Povesti cu zane

Determinanți antigenici și structura acestora. Determinant antigenic. Antigeni ai animalelor și ai oamenilor

Partea specifică a unui antigen sau haptenă care reacționează cu sistemul imunitar se numește determinant antigenic sau epitop. Aceasta este de obicei o mică parte a unei molecule și constă adesea din doar câțiva (patru până la opt) aminoacizi sau reziduuri de zahăr. O moleculă antigenică poate transporta mai mulți epitopi diferiți, fiecare cu o configurație caracteristică, fixată rigid, care este determinată de structura primară, secundară sau terțiară a moleculei. Acești diferiți determinanți antigenici sunt recunoscuți separat de sistemul imunitar, iar anticorpii care sunt sintetizați interacționează numai cu un singur epitop (adică au specificitate).

Tipuri de antigeni

A. Antigene externe: antigenele pot fi externe, adică să intre în corp din exterior; acestea includ microorganisme, celule transplantate și particule străine care pot pătrunde în organism prin calea alimentară, prin inhalare sau parenterală.

B. Antigene interne: antigenii interni apar din moleculele corpului deteriorate (de exemplu, atunci când sunt combinate cu o haptenă, în timpul denaturării parțiale a propriilor molecule sau când celulele sunt transformate în procesul unei tumori), care sunt recunoscute ca „extraterestre”.

B. Antigene latente: anumiți antigeni (de exemplu, țesutul nervos, proteinele cristalinului și spermatozoizii) sunt separați anatomic de sistemul imunitar prin bariere histo-hematologice în stadiile incipiente ale embriogenezei, prin urmare, toleranța față de aceste molecule nu apare și intrarea lor în sânge în perioada postnatală poate duce la un răspuns imun. Reactivitatea imunologică împotriva autoantigenelor alterate sau latente apare în unele boli autoimune.

Recunoașterea antigenului

Pentru ca un răspuns imun să se dezvolte, antigenele externe trebuie mai întâi recunoscute de sistemul imunitar. Mecanismele de recunoaștere nu sunt bine înțelese, depind de natura (tipul) antigenului, de modul în care acesta pătrunde în corp etc. Răspunsul imun optim la cel mai mare număr de antigene apare numai după interacțiunea antigenului cu macrofage, limfocite T și B (Fig. 10.1). În acest caz, macrofagul joacă rolul unei celule care „prelucrează” antigenul. Celulele reticulare dendritice din foliculii limfoizi și celulele reticulare interdigitante în ganglionii limfatici paracorticali sunt, de asemenea, considerate a fi macrofage specializate adaptate la „procesarea” antigenelor pentru celulele B și respectiv celulele T (vezi mai jos).

„Prelucrare” înseamnă că antigenul absorbit de macrofag este afișat din nou pe suprafața sa într-un complex cu molecula MHC (Complex de histocompatibilitate majoră).

Receptorii pentru antigeni ai celulelor T recunosc combinația antigen-moleculă MHC pe macrofag, rezultând activarea celulelor T și eliberarea diferitelor limfokine (Tabelul 10.3). Celulele T Helper recunosc un antigen în combinație cu o moleculă MHC de clasa II, în timp ce celulele T supresoare recunosc o moleculă MHC de clasa I. Forma tipică de activare a celulelor B (dependentă de celulele T) implică interacțiunea sa atât cu macrofagele, cât și cu celulele T. Celulele B recunosc direct unele antigene multivalente (antigene independente de celule T).

BAZA CELULARĂ A RĂSPUNSULUI IMUNITAR

Sistemul limfoid

Răspunsul imun este efectuat de sistemul limfoid al corpului, care este împărțit în organe centrale și periferice ale imunogenezei.

Organele centrale ale imunogenezei

LA autoritățile centrale imunogeneza include timusul și măduva osoasă, în care celulele limfoide semi-stem inițiale apar în perioada prenatală (în această perioadă, apar diversitatea și toleranța). Se crede că la om, dezvoltarea finală a diversității și toleranței va fi finalizată în câteva luni după naștere).

Organele periferice ale imunogenezei

Organele periferice ale imunogenezei includ ganglionii limfatici, splina, inelul Pirogov-Waldeyer (amigdalele faringelui) și foliculii limfatici din pereții intestinali, care acumulează limfocite mature care răspund la stimularea antigenică.

Sângele periferic conține, de asemenea, limfocite. Limfocitele circulante constituie un grup de celule care sunt schimbate continuu cu celule ale țesutului limfoid periferic.

LIMFOCITE

Limfocitele se formează în perioada embrionară dintr-o linie limfoidă din măduva osoasă. Limfocitele pot fi clasificate în funcție de locul în care se dezvoltă: 1) limfocitele T (timus-dependente) se dezvoltă în timus și 2) limfocitele B, care se dezvoltă în afara timusului. Limfocitele B se dezvoltă la păsări în punga Fabricius ( bursa- sac, de unde și termenul „celule B”); echivalentul funcțional la om este ficatul embrionar sau măduva osoasă.

Limfocitele mici inactive sunt celule cu diametrul de aproximativ 8-10 microni, cu un volum mic de citoplasmă și un nucleu sferic care ocupă aproape întreaga celulă. Nucleul conține cromatină condensată, care arată pronunțat bazofil cu culoarea obișnuită a preparatelor. Toate populațiile inactive de limfocite sunt similare morfologic între ele și pot fi diferențiate numai prin metode imunologice și imunomorfologice (Tabelul 10.1).

Limfocite T (celule T)

A. Distribuția celulelor T în organism: Limfocitele T își au originea în timusul embrionar. În perioada postembrionară, după maturare, limfocitele T se instalează în zonele T ale țesutului limfoid periferic. Aceste zone includ:

Zona paracorticală a ganglionilor limfatici și spațiul dintre foliculii limfoizi (70% din limfocitele din ganglionii limfatici sunt limfocite T);

Zonele periarteriale ale foliculilor limfoizi din pulpa albă a splinei (40% din limfocitele splenice sunt celule T).

Limfocitele T circulă continuu și activ între sângele periferic și țesutul limfoid periferic. 80-90% din limfocitele din sângele periferic sunt celule T.

B. Transformarea celulelor T: După stimulare (activare) cu un antigen specific, limfocitele T sunt transformate în celule mari, care se divid activ, numite limfocite T transformate sau imunoblaste T, din care apare apoi unitatea executivă a celulelor T. Imunoblastele T au un diametru de 15-20 µm, cu un volum mare de citoplasmă și un nucleu neregulat cu cromatină ușoară și nucleol; nucleul este situat în centrul celulei. Imunoblastele T se pot distinge de imunoblastele B numai prin metode imunomorfologice. Limfocitele T efector sunt morfologic similare cu limfocitele mici inactive și sunt adesea denumite celule T sensibilizate, citotoxice sau ucigașe.

Acest proces de transformare a celulelor T constituie etapa de dezvoltare (amplificare) a răspunsului imun (Fig.10.1), în timpul căreia mai multe celule T care poartă receptori care recunosc un antigen specific dat formează o clonă numeroasă de celule T executive active împotriva aceluiași antigenul în sine, deoarece au un receptor corespunzător. Procesul complet de activare a celulelor T începe atunci când macrofagele interceptează antigenul și, folosind un mecanism care nu este încă suficient de înțeles, „procesează” antigenul și îl reexpune pe suprafața celulei împreună cu moleculele MHC înainte de a interacționa cu celula T . Recunoașterea are loc numai atunci când celula T poartă un receptor specific capabil să recunoască complexul antigen-moleculă MHC.

B. Funcțiile celulelor T efectoare: celulele T efectoare joacă un rol important în trei funcții ale sistemului imunitar:

Imunitate celulară;

Reglarea activității celulelor B;

Hipersensibilitate de tip întârziat (IV).

1. Imunitatea celulară: include două aspecte principale:

- celulele citotoxice care transportă antigeni de suprafață provoacă leziuni directe ale celulelor (celule citotoxice sau ucigașe). Citotoxicitatea directă se observă cu un răspuns imunologic la antigeni la suprafața celulelor neoplazice, a țesuturilor transplantate și a celulelor infectate cu virus. Celulele T citotoxice induc posibil liza prin formarea de pori în membranele citoplasmatice ale celulelor antigen-pozitive.

- Producția de limfokine: celulele T executive joacă un rol critic în răspunsul imun prin producerea de proteine solubile (limfokine) care reglează funcția anumitor celule, cum ar fi macrofagele și alte limfocite (Tabelul 10.3).

2. Reglarea activității limfocitelor B: două regiuni importante ale limfocitelor T sunt implicate în reglarea funcției limfocitelor B.

Celulele T Helper (antigen CD4 pozitiv) ajută la activarea și transformarea limfocitelor B și la sinteza imunoglobulinelor. Celulele T supresoare (antigen CD8 pozitiv) inhibă activarea celulelor B și reglează sinteza imunoglobulinelor. Celulele T ajutătoare și supresoare exercită, de asemenea, influențe de reglare similare asupra imunității celulare. Cu toate acestea, un subtip de celule „ajutătoare” CD4-pozitive poate avea un efect pur supresiv prin stimularea celulelor supresoare CD8-pozitive. Raportul normal dintre limfocitele T ajutătoare și limfocitele T supresoare (raport CD4 / CD8) în sângele periferic este de 0,9-2,7, cu ușoare anomalii la vârste foarte mici și foarte înaintate. Acest raport poate fi mult redus în anumite boli, inclusiv condiții de imunodeficiență, hipersensibilitate IV (tip întârziat) și infecție cu HIV.

D. Identificarea morfologică a subpopulațiilor de limfocite T: Limfocitele T și subtipurile acestora nu se disting morfologic între ele sau de limfocitele B și se caracterizează prin prezența antigenelor care acționează ca markeri imunologici. Acești antigeni pot fi detectați cu anticorpi monoclonali specifici (Tabelul 10.1). Utilizarea acestor anticorpi în metoda imunofluorescenței sau imunoperoxidazei face, de asemenea, posibilă determinarea localizării diferitelor subpopulații T de limfocite în țesutul limfoid. Tehnicile genetice care detectează rearanjarea genelor receptorilor de celule T ajută, de asemenea, la identificarea celulelor T. Alte metode, cum ar fi testul E-rozetting, devin învechite.

Limfocite B

A. Distribuția celulelor B în organism: Limfocitele B se dezvoltă în echivalentul funcțional al bursei Fabritius aviare (probabil în măduva osoasă embrionară a mamiferelor), suferind un proces complex care include reproducerea și divizarea în clase. Apoi, limfocitele B se răspândesc prin fluxul sanguin în regiunea B a țesutului limfoid periferic. Aceste zone includ: 1) centrele reactive (secundare sau germinale) ale foliculilor și sinusurile medularei ganglionilor limfatici (30% din limfocitele din ganglionii limfatici sunt celule B); 2) centrii reactivi în foliculii pulpei albe a splinei (40% din limfocitele splenice sunt celule B). Termenul "folicul primar" este utilizat pentru a însemna o acumulare de celule B în ganglionii limfatici sau splină care nu prezintă activitate proliferativă. La fel ca celulele T, celulele B circulă de asemenea constant între țesutul limfoid și sângele periferic, dar mai puțin activ. Celulele B reprezintă 10-20% din numărul total de limfocite din sângele periferic.

B. Transformarea celulelor B: după stimularea cu un antigen specific, limfocitele B sunt transformate în celule plasmatice. Acest proces se desfășoară în etape, cu formarea unui număr de forme intermediare care formează centrul reactiv (germinal) al foliculului. Celulele plasmatice sintetizează imunoglobuline (anticorpi) care sunt specifice antigenului. Formarea anticorpilor circulanți specifici antigenilor stă la baza imunității dobândite, numită imunitate umorală.

B. Identificarea morfologică a celulelor B: Celulele plasmatice sunt celule B efectoare. Plasmacitele au o structură morfologică caracteristică (Tabelul 10.2). Celulele plasmatice au un diametru de 12-15 microni, citoplasmă bazofilă (bazofilia se explică prin prezența unei cantități mari de ARN necesară pentru sinteza imunoglobulinelor), în care se găsește zona Golgi, vizibilă ca o zonă palidă situată lângă nucleu situat excentric; cromatina din nucleu este situată sub formă de bulgări mari de-a lungul periferiei (sub forma unei „roți de căruță” sau „cadran”). Imunoglobulinele pot fi detectate în citoplasmă prin metode imunologice.

Alte limfocite B pot fi identificate numai prin metode imunologice, imunomorfologice și genetice. Metodele de imunofluorescență sau imunoperoxidază care utilizează anticorpi împotriva imunoglobulinei umane detectează prezența imunoglobulinei de suprafață (pe celulele B maturate) și a imunoglobulinei citoplasmatice (în celulele plasmatice). De asemenea, sunt utilizați anticorpi monoclonali specifici care reacționează cu celulele B (Tabelul 10.1). Tehnicile genetice care detectează prezența genelor de imunoglobulină rearanjate pot ajuta, de asemenea, la identificarea limfocitelor B.

Celule nule (celule NK și celule K)

Celulele nule sunt un grup eterogen de limfocite care nu au capacitatea de a forma rozete E (un test imunologic folosit anterior pentru identificarea limfocitelor T) și nu poartă imunoglobulină de suprafață (deci, celule nemarcate sau nule). Acest grup include unele celule care sunt în mod clar celule T sau B, după cum s-a dovedit recent prin metode genetice și anticorpi monoclonali, dar desemnarea acestor celule a fost păstrată. Populația de celule „nule” este celulele T și B care se află în stadiile incipiente ale diferențierii, înainte de apariția unui număr mare de markeri pe suprafața lor. Celulele nul reprezintă 5-10% din toate limfocitele din sângele periferic.

Unele celule „nule” au activitate citotoxică și sunt numite celule natural killer (NK); pot distruge unele celule străine, chiar dacă organismul nu a întâlnit niciodată acest antigen. Alții (numiți celule K) sunt implicați în distrugerea celulelor de către anticorpi (citotoxicitate mediată de celule dependente de anticorpi (ADCC)).

Există dovezi că activitatea pe care celulele NK și celulele K o prezintă sunt 2 funcții diferite ale aceluiași tip de celule. Celulele NK pot juca un rol protector în procesul tumorii prin eliminarea celulelor potențial neoplazice.

MACROFAGE (monocite din sânge și histiocite tisulare)

A. Distribuția în organism: macrofagele diferă de limfocite, dar joacă, de asemenea, un rol important în răspunsul imun, atât ca celule de procesare a antigenului atunci când apare un răspuns, cât și ca fagocite sub forma unei legături executive. În sânge, ele sunt numite monocite; în țesuturi - prin histiocite sau macrofage tisulare. Studiul hematopoiezei în măduva osoasă a animalelor și a oamenilor a stabilit că toate macrofagele apar din precursorii monocitelor din măduva osoasă. Macrofagele se găsesc în toate țesuturile corpului (histiocite), precum și în ganglionii limfatici, unde sunt localizate atât difuz, cât și fix în spațiul subcapsular și în sinusurile medularei. Macrofagele tisulare se găsesc și în sinusurile pulpei roșii a splinei. În ficat, macrofagele sunt cunoscute sub numele de celule Kupffer, în plămâni ca macrofage alveolare și în țesutul cerebral sub formă de microglia. În sângele periferic și măduva osoasă, acestea sunt detectate sub formă de monocite și precursorii lor. Celulele reticulare dendritice din foliculii ganglionari limfatici și celulele reticulare interdigitante din zona paracorticală sunt celule specializate de procesare a antigenelor pentru limfocitele B și, respectiv, T. Deși originea lor nu a fost stabilită, se presupune că aparțin macrofagelor. În literatura mai veche, termenul „sistem reticuloendotelial” a fost folosit pentru a se referi la aceste tipuri de celule.

B. Identificarea macrofagelor: macrofagele conțin numeroase enzime citoplasmatice și pot fi identificate în țesuturi prin metode histochimice care detectează aceste enzime. Anumite enzime, cum ar fi muramidaza (lizozima) și chimotripsina, pot fi detectate de anticorpi marcați (imunohistochimie), care utilizează anticorpi împotriva proteinelor enzimatice. Astfel de anticorpi monoclonali împotriva diferitelor antigene CD sunt utilizate pe scară largă pentru identificarea macrofagelor (Tabelul 10.1; CD11, CD68).

B. Funcțiile macrofagelor: funcțiile macrofagelor includ fagocitoza, „prelucrarea” antigenului și interacțiunea cu citokinele.

1. Fagocitoză:

Fagocitoza neimună: macrofagele sunt capabile să fagociteze particule străine, microorganisme și resturi de celule deteriorate direct, fără a provoca un răspuns imun. Cu toate acestea, fagocitoza microorganismelor și distrugerea lor sunt mult facilitate în prezența imunoglobulinelor specifice, a complementului și a limfokinelor, care sunt produse de limfocitele T activate imunologic (Tabelul 10.3).

Fagocitoza imună: macrofagele au receptori de suprafață pentru fragmentele C3b și Fc ale imunoglobulinelor. Orice particule care sunt acoperite cu imunoglobulină sau complement (opsonizat) sunt fagocitate mult mai ușor decât particulele goale.

2. „Prelucrarea” antigenelor: macrofagele „procesează” antigenele și le prezintă limfocitelor B și T în forma necesară (Fig. 10.1); această interacțiune celulară implică recunoașterea simultană de către limfocite a moleculelor MHC și a „antigenelor tratate” pe suprafața macrofagelor.

3. Interacțiunea cu citokinele: macrofagele interacționează cu citokinele produse de limfocitele T (Tabelul 10.3) pentru a proteja organismul împotriva anumitor agenți dăunători. Rezultatul tipic al acestei interacțiuni este formarea granuloamelor. Macrofagele produc, de asemenea, citokine, inclusiv interleukina-1, b-interferon și factori de creștere a celulelor T și B (Tabelul 10.3). Diferite interacțiuni între limfocite și macrofage din țesuturi se manifestă morfologic în inflamația cronică.

IMUNOGLOBULINE (anticorpi)

Sinteza imunoglobulinelor: imunoglobulinele sunt sintetizate de celulele plasmatice, care sunt formate din limfocite B stimulate de antigen (imunoblaste B). Toate moleculele de imunoglobulină sintetizate de o singură celulă plasmatică sunt identice și au reactivitate specifică împotriva unui singur determinant antigenic. În mod similar, toate celulele plasmatice obținute prin transformare și proliferare a unui singur limfocit B progenitor sunt identice; adică constituie o clonă. Moleculele de imunoglobulină sintetizate de celule ale diferitelor clone ale celulelor plasmatice au secvențe de aminoacizi diferite, ceea ce duce la o structură terțiară diferită a moleculelor și conferă o specificitate diferită anticorpului (adică reacționează cu antigeni diferiți). Aceste diferențe în secvența de aminoacizi apar în așa-numita regiune V (variabilă, variabilă) a moleculei de imunoglobulină (Fig. 10.3).

Structura imunoglobulinelor(Figura 10.3): Majoritatea moleculelor de imunoglobulină sunt compuse din două lanțuri grele (H) și două lanțuri ușoare (L) legate prin legături disulfurice. Lanțurile ușoare constau fie din două lanțuri k, fie din două lanțuri de l. Lanțurile grele pot fi din una dintre cele cinci clase (IgA, IgG, IgM, IgD și IgE) (Tabelul 10.4). Există mai multe subclase de lanțuri grele (izotipuri). Aceste diferite lanțuri de imunoglobuline sunt antigene pentru animale și au determinanți antigenici diferiți, prin urmare, atunci când sunt administrați animalelor, anticorpii produși împotriva lor pot fi folosiți pentru a recunoaște și identifica diferite tipuri de lanțuri ușoare și clase de lanțuri grele la om.

Fiecare lanț are o regiune constantă și variabilă. Constant situl rămâne constant în secvența de aminoacizi și antigenicitate într-o clasă dată de imunoglobuline; variabil site-ul, dimpotrivă, este caracterizat de o mare variabilitate a secvenței de aminoacizi. În partea variabilă a lanțului apare reacția combinată cu antigenul. Fiecare moleculă IgG este formată din două lanțuri conectate care formează două situsuri de legare a antigenului (Figura 10.3). Regiunea variabilă a fiecărui lanț conține regiuni hipervariabile - trei în lanțurile ușoare și patru în lanțurile grele. Variațiile secvenței de aminoacizi din aceste regiuni hipervariabile determină specificitatea anticorpului. În anumite condiții, aceste regiuni hipervariabile pot acționa și ca antigeni (idiotipuri). Anticorp anti-idiotip, adică produs împotriva regiunii hipervariabile a anticorpilor are o gamă limitată de reactivitate și se leagă doar de moleculele de imunoglobulină având această regiune hipervariabilă. În esență, reactivitatea anticorpilor împotriva idiotipurilor este limitată exclusiv la anticorpi specifici obținuți dintr-o singură clonă. Deși cele de mai sus se aplică strict IgG, alte clase de imunoglobuline au aceeași structură de bază, cu excepția faptului că IgM este un pentamer (adică este format din 5 unități de bază (molecule) legate în regiunea Fc-terminal), iar IgA există de obicei ca dimer.

Complot permanent Fiecare moleculă de imunoglobulină are receptori pentru complement și există, de asemenea, o regiune pe fragmentul Fc care se leagă de celulele care au receptori Fc (care este necesară pentru punerea în aplicare a imunității celulare). Diferențele antigenice moștenite între lanțurile grele constituie alotipuri. Moleculele de imunoglobulină pot fi descompuse de diferite enzime proteolitice. Sub acțiunea papainei, molecula este împărțită în zona de divergență a lanțurilor grele („furci”) (Fig. 10.3) în două fragmente Fab și un fragment Fc (cristalizant). Pepsina scindează molecula într-un fragment F (ab) '2 și un fragment Fc. Fragmentul Fc este o regiune constantă; lipsa variabilității secvenței de aminoacizi este principalul motiv pentru posibilitatea cristalizării acestui fragment. Fragmentele Fab și F (ab) '2 poartă unul și, respectiv, două situsuri de legare a antigenului. Fragmentul Fc poartă antigeni specifici, inclusiv cei care diferențiază imunologic de cele cinci clase principale de anticorpi. Site-ul de fixare a complementului este situat și pe fragmentul Fc. Metoda clivajului enzimatic are o semnificație istorică în procesul de elucidare a structurii imunoglobulinelor.

Reglarea producției de anticorpi: producția de anticorpi începe după ce celulele B sunt activate de antigen. Concentrația maximă de anticorpi în ser este observată de la 1 la 2 săptămâni și apoi începe să scadă. Prezența continuă a antigenului liber menține răspunsul până când o creștere a nivelurilor de anticorpi are ca rezultat îndepărtarea crescută a antigenului și astfel încetarea stimulării celulelor B. Există, de asemenea, mecanisme mai subtile de reglare a sintezei imunoglobulinelor. Celulele T helper (CD4 pozitive) joacă un rol important în reglarea răspunsului celulelor B la un număr mare de antigeni și prezența lor constantă crește producția de anticorpi. Acest efect se datorează, cel puțin parțial, eliberării de limfokine (Tabelul 10.3). Supresoarele T (CD8-pozitive) au efectul opus, provocând o scădere a răspunsului imun; suprimarea puternică a răspunsului poate fi unul dintre mecanismele care stau la baza toleranței. Unul dintre mecanismele de reglare suplimentare este producerea de anti-idiotipuri (adică anticorpi împotriva propriilor anticorpi (autoanticorpi)). Se presupune că într-un răspuns imun, producția unui anticorp specific este însoțită în mod necesar de producerea unui al doilea anticorp (anti-idiotipic) cu specificitate împotriva secvențelor variabile (V) (idiotipuri sau situri de legare a antigenului) ale primului anticorp. . Anticorpul anti-idiotip este capabil să recunoască idiotipurile de pe receptorul de antigen al celulelor B (care este construit dintr-o imunoglobulină identică ca structură cu idiotipul primului anticorp), concurând astfel cu antigenul și servind la inhibarea activării celulelor B.

RECUNOAȘTEREA ANTIGENELOR ȘI BAZA DIVERSITĂȚII RECEPTORULUI ANTIGENIC

Există mulți anticorpi diferiți. Toate reacționează cu o mare varietate de antigeni. În mod similar, o cantitate mare Celulele T recunosc o mare varietate de antigeni. Recunoașterea specifică a antigenelor este realizată de limfocite, care au receptori antigeni pe suprafețele lor. Există un număr imens de receptori cu specificitate diferită, care reacționează cu întreaga gamă de antigeni cunoscuți, dar fiecare limfocit are receptori pentru un singur antigen. Rezultă că există un număr mare de limfocite (aproximativ 106-109), fiecare având un singur tip de receptor. Receptorii antigenici ai limfocitelor B sunt imunoglobuline. Acțiunea mecanismului de rearanjare a genelor (vezi mai jos) duce la apariția unei varietăți de molecule de imunoglobulină care servesc drept receptori pentru antigeni pe suprafața celulei și, în cele din urmă, sunt o imunoglobulină specifică (anticorp) care va fi secretată de plasmocite după apariția unui răspuns imun. Într-un mod simplificat, un antigen selectează limfocitele care au receptori (adică imunoglobulină de suprafață a celulelor B) care îi corespund (se potrivesc împreună ca o cheie a unei încuietori). Această interacțiune duce la divizarea și transformarea celulei B și, în cele din urmă, la formarea unei clone de celule plasmatice care secretă molecule de anticorp cu site-uri speciale de legare care sunt în esență aceleași cu cele situate pe suprafața celulei limfocitului original care a recunoscut antigenul (fig.10.1). Limfocitele T au, de asemenea, receptori pentru antigene, iar populațiile de celule T au un grad similar de diversitate. Un receptor de celule T constă dintr-o pereche de lanțuri polipeptidice (lanțuri a și b), fiecare lanț având o regiune variabilă și constantă, astfel receptorul este similar cu receptorul de celule B (care este o imunoglobulină de suprafață). Receptorul de celule T poate fi astfel considerat un membru al „familiei imunoglobuline superioare”, care include nu numai imunoglobuline, ci și alte molecule implicate în interacțiunea și recunoașterea celulelor, toate având o origine evolutivă comună. Diversitatea receptorilor de celule T care recunosc antigenul se formează în perioada embrionară timpurie utilizând un mecanism de rearanjare a genelor, care este similar cu mecanismul de formare a unei varietăți de imunoglobuline. De asemenea, în paralel cu activarea celulelor B, antigenul selectează, de asemenea, celulele T care poartă receptori cu specificitatea adecvată și astfel stimulează proliferarea unei clone specifice a celulelor T, ceea ce are ca rezultat generarea a numeroși efectori ai celulelor T cu specificitate identică. . Rețineți că recunoașterea antigenului de către celulele T este un proces complex care implică interacțiunea spațială a antigenului cu molecula MHC pe macrofage și receptorul antigenului celulelor T cu participarea moleculelor CD3 și CD4 sau CD8 pe celulele T. Celulele T Helper recunosc antigenele legate de moleculele MHC clasa II, iar supresorii T și celulele T citotoxice recunosc antigenele legate de moleculele MHC clasa I. Au fost descrise celulele T care poartă un receptor compus din lanțuri gamma și delta, dar funcția lor este necunoscută.

APARIȚIA DIVERSITĂȚII: GENE- MECANISMUL „DEPLASARE”

O varietate de receptori de antigen pe celulele B și T apar la nivelul ADN în timpul diferențierii progenitorilor limfoizi în perioada embrionară. Genele implicate în acest proces sunt localizate pe cromozomii 2 (lanțul k), 22 (lanțul l), 14 (lanțurile grele, lanțurile a și g ale receptorilor de celule T) și 7 (lanțurile b și d ale receptorilor de celule T) . Deși fiecare dintre aceste gene funcționează ca o "unitate genică" pentru producerea unui lanț de polipeptide, fiecare genă există în lanțul ADN ca un "multigen" complex, format dintr-un număr mare de segmente de ADN diferite care pot fi pliate sau asamblate împreună în diverse modificări, rezultând numeroase șabloane de ADN diferite. De exemplu, o multigenă cu lanț greu conține până la 200 de segmente V (variabile) diferite (VH); fiecare codificare corespunde unei secvențe specifice de aminoacizi în regiunea de legare a antigenului (regiunea variabilă) a lanțului greu al unei imunoglobuline. Gena lanțului greu conține, de asemenea, mai multe segmente D (diversitate), J (unire) și C (regiune constantă), câte unul pentru fiecare subclasă și clasă de lanțuri grele (m, d, g1, g2, g3, g4, a1, a2, e). Un mecanism special conectează un segment de ADN din fiecare categorie, formând o secvență VDJC, care servește ca o genă funcțională pe care se formează ARNm, care codifică întregul lanț greu. Lanțurile ușoare sunt compuse în mod similar, cu excepția faptului că nu conțin segmente D. Gena beta a receptorului T conține, de asemenea, gene multiple V, D, J și C care codifică lanțul greu, în timp ce receptorul T alfa receptorul conține doar V multiple și Segmente J cu un singur segment C.

REZULTATELE INTERACȚIUNII ANTICORPILOR CU ANTIGENI

Anticorpii pot fi implicați în următoarele reacții:

Precipitare;

Aglutinare;

Opsonizare;

Neutralizare;

Citotoxicitate celulară;

Distrugerea celulelor cu participarea complementului.

Majoritatea imunoglobulinelor (anticorpilor) au un efect direct asupra antigenelor cu care reacționează în mod specific; de exemplu, formarea agregatelor mari poate duce la precipitații sau aglutinare. Atunci când antigenul este o toxină, interacțiunea antigen-anticorp poate neutraliza efectul toxic.

În unele cazuri, acumularea de anticorpi pe suprafața particulei antigenice (opsonizare) determină o creștere a activității fagocitare a macrofagelor și neutrofilelor, care au la suprafață receptori Fc. Acest proces se numește fagocitoză imună.

Interacțiunea dintre antigen și anticorp poate provoca leziuni structurale în porțiunea Fc a moleculei de imunoglobulină care duce la activarea complementului.

COMPLETA

Activarea complementului. Complementul este un sistem de proteine plasmatice (C1-C9) care există într-o formă inactivă și reprezintă aproximativ 10% din globuline din sânge. Activarea complementului poate avea loc în unul din cele 2 moduri (Figura 10.5):

A. Mod clasic: calea clasică de activare a complementului începe cu interacțiunea IgM sau IgG cu un antigen. Interacțiunea anticorpului cu antigenul duce la fixarea C1 la partea Fc a moleculei de anticorp. În acest caz, se formează C1q și apare o reacție în cascadă (Fig. 10.5). Componentele timpurii (C1, 4, 2) formează convertaza C3, care clivează C3. Complexul C56789 final prezintă activitate de fosfolipază și are ca rezultat liza membranei celulare (rețineți că secvența completă este 1, 4, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9).

B. Traseu alternativ (traseul propriu-zis): calea alternativă este diferită de mod clasic numai prin mecanismul de activare și reacțiile timpurii. Scindarea C3 într-o cale alternativă nu necesită interacțiune antigen-anticorp sau prezența factorilor de complement precoce (C1, C4, C2). Cascada este declanșată de complexe IgG agregate, carbohidrați complecși și endotoxine bacteriene. C3 convertaza se formează prin interacțiunea propriei (globulinei serice), a altor doi factori serici (B și D) și a ionilor de magneziu. Secvența de activare după scindarea C3 este aceeași ca în calea clasică.

Completarea rezultatelor activării: activarea complementului este asociată cu un răspuns inflamator acut caracterizat prin vasodilatație, permeabilitate vasculară crescută și exsudare lichidă mediată de efectele anafilotoxice ale C3a și C5a. Atât C3a, cât și C5a au un efect chemotactic pronunțat asupra neutrofilelor care emigrează în zona inflamației. Antigenul este eliminat prin 1) fagocitoză imună, care este cauzată de efectul opsonizant al C3b, neutrofilelor și macrofagelor sau 2) liza membranei, care determină produsul final al cascadei complementului.

Receptori complementari: receptorii complementului au fost găsiți pe suprafața majorității celulelor. CD11 este un receptor de neutrofile și macrofage pentru C3b. CD21 este un receptor al limfocitelor B pentru C3b. CD35 este cel mai abundent receptor pentru C3b, găsit pe eritrocite și leucocite; leagă complexele imune din plasmă.

TIPURI DE RĂSPUNS IMUNITAR

În funcție de faptul dacă sistemul imunitar a fost anterior familiarizat cu antigenul sau nu, se disting două tipuri de răspuns imun: primar și secundar.

Răspuns imun primar

Răspunsul imun primar apare la prima întâlnire cu un antigen specific. Deși un antigen este recunoscut aproape imediat după ingestie, durează câteva zile până când se produce suficientă imunoglobulină pentru a detecta o creștere a nivelurilor serice de imunoglobulină. În această perioadă de latență, acele celule B cu receptori la care un antigen specific a reacționat suferă șase până la opt cicluri consecutive de diviziune înainte de formarea unei clone suficient de mari de celule plasmatice care secretă anticorpi. IgM este prima imunoglobulină produsă în timpul răspunsului primar; apoi se produce IgG. Trecerea de la sinteza IgM la IgG sau alte imunoglobuline are loc în mod normal atunci când celulele B sunt activate și are loc ca urmare a comutării genelor lanțului greu.

Memoria imunologică

Memoria este o componentă esențială a răspunsului imunitar, deoarece oferă un răspuns îmbunătățit și mai eficient la cel de-al doilea succes și ulterior al antigenului din corp.

Mecanismul care stă la baza memoriei imunologice nu a fost stabilit în mod concludent. După stimularea cu antigen, apare proliferarea limfocitelor (expansiunea clonei), ceea ce duce la formarea unui număr mare de celule executive (celule plasmatice în sistemul de celule B; celule T citotoxice în sistemul de celule T), precum și alte limfocite mici care reintră în ciclul mitotic și servesc la reumplerea grupului de celule care poartă receptorul corespunzător. Se presupune că, deoarece aceste celule sunt rezultatul proliferării induse de antigen, ele sunt capabile de un răspuns îmbunătățit atunci când re-întâlnesc antigenul (adică acționează ca celule de memorie). În familia celulelor B, aceste celule pot suferi, de asemenea, o trecere de la sinteza IgM la IgG, ceea ce explică producția imediată de IgG de către aceste celule în timpul răspunsului imun secundar.

Răspuns imun secundar

Un răspuns imun secundar apare atunci când antigenul este re-întâlnit. Recunoașterea are loc imediat și producția de imunoglobuline serice, detectată în testele de laborator, are loc mai repede (în 2-3 zile) decât cu răspunsul primar. IgG este imunoglobulina principală secretată în timpul răspunsului secundar. În plus, nivelul de vârf este mai mare și declinul are loc mai încet decât cu răspunsul primar.

Capacitatea de a induce un răspuns secundar specific este o funcție a memoriei imunologice. Acest răspuns specific trebuie diferențiat de creșterile nespecifice ale imunoglobulinelor (împotriva antigenelor altele decât antigenul original) care pot apărea după stimularea antigenică - acesta este așa-numitul răspuns anamnestic, care este probabil stimularea accidentală a anumitor celule B de către limfokine care apar în timpul unui răspuns specific.

În anii 1930, s-a arătat că o moleculă de proteină poate lega mai multe molecule de anticorpi în același timp.

În anii 1950, a devenit clar că anticorpii interacționează cu regiuni discrete de pe suprafața unei molecule de proteine. Au fost numiți determinanți antigenici. Problema a fost formulată: ce constituie un determinant antigenic? Ce proprietăți permit unei anumite regiuni a proteinei să fie recunoscută ca străină și să declanșeze un răspuns imun?

La început, peptidele sintetice scurte au fost utilizate ca model. S-a dovedit că homopolimerii liniari ai aminoacizilor (de tip (Ala-Ala) n) nu sunt imunogeni, dar după conjugare cu o proteină purtătoare, se comportă ca haptene, adică avea specificitatea antigenică... Scindarea heteropolimerilor de aminoacizi este foarte imunogenă și induce sinteza anticorpilor la regiunile de suprafață ale moleculei. Peptidele, luate sub formă ordonată sau denaturată, aveau specificități antigenice diferite. Dacă antigenul sintetic are o grupă încărcată, atunci anticorpii împotriva acestuia au avut sarcina opusă.
S-a ajuns la concluzia că determinanții antigenici sunt localizați pe suprafața moleculei, au o anumită conformație și transportă reziduuri de aminoacizi care pot forma legături necovalente cu anticorpul.

Lucrarea principală asupra structurii antigenice a proteinelor globulare a fost efectuată în anii 70-80 ai secolului XX. Ca rezultat, s-a constatat că determinantul antigenic al epitopului este o regiune separată pe suprafața unei molecule de proteină. Se compune din 6-7 reziduuri de aminoacizi. Nu s-a găsit nicio legătură cu reziduuri specifice de aminoacizi: compoziția determinanților antigenici a inclus acei aminoacizi care sunt de obicei localizați pe suprafața proteinei. S-a dovedit că fiecare determinant antigenic descrie o linie cu o lungime de 23-25 și are un final N și C determinist.
Distingeți între determinanți antigenici secvențiali (liniari) și discontinui (conformaționali).
Consecutiv - determinat de ordinea aminoacizilor. Anticorpii la astfel de epitopi interacționează ușor cu o peptidă liniară din aceeași secvență. Se găsesc sub formă pură în proteine și peptide fibrilare. În proteinele globulare, regiunile secvențiale de suprafață au o anumită conformație. Anticorpii derivați înainte de peptide recunosc adesea proteinele native, adică se poate adapta într-un anumit mod la conformația fragmentelor de suprafață.

Determinanții antigenici discontinui constau din reziduuri de aminoacizi situate departe unul de celălalt în lanțul polipeptidic, dar aproape datorită structurii terțiare a proteinei, în principal legături disulfidice. Astfel de determinanți antigenici nu pot fi modelați cu o peptidă liniară.

Nu toți aminoacizii care alcătuiesc epitopii au aceeași semnificație pentru recunoaștere: de regulă, specificitatea este determinată de 1-2 reziduuri (imunodominante), în timp ce alții joacă un rol în menținerea conformării corespunzătoare a epitopilor.
Ca exemple, luați în considerare structura antigenică a mioglobinei de cașalot și a lizozimei din ouă de pui - primii antigeni proteici studiați în detaliu.
Mioglobina - proteina hemică a mușchilor cu greutate moleculară 18 kDa, format din 153 de resturi de aminoacizi, nu conține legături disulfidice. Cinci epitopi liniari au fost identificați în molecula mioglobinei: fragmente 16-21, 56-62, 94-99, 113-119 și 146-151. Au inclus aminoacizi polari hidrofili: Lys, Arg, Glu, His.

Lizozima este o enzimă conținută în fluidele secretoare ale corpului mamiferelor și în proteina ouălor de pasăre, cu o greutate moleculară de 14 kDa și are patru legături disulfură. În compoziția lizozimei, au fost identificați trei determinanți antigenici intermitenți, care corespundeau fragmentelor:
22-34 și 113-116, legături disulfidice strânse 30-115;
62-68 și 74-96, legături strânse 76-94 și 64-80;
6-13 și 126-129, legături strânse 6-127.
Pentru a studia acești determinanți antigenici, a fost propusă o abordare experimentală specială - sinteza care imită suprafața. Deci, pentru a imita epitopul discontinuu, reziduurile au fost identificate ca imunodominante, cusute într-o singură peptidă, combinând fragmente individuale folosind un distanțier de glicină:
116 113 114 34 33
Lys Asn Arg Phe Lys
Lys-Asn-Arg-Gly-Phe-Lys
Această peptidă a blocat în mod eficient legarea anticorpilor specifici de proteină, adică arăta ca un epitop natural discontinuu.
În anii 1980, a devenit clar că întreaga suprafață a unei proteine poate fi antigenică, adică dacă peptidele sintetice sunt utilizate pentru imunizare, anticorpii pot fi obținuți pe orice suprafață a sitului. Cu toate acestea, atunci când sunt imunizați cu întreaga proteină, anticorpii s-au format doar la anumite situri. Utilizarea anticorpilor monoclonali cu specificitate bine definită a arătat că fiecare determinant antigenic constă de fapt din mai multe situri antigenice potențiale suprapuse. Acum, astfel de epitopi au ajuns să fie numiți un termen mai potrivit pentru regiunile imunodominante.
Bineînțeles, a apărut întrebarea cu privire la ce factori determină imunodominanța.
Pornind de la funcția recunoscută a sistemului imunitar pentru a se distinge „pe sine” de „străin”, primul principiu care stă la baza imunodominanței a fost principiul străinității antigenului în raport cu proteinele primitorului. Pentru a afla validitatea acestui principiu, a fost studiată o serie de proteine omoloage, adică proteine care se găsesc în multe organisme și diferă prin substituții individuale de aminoacizi. Citocromii c s-au dovedit a fi ideali pentru astfel de experimente.
Citocromii c sunt proteine hemice ale lanțului respirator mitocondrial cu o greutate moleculară de 13 kDa, constând din aproximativ 100 de reziduuri de aminoacizi. Au apărut foarte devreme în evoluția lumii vii; primii citocromi c se găsesc în bacterii. Structura proteinei sa dovedit a fi atât de reușită încât a fost păstrată, în principiu, pentru animalele superioare. Citocromii de mamifere diferă în reziduurile individuale de aminoacizi, adică pot fi considerați ca mutanți punctuali. S-a găsit o relație directă între imunogenitatea citocromului c și numărul de reziduuri care distinge antigenul de citocromul omolog al receptorului. Dar, în ceea ce privește specificitatea anticorpilor produși, această relație nu a fost absolută. Deci, iepurii imunizați cu propriul lor citocrom, glutaraldehidă modificată,
14
au produs anticorpi împotriva epitopilor propriului citocrom. Când animalele din diferite specii au fost imunizate cu același tip de citocrom, anticorpii au fost produși împotriva acelorași situri. Apoi au început să ia în considerare un alt principiu al imunodominanței - legătura cu caracteristicile structurale ale antigenului: disponibilitate, încărcare, locație specifică la pliul lanțului subipeptidic. Algoritmii pentru căutarea siturilor imunodominante au fost propuse pe baza principiilor de hidrofilitate și mobilitate atomică. Experimente ulterioare au relevat relația hidrofilicității și mobilității cu variabilitatea evoluției: substituțiile de aminoacizi care au fost fixate în evoluție nu ar trebui să se rupă funcții biologice citocromul c și, prin urmare, localizat în zonele superficiale, cele mai flexibile, unde apariția unui alt aminoacid este cea mai sigură și poate fi compensată prin flexibilitatea moleculei.
Ca rezultat al acestor studii, s-a ajuns la concluzia că, deși întreaga suprafață a proteinei, în principiu, poate fi antigenică, cu imunizare naturală proteine native anticorpii se formează numai împotriva anumitor epitopi, a căror imunodominanță este determinată de trăsăturile lor structurale, în primul rând hidrofilicitatea și mobilitatea atomică (flexibilitate).
Anticorpii (și limfocitele B) leagă antigenul nativ și recunosc așa-numiții epitopi B de pe suprafața acestuia. Dar în procesul de răspuns imun, antigenul este recunoscut și de limfocitele T. Mai mult, specificitatea limfocitelor T determină acele situri imunodominante care vor fi recunoscute ca epitopi B. Siturile antigenului recunoscute de limfocitele T se numesc epitopi T. Poziția și structura lor nu sunt la fel de ușor de determinat ca pentru epitopii B, deoarece celulele T recunosc antigenele într-un mod foarte diferit.
1. Pentru recunoașterea de către limfocitele T, antigenul trebuie procesat (scindat). Prelucrarea are loc în interiorul celulelor specializate sub acțiunea enzimelor proteolitice. Spectrul peptidelor produse depinde de tipul de proteaze, care diferă în diferite tipuri de celule.
2. Peptida de procesare trebuie prezentată într-un complex cu proteinele complexului major de histocompatibilitate: selecția peptidei antigenice depinde de structura acestor proteine, care sunt foarte polimorfe și diferă chiar și la diferiți indivizi din aceeași specie.

3. Recunoașterea peptidei prezentate depinde de repertoriul receptorilor de celule T, care este rezultatul selecției pozitive și negative la un anumit individ.
Ca rezultat, un epitop T nu este neapărat o structură de suprafață; nu dependent de conformație, ci o peptidă liniară. Poziția sa nu este legată de hidrofilitatea sau mobilitatea lanțului polipeptidic. Depinde atât de structura proteinei native (potențiale situri de proteoliză, motive peptidice corespunzătoare locurilor de legare a proteinelor de histocompatibilitate), cât și de starea sistemului imunitar al unui receptor individual (repertoriul proteinelor de histocompatibilitate și al receptorilor celulelor T). Epitopii T sunt mai asociați cu siturile antigenului străin în raport cu proteinele primitorului decât epitopii B, deoarece repertoriul receptorilor T suferă o selecție negativă mai strictă.
Determinarea structurii și localizarea epitopilor B și T nu este doar de interes fundamental. Este necesar pentru dezvoltarea de vaccinuri și imunodiagnostice eficiente.

Sistemul imunitar este capabil să recunoască aproape orice substanță din mediul înconjurător al macroorganismului. Pentru aceasta, antigenul trebuie prezentat în mod corespunzător celulelor imune. Limfocitele și anticorpii recunosc epitopii de suprafață dependenți de conformație situați în locurile cu cea mai mare hidrofilitate și flexibilitate a lanțului polipeptidic. Limfocitele T recunosc fragmente de peptide liniare interne care se formează ca urmare a proteolizei (procesării) antigenului nativ.

Antigen este un biopolimer de natură organică, străin genetic unui macroorganism, care, atunci când intră în acesta din urmă, este recunoscut de sistemul său imunitar și provoacă reacții imune care vizează eliminarea acestuia.

Structura antigenului: purtător + epitopi (determinantul antigenic este o parte distinctivă a unei molecule de antigen care determină specificitatea limfocitelor T și efector în răspunsul imun). Numărul de epitopi determină valența AG. Epitopul este complementar cu centrul activ al AT sau al receptorului de celule T.

1. Distingeți liniar, sau secvențial, determinanți antigenici (de exemplu secvența primară de aminoacizi a unui lanț peptidic) și superficial, sau con formational (situat pe suprafața moleculei de antigen și rezultat dintr-o conformație secundară sau superioară).

2. În plus, există sfarsit epitopi specifici (situat la capătul moleculei de antigen) și central .

3. De asemenea, definiți „Adânc”, sau ascuns, determinanți antigenici care se manifestă în timpul distrugerii unui biopolimer.

Mărimea determinantului antigenic este mică, dar poate varia. Este determinată de caracteristicile părții antigenreceptoare a factorului de imunitate, pe de o parte, și de tipul de epitop, pe de altă parte.

De exemplu, situsul de legare la antigen al unei molecule de imunoglobulină (atât receptorul seric, cât și receptorul limfocitelor B) este capabil să recunoască un determinant antigenic liniar format din doar 5 resturi de aminoacizi. Determinantul conformațional este ceva mai mare în comparație cu cel liniar - sunt necesare 6-12 resturi de aminoacizi pentru formarea acestuia. Aparatul receptor al limfocitelor T este axat pe determinanți antigenici diferiți în structură și dimensiune. În special, o celulă T ucigașă necesită o nanopeptidă inclusă în MHC clasa I pentru a determina străinătatea; Când recunoaște „prieten sau dușman”, T-helper are nevoie de o oligopeptidă de 12-25 reziduuri de aminoacizi în complex cu MHC clasa II.

Structura și compoziția epitopului sunt critice. Înlocuirea a cel puțin unui element structural al moleculei duce la formarea unui determinant antigenic fundamental nou, cu proprietăți diferite. De asemenea, trebuie remarcat faptul că denaturarea duce la pierderea completă sau parțială a determinanților antigenici sau la apariția altora noi, în timp ce specificitatea antigenului este pierdută.

Deoarece moleculele majorității antigenelor sunt destul de mari, mulți determinanți antigenici sunt determinați în structura lor, care sunt recunoscuți de anticorpi și clone ale limfocitelor cu specificitate diferită.

2. Proprietățile antigenelor

Antigenii au o serie de proprietăți caracteristice:

antigenicitate,

specificitate

imunogenitate.

1. Antigenicitate

Sub antigenicitate să înțeleagă capacitatea potențială a unei molecule de antigen de a activa componentele sistemului imunitar și de a interacționa în mod specific cu factorii de imunitate (anticorpi, clona limfocitelor efectoare). Cu alte cuvinte, antigenul ar trebui să acționeze ca un iritant specific în raport cu celulele imunocompetente. În acest caz, interacțiunea componentelor sistemului imunitar nu are loc cu toate

moleculă în același timp, dar numai cu secțiunea sa mică, care a primit numele „Determinant antigenic” sau „Epitop”.

Prin urmare, antigenicitatea unei substanțe depinde de prezența și numărul determinanților antigenici în structura moleculei sale.

Străinătatea este o condiție prealabilă pentru realizarea antigenicității. Conform acestui criteriu, sistemul de imunitate dobândit diferențiază obiectele potențial periculoase ale lumii biologice, sintetizate dintr-o matrice genetică extraterestră. Conceptul de „străinătate” este relativ, deoarece celulele imunocompetente nu sunt capabile să analizeze direct codul genetic străin. Ei percep doar informații mediate, care, ca într-o oglindă, se reflectă în structura moleculară a materiei.

În mod normal, sistemul imunitar este imun la propriii biopolimeri. Dacă apare o reacție la orice biopolimer dintr-un macroorganism, atunci, în consecință, a dobândit trăsături străine și a încetat să fie percepută de sistemul imunitar ca "A mea". Un eveniment similar poate apărea în unele condiții patologice ca urmare a dereglării răspunsului imun (a se vedea „autoantigene”, „autoanticorpi”, „autoimunitate”, „boli autoimune”).

Străinătatea este în proporție directă cu „distanța evolutivă” dintre organismul receptor și donatorul de antigen. Cu cât mai mult în dezvoltarea filogenetică organismele sunt separate unele de altele, cu atât sunt mai străine și, în consecință, imunogenitatea antigenele lor în relație între ele. Această proprietate este utilizată de biologi și paleontologi (atunci când studiază filogeneza, clarifică clasificarea etc.), experții medico-legali și oamenii de știință (stabilirea consanguinității, dovezilor, falsificarea alimentelor etc.).

Străinătatea se manifestă în mod vizibil chiar și între indivizi din aceeași specie. S-a observat că substituțiile de aminoacizi unici, care formează baza polimorfismului intraspecific, sunt recunoscute în mod eficient de anticorpi în reacțiile serologice.

În același timp, factorii determinanți antigenici ai animalelor care nu au legătură genetică sau ai unor biopolimeri structural diferiți pot avea o anumită similitudine. În acest caz, antigenii lor sunt capabili să interacționeze în mod specific cu aceiași factori de imunitate. Astfel de antigeni se numesc reacționând încrucișat . Fenomenul descris este tipic, de exemplu, pentru albumine, colageni, mioglobine din diferite specii de animale. S-a constatat, de asemenea, similaritatea factorilor determinanți antigenici ai streptococului, sarcolemei miocardice și a membranei bazale renale. Treponema pallidum și extract de lipide din miocardul bovinelor, agentul cauzator al ciumei și al eritrocitelor umane ale grupului sanguin O (I). Fenomenul în care un microb este mascat de antigenii altui microb sau macroorganism pentru a „proteja” de factorii de imunitate, se numește mimica antigenică.

Antigenii sunt substanțe de natură genetică străină care provoacă reacții imune (răspunsuri - imunitate la transplant, toleranță, producerea de anticorpi, memorie imunologică).

Antigenii reacționează în mod specific cu anticorpi sau cu celule ale sistemului imunitar.

Antigeni și principalele tipuri ale acestora

Antigene complete (AG) - provoacă diverse forme de răspuns imun și reacționează atât cu anticorpi, cât și cu celulele sistemului imunitar
Haptenii sunt substanțe care sunt incapabile să inducă un răspuns imun (incapabil să inducă formarea de anticorpi), dar intră într-o reacție specifică cu anticorpi gata preparați sau cu celulele corespunzătoare ale sistemului imunitar

AG + AT - IR - complex imunitar

Schema de reacție Antigen-anticorp.

Antigenul este fie de 2x, fie multivalent.

Hapten-Anticorp

Principalele celule ale sistemului imunitar sunt limfocitele (pot trăi ani de zile). Nucleu dens, citoplasmă mică

Originea și natura chimică antigene complete

Originea și natura chimică a haptenelor.

Proprietăți antigene

Străinătatea
Macromolecularitatea 1000 daltoni sau mai puțin este un antigen cu drepturi depline, mai puțin de 1000 nu este.
Solubilitate și sistem coloidal. Antigenul poate fi denaturat ca proteina
Rigiditatea moleculară
Specificitate. Reacțiile imunitare sunt strict specifice. Fiecare antigen corespunde unui anticorp specific
Imunogenitatea (antigenicitatea - capacitatea unui antigen de a induce un răspuns imun - sifilis, gonoree), adică nu există o imunitate puternică, dezvoltată (ciumă, variolă, rujeolă)

Specificitatea antigenului

Determinat de -

Compoziția de aminoacizi a proteinelor și a secvenței de aminoacizi
Caracteristicile structurii secundare a proteinei
Aminoacizi terminali

Structura antigenului

Determinant antigenic (epitop). Se compune din 3-6 hexoză sau 4-8 resturi de aminoacizi, determinate de antigeni specifici.

Antigenul conține 5-15 până la sute de epitopi

Purtător de proteine - Determină antigenicitatea sau imunogenitatea.

Antigeni ai animalelor și ai oamenilor

Xenoantigene - de la un donator nelegat
Autoantigenele - autoantigene
Isoantigene - comune grupurilor omogene genetic
Alloantigene - antigene comune ale unei specii biologice (transplant de organe)
Specii antigene - inerente acestei specii

Antigeni ai animalelor și ai oamenilor

Specific organelor
Stadiul specific (alfa-fetoproteine embrionare)
Eterogen (Forsmana) - comun la diferite specii
Antigeni de histocompatibilitate - antigene celulare nucleate, antigene leucocitare

Antigenii de histocompatibilitate sunt antigeni specifici care sunt unici pentru anumite persoane. Acestea sunt codificate de genele cromozomului 6.

Proprietățile structurilor MS

Antigene bacteriene

Capsulă K antigene- polizaharide
Proteină pilin termostabilă
Enzime bacteriene
Exotoxinele bacteriilor
Antigen H-proteină flagelară termostatabilă flagelină
O - antigen- lipopolizaharidă termostabilă. Gr (-) bacterii - endotoxină
Peptidoglican
Acizi teicholici
Antigene protectoare active cu proteine
Reacționarea încrucișată cu țesutul uman

Superantigene

Fiecare antigen interacționează cu 0,01% celule reactive la antigen (ARC)

Superantigenele (toxine proteice, stafilococ auriu, unele virusuri) activează până la 20% ARA. Ca urmare, o reacție apare nu la un antigen, ci la mulți, care afectează negativ reacțiile autoimune

Antigene tumorale.

Apariția antigenelor embrionare
Antigene tumorale specifice specifice mai multor sau unui individ dat
Reacții virale specifice
Sub influența anticorpilor, antigenul constituentului tumorii se modifică

Principiile imunității insuficiente în creșterea tumorală

Scăderea activității celulelor ucigașe naturale
Imunogenitate tumorală scăzută
Dezvoltarea toleranței
Anticorpi formați care înlocuiesc tumora
Factori imunosupresori tumorali

Și altele), regiunile propriilor molecule recunoscute de sistemul imunitar se mai numesc epitopi.

Majoritatea epitopilor recunoscuți de anticorpi sau celule B sunt structuri tridimensionale pe suprafața moleculelor de antigen, care coincid exact în forma și dispunerea spațială a sarcinilor electrice cu paratopii corespunzători ai anticorpilor. Excepția este epitopii liniari, care sunt determinați mai degrabă de o secvență caracteristică de aminoacizi (structură primară) decât de organizarea spațială. Lungimea epitopului pe care limfocitul B este capabil să o recunoască poate fi de până la 22 de reziduuri de aminoacizi.

Epitopii pentru celulele T sunt prezentați pe suprafața celulelor care prezintă antigen, unde sunt asociați cu moleculele complexului major de histocompatibilitate (MHC). Epitopii asociați cu MHC tip I sunt de obicei peptide de 8-11 aminoacizi, în timp ce MHC tip II sunt peptide mai lungi, iar moleculele atipice de MHC sunt epitopi nepeptidici, cum ar fi glicolipidele. Epitopii recunoscuti de celulele T pot fi liniari si apartin moleculelor antigenice localizate atat la suprafata cat si in interiorul celulelor.

Epitopii pot fi determinați de ELISPOT și ELISA, precum și folosind biocipuri.

Moleculele de ADN care codifică epitopi care sunt recunoscute de anticorpi cunoscuți pot fi „legate” de gene cunoscute. Ca rezultat, produsul proteic al unei astfel de gene „cu greutate” va conține epitopul corespunzător, ceea ce face posibilă monitorizarea acestei proteine în condiții experimentale. În acest scop, se utilizează epitopii c-myc, HA, FLAG, V5.

În unele cazuri, epitopii reacționează încrucișat. Această proprietate este utilizată de sistemul imunitar în reglarea anticorpilor anti-idiotipici, a căror existență a fost ipotezată de laureatul Nobel Niels Kai Gernet. Dacă un anticorp se leagă de un epitop al unui antigen, paratopul său poate deveni epitop (adică dobândește proprietățile unui antigen) pentru un alt anticorp. Dacă acesta este un al doilea anticorp din clasa IgM, atunci legarea acestuia mărește răspunsul imun, dacă este din clasa IgG, atunci acesta slăbește.

Colegiat YouTube

1 / 3

Limfocite B (celule B)

T-ajutoare

Cum sunt memele legate de știință?

Subtitrări

Vom vorbi despre imunitatea umorală, care este asociată cu limfocitele B. Limfocite B sau celule B, le voi desena în albastru. Să presupunem că este un limfocit B. Limfocitele B sunt un subgrup de leucocite. Se formează în măduva osoasă. B provine de la Fabrice Bursa, dar nu vom intra în aceste detalii. Limfocitele B au proteine la suprafață. Aproximativ 10 000. Acestea sunt celule uimitoare și în curând vă voi explica de ce. Toate limfocitele B au proteine la suprafață care arată așa. Voi înfățișa un cuplu. Acestea sunt proteinele. Mai degrabă, complexe proteice formate din patru proteine separate numite anticorpi legați de membrană. Anticorpii legați de membrană sunt localizați aici. Anticorpi legați de membrană. Să le aruncăm o privire mai atentă. Probabil că ați auzit deja acest cuvânt. Avem anticorpi împotriva diferitelor tipuri de gripă, precum și a diferitelor tipuri de viruși și despre asta vom vorbi mai târziu. Toți anticorpii sunt proteine. Și sunt adesea numite imunoglobuline. Predarea biologiei îmi extinde vocabularul. Anticorpi și imunoglobuline. Toate înseamnă același lucru și sunt proteine care sunt conținute pe suprafața membranei celulelor B. Sunt legați de membrană. De obicei, atunci când vorbim despre anticorpi, ne referim la anticorpii liberi care circulă în organism. Și vă voi spune mai multe despre modul în care sunt produse. Și acum un punct foarte, foarte interesant în ceea ce privește anticorpii legați de membrană și, în special, celulele B. Constă în faptul că fiecare celulă B conține un singur tip de anticorpi legați de membrană pe membrana sa. Fiecare celulă B ... Gata, să desenăm alta. Iată a doua celulă B. Are și anticorpi, dar sunt ușor diferiți. Să vedem ce este. Le voi descrie în aceeași culoare și apoi le vom analiza diferențele. Deci acesta este un anticorp legat de membrană, acesta este altul. Și acestea sunt două celule B. Și ambii conțin anticorpi pe membranele lor. Una și alte celule B au regiuni variabile de anticorpi, care pot lua configurații diferite. Pot arăta așa și așa. Acordați atenție acestor fragmente. Pentru aceasta și aceasta, le voi evidenția într-o culoare separată. Acest fragment este același pentru toată lumea, să fie verde peste tot. Și aceste fragmente sunt variabile. Adică sunt mutabile. Și această celulă are acest fragment variabil - îl voi marca cu roz. Și fiecare dintre acești anticorpi legați de membrana plasmatică are acest fragment variabil. Alte celule B conțin alte fragmente variabile. Le voi marca într-o altă culoare. De exemplu, mov. Adică fragmentele variabile vor fi diferite. În total, există 10.000 dintre acestea la suprafață și fiecare dintre ele va avea aceleași fragmente variabile, dar vor fi diferite de fragmentele variabile ale acestei celule B. Adică, sunt posibile aproximativ 10 miliarde de combinații de fragmente variabile. Aceasta înseamnă 10 până la a zecea putere sau 10 miliarde de combinații de fragmente variabile. Să-l punem jos: 10 miliarde de combinații de fragmente variabile. Și aici apare prima întrebare - și încă nu v-am spus la ce servesc aceste fragmente variabile - cum apare o varietate atât de mare de combinații? Evident, aceste proteine - sau poate nu atât de evidente -, dar toate aceste proteine, care sunt părțile constitutive ale majorității celulelor, sunt produse de genele acelei celule. Dacă descrieți nucleul celulei, există ADN în interiorul nucleului. Iar celula are un nucleu. În interiorul nucleului se află ADN-ul. Dacă ambele celule sunt limfocite B, au o origine comună, presupun, și probabil același ADN? Nu ar trebui să aibă același ADN? Pun un semn de întrebare aici. Dacă într-adevăr împărtășesc ADN-ul, atunci de ce sunt proteinele pe care le sintetizează diferă între ele? Cum se schimbă? Și de aceea cred că celulele B - și veți vedea că acest lucru este valabil și pentru celulele T, atât de uimitor, deoarece în procesul de dezvoltare a acestora, în procesul de hematopoieză, ceea ce înseamnă dezvoltarea limfocitelor, într-una din etapele de dezvoltare a acestora, o amestecare intensivă a acelor fragmente de ADN care codifică aceste fragmente de proteine. Are loc amestecarea intensă. Când vorbim despre ADN, vrem să spunem că este necesar să stocăm cât mai multe informații posibil și să nu obținem o amestecare maximă. Cu toate acestea, în procesul de maturare a limfocitelor, adică a celulelor B într-una din etapele maturării lor, există o re-amestecare deliberată a ADN-ului, care codifică aceste fragmente. Aceasta este ceea ce determină varietatea diferitelor fragmente variabile ale acestor imunoglobuline legate de membrană. Și acum vom afla la ce servește această diversitate. Există un număr imens de microorganisme care ne pot infecta corpul. Virușii se mută și se dezvoltă, la fel ca bacteriile. Și nu se știe ce va intra în corp. Cu ajutorul celulelor B, precum și a celulelor T, sistemul imunitar oferă protecție prin crearea a numeroase combinații de fragmente variabile care se pot lega de diferite organisme dăunătoare. Să ne imaginăm că acesta este un nou tip de virus care tocmai a apărut. Înainte un astfel de virus nu exista, iar acum celula B intră în contact cu acest virus, dar nu se poate atașa de acesta. Și o altă celulă B vine în contact cu acest virus, dar din nou nu se întâmplă nimic. Poate că câteva mii de celule B intră în contact cu acest virus și nu se vor putea atașa la acesta, dar avem o astfel de abundență de celule B, conținând un număr imens de combinații diferite de fragmente variabile pe receptori, încât, în cele din urmă, unele dintre celulele B vor contacta acest virus. De exemplu, acesta. Sau acesta. Și formează o legătură. Acesta va putea forma o legătură cu o porțiune din suprafața acestui virus. Sau cu o secțiune a suprafeței unei bacterii noi sau cu un fel de proteină străină. Și zona suprafeței bacteriene cu care se leagă o celulă B, de exemplu, se numește epitop. Epitop. Și după ce celula B se leagă de un agent patogen necunoscut - și vă amintiți că alte celule B au eșuat - doar această celulă, care are o combinație specifică, una din 10 până la puterea a zecea. Combinațiile sunt mai mici de 10 până la a zecea putere. În procesul de dezvoltare, toate acele combinații care se pot lega de celulele corpului nostru, la care nu ar trebui să existe un răspuns imun, dispar. Cu alte cuvinte, combinațiile care oferă un răspuns imun la celulele corpului dispar treptat. Adică, nu există de fapt 10 până la a 10-a putere sau, cu alte cuvinte, 10 miliarde de combinații ale acestor proteine, numărul lor este mai mic, exclude combinațiile care se pot lega de propriile celule, dar totuși numărul de combinații de gata preparate există multe de legat la un fragment de agent patogen de natură virală sau bacteriană. Și imediat ce una dintre aceste celule B se leagă de un agent patogen, acesta trimite un semnal că este potrivit pentru acest agent complet nou. După legarea cu un agent patogen nou, acesta este activat. După legarea cu un agent patogen nou, are loc activarea. Să ne oprim asupra acestui lucru mai detaliat. De fapt, asistenții T sunt necesari pentru activare, dar nu vom intra în detalii în acest videoclip. În acest caz, suntem interesați de legarea celulei B de agentul patogen și să spunem că acest lucru duce la activare. Dar rețineți că celulele T ajutătoare sunt, de asemenea, necesare în majoritatea cazurilor. Și vom discuta mai târziu de ce sunt atât de importante. Acesta este un fel de mecanism de asigurare pentru sistemul nostru imunitar împotriva greșelilor. După ce celula B este activată, începe să cloneze. Este perfectă pentru virus și începe să se cloneze singură. Clonați-vă. Se împarte și se reproduce. Să ne imaginăm. Ca urmare, apar multe variante ale acestei celule. Multe dintre opțiunile ei. Să le înfățișăm. Și toți au receptori pe membrană. Există, de asemenea, aproximativ zece mii de ei. Nu le voi desena pe toate, dar voi desena câte o pereche pe fiecare membrană. La divizare, aceste celule se diferențiază și ele, adică sunt împărțite în funcție de funcții. Există două forme principale de diferențiere. Sute de mii de astfel de celule sunt produse. Unele dintre ele devin celule de memorie. Celule de memorie. Acestea sunt, de asemenea, celule B care rețin un receptor ideal cu un fragment variabil ideal pentru o lungă perioadă de timp. Să desenăm aici câțiva receptori. Acestea sunt celulele de memorie ... Iată-le. Unele celule devin celule de memorie, iar numărul lor crește în timp. Dacă acest agent patogen vă infectează, de exemplu, după 10 ani, atunci veți avea mai multe astfel de celule în stoc, adică există o mare probabilitate ca acestea să intre în contact cu acesta și să fie activate. Unele dintre celule sunt transformate în celule efectoare. Aceste celule efectuează anumite acțiuni. Celulele se transformă și se transformă în celule B efectoare sau celule plasmatice. Acestea sunt fabrici pentru producerea de anticorpi. Fabrici pentru producerea de anticorpi. Anticorpii produși conțin exact aceeași combinație care a fost inițial pe membrana plasmatică. Ei produc anticorpii despre care am discutat, produc anticorpi. Acestea produc o cantitate imensă de proteine care au capacitatea unică de a se lega de un nou agent patogen, acest organism periculos. Au capacitatea unică de a se lega. Celulele efectoare activate produc aproximativ 2000 de anticorpi pe secundă. Și se dovedește că dintr-o dată o cantitate uriașă de anticorpi pătrunde în țesuturi și începe să circule pe tot corpul. Sens sistemul umoral prin faptul că odată cu apariția bruscă a virusurilor necunoscute care ne infectează corpul, producția de anticorpi începe ca răspuns. Acestea sunt produse de celulele efectoare, după care anticorpii specifici se leagă de viruși. O voi imagina după cum urmează. Anticorpi specifici. Anticorpii specifici încep să se lege de viruși cu mai multe beneficii. Să le luăm în considerare. În primul rând, ei „marchează” agenții patogeni pentru capturarea lor ulterioară. Pentru a activa fagocitoza - acest proces se numește opsonizare. Opsonizare. Acesta este procesul de „marcare” a unui agent patogen, astfel încât fagocitelor să-l capteze și să-l absoarbă mai ușor; anticorpii spun fagocitelor că acest obiect este deja gata pentru captare, că acest obiect particular ar trebui capturat. În al doilea rând, funcționarea virușilor este complicată. La urma urmei, un obiect destul de mare se alătură virusurilor. Prin urmare, le este mai dificil să intre în celule. Și în al treilea rând, în fiecare dintre acești anticorpi există două lanțuri grele identice și două lanțuri ușoare identice. Două lanțuri ușoare. Fiecare dintre aceste lanțuri are un fragment variabil specific și fiecare dintre aceste lanțuri se poate lega de un epitop de pe suprafața virusului. Și ce se întâmplă când unul dintre ei se leagă de epitopul unui virus, iar celălalt - de epitopul celuilalt? Drept urmare, acești viruși par să rămână împreună și acest lucru este și mai eficient. Nu-și mai pot îndeplini funcțiile. Nu vor putea pătrunde prin membrane celulareși făcând acest lucru sunt marcate. Sunt opsonizate, iar fagocitele le pot captura. Vom vorbi mai multe despre celulele B. Mi se pare surprinzător faptul că se creează un număr atât de mare de combinații și există destule dintre ele pentru a recunoaște aproape toate organismele posibile existente în fluidele corpului nostru, dar nu am răspuns încă la întrebările ce se întâmplă atunci când agenții patogeni au reușit să intrăm în celule sau când avem de-a face cu celulele canceroase și cum sunt distruse celulele deja infectate. interacțiunile apar între grupurile laterale încărcate de aminoacizi sub formă de punți de sare;

2. Legături de hidrogen, apar între dipoli electrici;
3. Forțele Van der Waals, sunt cauzate de fluctuațiile norilor de electroni din jurul atomilor vecini polarizați în mod opus;
4. Interacțiuni hidrofobe, apar atunci când două suprafețe hidrofobe tind să se apropie una de alta, deplasând apa.

Comparativ cu legăturile covalente, toate aceste forțe de atracție în mod individual sunt relativ slabe, dar împreună provoacă o interacțiune cu afinitate ridicată. Puterea unei legături necovalente depinde în primul rând de distanța dintre grupurile care interacționează, astfel este necesară o abordare strânsă a grupurilor care interacționează.

Pentru ca paratopul să se lege de epitopul său, regiunile care interacționează trebuie să fie complementare în ceea ce privește conformația, distribuția sarcinii și hidrofobia - numai în aceste condiții se formează punți hidrofobe. În același timp, când cojile de electroni se suprapun ca rezultat al contactului strâns al suprafețelor moleculelor de proteine, pot apărea forțe de respingere. Raportul forțelor atractive și respingătoare joacă un rol decisiv în determinarea specificității unei molecule de anticorp și a capacității sale de a distinge molecule similare din punct de vedere structural.

Literatură

V.G. Galaktionov. „Imunologie”, M., 2004, 528 p.
D. Mail, J. Brostoff, D.B. Roth, A. Royt. „Imunologie” ediția a VII-a, M., 2007, 568 p.
Novikov V.V., Dobrotina N.A., Babaev A.A. "Imunologie", Nijni Novgorod, 2005, 212 p.