ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИММУНИТЕТА

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ИММУНИТЕТА
Иммунитетом называется способность
организма распознавать и разрушать
попавшие в него чужеродные элементы.
Антигены - это чужеродные молекулы, с которыми
могут связываться антитела.
чужеродные
белки
вирусы
бактерии
паразиты
грибы
Антитела или иммуноглобулины - это
молекулы, циркулирующие в организме и
отвечающие за распознавание чужеродных,
или «не своих», элементов.
ВИДЫ ИММУНИТЕТА
Иммунитет: - Неспецифический
- Специфический
Иммунитет: - Естественный:
1. Врожденный
2. Приобретенный
- Искусственный
1. Активный
2. Пассивный
Иммунитет: - Гуморальный
- Клеточный
Основные элементы иммунной системы
Происхождение клеток, осуществляющих иммунный
ответ
ЭТАПЫ ГЕМОПОЭЗА
Каждая стрелка указывает на возможное размножение клетки, которое специфически
регулируется различными белками – цитокинами. К ним относятся колонийстимулирующие факторы, интерлейкины и эритропоэтины. Последние стимулируют
образование эритроцитов.
Основные функции лимфоцитов
Цитокины – факторы роста, стимулирующие
клетки к делению.
Считается, что цитокины, в том числе
секретируемые хелперной Т-клеткой, активируют
цитотоксические клетки.
Гуморальный иммунитет осуществляется путём
стимуляции секреции антител плазматическими
В-клетками
АКТИВАЦИЯ В-КЛЕТОК ДЛЯ СЕКРЕЦИИ АНТИТЕЛА (ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ)
Процесс активизации виргильной В-клетки до ее превращения
в плазматическую клетку, продуцирующую антитела
В-клетка находится теперь в
активированном состоянии : она не
продуцирует антитела до тех пор,
пока не свяжется с хелперной
клеткой, которая была
активирована антиген представляющей клеткой, несущей
на своей поверхности тот же
антиген. В этом случае В-клетки
созревают в секретирующие
антитела плазматические клетки и
размножаются за счет выделения
цитокинов хелперной клетки
АКТИВАЦИЯ ХЕЛПЕРНОЙ Т-КЛЕТКИ КЛЕТКОй АРС
Активация хелперной Т-клеткой превращение В-клетки в клон
плазматических клеток, секретирующих антитело
Секреция антител
В ответ на активацию В-клетки, которая в
результате
становится
плазматической
клеткой, различный процессинг транскриптов
РНК приводит к элиминации участка антитела,
ответственного за заякоривание в мембране.
Структура антигенсвязывающего участка в молекуле антитела
а – комплекс антигена и антитела:
указаны вариабельная и константная
области легкой (VL,CL) и тяжелой
(VH,CH) цепей, а также отдельные
домены константных областей
тяжелой цепи (СН1,СН2,СН3) и
антигенсвязывающие сайты в
вариабельных областях и CDR;
б – структура активного центра в
молекуле антитела
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА С IgG,
ОБРАЗОВАВШИМ КОМПЛЕКС С АНТИТЕЛОМ
МОЛЕКУЛА ИММУНОГЛОБУЛИНА G
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ
КЛАССЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ
В зависимости от характера аминокислотной
последовательности константной области тяжелой
цепи все известные иммуноглобулины подразделяются
на 5 классов – IgG, IgA, IgM, IgD и IgE. Различают
соответственно 5 классов этих последовательностей γ, α, μ, δ и ε.
У иммуноглобулинов разных классов варьирует число
пар H- и L-цепей и в некоторых случаях длина H-цепи
(IgM и IgG имеют дополнительный домен CH4,
расположенный за CH3-доменом).
ИММУНОГЛОБУЛИН М (Ig М)
В процессе гуморального иммунного ответа
наиболее ранние антитела относятся к Ig М-классу.
Они же первыми появляются в онто- и филогенезе.
Наибольшую активность Ig М проявляет
в
антибактериальном иммунитете и при некоторых
аутоиммунных заболеваниях.
ИММУНОГЛОБУЛИН G (Ig G)
Среди
всех
классов
иммуноглобулинов
в
количественном отношении доминирует Ig G. В
сыворотке млекопитающих он составляет около 75% от
общего количества этих белков.
Биологическая роль Ig G разнообразна. Это и
антибактериальная
защита
через
механизм
комплементзависимого лизиса микробной клетки, и
проникновение через плаценту с той же защитной для
развивающегося зародыша функцией, и «армирование»
макрофагов (цитофильность к макрофагам), в результате
чего
они
становятся
цитотоксическими
для
трансплантатов и опухолей, и участие в повышенной
реактивности аллергического типа.
ИММУНОГЛОБУЛИН А (Ig A)
Доминирующим иммуноглобулином секретов организма
(слюны, пищеварительного сока, выделений слизистой
носа и молочной железы) является Ig A. В сыворотке крови
его содержание незначительно и составляет всего 10-15% от
общего количества всех иммуноглобулинов.
Функционально Ig A выступает в качестве первой линии
защиты на слизистых поверхностях, препятствуя
проникновению вирусов в организм. Хотя Ig A не
связывает комплемент и
в силу этого не обладает
бактерицидной активностью, он играет важную роль в
нейтрализации бактериальных токсинов. Кроме того, у
млекопитающих, включая человека, секреторный Ig A
хорошо представлен в молозиве и обеспечивает таким
образом специфический иммунитет новорожденных.
ИММУНОГЛОБУЛИН E (Ig E)
Содержание Ig E в сыворотке крайне мало, хотя
удельный вес этих иммуноглобулинов в аллергических
реакциях является доминирующим.
Функциональная активность Ig E проявляется в
развитии
аллергических
реакций.
Данный
иммуноглобулин
способен
взаимодействовать
с
тучными клетками и базофилами посредством Fc –
области и соответствующего рецептора на этих клетках.
После связи Ig E с антигеном (аллергеном) тучные
клетки получают сигнал к секреции вазоактивных
аминов и других фармакологически значимых
соединений, что, собственно и приводит к развитию
аллергических реакций.
ИММУНОГЛОБУЛИН D (Ig D)
Иммуноглобулин D был открыт как необычный
миеломный белок. Затем его обнаружили в сыворотке
крови в очень небольшом количестве.
Данный иммуноглобулин совместно с мономерным
Ig М экспрессируется на поверхности В-клеток.
Вопрос о форме участия Ig D в иммунных процессах
остается открытым.
Разнообразие антител
ПРОЦЕСС РЕКОМБИНАЦИИ ДНК, ВЕДУЩИЙ К оБРАЗОВАНИЮ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ГЕНА , КОДИРУЮЩЕГО L-ЦЕПЬ ИММУНОГЛОБУЛИНА
Схема объединения генов, кодирующих тяжелую цепь антител
Если В клетки способны распознавать
свободные, не связанные с какими-либо другими
белками антигены, то Т-клетки отвечают только
на комплекс антигенных эпитопов с молекулами
I или II классов МНС.
ТИПЫ ЛИМФОЦИТОВ
Структура главных локусов гистосовместимости у
мыши и человека (Kuby, 1994)
Подготовка антигена к его распознаванию
различными классами лимфоцитов
начинается в фагоцитирующих клетках.
ПРОЦЕССИНГ ЭКЗОГЕННЫХ (а) И ЭНДОГЕННЫХ (б)
АНТИГЕНОВ [KUBY, 1994. P. 16]
Строение молекеул
МНС класса 1
Взаимодействие
сайтов пептида
антигена с рецептором
Т-клеток и молекулой
МНС
Схематическое изображение комплекса из антигена,
рецептора Т-клетки (ТСR) и молекулы МНС
Антигены, которые
опознаются Т-клетками,
имеют два участка
контактов:агритоп,
взаимодействующий с
молекулами МНС класса I
или II, и эпитоп,
взаимодействующий с
рецепторами Т-клетки.
СТРОЕНИЕ АНТИТЕЛ И РЕЦЕПТОРОВ Т-КЛЕТОК (РТК)
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗВИТИЯ СОБЫТИЙ В КЛЕТКЕ В ОТВЕТ НА
ПОЯВЛЕНИЕ ЧУЖЕРОДНОГО АНТИГЕНА
На рисунке не показано, что деление
цитотоксической клетки стимулируется
цитокинами, выделяемыми при
взаимодействии хелперной Т-клетки и Вклетки. Это приводит к образованию
клона цитотоксических клеток,
специфичных в отношении определённого
антигена; часть клеток клона
цитотоксических клеток развивается в
клетки памяти. Инфицированная клетка
может быть убита посредством
перфорации мембраны при освобождении
белка перфорина или в результате
апоптоза.
Иммунный ответ на вирусную инфекцию
Вирусные антигены в результате протеолиза в
цитоплазме и последующего выхода на
поверхность фагоцитирующей клетки в комплексе
с молекулами I класса МНС становятся объектом
распознавания цитотоксическими Т-лимфоцитами
(ЦТЛ, CD8 Т-клетки, Т-киллеры). Следствием
такого распознавания является гибель
инфицированной клетки.
Иммунный ответ в случае бактериальной инфекции
или поражения организма одноклеточными
паразитами
Для внутриклеточных патогенов, таких, как микобактерии
или возбудители чумы, в процессе уничтожения
инфекционного агента вступают Т-клетки воспаления,
имеющие маркёр CD4 (Тн1). Эти клетки после
распознавания бактериального антигенного эпитопа,
комплексированного с молекулами II класса МНС,
активируют макрофаги, заражённые бактериями, к
внутриклеточному уничтожению (киллингу) возбудителя.
Иммунный ответ на внеклеточные возбудители
При инфицировании организма возбудителями,
размножающимися вне клетки, в иммунный ответ
вступают хелперные Т-клетки (Тн2), имеющие тот же
маркёр CD4, что и воспалительные Т-клетки. Функция
клеток этой субпопуляции – активация В-клеток к
продукции специфических иммуноглобулинов, которые
нейтрализуют бактерии или их токсины.
Механизм генетического контроля иммунного ответа
Молекулы II класса МНС высокореактивных линий
представляют антиген в иммуногенной форме на
поверхности макрофагов, образуя комплементарную
связь с этим антигеном. Т-клетки при примировании
(активации наивных Т-клеток при первичной встрече с
антигеном) распознают только комплекс молекул II
класса с антигеном. Если молекулы II класса МНС в
силу своих структурных особенностей не способны
образовывать комплекс с антигеном на поверхности
макрофагов, то Т-клетки не вступают в процесс
распознавания антигена и не обеспечивают развитие
иммунного ответа.
Благодарю за внимание