ответы на вопросы по иммунологии. Исторические этапы взаимодействия человека с инфекцией

• Название: Исторические этапы взаимодействия человека с инфекцией
• Анкор: ответы на вопросы по иммунологии
• Дата: 11.06.2020
• Размер: 445.09 Kb.
• Имя файла: 1-31.docx
• Тип: Книга; #129530
• страница: 5 из 6

21) Иммуноглобулины. IgG как фактор гуморального иммунитета. Особенности организации молекулы. Субклассы. Биологическая роль IgG различных подклассов. Рецепторы для IgG. Возрастные особенности продукции

Ig G. Мономеры, включают четыре субкласса. Концентрация в крови - от 8 до 17 г/л, период полураспада- около 3- 4 недель. Это основной класс иммуноглобулинов, защищающих организм от бактерий, токсинов и вирусов. В наибольшем количестве IgG- антитела вырабатываются на стадии выздоровления после инфекционного заболевания (поздние или 7S антитела), при вторичном иммунном ответе. IgG1 и IgG4 специфически (через Fab- фрагменты) связывают возбудителей (опсонизация), благодаря Fc- фрагментам IgG взаимодействуют с Fc- рецепторам фагоцитов, способствуя фагоцитозу и лизису микроорганизмов. IgG способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент. Только IgG способны транспортироваться через плаценту от матери к плоду (проходить через плацентарный барьер) и обеспечивать защиту материнскими антителами плода и новорожденного. В отличие от IgM- антител, IgG- антитела относятся к категории поздних - появляются позже и более длительно выявляются в крови.

22) Иммуноглобулины. IgА как фактор гуморального иммунитета. Особенности организации молекулы. Биологическая роль. Распределение в организме. Субклассы. Рецепторы для IgA. Возрастные особенности продукции.

Иммуноглобулин класса А. Существует в сывороточной и секреторной формах. Около 60 % I всех IgA содержится в секретах слизистых. Сывороточный IgA:На его долю приходится около 10—15 % всех сывороточных Ig. В сыворотке крови здорового взрослого человека содержится около 2,5 г/л IgA, максимум достигается к 10-летнему возрасту. Период полураспада IgA — 6 дней.

IgA — мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра (т. е. 2-валентный), молекуляр­ную массу около 170 кДа и константу седи­ментации 7S. Различают подтипы А1 и А2.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В_а) и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью. Может быть неполным антителом. Не связывает комплемент.

Не проходит через плацентар­ный барьер.

IgA обеспечивает:

1. 
   нейтрализацию,
   
2. 
   опсонизацию
   
3. 
   маркирование антигена,
   
4. 
   осуществля­ет запуск АТ зависимой клеточноопосредованной цитотоксичности.
   

Секреторный IgA:В отличие от сывороточ­ного, секреторный IgA (slgA) существует в полимерной форме в виде ди- или тримера (4- или 6-валентный) и содержит J- и S-nenтиды. Молекулярная масса 350 кДа и выше, константа седиментации 13S и выше.

Синтезируется В_а-лимфоцитами и их по­томками — плазматическими клетками соответствующей специализации только в пре­делах слизистых и выделяется в их секреты. Объем продукции может достигать 5 г в сутки. Пул slgA считается самым многочисленным в организме — его количество превышает суммарное содержание IgM и IgG. В сыворотке крови slgA не обнаруживается.

Формирование молекулы slgA происходит при прохождении через эпителиальную клетку, где он присоединяется к секреторному компо­ненту. На базальной и латеральной поверхности эпителиальная клетка несет рецептор к J-цепи полимерной молекулы Ig (JR). Образующийся после взаимодействия этого рецептора с поли­мерной молекулой IgA комплекс эндоцитируется клеткой в виде везикулы. Затем везикула переносится к апикальной поверхности эпителиоцита, где JR подвергается ферментативному расщеплению. В итоге IgA высвобождается в слизистый секрет просвета органа уже в секре­торной форме — оставшийся прикрепленным к молекуле Ig фрагмент JR является S-цепью.

Секреторная форма IgA — основной фак­тор специфического гуморального местного иммунитета слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и респираторного тракта. Благодаря S-цепи он устойчив к действию протеаз. slgA не активи­рует комплемент, но эффективно связывается с антигенами и нейтрализует их. Он препятс­твует адгезии микробов на эпителиальных клетках и генерализации инфекции в преде­лах слизистых.

23) Иммуноглобулины класса Е как фактор гуморального иммунитета. Особенности организации молекулы. Свойства. Биологическая роль. Рецепторы для IgE. Клиническое значение повышенного уровня общего IgE.

Иммуноглобулин класса Е. Называют так­же реагином. Содержание в сыворотке крови крайне невысоко — примерно 0,00025 г/л. Обнаружение требует применения специаль­ных высокочувствительных методов диагнос­тики. Молекулярная масса — около 190 кДа, константа седиментации — примерно 8S, мо­номер. На его долю приходится около 0,002 % всех циркулирующих Ig. Этот уровень дости­гается к 10—15 годам жизни.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В_е) и плазматическими клетками преиму­щественно в лимфоидной ткани бронхолегочного дерева и ЖКТ.

Не связывает комплемент.

Не проходит че­рез плацентарный барьер.

Обладает выражен­ной цитофильностыо — тропностью к тучным клеткам и базофилам. Участвует в развитии гиперчувствительности немедленного типа — реакция I типа.

24) Генетические механизмы разнообразия антител: множественность генных сегментов и генетическая рекомбинация, соматические гипермутациии созревание аффинности

Генетические механизмы разнообразия антител

В незрелой клетке-предшественнице имеются миллионы генов, несущих информацию о структуре иммуноглобулинов, которые при дифференцировке лишь активируются. Для каждой L- и Н- цепи антител должно быть не менее 2х генов (для С- и V- фрагментов). Особенно много должно быть генов для V – фрагментов, так как они отличаются большим разнообразием и ответственны за специфичность антител. В организме млекопитающих число генетических элементов, ответственных за образование Ig ≈2 тыс, а разнообразие молекул Ig оценивается десятками миллионов.

По расчетам некоторых авторов вариабельность может составлять 10⁹ сочетаний. В геноме человека и животных просто не хватило бы генетического материала, если каждый Ig кодировался бы уникальным геном. Поэтому эволюционно возникло и закрепилось отбором несколько механизмов, обеспечивающих бесконечное генетическое разнообразие антител при «минимальных затратах» ДНК. Основные из них следующие:

1. 
   Соматические рекомбинации
   
2. 
   Соматические мутации
   
3. 
   Неточность сплайсинга
   

Похожие механизмы работают и для обеспечения разнообразия других молекул: рецепторных Т-клеток, молекул МНС.

Разнообразие потенциальных антигенов - 10¹⁶.

Гены, кодирующие полипептидные цепи антител подразделяются на три кластера, которые расположены на трех различных хромосомах: два локуса для генов легких цепей (К² и Л²²) и один (Н¹⁴)хромосом для гена тяжелых цепей.

В 1975-1976 гг. в лаборатории Тонегава был открыт феномен рекомбинации ДНК в соматических клетках. В незрелых лимфоцитах нет сформированных генов, с которых снималась бы информация о структуре L- и Н- цепей, а имеются лишь сегменты (мини – гены) будущих генов. Гены в недифференцированных лимфоцитах как бы разорваны, их сегменты в ДНК разбросаны и отделены друг от друга иногда тысячами пар нуклеотидов. При созревании лимфоцитов происходит сближение и объединение в один L- и Н- ген разных сегментов, несущих информацию о вариабельных доменах L- и Н- цепей. Так в ДНК незрелых лимфоцитов для легких цепей имеются Vl-сегменты, контролирующие первые 95-100 аминокислот вариабельного домена, J-сегменты контролирующие другие 12-15 аминокислот V-домена и Cl-сегмент, контролирующий последовательность аминокислот в С-домене.

Для тяжелых цепей – Vh-домена, Д-сегменты и J-сегменты, каждый из которых несет информацию о 10-15 аминокислот их Vh-домена, а Т-тяж Сн- сегмент, кодирующий последовательность аминокислот Сн-доменах.

Количество V-, J-, Д- сегментов различно у разных животных.

У человека гены вариабельных областей содержат V-сегментов для Lk –цепей- 40, для Lj-цепей ≈30, для Н-цепей≈50; Д-сегментов для Н-цепей≈30, J-сегментов для Lk-цепей-5, для Lj-4; для Н-цепей – 6.

При созревании В-лимфоцитов происходит перегруппировка ДНК и наблюдается случайная V(D)J- рекомбинации. В результате имеет место не только сближение «разорванных» по молекуле ДНК вариабельных и константных областей, но и энхансеров (усилителей), находящихся в интроне между J- и С- участками и в дистальной области за С-генами.

В результате рекомбинации V-область каждой L-цепи кодируется последовательностью ДНК, собираемой из одного Vl-сегмента и одного J-сегмента, область каждой Н-цепи – из одного Vh-сегмента, одного Д-сегмента и одного J-сегмента. Комбинационное разнообразие, возникающее при сборке мини-генов дает возможность появления в ДНК зрелых лимфоцитов огромного количества специфических Vl – и Vh- областей, несущих информацию о миллионах АГ связывающих участков антител. Вся остальная ДНК V-, Д- и J- областей, не вошедших в рекомбинантные VJ и VДJ- последовательности вырезается и выбрасывается из генома в виде кольцевые ДНК.

В процессе онтогенеза организма, а также развитие иммунного ответа происходит «переключение классов» Ig: с Д- на М- или с М- на G-. На генетическом уровне это обеспечивается заменой одного Сн-гена на другой путем рекомбинации. Этот процесс не затрагивает ни Vl- гены, ни Vh-гена.

Сочетание V- и J-, V- и Д-, Д- и J- фрагментов происходит случайно, поэтому получается бесконечное разнообразие антитело + гены вариабельных доменов имеют очень высокий уровень мутаций – 2-4% (обычный показатель 0, 0001%). Этот феномен (мутации) играет очень важную роль при вторичном иммунном ответе, что приводит к возникновению Ig с более высокой аффинностью. Феномен рекомбинации в ДНК соматических клеток выявлен только у лимфоцитов, он отсутствует в каких-либо других клетках млекопитающих других организмах.

Рекомбинации для ТкР и МНС, но гипермутагенез только для генов Ig.

Рекомбинация ДНК Ig происходит в костном мозге во время лимфопоэза В- лимфоцитов, а гипермутагенез – во время иммуногенеза, т. е. после распознавания антигенов (локализованных в фолликулах лимфоузлов, селезенки и слизистой оболочки).

Завершившие лимфопоэз В-лимфоциты любого клона до их стимуляции экспрессируют Ig М и Д.

Переключение на синтез IgA, происходит после распознавания антигенов и под воздействием определенных цитокинов Т-лимфоцитов и молекул клеточной мембраны Т-лимфоцитов (СД40L).

При этом к ранее перестроенной комбинации VDJ присоединяется какой-либо из Сн – генов (81, 82, 83, 84, Е, 21,22). При завершении переключения изотипов в В-лимфоциты. ДНК неиспользованных С-генов элиминируется в виде кольцевых структур, а В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку, продуцирующую антитела.

25) Иммуноглобулины. Переключение синтеза изотипов цепей Ig в процессе иммунного ответа. Контроль синтеза Ig отдельных классов

Случайная рекомбинация генов тяжелой цепи иммуноглобулинов в процессе дифференцировки В-лимфоцитов

В начале последовательности генов, кодирующих легкие и тяжелые цепи, в их 5^'-конце, локализован экзон, кодирующий сигнальный, или лидерный (L) пептид, который позволяет синтезированным легким и тяжелым цепям перемещаться через эндоплазматический ретикулум в комплекс Гольджи. Там перед объединением легких и тяжелых цепей иммуноглобулина в единую молекулу этот сигнальный пептид отщепляется.

Общая схема реорганизации генов для тяжелых цепей иммуноглобулинов та же, что и для легких цепей. Однако, в отличие от генов легких цепей, включающих только один ген константной области, у человека имеется 9 С-генов, кодирующих постоянные участки тяжелых цепей иммуноглобулинов разных изотипов. Поочередное объединение одного и того же VDJ-генного сегмента с С_μ, С_δ ,С_γ , С_ε и С_α генами лежит в основе переключения синтеза разных изотипов иммуноглобулинов В-лимфоцитами одного и того же клона. В процессе синтеза и секреции иммуноглобулинов обязательным этапом является рекомбинация генов тяжелых и легких цепей, заключающаяся в удалении интронов и соединении экзонов с последующей транскрипцией, которая приводит к образованию незрелой пре-мРНК. Затем происходит сплайсинг пре-мРНК, в процессе которого вырезаются интроны и объединяются экзоны, образуя зрелую мРНК (процессинг РНК), при считывании информации с которой осуществляется синтез белка. Таким образом происходит синтез легких цепей иммуноглобулинов.

Генетический контроль синтеза тяжелых цепей иммуноглобулинов осуществляется с помощью механизма альтернативного сплайсинга. При альтернативном сплайсинге вырезаются не только все интроны, но и некоторые экзоны. В результате при считывании информации с одного и того же участка ДНК образуются разные варианты мРНК, на матрице которой синтезируются несколько отличающиеся молекулы белка. По механизму альтернативного сплайсинга осуществляется процессинг пре-мРНК, приводящий к образованию различных изотипов иммуноглобулинов. При этом в процессе альтернативного сплайсинга пре-мРНК, кодирующей всю тяжелую цепь молекулы иммуноглобулина определенной специфичности, в молекуле зрелой мРНК остается один из 9 С-генов, кодирующий один из изотипов иммуноглобулинов, в то время как вырезаются С-гены, кодирующие остальные 8 изотипов. В процессе переключения изотипов меняются экспрессируемые в зрелой мРНК С-гены: от Сμ до Сα.

Этот же механизм лежит в основе синтеза мембранной (рецепторной) и секретируемой формы иммуноглобулинов. В состав локуса, контролирующего синтез тяжелой цепи IgM, входят два специализированных экзона (М₁ и М₂), которые кодируют трансмембранный и цитоплазматический участки тяжелой цепи мембраносвязанного рецепторного IgМ, которые обеспечивают встраивание молекулы рецепторного IgМ в мембрану В-клетки. В секретируемой форме мономерного IgМ эти участки отсутствуют. Схема альтернативного сплайсинга при синтезе мембранной и секретируемой форм IgМ представлена рис. 24.

Помимо случайной рекомбинации наследуемых генов иммуноглобулинов (генов зародышевой линии), определенный вклад в формирование разнообразия клонов В-лимфоцитов вносит процесс соматических гипермутаций (затрагивает только V-домен), происходящий в герминативных центрах лимфоидных фолликулов в процессе размножения В-лимфоцитов, активированных в результате распознавания соответствующих антигенов.

26) Иммуноглобулины. Фазы синтеза антител. Динамикапродукции антител при первичном и вторичном иммунном ответе. Особенности формирования и функционирования клеток памяти.

Способность к образованию ан­тител появляется во внутриутробном периоде у 20-недельного эмбриона; после рождения начинается собственная продукция иммуноглобулинов, которая увеличивается до наступления зре­лого возраста и несколько снижается к старости. Динамика об­разования антител имеет различный характер в зависимости от силы антигенного воздействия (дозы антигена), частоты воздействия антигена, состояния организма и его иммунной системы. При первичном и повторном введении антигена динамика антителообразования также различна и протекает в несколько ста­дий. Выделяют латентную, логарифмическую, стацио­нарную фазу и фазу снижения.




В латентной фазе происходят переработка и представление антигена иммунокомпетентным клеткам, размножение клона клеток, специализированного на выработку антител к данному антигену, начинается синтез ан­тител. В этот период антитела в крови не обнаруживаются.

Во время логарифмической фазы синтезированные антитела высво­бождаются из плазмоцитов и поступают в лимфу и кровь.

В ста­ционарной фазе количество антител достигает максимума и ста­билизируется, затем наступает фаза снижения уровня антител. При первичном введении антигена (первичный иммунный от­вет) латентная фаза составляет 3—5 сут, логарифмическая — 7— 15 сут, стационарная — 15—30 сут и фаза снижения — 1—6 мес и более. Особенностью первичного иммунного ответа является то, что первоначально синтезируется IgM, а затем IgG.

В отличие от первичного иммунного ответа при вторичном введении антигена (вторичный иммунный ответ) латентный период укорочен до нескольких часов или 1—2 сут, логарифми­ческая фаза характеризуется быстрым нарастанием и значитель­но более высоким уровнем антител, который в последующих фазах длительно удерживается и медленно, иногда в течение не­скольких лет, снижается. При вторичном иммунном ответе в отличие от первичного синтезируются главным образом IgG.

Такое различие динамики антителообразования при первич­ном и вторичном иммунном ответе объясняется тем, что после первичного введения антигена в иммунной системе формирует­ся клон лимфоцитов, несущих иммунологическую память о данном антигене. После повторной встречи с этим же антиге­ном клон лимфоцитов с иммунологической памятью быстро раз­множается и интенсивно включает процесс антителогенеза.

Очень быстрое и энергичное антителообразование при повтор­ной встрече с антигеном используется в практических целях при необходимости получения высоких титров антител при произ­водстве диагностических и лечебных сывороток от иммунизиро­ванных животных, а также для экстренного создания иммуни­тета при вакцинации

27) Методы количественного определения иммуноглобулинов.

Количественное содержание иммуноглобулинов является основным показателем гуморального иммунитета. Уровень иммуноглобулинов – один из показателей, используемых для оценки иммунного статуса человека. Все методы, применяемые для количественного определения иммуноглобулинов, основаны на взаимодействии антиген-антитело:

– иммунодиффузия в геле (можно определять IgG, IgA, IgM, IgD)

– иммуноэлекрофорез (можно определять IgG, IgA, IgM, IgD)

– фотометрия (можно определять IgG, IgA, IgM, IgD)

– иммуноферментный анализ, радиоиммунный анализ (все классы и субклассы иммуноглобулинов, IgE, секреторные иммуноглобулины, специфические антитела).

Иммунодиффузия в геле основана на использовании гелевых носителей для локализации образующегося в результате взаимодействия антигена и антитела преципитата, который выпадает в виде визуально определяемых полос или зон. Метод простой радиальной иммунодиффузии был впервые предложен Манчини в 1963 г. Принцип метода заключается в том, что на ровную поверхность равномерным слоем наносят гель, содержащий антитела (антитела к иммуноглобулинам). В геле вырезают лунки и заполняют их раствором антигена (иммуноглобулины в составе сыворотки крови или другой биологической жидкости). Молекулы антигена радиально диффундируют из лунки и, встретившись с антителами, образуют кольцо преципитации. Площадь кольца прямо пропорциональна концентрации геля в лунке. Этот метод рекомендован ВОЗ (1981) при подозрении на наличие первичного иммунодефицита.

К фотометрическим методам определения иммуноглобулинов относят нефелометрию и турбидиметрию. Взаимодействие раствора антигена с моноспецифической сывороткой приводит к образованию иммунных комплексов. Эти иммунные комплексы рассеивают проходящий световой поток, интенсивность которого можно измерить. Нефелометрия регистрирует световой поток, который рассеивается под определенным углом иммунными комплексам, взвешенными в оптически прозрачной среде. Турбидиметрия регистрирует свет, поглощаемый комплексами антиген-антитело. Интенсивность рассеянного света или разность светового потока прямо пропорциональна величине и числу иммунных комплексов.