Antigenele- Antigenicitate, imunogenitate

- Evoluia antigenelor n organism

Definitii L. Deutsch (1899) orice substanta care este

recunoscuta ca straina de organism si este capabila sadeclanseze reactii imune specifice si sainteractioneze cu produsele acestor reactii

J. F. Bach (1976) molecule care, consecutiv introduceriin organism pe o cale adecvata, induc un raspuns imunmaterializat prin proliferarea celulelor limfoide si sintezamoleculelor de recunoastere (anticorpi si receptoricelulari), cu care se combina in vivo si in vitro.

Substante care patrunse intr-un organism competent determina raspuns imun (imunogenitateimunogenitate) sireactioneaza specific cu efectorii imunitari aparuti ca rezultat al acestui raspuns (specificitatespecificitate)

FuncFuncionalitatea sistemului imun se bazeaz pe ionalitatea sistemului imun se bazeaz pe ccomplementaritatea steric dintre doi omplementaritatea steric dintre doi parteneriparteneri::

1. 1. AntigenAntigenulul -- nonnon--selfself (strain)(strain), a, are capacitatea de a induce re capacitatea de a induce modificri biologice ale sistemului imunmodificri biologice ale sistemului imun, care constau, , care constau, n esenn esen n n apariapariiaia::

-- efectorilor imuni umoraliefectorilor imuni umorali (anticorpi)(anticorpi)-- efectorilorefectorilor celularicelulari (limfocite sensibilizate).(limfocite sensibilizate).

2. 2. Receptorul pentru antigenReceptorul pentru antigen -- din partea organismuluidin partea organismului-- anticorpanticorp n ser n ser i secrei secreiiii-- receptorreceptor pentru antigen cnd se constituie ca parte pentru antigen cnd se constituie ca parte

component a membranei celulare a limfocitelor component a membranei celulare a limfocitelor (BCR pentru (BCR pentru limfocitul B limfocitul B i TCR pentru limfocitul T).i TCR pentru limfocitul T).

Proprietatile unui antigen

IMUNOGENITATE (RASPUNS IMUN)

ANTIGENITATE (SPECIFICITATE) (reactia cu produsii raspunsului imun in vivo si in vitro)

Exemple de raspuns imun

Sinteza de anticorpi Activarea proliferarii policlonale sau monoclonale Instalarea memoriei imunologice Reactii exagerate (Hipersensibilitate) sau Anulare

(toleranta imunologica)

Organizare structurala a antigenului Grupari purtatoare (carrier) ACCESIBILITATEA

unul sau mai multi epitopi (mozaic de antigene) pe o grupare purtatoare Valente

Epitopi (grupari determinante) SPECIFICITATEAPoziPoziia epitopiloria epitopilor esenesenial ial n recunoan recunoaterea lor de ctre limfocitele terea lor de ctre limfocitele TT sau sau BB

EpEpitopi structurali itopi structurali sau sau epitopi Bepitopi B- sunt proeminene ale unor molecule ghemuite la suprafaa antigenului.-- sunt recunoscui de anticorpi sau limfocitele B- nu sunt antigenici dect n stare nativ, denaturarea proteinei modificnd aspectul lor

EEpitopi secvenpitopi secvenialiiali sausau epitopi Tepitopi T.- sunt peptide liniare scurte (8-10 aminoacizi) situate n interiorul moleculei de antigen - sunt recunoscui de limfocitelele T doar dup procesarea antigenului de ctre macrofag i dup ce ajung la suprafaa acestuia

CONDITIILE IMUNOGENITATIICONDITIILE IMUNOGENITATII

- straine de organism (non self)

- poate fi resorbita si descompusa in organism accesibilitatea epitopilor

- greutate moleculara peste 5000 daltoni

- complexitatea moleculei

- configuratie stabila

- retinuta in organism o perioada suficient de lunga

HAPTENA (haptein, grec = a apuca)

Antigen incomplet, lipsit de capacitate imunogena darcapabil sa reactioneze specific cu anticorpii produsi de organismul stimulat de haptena LEGATA COVALENT de o molecula purtatoare (care confera imunogenitate)

Denumirea de haptena a fost introdusa de Landsteiner pentru a caracteriza din punct de vedere functional un extract alcoolic de rinichi de cal, neimunogen ca atare pentru iepure, dar capabil sa se combine cu anticorpii sintetizati dupa imunizarea iepurelui cu extractul alcoolic de rinichi de cal, cuplat cu o molecula purtator.

n general, haptenele sunt molecule mici, desi uneori, macromoleculele pot functiona ca haptene

Exemple de haptene simple: polinucleotide, alcooli, formaldehida, unele medicamente etc

ADJUVANTADJUVANT((adjuvere, latin = a ajuta)

Substanta care inoculata in organism impreuna cu antigenulcreste imunogenitatea acestuia- prelungeste persistenta in organism a antigenului- induc inflamatie cu recrutare de macrofage si celuleimunocompetente la locul patrunderii antigenului- stimuleaza prelucrarea antigenului in macrofage sidiviziunea celulelor imunocompetente

Ex. Fosfat de Ca, saruri de Al, uleiuri minerale, ulei de arahide; Utilizatiin vacccinuri

Adjuvantul Freund incomplet - o emulsie de apa n ulei mineral de parafina. Antigenul se suspenda n apa. Emulsia de apa n ulei se realizeaza cu un emulgator care contine grupari lipofile si hidrofile(lanolina, arlacel A)

Adjuvantul Freund complet Adjuvant Freund incomplet la care s-a adaugat celulele omorte de M. tuberculosis

Exemple ADJUVANTIDJUVANTIFosfat de Ca, saruri de Al, uleiuri minerale, squalen, MF59, ulei de

arahide; Utilizati in vacccinuri

Adjuvantul Freund incomplet - o emulsie de apa n ulei mineral de parafina. Antigenulse suspenda n apa. Emulsia de apa n ulei se realizeaza cu un emulgator care continegrupari lipofile si hidrofile (lanolina, arlacel A)

Adjuvantul Freund complet Adjuvant Freund incomplet la care s-a adaugatcelulele omorte de M. tuberculosis

Endotoxinele bacteriilor Gram negative (Salmonella, Brucella, Bordetella) sunt n acelasi timp adjuvanti, antigene, toxine si factori pirogeni efectul maxim se obtine numai daca endotoxina se administreaza

simultan sau la mai putin de 6 ore dupa injectarea antigenului NU se adauga vaccinurilor umane pentru ca produce febra

Vitamina A si sarurile de beriliu, de siliciu, saruri quaternare de amoniu mobilizeaza macrofagele la locul injectarii si stimuleaza activitatea lor

fagocitara si degradativa

CONDITIILE SPECIFICITATIICONDITIILE SPECIFICITATII

Existenta EPITOPILOR (EPITOPILOR (determinantideterminanti antigeniciantigenici)) grupari chimicedeterminate pe arii restranse ale suprafetei moleculei de antigen

Un antigen expune mai multi epitopi identici sau diferiti

SpecificitateaSpecificitatea antigenicaantigenica nu nu esteeste absolutaabsoluta reactiireactii incrucisateincrucisate (un (un anticorpanticorp produsprodus de un antigen de un antigen reactioneazareactioneaza cu alt Antigen)cu alt Antigen)

-- epitopiepitopi comunicomuni-- asemanareasemanare stericasterica a a doidoi epitopiepitopi (Ala (Ala GlyGly))

SITUS DE COMBINARE (PARATOP)SITUS DE COMBINARE (PARATOP)Structura complementara care se gaseste pe suprafata anticorpilor saureceptorilor pentru antigen ai celulelor imunocompetente

Criterii de clasificare

2. Sursa- Exogene- Endogene

5. Relatia cu limfocitele T- timodependente stimulnd sistemul imun prin intermediul limfocitelor T dup prelucrare macrofagic (proteine)- timoindependente care stimuleaz direct limfocitele B, n stare nativ, fr intervenia limfocitelor T (polizaharide, epitopi repetitivi)

3. Specificitate- specie- grup- individ- organ, tesut

4. Potentialul de stimulare a raspunsuluiimun si de a reactiona cu Ac formati- Antigene complete majoritare in natura, declanseaza raspuns imun si reactioneaza cu produsii raspunsului imun - IMUNOGENICE

- Antigene incomplete (Haptene) nu declanseaza raspuns imun dar pot reactiona in vitro cu produsii raspunsului imun ANTIGENICE necesita asociere cu carrier

1. Mod de formare- Naturale

AnimaleVegetaleMicrobiene

- Artificiale- Sintetice

Criterii de clasificare6. Dupa dimensiuni/solubilitate

antigene moleculareantigene corpusculare.

Antigenele moleculare (solubile) constituie gruparea cea mainumeroasa, care include toate tipurile de macromolecule: proteine, polizaharide, lipide, acizi nucleici, la care se adauga conjugatele: glicoproteine, nucleoproteine, lipoproteine, peptidoglicani, glicolipide. Ex. exotoxinele si polizaharidele capsulare libere

Antigenele corpusculare (insolubile) sunt reprezentate de virusuri si de celule (procariote si eucariote). Ex. antigenul somatic O (endotoxina bacteriilor Gram negative),

antigenele polizaharidice din glicocalix, flagelina, pilina, acizii teichoici, mureina

Ex. antigenele eritrocitare sunt glicoproteine ale suprafetei eritrocitare, cu determinism biochimic cunoscut, n sistemul A, B, 0.

Antigenele de histocompatibilitateAntigenele de histocompatibilitate Descrise de J. Dausset, 1958 Un grup de gene de pe cromozomul 6 la om - Complex Major de

histocompatibilitate (MHC) codific glicoproteine membranarempotriva crora se ndreapt raspunsul imun Antigene de histocompatibilitate cauz a rejetului de gref MHC I (domenii: 1, 2, 3,1) pe toate celulele nucleate (absente

pe hematii) MHC II (domenii: 1, 2, 1, 2) doar pe APC (pe macrofage) MHC III

MHC I i MHC II - recunoaterea Ag de ctre LT, deci iniiaz raspunsuIimun - baza rezistenei antiinfecioase dobndite

Responsabile de restricia imunologic MHC I

MHC II

Antigenele de histocompatibilitateAntigenele de histocompatibilitate

LT recunosc Ag strine doar dac sunt n asociaie cu MHC

LTh (CD4) recunosc Ag doar n asociaie cu MHCII; Ag vor fi prezentate LTh doar de macrofage i LB (baza

restriciei imunologice)

LTc (CD8) recunosc Ag de suprafa doar n asociaie cu MHC I.

vneaz celulele organismului care devin non-self, prin modificarea structurii antigenice de suprafa (prin ptrundere de virus, n cazul microorganismelor intracelulare, sau a transformrii tumorale).

Tipuri de antigene de histocompatibilitate n functie de raportul genetic dintre donor si receptor:1) autoantigenele - Sub actiunea unor factori fizici, chimici sau biologici, antigenele de histocompatibilitate se modifica devenind autoantigene, generatoare ale conflictelorautoimune; sunt structuri antigenice sechestrate anatomic (proteina bazica a mielinei, proteinele cristalinului ) sau biochimic (in macromolecule solubile) care nu au contact cu limfocitele imunocompetente in conditii fiziologice; daca iau contact declanseaza sintezade autoanticorpi boli autoimune2) izoantigenele cuprind antigenele de transplantare comune organismelor identice din punct de vedere genetic, care apartin unei linii genetic pure (inbred). Verificarea puritatiigenetice a unei populatii de organisme se face prin transplantul de piele. Daca grefa esteacceptata, organismele respective apartin aceleiasi linii inbred. Termenii izoantigen siinbred nu au corespondenta pentru populatia umana;3) aloantigenele (alos = altul) includ molecule care, dupa injectare declanseazaraspunsul imun la organisme ale aceleiasi specii, dar diferite genetic, de organismuldonor. Aloantigenele sunt inegal raspndite la indivizii unei specii si induc raspunsul imunla organismele care nu poseda antigenul respectiv. Aloantigenele se evidentiaza dupaimunizarea unui organism, cu o suspensie celulara provenita de la organisme ale aceleiasi specii, dar apartinnd unui alotip diferit;4) heteroantigenele (xenoantigene, xenos = strain) includ molecule care se gasescn/pe celulele tuturor indivizilor unei specii si care se comporta ca antigene fata de organismele altei specii. Se evidentiaza prin sinteza anticorpilor fata de antigenelecelulelor provenite de la un organism al unei specii diferite. Celulele unei specii diferiteaduc n organismul receptor nu numai heteroantigene, ci si aloantigene si chiarautoantigene. De aceea injectarea unui heteroantigen este una dintre cele mai utilizatemetode pentru a induce sinteza autoanticorpilor.

Antigene heterofile- Au epitopi comuni unor specii foarte indepartate- Cele mai multe antigene heterofile sunt glicoproteine sau glicolipide, ncare gruparile glucidice au rolul de haptene. Componentele glucidice - foarteasemanatoare din punct de vedere chimic Ag Forssman in Antigenul de grup sanguin A la om, cobai, mucoasagastrica porc, bou, cal etc.

descoperit n 1911 n tesuturile de cobai. J. Forssman a descoperit ca serul imun obtinut prin imunizarea iepurelui cu omogenat tisular de cobai,aglutineaza eritrocitele de berbec este un glico-sfingolipid, la care determinantul antigenic este format din doua resturi de N-acetil-galactozamina. regnul animal poate fi mpartit n specii Forssman pozitive (cobai, hamster, soarece, oaie, capra, cal, pisica, cine, pui de gaina etc.) si specii Forssmannegative (om, iepure, sobolan, maimute, bou, gsca).nici unele nici altele nu au vreun grad de nrudire genetica.

Anticorpii caracteristici mononucleozei infectioase (Paul si Bunnell, 1932) apar la 90% dintre pacientii infectati cu virusul Epstein-Barr sunt IgM care se evidentiaza ntr-o reactie de aglutinare cu eritrocite de ovine sau bovine

Antigenele grupului Rh se gasesc pe eritrocitele maimutei Macaccus rhesus si pe eritrocitele a circa 85% dintre indivizii umani.

Alte tipuri de antigene

Antigene specifice de organ, tesut markeri antigenicide suprafata utili in identificarea unor populatii celulare

sunt molecule specifice care confera particularitatilebiochimice si functionale ale celulelor unui organ. De exemplu, proteinele hepatice sau ale glandei mamaredifera de proteinele tesutului renal al aceluiasiorganism.

Criterii de clasificareProvenienProvenienaa

- heteroantigene antigene prezente la toti indivizii unei specii- antigene alogenice, care provin de la indivizii aceleiai specii i mpart

specia n grupe. Un exemplu de astfel de antigene sunt antigenele eritrocitare care determin grupele sanguine,

- antigene singenice, care provin de la acelai organism- antigene heterofile - au epitopi comuni unor specii foarte indepartate ex.

Ag Forssman in Antigenul de grup sanguin A la om, cobai, mucoasagastrica porc, bou, cal etc.

- antigene xenogenice sunt antigene care provin de la o alt specie. Astfel de antigene, foarte importante n patologia uman, sunt antigenele bacteriene. Microorganismele sunt mozaicuri de antigene (de invelis capsulare, somatice, flagelare, solubile toxine, enzime specificate de gen, specie, grup sau tip

- autoantigene, care sunt substane proprii organismului ce au suferit o modificare, nemaifiind recunoscute ca self de sistemul imunitar sausunt sechestrate anatomic (proteina bazica a mielinei, proteinele cristalinului ) sau biochimic (in macromolecule solubile) si nu au contact cu limfociteleimunocompetente in conditii fiziologice; daca iau contact declanseaza sintezade autoanticorpi boli autoimune

Markeri antigenici

ModulatieModulatie antigenicaantigenica alternanta exprimarii in timp a diferitilor markeri

Citometrie in flux (flow citometrie) pune in evidentamarkerii antigenici cu anticorpi monoclonali marcatifluorescent numiti CD (Cluster designation)CD (Cluster designation)

peste 200 markeri cunoscuti CD3 marker pan T CD4 marker pt Th, se leaga la MHC clasa II. Molecula tinta pt

virusul HIV CD8 marker pt Tc/Ts. Se leaga la MHC clasa I CD19 marker pt limfocitul B CD16+/CD56+ - marker pt celule NK

Antigene bacterieneAntigene bacteriene antigenele capsulare (Streptococcus pneumoniae,

Klebsiella, Bacillus anthracis, antigenul de nveli Vi al bacilului tific, antigenul K al E coli enteropatogen etc.),

antigenele de perete (antigenul O din peretele bacteriilor gram-negative, proteina M a streptococului de grup A),

exoenzimele (coagulaza, hemolizinele secretate de Staphylococcus aureus, fibrinolizinele streptococului beta-hemolitic de grup A etc.),

exotoxinele (difteric, tetanic, diferitele enterotoxine etc.)

SuperantigeneSuperantigene Sunt Ag care stimuleaz n mod dramatic, necontrolat

proliferarea LT, care au n structura receptorului lor pentru Ag anumite specificiti, fr s se supun restriciei MHC

Ex: Toxine bacteriene (enterotoxinele stafilococice,toxina ocului toxic)

Nu se leag de TCR, ci de partea lateral a TCR i a moleculelor MHC a APC.

Nu induc un rspuns adaptativ ci o activare masiv a citokinelor cu febr, hipertoxicitate sistemic, imunosupresia i oc.

Nu necesit prelucrare macrofagic

Receptori pentru antigene

le recunosc specific numai pe suprafatamembranei plasmatice a limfocitelor- LB (IgM monomer, IgD)- LT (Nu sunt imunoglobuline, dar au structuri

alfa-beta si gamma-delta care fixeazaantigenul doar in prezenta MHC)