• Răspunsul imun reprezintă reprezintă un sistem de
recunoaştere recunoaştere a moleculelor străine faţă de cele proprii.
Genetica răspunsului imun
• Moleculele străine (proteine, glicoproteide, hidraţi de carbon, monocatene de ADN, virusuri) ori părţi
din moleculele străine poartă denumirea de antigeni.. antigeni
• Pătrunderea Pătrunderea antigenilor în circuitul sangvin
declanşează un răspuns imun prin recunoaşterea specifică a antigenilor străini şi distrugerea lor. lor. 1
2
Imunodeficienţe Tipul
• De reacţiile imune sunt responsabile: – B limfocitele (din oase – bone) – T limfocitele (în timus) – macrofagii rearanjări • Fiecare clasă de limfocite utilizează rearanjări
Originea
Deficienţa limfocitelor B Defecte genetice în maturizarea limfocitelor B
Deficienţa limfocitelor T Defecte genetice în maturizarea limfocitelor T
în moleculele de ADN pentru a asigura sinteza sinteza unei game largi de proteine implicate în răspunsul imun.
Deficienţa combinată (B Mutaţii în gene pentru şi T) interleukine, deficienţa ADA (adenozin-
dezaminaza), absenţa
Consecinţe Unele infecţii piogene, infecţii virale Infecţii virale, micotice, prtozoare, bacterii intracelulare SCID (Severe Combined Immune Deficiency) – orice agent patogen
moleculelor MHC 3
Deficienţa
Mutaţii recesive
macrofagilor
autosomale sau X-
linkate în subunităţile
4
Boala granulomatoasă granulomatoasă cronică (lipsa digestiei intracelulare)
genei pentru citocromul B
Deficienţa complementului
Afectarea căilor de activare sau de reglare a complementului
Susceptibilitate
crescută la infecţiile cu piogeni şi bacterii intracelulare
5
6
1
Răspunsul umoral
Răspunsul imun Umoral
• determinat de Blimfocite; • mediat de secreţia unor anticorpi = imunoglobuline.
• •
Celular
•
determinat de T- limfocite; mediat de producerea TcR.
•
producerea de Ac responsabil de recunoaşterea Ag. Ag circulând în curentul sangvin interacţionează cu Ac după
principiul complementarităţii configuraţiei, formând complexul Ac-Ag; complexele Ac-Ag sunt atrase de alte componente ale sistemului imun: – Ac-Ag este recunoscut de complement - format din aproximativ 20 proteaze, care asigură distrugerea antigenului, sau – Ac-Ag este recunoscut de macrofagi, care asigură distrugerea acestor complexe.
pentru asigurarea răspunsului imun şi se cretarea Ac este necesară o interacţiune între celulele B cu celulele T, numite celule T-Helper.
7
8
Răspunsul celular • este realizat de T-limfocite, numite T-celule citotoxice (killer). • acest tip de răspuns imun are loc în cazul: – infecţiei virale sau bacteriene – reacţia tuberculinei – respingerea grefelor. • Ag virali sunt expuşi pe suprafaţa celulei infectate prin intermediul unor proteine, numite MHC (major histocopatibility complex). • complexele MHC-antigen străin sunt recunoscute de receptorii celulelor T-killer (TcR).
9
10
• !!! atât Ig, cât şi TcR niciodată nu atacă proteinele proprii, proces fiind numit toleranţă. • Pierderea proprietăţii de toleranţă duce la dezvoltarea bolilor autoimune.
11
12
2
Principii generale ale RI • După ce un organism a fost expus unui a numit Ag el devine
imun, adică rezistent la atacul repetat cu acelaşi antigen. • În organism există 106-108 de limfocite T şi B i mature, fiecare fiind capabil de a sintetiza un anumit tip de anticorpi sau TcR. • La atacul antigenic Ac sau TcR ai unor clone celulare complementare moleculelor străine - interacţionează cu ele: – aceste clone celulare se divid rapid, producând molecule de apărare (răspunsul imun primar); – după înlăturarea antigenului, aceste celule se păstrează, transformându-se în celule cu memorie. La un nou atac cu
acelaşi antigen aceste celule rapid trec în stare activă, provocând răspunsul imun secundar.
13
• Ac sau TcR interacţionează doar cu o parte mică a antigenului (5-6 aminoacizi). • Pot fi mai multe linii limfocitare contra unui antigen, dintre care una este mai
efectivă.
14
• Genele care codifică pentru proteinele sistemului imun aparţin unei superfamilii a genelor de imunitate: – gene p/u Ig – gene p/u TcR – gene p/u complement – gene MHC ... • Acest set de gene s-a format prin duplicaţii multiple a unei gene ancestrale.
15
16
17
18
Structura anticorpilor • în celule există 106-108 tipuri Ac = Ig. • Fiecare Ac reprezintă o imunoglobulină constituită din: – 2 catene polipeptidice identice uşoare L – light • (60%) • λ (40%) – 2 catene identice grele H – heav y. • Fiecare polipeptid are: – capătul N variabil (V) – capătul C constant (C).
3
Numărul şi localizarea genelor pentru imunoglobuline
• Pentru fiecare tip de polipetid din anticorp există numerose gene V şi C, dispersate în cromozomii 2, 14 şi 22. • pentru sinteza unui polipeptid are loc conexiunea
fizică a fragmentelor de ADN ce codifică anumite regiuni V şi C prin intermediul recombinării somatice, care are loc între cromatidele surori.
Familia
Crs.
%
V
J
D
C
κ(Kappa)
2p12
60
300
5
0
1
λ(Lambda) 22q11
40
300
6
0
6
H (Heavy)
100
300
6
20
9
• aranjarea genelor V şi C este diferită la diferite clone
celulare limfocitare şi diferă de cea a celulelor STEM sau a altor celule somatice.
14q32
20
19
Genele pentru imunoglobuline conţin: • • • •
Recombinarea somatică a genelor pentru Ig • Genele λ – Una dintre cele 300 gene V (formată din Exon 1 – regiunea lider, intron, exon 2) se va uni cu una din cele 6 gene C prin intermediul
multe gene pentru regiunea variabilă (V), secvenţe de joncţiune (J),
secvenţe de divesificare (D) gene pentru regiunea constantă (C).
regiunii J, situate în faţa fiecărei gene C.
– După transcripţie, în procesul de maturizare a ARN are loc eliminarea intronilor. – În procesul de maturizare a proteinei are loc eliminarea regiunii lider.
!!! Pentru realizarea transcripţiei este necesară asocierea fizică a genelor V şi C într-o unitate transcripţională. 21
1
2
125
299
300
L V
L V
L V
L V
L V
1
J
2
C
J
6
C
J
C
Recombinarea somatică a genelor pentru Ig
Recombinare 1
2
L V
L V
125
2
L V J
6
C
J
C
• Genele – – Una dintre cele 300 gene V se va uni cu una din cele 5 regiuni J, urmată de unica genă C. – După transcripţie, în procesul de maturizare a
Transcripţie 125
L V J
2
C
ARN toate regiunile J situate după cea care a realizat joncţiunea sunt considerate intron şi
3’
5’
Maturizare ARN 5’
22
sunt eliminate. – În procesul de maturizare a proteinei are loc eliminarea regiunii lider.
AAAAAAA
Translaţie Maturizare proteină
IgL Lambda
23
24
4
1
2
99
299
300
1 2 3 4 5 6
L V
L V
L V
L V
L V
J
J
J
J
J
J
C
Recombinarea somatică a genelor pentru Ig
Recombinare 1
2
99 2
L V
L V
L V J
3 4 5 6 J
J
J
J
C
• Genele H - recombinarea are loc în 2 etape: – În prima etapă una din cele 20 regiuni D se uneşte la una dintre cele 6 regiuni J, urmată de blocul de gene C. – În a doua etapă una dintre cele 300 gene V se va uni la joncţiunea D-J.
Transcripţie 99 2 3 4 5 6 L V J J J J J
C 3’
5’
Maturizare ARN 2J 5’
AAAAAAA
Translaţie Maturizare proteină
IgL Kappa
1
2
300
1 2 3
20
L V
L V
L V
DDD
D
1
2
300
L V
L V
L V
1 2 35 6 D D DJ J
25
26
1 2 3 4 5 6 J
J
J
J
J
J
C
C
C
Recombinare 1
1
2
L V
L V
C
C
• Anticorpii funcţionează în diferite medii şi
asigură răspunsuri în diferite condiţii.
C
• Tipul de anticorp este determinat de varianta de genă C din catena H. • Există 5 tipuri de gene CH, şi deci 5 clase de anticorpi.
Recombinare 2 C
C
C
Transcripţie C
C
C 3’
5’
Maturizare ARN 5’
AAAAAAA
Translaţie Maturizare proteină
27
IgH
28
Clasele principale de imunoglobuline Tip
IgM
IgD
IgG
IgA
IgE
Catena H
μ
δ
γ
α
ε
%
5%
1%
80%
14%
<1%
Funcţia
Activează complementul
Toleranţa Activează Răspunsul (în complemen În secreţii alergic
membrane)
tul
29
• Genele CH se unesc pe rând la joncţiunea VDJ în
ordinea localizării lor pe cromozom.
• Unirea se realizează prin zona S situată în faţa genelor C. • De obicei primul tip de Ig este IgM, deoarece
gena Cμ este localizată prima în şirul de gene C. • Formarea noilor tipuri de Ig este determinată de deleţia acelor gene C, care se găsesc în faţa genei necesare.
30
5
Mecanismele de asigurare a diversităţii anticorpilor
Recombinarea somatică • În toate sistemele genele V sunt precedate, iar J
• • • • • • •
anticipate de secvenţe consens. • Recombinarea între comatidele surori este asigurată de recunoaşterea complementară a acestor secvenţe consens.
Existenţa mai multor gene codificatoare Recombinarea somatică Splicing-ul alternativ Alelismul multiplu
• Mecanismul de recombinare este determinat de clivare situs-specifică, urmată de reunire, dar este diferit de cel al crossing-overului.
Excluderea alelică Erori în recombinare Mutaţii somatice 31
Excluderea alelică
Dereglări în recombinare
• Fiecare tip de limfocite produce un anumit tip de anticorpi. • Cromozomii omologi conţin variante alelice diferite. • De aceea, de regulă, recombinarea somatică are loc doar
•
•
32
între cromatidele unui cromozom, moştenit de la un părinte, celălalt cromozom rămânând ca şi în celulele STEM. Ca rezultat se formează doar o singură unitate transcripţională funcţională, astfel asigurându -se excluderea alelică. În cazul dacă în ambii cromozomi are loc recombinarea, doar unul dintre ei este utilizat pentru transcripţie, cealaltă unitate transcripţională fiind neproductivă.
• În pofida existenţei heptamerilor şi nonamerilor
în cazul recombinării somatice, reunirea VJ nu este întotdeauna exactă. • Impreciziile se referă la decalări de 3 nucleotide, astfel două regiuni V şi J pot să recombine în mod diferit, producând o diversitate mai largă de combinaţii posibile în unităţile transcripţionale.
33
34
MHC (Major Histocompatibility Complex)
Mutaţii somatice
• Sistem multigenic şi polimorf • Situat pe cromozomul 6p • Important în activarea şi reglarea
• Genele V pentru imunoglobuline prezintă
situsuri hipervariabile, ţinte pentru mutaţiile somatice. • Astfel se asigură o varietate şi mai mare de unităţi transcripţionale
răspunsului imun celular • Implicat în rejetul grefelor • Constă din 3 clase de gene
35
36
6
• Clasa I – Gene HLA A, B, C ce codifică Ag pe membrana tuturor celulelor nucleate • Clasa II – Ag de suprafaţă celulară HLA D pe macrofage, limfocite B, T-activate şi uneori pe alte celule • Clasa III – Proteine serice, receptori membranari implicaţi în reacţiile imune (factorul Bf, C2, C4) – Proteine cu funcţii heterogene (HSP, TNF,β, 21-
hidroxilaza implicată în hiperplazia suprarenalelor, HFE – hemocromatoza ereditară
Asocierea HLA (Human Leukocyte Antigen) cu diverse afecţiuni Boala
Alele HLA
Risc
Hiperplazia suprarenalelor
Bw47
80-100%
Spondilita anchilozantă
B27
90%
Diabet zaharat
DR3/DR4 DQ8
20% 14%
Hemocromatoza A3/B14 ereditară
90% 38
37
Interferonul • Grup de proteine cu M=15-30 kDa extrem de variabile • Sinteza indusă de agenţi străini • Au activitate antivirală nescepecifică, determinând
• Interferon Induce o proteinkinază activarea unei endonucleaze degradarea ARNm viral
inhibarea sintezei proteinelor virale (nu afectează translaţia ARNm propriu) • Activează macrofagele, inhibă proliferarea celulelor canceroase
39
Clase de IFN IFN
Produs de macrofage
IFN β
40
Toleranţa imunologică • Tip de răspuns imun în care lipseşte
IFN γ
Produs de macrofage
Produs de limfocitele
Antibacteriană, antivirală, antineoplazică
Antibacteriană, antivirală, antineoplazică
reactivitatea specifică a clonelor celulare imune faţă de un anumit Ag, care în alte condiţii ar dezvolta un răspuns imun normal
Activitate antivirală
• Poate apărea datorită contactului cu un
Ag în stadiul fetal sau la adult
41
42
7
Imunodeficienţe
Imunodeficienţa
• Lipsa sau funcţionarea anormală a componentelor sistemului imun • Poate fi primară sau secundară • Cea primară poate fi ereditară sau
• Poate fi: – Deficienţa limfocitelor B – Deficienţa limfocitelor T – Deficienţa combinată (B şi T) – Deficienţa macrofagelor sau a procesului de fagocitoză – Deficienţa complementului
dobândită
• Poate fi: – Deficienţa limfocitelor B – Deficienţa limfocitelor T 43
44
Imunodeficienţa
Bolile autoimune • • • •
• Determină o susceptibilitate crescută faţă
de anumiţi agenţi patogeni • Apariţia infecţiilor severe • Apariţia tumorilor • Declanşarea proceselor autoimune
Lipsa toleranţei către antigenii proprii Producerea autoanticorpilor
Declanşarea unor reacţii autoimune Ex., bullous pemphigoid , miastenia Grave, unele forme de diabet melitus, lupus erythematosis
sistemic, anemia hemolitică autoimună, glomerulonefrita, purpura trombocitopenică autoimună. 45
46
8
