IMMUNOGENETYKA
CZĘŚĆ I
Lek. Przemysław Łodej
Zakład Genetyki Klinicznej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie
IMMUNOGENETYKA
CZĘŚĆ I
Lek. Przemysław Łodej
Zakład Genetyki Klinicznej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie
Populacje i
subpopulacje
limfocytów
LIMFOCYTY T
Limfocyty T, inaczej limfocyty grasicozależne (T od łac.
thymus - grasica) - rodzaj limfocytów, odpowiedzialnych za
odpowiedź odpornościową komórkową, tzn. niszczą komórki
obce dla organizmu. Powstają w czerwonym szpiku kostnym,
po czym wędrują do grasicy, gdzie ulegają namnożeniu. Z
grasicy przemieszczają się one do narządów limfatycznych
oraz do krwi obwodowej.
Odgrywają trzy zasadnicze funkcje:
wspomagają odpowiedź odpornościową - subpopulacja
limfocytów Th (limfocyty T pomocnicze)
regulują odpowiedź odpornościową, zwykle hamując -
subpopulacja limfocytów Treg, zwanych dawniej limfocytami
T supresorowymi (Ts)
pełnią funkcję cytotoksyczną - subpopulacja limfocytów Tc
(limfocyty T cytotoksyczne)
LIMFOCYTY T
Powyższe subpopulacje wyodrębnia się na podstawie funkcji, a
nie na podstawie ekspresji cząsteczek różnicujących (ang.
cluster of differentiation) CD4 i CD8 na powierzchni ich błony
komórkowej, co jest częstym błędem.
Rzeczywiście, ponad 90% limfocytów Th posiada CD4 na
swojej powierzchni i wiąże się z MHC klasy II, zaś ponad 90%
limfocytów Tc posiada CD8 i rozpoznaje MHC klasy I, niemniej
jednak istnieją także limfocyty Tc CD4+ i limfocyty Th CD8+.
Niezależnie od różnych właściwości każdej z tych subpopulacji
(opisanych w osobnych artykułach), wspólną ich cechą jest
posiadanie receptora TCR, cząsteczek powierzchniowych CD2,
CD3 oraz CD4 lub CD8.
Cząsteczka CD2 umożliwia identyfikację limfocytów T w tzw.
teście rozetkowym, natomiast TCR i CD3 tworzą kompleks,
przekazujący sygnał aktywujący komórkę.
LIMFOCYTY T
Ze względu na budowę TCR można uzupełnić przedstawiony
powyżej podział limfocytów T na komórki T αβ i komórki T γδ.
Pierwsze mogą być komórkami posiadającymi cząsteczki CD4
lub CD8, te drugie natomiast nie posiadają zwykle ani CD4, ani
CD8, a jeśli już, to zwykle jest to CD8.
Większość limfocytów T rozwija się w grasicy (łac. thymus -
grasica), stąd też pochodzi ich nazwa.
Grasica jest narządem, w którym dojrzewające limfocyty T
(tymocyty)
przechodzą
selekcję
grasiczą,
mającą
wyeliminować autoreaktywne limfocyty, mogące uszkodzić
własne tkanki.
Prawdą jest to dla większości limfocytów, ale występujące w
organizmie niewielkie ilości limfocytów T γδ przechodzą słabo
zbadane procesy selekcji pozagrasiczej, umiejscowione w
skórze oraz błonach śluzowych jelit i jamy otrzewnej.
LIMFOCYTY T
Pod mikroskopem są nie do odróżnienia
od limfocytów B. Mają one tylko i
wyłącznie
inne
receptory
na
powierzchni komórki.
Na limfocytach T są obecne receptory,
które łączą się z erytrocytami krwi
owcy
lub
barana
tworząc
charakterystyczne rozetki, po tym
odróżnimy limfocyty T od B.
LIMFOCYTY T
Markery powierzchniowe (cząsteczki) obecne na
limfocytach T:
TCR
MHC klasy I
CD2
CD3
CD4
CD5
CD7
CD28
ligand dla CD40 (CD40L)
TCR
Receptor komórek T, receptor limfocytów T, (TCR z ang. T Cell
Receptor) – receptor obecny na powierzchni limfocytu T.
Jest receptorem glikoproteinowym, którego białkowa część przenika
całkowicie błonę - jest białkiem transbłonowym o strukturze podobnej
do immunoglobulin. Składa się z łańcuchów α i β (rzadziej: γ i δ;
wyjątkowo: γ i γ, β i β, β i δ) posiadających część zmienną i stałą. Część
zmienna posiada trzy CDR (ang. Complementarity determining region –
region
determinujący
komplementarność/regiony
determinujące
dopasowanie/region hiperprzemienny).
Wraz z glikoproteiną CD4 lub CD8 uczestniczy w rozpoznawaniu
antygenu białkowego prezentowanego przez odpowiednią komórkę w
obecności MHC. Rozpoznaje też antygeny lipidowe i glikolipidowe
prezentowane
w
obecności
CD1.
Limfocyty
Tγδ
rozpoznają
fosfoantygeny bez udziału MHC.
W błonie komórkowej obok TCR znajduje się glikoproteina CD3, której
kompleks przekazuje sygnał do wnętrza komórki o związaniu antygenu
przez TCR. W efekcie następuje aktywacja kinazy tyrozynoswoistej i
dalsze przekazanie sygnału.
TCR
Schemat TCR (łańcuch TCR-α i TCR-β oraz łańcych ζ -
dodatkowa molekuła). Niebieskie segmenty - ITAMs. Obok
TCR znajdują się 4 łańcuchy CD3 oraz łańcuch CD4 lub CD8.
LIMFOCYTY B
Limfocyty B, inaczej limfocyty szpikozależne (B od łac. Bursa Fabricii -
kaletka Fabrycjusza) - rodzaj limfocytów, odpowiedzialnych za odpowiedź
odpornościową humoralną, tzn. produkujących przeciwciała niszczące
antygeny. Powstają w czerwonym szpiku kostnym i w odróżnieniu od
limfocytów T nigdy nie przechodzą przez grasicę.
Podział:
Limfocyty B1 - nieklasyczne limfocyty B noszące na swej powierzchni CD5
(określane mianem B1a) lub nie wykazujące obecności tej cząsteczki (B1b ). W
odróżnieniu od limfocytów B2 wydzielają głównie przeciwciała klasy IgM,
charakteryzujące się małym powinowactwem do antygenów, jednak są
wielospecyficzne, co oznacza, że określone przeciwciało jest zdolne do
wiązania wielu różnych antygenów na mikroorganizmach, ale także
autoantygenów. Komórki B1 występują w dużej ilości we krwi pępowinowej
oraz w pewnych stanach patologicznych. Główną ich funkcją jest
prawdopodobnie udział w usuwaniu pozostałości po apoptozie komórek w
organizmie. Często występują w formie autoagresywnych komórek w
chorobach autoimmunizacyjnych. U osób dorosłych stanowią one ok. 20%
limfocytów B krwi obwodowej i śledziony.
Limfocyty B2 - typowe limfocyty B.
LIMFOCYTY B
Zasadniczą cechą limfocytów B jest możliwość produkcji przeciwciał.
Podczas odpowiedzi odpornościowej limfocyty B wiążą antygeny za
pomocą BCR, czyli receptora, w którego skład wchodzi swoiste,
charakterystyczne dla danej komórki przeciwciało.
Po związaniu antygenu najbardziej typową sytuacją jest jego
przetworzenie i wystawienie na powierzchni komórki w postaci
kompleksu z białkami MHC.
Kompleks ten jest rozpoznawany przez swoisty względem danego
antygenu limfocyt T pomocniczy. Dopiero po takim rozpoznaniu
dochodzi do transformacji blastycznej i powstaniu komórki
plazmatycznej produkującej przeciwciała.
Antygeny, które powodują taki typ reakcji nazywamy antygenami
grasiczozależnymi.
W odróżnieniu od nich, antygeny grasiczoniezależne nie wymagają
obecności limfocytów T pomocniczych i mogą bezpośrednio
aktywować limfocyty B.
LIMFOCYTY B
Anatomicznie miejscem syntezy przeciwciał jest
śledziona i szpik kostny, w których komórki
plazmatyczne lokują się po pobudzeniu.
Limfocyty B są stymulowane za pomocą licznych
cytokin, przy czym największą rolę odgrywają
cytokiny pochodzące od limfocytów Th2.
Mimo istotnej roli w odpowiedzi odpornościowej
przeciwko
mikroorganizmom
żyjącym
pozakomórkowo, limfocyty B mogą też być przyczyną
chorób autoimmunizacyjnych i innych stanów
patologicznych (np. związanego z zapaleniem
wątroby, kłębuszkowym zapaleniem nerek).
LIMFOCYTY B
Markery powierzchniowe (cząsteczki) obecne na
limfocytach B:
BCR – receptor limfocytów B
CD19
CD20
CD21 (CR2)
CD22
CD32 (FcγRII)
CD35 (CR1)
CD40
CD72
CD80
CD86
BCR
Receptor komórek B, BCR (ang. B Cell Receptor) – jest receptorem
limfocytów B odpowiadającym za wiązanie antygenów przez te komórki.
Składa się z umieszczonego w błonie komórkowej przeciwciała oraz dwóch
dodatkowych łańcuchów polipeptydowych: Igα i Igβ (odpowiednio: CD79a i
CD79b).
Przeciwciało umieszczone w błonie komórkowej różni się od przeciwciała
wydzielanego tym, że posiada dodatkową domenę transbłonową oraz
wewnątrzkomórkową, natomiast jego swoistość i powinowactwo do antygenu
jest takie samo, jak w przypadku przeciwciał wydzielanych przez dany klon
limfocytów. Klasa przeciwciała umieszczonego w błonie jest taka sama, jaką
będą miały przeciwciała wydzielane przez limfocyt, dlatego na podstawie BCR
można mówić o np. o limfocytach B IgM+ (czyli takich, które wydzielają
przeciwciała IgM, występujące także w postaci BCR na ich powierzchni).
Łańcuchy Igα i Igβ pełnią funkcję białek przekazujących sygnał do wnętrza
komórki. Nie wiążą się one bezpośrednio z antygenem, lecz odbierają zmiany
konformacyjne przeciwciała błonowego i pobudzają kinazy odpowiedzialne za
przekazywanie sygnału. Ich rola jest więc podobna do roli CD3 w kompleksie z
TCR.
Dojrzewanie
limfocytów
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Limfocyty T dojrzewają w grasicy, która powstaje w
dość wczesnym okresie życia płodowego.
Pierwsze komórki progenitorowe limfocytów T napływają
do niej już w 7-8 tygodniu ciąży.
W chwili urodzenia populacja limfocytów T jest już
niemal kompletna i ustalona.
Początkowo prekursory limfocytów T powstają w
pęcherzyku żółtkowym oraz w wątrobie płodowej.
W późniejszym okresie oraz po urodzeniu
prekursory limfocytów T docierają do grasicy ze
szpiku.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Fenotyp komórek macierzystych krwiotworzenia
(hemopoezy) określany jest obecnością markerów
powierzchniowych takich jak: Sca-1
+
CD117
+
CD44
+
Thy-1
lo
HSA
-/+
oraz brakiem markerów charakterystycznych dla
dojrzałych linii rozwojowych krwinek.
Fenotyp ten w skrócie określany jest jako Lin
-
(linage
negative), są to komórki bez następujących cząsteczek:
CD2, CD3, CD4, CD5, CD8, B220, immunoglobuliny
powierzchniowe, Mac-1, Gr-1 oraz TER-119.
Komórki te są multipotencjalne (mogą się różnicować w
kierunku każdego rodzaju krwinki) oraz mają zdolność do
samoodtwarzania (w wyniku podziału takiej komórki
powstaje jedna komórka ulegająca różnicowaniu oraz druga
identyczna rodzicielska).
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
W grasicy występują co najmniej dwa rodzaje komórek:
- bezpośrednie prekursory tymocytów
- wspólne komórki progenitorowe limfopoezy (common
lymphocyte progenitors – CLP) – mogą z nich powstawać
również limfocyty B, komórki NK, komórki dendrytyczne. Nie
mogą z nich powstawać krwinki czerwone, granulocyty,
płytki krwi. W komórkach tych dochodzi do indukcji genów
RAG1 oraz RAG2 (proces rearanżacji genów kodujących TCR
rozpoczyna się znacznie później w rozwoju tych komórek)
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Najważniejszym czynnikiem transkrypcyjnym
pojawiającym
się
w
komórkach
ukierunkowanych
w rozwoju
w
stronę
limfocytów jest Icaros.
W wyniku bezpośredniego kontaktu z komórkami
tworzącymi zrąb grasicy oraz pod wpływem
lokalnie wydzielanych cytokin komórki zasiedlające
grasicę różnicują się w kierunku limfocytów T.
Jedną z cząsteczek powierzchniowych komórek
zasiedlających grasicę, determinującą dalszy
rozwój w kierunku limfocytów T jest Notch-1.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Proces dojrzewania limfocytów T:
faza wczesna – dojrzewające komórki nie mają TCR. Faza ta zaczyna się
od powstania komórek progenitorowych w obrębie szpiku kostnego i
obejmuje: zasiedlanie grasicy, ekspansję komórek zasiedlających,
ukierunkowanie rozwoju (commitment) w stronę wczesnych tymocytów,
rearanżację genów TCRγ, α, β, selekcję β, wyłączenie alleliczne,
izotopowe, podjecie decyzji rozwojowej w kierunku linii αβ lub γδ.
faza późna – tymocyty mają pełną ekspresję receptorów rozpoznających
antygen. Limfocyty są poddane selekcji pozytywnej i negatywnej. W
zależności od ekspresji TCR/CD3 oraz cząsteczek CD4, CD8 dojrzewające
tymocyty są zwykle dzielone na cztery populacje komórek, odpowiadające
kolejnym etapom ich dojrzewania:
- tymocyty potrójnie ujemne (CD4
-
CD8
-
TCR
-
)
- tymocyty podwójnie dodatnie (CD4
+
CD8
+
)
- tymocyty CD4
+
lub CD8
+
- dojrzałe limfocyty
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Faza wczesna dojrzewania tymocytów:
Najmniej dojrzałe tymocyty nie mają ani kompleksu TCR/CD3, ani
cząsteczek CD4, CD8. Określane są jako komórki potrójnie ujemne.
Stanowią one około 1-2% wszystkich tymocytów grasicy i nie są populacją
homogenną.
Wśród nich można wyróżnić dodatkowe subpopulacje, które odpowiadają
kolejnym stadiom dojrzewania, opisywane są poprzez ekspresję trzech
markerów powierzchniowych: Kit, CD44, CD25.
Ponadto komórki potrójnie ujemne mają na swojej powierzchni receptor dla
IL-7 (IL-7R).
Najmniej dojrzałe spośród tymocytów potrójnie ujemnych są komórki o
fenotypie Kit
+
, CD44
+
, CD25
-
, określane niekiedy jako komórki pro-T
(progenitury).
W kolejnym etapie rozwoju na komórkach pro-T pojawia się CD25. Komórki
przyjmują fenotyp Kit
+
, CD44
+
, CD25
+
. Ważną rolę w progresji do tego
etapu odgrywają IL-1α oraz TNF wytwarzane przez zrębowe komórki grasicy.
Prawdopodobnie występują także sygnały przekazywane w wyniku
bezpośredniego kontaktu tymocytów z komórkami zrębu grasicy.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Komórki pro-T nie mają już zdolności do różnicowania w
kierunku limfocytów B. Zachowana jest w pełni zdolność tych
komórek do różnicowania w grasicze komórki dendrytyczne,
a zdolność przekształcania w komórki NK jest 5-10- krotnie
mniejsza.
Pojawianiu się cząsteczki CD25 towarzyszy około 5-krotny
wzrost proliferacji. Główną rolę pełnią w tym etapie dwie
cytokininy: SCF oraz IL-7. Następnie komórki, teraz określane
jako wczesne komórki pre-T (prekursory) tracą ekspresję Kit
oraz zmniejsza się na ich powierzchni liczba cząsteczek
CD44 (Kit
-
, CD44
-/low
CD25
+
). Dochodzi w nich do rearanżacji
genów TCRγ, β, δ, komórki te stają się już ostatecznie
ukierunkowane w rozwoju w stronę limfocytów T, przechodzą
tzw. selekcję β, a następnie wyłączenie alleliczne. Żyją około
3 dni i aż 70% spośród nich ginie.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Selekcja β:
Łańcuch pre-T α kodowany jest przez gen nie ulegający
rearanżacjom.
Kompleks
pre-TCR
pełni
rolę
receptora
rozpoznającego bliżej nieokreślony ligand(y) tylko wówczas, gdy
łańcuch β ma prawidłową budowę, czyli doszło do prawidłowej
rearanżacji jego segmentów genowych.
Komórki, które nie zrearanżowały prawidłowo genu TCR β, ulegają
apoptozie (ewentualnie rozwijają się w kierunku limfocytów Tγδ –
selekcja β nie jest potrzebna do rozwoju tych komórek).
Jednocześnie w limfocytach, które z powodzeniem przeszły
selekcję β, nie dochodzi do rearanżacji genów TCR β w
chromosomie
homologicznym.
Zjawisko
to
nosi
nazwę
wykluczenia allelicznego i wynika z degradacji RAG1 oraz
zahamowania ekspresji genów kodujących RAG1 i RAG2 (geny te
są indukowane ponownie tuż przed selekcją pozytywną).
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Udana selekcja β prowadzi również do wyłączenia izotopowego, czyli
zahamowania rearanżacji i ekspresji segmentów genów kodujących
receptor TCRγδ. Nie obserwuje się wyłączenia allelicznego w
wypadku łańcuchów α. Z tego względu limfocyt T może mieć dwa
różne receptory TCR o zupełnie odmiennych specyficznościach.
Tuż po selekcji β komórki tracą ekspresję CD25 i zaczynają
wytwarzać CD4, CD8. Najbardziej charakterystyczną cechą tych
komórek jest intensywna proliferacja. Jest ona bezpośrednim
skutkiem selekcji β i wynika z aktywacji pre-TCR. Dzięki temu do
następnych etapów dojrzewania dochodzi wiele komórek, które
prawidłowo zrearanżowały swoje TCRβ. Jest ich 8-10 razy więcej niż
wczesnych komórek pre-T i określane są jako późne limfocyty pre-T.
Wraz z pojawieniem się CD4 i CD8 dochodzi do zainicjowania
rearanżacji genów kodujących TCRα. Następnie proces edukacji
grasiczej prowadzi do wyłonienia limfocytów przydatnych do
odporności.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Selekcja pozytywna i negatywna:
Odpowiedzialne są za utrzymanie tolerancji wobec własnych tkanek.
Celem selekcji jest wyłonienie puli limfocytów T rozpoznających obce
antygeny w połączeniu z własnymi cząsteczkami MHC.
Selekcji pozytywnej są poddawane limfocyty podwójnie dodatnie, czyli
mające zarówno CD4 jak i CD8. W tym etapie dojrzewania dochodzi do
wyłonienia takich komórek, które potrafią rozpoznawać peptyd
prezentowany przez autologiczne cząsteczki MHC. Jest to etap, w
którym dochodzi do sprawdzenia, czy w wyniku rearanżacji genów
kodujących podjednostki α i β powstały prawidłowe receptory TCR
rozpoznające antygen.
Jeżeli dojrzewający tymocyt nie rozpozna żadnego antygenu, wówczas
po pewnym czasie ulega apoptozie. Ten rodzaj programowanej śmierci
komórek określony jest jako „śmierć z zaniedbania”.
80% tych, które prawidłowo rozpoznały peptyd ginie w wyniku selekcji
negatywnej.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Restrykcja MHC:
W przebiegu selekcji pozytywnej dochodzi jednocześnie do restrykcji
MHC. Te limfocyty, które będą rozpoznawać antygeny prezentowane
przez MHC klasy I, zachowują ekspresję CD8, a te, które mają wiązać
antygen w kontekście MHC klasy II, pozostają CD4
+
.
Komórki uczestniczące w selekcji tymocytów:
W selekcji pozytywnej uczestniczą korowe komórki nabłonkowe.
Limfocyty podwójnie dodatnie mają niewiele czasu na rozpoznanie
peptydów prezentowanych przez komórki nabłonkowe. Żyją zaledwie
3-4 dni. Po tym okresie tymocyty ulegają apoptozie. W selekcji
pozytywnej danego tymocytu uczestniczy jedna komórka nabłonkowa.
W selekcji negatywnej uczestniczą grasicze komórki dendrytyczne
oraz komórki nabłonkowe rdzenia grasicy. Możliwe, że korowe komórki
nabłonkowe mogą eliminować te tymocyty, które z dużym
powinowactwem rozpoznają prezentowane im antygeny.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Mechanizmy selekcji w grasicy:
Istotną rolę odgrywają receptory TCR. Receptory te, poprzez towarzyszący im
kompleks CD3, przekazują sygnał aktywujący tymocyt. Jeśli w wyniku
rearanżacji genów powstał wadliwy TCR lub jeśli w ogóle nie powstał taki
receptor, tymocyt nie otrzymuje żadnego sygnału i wkrótce ginie w
mechanizmie apoptozy.
Tymocyty potrzebują do przeżycia mechanizmów hamujących ich apoptozę.
Głównymi cząsteczkami umożliwiającymi uniknięcie programowanej śmierci
są białka Bcl-2 i Bcl-xL. Ekspresja genów kodujących te białka indukowana jest
przez wiele sygnałów, z których najważniejsze pochodzą od IL-7R oraz
samego TCR. We wczesnych etapach dojrzewania główną rolę w utrzymaniu
tymocytów przy życiu pełni IL-7. W trakcie selekcji β główna rola w
hamowaniu apoptozy przypada pre-TCR. W przebiegu selekcji pozytywnej i
negatywnej rolę tę przejmuje ostateczny TCR. Jeśli nie rozpoznaje on żadnego
peptydu, wówczas tymocyt nie otrzymuje sygnałów warunkujących przeżycie
(brak indukcji Bcl-2 i Bcl-xL). Zbyt silne sygnały pobudzające TCR prowadzą
do endocytozy receptorów. Wkrótce po zbyt silnym rozpoznaniu antygenów
tymocyt zostaje ogołocony z TCR i nie ma możliwości otrzymywania dalszych
sygnałów.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Peptydy uczestniczące w selekcji pozytywnej i negatywnej:
Największy wpływ na selekcję tymocytów ma awidność
TCR do peptydów. Awidność zależy od intensywności sygnałów
przekazywanych tymocytowi przez TCR. Na awidność ma wpływ
zarówno
liczba
rozpoznawanych
peptydów
jak
i
ich
powinowactwo do TCR. Podobny efekt będą więc wywierać
peptydy obecne w dużej ilości w grasicy, będące częściowymi
agonistami TCR oraz peptydy rzadkie w grasicy, ale będące
pełnymi agonistami.
Jeśli awidność TCR do peptydów będzie zbyt mała, wówczas
dochodzi do śmierci z powodu „zaniedbania”, jeśli awidność jest
zbyt duża, wówczas tymocyt ulega apoptozie (selekcja
negatywna), jeśli awidność mieści się w optymalnym zakresie
wówczas tymocyt ulega selekcji pozytywnej (będzie rozpoznawał
obce antygeny, prezentowany przez cząsteczki MHC).
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Redagowanie receptorów:
Zbyt duża awidność nie musi prowadzić do
selekcji
negatywnej.
Tymocyty,
które
rozpoznają
antygeny
ze
zbyt
dużą
awidnością nie ulegają żadnej selekcji, ale
utrzymywana jest w nich ekspresja RAG1 i
RAG2,
umożliwiająca
próbę
ponownej
rearanżacji genów kodujących TCR. Proces
ten określany jest jako redagowanie
receptorów, zachodzi w obrębie locus TCRα.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Powstawanie limfocytów Tγδ:
Pierwsze etapy dojrzewania tych komórek są wspólne dla
limfocytów Tαβ i γδ. Wczesne limfocyty pre-T, na których
powierzchni pojawia się CD25, zaczynają rearanżować
segmenty genów kodujących podjednostki β, γ lub δ TCR.
Jako pierwsze powstają w grasicy limfocyty Tγδ. Opuszczają
grasicę i zasiedlają tkanki obwodowe tak zwanymi falami.).
Pierwsze opuszczające grasicę limfocyty Tγδ docierają do
skóry i mają segment Vγ3 w obrębie TCR.
Po nich powstają limfocyty T mające TCR z genem Vγ4.
Docierają do nabłonka języka oraz błon śluzowych żeńskich
narządów płciowych (głównie macica i pochwa).
Kolejne fale limfocytów Tγδ mają już zróżnicowane receptory
TCR, zbudowane z różnych genów.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Migracja tymocytów w grasicy:
Pierwsze prekursory tymopoezy wnikają do zawiązka grasicy zanim
rozwiną się w nim naczynia krwionośne. Naczynia te wnikają do
grasicy od strony torebki i wraz z przegrodami łącznotkankowymi
dostają się w głąb narządu.
W okolicy podtorebkowej oraz w korze grasicy naczynia otoczone są
dość ściśle przylegającymi do siebie komórkami nabłonkowymi,
które tworzą jak gdyby barierę krew-grasica.
Na granicy kory i rdzenia komórki nabłonkowe stają się luźniejsze.
Tędy napływają do grasicy prekursory tymopoezy. Następnie kierują
się do kory w okolicę podtorebkową, mijając przemieszczające się w
przeciwnym kierunku – do rdzenia bardziej dojrzałe tymocyty.
W regionie korowym tymocyty przechodzą kolejne etapy
dojrzewania, aż do momentu selekcji pozytywnej.
Po przejściu selekcji negatywnej wnikają do naczyń i zasiedlają
obwodowe narządy limfatyczne.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW T
Powstawanie komórek NK i limfocytów NKT:
Ponad 99% komórek NK dojrzewa w szpiku kostnym.
Zaledwie 0,1-1% powstaje ze wspólnego prekursora z
limfocytami w grasicy. Fenotypowo i funkcjonalnie komórki
NK są bardziej podobne do limfocytów T niż do limfocytów B.
Najprawdopodobniej komórki NK mają wspólną komórkę
prekursorową.
W szpiku kostnym w obecności IL-15 powstają komórki NK,
natomiast w grasicy ze współudziałem IL-7 prekursory
różnicują się w kierunku limfocytów T.
Niekonwencjonalne limfocyty T mające markery typowe dla
komórek NK (limfocyty NKT – natural killers T cells) oraz
receptory TCR o niewielkiej zmienności rozpoznają antygeny
prezentowane przez nieklasyczne cząsteczki MHC klasy I.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Dojrzewanie limfocytów B
Limfocyty B i T powstają ze wspólnej komórki
progenitorowej limfopoezy. Limfocyty B wytwarzane
są głównie w szpiku.
Najważniejszym
czynnikiem
transkrypcyjnym
determinującym różnicowanie w kierunku limfocytów
B jest Pax5. Komórki, w których pojawia się ten
czynnik transkrypcyjny określane są jako limfocyty
pre-pro-B. Mają one fenotyp CD34
+
CD10
+
B220
+
.
W komórkach tych rozpoczyna się ekspresja genów
RAG1, RAG2, TdT, których produkty uczestniczą w
rearanżacji
genów
dla
składowych
receptora
immunoglobulinowego.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Limfocyty pro-B :
Dochodzi w nich do pierwszych rearanżacji genów immunoglobulinowych. Na
ich powierzchni pojawia się cząsteczka CD19.
W błonie komórkowej zaczynają się pojawiać cząsteczki głównego układu
zgodności tkankowej klasy II oraz prymitywny prekursor BCR zbudowany z
łańcuchów Igα (CD79a) i Igβ (CD79b) oraz kalneksytyny.
Łańcuchy Igα i Igβ są odpowiednikami CD3 w limfocytach T i uczestniczą w
przekazywaniu sygnałów przez BCR. W połączeniu z kalneksytyną tworzą
receptor rozpoznający nieznany ligand.
W komórkach pro-B dochodzi najpierw do połączenia genów D i J
H.
W kolejnych
etapach ważną rolę odgrywa receptor immunoglobulinowy, który przekazuje
komórkom sygnały hamujące apoptozę.
Pod wpływem IL-7 oraz w wyniku działania czynnika transkrypcyjnego Pax5
dochodzi do rearanżacji genów V
H
z DJ
H
, które po połączeniu z genem µ kodują
łańcuch ciężki przeciwciała - µHC. Rearanzącja genów immunoglobulinowych
odbywa się pod kontrolą białek RAG1 i RAG2. W procesie tym uczestniczy
również transferaza nukleotydów łańcuchowych (TdT), która bierze udział w
powstawaniu zmienności na złączach.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Limfocyty pre-B:
Populacja komórek pre-B jest dzielona na dwie
subpopulacje komórek:
pre-BI (populacja dużych, aktywnie dzielących się
komórek)
pre-BII (małe, postmiotyczne limfocyty, zatrzymane w
fazie G1 cyklu komórkowego)
Mają
one
identyczne
markery
powierzchniowe,
posiadają natomiast odrębne właściwości biologiczne.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Limfocyty pre-BI
W komórkach pre-BI pojawia się pre-BCR. Receptor ten
jest zbudowany z łańcucha stałego, który łączy się z
dwoma peptydami: V-pre-B oraz 14.1 ( u ludzi). Te dwa
peptydy odpowiadają funkcjonalnie części zmiennej (V) i
stałej (C) łańcuchów lekkich immunoglobulin i z tego
powodu określane są jako łańcuch pseudo-L lub też
zastępczy łańcuch lekki.
Pojawienie się pre-BCR w błonie komórkowej jest
sygnałem wstrzymującym dalsze rearanżacje genów
immunoglobulinowych.
Dochodzi
do
wyłączenia
allelicznego, sprawdzenia funkcjonalności łańcucha
ciężkiego oraz do ekspansji klonalnej prekursorów
limfocytów B.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Wyłączenie alleliczne
Wynika z zahamowania ekspresji genów RAG.
W wyniku tego procesu prekursory limfocytów
B wykorzystują geny immunoglobulinowe
tylko jednego chromosomu.
Komórki te sprawdzają, czy łańcuchy ciężkie
są
prawidłowo
zrearanżowane
(selekcja
pozytywna). Te po udanej selekcji pozytywnej
intensywnie proliferują, aby wystarczająco
duża liczba komórek dotarła do kolejnych
stadiów dojrzewania.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Limfocyty pre-BII
W populacji tych limfocytów rozpoczyna się
rearanżacja genów dla łańcucha lekkiego κ.
Dochodzi do wznowienia ekspresji genów
RAG1/2.
W
wypadku
niewytworzenia
sprawnego łańcucha κ może dojść do
rearanżacji
genów
odpowiedzialnych
za
powstanie łańcucha λ (λLC).
Wytworzenia funkcjonalnego łańcucha lekkiego
jest sygnałem do powolnego zaniku TdT.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Niedojrzałe limfocyty B
Powstają w wyniku zakończenia procesu rearanżacji
genów łańcucha lekkiego i pojawienia się na
powierzchni
komórki
dojrzałego
receptora
immunoglobulinowego klasy IgM (IgM BCR).
Przez pewien czas na powierzchni limfocytu B mogą
znajdować się nieliczne pre-BCR. Na tym etapie z
powierzchni limfocytu powoli zanika cząsteczka CD10.
Niedojrzałe limfocyty mogą opuszczać szpik kostny,
przedostawać się do krwiobiegu i wędrować do
obwodowych narządów limfatycznych.
Niedojrzałe limfocyty B bardzo łatwo ulegają apoptozie.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Dojrzałe limfocyty B
Wytworzenie przez limfocyt łańcucha ciężkiego δ i
pojawienie się na powierzchni oprócz BCR IgM, także
receptora immunoglobulinowego IgD (fenotyp komórek
IgM
hi
IgD
lo
) jest markerem zakończenia dojrzewania.
W komórkach tych zachowana jest ekspresja mRNA dla
RAG1 i RAG2, ale nie ulegają one translacji.
Pojawieniu się powierzchniowych IgD towarzyszy
indukcja ekspresji cząsteczek CD21 i CD23, które będą
uczestniczyć w kostymulacji, gdy tylko dojrzały limfocyt
włączy się do swoistej odpowiedzi immunologicznej.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Selekcja pozytywna i negatywna limfocytów
B.
Procesy selekcji mają zabezpieczyć organizm przed
powstaniem limfocytów autoreaktywnych.
Selekcja pozytywna łańcucha ciężkiego µ służy
sprawdzeniu, czy geny kodujące łańcuch ciężki
uległy rearanżacji w prawidłowej ramce odczytu.
Selekcja negatywna: celem jest usunięcie
limfocytów autoreaktywnych.
DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B
Czynniki wpływające na dojrzewanie
limfocytów B
Stymulacja
komórki
przebiegająca
poprzez pierwotne receptory BCR (pre-
BCR). Bardzo ważną rolę odgrywają IL-7,
hemokina SDF-1 (CXCL12), cytokina Flt3L,
wytwarzana przez komórki zrębowe
szpiku, proteoglikany.
Bodźce pochodzące od komórek otoczenia
(najczęściej komórek zrębowych szpiku).
Powstawanie
przeciwciał
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Teoria selekcji klonów komórkowych:
zakłada ona możliwość powstania
olbrzymiej liczby klonów limfocytów
gotowych do swoistej odpowiedzi na
wiele różnych antygenów przed ich
wtargnięciem do ustroju. Zgodnie z tą
teorią, po wtargnięciu antygenu do
organizmu dochodziłoby do selekcji
wyszukujących i rozpoznających go
limfocytów określonego klonu.
BUDOWA PRZECIWCIAŁ
Schemat budowy
przeciwciał:
1. Fragment Fab
2. Fragment Fc
3. Łańcuch ciężki (zawiera
VH, CH1, zawias, regiony
CH2 i CH3: licząc od N-
końca)
4. Łańcuch lekki (zawiera
regiony VL i CL: licząc od N-
końca)
5. Miejsce wiązania
antygenu
6. Regiony zawiasowe
(*) -S-S- oznacza mostki
disiarczkowe
KLASY PRZECIWCIAŁ
Nazw
a
Typ
y
Opis
IgA
2
Immunoglobuliny wydzielnicze (składnik np. śliny, łez i in.).
Odgrywają rolę w mechanizmach odpornościowych w
obrębie błon śluzowych przewodu pokarmowego, dróg
oddechowych, układu moczowo-płciowego, zapobiegają
kolonizacji patogenów.
IgD
1
Działanie niezbyt dokładnie zbadane. Odgrywają rolę jako
receptory na komórkach B dla antygenów.
IgE
1
Odpowiedzialne za reakcje alergiczne (typu
natychmiastowego). Powodują uwalnianie histaminy z
mastocytów. Odgrywają rolę w zwalczaniu pasożytów.
IgG
4
Podstawowa w odporności klasa immunoglobulin.
IgM
1
Immunoglobuliny pierwszego rzutu - wydzielane we
wczesnych stadiach odporności zależnej od limfocytów B,
eliminują patogeny zanim zostaną wyprodukowane
wystarczające ilości IgG. Monomeryczna forma IgM
znajdująca się na powierzchni limfocytów B pełni rolę
receptora dla antygenów.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Geny immunoglobulinowe:
Część zmienna łańcucha lekkiego jest kodowana przez dwa geny: V
(variable) i J (joining), a łańcucha ciężkiego przez trzy geny: V, D
(diversity), J. Geny te we wszystkich komórkach z wyjątkiem limfocytów
B i plazmocytów są oddalone od siebie i od genu C kodującego część
stałą – przedzielone niekodującymi odcinkami nici DNA.
W kierunku 3’ od skupiska stu kilkudziesięciu genów V leży kilkadziesiąt
genów D, dalej kilka genów J, a jeszcze dalej leżą geny C.
Geny dla łańcucha lekkiego
K
leżą w chromosomie 2 człowieka. W
kierunku 3’ od genów V leży kilka genów J, a dalej pojedynczy gen C.
Geny dla łańcucha lekkiego λ leżą natomiast w chromosomie 22, a ich
umiejscowienie jest odmienne od ułożenia genów dla pozostałych
łańcuchów immunoglobulinowych. Geny J i C występują w kilku
kompleksach, z których każdy składa się z jednego genu J w bliskim
sąsiedztwie jednego genu C.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Zmienność kombinacyjna:
W trakcie formowania się ostatecznego
genu dla łańcucha ciężkiego w procesie
różnicowania
się
prekursorów
limfocytów B człowieka, zbliżają się do
siebie
w
drodze
rekombinacji
następujące geny:
jeden spośród stu kilkudziesięciu genów
V
jeden spośród kilkudziesięciu genów D
jeden spośród kliku genów J.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Geny V, D, J istnieją w wielu wariantach w genomie,
przypadkowe łączenie się ich w drodze rekombinacji
wielokrotnie zwiększa liczbę wariantów części zmiennych.
Łączenie się genu V z DJ w prekursorach limfocytów B nie jest
zupełnie przypadkowe. W procesie tym preferowane są geny V
leżące bliżej genów J.
Rekombinacyjne łączenie się genów V, D, J zachodzi dzięki
aktywności enzymu – rekombinazy, która rozpoznaje tak zwane
sekwencje sygnałowe leżące przy każdym z tych genów.
Dzięki regule 12/23 gen J dla łańcucha ciężkiego może łączyć
się z genem D, a gen D z genem V, lecz nie może dojść do
bezpośredniego połączenia genu V i genu J.
W trakcie rekombinacji heptametry sekwencji sygnałowych
tworzą tzw. złącze sygnałowe, natomiast sekwencje kodujące V,
D, J łącząc się tworzą złącze kodujące.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Rekombinacja zachodzi najczęściej przez wypętlenie i
delecję, prowadząc w efekcie do powstania kolistego DNA
lub rzadziej przez inwersję.
Ważną rolę w rekombinacji genów VDJ w limfocytach B i T
odgrywają produkty genów RAG1 i RAG2, które między
innymi odpowiadają za pojawienie się napięć w obydwu
niciach DNA.
Genów V dla łańcuchów lekkich jest znacznie mniej niż dla
ciężkich. Brak jest poza tym genu D. W trakcie
rekombinacji genów V i J łańcuchów lekkich rzadko
obserwuje się też powstawanie regionów N.
Najpierw dochodzi do rekombinacji genów dla łańcucha
K
,
a dopiero jeżeli to się nie powiedzie, zachodzi
rekombinacja genów dla łańcucha λ.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Zmienność na złączach:
Złącze sygnałowe prowadzi do powstania kolistego DNA. W trakcie
formowania się złącza kodującego dochodzi do usunięcia pewnej liczby
nukleotydów (do 20) jak i do wstawienia (insercji) nowych nukleotydów
(od 1-15). Doczepianie nowych nukleotydów zachodzi bezmatrycowo,
prowadzi to do powstania „nowych genów”, których nie było w komórkach
zarodkowych. Za doczepianie nukleotydów na złączach V/D i D/J
odpowiada transferaza nukleotydów terminalnych. Nowo powstałe odcinki
DNA na złączach nazywamy regionami N.
Na złączu kodującym obserwuje się czasami zamiast bezładnego
dodawania nukleotydów (region N) dołączenie 1 lub 2 nukleotydów
komplementarnych do ostatnich nukleotydów złącza kodującego. Nazywa
się je nukleotydami P (od: palindrom).
Dodatkowym źródłem zmienności na złączach jest obserwowane niekiedy
przyłączanie do złącza kodującego krótkich (5-7 zasad) oligonukleotydów
odciętych w innym miejscu w procesie rekombinacji. Proces ten określa się
czasami chwytaniem oligonukleotydów.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Zmienność na złączach zwiększa liczbę wariantów
łańcuchów ciężkich. W 2/3 przypadków zmiany na
złączach prowadzą bowiem do zmiany ramki
odczytu
powstałego
genu
VDJ
i
powodują
niemożliwość syntezy prawidłowego, czynnego
łańcucha ciężkiego, gdyż od miejsca, w którym
zmieniona – przesunięta została ramka odczytu,
tryplety nukleotydów są już inne (kodują inne
aminokwasy).
Wewnątrz większości genów V
H
ukryte są sekwencje
sygnałowe, które umożliwiają wymianę genu V w
obrębie VDJ w drodze dodatkowej rekombinacji na
inny gen V.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Ponowna rekombinacja genów immunoglobulinowych w
limfocytach B.
Dojrzewający w szpiku limfocyt B rozpoznaje (swoimi receptorami) z
dużym powinowactwem jakiś autoantygen. W tym wypadku częściej
obserwuje się ponowną rekombinację genów dla łańcucha lekkiego.
Do ponownej rekombinacji limfocyt B wykorzystuje któryś z genów V
k
leżących w kierunku 5’ w stosunku do genu V użytego podczas
pierwotnej rekombinacji. Następująca w wyniku tej rekombinacji
zmiana łańcucha lekkiego lub ciężkiego jest określana jako
redagowanie receptora.
Umożliwia ona limfocytowi B zmianę swoistości receptora
immunoglobulinowego i utratę zdolności wiązania autoantygenu, co
groziłoby autoagresją.
Jeżeli limfocyt B mimo to nadal rozpoznaje autoantygen, może
otrzymać sygnał do apoptozy.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Mutacje somatyczne:
Mutacje zachodzące w rekombinowanym genie VJ i VDJ są to
najczęściej mutacje punktowe, rzadziej delecje, insercje lub
konwersje.
Prowadzą one najczęściej do zmiany pojedynczego aminokwasu
w części zmiennej łańcucha ciężkiego i lekkiego.
Jedną mutację obserwuje się na 1000 par zasad w ciągu jednego
cyklu komórkowego, a wiec częstotliwość tych mutacji jest
olbrzymia. Z tego względu określa się je jako hipermutacja.
Wynikiem tych mutacji jest wymiana około 1% nukleotydów w
genach dla części zmiennych łańcuchów ciężkich i lekkich.
Dzięki mutacjom zachodzi tak zwane dojrzewanie odpowiedzi
immunologicznej albo dojrzewanie powinowactwa, polegające na
zwiększaniu powinowactwa przeciwciał do antygenu.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Mutacje są przypadkowe, mogą prowadzić do
wzrostu powinowactwa, spadku, a nawet
zupełnej utraty zdolności wiązania antygenu lub
niemożności
wytworzenia
funkcjonalnej
immunoglobuliny.
Ponowne pobudzenie antygenem dokonuje
swoistej selekcji, stymulując te limfocyty B,
których powinowactwo do antygenu wzrosło lub
przynajmniej zachowało się.
Opisane mutacje zachodzą w czasie proliferacji
limfocytów B w ośrodkach rozmnażania grudek
limfatycznych.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Dalsze etapy syntezy przeciwciał:
Zawsze jako pierwszy jest syntetyzowany łańcuch ciężki. Powstanie
prawidłowego łańcucha ciężkiego jest sygnałem przerywającym
rekombinację w obrębie kodujących go genów. Następnie rozpoczyna
się rekombinacja genów kodujących łańcuch lekki
K
. Limfocyt B do
ekspresji łańcucha ciężkiego i lekkiego wykorzystuje na ogół tylko
geny z jednego z dwóch homologicznych chromosomów. Jest to tak
zwane wyłączenie alleliczne.
Po przejściu do światła siateczki śródplazmatycznej łańcuch ciężki
łączy się z należącym do białek opiekuńczych tak zwanym białkiem
wiążącym, przytrzymującym go w oczekiwaniu na łańcuch lekki, z
którym ma się połączyć. Białko to wiąże hydrofobowe sekwencje
łańcuchów ciężkich zapobiegając ich agregacji. Białko wiążące wiąże
również wolne łańcuchy lekkie. Powstałe immunoglobuliny przechodzą
do aparatu Golgiego, gdzie między innymi dołączane są do nich grupy
węglowodanowe.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Potencjalna liczba różnych wariantów przeciwciał, nie
uwzględniając mutacji zachodzących w trakcie odpowiedzi
immunologicznej, wynosi około 10
10
-10
11
. Rzeczywista
liczba powstałych wariantów jest jednak mniejsza (10
7
-10
8
).
Na przyczyny różnorodności przeciwciał składają się:
występowanie genów V, D, J w wielu wariantach
rekombinacja łącząca przypadkowo jeden z genów V z
genami (D) i J w trakcie formowania się genu dla części
zmiennych łańcuchów ciężkich i lekkich (zmienność
rekombinacyjna)
zmienność na złączach genów V, D, J (regiony N,
nukleotydy P, wychwytywanie nukleotydów)
mutacje somatyczne
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Regulacja ekspresji genów immunoglobulinowych:
Podlega kontroli ze strony sekwencji regulatorowych. Do tych
sekwencji należą promotory i wzmacniacze.
Promotory leżą w kierunku 5’ od wszystkich genów V (wyjątek
stanowią pseudogeny V) a wzmacniacze leżą między genami J i C.
Promotory i wzmacniacze współdziałają ze sobą w celu zapewnienia
skutecznej transkrypcji.
W odróżnieniu od promotorów, wzmacniacze charakteryzują się
dwoma specyficznymi cechami. Działają nawet w oddaleniu o ponad
10 000 par zasad i niezależnie od kierunku ułożenia.
Promotory i wzmacniacze mają cechy wspólne: składają się z wielu
powtarzalnych odcinków, które często są identyczne w promotorach
i wzmacniaczach oraz są wspólne dla sekwencji regulatorowych
wielu różnych genów. Czynność ich zależy od wiążących się z nimi
białkowych czynników transkrypcyjnych.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
W trakcje rekombinacji VDJ promotor genu V ulega zbliżeniu do
wzmacniacza leżącego między genami J i C, a także do innego
wzmacniacza, który leży w kierunku 3’ od genów C, co powoduje
rozpoczęcie transkrypcji.
We wzmacniaczach lub ich sąsiedztwie znajdują się również
sekwencje, które hamują transkrypcję z określonych promotorów.
Określa się je jako wyciszacze. Czynność ich zależy także od
określonych czynników białkowych.
Promotor genów immunoglobulinowych zawiera sekwencję zwaną
TATA box około 25 par zasad w kierunku 5’ od miejsca inicjacji
transkrypcji. Charakterystyczną sekwencją regionu promotorowego
jest oktamer, który znajduje się około 70 par zasad w kierunku 5’ od
miejsca inicjacji w promotorach wszystkich genów V dla łańcuchów
ciężkich i lekkich jako ATGCAAAT lub w odwróconej orientacji jako
ATTTGCAT. Oktamer jest obecny we wzmacniaczach genów
immunoglobulinowych, również w promotorach i wzmacniaczach
wielu innych genów.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Zidentyfikowano
specyficzny
dla
prekursorów
limfocytów B czynnik transkrypcyjny OTF-2, znany też
jako OCT-2, który wiąże się z oktamerem, stymulując
transkrypcję genów immunoglobulinowych.
Łączący się z tym oktamerem analogiczny czynnik
OTF-1 (OCT-1) występuje natomiast w wielu innych
typach komórek. Obydwa czynniki potrzebują jako
kofaktora specyficznego dla limfocytów B białka OCA-
B.
Sekwencją regulatorową uczestniczącą w indukcji
syntezy immunoglobulin jest wzmacniacz
K
B znajdujący
się między genem J i C łańcucha λ. Występuje on także
w regionach promotorowych wielu innych genów.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Zmiana klas syntetyzowanych przeciwciał:
Pierwsze immunoglobuliny wytwarzane przez limfocyty B w trakcie
rozwoju osobniczego należą do klasy IgM.
Obecność łańcuchów ciężkich µ w cytoplazmie jest jednym z
pierwszych markerów pozwalających na identyfikację prekursorów
limfocytów B.
Immunoglobuliny IgM pojawiają się na powierzchni limfocytów B
jako ich receptory wiążące antygen.
Limfocyty B wytwarzają potem przeciwciała IgD. Te ostatnie również
umiejscawiają się w błonie limfocytów (obok IgM), jako ich
receptory. Na tym etapie różnicowania limfocyty B mają receptory
IgM i IgD mające identyczne części zamienne – tworzące fragment
Fab, a więc identyczną swoistość.
Wydaje się, że w tym czasie limfocyt B znajduje się w fazie G0 cyklu
komórkowego.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Kolejny etap różnicowania się limfocytów B
zależy prawdopodobnie od kontaktu ze swoistym
antygenem.
Po
związaniu
antygen
przez
receptory
immunoglobulinowe spoczynkowego limfocytu B
ulega on aktywacji, wchodzi w fazę G1 i ze
współudziałem
czynników
pomocniczych
uwalnianych przez limfocyty Th proliferuje i
wytwarza wolne immunoglobuliny.
Początkowo są wytwarzane i uwalniane zwykle
przeciwciała klasy IgM, a następnie IgG lub inne,
z zachowaniem tej samej swoistości.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Geny dla części stałych łańcuchów ciężkich leżą w genomie w
odpowiedniej kolejności określającej kolejność ich transkrypcji i
wytwarzania przeciwciał odpowiedniej klasy.
Kolejność ta jest następująca: µ, δ, γ3, γ1, α1, γ2, γ4, ε, α2.
Kompleks genów VDJ łączy się początkowo z genem dla łańcucha
ciężkiego µ, potem δ, a następnie w trakcie dalszego różnicowania się
limfocytu z genem dla łańcucha: γ, ε lub α.
Ta rekombinacja umożliwia komórce kolejno wytwarzanie przeciwciał
różnych klas z zachowaniem tej samej swoistości. Jest to rekombinacja
wewnątrzchromosomowa z wytworzeniem pętli i połączona z delecją
leżącego między nimi DNA, a rzadziej rekombinacja mitotyczna
polegająca na niesymetrycznej wymianie genów między chromatydami
siostrzanymi.
Rekombinacja ta zachodzi na nici DNA w obrębie tak zwanych
regionów S. Regiony te znajdują się po stronie 5’ każdego genu dla
części stałych łańcuchów ciężkich, w odległości 2-2,5 tysięcy par zasad,
z wyjątkiem genu dla łańcucha δ.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Regiony
S
obejmują
wspólne,
powtarzające
się
sekwencje
nukleotydowe:
GAGCT,
GGGGT,
ACCAG, GCAGC, TGAGC.
W regionie S dla łańcucha ciężkiego µ
sekwencji GAGCT jest np. 7, a
sekwencji GGGGT około 150.
Zmiana
klasy
syntetyzowanego
przeciwciała
jest
poprzedzona
transkrypcją genu dla samej części
stałej
łańcucha,
który
ma
ulec
ekspresji.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Zmiana klasy syntetyzowanych immunoglobulin
zachodzi w odpowiedzi immunologicznej w
trakcie proliferacji limfocytów B w ośrodkach
rozmnażania grudek limfatycznych i jest to
zmiana jednorazowa np. IgG, IgE lub IgA, albo
limfocyt zmienia syntezę przeciwciał IgM na IgG
a potem IgE lub IgA.
Zmiana klas wymaga kooperacji limfocytów B z
limfocytami T, w trakcie której komórki
przekazują
sobie wzajemnie odpowiednie
sygnały, zarówno poprzez bezpośredni kontakt
jak też przez widzialnie cytokin.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
Receptory immunoglobulinowe limfocytu B:
Do najważniejszych funkcji tych receptorów należy z jednej strony
przekazywanie sygnału aktywującego do wnętrza limfocytu a z drugiej
strony umożliwienie wchłonięcia przez limfocyt B swoistego antygenu,
aby po jego obróbce zaprezentować go limfocytowi Th w celu
otrzymania pomocy w proliferacji i różnicowaniu się w komórki
uwalniające przeciwciała krążące.
Immunoglobuliny tylko na limfocytach B są wbudowane w błonę i
służą
jako
receptory
wiążące
antygen,
czyli
receptory
immunoglobulinowe.
Dojrzewający limfocyt B na etapie tak zwanego limfocytu pre-B ma
receptory immunoglobulinowe składające się z łańcucha ciężkiego µ
oraz dwóch białek będących produktami genów λ5 i VpreB. Te białka
tworzą łańcuch pseudo-L (zastępczy łańcuch lekki).
W następnym etapie limfocyt B ma już w błonie komórkowej receptory
immunoglobulinowe IgM i IgD składające się z łańcuchów ciężkich µ i δ
oraz normalnych łańcuchów lekkich.
POWSTAWANIE PRZECIWCIAŁ
W wyniku aktywacji antygenem limfocyt ten może przystąpić
do uwalniania IgM, chyba, że zmieni klasę syntetyzowanych
przeciwciał.
Z kolei limfocyt B pamięci ma na swej powierzchni
immunoglobuliny IgG, IgA lub IgE i w czasie wtórnej
odpowiedzi immunologicznej będzie uwalniać do środowiska
przeciwciała odpowiednich klas.
Za syntezę receptorów immunoglobulinowych limfocytu B i
wolnych przeciwciał odpowiadają różne mRNA. Różne mRNA
powstają na drodze modyfikacji pierwotnego tran skryptu.
Receptory
immunoglobulinowe
są
połączone
niekonwalencyjnie
w
błonie
komórkowej
z
białkami
określonymi symbolem Igα (CD79a) i Igβ (CD79b), biorą one
udział w przenoszeniu w głąb komórki sygnału aktywującego z
receptora immunoglobulinowego, który związał antygen.
Dziękuję za uwagę