute nivelurile de vârf, și incepe generarea de celule B cu memorie. În contrast, expunerea la același antigen a doua oară induce un răspuns imun care poate fi măsurată în ser în câteva zile de expunere la antigen. Anticorpii izotip produsi sunt în primul rând IgG, nivelul de anticorpi în serul persistă săptămâni sau luni de la expunerea la antigen, și afinitatea anticorpului pentru antigenul este mult crescuta. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 49

50 Procesul de formare a anticorpilor este un fenomen complex și complicat. Celula B este celula responsabila pentru producerea de anticorpi. Cu toate acestea, producerea de anticorpi de către celulele B poate avea loc fie într-o celulă T-independenta sau într-o celulă T- dependenta, în funcție de natura antigenului care provoca răspunsul. Clasificarea acestor antigene depinde de capacitatea dacă răspuns bazat pe anticorpi poate sau nu poate fi generat într-o gazdă cu deficit de timus. Deoarece timusul este responsabil pentru generarea tuturor celulelor T mature, care genereaza răspunsuri imune în organism, un antigen care generează un răspuns imun la o gazdă la care lipsește timusul este clasificat ca un antigen de celulă T independent, spre deosebire de un antigen care este celulă T-dependent și necesită prezența unui timusului pentru a genera un răspuns cu anticorpi. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 50

51 ANTIGENE INDEPENDENTE SI DEPENDENTE DE CELULELE T Antigenele independente de celulele T sunt antigenele care activează celulele B într-un mod policlonal în absența celulelor T-helper CD4 +. Antigene dependente de celulele T sunt antigene care activează celulele B numai în prezența limfocitelor T-helper CD4 +. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 51

52 Raspunsul primar si secundar mediat de anticorpi Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 52

53 Antigenele independente de celulele T activează celulele B într-un mod policlonal. Activează multe celule B diferite, indiferent de specificitatea epitopilor și nu activează neapărat celulele B prin interacțiunea cu receptorul de imunoglobulină. In acest mod, antigenele independente de celulele T induc productia de anticorpi de catre celulele B. Anticorpii se vor lega la multi determinanți antigenici diferiți, chiar și la cei care celula B nu a fost expusa. Antigenele independente de celulele T include lipopolizaharide ale bacteriilor Gram-negative și alte antigene, în care un epitop imunodominant este repetat de multe ori, cum ar fi proteinele polimerice. Antigenele independente de celulele T induc în principal producerea IgM și nu stimuleaza producerea de celule B cu memorie. Un răspuns al celulelor B la concentrații scăzute de antigene dependente de celulele T necesită prezența limfocitelor T-helper CD4 +. In acest mod, fie o haptenă sau un anumit epitop al unei proteine antigen solubile este recunoscut de situsul de legare a antigenului al moleculei de imunoglobulină de pe suprafața celulară a unei celule B. Celulele B sunt selectate în mod specific de antigen. Pentru ca celula B selectată sa produca anticorpi, o celulă T trebuie sa recunoasca un epitop unic, fie proteina antigen solubilă sau proteina de transport atașat la haptena, ambele trebuind supuse mai întâi unei degradari excesive. Acest proces de degradare are loc numai după ce antigenele intra în celula B prin endocitoza mediată celular. Odată intrat interiorul celulei B, antigenul este procesat și reexprimat pe suprafața celulei B în asociere cu produsele genelor MHC clasa II. Recunoașterea selectivă a diferiți epitopi de pe același imunogen de catre limfocitele T și B forțează aceste două limfocite diferite sa interacționeze fizic una cu cealalta pentru a se activa reciproc si pentru a induce expansiunea clonală: celule unice T și B, antigen specifice vor prolifera pentru a produce clone proprii, si vor produce același tip de citokine și anticorpi. Antigenele dependente de celulele T induc răspunsuri primare și stimuleaza proliferarea de celule B cu memorie care conduc la producerea de anticorpi IgM, IgG, IgA, și IgE. Mai important, aceste clase diferite de anticorpi se leagă numai la antigenul specific initial, legat la molecula de imunoglobulină exprimate pe suprafața celulară a celulelor B producătoare de anticorpi. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 53

54 TEORII DESPRE FORMAREA ANTICORPILOR ANTIGEN-SPECIFICI Teorii anterioare infirmate. Teoria selectivă: o celulă B exprimă mai multe imunoglobuline specifice. Teoria instructivă: antigenul modeleaza molecule de imunoglobuline specifice. Teorii actuale acceptate. Teoria selecției clonale: diversitatea imunoglobulinică este generată înainte ca antigenul să intre în sistem. Teoria rețelei: implică interacțiuni intre anticorpii idiotip-anti-idiotip. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 54

55 Înainte de a discuta in detaliu mecanismul prin care celulele B devin activate si produc anticorpi antigen specifici împotriva unui antigen dependent de celulele T, trebuie sa înțelegem diferitele teorii care au fost propuse pentru explicarea modului de formarea a anticorpilor. Teoria selectivă a propus ca un antigen, combinat cu una din moleculele de pe suprafața celulelor imune, stimulează generarea și eliberarea unei molecule specifice, mai mult decât altele. Această teorie a devenit invalida, atunci când s-a demonstrat că fiecare celulă ar fi trebui sa exprime un număr mare de molecule diferite pentru a recunoaște un număr mare de diferite structuri antigenice naturale și sintetice. În contrast, teoria instructiva propus ca un antigen acționeaza ca un șablon pentru crearea unui anticorp nespecific pe suprafața celulei, pentru a se plia în jurul antigenul si pentru a produce un anticorp specific împotriva acelui antigen. Această teorie a fost contestată atunci când a fost stabilit ca specificitate anticorpilor constă în secvența primară de aminoacizi a moleculei proteice de anticorp. Teoria cea mai acceptată până în prezent este cunoscuta sub numele de teoria selecției clonale. Această teorie propune ca diversitatea receptorilor de antigen este generata înainte ca antigenul sa intre în organism și că rolul antigenului este de a stimula selectiv receptorii specifici de pe o clona specifica de celule pentru a stimula aceste celule să prolifereze și să producă anticorpi specifici împotriva antigenului. Această teorie presupune că ansamblul anticorpilor secretati de celulele clonale vor avea situsuri de legare ale antigenului identice cu receptorii de anticorpi pe suprafața clonei originale. Astfel, anticorpii produsi impotriva unui singur antigen sunt rezultatul selecției, activarii și expansiunii celulelor care exprimă o specificitate restricționata de receptori pentru antigen. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 55

56 Selecția clonală poate fi indusă printr-un mecanism care nu implică antigenul extern dar implică un proces de interacțiuni anticorpi-idiotip - anti-idiotip. Acest mecanism de producere a anticorpilor este cunoscut sub numele de teoria rețelei. Această teorie propune că fiecare moleculă de imunoglobulină exprimă propriul set unic de determinanți în cadrul domeniului variabil, fiecare este numit un idiotop. Împreună, toti idiotopi individuali formează idiotipul anticorpului. Idiotipul este recunoscută ca nonself de către moleculele de imunoglobulină exprimate pe alte celule, iar acești anticorpi sunt cunoscute ca molecule de anticorp anti-idiotip. Idiotopii anticorpilor anti-idiotip sunt, la rândul lor, recunoscuti de alte molecule de imunoglobulină exprimate pe alte celule: astfel, se formeaza o rețea de celule care interacționează. In acest mod, interacțiunea idiotipanti-idiotip limitează expansiunea clonală a celulelor B și, prin urmare, păstrează aceste celule într-o stare de echilibru. Deoarece idiotopul imită imaginea unui antigen străin extern, interacțiunea idiotip-anti-idiotip poate fi intrerupta prin intrarea unui antigen extern în sistem. Antigenul specific sparge starea de echilibru stabilită prin interacțiunile idiotip-anti-idiotip și induce un set specific de celule B pentru proliferare clonală. Curs 10 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 56