Biologia AR Szczecin

Wykład 4
„Immunologia”
12.03.2007r.

Temat: Cząsteczki uczestniczące w mechanizmach odporności przeciw drobnoustrojom.


W reakcjach obronnych charakterystycznych dla odporności wrodzonej uczestniczą:
•    Białka układu dopełniacza;
•    Białka ostrej fazy;
•    Cytokiny;
•    Antybiotyki peptydowe.

W odpowiedzi immunologicznej przeciwko drobnoustrojom biorą udział komórki i cząsteczki uczestniczące w przebiegu odporności wrodzonej i nabytej a ich działanie jest synergistyczne.

EFEKT SYNERGISTYCZNY  po podaniu 2 substancji, efekt jest o wiele większy niż zakładaliśmy.

UKŁAD DOPEŁNIACZA:
•    Jest układem ochronnym występującym u wszystkich kręgowców. Składa się z ok. 30 rozpuszczalnych glikoprotein, wytwarzanych w większości przez hepatocyty i monocyty. Składowe występujące we krwi i innych płynach ustrojowych.
•    Do białek układu dopełniacza należą: C1 (C1q, C1r, C1s), C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, białka związane z drogą alternatywną, czynnik B i czynnik D.
•    Układ dopełniacza należy do odporności nieswoistej, gdyż sam nie rozpoznaje precyzyjnie antygenów i aktywowany jest, przynajmniej w klasycznej drodze aktywacji, przez przeciwciała;
•    Sama nazwa dopełniacza pochodzi od tego, że stanowi on uzupełnienie (dopełnienie) roli przeciwciał. Jest to jeden z przykładów ścisłych powiązań między swoistymi i nieswoistymi mechanizmami odporności

Po odpowiednim ponudzeniu składniki te reagują kolejno po sobie.

Po odpowiednim pobudzeniu:
Składnik C3 może wiązać się z cząsteczkami bakterii lub własnymi białkami (np. CRP).
C3b może wiązać się z jakąkolwiek komórką Lub cząsteczką.
Jeżeli C3b zwiąże się ze swoją komórką to połączą się z nią cząsteczki regulacyjne chroniące komórkę przed uszkodzeniem.
Po rozpoznaniu rozpada się na C3a i C3b, C3b może związać się np. z komórkami organizmu.

Aktywacja:
Dopełniacz może być aktywowany bezpośrednio przez cząsteczki wiązane z bakteriami (droga alternatywna) lub przeciwciała związane z bakteriami (droga klasyczna).
Składnik C3 jest niezbędny do prawidłowego przebiegu obu szlaków aktywacji, a jego przemiana w C3a i C3b jest spowodowana aktywnością 2 różnych konwerta C3. Jedna konwertaza uczestniczy w drodze alternatywnej a druga w klasycznej.

Etapy aktywacji dopełniacza w drodze alternatywnej:

Bakteria (B) +C3b = B-C3b
B-C3b + B = B-C3b – Bp białko które chroni proteina
B-C3b – Bp + C3b = B-C3b – Bp – C3b
B-C3b – Bp – C3b +C5 = B-C3b – Bp – C3bC5b +C5a
B-C3b – Bp – C3bC5b + C6 + C7 = = B-C3b – Bp – C3b-C5b – C6 – C7
B-C3b – Bp – C3b-C5b – C6 – C7 + C8 = B-C3b – Bp – C3b-C5b – C6 – C7 – C8
B-C3b – Bp – C3b-C5b – C6 – C7 – C8 + C9 = B-C3b – Bp – C3b-C5b – C6 – C7 – C8 – C9
Liza bakterii (B)
•    Kompleks C3bBb (konwertaza C3) wykazuje aktywność enzymatyczną i wzmaga rozkład C3 na C3a i C3b.
•    C5b – jest niezbędny do tworzenia kompleksu atakującego błonę.
•    C5b – C6 – C7 – C8 – C9 – jest odpowiedzialny za lizą bakterii.
•    Głównymi funkcjami układu dopełniacza są:
•    Zapoczątkowanie ostrego zapalenia przez bezpośrednią aktywację komórek tucznych;
•    Przyciąganie neutrofilów do miejsca ataku drobnoustrojów (chemotaksja);
•    Wzmacnianie wiązanie między bakterią a fagocytem (opsonizacja);
•    Zabijanie drobnoustrojów na skutek aktywacji kompleksu atakującego błonę (liza)
•    Wzmaganie odpowiedzi humoralnej;
•    Rozwój pamięci immunologicznej;
•    Usuwanie kompleksów immunologicznych;
•    Usuwanie komórek apoptotycznych.

Do składników dopełniacza niezbędnych w jego funkcji obronnej należą:
•    Peptydy zapalne C3a i C5a (anafilotoksyny), wiążą się z receptorami komórek tucznych – pobudzenie degranulacji ich ziarnistości i uwolnienie mediatorów farmakologicznych.
•    C5a wykazuje aktywność chemotaktyczną, adhezję, degranulację i aktywacje procesu „wybuchu tlenowego” neutrofilów.
•    C3b oraz produkty jego rozkładu i C4b wykazują aktywność opsonin i ułatwiają fagocytozę z udziałem receptorów dla tych składników. Receptory dla dopełniacza (CR1 = CD35) znajdują się na monocytach i makrofagach, neutrofilach i erytrocytach.
•    Kompleks C3b –erytrocyt dostarczany jest do wątroby i śledziony – fagocytoza;
•    Składniki C5b – C9 tworzą pory (10nm) w błonie komórki docelowej – liza komórki.

Regulacja:
•    Szybka utrata zdolności reagowania;
•    Podlega białkom regulującym (hamującym) inhibitor C1, czynnik I, białko wiążące C4b, czynnik H, czynnik DAF (czynnik przyspieszający rozkład), błonowy kofaktor białkowy MCP, CD59 (protektyna).  Białka te występują tylko na powierzchni komórek własnych.

Klasyczna droga aktywacji dopełniacza:
Rozpoczyna się przyłączeniem przeciwciała (IgG lub IgM) do antygenów powierzchniowych komórki docelowej, a kończy się efektem cytotoksycznym.
Utworzenie miejsca dla związania składnika C1q wymaga 1 cząsteczki IgM dla 2 IgG znajdujących się w bliskiej odległości.
Dlaczego IgM wystarczy 1 cząsteczka?
Ilość wiązania się na 10 możliwości i może się ich dużo związać.

Etapy wiązania dopełniacza na drodze alternatywnej:

Komórka docelowa (cel) + przeciwciało (Ab) = kompleks cel-Ab
celAb + C1q,r,s = celAb – C1
celAb – C1 + C4 = celAb – C1 – C4a + C4b
celAb – C1 – C4b + C2 = celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C2b
celAb – C1 – C4a - C4b – C2a + C3 = celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3a – C3b
celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3b + C5 = celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3b – C5a – C5b
celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3b – C5b +C6 + C7 = celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3b – C5b – 6 – 7
celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3b – C5b – 6 – 7 + C8 = celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3b – C5b – 6 – 7 – 8
celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3b – C5b – 6 – 7 – 8 + C9 = celAb – C1 – C4a - C4b – C2a – C3b – C5b – 6 – 7 – 8 – 9
                                    liza komórki docelowej (cel)

1.    Składnik C1q kompleksu C1 łączy się z receptorem na odcinku Fc immunoglobuliny związanej z komórką docelową;
2.    Aktywacja c1 katalizuje rozkład składników C4 i C2;
3.    C4b i C2a po połączeniu się z powierzchnią komórki tworzą na niej nowy enzym konwertazę C3;
4.    Konwertaza C3 rozkłada składniki C na C3a i C3b;
5.    C3b wiąże się z powierzchnią komórki – powstaje kompleks C4b2a3b;
6.    C4b2a3b kieruje reakcją i wiązaniem składników C5-9 do powierzchni komórki docelowej.

KOLEKTYNY:
•    Kolektyny są grupę białek wiążących węglowodany, strukturalnie są podobne do składników C1q dopełniacza.
•    Są opsoninami;
•    Do kolektyn należą białka wiążące mamnozę, konglutyminy. Receptory dla kolektyn są na makrofagach, komórkach nabłonkowych dróg oddechowych i pokarmowych.

DROGA LEKTYNOWA:
Lektyna wiążąca mamnozę (MBL) jest głównym czynnikiem zapoczątkowującym drogę pektynową.
Budowa MBL przypomina C1q,r,s. Wiąże proteazy serynowe 14ASP – 1 i MASP -2.
Etapy:
•    Związanie MBL do powierzchni antygenu, aktywacja MASP – 1;
•    MASP – 1 dokonuje proteolitycznego cięcia MASP – 2;
•    MASP – 2 może rozkładać C4 i C2;
•    Dalsze etapy są identyczne jak w klasycznej drodze aktywacji dopełniacza.
•    Kompleks kolektyna – MASP-1 – MASP-2 zastępuje więc zarówno przeciwciała, jak i C1q,r,s drogi klasycznej.

ATYBIOTYKI  PEPTYDOWE:
•    Antybiotyki peptydowe mają silne właściwości przeciw bakteryjne (anty G+ i G-)
•    Należą do nich: cekropiny, megaininy, defensyny;
•    Uczestniczą w mechanizmach obrony wrodzonej;
•    Wytwarzane są m.in. przez komórki nabłonkowe żerne;
•    Cekropinyi i megaininy powodują LIZĘ;
•    Defensyny zaburzają transport jonów.