Распознавание антигена в организме

Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Декабря 2012 в 18:00, реферат

Краткое описание

В данной работе представлены основные механизмы распознавания АГ в организме, описаны клетки , которые нужны для распознавания АГ.

Файлы: 1 файл

распознавание АГ.docx

— 119.50 Кб (Скачать)

        Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

      Харьковский национальный университет  имени В.Н. Каразина

 

 

 

 

 

 

 

 

Распознавание антигена в организме

 

 

 

 

 

 

                                                                                          Работу выполнили

                                                                                         Студентки 4-го курса

                                                                                          Биологического факультета

                                                                                          Группы БХ-41

                                                                                          Акопян Анжела

                                                                                                Али Сабина

                                            Харьков 2012 
                 Введение

Иммунная  система организма представляет собой совокупность органов , тканей и клеток основной функцией которых  является защита организма от генетически  чужеродных веществ экзогенного  и эндогенного происхождения, их распознавание и элеменацию.

В периферической лимфоидной ткани имеются  типы специализированных клеток, которые  способны усваивать антиген и  представлять его в иммуногенной форме на своей поверхности для  распознавания. В основном это макрофаги , клетки Лангерганса и B-клетки . Все  они получили название антигенпрезентирующих  клеток . Функция этих типов клеток – презентация антигенных пептидов в комплексе с молекулами MHC , т.е. придание проникшему антигену иммуностимулирующих  свойств. 

Прежде чем иммунная система  сможет ответить на антиген, она должна его распознать. Это происходит в  процессе, который называется «обработкой  антигена».

В данной работе представлены основные механизмы распознавания АГ в  организме, описаны клетки , которые  нужны для распознавания АГ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За крайне редкими исключениями, возможно для тимуснезависимых АГ,  АГ может быть опознан иммунной системой и способен индуцировать развитие иммунного  ответа непосредственно воздействуя  на Т- и В-лимфоциты. В большинстве  случаях АГ являются тимусзависимыми  и требуют особенных этапов прежде, чем будут распознаны лимфоцитами.

Выделяют 4 основных этапа процесса антигенного распознавания:

  1. Неспецифический этап антигенного распознавания.
  2. Распознавание антигена Т-клетками.
  3. Распознавание антигена В-клетками.
  4. Клональная селекция.

 

Неспецифический этап антигенного  распознавания. Начальный этап процесса распознавания АГ имеет неспецифический характер, т.к. происходит неспецифическое связывание АГ. Антигены могут поступать в организм в составе бактериальной клетки или вирусной частицы, а также в виде высокомолекулярного белка или полисахарида. Прежде чем иммунная система сможет ответить на АГ, она должна его распознать. Для этого существует процесс, называемый «процессингом АГ». Основные клетки, участвующие в этом процессе -  антигенпрезентирующие клетки (АПК), среди которых выделяют клетки Лангерганса, макрофаги (Мф). В ходе специфического этапа антигенного распознавания  в роли АПК выступают В-лимфоциты.

АПК располагаются на главных путях поступления антигенов в организм: в коже и в слизистых оболочках, также они есть в лимфатических узлах, селезенке и тимусе; откуда, захватив антигены, они мигрируют в периферические органы иммунной системы, где представляют антигены Т-лимфоцитам, как CD4, так и CD8. Функции АПК заключаются в следующем:

1) захват нативного АГ путем фагоцитоза, пиноцитоза или рецепторно-опосредованного эндоцитоза;

2) процессинг, путем протеолиза, эндогенного материала в эндосомах (в течение 30-60 мин при низких рН )с высвобождением эпитопов антигенов (эпитоп — часть антигена, взаимодействующая с паратопом, т. е. гипервариабельной частью антитела);

3) синтез гликопротеиновых молекул  главного комплекса гистосовместимости (МНС), а также связывание синтезированных молекул МНС с эпитопами антигенов;

4) транспорт комплексов молекулы МНС-антигенный пептид на поверхность АПК, где они представляются распознающим их лимфоцитам;

Также с АПК ассоциируют такие  вспомагательные функции как  экспрессия на поверхности клетки наряду с комплексом МНС-антигенный пептид ряда добавочных (костимулирующих) молекул, усиливающих процесс взаимодействия с лимфоцитами; секрецию растворимых медиаторов (преимущественно ИЛ1), которые вызывают активацию лимфоцитов.

АПК, захватившие АГ, мигрируют из тканей в лимфатические капилляры, а оттуда — в Т—зависимые зоны ближайших регионарных лимфатических узлов, где они окончательно созревают и приобретают способность к представлению АГ лимфоцитам. АГ, захваченные в верхних дыхательных путях или слизитых ЖКТ, урогенитального тракта, попадают в лимфоидные ткани, ассоциированные со слизистыми оболочками. АГ, проникший в кровь, попадает в селезенку. Макрофаги в печени и легких могут фагоцитировать АГ (в основном в корпускулярной форме), но это, как правило, не приводит к иммунному ответу; в связи с тем, что, во-первых, она не мигрируют в лимфоидные органы, а, во-вторых, будучи активированы, расщепляют АГ до слишком мелких фрагментов. Некоторые АГ специфически связываются с АГ—распознающими рецепторами В—лимфоцита, образовавшийся комплекс далее поглощается с помощью механизма рецепторно—опосредованного эндоцитоза, подвергается процессингу и экспрессируется на поверхности В—лимфоцитов в виде пептидов, связанных с молекулами МНС II класса. Наиболее приемлема растворимая форма АГ, для презентации В-лимфоцитами.

Также АПК присутствуют в тимусе,представляя  собой здесь,как и в лимфоузлах, интердигитальные клетки;особенно велико их содержание в мозговой зоне тимуса. В этом органе ,где происходит размножение  и созревание Т-клеток, интердигитальные клетки ответственны за устранение Т-клеток, реагирующих на собственные АГ организма.

Распознавание антигена Т-клетками.

В типичных случаях тимусзависимого  гуморального, а также цитотоксического Т-клеточного ответа в запуске их антигенспецифической составляющей ключевую роль играют Т-хелперы, которые воспринимают антигенспецифический сигнал от АПК.

Взаимодействие Т-лифоцитов с  комплексом МНС-АГпептид происходит при  участии специфических рецепторов, присутствующих на Т-лимфоцитах – TCR.

TCR связывают АГ и передают сигнал внутрь клетки только в комплексе TCR-CD3. Одной из основных особенностей TCR-CD3 является то, что он может связать АГ только в комплексе с МНС.

Взаимодействие эпитопов с активными  центрами антител основано на установлении химических связей(нековалентных). В  основе этих связей лежат следующие  типы сил межмолекулярных взаимодействий:

  • электростатические и полярные;
  • водородные;
  • гидрофобные;
  • силы Ван-дер-Ваальса.

 

Строение комплекса ТСR-CD3:

TCR представляет собой гетеродимерный  белок, состоящий из двух субъединиц  — α и β либо γ и δ,  представленных на поверхности  клетки. Субъединицы закреплены  в мембране и связаны друг  с другом дисульфидной связью.

По своей структуре субъединицы TCR относятся к суперсемейству иммуноглобулинов. Каждая из субъединиц образована двумя доменами с характерной иммуноглобулиновой укладкой, трансмембранным сегментом и коротким цитоплазматическим участком. 
 
N-концевые домены являются вариабельными (V) и отвечают за связывание антигена, презентируемого молекулами МНС. В составе вариабельного домена содержится характерный для иммуноглобулинов гипервариабельный участок (CDR). За счет необычайного разнообразия данных участков, различные Т-клетки способны распознавать широчайший спектр различных антигенов.

Второй домен — константный (C). На участке между С-доменом и трансмембранным сегментом имеется остаток цистеина, с помощью которого между двумя цепями TCR образуется дисульфидная связь.

CD3 образован четырьмя типами  полипептидов — γ, δ, ε и  ζ. Субъединицы γ, δ и ε  кодируются тесно сцепленными  генами и имеют близкую структуру.  Каждая из них образована одним  константным иммуноглобулиновым  доменом, трансмембранным сегментом  и длинной (до 40 аминокислотных  остатков) цитоплазматической частью.

В V-доменах TCR есть 4 каркасных участка и 3 гипервариабельных. Гипервариабельные участки входят в состав полости, образующей АГ-связывающий участок рецептора. АГ-связывающий участок TCR образован V-доменами обеих цепей,а изолированные цепи практически лишены АГ-связывающей активности.

 

При встрече с Т—лимфоцитом, обладающим рецепторами к соответствующему антигену, АПК контактно взаимодействует  с ним, активируя его и инициируя  развитие иммунной реакции. Характер этой реакции зависит от природы молекул  МНС, связанных с АГ. АГ, образующие комплекс с молекулами МНС I класса, распознаются у человека лимфоцитами с поверхностными маркерами CD8+(к ним относятся лимфоциты киллирной популяции), а АГ, связанные с белками МНС II класса — лимфоцитами с фенотипом CD4+(к которым относятся лимфоциты хелперной популяции).

Активация Тh, происходит под влиянием АГ в комплексе с молекулой МНСІІ, а также при участии корецепторов (например, СD28 Тh и СD80 и 86 АПК), кофакторов (молекул адгезии). При активации Тh происходит секреция ими различных цитокинов (факторов роста) и рецепторов для них, которые могут действовать как аутокринно, приводя к их пролиферации, так пара- и эндокринно. Только после пролиферации, специфические Тh могут полноценно обеспечить развитие иммунных процессов.

Далее при стимуляции Тh цитокинами (ИЛ-2) происходит их дальнейшая дифференцировка на субпопуляции Тh1 и Тh2, соотношение которых определяет преимущественное направление развития иммунных процессов в сторону клеточного или гуморального ответа.

Запуск цитотоксического ответа (клеточного), опосредованного ЦТЛ (Т-киллерами), обусловлен инфицированием АГ собственных  клеток организма. При этом дифференциация СD8+ в ЦТЛ и их активация может происходить как при участии Тh, так и при непосредственном взаимодействии комплекса МНС-АГпептид, представленного на АПК, с TCR-CD3 СD8+ Т-лимфоцитами, тогда АГ пептид должен быть связан с молекулой МНС І.

В любом случае обязательна костимуляция, обусловленная CD80 /86 АПК с корецептором CD28 Т-лимфоцита. В результате этих событий клоны СD8+ -клеток, распознавших АГпептид, презентированный АПК, выходят из фазы покоя G0 в раннюю фазу G1, подвергаются бласттрансформации и экспрессируют ряд активационных молекул.(при этом контактное взаимодействие прекиллеров с Тh на данном этапе не является обязательным.

 

Распознавание антигена В-клетками.

На В-лимфоцитах есть специфические  рецепторы BCR, которые представлены мембранными Ig. Именно они отвечают за распознавание и связывание АГ, при чем они могут связать как свободный АГ, так и в комплексе с МНС.

Строение иммуноглобулина:

Ig состоит из двух идентичных тяжелых Н-цепей и двух идентичных легких L-цепей.Тяжелые и легкие цепи Ig состоят из аминокислотных остатков и соединены дисульфидными связями. Ig имеют доменную организацию(вариабельные и константные домены).

Ig содержат в своем составе дополнительные молекулы Igα и Ig β , которые не связанные с распознаванием, но важные для передачи сигнала.

В формировании АГ-связывающего сайта  участвуют пространственно разделенные  остатки, входящие в состав Н-и L-цепей. В структуру сайта входят гипервариабельные участки V-доменов, но не полностью.

                               

Количесво различных видов BCR достигает примерно 1017, что достигается за счет реоранжировки зародышевых генов. АГ поглощается В-лимфоцитом, выступающем в роли АПК, подвергается процессингу и экспрессируется на его поверхности в комплексе с молекулами МНС ІІ класса. Этот комплекс распознается Тh2 с помощью TCR-CD3 и CD4. Тh2 секретирует ряд интерлейкинов, которые активируют В-лимфоцит, стимулируя его пролиферацию и дифференцировку в плазматическую клетку, продуцирующую иммуноглобулины (Ig). Активации В-лимфоцита способствует контактное взаимодействие рецептора CD40 на его плазмалемме с лигандом CD40L на поверхности активированного Th2. Эффективность активации В-лимфоцита повышается взаимодействием костимулирующих молекул на поверхности В-лимфоцита с адгезионными молекулами на плазмалемме Th2.

 

 

 

 

 

Клональная селекция

В организме изначально синтезируется  множество лимфоцитов, Т и В, несущих  на себе рецепторы, специфичные к  огромному количеству эпитопов, что  достигается за счет реоранжировки  зародышевых генов лимфоцитов, в  процессе их созревания.

После выхода зрелых, но нативных лимфоцитов на периферию, они дренируют организм в поисках своего АГ. В случае встречи лимфоцита со своим АГ, происходит связывание этого АГ с  рецептором TCR или BCR, в результате чего происходит активация лимфоцитов.

В широком смысле слова, активация  лимфоцитов заключается в запуске  их пролиферации. Многократно увеличивается  количество лимфоцитов, имеющих специфический  рецептор именно к тому АГ, которым  он был активирован. В результате образуется огромное количество клонов лимфоцитов, со специфическим рецептором к проникшему в организм АГ, что  во много раз повышает эффективность  обнаружения, связывания и дальнейшей элиминации АГ.

Только  представители этих клонов получают «право» на дальнейшую дифференцировку. Такая дифференцировка получила название антигензависимой.

                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы:

  1. http://www.verim.org/zdorov/organs/is/immunitet_i_immunnyj_otvet
  2. http://medvuz.com/noz/264.php
  3. http://medkarta.com/?cat=article&id=26097
  4. http://www.medin.org.ua/index.php?option=com_content&task=view&id=1473
  5. http://www.chem.msu.su/rus/teaching/kolman/286.htm
  6. http://vira-ss.narod.ru/antigeni.html
  7. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д.Иммунология.Пер.с англ.-М.:Мир,2000.-592с.
  8. Ярилин А.А.Основы иммунологии:Учебник.-М.:Медицина,1999.-608с.

Информация о работе Распознавание антигена в организме