Prednáška 4

Špecifická imunita - molekuly

• Imunoglobulíny

• Komplement

• MHC

• Cytokíny

Molekuly špecifickej imunity

• niektoré spoločné aj pre procesy nešpecifickej imunity

• iné len pre procesy špecifickej imunity (BCR, TCR = antigén špecifické receptory na B resp. T bunkách)

• T bunky obsahujú TCR, B bunky BCR

• TCR viažu špecifický antigén, viazaný na MHC

• BCR viažu špecifický antigén priamo

• B bunky syntetizujú imunoglobulíny

• Ig sa viažu na molekuly, ktoré aktivujú C´

• syntéza cytokínov po aktivácii T a B buniek

Rozdiely

• Nešpecifická imunita - systém pripravený pred expozíciou antigénu - nerozlišuje kvalitu a typ antigénu - môže byť zosilnená prostredníctvom účinku cytokínov po stretnutí s antigénom

• Špecifická imunita - systém pripravedný pred expozíciou ale indukovaný expozíciou antigénu - lag fáza - zosilnená antigénom - jemné rozlíšenie antigénov Hlavnými znakmi špecifickej imunity sú pamäť a špecificita

Elektroforéza bielkovín

PROTILÁTKY

Krvné sérum imunizovaných zvierat obsahuje špecifické molekuly

- protilátky, ktoré sa viažu na antigén, ktorý vyvolal ich tvorbu

Behring, Kitaso 19. storočie

Sérum – tekutina, ktorú získame po centrifugácii zrazenej krvi

Plazma – tekutina, ktorú ziskame po centrifugácii nezrazenej krvi

Sérum obsahujúce protilátky proti špecifickému antigénu –

antisérum

Protilátka je molekula imunoglobulínu so špecificitou pre určitý

epitop antigénu.

FUNKCIA PROTILÁTOK

- špecificky viazať antigén a neutralizovať jeho funkciu

- táto väzba vyvolá ďalšie reakcie, ktoré

- odstránia antigén (aktivizácia komplementu, makrofágov,

opsonizácia pri fagocytóze).

Reakcia antigénu so špecifickou protilátkou:

podľa typu antigénu vznikajú rôzne zhluky – imunokomplexy

*korpuskulárne antigény – mikroorganizmy, erytrocyty – aglutinácia

*rozpustné antigény – zhluky- malé imunokomplexy – zostanú v

roztoku - precipitácia

Imunoglobulíny

• Syntetizované B lymfocytmi (B bunkami)

• prítomné v cytoplazme a na membráne B bb

• syntetizované a secernované plazmatickými

bunkami

Štruktúra

Izotypy

Štruktúra imunoglobulínu

• 4 polypeptidy

– 2 identické ľahké reťazce (ĽR)

- 2 identické ťažké reťazce (ŤR)

viazané navzájom disulfidickými väzbami

- NH časť jedného ĽR

a jedného ŤR

tvoria epitop viažúce

(väzbové) miesto

Štruktúra imunoglobulínov ŤR aj ĽR sú rozdelené

na identické časti – domény ĽR obsahujú po 2 domény

- 1 konštantná CL

- 1 variabilná VL

ŤR obsahujú 4 alebo 5 domén

- 1 variabilná VH

- 4 alebo 5 CH

epitop viažúce miesto

Štruktúra imunoglobulínu

Papainom rozdelená molekula – Fab + Fab + Fc

Fab – 1 epitop viažúce miesto

Fc – biologické funkcie, väzba na bunky

Pepsínom rozdelená

dimér obsahujúci 2 Fab + Fc

Štruktúra imunoglobulínov Ľahké reťazce – kappa (k) alebo lambda (l) - jedna

palzmatická bunka produkuje len jeden typ ĽR - buď kappa

alebo lambda

Ťažké reťazce - izotypy

– mi (m) - IgM

- epsilon (e)- IgE

- gama (g) - IgG

- alfa (a) - IgA

- delta (d) - IgD

IgG Existuje ako povrchový aj secernovaný monomér

2 g + 2k (alebo 2l)

Existujú 4 podtypy ťažkých reťazcov a teda 4 IgG podtriedy:

IgG1 IgG 2 IgG3 IgG4

- Najviac v sére,

- aktivácia komplementu,

- opsonizácia,

- neutralizácia mikroorganizmov,

- ADCC,

- hypersenzitívne reakcie (II., III.,),

- prechod transplacentárnou bariérou,

- protektívne

Triedy

Ig

IgM

• viazaný ako monomér

na povrchu bunky

alebo v sére a tekutinách ako pentamér s 10 H a 10

L reťazcami viazanými v páre disulfidickými

väzbami a J reťazcom.

• Prvý po antigénnej stimulácii (aj intrauterinne)

• Imobilizácia antigénu

• aktivácia C´klasickou cestou

IgA

• monomér v sére

• dimér

(2 monoméry + J reťazec)

• slizničný – prechodom cez sliznicu sa viaže na receptor, ktor. sa viaže na dimér ako SC (secrečný komponent) – odolnosť pred enzymatickou degradáciou - sliny, slzy, hlien, materské mlieko, GIT sekréty

• IgA1 - sérum a sekréty nad bránicou IgA2 – sekrečný epitel, GIT, respiračný trakt

• Najviac produkovaný

IgD

• Monomér

• Takmer jediná úloha je väzba na povrchu B

bunky

• Ostatné funkcie sú

neznáme

• Obsahuje

intercelulárnu časť

IgE

• v nízkych koncentráciách v sére

• najviace na povrchoch mastocytov, monocytov a eozinofilov.

• Na mastocytoch a bazofioloch majú špecifické receptory pre Fc fragment IgE molekuly (FCeRI). Prepojenie mastocytov prostredníctvom antigénov naviazaných na ich väzobné miesta Fab fragmentov vedie k uvoľneniu histamínu a prejavom alergickej reakcie.

B bunka

• produkuje imunoglobulín s ĽR kappa alebo

lambda

• produkuje len jeden izotyp

• nestimulovaná B bunka má na povrchu monomér

IgM alebo IgD molekulu ako BCR

• Po sekrécii do tkanív IgG, IgE – monomérne.,

IgM – rozpustný pentamér, IgA - rozpustný dimér

aj monomér

Komplement

• Pozostáva z neaktivných cirkulujúcich glykoproteinov, ktoré sú kaskádovito aktivizované po prvotnej stimulácii

• 2 rozpoznávacie stimulujúce cesty: - klasická ( antigén + protilátka) - alternatívna ( mikroorganizmy a ich produkty)

• Výsledkom je vytvorenie MAC membrane attack complex jeho naviazanie na povrch bunky (mikroorganizmu) vytvorenie dier na povrchu membrány lýza bunky

MBL cesta

Aktivácia klasickej cesty C´

• Ag + Ab = tvorba MAC, opsonizácia (C3b), produkcia anafylatoxínov (C3a, C5a, C4a)

• Aktivácia C1: - IgM (IgG) + Ag = konformačná zmena Fc = väzba C1q na CH2 (Fc fragmentu Ig molekuly).

- Následne sa naviaže C1r a C1s

- C1qrs má enzymatickú aktivitu a rozštiepia C4 a C2, C3

Následne sa aktivujú, rozštiepia a vytvoria C4b2b a po rozštiepení C3 na C3a a C3b, sa vytvorí sa C4b2b3b, čo je C5 kovertáza - začiatok tvorby MAC

MHC – major histocompatibility

complex

• Nazývaný aj HLA komplex = segment na chromozóme 6 obsahujúci niekoľko génov nevyhnutných pre fungovanie imunity (6.7). Tieto gény kódujú enzýmy a štrukturálne molekuly potrebné na aktiváciu a fungovanie T a B bb. Sú to molekuly patriace do skupín alebo tried I, II a III MHC (resp.HLA) molekúl

MHC

• Povrchové molekuly

• MHC triedy I. a II a III (C4,Bf C2 – súčasti komplementu)

• MHC I - 3 doménový polypeptidový reťazec a beta2 mikroglobulín

- prezentácia endogénnych antigénov T lymfocytom.

- prítomné na všetkých bunkách s jadrami

• MHC II - alfa a beta polypeptidový reťazec

- prezentácia exogénnych antigénov

- prítomné na makrofágoch, B lymfocytoch a niektorých ďalších bb (prezentujúcich antigén)

MHC I – na jadrových bunkách

• polymorfizmus HLA – A, - B, - C s viac ako 100 alelami pre každý lokus

• u heterozygotov 6 rôznych tried MHC I molekúl (AA, AB, BB, BC,CC, AC) môže existovať na každej každej bunke

• vytvára kliešte medzi doménami a1- a2, ktoré viažu 8-9 aminokyselinových peptidov.

• Existujú aj ďalšie menej významné MHC Ib (HLA E, -F, -G, -H lokusy)

MHC II – na APC bunkách

• dendritické, makrofágy, B bb, niektoré aktivované T bb, špecializované epiteliálne bb týmusu a čreva.

• Heterodimér a1 reťazca a b1reťazca

• Kódované v HLA-DP, -DQ, -DR oblasti 6. chromozómu

• Po syntéze sa kombinujú a len s b tej istej oblasti (DPa to DPb) na tom istom (cis) alebo druhom (trans) členovi chromozómového páru

• Umožňuje heterozygotom veľkú variabilitu dimérov MHC II

T cell receptor, TCR

Antigén špecifický receptor na T bunkách

Heterodimér peptidový pár: ab, gd

Výber peptidového páru sa uskutočňuje v skorom období vývoja T bunky

Obsahuje variabilné (Va, alebo Vb., Vg, alebo Vd) a konštantné Ca, alebo Cb., Cg, alebo Cd) oblasti domény.

Každá T bunka má jedinečný TCR (podobne ako Ig na V bunkách)

TCR rozpozná antigén len v MHC (na rozdiel od Ig, ktorý rozpozná aj rozpustné peptidy)

T cell receptor - TCR

• Receptor pre antigén na povrchu T lymfocytu

• 2 typy: TCR 1 (gama a delta polypeptidy) - menej časté TCR 2 (alfa a beta)

- obsahujú konštantú aj variabilnú časť,

- zaisťujú diverzitu a antigénnu špecificitu (rozpoznávajú) 1015 epitopov

• Interakcia antigénu spojeného s MHC II na povrchu prezentujúcej bunky sa uskutočňuje jeho spojením s TCR, po ktorom nasleduje prenos signálu cez CD3 a aktivácia T bb.

Molekuly bunkových interakcií

• Uskutočňuje sa

• priamym medzibunkovým kontaktom

• signálmi (rozpustnými molekulami) secernovanými - odosielanými a prijímanými inými

Leu takto pozitívne alebo negatívne regulujú vlastné funkcie, migrujú do špecifických miest, robia rozhodnutia o živote a smrti iných buniek v tele.

Cytokíny, Chemokíny, Adhezíny, CD molekuly, Signál prenášajúce molekuly

Cytokíny Biologicky aktívne látky uvoľňované špecifickými bunkami

účinkujúce ako intercelulárne mediátory. signály

lymfocyty - lymfokíny,

monocyty - monokíny,

interleukíny – komunikácia medzi leukocytmi

autokrínne – ovplyvňujú tie isté,

parakrínne – blízke

Ich sekrécia je krátkodobá a limitovaná,

Často ovplyvňujú sekréciu a produkciu ďalších cytokínov - kaskádovitý účinok alebo pozitívna alebo negatívna stimulácia

Niektoré majú podobný účinok

Delenie cytokínov podľa funkcie

Mediátory a regulátory nešpecifickej imunity

- TNF - tumor necrosis factor, interleukín -IL 1,

IL 10, interferon gama IFN-gama

Mediátory a regulátory špecifickej imunity

-IL 2, IL 4, IL 5, IL 10, IFN gama

Stimulátory hematopoézy

- IL 3, colony stimulating factors CFS

Ďalšie

• Chemokíny – chemoatraktanty, na základe chemického gradietnu, chemotaxia

• Adhezívne molekuly – poskytujú stabilný kontakt medzi bunkami (priamy medzibunkový) dostatočne dlhý – integríny –zosilňujú kontakt, selektíny, adresíny - – tkanivový tropizmus

• CD – Cluster of differentiation molekuly – na povrchu rôznych bb – ukazovatele funkčnej kapacity bb.

• CD3 – prenos signálu cez membránu pri aktivácii TCR, CD4 – na 2/3 T bb, Thelper, rozpoznáva MHC II , CD8 - na 1/3 zrelých T bb, T supressorické, T cytotoxické, rozpoznáva MHC I

Molekuly prenášajúce signál

• Leu používajú svoje povrchové receptory na sledovanie extracelulárneho priestoru

• Väzba receptoru a ligandu vedie ku komunikácii signálu do bunky cez cytoplazmatickú časť, čo spustí kaskádu chemických signálov, ktoré regulujú transkripciu génov v jadre čo vedie k zmene bunkových aktivít.

• (napr. cesta JAK-STAT, Ras-MAP)