PROTILÁTKY Specifické rozpoznání v imunitním systému zprostředkují speciální proteinové molekuly jediné, které nejsou vytvářeny podle genetické matrice, ale nahodilým přeskupováním genových segmentů Variabilita takto vytvořených molekul se odhaduje na 10 11 10 což je více než skutečný počet sloučenin v přírodě 10 12 12,
GENETICKÝ ZÁKLAD TĚŽKÉHO ŘETĚZCE VH (~100) D1 - D30 JH1 - JH6 Cµ Cγ Cε Cα Zárodečná linie V5 D3 J2 Cµ Cγ Cε Cα BLy (IgM) STRUKTURA PROTILÁTKOVÉ MOLEKULY Protilátková molekula je tvořena dvěma těžkými H a dvěma lehkými L řetězci aminokyselin Těžké řetězce µ, γ, δ, ε, α určují izotypovou charakteristiku, lehké řetězce κ, λ jsou společné pro všechny izotypy Řetězce jsou tvořeny doménami o velikosti cca 110 aminokyselin, disulfidickým můstkem je vytvořena smyčka asi 60 aminokyselin Těžké i lehké řetězce mají svoji konstantní C a variabilní V oblast Na konci V oblasti je hypervariabilní část, která ve spojení L a H řetězce vytváří vazebné místo pro antigen - CDR Na těžkých řetězcích γ, α se vyskytují pantové oblasti, které zvyšují vazebné vlastnosti protilátkových molekul Některé imunoglobulinové molekuly se spojují J řetězcem a vytvářejí dimery (IgA) nebo pentamery (IgM)
ČÁSTI PROTILÁTEK Na protilátce rozeznáváme Fab fragment na jeho konci je hypervariabilní oblast CDR = vazebné místo pro antigen Fc fragment část kterou se protilátky vážou na Fc receptor fagocytárních buněk nebo pomocí které aktivují komplement = významné pro opsonizaci a další efektorové mechanismy IZOTYP, IDIOTYP, ALOTYP IDIOTYP - je dán epitopy v hypervariabilní oblasti, má tedy vztah k antigenní determinantě protilátky IZOTYP - je dán charakteristikou konstantní části těžkého řetězce IgM - řetězec µ je tvořen pěti doménami, vytváří pentamer IgG - řetězec γ je tvořen čtyřmi doménami, může mít několik podtříd IgA -řetězec α je tvořen čtyřmi doménami, vytváří dimér vyskytující se na sliznicích IgE -řetězec ε ve zvýšené se míře tvoří při hypersenzitivitě I. typu ALOTYP - je dán rozdíly, které nemají vztah k funkčním částem Ig molekuly, ale umožňují rozlišení uvnitř druhu IZOTYPOVÝ PŘESMYK Na chromosomu jsou za sebou řazeny geny C pro jednotlivé typy těžkého řetězce první je gen pro µ, následuje (δ) γ ε α Změna izotypu protilátky vzniká vypadením genu pro určitý typ řetězce (delece začíná odpředu), přepisuje se první gen C, který je na řadě Změna izotypu nesouvisí ze změnou variabilní části, ta zůstává stále stejná Tímto mechanismem je zajištěno, že protilátky různého izotypu jsou namířeny proti stejné antigenní variantě!
VH (~100) D1 - D30 JH1 - JH6 Cµ Cγ Cε Cα zárodečná linie V5 D3 J2 Cµ Cγ Cε Cα B lymfocyty IgM V5 D3 J2 Cγ Cε Cα IgG IZOTYPOVÁ CHARAKTERISTIKA PROTILÁTEK IgM IgG IgA IgE těžký řetězec je tvořen pěti doménami, vytváří pentamer v séru tvoří asi 10% imunoglobulinů, tvoří se zejména po prvním kontaktu s antigenem uplatňuje se v aglutinačních reakcích těžký řetězec je tvořen čtyřmi doménami, může mít několik podtříd, u primátů, hlodavců a částečně šelem prochází placentou, je hlavním imunoglobulinem kolostra, v séru tvoří 80-90% imunoglobulinů, tvoří se především v sekundární odpovědi, uplatňuje se v opsonizaci u ptáků je IgY, u koní IgT podobný IgG, vytváří dimer s J řetězcem a sekreční komponentou SC, v séru tvoří asi 1-10% imunoglobulinů, je hlavním Ig slizničních systémů, slabě opsonizuje, ale zabraňuje adherenci mikroorganismů na slizniční povrch a usnadňuje jejich eliminaci v séru zdravých jedinců se vyskytuje jen v malých množstvích, zmnožuje se při alergických stavech, IgE navázané na bazofilech jsou klíčovými komponentami hypersenzitivní reakce I typu Izotypové třídy imunoglobulinů různých druhů druh třídy IgG IgA IgM IgE IgD skot G1, G2 (G2a), G3 (G2b) A M E - prase G1, G2a, G2b, G3, G4 A1, A2 M E - kůň Ga, Gb, Gc, G(T) A M E? pes, kočka G1, G2, (G3, G4) A M E? myš G1, G2a, G2b, G3 A1, A2 M E D člověk G1, G2, G3, G4 A1, A2 M1, M2 E D
ATYPICKÉ PROTILÁTKY U VELBLOUDŮ U rodu velbloud (včetně lam apod.) rozeznáváme tři podtřídy imunoglobulinů IgG1 má typickou strukturu 4 řetězcové molekuly IgG2 a IgG3 (které tvoří 75 % protilátek) nemají lehké řetězce, jejich protilátkové molekuly jsou tvořeny pouze těžkým řetězcem Navzdory tomu výpadku jsou tyto molekuly schopny vázat antigen Podobnou situaci zaznamenáváme i u paryb (žraloci aj.) PRIMÁRNÍ PROTILÁTKOVÁ ODPOVĚĎ Variabilita protilátky je dána variabilitou klonů B lymfocytů Primární protilátkový repertoár se vytváří na úrovni diferenciace B lymfocytů - tedy v primárních lymfatických orgánech Přirozené protilátky se tvoří již ve fetálním období, a to buď spontánně nebo reakcí na autoantigeny Po styku s antigenem dochází k množení těch klonů lymfocytů, které mají specifické receptory k daným antigenům Povrchový IgM se internalizuje, dochází k přeměně na plazmatickou buňku a tvorbě antigenem indukovaných protilátek První protilátky jsou izotypu IgM a jsou nízkoafinitní EFEKTOROVÉ MECHANISMY SPECIFICKÉ BUNĚČNÉ IMUNITY Je dána aktivitou cytotoxických mechanismů
CYTOTOXICKÉ LYMFOCYTY Tvoří subpopulaci T lymfocytů mají TCR typu αβ, CD3 a další molekuly charakteristické pro T lymfocyty Hlavním fenotypickým znakem je povrchová molekula CD8 Mají výraznou cytotoxickou aktivitu, podmínkou je aktivace po endogenní prezentaci antigenu a dalších kostimulačních signálech Cytotoxixké reakce jsou namířené proti vlastním buňkám infikovaných viry, nádorově změněné, případně proti alogenním buňkám v transplantační reakci Vlastní cytotoxické mechanismy jsou velmi podobné jako u NK buněk CYTOTOXICKÉ MECHANISMY NK Mf TNF Fas ligand nesekreční cesta APOPTÓZA Tc ROZPOZNÁNÍ terčové buňky sekreční cesta AKTIVACE cytotoxických buněk LÝZA APOPTÓZA perforiny granzym B v granulích zabíječe EFEKTOROVÉ MECHANISMY (CELKOVÝ SOUHRN) Efektorové výkonné mechanismy k zneškodnění noxy jsou zprostředkovány buněčnými i humorálními mechanismy přirozené i specifické imunity, většinou ve vzájemném propojení.
EFEKTOROVÉ MECHANISMY Prvními efektorovými mechanismy jsou fagocytóza, přirozená cytotoxicita, produkce interferonů, aktivace komplementu apod. Prezentace antigenu endogenní cestou vede k aktivaci cytotoxických lymfocytů (i s pomocí Th1) Prezentace antigenu exogenní cestou vede k aktivaci Th buněk Th1 lymfocyty regulují buněčný typ reakce IFN-γ aktivuje makrofágy - vzniká reakce oddálené přecitlivělosti Th2 lymfocyty regulují protilátkový typ reakce protilátky IgM, IgG, IgA v kombinaci s dalšími komponentami vyvolávají různé efektorové mechanismy protilátky typu IgE vyvolávají alergii - přecitlivělost I. typu PŘEHLED EFEKTOROVÝCH MECHANISMŮ mechanismus fagocytóza lýza komplementem interferonová aktivita složky Ne, Mf, Eos, Ig, C cílové objekty extracelulární bakterie nekrotické buňky apoptotická tělíska alogenní erytrocyty vlastní buňky v autoimunitě C, Ig viz fagocytóza IFN-α, IFN-β virem napadené buňky oddálená přecitlivělost Th1 (T dth ), IFN-γ, Mf intracelulární paraziti přímá cytotoxicita neutralizace protilátkou zprostředkovaná cytotoxicita - ADCC NK, Tc Ig Ne, Mf, Eos, NK, Ig virem infikované buňky nádorové buňky alogenní buňky neutralizace viru apod. obrana proti helmintům vlastní buňky v autoimunitě PROTILÁTKY V EFEKTOROVÝCH MECHANISMECH Neutralizace toxinů, virů a jiných patogenních mikroorganismů vazba na kritické epitopy nutné pro toxické působení Inhibice adherence patogenů na buněčné povrchy zábrana přichycení mikroorganismů na slizniční povrchy protilátkami IgA Opsonizace navázání IgG (IgM) protilátek na mikroorganismy a usnadnění jejich fagocytózy Aktivace komplementu spuštění komplementové kaskády klasickou cestou protilátkami IgM (IgG) Cytotoxicita zprostředkovaná protilátkou - ADCC cytotoxická reakce za účasti protilátek a různých buněk mechanismus je různý
CYTOTOXICITA ZPROSTŘEDKOVANÁ PROTILÁTKOU Ne lytické enzymy reaktivní radikály TNF, perforiny Eos NK lytické enzymy, TNF Mf