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immunogenicity
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16-02-2011
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A primeira barreira contra a invasão de tecidos centra-se em barreiras fisico-químicas. Se estas barreiras forem penetradas o nosso corpo contêm células queactuam rapidamente ao invasor. Outras barreiras incluem moléculas que removemnutrientes como ferro. Células também participam directamente nas defesas deprimeira linha. Esta forma de imunidade é inata.
A segunda linha de defesa corresponde à imunidade específica ou adaptativa quepode levar dias a elaborar um ataque contra um organismo invasor ou toxinasproduzidas por estes invasores. Vamos estudar anticorpos e a imunidade conferidapor células.
Vamos também ver como microrganismos causam doença.
A IMUNIDADE INATA E ADQUIRIDAImunidade inata Imunidade adquirida ou específica
Resposta independente de antigénio Resposta dependente de antigénio
Resposta imediata Tempo de espera entre a exposição e a resposta máxima
Não há especificidade antigénica Especifica para antigénio
Não há memória imunitária Há memória imunitária
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Componentes Funções principais
CÉLULAS EFECTORAS
Neutrófilos Fagocitose precoce e morte de micróbiosMacrófagos Fagocitose eficiente e morte de micróbios;
libertação de citocinas, inflamaçãoCélulas assassinas naturais (AN) Lise de células infectadas, activação de
macrófagos
PROTEíNAS EFECTORAS
Complemento Morte de micróbios, opsonização de micró-bios, activação de leucócitos
Lectina ligadora de Activação de complemento, opsonização demannose de micróbiosProteína C-reactiva Activação de complemento, opsonização de
de micróbiosFactores de coagulação Isolar tecidos infectados com organismos
CITOCINASTNF, IL-1, InflamaçãoINF-a, -b Resistência a infecção viralINF-g* Activação de macrófagosIL-12 Produção de INF-g por AN e linfócitos TIL-15 Proliferação de células AN
IL-10, TGF-b Controlo de inflamação
*, INF- também é produzido durante a imunidade adaptativa; INF, interferão; IL, interleucina; TGF, factor de transformação de crescimento; TNF, factor necrotizantede tumores.
Componentes da imunidade não-específica (inata)
Exemplos de padrões moleculares de parasitas e os seus receptores
PAMP PRR Consequências
Paredes de micorganismos Complemento Opsonização, Activação de complemento
Carbohidratos com manose Proteina ligadora de manoseOpsonização, Activação de
complemento
Lipoproteinas de Gram-+Componentes de leveduras TLR-2 (receptor Toll 2) Activação de macrófagos,
citoquinas inflamatórias
RNA dupla cadeia TLR-3 Produção de interferão (antiviral)
LPS de Bactérias TLR-4 Activação de macrófagos, citoquinas inflamatórias
Flagelina (flagelos de bactérias) TLR-5 Activação de macrófagos, citoquinas inflamatórias
RNA viral de cadeia única rica em U TLR-7 Produção de interferão (antiviral)
PAMP, padrões moleculares associados a organismos patogénicosPRR, receptores que reconhecem padrões
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n
Polissacárido O Corpo central Lípido A
P
P
P
P
P
GlcN
GlcN
KDO
KDO
KDO
Hep
Hep HepGlu GluGal
GalGlu-Nac
Ácido ceto-desoxioctónico (KDO)
HeptuloseÁcidos gordos-(OH)
GlucosaminaVárias combinações de: Glucose Abequose,Galactose, Paratose, Ramnose, Tivelose, Manose
LIPOPOLISSACÁRIDO (LPS)Imunidade inata
Man Rha Gal
GluParOAc
Man Rha Gal
GluAbeOAc
“S. paratyphi A” “S. typhimurium”
A imunidade inata é capaz de reconhecer um grande padrão em LPS, não é capaz dedistinguir entre centenas de distintas combinações de oligossacáridos de LPSs,como representado em baixo, mas a imunidade inata reconhece manose! Aimunidade adaptativa é específica e consegue distinguir muitos polisssacáridos O.
Nív
eis
da re
spos
ta im
unitá
ria
Imunidade Inata, Imunidade Adaptativa e a Memória Imunológica num adulto
saudável
Infecção e Imunidade
4 8 12 9 12 2 50
Dias após 1º contágiopelo vírus 10
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Anos após 1º contágiopelo vírus 10
Meses após 1º contágiopelo vírus 10
Imunidade Inata
Imunidade adaptativa Memória Imunitária
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Duração da infecção
Nív
eis
de m
icro
rgan
ism
os n
os te
cido
s
Ratinhos sem imunidade inata (PMN–, MAC–, B/T+)
Ratinhos sem imunidade adaptativa (PMN+, MAC+, B/T–)
Ratinhos normais
A importância da imunidade e das defesas não-específicas (imunidade inata) na defesacontra microrganismos patógenicos. Animais sem imunidade adaptativa ou sem imunidadeinata não conseguem eliminar microrganismos que causam doença. PMN, leucócitospolimorfonucleares; MAC, macrófagos; B/T, linfócitos B e linfócitos T.
A importância da imunidade inata e adaptativa
Infecção e Imunidade
Imunidade inata Imunidade adaptativa(Resposta rápida) (Resposta lenta e memória)
Macrófago
Célula dendrítica
Complemento Mastócito
Eosinófilo
Basófilo
Neutrófilo
AssassinoNatural
Assassino Natural T
Linfócito T λδ
Linfócito B Linfócito T αβ
Linfócito T CD4+Linfócito T
CD8+
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BARREIRAS PRIMÁRIAS - Inespecíficas
Estas barreiras protegem-nos de penetração em tecidos susceptíveis acolonização por organismos patogénicos. Só depois de penetração destasbarreiras é que a imunidade é estimulada a resonder.
1. Barreiras morfológicas : cabelos do nariz, muco nasal, pele, etc2. Barreiras químicas: lisozima, ácido do estômago.3. Barreiras microbiológicas: flora normal da boca, intestino, sistema génito-urinário4. Células fagocíticas, complemento, etc.
Helicobacter pilori no estômago
Brucella abortus
Lisozima naslágrimas e na saliva,lavagem com saliva
Flora normal
Flora normal
Muco no sistema respiratório superior,
muco e cílios na traqueia, tosse
Muco, cabelos do nariz, cílios,
espirros
Ácido do estômago (pH 2)
Pele(flora normal)
Fluxo de urina,Flora normal
Peledescamação, salinidadeácidos gordos, acidez
Alteraçãode pH
Barreiras físicas, químicas e a flora normal
Infecção e Imunidade
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Acne
Foliculite
Impetigo
Tinea unguis
Tinea
Doenças de Pele
As células epiteliais da traqueia possuem cíliosque barrem muco (que pode contermicrorganismos patogénicos) para a laringe auma velocidade de cerca de 3 cm por hora.
Alcool, frio, anestesia ou doenças que afectam oepitélio traqueal podem inibir o movimento ciliar epermitir que muco acumule em regiões profundasdos pulmões onde microrganismos patogénicospodem iniciar uma infecção.
Barrimento de muco por cílios da traqueia
Infecção de Imunidade
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Ovário
ÚteroBexiga
Uretra Vagina
Cervix
Recto
Ossopúbico
Bexiga
Ossopúbico
Uretra
Pénis Testículo
Reto
Lactobacillus acidophilusLactobacillus vaginalisLactobacillus fornicalis
A bexiga das mulheres e dos homens está vulgarmente estéril, mas ascélulas epiteliais da uretra são colonizadas por bactérias, incluindo E. colie Proteus mirabilis. Ambas podem ser oportunistas e causar doença.Alterações do tracto génito-urinário, por exemplo, aumento do pH, podempredispôr doença.A vagina das mulheres adultas está colonizada por espécies do generoLactobacillus que fermentam glicogénio com a produção de ácido láctico econsequente diminuição do pH para cerca de 4.5. Antes da puberdade nãohá produção de glicogénio e o pH da vagina é neutro-alcalino com E. coli,estafilococos, estreptococos e difteroides. Após a menopausa a vaginatambém tem um pH neutro com alterações da flora normal.
Flora normal do tracto génito-urinário
Infecção e Imunidade
Fornix (Lat), Arcada, fornicatio “fazer debaixo da arcada”Fornix do cérebro, algumas orquídeas, moluscos
Lactobacillus fornicalis (for.ni.ca’ lis. L. gen. n. fornicalis of the posterior fornix)
Flora normal do sistema digestivo
Colon
Intestino delgado
Estômago
EnterococcusLactobacillus
EnterobactériasEnterococcus feacalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiumLactobacillusStreptococcusStaphylococcusMetanógenos
Apesar de Escherichia coli ser oorganismo entérico mais bemconhecido e fácil de isolar de fezes,estas bactérias atingem cerca de 107-9
por grama de fezes, enquanto que onúmero total de bactérias é cerca de1011 por grama. Isto equivale a cerca de30% do peso das fezes na forma depeso de microganismos.
As bactérias do intestino produzem:
vitaminastiamina, riboflavina, B12, K
gasesCO2, CH4, H2
OdoresH2S, NH3, aminas, indole, ácido butírico, putrescina
Infecção e Imunidade
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INTERNATIONAL JOURNAl OF SYSTEMATIC BACTERIOLOGY, .1986, p. 499-5010020-77 13/86/WWB-O3 $02.00/0Copyright 0 1986, International Union of Microbiological SocietiesVol. 36, No. 4
Bacteroides caccae sp. nov., Bacteroides merdae sp. nov., andBacteroides stercoris sp. nov. Isolated from Human FecesJOHN L. JOHNSON, W. E. C. MOORE, AND LILLIAN V. H. MOORE*
ETIMOLOGIABacteroides merdae (mer’dae) L. gen. n. merdae of feces, referring to source of isolate.Bacteroides caccae (cac’cae, pronounced kak’ke) Gr. n. kakke feces; NL gen. n. caccae of feces, referring to source of isolate.Bacteroides stercoris (ster’co.ris) L.N. stercus feces; L. gen. n. stercoris of feces, referring to source of isolate.
Bacteroides sp.Bifidobacterium sp.Escherichia coli
Micrografias electrónicas de placa dentária contendo principalmentespécies de Streptococcus, entre as quais S. sobrinus (marcados comanticorpos e que são mais escuras que os restantes organismos). Notemque as bactérias têm todas forma cocoide.
Medulaóssea
Raíz
CoroaEsmalteDentina
Sulco gengival
Polpa
Osso alvéolarMembranaperiodontal
No primeiro ano de vida (antes do aparecimento dos dentes) Enterococcus e Lactobacillus são os organismospredominantes na boca. Após o aparecimento de dentes a maior parte da flora normal é constituída por bactériasanaeróbias. A colonização de bactérias nas áreas lisas dos dentes depende da deposição de uma camada deglicoproteínas ácidas da saliva à qual se ligam especificamente algumas espécies do género Enterococcus (E.sanguis, E. sobrinus, E. mutans e E. mitis). Estas espécies e depois outras espécies (i. e. Fusobacterium, Borrelia eActinomyces) formam a placa dentária. A placa dentária é anaeróbia devido principalmente à actividade metabólicados organismos.As cáries dentárias (doença) são provocadas por microrganismos. O esmalte (fosfato de cálcio) é dissolvido peloácido (ácido láctico) produzido pela fermentação de açucares pelas bactérias. E. sobrinus e E. mutans parecem serresponsáveis pelas cáries. E. mutans produz um exopolissacárido (dextrano) muito adesivo a partir de sacaroseque potencia a ligação das bactérias aos dentes.As bactérias da boca podem causar doença como as cáries, contudo, a maior parte das espécies constituem umabarreira eficaz contra a colonização por outros organismos potencialmente patogénicos.
Flora normal da boca
Infecção e Imunidade
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Porphyromonas gingivalis
Enterococcus durans
Gengivite
Caries dentárias
Canidida albicansCandidíase oral (Sapinhos)
AS LINHAS DE TORRES VEDRAS
OUA IMUNIDADE
Os general Inglês Arthur Wellesley (Duque de Wellington)mandou construir as Linhas de Torres Vedras em 1910 para deter as tropas Francesas (Marechal Massena) no caso de ter de retirar de posições a norte de Torres Vedras e proteger Lisboa e o local de embarcação das suas tropas na região de Oeiras e Paço d’Arcos.As linhas de Torres Vedras foram utilizadas depois da retirada inglesa da Batalha do Buçaco em 27 de Setembro de 1810.
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A GUARDA IMPERIALOU
IMUNIDADE ADAPTATIVA
A Guarda Imperial era compostapelos melhores soldado doexército de Napoleão. Só entravamem combate quando as linhas desoldados normais fraquejava ouprecisava de reforço para alcançarvantagem sobre o inimigo.Assim é a imunidade adaptativa.
AntigénioReforçar a produção de anticorpos com novas
imunizações ao longo de algumas semanas
Sangrar o animal e recolher sangue para um tubo de centrífuga
Deixar coagular osangue durante um 12horas a 4ºC.
Centrifugar abaixa rotação
Eritrócitos, glóbulos brancos
Soro
Produzir antisoro num animal experimental
Infecção e Imunidade
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Juntar uma solução com o antigénio injectado ao ratinho. Misturar. Incubar à temperatura ambiente ou no frigorifico. Passado algumas horas nota-se que a solução está turva e mais algumas horas depois nota-se um precipitado enquanto a solução está límpida.
Reacção de Precipitação
Antigénio; proteínaou polissacárido
Antisoro
Lâmina de microscópio com sangue
Lâmina de microscópio com sangue e anticorpos contra eritrócitos
Aglutinação
Infecção e Imunidade
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Nome do adjuvante Composição Mecanismo de acção
Adjuvante incompleto Emulsão de óleo-água Retarda libertação do antigénio da emulsão,de Freund aumenta fagocitose por macrófagos
Adjuvante completo Emulsão de óleo-água Retarda libertãção de antigénio da emulsão,de Freund com micobactérias mortas aumenta fagocitose por macrófagos,
aumenta imunidade celular
Adjuvante de Freund Emulsão de óleo-água com Acção semelhante ao adjuvantecom MDP muramilpeptídeos de completo de Freund
micobactérias
Alum + Bordetella pertrussis Hidróxido de alumínio Retarda libertãção de antigénio da emulsão,B. pertrussis mortas aumenta fagocitose por macrófagos,
aumenta imunidade celular
Adjuvantes
Adjuvantes aumentam a imunogenecidade de antigénios proteicos,particularmente proteínas solúveis que não são facilmentefagocitadas por macrófagos. As emulsões dos adjuvantes comproteínas antigénicas são mais facilmente fagocitadas. Osadjuvantes com micobactérias ou com Bordetella ou os seuscomponentes produzem reacções inflamatórias locais com atracçãode macrófagos e linfócitos T.
Infecção e Imunidade
Albumina sérica humana (ASH) + soro de coelho anti-ASH +++++
Albumina sérica de gorila + soro de coelho anti-ASH ++++
Albumina sérica de macaco + soro de coelho anti-ASH ++
Albumina sérica de galinha + soro de coelho anti-ASH -
Infecção e Imunidade
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Imunogenicidade - Capacidade de duma substância em causar uma resposta imunitária.
NÃO-PRÓPRIAS
Hidratos de carbonoMonossacáridos, dissacáridos, trissacáridos não são imunogénicos.Polissacáridos podem ser imunogénicos
CeluloseAmidoAmilopectinaGlicogénioHeteropolissacáridos não-próprios são geralmente imunogénicos
ProteinasAminoácidos não são imunogénicosA imunogenecidade aumenta com o tamanho. Polipeptídeos com menos de 8.000 daltons não são imunogénicos ou são imunógenos fracos. Insulina é um exemplo
Proteínas não-próprias são geralmente imunogénicas. Existem regiões imunosilenciosas. Estas regiões silenciosas são muitas vezes iguais ás regiões próprias.
Infecção e Imunidade
Não são imunogénicos
NH3
NH3
COOH
COOH
SS
SS
SS
20 Aminoácidos
30 Aminoácidos
Imunogenecidade
Imunogenecidade 2
Proteínas (cont.)Homopolímeros de aminoácidos com peso molecular elevado não são geralmenteimunogénicos; poli-L-prolina é imunogénico em cobaios; poli-D-ácido glutâmiconão é imunogénico (constituinte da capsula de Bacillus anthracis). Copolímeros dedois aminoácidos são geralmente imunogénicos.
Ácidos Nucleicos - DNA e RNADNA não é geralmente imunogénico. Na doença autoimune Lupus ErythematosisSistémico existem anticorpos anti-DNA (também contra cardiolipina, histonas eribossomas.Anticorpos contra DNA de cadeia única do bacteriófogo T4 (este vírus possui DNAde cadeia dupla).Anticorpos contra DNA cadeia dupla depois de aquecido e arrefécido rapidamentena presença de albumina sérica bovina.
LípidosLípidos não são imunogénicos, mas lipoproteínas podem levar à produçao deanticorpos anti-lípidos.
Infecção e Imunidade
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Celulose
Glucose -1, 4 glucose
Glucose a-1, 4 glucose
Amilopectina, glicogénio
Ligação a-1, 6
a-amilose
Dextrano
Glucose a-1, 6 glucose
Ligação a-1, 2 (a-1, 3)
Imunogenecidade de alguns polissacáridos
A subunidade básica destes polissacáridos é glucose. Acelulose é o polissacárido mais abundante da natureza,existe em plantas. Amido, amilopectina, glicogénio sãoreservas de carbono em todos os seres vivos. Dextrano étambém uma polímero de reserva nalgumas bactérias e emfungos.Só dextrano é imunogénico.
Infecção e Imunidade
1M HCl, 120ºC, 5 min.
1M HCl, 120ºC, 10 min.
1M HCl, 120ºC, 15 min.
107 - 108 daltons
105 - 106 daltons
104 daltons
103 daltons
IMUNOGÉNICO
IMUNOGÉNICO
NÃO É IMUNOGÉNICO
NÃO É IMUNOGÉNICOInfecção e Imunidade
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OCOOH
OH
HO H
H
H
H
O
OCH2OH
NHCOCH3
HO H
H
H
H
OH H
O
n
Ácido glucurónico N-acetil-glucosamina
Ácido hialurónico
Quase todos os heteropolissacáridos bacterianos sãoaltamente imunogénicos. Este é o caso com ospolissacáridos capsulares de Streptococcuspneumoniae. Contudo, ácido hialurónico é oconstituinte da cápsula de Streptococcus pyogenesmas não é imunogénico, porque também é encontradoem tecido conectivo.
OCOOH
OH
HO H
H
H
H
O
OCH2OH
OH
H H
H
OH
OCOOH
OH
HO H
H
H
H
O
OCH2OH
OH
H H
H
OH
OOH OH
Ácido glucurónico Glucose
Ácido celobiurónico
n
Polissacárido capsulardo tipo S3 de
Steptococcus pneumoniae
OCOOH
OH
H
H
H
H
OCH2OH
OH
H H
H
OH O
CH2OH
OH
H
H H
H
OCH2OH
OH
H
H
H
HOH OH
Ácido celobiurónico
OO O
Glucose Galactose
n
OPolissacárido capsular
do tipo S8 de Steptococcus pneumoniae
Heteropolissacáridos bacterianos
Infecção e Imunidade
Ácido celobiurónico
Glucosil-galactose
Antigenecidade - especificidade antigénica
O poder de resolução dos anticorpos é comparável à especificidade de enzimas.
Os anticorpos ligam-se a determinantes antigénicos naturais ou artificiais (haptenos). Osdeterminates antigénicos não são imunogénicos, mas anticorpos formados contra os antigénioscom os determinantes reagem com eles.Um determinante antigénico é constituido por 4-6 aminoácidos ou 4-6 monossacáridos.
Infecção e Imunidade
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R GlcNAc Gal
Fuc
R GlcNAc Gal GalNAc
Fuc
R GlcNAc Gal Gal
Fuc
R GlcNAc Gal GalNAc
Fuc
R GlcNAc Gal Gal
Fuc
O A B AB
Soro deindividuos
do tipo:
O
B
A
AB
Anti-A, Anti-B
Anti-B
Anti-A
Sem anticorpos para A ou B
Não há aglutinação Aglutinação Aglutinação Aglutinação
Não há aglutinação Não há aglutinação Aglutinação Aglutinação
Não há aglutinação Aglutinação Não há aglutinação Aglutinação
Não há aglutinação Não há aglutinação Não há aglutinação Não há aglutinação
Infecção e Imunidade
Poli - L - glutamil - alanil - tirosina(a-hélice)
L - lisina
L - alaninaD - alanina
L - glutaminaL - alaninaL - tirosina
Cadeialinear
Poli - lisina e poli - alaninanão são imunogénicas
L - tirosinaL - alaninaL - glutamina
Anti-linear+
antigénio linear
Anti-linear+
antigénio helicoidal
Anti-helicoidal+
antigénio linear
Anti-helicoidal+
antigénio helicoidal
A experiência de Sela
PORTADOR
Infecção e Imunidade
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“S. newport”
ManRha Gal
GluAbe OAc
Man ManRha Gal
GluAbe OAc
Man ManRha Gal
GluAbe OAc
Man
“S. newington”
Rha GalMan Rha GalMan Rha GalMan Rha GalMan
Antigénios com determinantes antigénicos repetitivos [bactérias, vírus,polissacaríedeos, proteínas fibrosas (colagénio)] podem ser precipitados porum anticorpo (anticorpos monoclonais) dirigido contra um determinante.
Infecção e Imunidade
DNP
DNP
X
y
z
DNP
X
y
z
DNP
DNP
DNPDNP
DNPDNP
DNPDNP
DNPDNP
DNPDNP
X
y
z
DNP
DNP
DNPDNP
DN
PD
NP DNPDNP
Infecção e Imunidade
Condições para a precipitação deproteínas
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A A
Anti-A Anti-B
BBC
D
B
Albumina sérica bovina+
anti-A Não há precipitação
Albumina sérica bovina+
anti-B Não há precipitação
Albumina sérica bovina+
anti-A, -B, -C, -D Há precipitação
Infecção e Imunidade
NN
SO3-
NN
SO3 -
NN CH3
NN C
H3
Infecção e Imunidade
Albumina sérica de ratinhos (ASR) não é imunogénico em ratinhos
A conjugação de haptenos à albumina sérica de ratinhos induzuma resposta imunitária contra os haptenos.
Um antigénio é constituido por um portador com determinantesantigénicos. O portador é necessário para o reconhecimentopelas células envolvidas na resposta imunitária.
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Hapteno
Determinante do portador
Conjugado entrehapteno e portador
Anticorpos contra o hapteno
Anticorpos contra os determinates
Anticorpos contra o hapteno e os determinantes
Anticorpos contra conjugados
Uma proteína conjugada com multiplas cópias de um hapteno. A imunização com esteconjugado leva à formação de anticorpos contra o hapteno, contra os determinantesnaturais da proteína e contra determinantes naturais/hapetnos.
ASO3H
NH2
NaNO3 + ProteínaHCl
ASO3H
N N Proteína
ASB—N N —ASO3H + anticorpos anti-ASB precipitadoanticorpos anti-AAN
OAL—N N —ASO3H + anticorpos anti-ASB precipitado
ASB + anticorpos anti-ASB e anti-ANN precipitado
OAL + anticorpos anti-ASB e anti-AAN não há precipitado
ASO3H
NH2
ASO3H
N N Albuminasérica bovina (ASB)
Misturar “antisoro”com hapteno
Misturar antisorocom antigénio
Com experiências deste tipo e com modificações da composição dos haptenos de prova, em contraste com os haptenos conjugados de imunização, foi possível demonstrar que os anticorpos têm uma elevada especificidade.
Ácidoarsinílico
anticorpos anti-AAN Infecção e Imunidade
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NN
SO3-
NN
SO3 -
Antisoro de coelho contra proteínas séricas de cavalo conjugadascom m-azobenzenosulfunato
NN R
NN
R
NN
ROrto Meta Para
R = SO3- + ± + + ±
R = AsO3H- - + -
R = COO - - ± -
Antigénios de teste constituídas por proteínas séricas de galinha conjugadas com:
NN
NN
CH3
CH
3
Antisoro de coelho contra proteínas séricas de cavalo conjugadas
com p-azotoluidina
NN R
NN
R
NN
ROrto Meta Para
R = CH3 + ± + ± ++
R = Cl + + + ± ++
R = NO2 ± + + ±
Antigénios de teste constituídas por proteínas séricas de galinha conjugadas com:
Karl Landsteiner and J. van der Scheer, 1927
Infecção e Imunidade