Ανοσολογικά χαρακτηριστικά των αντιγόνων 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 Αντιγόνα & Ανοσοσφαιρίνες Αντιγονικότητα (antigenicity) ικανότητα ειδικής σύνδεσης µε τατελικάπροϊόντατηςανοσιακής απάντησης, ανεξάρτητα από ανοσογονικότητα Αλλεργιογονικότητα (allerogenicity) ικανότητα επαγωγής αλλεργικών αντιδράσεων Ικανότητα επαγωγής ανοσιακής ανοχής (toloerogenicity) ιδιότητα των αντιγόνων να καταστέλλουν την ειδική ανοσιακή απάντηση Ανοσογονικότητα Η ανοσογονικότητα εξαρτάται από το ίδιο το αντιγόνο τιςβιολογικέςσυνθήκεςτουσυστήµατος οµοπολυµερές τυχαίο συµπολυµερές Γραµµικά πολυµερή Κανονικά πολυµερή οµοπολυµερές κανονικό συµπολυµερές Ιδιότητα του «ξένου» Mοριακό βάρος Χηµική δοµή υνατότητα αποδόµησης από τα ένζυµατωνµακροφάγων Γενετικοί παράγοντες Η δόση & η οδός χορήγησης κανονικό συµπολυµερές µαζικό συµπολυµερές T L A τυχαίο συµπολυµερές µαζικό συµπολυµερές G Α Β Γ Ανοσολογικά Προσθετικά Τα ανοσολογικά προσθετικά (adjuvants) ενισχύουν την ανοσιακή απάντηση, όταν χορηγούνται σε µείγµα µαζί µε το αντιγόνο παρατείνουν την επαφή του οργανισµού µε το ανοσογόνο αυξάνουν το δραστικό του µέγεθος προκαλούν µη ειδικήδιέγερσηλεµφοκυττάρων επάγουν τη δηµιουργία κοκκιώµατος Χρήση στην παρασκευή εµβολίων υδροξείδιο του αλουµινίου ISCOM (immunostimulatory complexes) πρότυπα ανοσολογικά προσθετικά δωδεκάεδρο µε οπές παρασκευάζεται από λιποειδή συντίθεται παρουσία αντιγόνου το αντιγόνο εισέρχεται στο εσωτερικό του και σχηµατίζει πυρήνα παρατεταµένη απελευθέρωση του αντιγόνου µεγάλη διάρκεια επαφής µε τοανοσιακό Αντιγονικός καθοριστής (antigenic determinant) ή επίτοπος Ηπεριοχήτουµορίου 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 επάγουνισχυρότερηανοσιακήαπόκρισηαπό τους υπόλοιπους του ίδιου µορίου: ανοσοεπικρατικοί (immunodominant)
Απτίνες Ουσίες που εµφανίζουν αντιγονικότητα χωρίς να είναι ανοσογόνες, αποκτούν ανοσογονικότητα όταν συνδέονται µε µακροµοριακές πρωτεϊνες (φορείς). Εµβολιασµός 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 Ανοσοσφαιρίνες Μόρια του ανοσιακού συστήµατος που χρησιµοποιούνται για την ειδική αναγνώριση αντιγόνων: Ανοσοσφαιρίνες Μόρια του MHC Υποδοχείς των Τ λεµφοκυττάρων (TcR) 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 αυτήοργανίδια στο πλάσµα & στο διάµεσουγρότωνιστών στην επιφάνεια ανοσοδραστικών κυττάρων που έχουν υποδοχείς για αυτές σε ορισµένες εκκρίσεις Κοινή δοµική µονάδα 2 ελαφρές αλυσίδες (light chains, L) 2 βαριές αλυσίδες (heavy chains, H) H 2 L 2 Ισότυποι αλυσίδων L: κ, λ H: γ, α, µ, δ, ε Η µοριακή δοµή των ανοσοσφαιρινών Οι αλυσίδες των ανοσοσφαιρινών αποτελούνται από επαναλαµβανόµενα τµήµατα Οµόλογα τµήµατα µήκους 100-110 aa (πεδία) Μεταβλητή περιοχή-v (αµινοτελικά πεδία): ποικιλοµορφία στην πρωτοταγή αµινοξική αλληλουχία Σταθερές περιοχές- C µία στις L τρεις (C H 1-3) στις γ, α, δ H αλυσίδες τέσσσερις (C H 1-4) στις µ,ε H αλυσίδες Ισότυποι ανοσοσφαιρινών: IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) IgA (IgA1, IgA2) IgM IgD IgE ιδιότητες αντισωµάτων κάθε τάξης IgG Περιοχή µεταστροφής: σύνδεση V µε C- περιοχές Αρθρωτή περιοχή: εύκαµπτη περιοχή µεταξύ των πεδίων C H 1 και C H 2
Υπερµεταβλητές Περιοχές Τρεις µικρότερες περιοχές 10aa στην µεταβλητή περιοχή Θέση σύνδεσης του αντιγόνου Ηακριβήςαµινοξική αλληλουχία των έξι υπερµεταβλητών περιοχών είναι ο κυριότερος από τους παράγοντες που καθορίζουν την ειδικότητα των αντισωµάτων για συγκεκριµένα αντιγόνα Πολυµερή Ανοσοσφαιρινών Πρωτεολυτική ιάσπαση IgM IgA 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 (Fab ) 2 τµήµα:οι δύο θέσεις δέσµευσης του αντιγόνου παραµένουν ενωµένες Ησύνδεσηαντισώµατος-αντιγόνου Α. µπορεί να προκαλέσει συγκόλληση καθίζηση εξουδετέρωση λύση (άµεση επίδραση) εξουδετερωτικά αντισώµατα ή Βιολογική δράση των Αντισωµάτων 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) IgM IgG IgA IgE IgD Οι κυριότερες λειτουργίες των πέντε τάξεων των ανοσοσφαιρινών Η πρώτη ανοσοσφαιρίνη που παράγεται κατά την πρωτογενή ανοσιακή απάντηση Έχει µικρή χηµική συγγένεια αλλά µεγάλη συνάφεια µεταπολυσθενή 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 Κυρίως, µεµβρανικός υποδοχέας για το αντιγόνο
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 IgG-ανοσοσυµπλέγµατα και αναστέλλουν την ενεργοποίηση τους (µεσολαβούµενη από το αντίσωµα παλίνδροµη αναστολή) Τρεις βασικοί τύποι Fc γ R: Fc γ RΙ στην επιφάνεια των µακροφάγων Fc γ RΙΙ στα Β λεµφοκύτταρα, µονοπύρηνα φαγοκύτταρα και κοκκιοκύτταρα Fc γ RΙΙΙ στα µονοπύρηνα φαγοκύτταρα, κοκκιοκύτταρα, αιµοπετάλια και ΝΚ-κύτταρα Μεµβρανικοί Υποδοχείς για τα Fc-τµήµατα της IgΕ ύο τύποι υποδοχέων για τα Fc-τµήµατα της IgΕ Τα σιτευτικά κύτταρα και τα βασεόφιλα εκφράζουν τους υψηλής συγγένειας Fc ε RI Αντίδραση άµεσης υπερευαισθησίας Σύνδεση Fc ε RI µε IgΕ (απουσία αντιγόνο) Συνάθροιση Fc ε RI και IgΕ παρουσία ειδικού αντιγόνου Απελευθέρωση µεσολαβητών φλεγµονής (ισταµίνη) από τα αποθηκευτικά κοκκία των σιτευτικών κυττάρων και βασεόφιλων Σύνθεση λιπιδικής προέλευσης µεσολαβητών και κυτταροκινών 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 Rµετηδιµερή IgA στη βασική επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων επαφή µεαίµα 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 µετοδιµερές IgA που απελευθερώνεται 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 µετηµορφή ελεύθερων µορίων Νεογνική ανοσία Η ανάπτυξη του ανοσιακού συστήµατος του νεογνού είναι ατελής Το µητρικό γάλα παρέχει στο νεογνό χυµικούς και κυτταρικούς παράγοντες Ετερογένεια των Αντισωµάτων Εκατοστιαίο ποσοστό συγκέντρωσης ενηλίκου Γέννηση Μητρική IgG Ηλικία (µήνες) 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 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 διέρχεται από τον εντερικό αυλό προς την κυκλοφορία του νεογνού (αντίθετα από την IgA) ειδικός υποδοχέας
Τα γονίδια των ελαφρών αλυσίδων Μοριακή δοµή των ανοσοσφαιρινών Η αντιγονική ειδικότητα των αντισωµάτων καθορίζεται από την αµινοξική αληλλουχία των V περιοχών των H και L αλυσίδων. Οσυνδυασµός των µε τις αλυσίδες αποτελεί το πρώτο επίπεδο που εξασφαλίζει τον µεγάλο αριθµό θέσεων σύνδεσης του αντιγόνου 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 καιενόςjκ τµήµατος Μεταγραφή Συρραφή Μετάφραση λ-αλυσίδες (χρωµόσωµα 22) 6-9 Cλ εξόνια καθένα συνορεύει µεέναjλ τµήµα Μηχανισµός αναδιάταξης του γονιδίου των κ-αλυσίδων Οι αναδιατάξεις επισυµβαίνουν σε συγκεκριµένες περιοχές (ανασυνδυαστικές αλληλουχίες) Ανάλογα µε τον προσανατολισµότωνv τµηµάτων µεταυπόλοιπατµήµατα -εξάλειψη -αναστροφή Τα υπεύθυνα V/(D)/J αποδιατακτικά ένζυµα -υπάρχουν µόνο στα Β- και Ταλεµφοκύτταρα, Και -είναι ενεργά µόνοκατάταπρώιµα στάδια της διαφοροποίησής τους 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 Τα γονίδια των βαριών αλυσίδων Ισοτυπική µεταστροφή των βαριών αλυσίδων Μετά την αναδιάταξη το εξόνιο V/D/J µταγράφεται µαζί µετογειτονικόc µ εξόνιο Τα εξόνια των άλλων ισοτύπων των βαριών αλυσίδων (µεεξαίρεσητοc δ ) δεν µεταγράφονται Απαιτείται διαφορετική αναδιάταξη: ισοτυπική µεταστροφή Ηισοτυπικήµεταστροφή 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
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 τωνβαρίωναλυσίδων αναδιατάξεις των ελαφρών αλυσίδων σχηµατισµός κ- ήλ- λειτουργικού γονιδίου παραγωγή ελαφρών αλυσίδων αναστολή αναδιατάξεων έκφραση στη µεµβράνη µορίων ανοσοσφαιρίνης (Β-κύτταρο) Αλληλικός αποκλεισµός- κλωνικός περιορισµόςισοτυπική µεταστροφή Σφάλµατα στην αναδιάταξη των γονιδίων των ανοσοσφαιρινών Ανάπτυξη λευχαιµιών και λεµφωµάτων Λέµφωµα Burkitt το πρωτο-ογκογονίδιο c-myc µετατίθεται στον τόπο των βαριών αλυσίδων µετάθεση t(8,14) µετάθεση του c-myc στα γονίδια των ελαφρών αλυσίδων (2 ή 22) Λεµφοζιδιακό λέµφωµα το πρωτο-ογκογονίδιο bcl-2 µετατίθεται στον τόπο των βαριών αλυσίδων µετάθεση t(14,18) Πολυκλωνικά Αντισώµατα Ανοσοποίηση: η παραγωγή ειδικών αντισωµάτων σε πειραµατόζωα µετά από ένεση του αντίστοιχου αντιγόνου Ο ορός που περιέχει τα ειδικά αντισώµατα σε µεγάλη συγκέντρωση ονοµάζεται αντιορός Τα αντιγόνα έχουν περισσότερους από ένα επιτόπους παράγεται ετερογενές µείγµααντισωµάτων (πολυκλωνικό αντίσωµα) κάθε αντίσωµα στρέφεται εναντίον ενός από τα αντιγόνα ιαφορετικά αντιγόνα έχουν κοινούς επιτόπους διασταυρούµενη αντίδραση Πολυκλωνικό αντίσωµα που δηµιουργείται έναντι ενός αντιγόνου µπορεί να αντιδρά και µε άλλο αντιγόνο που έχει κοινούς επιτόπους Μονοκλωνικά αντισώµατα Στηφύσηοµοιογενή αντισώµατα παράγονται από µυελωµατικά κύτταρα Για την παραγωγή µονοκλωνικών αντισωµάτων χρησιµοποιούνται υβριδώµατα προέρχονται από σύντηξη ενός Β-κυττάρου που παράγει αντισώµατα ενός κυττάρου από όγκο (µυέλωµα) που πολ/ζεται αέναα σε φυσιολογικό θρεπτικό υλικό δεν πολ/ζεταισεθρεπτικόυλικόεπιλογής Επιλογή κλώνου Παρασκευή µεγάλης ποσότητας µονοκλωνικού αντισώµατος Τα τελευταία χρόνια τα µονοκλωνικά αντισώµατα είναι δυνατόν να παρασκευαστούν µε γενετικές τεχνικές Χρήση των µονοκλωνικών αντισωµάτων Αναγνώριση µεµβρανικών δεικτών Ανοσοδιάγνωση ιάγνωση και θεραπεία όγκων Λειτουργική ανάλυση των µεµβρανικών µορίων και των µορίων που εκκρίνονται από τα κύτταρα