ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИММУНИТЕТАИММУНИТЕТА

ИммунитетомИммунитетом называется способность называется способность организма распознавать и разрушать организма распознавать и разрушать попавшие в него чужеродные элементы. попавшие в него чужеродные элементы.

АнтигеныАнтигены - это чужеродные молекулы, с которыми - это чужеродные молекулы, с которыми могут связываться антитела.могут связываться антитела.

чужеродные вирусы бактерии паразиты грибы

белки

Антитела или иммуноглобулиныАнтитела или иммуноглобулины - это - это молекулы, циркулирующие в организме и молекулы, циркулирующие в организме и отвечающие за распознавание чужеродных, отвечающие за распознавание чужеродных, или «не своих», элементов.или «не своих», элементов.

Иммунитет:Иммунитет: - Неспецифический- Неспецифический- Специфический- Специфический

Иммунитет: Иммунитет: - Естественный:- Естественный:1. Врожденный1. Врожденный2. 2.

ПриобретенныйПриобретенный- Искусственный - Искусственный

1. Активный1. Активный2. Пассивный2. Пассивный

Иммунитет:Иммунитет: - Гуморальный- Гуморальный- Клеточный- Клеточный

ВИДЫ ИММУНИТЕТА

Основные элементы иммунной системыОсновные элементы иммунной системы

Происхождение клеток, осуществляющих иммунный Происхождение клеток, осуществляющих иммунный ответответ

ЭТАПЫ ГЕМОПОЭЗА

Каждая стрелка указывает на возможное размножение клетки, которое специфически регулируется различными белками – цитокинами. К ним относятся колоний-стимулирующие факторы, интерлейкины и эритропоэтины. Последние стимулируют образование эритроцитов.

Основные функции лимфоцитовОсновные функции лимфоцитов

Цитокины – факторы роста, стимулирующие Цитокины – факторы роста, стимулирующие клетки к делению. клетки к делению. Считается, что цитокины, в том числе Считается, что цитокины, в том числе секретируемые хелперной Т-клеткой, активируют секретируемые хелперной Т-клеткой, активируют цитотоксические клетки.цитотоксические клетки.

Гуморальный иммунитет осуществляется путём Гуморальный иммунитет осуществляется путём стимуляции секреции антител плазматическими стимуляции секреции антител плазматическими

В-клеткамиВ-клетками

АКТИВАЦИЯ В-КЛЕТОК ДЛЯ СЕКРЕЦИИ АНТИТЕЛА (ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ)

Процесс активизации виргильной В-клетки до ее превращения в плазматическую клетку, продуцирующую антитела

В-клетка находится теперь в активированном состоянии : она не продуцирует антитела до тех пор, пока не свяжется с хелперной клеткой, которая была активирована антиген - представляющей клеткой, несущей на своей поверхности тот же антиген. В этом случае В-клетки созревают в секретирующие антитела плазматические клетки и размножаются за счет выделения цитокинов хелперной клетки

АКТИВАЦИЯ ХЕЛПЕРНОЙ Т-КЛЕТКИ КЛЕТКОй АРС

Активация хелперной Т-клеткой превращение В-клетки в клон плазматических клеток, секретирующих антитело

Секреция антителСекреция антител

В ответ на активацию В-клетки, которая в В ответ на активацию В-клетки, которая в результате становится плазматической клеткой, результате становится плазматической клеткой, различный процессинг транскриптов РНК различный процессинг транскриптов РНК приводит к элиминации участка антитела, приводит к элиминации участка антитела, ответственного за заякоривание в мембране. ответственного за заякоривание в мембране.

а – комплекс антигена и антитела: указаны вариабельная и константная области легкой (VL,CL) и тяжелой (VH,CH) цепей, а также отдельные домены константных областей тяжелой цепи (СН1,СН2,СН3) и антигенсвязывающие сайты в вариабельных областях и CDR;

б – структура активного центра в молекуле антитела

Структура антигенсвязывающего участка в молекуле антитела

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА С IgG, ОБРАЗОВАВШИМ КОМПЛЕКС С АНТИТЕЛОМ

МОЛЕКУЛА ИММУНОГЛОБУЛИНА G

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

КЛАССЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВКЛАССЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

В зависимости от характера аминокислотной В зависимости от характера аминокислотной последовательности константной области тяжелой цепи последовательности константной области тяжелой цепи все известные иммуноглобулины подразделяются на 5 все известные иммуноглобулины подразделяются на 5 классов – классов – IgG, IgA, IgM, IgDIgG, IgA, IgM, IgD и и IgEIgE. Различают . Различают соответственно 5 классов этих последовательностей - соответственно 5 классов этих последовательностей - γγ, , αα, , μμ, , δδ и и εε. .

У иммуноглобулинов разных классов У иммуноглобулинов разных классов варьирует число пар варьирует число пар HH- и - и LL-цепей и в -цепей и в некоторых случаях длина некоторых случаях длина HH-цепи (-цепи (IgM IgM и и IgGIgG имеют дополнительный домен имеют дополнительный домен CHCH4, 4, расположенный за расположенный за CHCH3-доменом).3-доменом).

ИММУНОГЛОБУЛИН М (Ig М)

В процессе гуморального иммунного ответа наиболее ранние антитела относятся к Ig М-классу. Они же первыми появляются в онто- и филогенезе. Наибольшую активность Ig М проявляет в

антибактериальном иммунитете и при некоторых аутоиммунных заболеваниях.

ИММУНОГЛОБУЛИН ИММУНОГЛОБУЛИН G (Ig G)G (Ig G)

Среди всех классов иммуноглобулинов в Среди всех классов иммуноглобулинов в количественном отношении доминирует количественном отношении доминирует Ig GIg G. . В сыворотке млекопитающих он составляет В сыворотке млекопитающих он составляет около 75% от общего количества этих белков.около 75% от общего количества этих белков.

Биологическая роль Биологическая роль Ig GIg G разнообразна. разнообразна. Это и антибактериальная защита через Это и антибактериальная защита через механизм комплементзависимого лизиса механизм комплементзависимого лизиса микробной клетки, и проникновение через микробной клетки, и проникновение через плаценту с той же защитной для плаценту с той же защитной для развивающегося зародыша функцией, и развивающегося зародыша функцией, и «армирование» макрофагов (цитофильность «армирование» макрофагов (цитофильность к макрофагам), в результате чего они к макрофагам), в результате чего они становятся цитотоксическими для становятся цитотоксическими для трансплантатов и опухолей, и участие в трансплантатов и опухолей, и участие в повышенной реактивности аллергического повышенной реактивности аллергического типа. типа.

ИММУНОГЛОБУЛИН АИММУНОГЛОБУЛИН А (Ig A) (Ig A)

Доминирующим иммуноглобулином секретов Доминирующим иммуноглобулином секретов организма (слюны, пищеварительного сока, выделений организма (слюны, пищеварительного сока, выделений слизистой носа и молочной железы) является слизистой носа и молочной железы) является Ig AIg A. В . В сыворотке крови его содержание незначительно и сыворотке крови его содержание незначительно и составляет всего 10-15% от общего количества всех составляет всего 10-15% от общего количества всех иммуноглобулинов. иммуноглобулинов.

Функционально Функционально Ig AIg A выступает в качестве первой линии выступает в качестве первой линии защиты на слизистых поверхностях, препятствуя защиты на слизистых поверхностях, препятствуя проникновению вирусов в организм. Хотя проникновению вирусов в организм. Хотя Ig AIg A не не связывает комплемент и в силу этого не обладает связывает комплемент и в силу этого не обладает бактерицидной активностью, он играет важную роль в бактерицидной активностью, он играет важную роль в нейтрализации бактериальных токсинов. Кроме того, у нейтрализации бактериальных токсинов. Кроме того, у млекопитающих, включая человека, секреторный млекопитающих, включая человека, секреторный Ig AIg A хорошо представлен в молозиве и обеспечивает таким хорошо представлен в молозиве и обеспечивает таким образом специфический иммунитет новорожденных.образом специфический иммунитет новорожденных.

ИММУНОГЛОБУЛИН ИММУНОГЛОБУЛИН E (Ig E)E (Ig E)

Содержание Содержание Ig EIg E в сыворотке крайне мало, хотя в сыворотке крайне мало, хотя удельный вес этих иммуноглобулинов в аллергических удельный вес этих иммуноглобулинов в аллергических реакциях является доминирующим. реакциях является доминирующим.

Функциональная активность Функциональная активность Ig EIg E проявляется в проявляется в развитии аллергических реакций. Данный развитии аллергических реакций. Данный иммуноглобулин способен взаимодействовать с иммуноглобулин способен взаимодействовать с тучными клетками и базофилами посредством тучными клетками и базофилами посредством Fc Fc – – области и соответствующего рецептора на этих клетках. области и соответствующего рецептора на этих клетках. После связи После связи Ig EIg E с антигеном (аллергеном) тучные с антигеном (аллергеном) тучные клетки получают сигнал к секреции вазоактивных клетки получают сигнал к секреции вазоактивных аминов и других фармакологически значимых аминов и других фармакологически значимых соединений, что, собственно и приводит к развитию соединений, что, собственно и приводит к развитию аллергических реакций. аллергических реакций.

ИММУНОГЛОБУЛИН ИММУНОГЛОБУЛИН D (Ig D)D (Ig D)

Иммуноглобулин Иммуноглобулин DD был открыт как необычный был открыт как необычный миеломный белок. Затем его обнаружили в сыворотке миеломный белок. Затем его обнаружили в сыворотке крови в очень небольшом количестве. крови в очень небольшом количестве.

Данный иммуноглобулин совместно с мономерным Данный иммуноглобулин совместно с мономерным IgIg М экспрессируется на поверхности В-клеток. М экспрессируется на поверхности В-клеток.

Вопрос о форме участия Вопрос о форме участия Ig DIg D в иммунных процессах в иммунных процессах остается открытым. остается открытым.

Разнообразие антителРазнообразие антител

ПРОЦЕСС РЕКОМБИНАЦИИ ДНК, ВЕДУЩИЙ К оБРАЗОВАНИЮ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ГЕНА , КОДИРУЮЩЕГО L-ЦЕПЬ ИММУНОГЛОБУЛИНА

Схема объединения генов, кодирующих тяжелую цепь антител

Если В клетки способны распознавать Если В клетки способны распознавать свободные, не связанные с какими-либо другими свободные, не связанные с какими-либо другими белками антигены, то Т-клетки отвечают только белками антигены, то Т-клетки отвечают только на комплекс антигенных эпитопов с молекулами на комплекс антигенных эпитопов с молекулами II или или II II классов МНС. классов МНС.

ТИПЫ ЛИМФОЦИТОВ

Структура главных локусов гистосовместимости у Структура главных локусов гистосовместимости у мыши и человека (мыши и человека (KubyKuby, 1994), 1994)

Подготовка антигена к его распознаванию Подготовка антигена к его распознаванию различными классами лимфоцитов различными классами лимфоцитов начинается в фагоцитирующих клетках.начинается в фагоцитирующих клетках.

ПРОЦЕССИНГ ЭКЗОГЕННЫХ (а) И ЭНДОГЕННЫХ (б) АНТИГЕНОВ [KUBY, 1994. P. 16]

Строение молекеул Строение молекеул МНС класса 1МНС класса 1

Взаимодействие Взаимодействие сайтов пептида сайтов пептида

антигена с рецептором антигена с рецептором Т-клеток и молекулой Т-клеток и молекулой

МНСМНС

Схематическое изображение комплекса из антигена, Схематическое изображение комплекса из антигена, рецептора Т-клетки (ТСрецептора Т-клетки (ТСRR)) и молекулы МНСи молекулы МНС

Антигены, которые Антигены, которые опознаются Т-клетками, опознаются Т-клетками, имеют два участка имеют два участка контактов:агритоп, контактов:агритоп, взаимодействующий с взаимодействующий с молекулами МНС класса молекулами МНС класса I I илиили II II, и эпитоп, , и эпитоп, взаимодействующий с взаимодействующий с рецепторами Т-клетки.рецепторами Т-клетки.

СТРОЕНИЕ АНТИТЕЛ И РЕЦЕПТОРОВ Т-КЛЕТОК (РТК)

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗВИТИЯ СОБЫТИЙ В КЛЕТКЕ В ОТВЕТ НА ПОЯВЛЕНИЕ ЧУЖЕРОДНОГО АНТИГЕНА

На рисунке не показано, что деление На рисунке не показано, что деление цитотоксической клетки стимулируется цитотоксической клетки стимулируется цитокинами, выделяемыми при цитокинами, выделяемыми при взаимодействии хелперной Т-клетки и В-взаимодействии хелперной Т-клетки и В-клетки. Это приводит к образованию клетки. Это приводит к образованию клона цитотоксических клеток, клона цитотоксических клеток, специфичных в отношении определённого специфичных в отношении определённого антигена; часть клеток клона антигена; часть клеток клона цитотоксических клеток развивается в цитотоксических клеток развивается в клетки памяти. Инфицированная клетка клетки памяти. Инфицированная клетка может быть убита посредством может быть убита посредством перфорации мембраны при освобождении перфорации мембраны при освобождении белка перфорина или в результате белка перфорина или в результате апоптоза.апоптоза.

Иммунный ответ на вирусную инфекциюИммунный ответ на вирусную инфекцию

Вирусные антигены в результате Вирусные антигены в результате протеолиза в цитоплазме и последующего протеолиза в цитоплазме и последующего выхода на поверхность фагоцитирующей выхода на поверхность фагоцитирующей клетки в комплексе с молекулами клетки в комплексе с молекулами II класса класса МНС становятся объектом распознавания МНС становятся объектом распознавания цитотоксическими Т-лимфоцитами (ЦТЛ, цитотоксическими Т-лимфоцитами (ЦТЛ, CDCD8 Т-клетки, Т-киллеры). Следствием 8 Т-клетки, Т-киллеры). Следствием такого распознавания является гибель такого распознавания является гибель инфицированной клетки.инфицированной клетки.

Иммунный ответ в случае бактериальной инфекции Иммунный ответ в случае бактериальной инфекции или поражения организма одноклеточными или поражения организма одноклеточными

паразитамипаразитами

Для внутриклеточных патогенов, таких, как Для внутриклеточных патогенов, таких, как микобактерии или возбудители чумы, в процессе микобактерии или возбудители чумы, в процессе уничтожения инфекционного агента вступают Т-уничтожения инфекционного агента вступают Т-клетки воспаления, имеющие маркёр клетки воспаления, имеющие маркёр CD4CD4 (Тн1). (Тн1). Эти клетки после распознавания Эти клетки после распознавания бактериального антигенного эпитопа, бактериального антигенного эпитопа, комплексированного с молекулами комплексированного с молекулами IIII класса класса МНС, активируют макрофаги, заражённые МНС, активируют макрофаги, заражённые бактериями, к внутриклеточному уничтожению бактериями, к внутриклеточному уничтожению (киллингу) возбудителя.(киллингу) возбудителя.

Иммунный ответ на внеклеточные возбудителиИммунный ответ на внеклеточные возбудители

При инфицировании организма возбудителями, При инфицировании организма возбудителями, размножающимися вне клетки, в иммунный размножающимися вне клетки, в иммунный ответ вступают хелперные Т-клетки (Тн2), ответ вступают хелперные Т-клетки (Тн2), имеющие тот же маркёр имеющие тот же маркёр CD4CD4, что и , что и воспалительные Т-клетки. Функция клеток этой воспалительные Т-клетки. Функция клеток этой субпопуляции – активация В-клеток к субпопуляции – активация В-клеток к продукции специфических иммуноглобулинов, продукции специфических иммуноглобулинов, которые нейтрализуют бактерии или их которые нейтрализуют бактерии или их токсины.токсины.

Механизм генетического контроля иммунного ответаМеханизм генетического контроля иммунного ответа

Молекулы Молекулы IIII класса МНС высокореактивных линий класса МНС высокореактивных линий представляют антиген в иммуногенной форме на представляют антиген в иммуногенной форме на поверхности макрофагов, образуя комплементарную поверхности макрофагов, образуя комплементарную связь с этим антигеном. Т-клетки при примировании связь с этим антигеном. Т-клетки при примировании (активации наивных Т-клеток при первичной встрече с (активации наивных Т-клеток при первичной встрече с антигеном) распознают только комплекс молекул антигеном) распознают только комплекс молекул IIII класса с антигеном. Если молекулы класса с антигеном. Если молекулы IIII класса МНС в класса МНС в силу своих структурных особенностей не способны силу своих структурных особенностей не способны образовывать комплекс с антигеном на поверхности образовывать комплекс с антигеном на поверхности макрофагов, то Т-клетки не вступают в процесс макрофагов, то Т-клетки не вступают в процесс распознавания антигена и не обеспечивают развитие распознавания антигена и не обеспечивают развитие иммунного ответа.иммунного ответа.

Благодарю за Благодарю за вниманиевнимание