HLAVNÝ HISTOKOMPATIBILNÝ SYSTÉM = HHS
(MHC = major histocompatibility complex)
- HHS = MHC (major histocompatibility complex) je skupina
génov, ktorých produktami sú membránové glykoproteíny
(MHC molekuly I. a II. triedy) charakteristické a jedinečné
pre každé indivídum (rozpoznávacie glykoproteíny =
sebaznaky, vlastné antigény).
- HHS sa niekedy označuje ako “silný” a ostatné ako “slabé”.
*
Pr.: ak medzi darcom a príjemcom sú rozdiely v Ag HHS,
potom je odvrhnutie transplantátu podstatne rýchlejšie a
navodenie imunologickej tolerancie ťažie než v prípade, keď
Ag HHS sú zhodné a rozdiely sú len v ostatných HS.
HISTOKOMPATIBILNÝ SYSTÉM
•
histokompatibilné systémy sa nachádzajú u všetkých
živočíšnych druhov.
•
počet týchto systémov je pri každom druhu veľký. Pri
vyšších stavovcoch je väčší ako 30.
•
jeden z nich má však vždy dominantné postavenie a volá
sa hlavný histokompatibilný systém = HHS
•
človek – systém HLA
•
myši – H-2
•
potkany – RT1
•
kurčatá – B
•
psy – DLA
•
morčatá – GPLA
•
králiky – RLA
HLA – human leukocyte antigens
HLA molekuly sú dôležitými zložkami imunitného systému
(IS).
Tieto extrémne polymorfné proteíny sú exprimované na
povrchovej membráne APC buniek, prostredníctvom
ktorých vystavujú antigénne fragmenty. Vystavené
peptidové fragmenty antigénu sú potom detegované TCR
receptormi na lymfocytoch, čo vedie k aktivácii IS voči
ďalším antigénom rovnakého typu. Nakoľko variácia Ag je
neobmedzená, preto musí byť štruktúra HLA proteínov
veľmi variabilná.
MHC
Nezlúčivosť biologických jedincov je biologickým zákonom,
ktorý takmer nepozná výnimky. Jedinou výnimkou sú
monozygotné, jednovaječné dvojčatá. Molekuly I. tr. sa dajú
dokázať už pri najjednoduchších životných formách a sú
prítomné na povrchu takmer všetkých bb. zložitých
organizmov (s výnimkou erytrocytov cicavcov). Molekuly I. tr.
majú vo svojich membránach zabudované už jednobb.
organizmy; pomáhajú im poznávať totožné jedince svojho
druhu a odlišovať ich od cudzích jedincov.
Pr.: koral
Bothryllus primigenus
sa združuje pri tvorbe kolónií
len s blízko príbuznými jedincami, ktorí s nimi zdieľajú aspoň
jednu z niekoľkých príslušných molekúl. K jedincom z iného
atolu sa chová nepriateľsky, nielenže s nimi nesplýva, ale sa
dokonca od nich oddeľuje demarkačnou líniou mŕtveho
tkaniva.
Funkcie MHC molekúl
•
základný význam: zúčastňujú sa na prezentácii cudzieho,
spracovaného Ag a na bunkových interakciách pri imunitných
odpovediach
•
kontrola zdravia zložitého jedinca, obranné reakcie
chrániace pred množením Ag, hlavne vírusov
•
transplantačné reakcie
•
signalizačná funkcia – bb. dokážu zachytiť svojimi
molekulami „signál“ informujúci o prítomnosti poškodeného
alebo pozmeneného bb. povrchu. Tento mechanizmus môže
v určitom rozsahu brániť v rozvoji maligných bb.
•
chrániť jedinca pred splynutím s cudzím jedincom (len
u nižších foriem organizmov)
MHC
Väčšinu úloh pri kontrole MHC molekúl u vyšších živočíchov
prevzal lymfocytový systém. B – Ly tvoria Ab schopné
opsonizovať chybné bunky pre fagocyty, alebo navodiť ich
likvidáciu pomocou C a zabíjačských K buniek. Najvyššiu
špecializáciu dosiahli T bb., ktoré sú schopné svojimi
molekulami a receptormi rozpoznať aj najmenšie chyby
v povrchovom usporiadaní ostatných bb. organizmu.
Pr.: stupeň reaktivity T buniek voči cudzím bunkám je oveľa
väčší než B lymfocytov. Proti bb. s cudzími MHC molekulami
začína okamžite reagovať približne 5% všetkých T
lymfocytov, kdežto protilátková odpoveď voči cudziemu Ag je
oveľa menšia (zo začiatku reaguje len 1 z 10 000 B – Ly).
MHC
Z chemického hľadiska sú HLA glykoproteínové komplexy
(90% proteínov a 10% sacharidov). Špecifickosť Ag je
určená
primárnou
štruktúrou
peptidových
reťazcov.
Sacharidová časť – kyselina sialová, galaktóza, glukozamín,
manóza a fruktóza; neobsahuje glukózu.
Štruktúra molekúl I. a II. triedy:
-
zakotvenie
v
bb.
membráne
=
transmembránové
glykoproteíny s naviazaným antigénnym peptidom
-
obsah a radenie jednotlivých AK a ďalších zložiek
MHC I
MHC II
MHC
Molekula I. tr.: je zložená z jedného ťažkého reťazca
zahŕňajúceho 3 domény (
α1, α2, α3). α1, α2 sú premenlivé
a funkčne významnejšie a zodpovedné aj za prípadnú
imunogénnosť.
Ľahký
reťazec
tvorí
jedna
doména
β2
mikroglobulínu. V
α doménach sú aj sacharidové determinanty,
ktoré sa spolu podieľajú na funkčných vlastnostiach molekuly.
Molekula II. tr. je zložená z 2 nekovalentne viazaných
polypeptidových
α a β reťazca.
Podľa súčasnej predstavy sa HLA Ag voľne pohybujú v kvapalnej
fáze bunkovej membrány. Keď sa pridá zodpovedajúca protilátka,
Ag vytvárajú zhluky (identifikovateľné napr. fluorescenčným
označením protilátok), prípadne agregujú na jednom konci bunky
do útvaru podobnému čiapke (capping).
CAPPING
MHC
MHC je skupina, génov, ktoré sa nachádzajú sa na 6. ľudskom
chromozóme, alebo u myší na 17. chromozóme. Tieto gény
kódujú MHC molekuly I. a II. triedy. MHC je najpolymorfnejšie
zoskupenie génov v ľudskom genóme, má veľké množstvo alel na
niekoľkých odlišných miestach. Pretože polymorfizmus sa
obyčajne deteguje použitím protilátok, alebo pomocou špecifických
T
buniek,
MHC
proteíny
sa
často
nazývajú
hlavnými
histokompatibilnými antigénmi. Sú to molekuly proteínovej povahy
a majú veľmi dôležitú funkciu pri predkladaní cudzích antigénov.
Ich expresia je regulovaná cytokínmi, hlavne interferónom γ,
uvoľneným počas imunitnej odpovede. MHC molekuly I.tr.
prezentujú peptidy, fragmenty antigénov vznikajúcich v cytosóle
(endogénny pôvod) CD8+ T
C
bunkám. MHC molekuly II.tr.
prezentujú peptidy, fragmenty exogénneho pôvodu CD4+ T
H
bunkám. Vedľajšie histokompatibilné antigény (minor H
antigens)
sú
peptidy
polymorfných
celulárnych
proteínov
viazaných na MHC molekuly, ktoré môžu byť príčinou odvrhnutia
štepu, keď sú rozpoznané T bunkami.
Len APC sú schopné exprimovať na svojich membránach obe
triedy molekúl MHC.
3 typy APC: DC, MØ, B – Ly; každý typ je špecializovaný na
spracovanie a prezentovanie Ag rôzneho pôvodu T bunkám.
DC – prezentujú vírusové Ag
MØ – prezentujú mikrobiálne a korpuskulárne Ag
B – Ly – prezentujú solubilné Ag (bakteriálne toxíny)
Spracovanie Ag – „antigen processing“ je modifikácia
natívneho proteínu za vzniku peptidov, fragmentov.
Prezentácia Ag je vystavenie peptidov na povrch bunky
pomocou MHC molekúl.
R
o
z
p
Rozpoznanie Ag B bunkou sa uskutočňuje priamou väzbou Ig na intaktný Ag.
TCR rozpoznáva Ag vo forme Ag-peptidu naviazaného na MHC molekule
Význam systému H-2 u myší:
H – 2 systém – najlepšie preštudovaný MHC u vyšších stavovcov.
H-2 je zložitý génový komplex (4000 kbp) na 17. chromozóme,
ktorý zasahuje rozhodujúcim spôsobom do imunitných, ale aj iných
biologických procesov.
H-2 komplex sa skladá zo 6 oblastí: K, I, S, D, Qa, T1a.
Oblasť I sa ďalej rozdeľuje na 2 lokusy I-A, I-E. Na okrajoch
úseku chromozómu kódujúceho H-2 systém sú lokusy H-2K
(bližšie k centromére) a H-2D. Na každom z týchto lokusov sa
striedajú (alternujú) početné alely, ktoré kódujú jednotlivé MHC
molekuly. MHC-antigény delíme podľa štruktúry a funkcie do 2
skupín:
MHC I.tr. – sa nachádzajú na všetkých jadrových bunkách –
„sebaznaky = OP“. Môžeme ich sérologicky stanoviť (SD –
sérom detegovateľné) pomocou protilátok.
MHC II.tr. – na povrchu B - Ly, DC, MØ, epitelových bb. týmusu,
spermatozoí. Sú lymfocytmi detegovateľné (LD).
H-2 komplex popri sérom detegovateľných antigénoch obsahuje
aj gény pre LD antigény (lymfocytmi detegovateľné).
Molekuly II. tr. (LD Ag) boli objavené na základe pozorovania v
zmiešaných kultúrach alogénnych lymfocytov, ktoré mali
totožné Ag H-2K a H-2D.
Bolo pozorované zväčšenie buniek, vznik blastov, zvýšená
rýchlosť syntézy DNA a bunkové delenie.
Ukázalo sa, že za túto reakciu (MLR = mixed lymphocyte
reaction / MLC = mixed lymphocyte culture) sú zodpovedné
sérologicky
nedefinovateľné
rozdiely
v
povrchových
determinatoch lymfocytov z 2 geneticky rozdielnych indivíduí.
Z hľadiska vyvolania tvorby protilátok, antigény H-2K, H-2D
(molekuly I. tr.) patria medzi najsilnejšie Ag. U odlišných jedincov
sa prejavujú ako silné transplantačné Ag (prispievajú k
odvrhnutiu transplantátu), významnú úlohu však zohrávajú aj vo
vnútri organizmu. Protilátky proti nim boli prvé, ktoré sa zistili v
sérach zvierat s transplantovaným kožným štepom. Preto sa tieto
Ag nazývajú klasické transplantačné Ag. Lymfoidné bb. myši
obsahujú veľa Ag H-2; pečeň, pľúca a obličky ich majú menej,
mozog a kostrové svaly veľmi málo. Ag H-2K / 2D sú
transmembránové glykoproteíny. Ich sérologická špecifickosť
spočíva v rozdielnosti sekvencií AK. Antigény lokusov K a D
prispievajú k odvrhnutiu transplantátu.
Medzi okrajovými K a D oblasťami H-2 systému sa nachádzajú I a
S oblasti, ktoré majú významný vzťah k imunologickej reaktivite
organizmu. V oblasti I sú gény Ir (immune response), ktoré
sú
zodpovedné za rozdiely v schopnosti jedincov imunologicky
reagovať na určité antigénne podnety.
1/ kontrolujú schopnosť jedinca odpovedať na množstvo Ag,
2/ kontrolujú špecifickú interakciu buniek T a B pri imunitnej
odpovedi. V mnohých prípadoch nestačí samotný Ag stimulovať B
bb. k tvorbe Ab, ale na to je potrebná aj spolupráca T bb. a
makrofágov.
Imunitná oblasť kóduje molekuly II. tr., ktoré podnecujú
v cudzom príjemcovi proliferáciu a diferenciáciu Ly;
v organizme rozhodujú o stupni a povahe imunitnej reaktivity.
S oblasť – gény kontrolujúce syntézu zložiek komplementu a
Slp (sex-limited protein) – u inbredných myší len u samcov, u divo
žijúcich aj u samíc.
Ag z H – 2K a H – 2D sú najpotentnejšie pre vyvolanie Ab
Ag I. tr. – typické transplantačné Ag; SD; výskyt – všetky jadrové bb.
Ag II. tr. – zodpovedné za imunitnú odpoveď; LD; výskyt - APC
L
Génové produkty: Ag (MHC molekuly I. a II. tr.)
oblasti
lokusy
S
MHC I. tr.
MHC I. tr.
MHC II. tr. zložky C
Zjednodušená génová mapa:
komplex H – 2 (17. chromozóm) - myš
Ak sa líšia 2 jedince v znakoch celého H – 2 systému, dochádza
k vypudeniu vzájomne prenesených štepov buniek alebo kože
veľmi rýchlo – za 8 – 12 dní; a naviac sa prejaví prudká reakcia
lymfoidných bb. štepu proti hostiteľovi, silná je odpoveď
v zmiešaných kultúrach a je takmer nemožné vyvolať vzájomnú
imunologickú znášanlivosť bb., tkanív a orgánov.
Zhoda príjemcu a darcu v znakoch H – 2 systému však ešte
nezaručuje trvalý úspech štepov. ?prečo nie? Vedľa tohto HS s
„veľkou účinnosťou“, u myší existuje ešte asi 20 ďalších
„vedľajších, menších“ lokusov (H – 1, H – 3, H – 13...), ktoré sú
umiestnené na autozómoch a jeden tiež na Y chromozóme. Tieto
určujú slabšie H – znaky: takto sa líšiace štepy prežívajú dlhšiu
dobu, rozvíjajúcu sa transplantačnú reakciu je možné ľahšie
potlačiť, reakcia štepu proti hostiteľovi je mierna.
HLA u ľudí
lokalizácia na 6.chromozóme na krátkom ramene, viac ako 6000
kbp. Má 5 oblastí: smerom od centroméry je to oblasť HLA – D, B,
C, E, A. Medzi oblasťami HLA-D a HLA-B sa nachádza úsek DNA
obsahujúci gény pre niektoré zložky C (C2, C4, Bf). HLA-antigény
delíme podľa štruktúry a funkcie do 2 skupín:
MHC I.tr. – sa nachádzajú na všetkých jadrových bunkách –
„sebaznaky - OP“
MHC II.tr. – na povrchu B, DC, MØ a aktivovaných T – Ly
pozn.: myšacie T – Ly MHC molekuly II. tr. neexprimujú
V rámci oblasti HLA – D sa doposiaľ identifikovalo 5 rodín génov:
HLA – DN, DO, DP, DQ a DR. Ich produkty predstavujú molekuly
MHC II. tr., pričom sú typickými antigénmi imunitnej odpovede.
Histokompatibilné antigény sa označujú rovnakými symbolmi aké
platia pre jednotlivé lokusy MHC.
Zjednodušená génová mapa:
komplex HLA (6. chromozóm) - človek
D
podoblasti
oblasti
oblasti
Génové produkty: Ag (MHC molekuly I. a II. triedy)
MHC II.tr.
MHC I. tr.
zložky C
Ag I. tr. – typické transplantačné Ag; SD; výskyt – všetky jadrové bb.
Ag II. tr. – zodpovedné za imunitnú odpoveď; LD; výskyt - APC,
stimulované T
HLA u ľudí
HLA antigény I. tr. na membránach bb. sa určujú sérologicky
pomocou špecifických protilátok. HLA – antigény II. tr. (produkty
oblasti HLA – D) sa určujú testom zmiešaných lymfocytových
kultúr,
preto
sa
označujú
ako
antigény
LD
(lymfocytmi
detegovateľné).
MHC molekuly II. tr. boli objavené na základe zistenia, že keď sa
zmiešali Ly od 2 darcov, pozorovala sa ich blastogenéza, a to aj
napriek tomu, že obaja darcovia mali zhodné MHC I. tr. (HLA – A,
B, C, E).
Blastogenéza je vývojové štádium bb., charakteristické vysokým
metabolizmom, biosyntézou proteínov, DNA a RNA. Morfologicky
sa prejavuje zväčšením bunky (vznikajú lymfoblasty) a jej delením.
Stupeň blastogenézy sa v MLC meria na základe inkorporácie
3
H tymidínu alebo
14
C do DNA. Blastogenézu v MLC
zapríčiňujú rozdielne antigény II. tr. nachádzajúce sa na
povrchu Ly rôznych jedincov.
HLA u ľudí
Štúdium systému HLA je dôležité pre potreby pri výbere vhodného
darcu pri transplantáciách bb. (kostná dreň), tkanív a orgánov. Tiež
sú to problémy a otázky genetickej predispozície a mechanizmu
vzniku chorôb, pretože je stále viac dôkazov o tom, že HLA majú
významný vzťah k rôznym ochoreniam. U chorých s niektorými
chorobami sa určité antigény HLA vyskytujú častejšie ako
u zdravých. Pr. 96% pacientov s Bechterevovou chorobou
(
ankylozujúca spondylitída je dlhodobé zápalové ochorenie,
Postihuje predovšetkým tzv. sakroiliakálne skĺbenie tj. kĺb
medzi krížovou kosťou a panvou, a kĺby chrbtice )
má Ag
HLA – B27, výskyt tohto Ag v normálnej populácii je len 4%. Chorí
s diabetes mellitus majú o 26% vyššiu frekvenciu HLA – B15,
pacienti s celiakiou o 50% vyšší výskyt HLA – B8. Molekulový
základ asociácie týchto HLA Ag s určitými chorobami nie je zatiaľ
známy. Pri vírusových infekciách alebo zhubnom nádorovom
ochorení sa môžu uplatniť aj „spiace“ gény a na povrchu bb. je
potom možné dokázať väčší počet molekúl.
MHC restrikcia
Produkty MHC génového komplexu sa zúčastňujú na prezentácii Ag a na
bunkových interakciách pri imunitných odpovediach. Kooperácia medzi
bunkami IS sa uskutočňuje len medzi bunkami s rovnakým MHC
systémom. Tento fenomén sa volá MHC restrikcia.
Sú známe 2 cesty pre spracovanie a prezentáciu Ag. Pôvod Ag
(exogénny
alebo
endogénny)
určuje,
ktorou
cestou
bude
Ag
prezentovaný (či prostredníctvom MHC molekúl I., alebo II. triedy).
Jedna cesta sa týka endogénnych Ags (napr. vírusy), ktoré sa
syntetizujú, ale aj degradujú v proteazómoch, v cytoplazme antigén
prezentujúcej bunky, ale aj ktorejkoľvek inej bunky v tele infikovanej
vírusom. Degradované fragmenty antigénu sa naväzujú na MHC
molekuly I. tr. antigén prezentujúcej bunky a sú prezentované
cytotoxickým CD8+ T bunkám.
Druhá cesta sa týka exogénnych Ags, ktoré sú zachytené a spracované
v endozómoch APC a následne naviazané na MHC molekuly II. tr.
Takéto komplexy sú prezentované T pomocným CD4+ bunkám.
Väzba komplexu molekuly MHC I.tr. s vírusovým antigénom na
receptory T buniek (TCR) stimuluje proliferáciu CD8+ Tc buniek.
Naviazanie komplexu MHC molekuly II.tr. s antigénnym peptidom na
TCR stimuluje proliferáciu CD4+ Th buniek. Odpoveď môže byť
zosilnená uvoľnením IL-1 z APC buniek a IL-2 z oboch podtypov T
buniek. Tc bunky potom rozpoznajú a zničia cieľové bunky, ktoré
vykazujú vlastné molekuly I.tr. s vírusovým antigénom.
Cudzí Ag nie je ako celok rozpoznávaný receptormi, ale len jeho časti po
degradácii (fragmenty, peptidy), ktoré sa skladajú z cca 6-7 AK alebo
zbytkov cukrov. To znamená, že zvyčajne veľmi veľký počet receptorov
sa podieľa na väzbe s každým individuálnym Ag.
Priebeh prezentácie endogénneho Ag:
Ak sú Ag endogénneho pôvodu (vírus) v bunke dochádza k ich
degradácii na peptidy v proteazómoch. Peptidy sú transportované do
endoplazmatického retikula prostredníctvom molekúl TAP (transporter
associated with antigen processing). Niektoré z týchto peptidov sa môžu
naviazať na molekuly MHC I. tr. a komplexy Ag peptid-MHC I. tr. sa vo
vezikulách presúvajú na bunkový povrch, kde sú rozpoznávané
prostredníctvom TCR na CD8
+
cytotoxických lymfocytoch (T
C
).
β 2m
β2m
β2m
β2m
Antigen proccessing
Antigen proccessing
Priebeh prezentácie exogénneho Ag:
Ag je zachytený APC (v prípade B bunky je to prostredníctvom
špecifickej väzby s povrchovými Ig). Ag sa endocytózou dostane
do cytoplazmy APC; endozómy potom fúzujú s vezikulami
obsahujúcimi proteolytické enzýmy, ktoré štiepia Ag na
fragmenty – peptidy. Ag peptidy sa spájajú s molekulami MHC
II. tr. Komplexy Ag peptid-MHC molekuly II. tr. sa presúvajú na
povrch APC bunky, aby na membráne mohli byť prezentované
CD4+ T
H
bunkám.
Alert-upozorniť
Súhrnné cesty degradácie a prezentácie antigénov
Document Outline - Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Slide Number 4
- Slide Number 5
- Slide Number 6
- Slide Number 7
- Slide Number 8
- Slide Number 9
- Slide Number 10
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Slide Number 15
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Slide Number 18
- Slide Number 19
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Slide Number 23
- Slide Number 24
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Slide Number 27
- Slide Number 28
- Slide Number 29
- Slide Number 30
- Slide Number 31
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Slide Number 34
- Slide Number 35
- Slide Number 36
- Slide Number 37
- Slide Number 38
Dostları ilə paylaş: |