Иммунология / Иммунология+Литусов+Прощенко
.pdf
Гуморальный иммунный ответ
Гуморальный иммунный ответ состоит в выработке антител, которые циркулируют в крови и специфически связываются с чужеродными молекулами (антигенами) с образованием комплекса “антиген+антитело”. За гуморальный иммунитет отвечают В-лимфоциты. Партнерами В-лимфоцитов являются Т-клетки (в основном Т2-хелперы). Гуморальный иммунный ответ называют также реакцией Th2-типа. Этот тип иммунного ответа контролируется ИЛ-4, 5, 6, 10 и 13. Он развивается в ответ на внеклеточные патогены (бактерии, размножающиеся вне клеток; экзотоксины).
Участники гуморального иммунного ответа:
-внеклеточный антиген;
-молекулы МНС-II;
-Т2-хелперы;
-В-лимфоциты и их потомки – плазматические клетки и клетки памяти;
-антитела (иммуноглобулины);
-цитокины (ИЛ-4, 5, 6, 10 и 13).
211
Внеклеточные антигены и их презентация
Внеклеточные антигены проникают в организм и попадают в антигенпрезентирующие клетки путем фагоцитоза или пиноцитоза. Затем они процессируются в фаголизосомах с помощью гидролитических ферментов на фрагменты и презентируются Т-хелперам (CD4) с помощью молекул МНС-II, синтезирующихся в ЭПР. Синтезированная молекула МНС-II до связывания с антигеном стабилизирована полипептидной цепью li (белокзаместитель), заполняющей антигенсвязывающую полость. Везикулы, которые содержат
молекулы MHC-II с белком-заместителем, сливаются с эндосомами или фаголизосомами, содержащими экзогенные белки (антигены). После этого белок-заместитель расщепляется, и в антигенсвязывающую полость встраиваются пептидные фрагменты антигена, имеющие сродство к антигенсвязывающему участку молекулы MHC-II. Образовавшийся комплекс выносится на поверхность антигенпрезентирующей клетки и презентируется CD4-лимфоцитам в лимфоузлах.
Внеклеточные антигены - фагоцитированные и расщепленные бактерии, грибы, простейшие, способные размножаться в жидкостях и тканях организма.
Т-хелпер
МНС-II Антиген
Эндосома
МНС-II c белкомзаместителем
212
Развитие гуморального иммунного ответа
В развитии гуморального иммунного ответа участвуют макрофаги, Т-хелперы и В-лимфоциты. Макрофаги выполняют функции антигенпрезентирующих клеток (АПК). Они фагоцитируют антиген и расщепляют его на фрагменты. Затем отдельные фрагменты антигена соединяются с молекулами МНС-II и выводятся на поверхность макрофага для представления Т2-хелперам. Т2-хелперы вырабатывают цитокины, с помощью которых активируются другие участники иммунного ответа. Основным результатом активации клеток является превращение В-лимфоцита в лимфобласт. Далее следует пролиферация лимфобластов (8-10 делений), большая часть которых превращается в плазматические клетки, продуцирующие антитела. Антитела обнаруживаются на 5-7 день после антигенного стимула. Меньшая часть бластов дифференцируется в В-лимфоциты памяти, которые расселяются по периферическим органам иммунной системы.
При последующей встрече организма с тем же |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бактерия |
|
|
|
|
|
АПК |
|
|
|
|||
антигеном происходит вторичный иммунный |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Антиген В-клетка |
|
|
||
ответ, в котором принимают участие В-лимфоциты |
|
|
|
|
|
|
||
памяти. Их активация происходит непосредственно |
|
|
|
|
|
|
|
|
после контакта с антигеном, а плазматические |
|
|
|
|
|
|
|
|
клетки сразу начинают продукцию антител. |
|
MHC-II |
|
|
Плазматические клетки Антитела |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TcR |
CD4 |
Цитокины |
|||
Т-хелпер |
Активированный |
|
|
Т-хелпер |
В-клетки памяти |
||
|
|||
|
|
213
Дифференцировка антителообразующих клеток
В-лимфоциты |
Плазматические клетки |
Пролиферация |
Переключение изотипов. Дифференцировка |
Антиген
ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5
mIgM
ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5
Дифференцировка антителообразующих клеток протекает под влиянием цитокинов. Например, IgM синтезируются под влиянием ИЛ-2, 4, 5; IgA –
под влиянием ИЛ-2, 4, 5 и ФНОα; IgG – под влиянием ИЛ-2, 4, 5 и Ифγ.
TФРα
ИФγ
mIgA/IgG2b
ИЛ-4
mIgG2a/3
mIgG1/E
IgM |
IgG1, |
IgG2a, |
IgA, |
|
IgE |
IgG3 |
IgG2b |
214
Иммуноглобулины
Антитела (иммуноглобулины) – это белковые молекулы, способные к специфическому связыванию с антигенами. Антитела входят в состав гамма-глобулиновой фракции белков сыворотки крови. Они синтезируются потомками В–лимфоцитов (плазматическими клетками) по сигналу других клеток иммунной системы. У млекопитающих существует 5 классов иммуноглобулинов: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. Иммуноглобулин G имеет 4 подкласса (G1, G2, GЗ и G4), а иммуноглобулин А имеет 2 подкласса (А1 и А2). Иммуноглобулины разных классов различаются по строению и свойствам.
IgG
IgD |
Мономер IgА |
|
Мономер IgM |
IgE |
|
|
Секреторный |
|
|
компонент |
|
J-цепь |
J-цепь |
|
|
|
|
Пентамер IgМ |
Секреторный IgA (sIgA) |
215 |
|
Строение антител |
|
|
Молекула иммуноглобулина состоит из двух легких (L) и двух тяжелых (Н) цепей. Каждая легкая цепь включает до 220 |
||
аминокислотных остатков, а каждая тяжелая цепь содержит 550-660 аминокислотных остатков. Между собой легкие и |
||
тяжелые цепи соединены попарно дисульфидными связями (-S-S-связями). Между тяжелыми цепями также имеется |
||
дисульфидная связь. Участок тяжелых цепей, соединенных между собой дисульфидными связями, называется шарнирной |
||
областью. Этот участок позволяет молекуле иммуноглобулина изменять свою конфигурацию. Шарнирный участок отвечает |
||
за взаимодействие с первым компонентом комплемента (С1) и |
|
|
его активацию по классическому пути. Легкие и тяжелые цепи |
Активный |
Легкие цепи (L) |
имеют N и C концы. На N-концах легких и тяжелых цепей |
центр |
|
находится активный центр антитела (паратоп), то есть центр |
|
Шарнирная |
связывания антитела с антигеном, место связывания паратопа |
|
область |
|
|
|
с эпитопом. С помощью папаина молекула расщепляется выше |
|
|
шарнирной области на 3 фрагмента: 2 из них содержат легкую |
|
|
цепь и часть тяжелой цепи (Fab-фрагменты, антигенсвязывающие |
|
|
фрагменты), а третий фрагмент состоит только из двух частей |
|
|
тяжелой цепи (Fc-фрагмент). В легких и тяжелых цепях |
|
|
аминокислотные последовательности образуют глобулярные |
|
|
структуры (домены). Различают С-домены (постоянные домены) |
Fc-фрагмент |
Fab-фрагмент |
|
||
и V-домены (изменчивые домены). В составе легкой цепи |
|
|
|
|
|
содержится по одному V- и C-домену (VL, CL), а в составе |
Тяжелые цепи (Н) |
|
тяжелой цепи содержится один V-домен и 3-4 С-домена (VH, CH). |
|
|
|
|
|
Каждый домен состоит из 110 аминокислотных остатков. |
|
216 |
|
|
|
Расщепление иммуноглобулинов
Расщепление папаином
Родни Портер |
Джералд Эдельман |
Нобелевская премия 1972 г. за открытия, касающиеся химической структуры антител
Расщепление пепсином
217
Активный центр антител
Важная роль в молекуле иммуноглобулина принадлежит активному центру, то есть участку связывания антитела с антигеном (паратопу). Активный центр антитела (паратоп) образован вариабельными доменами легкой и тяжелой цепей. Он представляет собой полость определенной конфигурации. Размер, форма и распределение зарядов в активном центре определяет его специфичность, то есть способность связываться с определенной антигенной детерминантой. Конфигурация активного центра зависит от аминокислотных последовательностей вариабельных доменов как легкой, так и тяжелой цепей, поэтому замена даже одной аминокислоты в этой области может привести к изменению специфичности активного центра.
Антиген
Антиген-связывающий фрагмент
Паратоп
Эпитопы
218
Многообразие антител
Для успешного распознавания и уничтожения патогенов необходимо большое разнообразие антител, распознающих разные антигены. В каждом организме образуется огромное количество антител, но количество кодирующих их генов ограничено размером генома. Участки, кодирующие компоненты антител, у человека располагаются на нескольких хромосомах. На хромосоме 14 собраны гены, кодирующие варианты тяжёлой цепи, лёгкие цепи закодированы на хромосомах 22 и 2. Вариабельные домены, образованные участками как лёгкой, так и тяжёлой цепей, у разных антител различны. Эти различия формируются в процессе ре-аранжировки генов (VDJ-рекомбинации). В костном мозге при созревании В-клетки в локусах ДНК, кодирующих вариабельные домены, происходят перестройки, в результате которых в составе локуса остаётся по одному варианту субгенов V, D и J, а остальные варианты навсегда удаляются из генома. Поскольку каждый субген присутствует в нескольких вариантах, их комбинации будут давать антитела с разной специфичностью к антигенам. В ходе процесса VDJ-рекомбинации формируется уникальный участок ДНК, кодирующий вариабельный домен. Поэтому каждая B-клетка может производить антитела только с одним вариабельным доменом.
V-сегмент |
D-сегмент |
J-сегмент Константный домен |
Вариабельный домен |
VDJ-рекомбинация
Константный
домен
Вариабельный домен
219
Продуценты антител
В процессе превращения В-клеток в антителопродуцирующие клетки ядро В-лимфоцита уплотняется, объем цитоплазмы увеличивается, в клетке развивается сеть мембран эндоплазматического ретикулума, образуется большое количество рибосом. Такая клетка синтезирует и секретирует антитела одной антительной специфичности, то есть антитела против того антигена, который вызвал эту дифференцировку.
Микроворсинка |
Рибосомы |
Центриоли |
Комплекс |
|
|||
|
Гольджи |
||
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Митохондрии |
|
Ядро |
|
|
Ядро
|
Гранулярная |
Лизосомы |
эндоплазматическая |
|
сеть |
В-лимфоцит |
Плазматическая клетка |
|
220 |