Χυμική Ανοσία

Γιάννης Ρούτσιας, MD, PhD Επικ καθηγητης Ανοσολογίας Μικροβιολογίας

2014

Φυσική (μη ειδική) Ανοσία Ανατομικοί φραγμοί Φυσιολογικοί φραγμοί Φαγοκυττάρα (Σε όλους τους πολυκύτταρους οργανισμούς)

Επίκτητη (ειδική) Ανοσία APCs, Β- και Τ- Λεμφοκύτταρα Ιδιότητες:

Ειδικότητα Μνήμη ∆ιάκριση εαυτού/ξένου (Στα σπονδυλωτά)

Ανοσολογικό Σύστημα

Έμφυτη και επίκτητη ανοσία

Έμφυτη και επίκτητη ανοσία

4h 7d

Κύρια όργανα του αναοσολογικού συστήματος 1° organs 2° organs Κύρια κύτταρα του ανοσολογικού συστήματος B lymphocytes T lymphocytes Antigen presenting cells (APCs)

Επίκτητη (ειδική) Ανοσία

Χυμική ανοσία (Β-λεμφοκύτταρα/αντισώματα)

Κυτταρική ανοσία (Τ-λεμφοκύτταρα/TCR υποδοχέας)

Αντιγονοπαρουσίαση (Αντιγονοπαρουσιαστικά/ MHC)

Αντιγόνα & υποδοχείς αντιγόνου του ανοσολογικού συστήματος

1. Β-λεμφοκύτταρα: Ανοσοσφαιρίνες/Αντισώματα

Ελαφριές αλυσίδες: κ ή λ

A MW of 45,000 Da

A MW of 50,000 Da

A MW of 100,000 Da

A MW of 50,000 Da

A MW of 25,000 Da

A MW of 150,000 Da

Proteolytic Digestion

Antibody-Mediated Immunity

Hinge region

Angle = 0o

Angle = 600 Angle = 900

Consists of approx 12 AA between CH1 & CH2 No homology between hinge & other Heavy chain domains

AA sequence unique for each class & subclass

Antibody is a flexible molecule

Antigen-induced conformational changes in IgM

Planar or ‘Starfish’ conformation found in solution.

Does not fix complement

Staple or ‘crab’ conformation of IgM Conformation change induced by

binding to antigen. Efficient at fixing complement

Αντιγόνα Antigens - antibody generating matter

Πρωτεΐνες, Νουκλεϊκά οξέα, πολυσακχαρίτες, λιπίδια

απτίνες: ατελή αντιγόνα, μικρά μόρια, μη ανοσογονικά από μόνα τους, γίνονται ανοσογονικά έπειτα από σύνδεση τους

σε «πρωτεϊνικό φορέα» “allergens” such as penicillin, possibly any

drug or chemical in food, cosmetics, paints, fabrics, etc.

Αντιγονικοί καθοριστές

• Antigenic determinants – Specific regions of a

given antigen recognized by a lymphocyte

Concept: Epitopes can bind in pockets or grooves or on extended surfaces in the binding site of antibodies.

Υψηλής και χαμηλής συγγένειας αντισώματα

POOR FIT GOOD FIT

antibody combining site

antigen determinant

high attraction low repulsion

high repulsion low attraction

Each lymphocyte expresses a specific antigen receptor on its surface (membrane-bound receptors).

Υψηλής συγγένειας αντισώματα

Είδη χημικών δεσμών

Αντιγόνο Αντίσωμα ∆εσμοί

Αντιγονικές ειδικότητες

Αντιγόνο

Αντίσωμα

120 λ αλυσίδες

250 κ αλυσίδες

10500 βαριές αλυσίδες

50 5

65 27 6

Ποικιλότητα των αντισωμάτων Στον άνθρωπο: V D J Πιθανά? Vκ 50 0 5 200 Vλ 30 0 4 120 VH 65 27 6 10500 3.5 X 106 Assumes any V may join with any D or J , any D with any J; any heavy with either κ or λ

∆ράσεις των αντισωμάτων

Παραγωγή των αντισωμάτων

Ποιοτικές και ποσοτικές αλλαγές στα Abs 1o and 2o Responses

• Class variation – 1o - IgM

– 2o - IgG, IgA or IgE 1o Ag 2o Ag

Total Ab

IgM Ab

IgG Ab

D a y s A f t e r I m m u n i z a t i o n

A b

T i

t e r

1η επαφή με το αντιγόνο (T-dependent Ags)

IgM

Memory Cells

IgG

1o Ag

2η επαφή με το αντιγόνο (T-dependent Ags)

IgM

Memory Cells

IgG

IgG

Memory Cells

Memory Pool

Virgin B cell

Ποιοτικές αλλαγές στα Ab (1o and 2o Responses)

• Avidity • Cross reactivity

Affinity of Ab for Ag

Early Late Immunizing Ag

106

+ 109

++ Cross reactive Ag

103

- 106

+

B cell activation

T-independent antibody response generally have 1. no memory 2. no isotype switching 3. no somatic mutations

Thymus-dependent because T cells are required

Thymus-independent because T cells are not needed

Some responses require T help whereas other do not

sIgA

Epithelial cell

J

S S

S S

S S

S S

s s

Παραγωγή και έκκριση της IgA

B

J S S

S S

S S

S S

s s

J

S S

S S

S S

S S

s s

J

S S

S S

S S

S S

s s

pIgR & IgA are internalised

‘Stalk’ of the pIgR is degraded to release IgA containing part of the pIgR - the secretory component

J

S S

S S

S S

S S

s s

IgA and pIgR are transported to the apical surface in vesicles

B cells located in the submucosa produce dimeric IgA

Polymeric Ig receptors are expressed on the basolateral surface of epithelial cells to capture IgA produced in the mucosa

Μονοκλωνικά αντισώματα

Laboratory produced antibodies Fusion of B-cells (synthesize antibody) &

tumor cell (immortal) Unlimited production of antibodies

Use in Research: specifically label proteins for cellular localization

(immunofluorescence microscopy), Medical diagnostic: Pregnancy test,

detection of tumor markers (surveillance after removal of tumor), diagnosis of infectious agents, STD, AIDS, etc.

Drug Treatment: Attachment of drugs to antibodies, target drugs to specific cells

Μονοκλωνικά αντισώματα

MHC

Μείζων σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας (MHC)

Η ενεργοποίηση των λεμφοκυττάρων γίνεται μέσω των μορίων MHC

Class I molecules display antigens on surface of nucleated cells, resulting in destruction of cells

Class II molecules display antigens on surface of antigen-presenting cells, resulting in activation

of immune cells

MHC molecular structure:

Peptides Binding to MHC Molecules

MHC I molecules bind short peptides, usually between 8 and 10 residues.

The typical length of a class I ligand comprises 9 amino acids.

MHC II ligands consist of 12 to 25 amino acids. A core of nine amino acids is essential for

peptide/MHC binding

TCR

CD3

TCR/peptide-MHC Complex

Movies

• Antigen receptors (1st ½)

• Antigen processing (2nd 1/3)

• Clonal proliferation (1st ½)

• Anti-bacterial defences