ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑ 4.

Παρουσίαση με θέμα: "ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑ 4."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑ 4

2 AΝΤΙΓΟΝΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ
κεντρικά/κομβικά μόρια του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος είναι το αντίσωμα και ο υποδοχέας των Τ κυττάρων τα αντισώματα και οι υποδοχείς των Τ κυττάρων παρουσιάζουν υψηλότερη εξειδίκευση, αναγνωρίζοντας ειδικούς αντιγονικούς καθοριστές (antigenic determinants) ή επιτόπους (epitopes)

3

4 AΝΤΙΓΟΝΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ
Οι επίτοποι είναι οι ανοσολογικά ενεργές περιοχές ενός ανοσογόνου που προσδένονται σε αντιγονοειδικούς μεμβρανικούς υποδοχείς των λεμφοκυττάρων ή στα εκκρινόμενα αντισώματα.

5

6 AΝΤΙΓΟΝΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ
Τα αντισώματα είναι προσδενόμενες στους επιτόπους πρωτεΐνες που ανευρίσκονται σε δύο μορφές, είτε ως στοιχεία προσδεδεμένα στη μεμβράνη των Β κυττάρων είτε ως διαλυτά μόρια που εκκρίνονται από τα πλασματοκύτταρα Τα μεμβρανοσυνδεδεμένα αντισώματα παρέχουν την αντιγονική ειδικότητα στα Β κύτταρα. Ο πολλαπλασιασμός των ειδικών, για ένα αντιγόνο, Β κυτταρικών κλώνων ξεκινά μετά από την αλληλεπίδραση του μεμβρανικού αντισώματος με το αντιγόνο

7 ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ Τα εκκρινόμενα αντισώματα κυκλοφορούν στο αίμα όπου και λειτουργούν ως δραστικά μόρια της χυμικής (humoral) ανοσίας, ανιχνεύοντας αντιγόνα και σημαδεύοντάς τα ώστε να εξουδετερωθούν. Όλα τα αντισώματα διαθέτουν κοινά δομικά χαρακτηριστικά, δεσμεύουν αντιγόνο και συμμετέχουν σε περιορισμένο αριθμό δραστικών λειτουργιών (effector functions).

8 ο πληθυσμός των αντισωμάτων που παράγονται ως απόκριση σε ένα συγκεκριμένο αντιγονικό ερέθισμα είναι ετερογενής. Τα περισσότερα αντιγόνα είναι πολύπλοκα ως προς τη δομή τους, περιέχουν πολλούς διαφορετικούς επιτόπους και το ανοσοποιητικό σύστημα, συνήθως, αποκρίνεται παράγοντας αντισώματα έναντι αρκετών επιτόπων του αντιγόνου. Με άλλα λόγια, ενεργοποιούνται και πολλαπλασιάζονται αρκετοί διαφορετικοί Β ????

9 ΜΟΝΟΚΛΩΝΙΚΟ ΑΝΤΙΣΩΜΑ –ΠΟΛΥΚΛΩΝΙΚΟ ΑΝΤΙΣΩΜΑ
Το αποτέλεσμα της ενεργοποίησης των πλασματοκυττάρων ενός μεμονωμένου Β κυτταρικού κλώνου είναι ένα μονοκλωνικό αντίσωμα που προσδένεται ειδικά σε ένα συγκεκριμένο και μοναδικό αντιγονικό καθοριστή. Τα εκκρινόμενα προϊόντα όλων των ενεργοποιημένων Β κυτταρικών κλώνων, δηλαδή όλες οι ομάδες των μονοκλωνικών αντισωμάτων μαζί, συνιστούν την πολυκλωνική και ετερογενή απόκριση, μέσω αντισωμάτων του ορού, ως προς ένα αντιγόνο.

10

11

12 Τα μέλη της οικογένειας των αντισωμικών πρωτεϊνών έχουν κοινά δομικά χαρακτηριστικά και είναι στο σύνολο τους γνωστές ως ανοσοσφαιρίνες (immunoglobulins, Igs). Όμως παρόλες τις ομοιότητες, τα μέλη αυτής της οικογένειας επιτελούν ένα εντελώς διαφορετικό πρότυπο δεσμευτικών λειτουργιών, καθώς και αρκετές διακριτές δραστικές λειτουργίες που έπονται της δέσμευσης του αντιγόνου.

13 Ο υποδοχέας του Τ κυττάρου που εκφράζεται στη επιφάνεια της μεμβράνης του, αναγνωρίζει μόνο επεξεργασμένα θραύσματα του αντιγόνου που συνδέονται με μόρια MHC

14 Ως αντιγόνα (antigens) ορίζονται ειδικά τα μόρια που αλληλεπιδρούν με τον ανοσοσφαιρινικό υποδοχέα των Β κυττάρων (ή με τον υποδοχέα των Τ κυττάρων όταν συνδυάζονται με τα μόρια MHC).

15 ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΙΓΟΝΟΥ ΣΤΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΤΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ
Η ανάπτυξη τόσο χυμικής (μεσολαβούμενης από αντισώματα) όσο και μεσολαβούμενης από Τ κύτταρα ανοσολογικής απόκρισης απαιτεί την αλληλεπίδραση των Τ κυττάρων με το αντιγόνο, που πρέπει να έχει υποστεί επεξεργασία και να παρουσιάζεται μαζί με μόρια MHC.

16 ανοσογόνο (immunogen).
Ανοσογονικότητα (immunogenicity) είναι η ικανότητα ενός μορίου να επάγει χυμική ή/και κυτταρομεσολαβητική ανοσολογική απόκριση: Αντιγονικότητα (antigenicity) είναι η ικανότητα ενός μορίου να συνδέεται ειδικά με τα τελικά προϊόντα των παραπάνω αποκρίσεων (δηλαδή, εκκρινόμενα αντισώματα ή/και επιφανειακούς Τ κυτταρικούς υποδοχείς). Παρόλο που όλα τα μόρια που έχουν την ιδιότητα της ανοσογονικότητας έχουν επίσης και την ιδιότητα της αντιγονικότητας, το αντίστροφο δεν ισχύει. Μερικά μικρά μόρια, που ονομάζονται απτένια (haptens), είναι αντιγονικά, αλλά δεν μπορούν από μόνα τους να επάγουν μία ειδική ανοσολογική απόκριση. Με άλλα λόγια, τους λείπει η ανοσογονικότητα.

17 ΑΠΤΕΝΙΑ Τα απτένια είναι πολύτιμα ερευνητικά και διαγνωστικά εργαλεία
Η χημική σύνδεση ενός απτενίου σε μια μεγάλη ανοσογονική πρωτεΐνη, που ονομάζεται φορέας (carrier), δημιουργεί ένα ανοσογονικό σύζευγμα απτενίου-φορέα (hapten-carrier conjugate). Ζώα που ανοσοποιούνται με ένα τέτοιο σύζευγμα παράγουν αντισώματα ειδικά για τριών τύπων αντιγονικούς καθοριστές: (1) τον επίτοπο του απτενίου, (2) τους αμετάβλητους επιτόπους της πρωτεΐνης-φορέα και (3) τους νέους επιτόπους που δημιουργούνται από συνδυασμούς τμημάτων του απτενίου και του μορίου-φορέα).

18

19 ΑΠΤΕΝΙΑ Το σύστημα απτενίου-φορέα, παρέχει στους ανοσολόγους ένα εργαλείο για την καταγραφή των επιδράσεων μικρών μεταβολών της χημικής δομής στην ανοσολογική ειδικότητα. Το απτένιο μπορεί να είναι ένας χημικά καθορισμένος επίτοπος που στη συνέχεια μπορεί να τροποποιηθεί ελαφρά μέσω χημικών παρεμβάσεων, προκειμένου να καθοριστεί αν αυτές οι παρεμβάσεις έχουν επίδραση στην αναγνώρισή του από τα αντισώματα

20 ΑΝΤΙΓΟΝΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΟΣΟΓΟΝΙΚΟΤΗΤΑ
Πολλά σημαντικά βιολογικά συστατικά, συμπεριλαμβανομένων φαρμάκων, πεπτιδικών ορμονών και στεροειδών ορμονών, μπορεί να λειτουργήσουν ως απτένια. Παρόλο που μελέτες σε συζεύγματα απτενίου-­φορέα αποδεικνύουν τη σαφή διάκριση μεταξύ αντιγονικότητας και ανοσογονικότητας, πρακτικά πρέπει να λαμβάνονται υπόψη πολλοί παράγοντες προκειμένου να καθοριστεί αν μια ουσία που θα «συναντηθεί» με το ανοσοποιητικό σύστημα θα προκαλέσει απόκριση.

21 ΑΝΤΙΓΟΝΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΟΣΟΓΟΝΙΚΟΤΗΤΑ
Η ανοσογονικότητα εξαρτάται όχι μόνο από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά ενός αντιγόνου, αλλά και από έναν αριθμό ιδιοτήτων του συγκεκριμένου βιολογικού συστήματος που το αντιγόνο συναντά και από τον τρόπο με τον οποίο το ανοσογόνο παρουσιάζεται

22 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΑΝΟΣΟΓΟΝΟΥ ΠΟΥ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΥΝ ΣΤΗΝ ΑΝΟΣΟΓΟΝΙΚΟΤΗΤΑ
ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΑΝΟΣΟΓΟΝΟΥ ΠΟΥ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΥΝ ΣΤΗΝ ΑΝΟΣΟΓΟΝΙΚΟΤΗΤΑ Η ανοσογονικότητα καθορίζεται από τέσσερις ιδιότητες του ανοσογονικού μορίου: την ξενικότητά του, το μοριακό του μέγεθος, τη χημική σύσταση και την πολυπλοκότητά του και την ικανότητά του να υφίσταται επεξεργασία και παρουσίαση με ένα μόριο MHC στην επιφάνεια ενός αντιγονοπαρουσιαστικού ή ενός τροποποιημένου εαυτού κυττάρου.

23 1. Ξενικότητα Ένα μόριο, προκειμένου να προκαλέσει ανοσολογική απόκριση πρέπει να αναγνωριστεί ως μη εαυτό από το βιολογικό σύστημα. Το αντίστροφο είναι η ανοχή (tolerance) του εαυτού, η ειδική δηλαδή μη απόκριση στα εαυτά αντιγόνα . Το μέγιστο της ικανότητας ανοχής των εαυτών αντιγόνων δημιουργείται κατά την ανάπτυξη των λεμφοκυττάρων, κατά την οποία τα ανώριμα λεμφοκύτταρα εκτίθενται σε εαυτά συστατικά. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, κύτταρα που αναγνωρίζουν εαυτά στοιχεία, απενεργοποιούνται. Τα κύτταρα που επιβιώνουν, ελευθερώνονται στην περιφέρεια.

24 Αντιγόνα που δεν έχουν παρουσιαστεί στα ανώριμα λεμφοκύτταρα κατά τη διάρκεια της κρίσιμης αυτής περιόδου, μπορεί αργότερα να αναγνωριστούν ως μη εαυτά ή ως ξένα από το ανοσοποιητικό σύστημα Όταν ένα αντιγόνο εισάγεται σε έναν οργανισμό, ο βαθμός της ανοσογονικότητάς του εξαρτάται από το βαθμό της ξενικότητάς του προς τον οργανισμό. Γενικά, ΟΣΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΕΙΝΑΙ Η ΦΥΛΟΓΕΝΕΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΔΥΟ ΕΙΔΩΝ, ΤΟΣΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΕΙΝΑΙ Η ΔΟΜΙΚΗ (ΚΑΙ ΣΥΝΕΠΩΣ ΚΑΙ Η ΑΝΤΙΓΟΝΙΚΗ) ΑΝΟΜΟΙΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ.

25 Για παράδειγμα, το συνηθισμένο πειραματικό αντιγόνο, η αλβουμίνη του ορού του βοδιού (bovine serum albumin, BSA) δεν είναι ανοσογονική όταν ενεθεί σε αγελάδα, αλλά είναι ισχυρά ανοσογονική όταν ενεθεί σε ένα κουνέλι. Επιπλέον, η BSA αναμένεται να εμφανίζει ?????ανοσογονικότητα στο κοτόπουλο απ΄ ό,τι στη γίδα, που είναι φυλογενετικά πιο κοντά με το μοσχάρι.

26 ΕΞΑΙΡΕΣΕΙΣ Μερικά μακρομόρια (π.χ. το κολλαγόνο και το κυτόχρωμα c) είναι υψηλά συντηρημένα κατά την εξέλιξη και συνεπώς εμφανίζουν πολύ χαμηλή ανοσογονικότητα σε ποικίλες ταξινομικές ομάδες. Αντίθετα, ορισμένα εαυτά συστατικά (π.χ. ο ιστός του κερατοειδούς χιτώνα και το σπέρμα) είναι τόσο αυστηρά απομονωμένα από το ανοσοποιητικό σύστημα, ώστε αν αυτοί οι ιστοί ενεθούν στο ζώο από το οποίο προέρχονται, μπορούν να λειτουργήσουν ως ανοσογόνα.

27 2. ΜΟΡΙΑΚΟ ΜΕΓΕΘΟΣ Τα πιο ενεργά ανοσογόνα είναι αυτά που έχουν μοριακή μάζα μεγαλύτερη των daltons (Da). Γενικά, συστατικά με μοριακή μάζα κάτω των Da είναι φτωχά ανοσογόνα, παρόλο που μερικά συστατικά με μοριακή μάζα κάτω των Da έχει αποδειχθεί ότι είναι ανοσογονικά

28 3. ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΕΤΕΡΟΓΕΝΕΙΑ
Mελέτες δείχνουν ότι η χημική πολυπλοκότητα συμμετέχει στην ανοσογονικότητα. ΑΡΑ και τα τέσσερα επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνών - πρωτοταγής, δευτεροταγής, τριτοταγής και τεταρτοταγής - συμμετέχουν στη δομική πολυπλοκότητα μιας πρωτεΐνης και συνεπώς, επηρεάζουν την ανοσογονικότητά της. Συνθετικά ομοπολυμερή (δηλαδή, πολυμερή που αποτελούνται από πολλά μόρια του ίδιου αμινοξέος ή σακχάρου) τείνουν να μην είναι ανοσογονικά, άσχετα με το μέγεθός τους. Ετεροπολυμερή συνήθως είναι πιο ανοσογονικά από τα ομοπολυμερή.

29

30 Τα μεγάλα, μη διαλυτά ή συσσωματούμενα μακρομόρια, γενικά, είναι πιο ανοσογονικά από τα μικρά και διαλυτά, γιατί τα μεγάλα μόρια μπορούν να ?????και να υφίστανται επεξεργασία πιο εύκολα Μακρομόρια που δεν μπορούν να αποικοδομηθούν και να παρουσιαστούν μέσω των μορίων MHC διαθέτουν ασθενή ανοσογονικότητα.

31 4. ΤΟ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΥΜΜΕΤΕΧΕΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΣΟΓΟΝΙΚΟΤΗΤΑ
η ικανότητά του ανοσογόνου να επάγει ανοσολογική απόκριση θα εξαρτηθεί και από συγκεκριμένες ιδιότητες του βιολογικού συστήματος που συναντά το αντιγόνο. Αυτές οι ιδιότητες περιλαμβάνουν το γονότυπο του δέκτη, τον τρόπο με τον οποίο παρουσιάζεται το μόριο (δηλ. τη δόση και την οδό χορήγησής του) και τη χρησιμοποίηση παραγόντων που ονομάζονται ενισχυτικά (adjuvants) και αυξάνουν την ανοσογονικότητα

32 Γoνότυπος του ζώου-δέκτη
Επηρεάζει τον τύπο της ανοσολογικής απόκρισης που θα εκδηλώσει το ζώο, όπως επίσης και το βαθμό της απόκρισης. Για παράδειγμα, ο Hugh McDevitt έδειξε ότι δύο διαφορετικές ομομικτικές φυλές ποντικών αποκρίνονται πολύ διαφορετικά στο ίδιο συνθετικό πολυπεπτιδικό ανοσογόνο. Μετά από έκθεση στο ανοσογόνο, τα ζώα της μίας φυλής παρήγαγαν υψηλά επίπεδα αντισώματος στον ορό, ενώ της άλλης φυλής παρήγαγαν χαμηλά επίπεδα. Όταν διασταυρώθηκαν ζώα των δύο φυλών, τα ζώα της F1 γενιάς έδειξαν μία ενδιάμεσου τύπου απόκριση στο ανοσογόνο. Μέσω ανάλυσης, το γονίδιο που ελέγχει την ανοσολογική απόκριση χαρτογραφήθηκε σε μια υποπεριοχή σειράς γονιδίων που ονομάζονται μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας

33 Πολλά πειράματα με δομικά απλά ανοσογόνα έδειξαν ότι ο γενετικός έλεγχος της ανοσολογικής απόκρισης ασκείται, κατά κύριο λόγο, από γονίδια που βρίσκονται εντός του MHC γενετικού τόπου. Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι τα MHC γονιδιακά προϊόντα, που λειτουργούν για την παρουσίαση επεξεργασμένων αντιγόνων στα Τ κύτταρα, παίζουν κεντρικό ρόλο και στον καθορισμό του βαθμού απόκρισης ενός ζώου σε ένα ανοσογόνο.

34 Η απόκριση ενός ζώου σε ένα αντιγόνο επηρεάζεται, επίσης, από τα γονίδια που κωδικοποιούν τους υποδοχείς των Β και Τ κυττάρων και από γονίδια που κωδικοποιούν διάφορες πρωτεΐνες που εμπλέκονται σε ανοσορυθμιστικούς μηχανισμούς.

35 Δόση του ανοσογόνου και οδός χορήγησης
Κάθε πειραματικό ανοσογόνο παρουσιάζει μία συγκεκριμένη καμπύλη δόσης-απόκρισης, που προσδιορίζεται μετρώντας την ανοσολογική απόκριση σε διαφορετικές δόσεις αντιγόνου και από διαφορετικές οδούς χορήγησης. Μία αντισωμική απόκριση μετράται προσδιορίζοντας τα επίπεδα του αντισώματος που υπάρχουν στον ορό ανοσοποιημένων ζώων. Η εκτίμηση των Τ κυτταρικών αποκρίσεων δεν είναι τόσο απλή. Μπορεί να προσδιοριστεί υπολογίζοντας την αύξηση του αριθμού των Τ κυττάρων που φέρουν στην επιφάνειά τους Τ κυτταρικούς υποδοχείς (TCRs) οι οποίοι αναγνωρίζουν το ανοσογόνο.

36 ΔΟΣΗ ΚΑΙ ΟΔΟΣ ΧΟΡΗΓΗΣΗΣ
Υπάρχει κάποιος συνδυασμός βέλτιστης δόσης και οδού χορήγησης που επάγει τη μέγιστη ανοσολογική απόκριση σε ένα συγκεκριμένο ζώο. Ανεπαρκής δόση δεν θα ενεργοποιήσει ανοσολογική απόκριση, είτε γιατί αποτυγχάνει να ενεργοποιήσει αρκετά λεμφοκύτταρα είτε γιατί, σε ορισμένες περιπτώσεις, συγκεκριμένο εύρος χαμηλών δόσεων μπορεί να επάγει κατάσταση ανοσολογικής ανοχής (tolerance). Μία ιδιαίτερα υψηλή δόση μπορεί επίσης να επάγει ανοχή.

37 boosters Μία μεμονωμένη δόση από τα περισσότερα πειραματικά ανοσογόνα δεν είναι ικανή να επάγει ισχυρή απόκριση. Συνήθως, χρειάζεται επαναληπτική χορήγηση του αντιγόνου ανά διαστήματα μερικών εβδομάδων. Αυτές οι επαναληπτικές χορηγήσεις (boosters), ενισχύουν τον κλωνικό πολλαπλασιασμό των αντιγονο-ειδικών Β και Τ κυττάρων και έτσι ενισχύουν την ανάπτυξη ειδικών, για το ανοσογόνο, λεμφοκυτταρικών πληθυσμών.

38 ΟΔΟΣ ΧΟΡΗΓΗΣΗΣ Η οδός χορήγησης επηρεάζει εντονότατα ποια όργανα του ανοσοποιητικού συστήματος και ποιοι κυτταρικοί πληθυσμοί θα εμπλακούν στην απόκριση. Τα πειραματικά ανοσογόνα, συνήθως, χορηγούνται παρεντερικά (παρά, δηλ. εκτός, του εντέρου) δηλ. από οδούς διαφορετικές από τον πεπτικό σωλήνα. Οι πιο συχνές οδοί χορήγησης είναι οι εξής: Ενδοφλέβια (intravenous, iv): μέσα σε φλέβα Ενδοδερμική (intradermal, id): μέσα στο δέρμα Υποδόρια (subcutaneous, sc): κάτω από το δέρμα Ενδομυϊκή (intramuscular, im): μέσα σε μυ Ενδοπεριτοναϊκή (intraperitoneal, ip): μέσα στην περιτοναϊκή κοιλότητα

39 Ένα αντιγόνο που χορηγείται ενδοφλέβια μεταφέρεται πρώτα στο σπλήνα, ενώ ένα αντιγόνο που χορηγείται υποδόρια μεταφέρεται πρώτα στους τοπικούς λεμφαδένες. Οι διαφορές ως προς τα λεμφοειδή κύτταρα που εποικίζουν αυτά τα όργανα, θα αντικατοπτριστεί στην επακόλουθη ανοσολογική απόκριση.

40 ΑΝΟΣΟΕΝΙΣΧΥΤΙΚΑ Τα ανοσοενισχυτικά ή ανοσολογικά βοηθήματα (adjuvants, από τη λατινική λέξη adjuvare που σημαίνει βοηθώ) είναι συστατικά που, όταν αναμιχθούν με ένα αντιγόνο και ενεθούν μαζί με αυτό, ενισχύουν την ανοσογονικότητα του συγκεκριμένου αντιγόνου. Τα ανοσοενισχυτικά χρησιμοποιούνται συχνά στην έρευνα και την κλινική πρακτική για να αυξήσουν την ανοσολογική απόκριση όταν το αντιγόνο έχει χαμηλή ανοσογονικότητα, ή όταν υπάρχουν διαθέσιμες μικρές μόνο ποσότητές του. Γενικά, τα ανοσοενισχυτικά φαίνεται ότι επάγουν μία ή περισσότερες από τις παρακάτω δράσεις: Παρατείνουν την παρουσία του αντιγόνου. Ενισχύουν τα συνδιεγερτικά σήματα. Αυξάνουν την τοπική φλεγμονή. Ενεργοποιούν τον μη ειδικό πολλαπλασιασμό των λεμφοκυττάρων

41 ΑΝΟΣΟΕΝΙΣΧΥΤΙΚΑ Το θειϊκό άλας αργιλίου-καλίου ή αλουμίνα (alum) παρατείνει την παρουσία του αντιγόνου και είναι το μόνο ανοσοενισχυτικό που έχει εγκριθεί για χρήση στον άνθρωπο. Όταν ένα αντιγόνο αναμιχθεί με αλουμίνα, το άλας κατακρημνίζει το αντιγόνο. Η ενέσιμη χορήγηση αυτού του ιζήματος της αλουμίνας, καταλήγει στην πιο αργή απελευθέρωση του αντιγόνου από τη θέση της ένεσης, έτσι ώστε ο δραστικός χρόνος έκθεσης στο αντιγόνο να αυξάνεται από μερικές ημέρες χωρίς ανοσοενισχυτικό, σε αρκετές εβδομάδες με το ανοσοενισχυτικό. Το ίζημα της αλουμίνας, επίσης, αυξάνει το μέγεθος του αντιγόνου, αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα φαγοκυττάρωσής του.

42 ΑΝΟΣΟΕΝΙΣΧΥΤΙΚΑ Ανοσοενισχυτικά νερού σε έλαιο, επίσης, παρατείνουν την παρουσία του αντιγόνου. Ένα παρασκεύασμα γνωστό ως ατελές ανοσοενισχυτικό του Freund (Freund's incomplete adjuvant) περιέχει το αντιγόνο σε υδατικό διάλυμα, μαζί με ορυκτέλαιο και έναν γαλακτωματοποιητικό παράγοντα όπως η μονοελαϊκή μαννίδη, που διασπείρει το έλαιο σε μικρά σταγονίδια που περιβάλλουν το αντιγόνο. Το αντιγόνο σε αυτή τη μορφή, απελευθερώνεται πολύ αργά από το σημείο της ένεσης

43 ΑΝΟΣΟΕΝΙΣΧΥΤΙΚΑ Η σύσταση του παρασκευάσματος αυτού βασίζεται στο πλήρες ανοσοενισχυτικό του Freund (Freund's complete adjuvant), το πρώτο τεχνητό και ιδιαίτερα αποτελεσματικό ανοσοενισχυτικό, που αναπτύχθηκε από τον Jules Freund πριν από πολλά χρόνια και περιείχε ένα επιπλέον συστατικό, θερμικά νεκρωμένα μυκοβακτήρια της φυματίωσης

44 ΑΝΟΣΟΕΝΙΣΧΥΤΙΚΑ παρουσία του ανοσοενισχυτικού, τόσο η αντιγονοπαρουσίαση, όσο και το απαιτούμενο συνδιεγερτικό σήμα συνήθως ενισχύονται. Η αλουμίνα και τα ανοσοενισχυτικά του Freund ενεργοποιούν, επίσης, μια τοπική, χρόνια φλεγμονώδη απόκριση που προσελκύει φαγοκύτταρα και λεμφοκύτταρα. Αυτή η κυτταρική διήθηση στη θέση της ένεσης του ανοσοενισχυτικού, συχνά, καταλήγει στη δημιουργία μιας συμπαγούς, πλούσιας σε μακροφάγα μάζας κυττάρων που ονομάζεται κοκκίωμα (granuloma).

45 Επίτοποι τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος δεν αναγνωρίζουν, ούτε αντιδρούν με ολόκληρο το ανοσογονικό μόριο. Αντίθετα, τα λεμφοκύτταρα αναγνωρίζουν διακριτές περιοχές ενός μακρομορίου, που ονομάζονται επίτοποι (epitopes) ή αντιγονικοί καθοριστές (antigenic determinants). Β και τα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν διαφορετικούς επιτόπους πάνω στο ίδιο αντιγονικό μόριο. Ένας επίτοπος ενός πρωτεϊνικού αντιγόνου μπορεί να εμπλέκει στοιχεία της πρωτοταγούς, δευτεροταγούς, τριτοταγούς ή ακόμα και της τεταρτοταγούς δομής της πρωτεΐνης

46 Επίτοποι Επειδή τα Β κύτταρα προσδένουν αντιγόνο που είναι ελεύθερο σε διάλυμα, οι επίτοποι που αναγνωρίζουν τείνουν να βρίσκονται στις πιο προσιτές περιοχές της εκτεθειμένης επιφάνειας του ανοσογόνου. Οι Τ κυτταρικοί επίτοποι πρωτεϊνών διαφέρουν στο ότι είναι πεπτίδια που συνήθως προέρχονται από την ενζυμική πέψη παθογόνων πρωτεϊνών και αναγνωρίζονται από τον Τ κυτταρικό υποδοχέα μόνο όταν συνδέονται με τα μόρια MHC. Συνεπώς, για τα Τ κύτταρα δεν υπάρχει η προϋπόθεση της διαλυτότητας του αντιγόνου σε αντίθεση με τους επιτόπους των Β κυττάρων

47 Επίτοποι Ένας Β κυτταρικός επίτοπος πρέπει να είναι προσιτός προκειμένου να προσδεθεί με το αντίσωμα. Γενικά, προεκβάλλουσες περιοχές στην επιφάνεια μιας πρωτεΐνης είναι πιθανότερο να αναγνωριστούν ως επίτοποι και αυτές οι περιοχές, συνήθως, αποτελούνται αμιγώς από υδρόφιλα αμινοξέα. Αμινοξικές αλληλουχίες που κρύβονται στο εσωτερικό μίας πρωτεΐνης συνήθως αποτελούνται από υδρόφοβα αμινοξέα και δεν μπορούν να λειτουργήσουν ως Β κυτταρικοί επίτοποι, εκτός αν η πρωτεΐνη πρώτα αποδιαταχθεί.

48 Η επιφάνεια μίας πρωτεΐνης, συνεπώς, παρουσιάζει έναν τεράστιο αριθμό δυνητικών αντιγονικών θέσεων

49 Επίτοποι Οι Β κυτταρικοί επίτοποι μπορεί να αποτελούνται από
διαδοχικά αμινοξέα κατά μήκος της πολυπεπτιδικής αλυσίδας ή μη διαδοχικά αμινοξέα, από τμήματα, δηλαδή, της αλυσίδας που συμπλησιάζουν μετά από την αναδιπλωμένη διαμόρφωση ενός αντιγόνου

50

51 Επίτοποι Τα περισσότερα αντισώματα, των οποίων η παραγωγή επάγεται από σφαιρικές πρωτεΐνες, προσδένονται στην πρωτεΐνη, μόνο όταν αυτή βρίσκεται στη φυσική της διαμόρφωση. Επειδή η αποδιάταξη του αντιγόνου συνήθως αλλάζει τη δομή των επιτόπων του, αντισώματα έναντι της φυσικής πρωτεΐνης δεν προσδένονται στην αποδιαταγμένη πρωτεΐνη

52 Επίτοποι Η επιφάνεια μίας πρωτεΐνης παρουσιάζει έναν τεράστιο αριθμό δυνητικών αντιγονικών θέσεων ορισμένοι επίτοποι ενός αντιγόνου αναγνωρίζονται ως ανοσογονικοί, ενώ άλλοι δεν είναι. Επιπλέον, μερικοί επίτοποι, που καλούνται ανοσοεπικρατείς (immunodominant), επάγουν πιο έντονη ανοσολογική απόκριση Είναι ιδιαίτερα πιθανό ότι οι φυσικές τοπογραφικές ιδιότητες του επιτόπου, όπως επίσης και οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί του ζώου, επηρεάζουν την ανοσολογική επικράτηση των επιτόπων.

53 ΤΑ Β ΚΑΙ ΤΑ Τ ΚΥΤΤΑΡΑ ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΥΝ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΥΣ ΕΠΙΤΟΠΟΥΣ ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΙΔΙΟ ΑΝΤΙΓΟΝΙΚΟ ΜΟΡΙΟ
Μελέτες με μικρά αντιγόνα αποκάλυψαν ότι τα Β και τα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν διαφορετικούς επιτόπους πάνω στο ίδιο αντιγονικό μόριο. Για παράδειγμα, όταν ανοσοποιήθηκαν ποντίκια με γλυκαγόνη, μία μικρή ανθρώπινη ορμόνη 29 αμινοξέων, προκλήθηκε η παραγωγή αντισωμάτων έναντι επιτόπων του αμινοτελικού τμήματος του μορίου, ενώ τα Τ κύτταρα αποκρίθηκαν μόνο σε επιτόπους του καρβοξυτελικού της τμήματος Ένας επίτοπος ενός πρωτεϊνικού αντιγόνου μπορεί να εμπλέκει στοιχεία της πρωτοταγούς, δευτεροταγούς, τριτοταγούς ή ακόμα και της τεταρτοταγούς δομής της πρωτεΐνης

54 ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΩΝ
Η αναγνώριση ενός ανοσογόνου από τα επιφανειακά αντισώματα του Β κυττάρου πυροδοτεί τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίησή του σε Β κύτταρα μνήμης και πλασματοκύτταρα . Τα πλασματοκύτταρα εκκρίνουν διαλυτά αντισωμικά μόρια με εξειδίκευση για αντιγόνο πανομοιότυπη με εκείνη του επιφανειακού υποδοχέα του πατρικού κυττάρου. Περιγράφονται τα δομικά χαρακτηριστικά των αντισωμικών μορίων που τους επιτρέπουν να υποστηρίζουν δύο βασικές τους λειτουργίες: 1. ‑Δέσμευση ξένων αντιγόνων που εισβάλλουν στον ξενιστή 2. ‑Μεσολάβηση δραστικών λειτουργιών για την εξουδετέρωση ή την εξάλειψη ξένων εισβολέων

55 ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΩΝ
Το πλάσμα περιέχει όλα τα διαλυτά μικρομόρια και μακρομόρια του αίματος, περιλαμβανομένης της ινικής, αλλά και των άλλων πρωτεϊνών που απαιτούνται για την πήξη του αίματος. Αν αφεθεί το αίμα ή το πλάσμα να πήξει, η ρευστή φάση που παραμένει ονομάζεται ορός (serum). Η πρώτη ένδειξη για το ότι τα αντισώματα περιέχονται σε ιδιαίτερα πρωτεϊνικά κλάσματα του ορού, προήλθε από το κλασικό πείραμα των Α. Tiselius και E.A. Kabat, το 1939.

56

57 Έτσι, βρέθηκε ότι το κλάσμα των γ-σφαιρινών (γ-globulin fraction) περιέχει τα αντισώματα του ορού, τα οποία ονομάστηκαν ανοσοσφαιρίνες (immunoglobulins), για να διακρίνονται από τις υπόλοιπες πρωτεΐνες που συνυπάρχουν σ' αυτό. Τα

58 Σήμερα, γνωρίζουμε ότι παρόλο ότι η ανοσοσφαιρίνη G (IgG), η κύρια τάξη ανοσοσφαιρινών, υπάρχει κυρίως στο κλάσμα των γ-σφαιρινών, σημαντικές ποσότητές της, όπως και άλλων ανοσοσφαιρινών, βρίσκονται στο κλάσμα των α- και β-σφαιρινών του ορού

59 Τα αντισώματα είναι ετεροδιμερή
Τα αντισωμικά μόρια έχουν μία κοινή δομή τεσσάρων πεπτιδικών αλυσίδων . Η δομή αυτή περιλαμβάνει δύο πανομοιότυπες ελαφριές αλυσίδες (light chains, L), δηλαδή πολυπεπτίδια με ΜΒ περίπου Da και δύο πανομοιότυπες βαριές αλυσίδες (heavy chains, H), με ΜΒ περίπου Da ή μεγαλύτερο. Κάθε ελαφριά αλυσίδα συνδέεται με μια βαριά αλυσίδα με ένα δισουλφιδικό δεσμό και με μη ομοιοπολικούς δεσμούς, όπως π.χ. με δεσμούς αλάτων, υδρογόνου ή υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις για να σχηματίσει ένα ετεροδιμερές (Η-L).

60 Τα αντισώματα είναι ετεροδιμερή
Παρόμοιες μη ομοιοπολικές αλληλεπιδράσεις και δισουλφιδικές γέφυρες συνδέουν τoυς δύο πανομοιότυπους συνδυασμούς βαριάς και ελαφριάς αλυσίδας (Η-L) μεταξύ τους για να παράγουν τη βασική, από τέσσερις αλυσίδες ανοσοσφαιρινική δομή, το διμερές (H-L)2

61

62 Χημικές και ενζυμικές μέθοδοι αποκάλυψαν τη βασική δομή του αντισώματος ΠΑΠΑΪΝΗ
Όταν διαχωρίζεται το κλάσμα των γ-σφαιρινών του ορού σε κλάσματα μικρού και μεγάλου ΜΒ, τα αντισώματα ΜΒ περίπου Da, που χαρακτηρίζονται ως ανοσοσφαιρίνες της τάξης G, εντοπίζονται στο κλάσμα του μικρού ΜΒ. Η διάσπαση της IgG με παπαΐνη, έδωσε τρία θραύσματα, δύο από τα οποία ήταν πανομοιότυπα και ένα τρίτο που ήταν πολύ διαφορετικό . Τα δύο πανομοιότυπα θραύσματα (καθένα ΜΒ Da) διέθεταν δραστικότητα αντιγονικής δέσμευσης και ονομάστηκαν θραύσματα Fab (fragment, antigen binding)

63 Χημικές και ενζυμικές μέθοδοι αποκάλυψαν τη βασική δομή του αντισώματος ΠΑΠΑΪΝΗ
Το άλλο θραύσμα (ΜΒ Da) δεν διέθετε αντιγονική ειδικότητα. Επειδή, όμως, βρέθηκε ότι κρυσταλλώνεται κατά την αποθήκευση σε χαμηλή θερμοκρασία, ονομάστηκε κρυσταλλώσιμο ή Fc θραύσμα (fragment crystallizable)

64

65 Κάθε μόριο IgG αποτελείται από δύο μεγαλύτερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες ΜΒ περίπου Da, που ονομάστηκαν βαριές (Η) και δύο μικρότερες αλυσίδες ΜΒ Da, που ονομάστηκαν ελαφριές (L) αλυσίδες .

66 ο προσδιορισμός της αμινοξικής αλληλουχίας των αντισωμάτων αντιμετώπισε ένα πρόβλημα. Ο πληθυσμός των αντισωμάτων στο κλάσμα των γ-σφαιρινών του ορού είναι ιδιαίτερα ετερογενής, αφού υπάρχουν πολλά διαφορετικά αντισώματα σε μικρές ποσότητες. Ακόμα και αν η ανοσοποίηση γίνεται με σύζευγμα απτενίου-φορέα, τα αντισώματα που παράγονται έναντι του απτενίου είναι πολύ ετερογενή, δηλαδή αναγνωρίζουν διαφορετικούς επιτόπους του απτενίου. Η ανάλυση όμως της αμινοξικής αλληλουχίας απαιτεί ένα αμιγές δείγμα του μορίου που μελετάται.

67 πολλαπλό μυέλωμα Το πρόβλημα αυτό ξεπεράστηκε με τη χρήση ανοσοσφαιρινών από ασθενείς με πολλαπλό μυέλωμα (multiple myeloma), έναν καρκίνο πλασματοκυττάρων που εκκρίνουν αντίσωμα. Τα πλασματοκύτταρα σε ένα φυσιολογικό άτομο είναι κύτταρα τελικού σταδίου διαφοροποίησης, που εκκρίνουν ένα συγκεκριμένο είδος αντισώματος για περιορισμένο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια πεθαίνουν. Αντίθετα, τα πλασματοκύτταρα σε ένα άτομο με πολλαπλό μυέλωμα έχουν διαφύγει από το φυσιολογικό έλεγχο του χρόνου ζωής τους και πολλαπλασιάζονται συνεχώς με έναν ανεξέλεγκτο τρόπο, χωρίς την απαίτηση ενεργοποίησης από αντιγόνο για την επαγωγή κλωνικού πολλαπλασιασμού

68 πολλαπλό μυέλωμα ένα τέτοιο καρκινικό πλασματοκύτταρο, γνωστό ως μυελωματικό κύτταρο (myeloma cell), έχει μετασχηματιστεί, αλλά η μηχανή σύνθεσης πρωτεϊνών και οι εκκριτικές λειτουργίες του δεν μεταβάλλονται και το κύτταρο συνεχίζει να εκκρίνει ειδικό αντίσωμα. Το αντίσωμα αυτό δεν διαφέρει σε τίποτα από τα φυσιολογικά αντισώματα, αλλά ονομάζεται μυελωματική πρωτεΐνη (myeloma protein) για να διακρίνεται η πηγή του.

69 πολλαπλό μυέλωμα-πρωτεΐνες Bence-Jones
Σε πολλούς ασθενείς, τα μυελωματικά κύτταρα εκκρίνουν επίσης μεγάλες ποσότητες ελαφριών αλυσίδων. Οι αλυσίδες αυτές ονομάστηκαν πρωτεΐνες Bence-Jones (Bence-Jones proteins) και ανακαλύφθηκαν από τον ερευνητή αυτόν σε ούρα ασθενών με πολλαπλό μυέλωμα.

70

71 Η μελέτη της αλληλουχίας των αμινοξέων της ελαφριάς αλυσίδας απέδειξε την ύπαρξη σταθερών και μεταβλητών περιοχών Η ανάλυση μεγάλου αριθμού ελαφριών αλυσίδων Bence-Jones από διαφορετικά άτομα έχει δείξει ότι η αλληλουχία των αμινοξέων ακολουθεί ένα αυστηρό πρότυπο. Η μισή αλυσίδα, προς το αμινοτελικό άκρο, αποτελούμενη από αμινοξέα, βρέθηκε να διαφέρει ανάμεσα στις πρωτεΐνες Bence-Jones. Η περιοχή αυτή ονομάστηκε μεταβλητή (variable, V) Η άλλη μισή περιοχή προς το καρβοξυτελικό άκρο, που ονομάστηκε σταθερή (constant, C), είχε μία από τις δύο βασικές αλληλουχίες αμινοξέων. Το αποτέλεσμα αυτό οδήγησε στην αναγνώριση δύο τύπων ελαφριάς αλυσίδας, τον κάπα (κ) και τον λάμδα (λ).

72 Στον άνθρωπο, το 60% των ελαφριών αλυσίδων είναι τύπου κ και το 40% τύπου λ,
ενώ στο ποντίκι το 95% είναι τύπου κ και το 5% τύπου λ. Κάθε φυσιολογικό αντισωμικό μόριο περιέχει μόνον έναν τύπο ελαφριάς αλυσίδας κ ή λ, αλλά ποτέ και τους δύο τύπους. Οι αμινοξικές αλληλουχίες των σταθερών περιοχών των λ ελαφριών αλυσίδων δείχνουν μικρές διαφορές με βάση τις οποίες κατατάσσονται σε υποτύπους. Στο ποντίκι και στον άνθρωπο, υπάρχουν τέσσερις υποτύποι (λ1, λ2, λ3 και λ4). Για τις διαφορές αυτές φαίνεται ότι ευθύνονται αντικαταστάσεις αμινοξέων σε λίγες μόνο θέσεις.

73 Υπάρχουν πέντε κύριες τάξεις βαριών αλυσίδων
Για την ανάλυση της αλληλουχίας της βαριάς αλυσίδας, μυελωματικές πρωτεΐνες υποβλήθηκαν σε μελέτη. Όταν συγκρίθηκαν οι αλληλουχίες βαριών αλυσίδων διαφόρων μυελωματικών πρωτεϊνών, προέκυψε ότι το αμινοτελικό άκρο της αλυσίδας, αποτελούμενο από αμινοξέα έδειξε τεράστια ποικιλομορφία ανάμεσα στις αλυσίδες που εξετάστηκαν και έτσι ονομάστηκε μεταβλητή (V) περιοχή. Το υπόλοιπο τμήμα της αλυσίδας έδειξε να ανήκει σε μία από πέντε βασικές αλληλουχίες σταθερής περιοχής (C) (μ, δ, γ, ε και α). Κάθε μία από αυτές τις πέντε βασικές αλληλουχίες βαριάς αλυσίδας ονομάζεται ισότυπος (isotype).

74

75 Υπάρχουν πέντε κύριες τάξεις βαριών αλυσίδων
Οι βαριές αλυσίδες ενός αντισωμικού μορίου καθορίζουν την τάξη του: IgM (μ), IgG (γ), IgA (α), IgD (δ) ή IgE (ε). Οι βαριές αλυσίδες κάθε τάξης μπορεί να συνδυάζονται με ελαφριές αλυσίδες τύπου κ ή λ. Ένα απλό μόριο αντισώματος αποτελείται από δύο πανομοιότυπες βαριές και δύο πανομοιότυπες ελαφριές αλυσίδες, δηλαδή έχει μοριακό τύπο Η2L2 ή είναι πολυμερές αυτής της βασικής δομής (H2L2)ν

76 κατάταξη των βαριών αλυσίδων σε υποτάξεις
Μικρές διαφορές στις αλληλουχίες αμινοξέων των αλυσίδων α και γ οδήγησε σε περαιτέρω κατάταξη των βαριών αλυσίδων σε υποτάξεις. Στον άνθρωπο υπάρχουν δύο υποϊσότυποι α βαριών αλυσίδων (α1 και α2) και συνεπώς δύο υποτάξεις, IgA1 και IgA2, και τέσσερις υποϊσότυποι γ αλυσίδων (γ1, γ2, γ3 και γ4) και άρα τέσσερις υποτάξεις, IgG1, IgG2, IgG3 και IgG4

77 Προσεκτική ανάλυση των αμινοξικών αλληλουχιών των βαριών και ελαφριών αλυσίδων των ανοσοσφαιρινών έδειξε ότι και οι δύο αλυσίδες περιέχουν αρκετές ομόλογες μονάδες 110 περίπου αμινοξέων. Μέσα σε κάθε μονάδα, που ονομάζεται επικράτεια, ένας δια-αλυσιδικός δισουλφιδικός δεσμός σχηματίζει μια θηλιά 60 περίπου αμινοξέων. Οι ελαφριές αλυσίδες περιέχουν μια μεταβλητή επικράτεια (VL) και μια σταθερή επικράτεια (CL), ενώ οι βαριές περιέχουν μια μεταβλητή επικράτεια (VH) και τρεις ή τέσσερις σταθερές (CH1, CH2, CH3 και CH4) ανάλογα με την τάξη της ανοσοσφαιρίνης

78

79 Η θέση δέσμευσης του αντισώματος
Τα αντισωμικά μόρια έχουν δύο ρόλους, τη δέσμευση αντιγόνου και τη μεσολάβηση δραστικών λειτουργιών Η δέσμευση αντιγόνου επιτυγχάνεται από τμήματα του αμινοτελικού άκρου και οι δραστικές λειτουργίες από περιοχές του καρβοξυτελικού άκρου. Λεπτομερείς συγκρίσεις μεγάλου αριθμού αμινοξικών αλληλουχιών των επικρατειών VH και VL έδειξαν ότι η ΠΟΙΚΙΛΟΜΟΡΦΊΑ εντοπίζεται σε διάφορες διακριτές περιοχές τους.

80 Τα διαγράμματα της ποικιλομορφίας των επικρατειών VH και VL των αντισωμάτων του ανθρώπου δείχνουν μέγιστη ποικιλομορφία. Οι περιοχές αυτές ονομάστηκαν αρχικά υπερμεταβλητές περιοχές (hypervariable regions) για την αναγνώριση της υψηλής τους ποικιλομορφίας. Οι υπερμεταβλητές περιοχές σχηματίζουν τη θέση δέσμευσης του αντιγόνου στο αντισωμικό μόριο. Επειδή η θέση δέσμευσης του αντιγόνου είναι συμπληρωματική της δομής του επιτόπου, οι περιοχές αυτές είναι σήμερα γνωστές ως συμπληρωματικές καθοριστικές περιοχές (complementarity-determining regions, CDRs). Γενικά, φαίνεται ότι με το αντιγόνο εφάπτονται περισσότερα κατάλοιπα των CDRs των βαριών αλυσίδων από ό,τι των ελαφριών.Έτσι, η επικράτεια VH, συχνά, συνεισφέρει περισσότερο στη δέσμευση του αντιγόνου από την επικράτεια VL

81

82 Διαμορφωτικές μεταβολές μπορεί να επάγονται με τη δέσμευση του αντιγόνου
διαμορφωτικές μεταβολές στο αντίσωμα, το αντιγόνο ή και στα δύο Έτσι, εκτός από την ποικιλομορφία στο μήκος και την αμινοξική σύσταση των θηλιών CDR, η ικανότητά τους για σημαντική διαμορφωτική αλλαγή κατά τη δέσμευση, επάγει την πιο αποδοτική αλλαγή του σχήματος των αντισωμάτων ώστε να είναι συμπληρωματικά των επιτόπων τους

83

84 Επικράτειες σταθερής περιοχής
Οι επικράτειες σταθερής περιοχής των ανοσοσφαιρινών συμμετέχουν σε διάφορες βιολογικές λειτουργίες CH1 και CL επικράτειες: βοηθούν στην προεκβολή των βραχιόνων Fab του ανοσοσφαιρινικού μορίου, διευκολύνοντας έτσι την αλληλεπίδρασή τους με το αντιγόνο και αυξάνοντας τη μέγιστη περιστροφή τους Περιοχή αρμού: Οι γ, δ και α βαριές αλυσίδες περιέχουν μια εκτεταμένη πεπτιδική αλληλουχία μεταξύ των επικρατειών CH1 και CH2, που δεν παρουσιάζει ομολογία με τις υπόλοιπες επικράτειες .Η περιοχή αυτή που ονομάζεται περιοχή αρμού (hinge region), είναι πλούσια σε κατάλοιπα προλίνης και εύκαμπτη, προσδίδοντας ευελιξία στα μόρια IgG, IgD και IgA, έτσι οι δύο βραχίονες Fab, μπορεί να προσλαμβάνουν διάφορες γωνίες (ο ένας ως προς τον άλλο), όταν δεσμεύσουν το αντιγόνο

85 Επικράτειες σταθερής περιοχής
Η περιοχή αρμού αντιστοιχεί στη θέση που διασπάται από την παπαΐνη και την πεψίνη. Τα κατάλοιπα κυστεΐνης σχηματίζουν δια-αλυσιδικούς δισουλφιδικούς δεσμούς που συγκρατούν τις δύο βαριές αλυσίδες. Ο αριθμός των δισουλφιδικών δεσμών στην περιοχή αρμού ποικίλλει σημαντικά ανάμεσα στις τάξεις των αντισωμάτων, αλλά και μεταξύ των ειδών. Παρόλο ότι οι μ και ε αλυσίδες δεν διαθέτουν περιοχή αρμού, έχουν μια επιπλέον επικράτεια 110 αμινοξέων (CH2/CH2), με παρόμοια χαρακτηριστικά της περιοχής αρμού.

86 Η καρβοξυτελική επικράτεια είναι η CH3/CH3 στις IgA, IgD και IgG και η CH4/CH4 στις IgE και IgM

87 Οι πέντε τάξεις των αντισωμάτων και οι υποτάξεις τους μπορούν να εκφραστούν ως εκκριτική ανοσοσφαιρίνη (secreted immunoglobulin, sIg) ή ως μεμβρανοσυνδεόμενη ή μεμβρανική ανοσοσφαιρίνη (membrane-bound immunoglobulin, mIg). Στην εκκριτική ανοσοσφαιρίνη η καρβοξυτελική επικράτεια διαφέρει τόσο ως προς τη δομή όσο και τη λειτουργία από την αντίστοιχη επικράτεια της μεμβρανικής ανοσοσφαιρίνης.

88 Τα Β κύτταρα εκφράζουν διαφορετικές τάξεις mIg στα διάφορα αναπτυξιακά στάδια. Το ανώριμο Β κύτταρο, που ονομάζεται και πρόδρομο B κύτταρο, εκφράζει μόνο IgM στην επιφάνειά του. Αργότερα, κατά την ωρίμανση, εμφανίζεται mIgD που συνεκφράζεται με την IgM στην επιφάνεια των ώριμων Β κυττάρων πριν ενεργοποιηθούν από το αντιγόνο. Ένα Β κύτταρο μνήμης μπορεί να εκφράσει mIgM, mIgG, mIgA ή mIgE. Ακόμα και αν εκφράζονται διαδοχικά διαφορετικές τάξεις σε ένα μεμονωμένο κύτταρο, η αντιγονική ειδικότητα όλων των μεμβρανικών αντισωμικών μορίων είναι πανομοιότυπη, έτσι ώστε κάθε αντίσωμα να δεσμεύει τον ίδιο επίτοπο

89 ΜΕΣΟΛΑΒΟΥΜΕΝΕΣ ΑΠΟ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ ΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ
ΜΕΣΟΛΑΒΟΥΜΕΝΕΣ ΑΠΟ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ ΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ

90 να θυμόμαστε ότι τα αντισώματα, γενικά, δεν φονεύουν ούτε απομακρύνουν τα παθογόνα μόνο με τη σύνδεσή τους σε αυτά. Για να δράσουν έναντι των παθογόνων, τα αντισώματα πρέπει όχι απλά να αναγνωρίζουν το αντιγόνο, αλλά και να επάγουν αποκρίσεις-δραστικές λειτουργίες- που θα προκαλέσουν την απομάκρυνση του αντιγόνου και το θάνατο του παθογόνου.

91 να θυμόμαστε ότι Αν και οι μεταβλητές περιοχές του αντισώματος είναι οι μοναδικές περιοχές που δεσμεύουν το αντιγόνο, η σταθερή περιοχή της βαριάς του αλυσίδας (CH) ευθύνεται για μια ποικιλία αλληλεπιδράσεων με άλλες πρωτεΐνες, κύτταρα και ιστούς, που οδηγούν στις δραστικές λειτουργίες της χυμικής απόκρισης. Επειδή οι λειτουργίες αυτές προέρχονται από αλληλεπιδράσεις των σταθερών περιοχών της βαριάς αλυσίδας και άλλων πρωτεϊνών του ορού ή υποδοχέων κυττάρων, οι τάξεις των ανοσοσφαιρινών δεν έχουν όλες τις ίδιες λειτουργικές ιδιότητες

92 1) Ο οψωνισμός προάγεται από το αντίσωμα
οψωνισμός (opsonization): η επαγωγή της φαγοκυττάρωσης των αντιγόνων από τα μακροφάγα και τα ουδετερόφιλα. Πολύ σημαντικός στην αντι-βακτηριακή άμυνα. σύνδεση των Fc υποδοχέων με διάφορα αντισωμικά μόρια συζευγμένα με τον ίδιο στόχο,π.χ. ένα βακτήριο, πρόσδεση του παθογόνου στη μεμβράνη του φαγοκυττάρου. διασταυρωτή σύνδεση του Fc υποδοχέα σε ποικιλία περιοχών του Fc θραύσματος του αντισώματος πυροδοτείται ένα μονοπάτι μεταγωγής μηνύματος που οδηγεί στη φαγοκυττάρωση του συμπλέγματος αντιγόνου-αντισώματος. Μέσα στο φαγοκύτταρο, το παθογόνο γίνεται στόχος διαφόρων διαδικασιών αποδόμησης που περιλαμβάνουν ενζυμική διάσπαση, οξειδωτική καταστροφή και επιδράσεις αντιμικροβιακών πεπτιδίων στη διάσπαση μεμβρανών.

93 Αντισώματα (Α) και παθογόνα (Β) ελεύθερα στο περιφερικό αίμα 2) Τα αντισώματα συνδέονται με παθογόνα και μπορούν να κάνουν διάφορους σχηματισμούς όπως: οψωνισμός (2α), εξουδετέρωση (2b) και συγκόλληση (2c). 3) Ένα φαγοκύτταρο (C) προσεγγίζει το παθογόνο και η Fc περιοχή (D) του αντισώματος συνδέεται με έναν από τους Fc υποδοχείς (Ε) στο φαγοκύτταρο. 4) Η φαγοκυττάρωση εμφανίζεται καθώς το παθογόνο εισάγεται.

94 2) Τα αντισώματα ενεργοποιούν το συμπλήρωμα
2) Τα αντισώματα ενεργοποιούν το συμπλήρωμα Η ΙgM και, στον άνθρωπο, οι περισσότερες υποτάξεις της IgG ενεργοποιούν ένα σύνολο γλυκοπρωτεϊνών του ορού που συνολικά ονομάζονται σύστημα του συμπληρώματος (complement system). συμπλήρωμα : ένα σύνολο πρωτεϊνών που μπορούν να διαπερνούν κυτταρικές μεμβράνες. Ένα σημαντικό παραπροϊόν της ενεργοποίησης του συστήματος του συμπληρώματος είναι ένα πρωτεϊνικό θραύσμα, το C3b, που συνδέεται μη ειδικά σε κύτταρα ή συμπλέγματα αντιγόνου-αντισώματος κοντά στη θέση ενεργοποίησής του

95 Η συνεργασία μεταξύ αντισώματος και συστήματος του συμπληρώματος είναι σημαντική για την απενεργοποίηση και την αφαίρεση αντιγόνων και τη θανάτωση παθογόνων για παράδειγμα τα ερυθροκύτταρα και τα μακροφάγα, διαθέτουν υποδοχείς για το C3b και έτσι δεσμεύουν κύτταρα ή συμπλέγματα στα οποία έχει προσκολληθεί το C3b. Η δέσμευση συμπλεγμάτων αντιγόνου-αντισώματος σε υποδοχείς C3b ενός ερυθροκυττάρου επιτρέπει στο ερυθροκύτταρο να μεταφέρει στο ήπαρ ή το σπλήνα τα ανοσοσυμπλέγματα, όπου κατάλληλα μακροφάγα τα απομακρύνουν, χωρίς καταστροφή του ερυθροκυττάρου

96 3) Η εξαρτώμενη από το αντίσωμα κυτταρομεσολαβητική κυτταροτοξικότητα (ADCC) θανατώνει κύτταρα
Η δέσμευση του αντισώματος σε κύτταρα-στόχους (όπως π.χ. μολυσμένα με ιό κύτταρα του ξενιστή) μέσω των Fc υποδοχέων μεγάλου αριθμού κυτταρικών τύπων, ιδιαίτερα των φυσικών φονικών (ΝΚ) κυττάρων, μπορεί να κατευθύνει τις κυτταροτοξικές ικανότητες του δραστικού κυττάρου ενάντια στο κύτταρο-στόχο. Σ΄αυτή την πορεία, που ονομάζεται εξαρτώμενη από το αντίσωμα κυτταρομεσολαβητική κυτταροτοξικότητα (ADCC), το αντίσωμα λειτουργεί ως ένας νέος απαραίτητος υποδοχέας, που ενισχύει το δραστικό κύτταρο στην αναγνώριση και τη θανάτωση του κυττάρου-στόχου

97 4) Ορισμένα αντισώματα μπορούν να διαπερνούν τα επιθηλιακά στρώματα μέσω διακυττάρωσης
διακυττάρωση (transcytosis): Η μεταφορά του αντισώματος μέσω επιθηλιακών στρωμάτων και η άφιξη του στις βλεννώδεις επιφάνειες της αναπνευστικής, γαστρεντερικής και ουρογεννητικής οδού, καθώς και κατά την έκκριση στο γάλα. Η ικανότητα αυτής της μεταφοράς εξαρτάται από τις ιδιότητες της σταθερής περιοχής. Στον άνθρωπο και το ποντίκι, η IgA διαπερνά το επιθήλιο, με την IgM να ακολουθεί. Σε μερικά είδη θηλαστικών, όπως στον άνθρωπο και το ποντίκι, μεταφέρονται επίσης από τη μητέρα στο έμβρυο οι περισσότερες υποτάξεις της IgG και επειδή τα κυκλοφορικά συστήματα μητέρας-εμβρύου είναι διακριτά, το αντίσωμα πρέπει να μεταφέρεται κατά μήκος του πλακούντα. Στον άνθρωπο, η μεταφορά αυτή συμβαίνει κατά το τρίτο τρίμηνο της κύησης και η σημασία της είναι τεράστια αφού, έτσι, το έμβρυο παίρνει δείγμα του ρεπερτορίου των αντισωμάτων της μητέρας, ως ένα προστατευτικό δώρο ενάντια σε παθογόνα.-παθητική ανοσοποίηση

98 Τάξεις αντισωμάτων και οι βιολογικές τους λειτουργίες
Κάθε τάξη διακρίνεται από τις μοναδικές αμινοξικές αλληλουχίες της σταθερής περιοχής της βαριάς αλυσίδας που συνεισφέρει στις δομικές και λειτουργικές της ιδιότητες

99 Ανοσοσφαιρίνη G (IgG) η πιο άφθονη τάξη στον ορό, αποτελεί το 80% περίπου της συνολικής ανοσοσφαιρίνης του ορού. Το μόριο της IgG αποτελείται από δύο βαριές αλυσίδες γ και δύο ελαφριές τύπου κ ή λ. Στον άνθρωπο υπάρχουν 4 υποτάξεις IgG, που διαφέρουν στην αλληλουχία της γ-αλυσίδας και αριθμούνται σύμφωνα με συγκέντρωσή τους στον ορό: IgG1, IgG2, IgG3 και IgG4 Τα δομικά χαρακτηριστικά που διακρίνουν τις υποτάξεις είναι το μέγεθος της περιοχής αρμού και ο αριθμός και η θέση των δια-αλυσιδικών δισουλφιδικών δεσμών μεταξύ των βαριών αλυσίδων

100

101

102 § ‑Οι IgG1, IgG3 και IgG4 διαπερνούν εύκολα τον πλακούντα και παίζουν σημαντικό ρόλο στην προστασία του αναπτυσσόμενου εμβρύου. § ‑Η IgG3 είναι η πιο δραστική στην ενεργοποίηση του συμπληρώματος και ακολουθείται από την IgG1 και την IgG2, ενώ η IgG4 δεν ενεργοποιεί καθόλου το συμπλήρωμα. § ‑Οι IgG1 και IgG3 δεσμεύονται με υψηλή συγγένεια σε Fc υποδοχείς των φαγοκυττάρων και γι' αυτό επάγουν τον οψωνισμό. Η IgG4 έχει ενδιάμεση συγγένεια, ενώ η IgG2 πολύ χαμηλή συγγένεια για τους Fc υποδοχείς.

103 Ανοσοσφαιρίνη Μ (IgM) 1 συνιστά το 5-10% της συνολικής ανοσοσφαιρίνης του ορού, με μέση συγκέντρωση 1,5 mg/ml. Η μονομερής IgM (ΜΒ Da), εκφράζεται ως μεμβρανικό αντίσωμα στα Β κύτταρα, ενώ, από τα πλασματοκύτταρα εκκρίνεται ως πενταμερής στην οποία τα πέντε μονομερή συγκρατούνται μεταξύ τους με δισουλφιδικούς δεσμούς που συνδέουν τις επικράτειες Cμ4/Cμ4 και Cμ3/Cμ3 των καρβοξυτελικών άκρων των βαριών αλυσίδων.

104 Ανοσοσφαιρίνη Μ (IgM) 2 Η IgM είναι η πρώτη τάξη που παράγεται στην πρωτογενή απόκριση έναντι ενός αντιγόνου και επίσης, είναι η πρώτη ανοσοσφαιρίνη που συντίθεται στα νεογνά. Εξαιτίας της πενταμερούς της δομής, με 10 θέσεις δέσμευσης αντιγόνου, η IgM του ορού έχει υψηλότερο σθένος από τους υπόλοιπους ισοτύπους. Ένα μόριο IgM μπορεί να δεσμεύσει 10 μόρια μικρών απτενίων, όμως, λόγω της στερεοχημικής παρεμπόδισης, μπορούν να δεσμευθούν ταυτόχρονα μόνο 5 ή λιγότερα μεγαλύτερα αντιγόνα.

105 Ανοσοσφαιρίνη Μ (IgM) 3 Εξαιτίας του υψηλού σθένους, η πενταμερής IgM είναι πιο δραστική από τους άλλους ισοτύπους στη δέσμευση αντιγόνου με πολλαπλά αντίγραφα επιτόπων, όπως π.χ. ιικά σωματίδια και ερυθροκύτταρα. Όταν επωαστούν ερυθροκύτταρα με ένα ειδικό αντίσωμα, δημιουργούν συσσωματώματα με μια διαδικασία γνωστή ως συγκόλληση (agglutination). Για παρόμοια συγκόλληση, απαιτούνται φορές περισσότερα μόρια IgG. Η IgM είναι, επίσης, πιο αποτελεσματική στην ενεργοποίηση του συμπληρώματος, για την οποία απαιτείται η πολύ κοντινή παρουσία δύο Fc περιοχών.

106 Ανοσοσφαιρίνη Μ (IgM) 4 Τα πέντε μονομερή διευθετούνται με τις Fc περιοχές τους προς το κέντρο του πενταμερούς και τις δέκα θέσεις δέσμευσης του αντιγόνου προς την περιφέρεια του μορίου. Κάθε πενταμερές περιέχει ένα επιπρόσθετο πολυπεπτίδιο συνδεδεμένο στην Fc περιοχή, που ονομάζεται αλυσίδα J (joining ­chain). Η αλυσίδα αυτή φαίνεται να είναι απαραίτητη για τον πολυμερισμό των μονομερών της πενταμερούς IgM και προστίθεται πριν την έκκρισή της.

107

108 Ανοσοσφαιρίνη Μ (IgM) 5 Εξαιτίας του μεγάλου της μεγέθους, η IgM δεν διαχέεται εύκολα και επομένως βρίσκεται σε χαμηλές συγκεντρώσεις στα μεσοκυτταρικά υγρά των ιστών. Η παρουσία της αλυσίδας J επιτρέπει στην IgM να δεσμεύεται σε υποδοχείς εκκριτικών κυττάρων, που τη μεταφέρουν κατά μήκος των επιθηλίων προς τις εξωτερικές εκκρίσεις των βλεννωδών μεμβρανών. Παρόλο ότι η IgA είναι ο κυρίαρχος ισότυπος των εκκρίσεων, η IgM παίζει σημαντικό συμπληρωματικό ρόλο ως εκκριτική ανοσοσφαιρίνη.

109 Ανοσοσφαιρίνη Α (IgA) Αποτελεί μόλις το 10-15% της συνολικής ανοσοσφαιρίνης του ορού, είναι η κυρίαρχη τάξη των εκκρίσεων όπως είναι το γάλα, το σάλιο, τα δάκρυα και η βλέννα των αναπνευστικών, ουρογεννητικών και πεπτικών σωλήνων. Στον ορό, η IgA υπάρχει κυρίως ως μονομερές, αλλά μερικές φορές απαντούν και οι πολυμερείς της μορφές (διμερής, τριμερής και τετραμερής), που περιέχουν μια αλυσίδα J .

110

111 Ανοσοσφαιρίνη Α (IgA) Η IgA των εκκρίσεων, γνωστή ως εκκριτική ΙgA (secretory IgA), απαντά ως διμερές ή ως τετραμερές, με μία αλυσίδα J και μια πολυπεπτιδική αλυσίδα που ονομάζεται εκκριτικό συστατικό (secretory component)

112 Ανοσοσφαιρίνη Α (IgA) 1 Η καθημερινή παραγωγή της εκκριτικής IgA είναι μεγαλύτερη από όλων των άλλων ισοτύπων. Τα εκκριτικά πλασματοκύτταρα, που παράγουν IgA, συγκεντρώνονται κατά μήκος των βλεννωδών επιφανειών. Κατά μήκος του λεπτού εντέρου, για παράδειγμα, υπάρχουν περισσότερα από 2,5 Χ1010 πλασματοκύτταρα που εκκρίνουν IgA, αριθμός που υπερβαίνει κατά πολύ το συνολικό αριθμό των πλασματοκυττάρων του μυελού των οστών, της λέμφου και του σπλήνα. Καθημερινά, ένας άνθρωπος παράγει 5-15 g εκκριτικής IgA στις βλεννώδεις εκκρίσεις

113 Ανοσοσφαιρίνη Α (IgA) 2 Η εκκριτική IgA εξυπηρετεί μια σημαντική λειτουργία στις βλεννώδεις επιφάνειες, που αποτελούν την κύρια πύλη εισόδου των περισσότερων παθογόνων οργανισμών. Επειδή είναι πολυμερής, η εκκριτική IgA μπορεί να αλληλεπιδρά με μεγάλα αντιγόνα, που διαθέτουν πολλαπλούς επιτόπους. Η δέσμευση της εκκριτικής IgA σε βακτηριακά και ιικά αντιγόνα εμποδίζει την προσκόλλησή τους στα βλεννώδη κύτταρα, αναστέλλοντας έτσι τις μολύνσεις

114 Ανοσοσφαιρίνη Α (IgA) 3 Συμπλέγματα εκκριτικής IgA και αντιγόνου παγιδεύονται εύκολα στη βλέννα και στη συνέχεια απομακρύνονται από βλεφαριδωτά επιθηλιακά κύτταρα της αναπνευστικής οδού ή με περισταλτικές κινήσεις του εντέρου. Έχει δειχθεί ότι η εκκριτική IgA παρέχει σημαντική άμυνα ενάντια σε βακτήρια όπως π.χ. της σαλμονέλας, της χολέρας και της γονόρροιας (Salmonella, Vibrio cholerae και Neisseria gonorrhoeae) και σε ιούς όπως π.χ. της πολυομυελίτιδας, της γρίπης και ρεοϊούς.

115 Ανοσοσφαιρίνη Α (IgA) 4 Το μητρικό γάλα περιέχει εκκριτική IgA και πολλά άλλα μόρια που βοηθούν στην προστασία του νεογνού ενάντια στις μολύνσεις κατά τη διάρκεια του πρώτου μήνα ζωής. Επειδή το ανοσοποιητικό σύστημα των νεογνών δεν είναι πλήρως λειτουργικό, το μητρικό γάλα παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της υγείας τους.

116 Ανοσοσφαιρίνη Ε (IgE) εξαιρετικά χαμηλή της συγκέντρωση (0,3 μg/ml). Τα αντισώματα της τάξης Ε συμμετέχουν στις αντιδράσεις υπερευαισθησίας που παρατηρούνται κατά τις αλλεργίες, όπως π.χ. ο πυρετός του χόρτου, το άσθμα, η κνίδωση και το αναφυλακτικό σοκ

117 Ανοσοσφαιρίνη Ε (IgE) δραστικότητα
Η IgE δεσμεύεται σε μεμβρανικούς υποδοχείς των βασεόφιλων του αίματος και των μαστοκυττάρων των ιστών. Η σύζευξη των συμπλεγμάτων IgE μορίων-αντιγόνου (αλλεργιογόνου) στους υποδοχείς επάγει τη μεταφορά των κοκκίων των βασεόφιλων και των μαστοκυττάρων προς την πλασματική τους μεμβράνη και την απελευθέρωση του περιεχομένου τους στο εξωκυτταρικό περιβάλλον, μια διαδικασία γνωστή ως ΑΠΟΚΟΚΚΊΩΣΗ πυροδότηση αλλεργικών αντιδράσεων.

118

119 Η αποκοκκίωση των μαστοκυττάρων που επάγεται τοπικά από την IgE μπορεί, επίσης, να επάγει την απελευθέρωση μεσολαβητών που διευκολύνουν την αναδιοργάνωση διαφόρων κυττάρων απαραίτητων για την άμυνα έναντι παρασίτων

120 Ανοσοσφαιρίνη D (IgD) ανακαλύφθηκε αρχικά σε ασθενή που έπασχε από πολλαπλό μυέλωμα και η μυελωματική του πρωτεΐνη δεν αντιδρούσε με κανένα από τα γνωστά αντι-ισοτυπικά αντισώματα (IgA, IgM και IgG). Η νέα τάξη, που ονομάστηκε IgD, έχει συγκέντρωση 30 μg/ml και αποτελεί το 0,2% της συνολικής ανοσοσφαιρίνης του ορού. Η IgD μαζί με την IgM αποτελούν τις κυρίαρχες μεμβρανικές ανοσοσφαιρίνες που εκφράζονται στα ώριμα Β κύτταρα και ο ρόλος της στη φυσιολογία των Β κυττάρων παραμένει άγνωστος. Μέχρι σήμερα δεν έχει ταυτοποιηθεί καμία δραστική λειτουργία για την IgD.

121 Αντιγονικοί καθοριστές των ανοσοσφαιρινών
Αντιγονικοί καθοριστές των ανοσοσφαιρινών Οι ανοσοσφαιρίνες, ως γλυκοπρωτεΐνες, μπορούν να δρουν ως ισχυρά ανοσογόνα και να προκαλούν ανοσοαπόκριση. Τέτοια αντι-Ig αντισώματα αποτελούν σημαντικά εργαλεία για τη μελέτη της ανάπτυξης των Β κυττάρων και των χυμικών αποκρίσεων. Οι αντιγονικοί καθοριστές ή επίτοποι των ανοσοσφαιρινικών μορίων κατατάσσονται σε 3 βασικές κατηγορίες ισότυποι, αλλότυποι και Ιδιότυποι και εντοπίζονται σε χαρακτηριστικές περιοχές του μορίου .

122

123 Ισότυπος Οι ισοτυπικοί καθοριστές αντιπροσωπεύουν τμήματα της σταθερής περιοχής, τα οποία διαφοροποιούν κάθε τάξη και υποτάξη της βαριάς αλυσίδας και της ελαφριάς αλυσίδας ανάμεσα στα είδη (Εικόνα 4-21α) κωδικοποιείται από διαφορετικό γονίδιο σταθερής περιοχής και όλα τα μέλη ενός είδους φέρουν τα ίδια γονίδια (που μπορούν να περιλαμβάνουν πολλαπλά αλληλόμορφα). Διαφορετικά είδη, έχουν διαφορετικά γονίδια και επομένως εκφράζουν ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΥΣ ΙΣΟΤΥΠΟΥΣ

124 Αντι-ισοτυπικά αντισώματα
Aν ένα αντίσωμα ενός είδους χορηγηθεί σε ζώο άλλου είδους, οι ισοτυπικοί καθοριστές θα αναγνωριστούν ως ξένοι και θα προκαλέσουν ανοσοαπόκριση. Αντι-ισοτυπικά αντισώματα χρησιμοποιούνται ευρύτατα για τον προσδιορισμό της τάξης ή υποτάξης των αντισωμάτων που παράγονται κατά τη διάρκεια της ανοσοαπόκρισης ή για το χαρακτηρισμό της τάξης του μεμβρανικού αντισώματος που υπάρχει στα Β κύτταρα.

125 Αλλότυπος Παρόλο που όλα τα ζώα ενός είδους μοιράζονται την ίδια ομάδα ισοτυπικών γονιδίων, υπάρχουν πολλά αλληλόμορφα μερικών από αυτά (Εικόνα 4-21β). Αυτά τα αλληλόμορφα κωδικοποιούν λεπτές αμινοξικές διαφορές, που ονομάζονται αλλοτυπικοί καθοριστές και απαντώνται σε μερικά ζώα του είδους. Το σύνολο των αλλοτυπικών καθοριστών που εκφράζεται από ένα αντίσωμα καθορίζει τον αλλότυπό (allotype) του

126

127 Αντίσωμα για αλλοτυπικούς καθοριστές μπορεί να παραχθεί με χορήγηση αντισωμάτων ενός ζώου σε άλλο ζώο του ίδιου είδους, το οποίο όμως διαθέτει διαφορετικούς αλλοτυπικούς καθοριστές. Μερικές φορές μπορεί να παραχθεί από τη μητέρα κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης σε απόκριση στους πατρικούς αλλοτυπικούς καθοριστές των ανοσοσφαιρινών του εμβρύου, καθώς επίσης και σε μεταγγίσεις αίματος.

128 Ιδιότυπος Η μοναδική αμινοξική αλληλουχία των VH και VL περιοχών ενός αντισώματος μπορεί να λειτουργήσει όχι μόνο ως θέση δέσμευσης του αντιγόνου, αλλά και ως αντιγονικός καθοριστής. Οι ιδιοτυπικοί καθοριστές σχετίζονται με τη διαμόρφωση των μεταβλητών περιοχών της βαριάς και της ελαφριάς αλυσίδας. Κάθε αντιγονικός καθοριστής της μεταβλητής περιοχής αναφέρεται ως ιδιότοπος (idiotope) (Εικόνα 4-21γ). Κάθε αντίσωμα θα παρουσιάζει πολλαπλούς ιδιοτόπους, μερικοί από τους οποίους αντιστοιχούν στη θέση δέσμευσης του αντιγόνου και άλλοι σε αλληλουχίες της μεταβλητής περιοχής, εκτός της θέσης δέσμευσης του αντιγόνου. Το άθροισμα των επιμέρους ιδιοτόπων ονομάζεται ιδιότυπος (idiotype) του αντισώματος.

129

130 ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙ-ΙΔΙΟΤΥΠΙΚΟΥ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΟΣ
Επειδή τα αντισώματα που παράγονται από μεμονωμένα Β κύτταρα που προέρχονται από τον ίδιο κλώνο έχουν πανομοιότυπες μεταβλητές περιοχές, όλα έχουν τον ίδιο ιδιότυπο. Αντι-ιδιοτυπικό αντίσωμα παράγεται με ελαχιστοποίηση των ισοτυπικών ή αλλοτυπικών διαφορών. Συχνά, αν ένα ομοιογενές αντίσωμα (όπως π.χ. μυελωματική πρωτεΐνη ή μονοκλωνικό αντίσωμα) χορηγηθεί σε γενετικά ταυτόσημο δέκτη, θα προκαλέσει το σχηματισμό αντι-ιδιοτυπικού αντισώματος για τους ιδιοτυπικούς καθοριστές.

131 Ο ΥΠΟΔΟΧΕΑΣ ΤΟΥ Β ΚΥΤΤΑΡΟΥ 1
Ο ΥΠΟΔΟΧΕΑΣ ΤΟΥ Β ΚΥΤΤΑΡΟΥ 1 ένα σοβαρό ερώτημα: πώς εμπλέκεται η mIg στην ενεργοποίηση του σήματος μετά την επαφή με ένα αντιγόνο; Το δίλημμα προκύπτει από το γεγονός ότι όλοι οι ισότυποι της mIg έχουν πολύ κοντή κυτταροπλασματική ουρά. Οι ουρές των IgM και IgD έχουν μόλις 3 αμινοξέα, της IgA 14 αμινοξέα και οι ουρές των IgG και IgE 28 αμινοξέα. Σε κάθε περίπτωση, η κυτταροπλασματική ουρά είναι πολύ κοντή για να μπορεί να συνδυαστεί με ενδοκυτταρικά σηματοδοτικά μόρια (π.χ. κινάσες τυροσίνης και G πρωτεΐνες)

132

133 Ο ΥΠΟΔΟΧΕΑΣ ΤΟΥ Β ΚΥΤΤΑΡΟΥ 2
Ο ΥΠΟΔΟΧΕΑΣ ΤΟΥ Β ΚΥΤΤΑΡΟΥ 2 η mIg δεν αποτελεί μόνη της τον υποδοχέα ενός αντιγόνου πάνω στη μεμβράνη του Β κυττάρου, αλλά, μάλλον ο υποδοχέας του Β κυττάρου (B cell receptor, BCR) είναι ένα διαμεμβρανικό πρωτεϊνικό σύμπλοκο που αποτελείται από την mIg και τα συνδεδεμένα με δισουλφιδικό δεσμό ετεροδιμερή Ig-α/Ig-β. Μόρια αυτού του ετεροδιμερούς συνδέονται με ένα μόριο mIg για να σχηματίσουν έναν BCR (Εικόνα 4-22).

134 ΕΝΕΡΓΟΠΟΊΗΣΗ ΤΟΥ ΣΉΜΑΤΟΣ ΜΕΤΆ ΤΗΝ ΕΠΑΦΉ ΜΕ ΈΝΑ ΑΝΤΙΓΌΝΟ
Η αλυσίδα Ig-α έχει κυτταροπλασματική ουρά αποτελούμενη από 61 αμινοξέα, ενώ η ουρά της αλυσίδας Ig-β έχει 48 αμινοξέα, ουρές αρκετά μακριές για να αλληλεπιδρούν με ενδοκυτταρικά σηματοδοτικά μόρια

135 Fc υποδοχείς πολλά κύτταρα διαθέτουν μεμβρανικές γλυκοπρωτεΐνες, γνωστές ως Fc υποδοχείς (Fc receptors, FcRs), που έχουν συγγένεια για τα Fc τμήματα των αντισωμικών μορίων. Οι υποδοχείς αυτοί είναι βασικοί για πολλές βιολογικές λειτουργίες των αντισωμάτων. μεταφορά των αντισωμάτων διαμέσου μεμβρανών και η μεταφορά της IgG από τη μητέρα στο έμβρυο διαμέσου του πλακούντα. επιτρέπουν την παθητική πρόσληψη αντισώματος από πολλούς κυτταρικούς τύπους, περιλαμβανομένων των Β και Τ λεμφοκυττάρων, ουδετερόφιλων, μαστοκυττάρων, εωσινόφιλων, μακροφάγων και φυσικών φονικών κυττάρων

136 Fc υποδοχείς Επομένως, οι Fc υποδοχείς παρέχουν έναν τρόπο με τον οποίο τα αντισώματα-δηλαδή τα προϊόντα του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος- μπορούν να επιστρατεύουν ρυθμιστικά κυτταρικά στοιχεία της έμφυτης ανοσίας, όπως τα μακροφάγα και τα φυσικά φονικά κύτταρα. Η δέσμευση των ανοσοσυμπλεγμάτων στους Fc υποδοχείς των μακροφάγων και ουδετερόφιλων δίνει ένα δραστικό σήμα για ενεργή φαγοκυττάρωσή (οψωνισμό) τους.

137 Fc υποδοχείς Στον άνθρωπο, ο Fc υποδοχέας των νεογνών (neonatal Fc receptor, FcRN) μεταφέρει τις IgGs από τη μητέρα στο έμβρυο κατά τη διάρκεια της κύησης και παίζει ρόλο στη ρύθμιση των επιπέδων τους στον ορό. Οι Fc υποδοχείς έχουν περιγραφεί για όλες τις τάξεις των ανοσοσφαιρινών. Έτσι, έχουν βρεθεί: ένας FcαR που δεσμεύει IgA, ένας FcεR που δεσμεύει IgE (Εικόνα 4-20) και διάφορες μορφές FcγR (RI, RII-A, RII-B1, RII-B2, RIII) ικανοί να δεσμεύουν IgG και τις υποτάξεις της στον άνθρωπο.

138

139 Η ΥΠΕΡΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ ΤΩΝ ΑΝΟΣΟΣΦΑΙΡΙΝΩΝ
Μεγάλοι αριθμοί μεμβρανικών πρωτεϊνών έχει δειχθεί ότι κατέχουν μια ή περισσότερες περιοχές ομόλογες της ανοσοσφαιρινικής επικράτειας. Κάθε μια από αυτές έχει χαρακτηριστεί ως μέλος της υπεροικογένειας των ανοσοσφαιρινών (immunoglobulin superfamily). Τα περισσότερα μέλη της υπεροικογένειας δεν μπορούν να δεσμεύσουν αντιγόνο. Έτσι, η χαρακτηριστική δομή της ανοσοσφαιρινικής αναδίπλωσης που υπάρχει σε τόσες πολλές μεμβρανικές πρωτεΐνες πρέπει να έχει κάποια άλλη λειτουργία εκτός της δέσμευσης αντιγόνου. Μια πιθανότητα είναι ότι η ανοσοσφαιρινική αναδίπλωση μπορεί να διευκολύνει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μεμβρανικών πρωτεϊνών.

140 Εκτός από τις ανοσοσφαιρίνες, οι ακόλουθες πρωτεΐνες, είναι χαρακτηριστικοί αντ­­ι­­πρόσωποι της υπεροικογένειας (Εικόνα 4-24): ‑Ετεροδιμερές Ig-α/Ig-β, τμήμα του BCR ‑Poly-Ig υποδοχέας, που αποτελεί το εκκριτικό συστατικό των εκκριτικών IgA και IgM ‑Υποδοχέας Τ κυττάρου ‑Επικουρικές πρωτεΐνες Τ κυττάρου, όπως: CD2, CD4, CD8, CD28 και οι γ, δ και ε αλυσίδες του CD3 ‑Μόρια MHC τάξης Ι και τάξης ΙΙ ‑β2-μικροσφαιρίνη, μια αμετάβλητη πρωτεΐνη που συνδέεται με μόρια MHC τάξης Ι ‑Διάφορα μόρια κυτταρικής προσκόλλησης, όπως: VCAM-1, ICAM-1, ICAM-2 και LFA-3 ‑Αυξητικός παράγοντας των αιμοπεταλίων κ.ά

141

142 ΜΟΝΟΚΛΩΝΙΚΑ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ

143 τα περισσότερα αντιγόνα έχουν πολλαπλούς επιτόπους και επομένως επάγουν πολλαπλασιασμό και διαφοροποίηση ποικιλίας κλώνων Β κυττάρων, καθένας από τους οποίους προέρχεται από ένα Β κύτταρο που αναγνωρίζει ένα συγκεκριμένο επίτοπο. Τα αντισώματα του ορού που προκύπτουν είναι ετερογενή, παράγοντας ένα μίγμα αντισωμάτων, καθένα από τα οποία είναι ειδικό για έναν επίτοπο. Μία, πολυκλωνική αντισωμική (polyclonal antibody) απόκριση, διευκολύνει τον εντοπισμό, τη φαγοκυττάρωση και τη λύση του αντιγόνου μέσω του ????. Επομένως, έχει σαφή πλεονεκτήματα για τον οργανισμό in vivo.

144 Η ετερογένεια των αντισωμάτων που αυξάνει την ανοσολογική άμυνα in vivo, συχνά μειώνει την αποτελεσματικότητα του ορού για διάφορες χρήσεις in vitro. Για τους περισσότερους ερευνητικούς, διαγνωστικούς και θεραπευτικούς σκοπούς, προτιμώνται τα μονοκλωνικά αντισώματα (monoclonal antibodies) που προέρχονται από έναν κλώνο και επομένως είναι ειδικά για ένα μεμονωμένο επίτοπο

145 Μελέτη της παθογόνου δράσης των αντιγόνων μεμβράνης του πρωτόζωου L
Μελέτη της παθογόνου δράσης των αντιγόνων μεμβράνης του πρωτόζωου L.donovani Voyiatzaki, Chrysa (1999, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ)),

146 ΜΟΝΟΚΛΩΝΙΚΑ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ
Η άμεση βιοχημική απομόνωση ενός μονοκλωνικού αντισώματος από ένα παρασκεύασμα πολυκλωνικού αντι­ορού είναι πολύ δύσκολη. Το 1975, ο George Kφhler και ο Cesar Milstein ανέπτυξαν μια μέθοδο για την παραγωγή μονοκλωνικού αντισώματος, που έγινε γρήγορα τεχνολογία αιχμής στην ανοσολογία. Με τη σύντηξη ενός φυσιολογικού Β κυττάρου που παράγει αντίσωμα με ένα μυελωματικό κύτταρο (δηλαδή ένα καρκινικό κύτταρο), μπόρεσαν να παράγουν ένα υβριδικό κύτταρο, που ονομάστηκε υβρίδωμα (hybridoma) και διέθετε τις ιδιότητες της αθανασίας του μυελωματικού κυττάρου και της έκκρισης αντισώματος του Β κυττάρου.

147 ΜΟΝΟΚΛΩΝΙΚΑ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ

148 ΜΟΝΟΚΛΩΝΙΚΑ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ
Οι κλώνοι των υβριδίων-κυττάρων που εκκρίνουν μεγάλες ποσότητες μονοκλωνικού αντισώματος, μπορούν να καλλιεργηθούν απεριόριστα. Η ανάπτυξη τεχνικών για την παραγωγή μονοκλωνικών έδωσαν στους ανοσολόγους ένα δυναμικό και αξιόπιστο ερευνητικό εργαλείο. Η σημασία της δουλειάς των Kφhler και Milstein αναγνωρίστηκε όταν τιμήθηκαν με βραβείο Nobel.

149 Τα μονοκλωνικά αντισώματα έχουν σημαντικές κλινικές εφαρμογές
πολύ χρήσιμοι διαγνωστικοί και θεραπευτικοί παράγοντες στην κλινική Ιατρική. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν κυρίως ως διαγνωστικοί παράγοντες in vitro. Μονοκλωνικά αντισώματα-διαγνωστικοί παράγοντες είναι τα προϊόντα για την ανίχνευση της εγκυμοσύνης, τη διάγνωση πολυάριθμων παθογόνων μικροοργανισμών, τη μέτρηση των επιπέδων διαφόρων φαρμάκων στο αίμα, την ταυτοποίηση ιστοσυμβατών αντιγόνων και την ανίχνευση αντιγόνων που απελευθερώνονται από καρκινικούς όγκους.

150 Επισημασμένα μονοκλωνικά αντισώματα μπορούν, επίσης, να χρησιμοποιηθούν in vivo, για τον προσδιορισμό ή την ταυτοποίηση καρκινικών αντιγόνων, επιτρέποντας την έγκαιρη διάγνωση κάποιων πρωτογενών ή μεταστατικών καρκίνων σε ασθενείς. Για παράδειγμα, ένα μονοκλωνικό αντίσωμα ειδικό για τον καρκίνο του μαστού επισημαίνεται με 131Ι και εισάγεται στο αίμα για να ανιχνευθεί η μετάσταση του όγκου σε γειτονικούς λεμφαδένες. Η τεχνική της τοπογραφικής ανάλυσης του μονοκλωνικού αυτού αντισώματος μπορεί να επιβεβαιώσει μεταστάσεις καρκίνου του μαστού, που διαφορετικά θα ήταν αδύνατο να εντοπιστούν με άλλες λιγότερο ευαίσθητες τεχνικές

151 Πρόσφατα, η διαθεσιμότητα μονοκλωνικών αντισωμάτων και η δυνατότητα της «ανθρωποποίησής» τους με τεχνικές γενετικής μηχανικής έχει δώσει νέα ώθηση στο πεδίο αυτό. Στις πρώιμες προσπάθειες χρησιμοποίησης μονοκλωνικών αντισωμάτων ποντικού για θεραπεία στον άνθρωπο υπήρχε μεγάλη πιθανότητα επαγωγής μιας ισχυρής αντίδρασης ενάντια σε αυτές τις ξένες πρωτεΐνες. Σήμερα, τα νεότερα προϊόντα παράγονται σε ανθρώπινα συστήματα ή με τη χρήση γενετικής μηχανικής ενσωματώνονται οι V περιοχές ή οι CDRs μη ανθρώπινων αντισωμάτων στις C περιοχές και στις δομές ανθρώπινων αντισωμάτων, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί η πιθανότητα έγερσης μιας ανοσολογικής απόκρισης εναντίον τους.

152 Οι κύριες περιοχές στις οποίες η θεραπεία με αντισώματα είναι αποδεδειγμένα χρήσιμη είναι η αντιμετώπιση του καρκίνου και η ύφεση νοσημάτων των αρθρώσεων. Τα προϊόντα Rituxan (γενόσημη ονομασία rituximab) για τη θεραπεία μη-Hodgkin’s λεμφώματος και Remicade (γενόσημη ονομασία infliximab) ή Humira (adalimumab) για τη ρευματοειδή αρθρίτιδα βρίσκονται ανάμεσα στα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα. Οι γενόσημες ονομασίες των φαρμάκων αντανακλούν τον τύπο του αντισώματος. Για παράδειγμα, η κατάληξη -umab υποδηλώνει ένα ανθρώπινο μονοκλωνικό αντίσωμα, ενώ -imab υποδηλώνει ένα χιμαιρικό αντίσωμα δηλαδή ένα αντίσωμα που περιέχει αλληλουχίες από άνθρωπο και ένα άλλο είδος.

153 Εκείνο που διαχωρίζει μια αλληλεπίδραση αντιγόνου-αντισώματος από μια αλληλεπίδραση ενζύμου-υποστρώματος είναι ότι το αντίσωμα δεν μεταβάλλει το αντιγόνο, ενώ το ένζυμο καταλύει μια χημική μεταβολή του υποστρώματός του.