Biologia AR Szczecin

Wykład 3
„Immunologia”
05.03.2007r.


Temat: Budowa przeciwciał.

Przeciwciałami albo immunoglobulinami nazywa się białka wydzielane przez limfocyty B (a ściślej – przez komórki plazmatyczne, czyli pobudzone limfocyty B), mające zdolność do swoistego rozpoznawania antygenów.

Przeciwciała – kręgowce, u reszty występuje odporność komórkowa.

W rozpoznawaniu obcych antygenów biorą udział:
•    Immunoglobuliny (Ig)
•    Receptory komórek (TCRS);

WYSTĘPOWANIE:
Ig: są obecne w różnych miejscach w surowicy, płyny tkankowe, powierzchnie limfocytów B (związane na stałe -> pełnią funkcje receptorowe > rozpoznaje antygen).
Receptor antygenowy na limfocytach B składa się z Ig oraz wtórnych łańcuchów Ig, ściśle związane z receptorem podstawowym Ig.
Receptor antygenowy komórek T składa się z łańcucha -> i β lub -> i δ, które związane są śródbłonkowymi peptydami ->, δ, ε, ζ.
Cząsteczka CD3 – na wszystkich limfocytach ->, ε, δ, ζ.
Cząsteczka CD4 – tylko na limfocytach spełniających funkcje pomocniczą.

BUDOWA ANTYGENU:

Fab – wiąże się z ANTYGENEM.
Fc – wiąże się z różnymi komórkami. Receptor dla przeciwciał na limfocytach i komórkach posiadających ziarnistości.
Część zmienna – dopasowuje się do antygenu.
Część zawiasowa – pozwala zmieniać kształty przeciwciała. Łatwiej przeciwciało dopasowuje się do antygenu, nawet gdy jest na stałe przyczepiony np. limfocyt B
Łańcuchy lekkie – w dwóch formach występuje: K i λ. Są one izotopami (różnią się w obrębie różnych klas).
Łańcuchy ciężkie – ze względu na ich budowę (różnice) podzielone Ig u człowieka na klasy:
•    G (budowa gamma);
•    A (budowa alfa);
•    M (budowa mi)
•    D (budowa delta)
•    E (budowa eta)

U zwierząt nie ma IgD, u konia IgT w surowicy i wiąże się tylko z wirusami. Żółtko ptaka IgY.
IgT przypomina IgY, ale inne funkcje.

Każda cząsteczka Ig  2 role:
•    Fab – wiąże antygen;
•    Warunkuje funkcje receptorowe (Fc): wiązanie Ig do tkanek gospodarza, wiązanie do komórek fagocytujących, wiązanie składnika C19 – dopełniacza)
•    W obrębie klasy IgG wyróżniamy 4 podklasy i w obrębie IgA – dwie.
•    Klasa IgG stanowi 70 – 75% immunoglobulin w surowicy, jest równomiernie rozmieszczona w puli zewnątrz- i wewnątrznaczyniowej (krew i limfa);
•    Jest głównym przeciwciałem odpowiedzi wtórnej (to odpowiedź przy pojawieniu się czynnika zakażenia, odp. wtórna po szczepieniu, gdy jest drugie (kolejne) zetknięcie z czynnikiem zakaźnym;
•    Jedyna klasa Ig o działaniu antytoksycznym – wiąże się z toksynami;

KRÓKTKA CHARAKTERYSTYKA IMMUNOGLOBULIN RÓŻYCH KLAS

KLASA IgG:
Wszystkie podklasy IgG zawierają region zawiasowy, a w IgG3 jest on bardzo wydłużony, co upodabnia je do przeciwciał IgD. IgG1, IgG2, IgG4 wiążą się z fragmentem Fc z białkiem A gronkowca złocistego. Wszystkie klasy IgG łączą się również z tym fragmentem z białkiem G paciorkowca.
Wiele komórek ma receptory dla fragmentu Fc przeciwciał IgG(FcR). Receptory te spełniają równe funkcje. Dzięki nim komórki K są zdolne do zabicia komórek opłaszczonych przez IgG w wyniku cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał. Z kolei komórki żerne takie jak makrofagi i neutrofile dzięki obecności na nich FcR, energicznie fagocytują komórki i cząsteczki opłaszczone przeciwciałami w procesie zwanym IMMUNOFAGOCYTOZĄ.
IgG są bardzo ważnymi immunoglobulinami w walce z mikroorganizmami wnikającymi do naszych tkanek. Obecne są w surowicy w największym stężeniu w porównaniu z przeciwciałami pozostałych klas. Występują u człowieka w 4 podklasach.
IgG są w sposób aktywny transportowane z udziałem receptorów FcR z organizmu matki poprzez łożysko do organizmu płodu. Dlatego osocze zdrowego donoszonego noworodka zawiera IgG nawet w większym stężeniu niż osocze matki. Przez łożysko przechodzą wszystkie podklasy IgG
Ekwiwalentem, a zarazem prekursorem przeciwciał IgG występujących u ptaków, gadów i płazów są tak zwane przeciwciała IgY.
Dopiero po 21 dniu od czasu zachorowania pojawia się pełna gama (pula) IgG.
Podklasy IgG różnią się nieznacznie sekwencją aminokwasów, natomiast znacznie regionem zawiasowym, zawiera najwięcej mostków dwusiarczkowych, co może się wiązać ze wzmożoną aktywnością biologiczną

KLASA  IgA:
Organizm wytwarza więcej IgA niż wszystkich innych immunoglobulin razem wziętych. Choć w surowicy IgA jest mniej niż IgG, to należy pamiętać, że większość Iga jest wytwarzana miejscowo w sąsiedztwie odpowiedniego nabłonka i wydalana wraz z wydzielinami śluzowo-surowiczymi.
Wydzielnicze IgA stanowią główny element obronny błon surowiczych i śluzowych przed inwazją mikroorganizmów, a błony te są potencjalnie największymi wrotami zakażenia.
W osoczu człowieka IgA występują w 80 – 95% w formie monomerycznej, a resztę stanowią formy polimeryczne mające łańcuch łączący J:. łańcuch łączący J łączy się mostkami dwusiarczkowymi z odcinkiem ogonowym IgA.
W wydzielinach śluzowych i surowiczo-śluzowych, takich jak łzy, pot, wydzieliny gruczołów przewodu pokarmowego, dróg oddechowych i dróg moczowych, IgA występują w formie dimerów związanych dodatkowo z tak zwanym FRAGMENTEM WYDZIELNICZYM. Są to wydzielnicze IgA, czyli S-IgA (secretory IgA).
S – IgA stanowią również 5 – 10% polimerycznych IgA występujących w surowicy.
Osobliwością przeciwciał IgA jest to, że w większości z nich łańcuchy lekkie związane są wiązaniem dwusiarczkowymi ze sobą, a nie z łańcuchami ciężkimi> Fragmenty FAB są więc do siebie bardzo zbliżone, a ruchliwość tych fragmentów wobec siebie jest ograniczona.
Ig z MALT – odcinek wydzielniczy – łańcuch wydzielniczy  SIgA (sekrecja  wydzielana przez komórki nabłonkowe i wydzielnicze). Może łączyć 4 antygeny. Odcinek wydzielniczy spaja te dwie immunoglobuliny.
SIgA jest główną Ig wydzielin surowiczo-śluzowych: siara, mleko, ślina, układ tchawiczo – oskrzelowy i moczowo – płciowy. Występuje 18-sto resztowy odcinek ogonowy, łańcuch „I” oraz odcinek wydzielniczy.
Odcinek wydzielniczy jest syntetyzowany przez komórki nabłonkowe.
SIgA jest syntetyzowany przez śluzówkowe komórki plazmatyczne.
Fragment wydzielniczy ułatwia transport SIgA do wydzielin i stanowi ochronę przed atakiem proteolitycznym.

KLASA IgD:
Stanowi do 1% Ig osocza. Występuje w dużych ilościach na komórkach limfocytów B. Może odgrywać rolę w zależnym od antygenu różnicowaniu limfocytów.
Immunoglobuliny tej klasy występują dość licznie wraz z IgM na powierzchni limf. B, które nie zetknęły się jeszcze z antygenem, jako ich receptory immunoglobulionowe.
Funkcja IgD nadal pozostaje mało poznana. Trudno im przypisać istotną rolę w płynach tkankowych ze względu na ich małe stężenie. Ich bardzo długi region zawiasowy pozwala na dużą ruchliwość fragmentów Fab wobec siebie. IgD jako receptory immunoglobulinowe dziewiczych limfocytów B wydają się bardzo skuteczne w wiązaniu antygenu. Przypisuje się im udział w indukowaniu dojrzewania powinowactwa przeciwciał. Jest rzeczą ciekawa, że u wielu gatunków brakuje przeciwciał.

KLASA IgE:
IgE podobnie jak IgM zwierają 4 domeny w częściach stałych łańcuchów ciężkich ale nie zawierają regionu zawiasowego. IgE nie zawiera odcinków ogonowych.
Immunoglobuliny tej klasy wiążąc się z odpowiednimi receptorami FcR na komórkach tucznych wywołują po związaniu antygenu degranulacje (uwolnienie ziarnistości) tych komórek, co leży u podstaw anafilaksji.
Receptory dla IgE znajdują się na bazofilach, komórkach tucznych, eozynofilach, komórkach Lengerhansa i komórkach dendrytycznych, a także na powierzchni limfocytów T i B.
Na powierzchni robaków jest dla niej antygen, wiec musi być grubsza, żeby robak się nie wyrywał tak łatwo. Część zawiesinowa jest o wiele grubsza.
Przyłączenie do bazofilów komórek tucznych kompleksów antygen – IgE wywołuje reakcje alergiczną. Następuje uwolnienie produktów zapalnych komórek tucznych, takich jak SEROTONINA i HISTAMINA.
Tasiemca łapie coś co ma ziarnistości w środku. Później wyrzuca te ziarnistości i one trawią tego tasiemca.
Substancje uczulające następnie trafiają w te ziarnistości a inne trafiają na komórkę, te które trafią na komórkę wywołają reakcje alergiczną.

KLASA IgM: (pierwsza po zakażeniu):
Przeciwciała tej klasy są syntetyzowane w początkowej fazie odpowiedzi immunologicznej. Są to również pierwsze przeciwciała syntetyzowane w rozwoju osobniczym. W trakcie pierwotnej odpowiedzi immunologicznej IgM są uwalniane najpierw i ich powinowactwo do antygenu jest na ogół małe , gdyż ich uwalnianie zachodzi jeszcze przed dojrzewaniem powinowactwa.
Mając jednak 10 fragmentów Fab IgM łączą się z antygenem posiadającym wiele epitopów z dużą zachłannością , czyli widnością..
Kształt wolnej cząsteczki IgM, która jest pentametrem, można porównać do płatka śniegu. Jeżeli jednak ona zwiąże antygen mający wiele identycznych ułożono liniowych epitopów, przybiera kształt porównywalny do kraba. Takie przemieszczenie się monomerów w obrębie parametru IgM eksponuje fragmenty Fc i sprzyja aktywacji dopełniacza i wiązaniu receptorów FcR na komórkach żernych oraz fagocytozie.
IgM 100-400 razy efektywniej aktywują dopełniacz niż IgG
Stanowi ok. 10% puli immunoglobulin. Odgrywa ważną rolę w odpowiedzi pierwotnej. Może wiązać 10 antygenów. Podjednostki pentametru połączone są wiązaniami dwusiarczkowymi. W obrębie domen C3 i C4 występuje bogactwo domen oligosacharydowych. Występuje resztowy odcinek ogonowy.
Aktywując dopełniacz przez IgM zachodzi po przyłączeniu do IgG antygenu. W trakcie przyłączenia następuje zmiana konfiguracji immunoglobuliny w odcinku Fab – odsłaniają się cząsteczki przyłączające C1q w domenach Cμ3. Odcinek Fc w IgM jest zablokowany, więc nie może się przyłączyć dopełniacz.


Różnice w sekwencji pomiędzy cząsteczkami przeciwciał mogą mieć charakter:
1.      Zmienności izotopowej – różnice w obrębie klas i podklas.
2.      Zmienności allotypowej – genetyczne różnice pomiędzy osobnikami tego samego gatunku.
3.      Zmienności idiotypowej – różnice budowy w obrębie domen zmiennych, a szczególnie w regionach nadzmiennych

Po kolei się daje:
•    IgM;
•    Przyłączenie klas (ten sam limfocyt zaczyna syntetyzować przeciwciała coraz bardziej specyficznie);
•    IgG (3 tygodnie);
•    Pacjent zaraża się drugi raz;
•    IgG