Specifická imunitaSpecifická imunitaúvod pro ELISA seminářúvod pro ELISA seminář

BigyBigy

20. září 200620. září 2006

Tři linie obranyTři linie obrany

• První liniePrvní linie– kůže, sekrety kůžekůže, sekrety kůže

• druhá liniedruhá linie– fagocytující bílé krvinky fagocytující bílé krvinky – antimikrobiální proteinyantimikrobiální proteiny– zánětzánět

• třetí linietřetí linie– lymfocyty, lymfocyty,

immunoglobulinyimmunoglobuliny

Nespecifická obrana (vrozená)

Specifická obrana (získaná)

Specifická imunitaSpecifická imunita

• Třetí linie obrany: lymfocytyTřetí linie obrany: lymfocyty

• jakmile se setká patogen (např. jakmile se setká patogen (např. mikroorganismus) s lymfocyty, rozběhne se mikroorganismus) s lymfocyty, rozběhne se v těle selektivní specifická imunitní odpověď v těle selektivní specifická imunitní odpověď proti tomuto konkrétnímu patogenuproti tomuto konkrétnímu patogenu

• buňky imunitního systému jsou schopny buňky imunitního systému jsou schopny reagovat na všechny cizorodé látky, včetně reagovat na všechny cizorodé látky, včetně buněk rakovinových nádorů a buněk rakovinových nádorů a transplantovaných orgánůtransplantovaných orgánů

Specifická imunitaSpecifická imunitazákladní pojmyzákladní pojmy

• Existují dva druhy lymfocytů:Existují dva druhy lymfocytů: – T lymfocyty T lymfocyty – B lymfocytyB lymfocyty

• oba typy lymfocytů kolují v krvi a lymfě a jsou oba typy lymfocytů kolují v krvi a lymfě a jsou koncentrovány ve slezině, lymfatických uzlících a koncentrovány ve slezině, lymfatických uzlících a dalších lymfatických tkáníchdalších lymfatických tkáních

• antigenantigen = = antiantibody body gengeneratorerator = cizí molekula, = cizí molekula, vyvolávající specifickou imunitní odpověď vyvolávající specifickou imunitní odpověď (molekuly na povrchu virů, bakterií, prvoků, (molekuly na povrchu virů, bakterií, prvoků, parazitických ploštěnců či hlístic, transplantovaných parazitických ploštěnců či hlístic, transplantovaných tkání, pyl, toxiny včelího bodnutí, ...)tkání, pyl, toxiny včelího bodnutí, ...)

Specifická imunitaSpecifická imunitazákladní pojmyzákladní pojmy

• antibodyantibody = proteiny produkované B = proteiny produkované B lymfocyty proti konkrétnímu antigenulymfocyty proti konkrétnímu antigenu

• antigenní receptoryantigenní receptory = membránové = membránové antibody = =membránové immunoglobuliny antibody = =membránové immunoglobuliny = molekuly protilátek, které jsou navázány = molekuly protilátek, které jsou navázány na povrchu B a T lymfocytů a které jsou na povrchu B a T lymfocytů a které jsou schopny se navázat na konkrétní antigenschopny se navázat na konkrétní antigen

• T lymfocyty mají immunoglobuliny navázané na T lymfocyty mají immunoglobuliny navázané na povrchu svých buněk, ale na rozdíl od B lymfocytů je povrchu svých buněk, ale na rozdíl od B lymfocytů je nikdy netvoří jako volnénikdy netvoří jako volné

Antigenní determinanty Antigenní determinanty = epitopy= epitopy

Specifická imunitaSpecifická imunita• Jednotlivý B nebo T lymfocyt nese na svém Jednotlivý B nebo T lymfocyt nese na svém

povrchu asi 100 000 receptorů pro antigen, v povrchu asi 100 000 receptorů pro antigen, v jedné konkrétní buňce jsou všechny tyto jedné konkrétní buňce jsou všechny tyto receptory stejnéreceptory stejné

• Když se kmenová buňka mění v B nebo T Když se kmenová buňka mění v B nebo T lymfocyt, různé segmenty genů pro lymfocyt, různé segmenty genů pro immunoglobuliny se komplikovaným procesem immunoglobuliny se komplikovaným procesem skládají k sobě, čímž vznikne téměř nekonečná skládají k sobě, čímž vznikne téměř nekonečná varianta genů kódujících immunoglobulinyvarianta genů kódujících immunoglobuliny

• lymfocyty jsou tak již dopředu připraveny se lymfocyty jsou tak již dopředu připraveny se navázat k jakémukoli antigenu a reagují dokonce navázat k jakémukoli antigenu a reagují dokonce i na antigeny uměle vytvořené člověkemi na antigeny uměle vytvořené člověkem

Klonální selekceKlonální selekce

Klonální selekceKlonální selekce

• Ačkoli se mikroorganismus v těle Ačkoli se mikroorganismus v těle setkává s mnoha B a T buňkami, setkává s mnoha B a T buňkami, naváže se pouze na lymfocyty, naváže se pouze na lymfocyty, nesoucí na svém povrchu antigenní nesoucí na svém povrchu antigenní receptory, schopné se navázat k jeho receptory, schopné se navázat k jeho antigenůmantigenům

• tím podnítí B lymfocyt k tomu, aby se tím podnítí B lymfocyt k tomu, aby se začal dělit a diferencovatzačal dělit a diferencovat

Klonální selekceKlonální selekce

• nakonec se B lymfocyt diferencuje do dvou nakonec se B lymfocyt diferencuje do dvou klonů buněk:klonů buněk:– efektorové buňkyefektorové buňky - krátce žijící buňky, - krátce žijící buňky,

bojující s daným antigenembojující s daným antigenem– paměťové buňkypaměťové buňky - dlouho žijící buňky, - dlouho žijící buňky,

nesoucí na svém povrchu receptor pro nesoucí na svém povrchu receptor pro daný antigendaný antigen

Kolnální selekceKolnální selekceopakováníopakování

Efektorovébuňky

Paměťové buňky

Mnoho různýchB lymfocytův těle

Antigen, který se naváže na velmi malé množství B buněk z široké palety různých, tyto buňky podnítí k tomu, aby z nich vzniklo tisíce buněk, všechny určeny k boji s tímto antigenem

Primární imunitní odpověďPrimární imunitní odpověď• Selektivní proliferace a diferenciaceSelektivní proliferace a diferenciace

(množení a rozrůznění na efektorové a paměťové)(množení a rozrůznění na efektorové a paměťové) lymfocytů, které nastávají po první lymfocytů, které nastávají po první setkáním se s antigenem se nazývá setkáním se s antigenem se nazývá primární imunitní odpověďprimární imunitní odpověď

• nejvíce efektorových buněk je vytvářeno 10 nejvíce efektorových buněk je vytvářeno 10 - 17 den po prvním kontaktu s antigenem- 17 den po prvním kontaktu s antigenem

• během této doby během této doby – B buňky vytváří efektorové B buňky B buňky vytváří efektorové B buňky

zvané plasmatické buňky (plasma cells)zvané plasmatické buňky (plasma cells)– T buňky vytváří efektorové T buňkyT buňky vytváří efektorové T buňky

Primární imunitní odpověďPrimární imunitní odpověď• Tento proces je vnímám jako nemocTento proces je vnímám jako nemoc

• Nakonec si efektorové buňky s antigenem poradí a odstraní jej z těla.Nakonec si efektorové buňky s antigenem poradí a odstraní jej z těla.

Sekundární imunitní Sekundární imunitní odpověďodpověď• Pokud se člověk setká se stejným antigenem Pokud se člověk setká se stejným antigenem později v životě, odpověď organismu je později v životě, odpověď organismu je rychlejší (2 - 7 dnů) a prudší a trvá délerychlejší (2 - 7 dnů) a prudší a trvá déle

Imunitní paměťImunitní paměť

• Při sekundární odpovědi se navíc Při sekundární odpovědi se navíc antigen váže na immunoglobuliny antigen váže na immunoglobuliny pevnějipevněji

• schopnost imunitního systému si schopnost imunitního systému si pamatovat antigen a vytvořit pamatovat antigen a vytvořit sekundární odpověď je zvána sekundární odpověď je zvána imunitní paměť (immunological imunitní paměť (immunological memory)memory)

ProtilátkyProtilátkystruktura a funkcestruktura a funkce

• Antigen - polypeptidy a polysacharidy membrán Antigen - polypeptidy a polysacharidy membrán bakterií, proteiny virů a parazitů, transplantovaná bakterií, proteiny virů a parazitů, transplantovaná tkáň, erytrocyty po nekompatibilní transfúzi, pyl, včelí tkáň, erytrocyty po nekompatibilní transfúzi, pyl, včelí či hadí jed…či hadí jed…

• protilátka se nikdy neváže k celému antigenu. protilátka se nikdy neváže k celému antigenu. Naváže se k malé, přístupné části antigenu, Naváže se k malé, přístupné části antigenu, zvané zvané antigenní determinantantigenní determinant neboli neboli epitopepitop

• jediný antigen, např. membránový protein jediný antigen, např. membránový protein bakterií, má tedy několik různých epitopůbakterií, má tedy několik různých epitopů

• odhaduje se, že na jednu bakterii může být odhaduje se, že na jednu bakterii může být navázáno až 4 miliony molekul protilátek!navázáno až 4 miliony molekul protilátek!

ImunoglobulinyImunoglobuliny

ImmunoglobulinyImmunoglobuliny

• Protilátky = skupina globulárních Protilátky = skupina globulárních proteinů zvaných proteinů zvaných immunoglobulinyimmunoglobuliny

B buňkyB buňky

• B buňka po stimulaci dává vznik B buňka po stimulaci dává vznik klonu tisíců plasmových buněkklonu tisíců plasmových buněk

• každá plasmová buňka je schopna každá plasmová buňka je schopna každou vteřinu vyprodukovat 2 000 každou vteřinu vyprodukovat 2 000 molekul protilátek po celou dobu molekul protilátek po celou dobu svého 4 - 5 ti denního života !svého 4 - 5 ti denního života !

ImunoglobulinyImunoglobuliny

• Každá molekula imunoglobulinu máKaždá molekula imunoglobulinu má– dva těžké a dva lehké řetězce, spojené dva těžké a dva lehké řetězce, spojené

disulfidovými můstky, výsledný tvar disulfidovými můstky, výsledný tvar molekuly je „Y“ či „T“molekuly je „Y“ či „T“

– dvě místa pro vazbu k epitopůmdvě místa pro vazbu k epitopům– na obou vrcholcích onoho „Y“ jsou tzv. na obou vrcholcích onoho „Y“ jsou tzv.

variabilní místa (V)variabilní místa (V), kde je velmi , kde je velmi odlišná aminokyselinová sekvence mezi odlišná aminokyselinová sekvence mezi jednotlivými protilátkamijednotlivými protilátkami

ImunoglobuliImunoglobulinyny

vznik hypervariabilních oblastí

Existuje 40 V oblastí a 5 J oblastí. Nakonec tedy může vzniknout 200 typů lehkých řetězců

ImunoglobulinyImunoglobuliny

• Variabilní oblast lehkého řetězce (L) Variabilní oblast lehkého řetězce (L) a variabilní oblast těžkého řetězce a variabilní oblast těžkého řetězce (H), vytvoří oblast, na kterou se (H), vytvoří oblast, na kterou se epitop antigenu váže řadou epitop antigenu váže řadou nekovalentních chemických interakcínekovalentních chemických interakcí

Monoklonální protilátkyMonoklonální protilátky

• Protože antigeny mívají několik epitopů, Protože antigeny mívají několik epitopů, protilátky vznikají v těle z několika klonů B protilátky vznikají v těle z několika klonů B buněk, každý zaměřen na odlišný epitopbuněk, každý zaměřen na odlišný epitop

• monoklonální protilátky vznikají z jediného monoklonální protilátky vznikají z jediného klonu B buněk a jsou zaměřeny proti jedinému klonu B buněk a jsou zaměřeny proti jedinému epitopuepitopu

• monoklonální protilátky mají široké využití ve monoklonální protilátky mají široké využití ve výzkumu (zjištění, zda je přítomen určitý výzkumu (zjištění, zda je přítomen určitý antigen, boj proti nádorovým buňkám se antigen, boj proti nádorovým buňkám se známými epitopy atd.)známými epitopy atd.)

Existuje pět Existuje pět tříd tříd imunoglobulinimunoglobulinůů• IgM,IgG,IgA,IgD,IgEIgM,IgG,IgA,IgD,IgE

• navzájem se liší navzájem se liší svými konstantními svými konstantními (C) oblastmi(C) oblastmi

• v rámci jedné třídy v rámci jedné třídy se konstatní oblasti se konstatní oblasti neměnínemění

Jak imunoglobuliny pracujíJak imunoglobuliny pracují

Jak imunoglobuliny pracujíJak imunoglobuliny pracují• NeutralizaceNeutralizace - protilátky se naváží na antigen a - protilátky se naváží na antigen a

znemožní jeho činnost. Např. zabrání viru vstoupit znemožní jeho činnost. Např. zabrání viru vstoupit do buňky. Podobně v procesu do buňky. Podobně v procesu opsonizaceopsonizace usnadní usnadní navázané protilátky pohlcení bakterie makrofágemnavázané protilátky pohlcení bakterie makrofágem

• aglutinace spočívá v zřetězení bakterií či virů, což aglutinace spočívá v zřetězení bakterií či virů, což usnadní pohlcení makrofágy. usnadní pohlcení makrofágy.

Podobným mechanismem je precipitace, kdy imunoglobuliny zřetězí a vysráží z roztoku např. včelí jed. Celý komplex je pak opět pohlcen makrofágy

Jak imunoglobuliny pracujíJak imunoglobuliny pracují

• KomplementKomplement sestává z asi dvaceti proteinů, kdy sestává z asi dvaceti proteinů, kdy kaskádovitým způsobem jeden aktivuje druhýkaskádovitým způsobem jeden aktivuje druhý

• komplement je aktivován komplexem antigen - komplement je aktivován komplexem antigen - protilátkaprotilátka