Prednáška 4Špecifická 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 imunoglobulínovŤR 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 imunoglobulínovĽahké reťazce – kappa (alebo lambda (jedna palzmatická bunka produkuje len jeden typ ĽR - buď kappa alebo lambda

Ťažké reťazce - izotypy

– migM

epsilon (IgE

- gama (gG

- alfa (IgA

- delta (gD

IgGExistuje ako povrchový aj secernovaný monomér

2 + 2(alebo 2

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 (FCRI). 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, C3Následne 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 1- 2, 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 reťazca a reťazca• Kódované v HLA-DP, -DQ, -DR oblasti 6.

chromozómu• Po syntéze sa kombinujú len s tej istej oblasti

(DP to DPna 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 bunkáchHeterodimér peptidový pár: Výber peptidového páru sa uskutočňuje v skorom období

vývoja T bunkyObsahuje variabilné (ValeboVValeboV a

konštantné CaleboCCaleboC) 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

CytokínyBiologicky aktívne látky uvoľňované špecifickými bunkami účinkujúce

ako intercelulárne mediátory. signály lymfocyty - lymfokíny, monocyty - monokíny, interleukíny – komunikácia medzi leukocytmiautokrínne – ovplyvňujú tie isté, parakrínne – blízke Ich sekrécia je krátkodobá a limitovaná, Často ovplyvňujú sekréciu a produkciu ďalších cytokínov - kaskádovitý

účinok alebo pozitívna alebo negatívna stimuláciaNiektoré 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)