Ćwiczenie 1
Wprowadzenie do zagadnień immunologii
Układ odpornościowy charakteryzuje się b. wysokim stopniem skomplikowania i specjalizacji. Porównywany z układem nerwowym cechuje się zbliżoną masą, posiada zdolność „uczenia się” i zapamiętywania. U podstaw jego sprawnego funkcjonowania leży zdolność do rozróżniania, które cząstki w organizmie są własne, a które obce. gdy uwzględnimy fakt, że każda ztych grup liczy setki tysięcy złożonych związkówq chemicznych nie może dziwić stwierdzenie o jego kluczowej roli w zachowaniu integralności ustroju.
Układ immunologiczny (chłonny) obejmuje:
þ narządy i naczynia limfatyczne
þ krążące limfocyty, ~1012
Narządy limfatyczne
í î
centralne obwodowe
- szpik - grudki i węzły chłonne
- grasica - migdałki
- wyrostek robaczkowy
- śledziona
Ö narządy centralne są miejscem powstawania komórek immunokompetentnych i nie biorą udziału w reakcjach immunologicznych
Szpik - odpowiednik kaletki Fabrycjusza u ptaków będącej miejscem róznicowania się limfocytów B. Wszystkie rodzaje limfocytów, makrofagi, komórki dendrytyczne powstają z prekursorów występujących w szpiku.
Grasica - składa się z 2. płatów, a każdy z nich z płacików z częścią korową i rdzeniową. Części korowe oddzielone są od siebie przegrodami łącznotkankowymi, a części rdzeniowe łączą się ze sobą. Zręb grasicy składa się z torebki i przegrody łącznotkankowej oraz wielu rodzajów komórek na powierzchni których znajdują się antygeny układu zgodności tkankowej. Zasiedlana jest już od 8 tygodnia życia płodowego przez pierwsze prekursory limfocytów T wywodzące się z multipotencjalnej komórki macierzystej płodowych narządów krwiotwórczych (pęcherzyk żółtkowy, wątroba, śledziona). W dorosłym życiu źródłem tych prekursorów jest szpik. Ich osiedlaniu w grasicy sprzyjają liczne czynniki chemotaktyczne (b2 mikroglobulina) wydzielana przez komórki nabłonkowe zrębu i cząstki adhezyjne obecne na ich powierzchni; LFA-3, ICAM-1 a także na powierzchni komórek macierzystych i protymocytach; LFA-1, CD2.
Grasica jest miejscem dojrzewania morfologicznego i czynnościowego limfocytów T. Po opuszczeniu grasicy limfocyty T zasiedlają część grasiczozależną narządów obwodowych, lub krążą w ustroju.
Wydzielnicza funkcja grasicy
Hormony określane jako grasicze: tymozyna, tymopoetyna, grasiczy czynnik surowiczy, tymulina, tymostymulina,
Cytokiny: interleukny, czynniki wzrostowe /G-CSF, M-CSF, GM-CSF, TGF-b, SCF/, TNF-b, LIF.
TSH, GH Þ stymulacja wzrostu grasicy
hormony sterydowe, gł. CS Þ inwolucja grasicy
Narządy obwodowe: w węzłach chłonnych i śledzionie istnieją strefy grasiczozależne (część parakortykalna węzła i miąższu białego śledziony) i grasiczoniezależne (np. grudki chłonne) zasiedlane przez limfocyty T i B.
Funkcje węzłów chłonnych
- oczyszczają chłonkę z Ag, drobnoustrojów, komórek neo i drobnych cz. stałych,
- miejsce powstania, namnażania i różnicowania się nowych pokoleń limfocytów,
- miejsce reakcji immunologicznych.
Funkcje śledziony
- hemopoeza w życiu płodowym,
- miejsce powstawania nowych generacji limfocytów i monocytów,
- filtr krwi (fagocytoza i niszczenie zużytych komórek),
- miejsce reakcji immunologicznych /gł. wytwarzania przeciwciał/.
Komórki układu immunologicznego
- limfocyty T ~ 70%,
- limfocyty B ~13%,
- komórki NK ~10%,
- komórki K,
- komórki dendrytyczne i makrofagi /komórki APC/.
- rozsiane w całym organizmie, szczególnie dużo jest ich w narządach układu chłonnego, - 107 tych komórek ginie w ciągu minuty.
Granulocyty i komórki tuczne nie należą do komórek układu immunologicznego, lecz ściśle z nimi współdziałają.
Limfocyty
1. limfocyty B /bursa/
- odpowiedziałne za odpowiedź typu humoralnego,
- subpopulacje w zależności od klasy wytwarzanych p.ciał,
- subpopulacja CD5+, ~20% u dorosłych, ~90% u chorych na CLL, w RA,
- mają zdolność rozpoznawania antygenu za pomocą powierzchniowych immunoglobulin,
- po przekształceniu w plazmocyta wytwarzają i wydzielają do środowiska immunoglobuliny, które posiadają zdolność swoistego wiązania się z antygenem.
2. limfocyty T /thymus/
- grasiczozależne,
- odpowiadają za reakcje immunologiczne typu komórkowego,
- tradycyjnie dzielone na:
a. limfocyty T pomocnicze /Th/, CD4, rozpoznające Ag w połączeniu z MHC klasyII,
b. limfocyty T supresorowe /Ts/ CD8, regulujące odpowiedź immunologiczną,
c. limfocyty T cytotoksyczne /Tc/ CD8, zdolne do zabijania innych komórek (obcych, nowotworowych, zakażonych wirusami).
- wszystkie limfocyty T posiadają receptor TCR, stąd podział na:
a. Tab pomocnicze,
b. Tab supresorowe/cytotoksyczne,
c. Tgd.
3. limfocyty trzeciej populacji
- określane jako "non-T, non-B" lub jako limfocyty "null",
- ~10% limfocytów - t.zw. duże ziarniste limfocyty /large granular lymphocytes, LGL/, gdzie wyróżniamy:
a. komórki NK /natural killers/, ~70% LGL,
- są to naturalne komórki cytotoksyczne posiadające naturalną zdolność do zwalczania nowotworów i komórek zakażonych wirusem,
b. komórki NC /natural cytotoxic/,
c. komórki NS /natural suppressors/,
d. komórki K /killers/,
- od nich zależy tzw. cytotoksyczność zależna od przeciwciał /antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC/.
Komórki prezentujące antygen
- komórki dendrytyczne i makrofagi należą do komórek prezentujących antygen /APC/ dzięki posiadaniu określonych cech:
a. makrofag posiada zdolność fagocytozy antygenu, przetworzenia i prezentacji jego determinant na swej powierzchni,
b. k. dendrytyczne nie potrafią fagocytować, ale długotrwale wiążą antygeny na swej powierzchni prezentując je komórkom immunologicznie kompetentnym,
c. oba rodzaje komórek posiadają na swych powierzchniach antygeny zgodności tkankowej MHC klasy II.
Markery limfocytów T
TCR (T-cell receptor)
- receptor rozpoznający Ag i posiadający zdolność jego wiązania po "obróbce" przez enzymy komórki APC w połączeniu z antygenami MHC na jej powierzchni,
- zbudowany z 2 łańcuchów:
= a, b ® TCRab,
= g, d ® TCRgd ~2% limfocytów krwi obwodowej.
- każdym z łańcuchów część stała i zmienna,
- kodowane przez geny analogiczne do tych kodujących immunoglobuliny V, J i C (a, g) i V, D, J i C dla (b, d).
- wysoka różnorodność receptorów TCR.
CD3
- w błonie komórkowej limfocyta T receptor TCR występuje w kompleksie z molekułą CD3 (pięć niezmiennych łańcuchów d, g, e, z, h), pełniącą rolę w przekazywaniu sygnału pobudzenia do wnętrza komórki po związaniu antygenu przez TCR.
Receptor CD2
- antygen T11, LFA-2,
- obecny na wszystkich limfocytach T,
- receptor dla krwinek czerwonych barana,
- wiąże się z glikoproteiną LFA-3 /lymphocyte function associated antigen/,
- odgrywa rolę w aktywacji limfocytów T, prezentacji antygenu, w kontakcie cytotoksycznych limfocytów T z komórkami docelowymi i tymocytów z nabłonkiem grasicy.
CD4 i CD8
- charakterystyczne dla limtocytów T supresorowych /CD8/ i T pomocniczych /CD4/,
- obecne są na 95% wszystkich, dojrzałych limfocytów T,
- pozostałe /double negative/ spotykane są najczęściej wśród limocytów Tgd,
- CD4 zbudowana jest z pojedynczego łańcucha a,
- CD8 zbudowana jest z łańcuchów a i b,
- obie molekuły odgrywają rolę stabilizującą i wspomagającą w procesie prezentacji antygenu.
- stosunek CD4/CD8 ~ 2:1
PRZECIWCIAŁA
Budowa cząsteczki immunoglobuliny
- 4 łańcuchy: 2 lekkie L i 2 ciężkie H powiązane mostkami siarczkowymi,
- różnice w zakresie budowy łańcuchów ciężkich podstawą podziału immunoglobulin na 5. klas: IgA (a), IgD (d), IgE (e), IgG (g), IgM (m),
- łańcuchy lekkie L występują w 2. typach: k (kappa) i l (lambda).
- podklasy ® drobne różnice w budowie łańcuchów ciężkich w zakresie tej samej klasy np. IgG2, IgG3,
- podtypy ® drobne różnice w budowie łańcuchów lekkich,
- podklasy i podtypy ® odmiany izotypowe przeciwciał,
- monomery - 4 łańcuchy = 1 cząsteczka, np. IgG, IgA w surowicy,
- polimery: IgM - pentamer /forma polimorficzna/, IgA wydzielnicze - dimer,
- dodatkowy peptyd łączący J, fragment wydzielniczy /SC/.
We fragmentach N-końcowch łańcuchów ciężkich i lekkich znajduje się część zmienna immunoglobulin, określana jako część wiążąca antygen /Fab/. Swoistość przeciwciała wynika z konfiguracji przestrzennej łańcuchów ciężkich i lekkich części zmiennej, oraz od sekwencji aminokwasów w tych łańcuchach. Części zmienne przeciwciał /Fab/ wiążących różne epitopy antygenu różnią się od siebie, natomiast części stałe /Fc/ przeciwciał danej klasy są jednakowe. Część stała Fc jest miejscem w którym znajdują się domeny odpowiedzialne za aktywację dopełniacza, a także miejscem wiązania z komórkowymi receptorami dla fragmentów Fc przeciwciał.
Immunoglobuliny mają 3 rodzaje markerów antygenowych wg. których możemy je klasyfikować. Są to markery:
1. izotypowe
- różnice w budowie łańcuchów lekkich i ciężkich będące podstawą podziału na klasy i typy,
- zdrowi ludzie mają wszystkie odmiany izotypowe przeciwciał,
2. allotypowe
- zależne od obecności w częściach stałych łańcuchów ciężkich i lekkich różnych aminokwasów w określonej pozycji łańcucha polipeptydowego,
- wykrywane są one u osobników tego samego gatunku,
3. idiotypowe
- związane z różnicą budowy części zmiennej łańcuchów,
- przeciwciała o tej samej swoistości mają te same markery idiotypowe.
Charakterystyka klas przeciwciał
IgG
- 4 podklasy IgG1-IgG4,
- ma zdolność wiązania antygenów bakteryjnych i wirusowych,
- IgG1 i IgG3 wiążą i aktywują dopełniacz na drodze klasycznej,
- opsonizują antygen, uzbrajają komórki
- przenika przez łożysko zapewniając noworodkowi odporność bierną,
IgM
- przeciwciała pierwszej fazy obrony /zjawisko przełączania klasy/, jako pierwsze syntetyzowane są w życiu osobniczym,
- 100-400 razy silniej aktywują dopełniacz niż IgG,
- pentamer,
IgD
- wraz z IgM stanowią immunoglobuliny powierzchniowe limfocytów B,
IgA
- 80-95% to forma monomeru,
- obecne w wydzielinach surowiczo-śluzowych,
IgE
- tzw. reagina,
- przeciwciała cytofilne na powierzchni komórki tucznej,
- biorą udział w reakcjach anafilaksji.
Wartościowość przeciwciała - liczba determinant antygenowych jakie może związać cząsteczka przeciwciała. IgG,IgD mają dwa miejsca wiązania antygenu, są więc 2. wartościowe.
Powinowactwo - siła wiązania pojedynczej determinanty antygenowej. Przeciwciała o tej samej swoistości do antygenu mogą różnić się powinowactwem do tegoż antygenu /ścisłością, stopniem dopasowania do antygenu/.
Awidność /zachłanność/ - siła wiązania wielowartościowego antygenu przez przeciwciała.
Teorie powstawania przeciwciał
Teoria informacyjna - omnipotencjalnay limfocyt B dopiero po kontakcie z antygenem uzyskiwałby zdolność produkcji swoistych przeciwciał.
Teoria selekcji klonalnej - zakłada, że w organizmie istnieją wielkie ilości klonów limfocytów zdolnych swoiście reagować na wiele różnorodnych antygenów przed ich wtargnięciem do ustroju. Dostający się do ustroju antygen dokonuje selekcji swoistego klonu komórkowego limfocytów B i aktywuje go do proliferacji i syntezy przeciwciał .
Geny immunoglobulin
1.Synteza części stałej
- gen kodujący część stałą C,
2. Synteza części zmiennej
- łańcucha lekkiego jest kodowana przez dwa geny: ...
levisss