Antigenul

Antigenul

Definitia antigenului I

Ag este orice substanta de origine exo/endogena capabila:

a)      sa activeze limfocitele Ag specifice

b)      sa interactioneze specific cu receptorii Ag solubili (anticorpii) si/sau Ag membranari (limfocitele)

Originea antigenului:

Exogene:

bacteriene - prezente in diversele subcomponente ale bacteriilor. Ele pot fi:

capsulare

membranare (endotoxinele - sursele de endotoxine mai ales bacteriile gram - , ele sunt elemente constitutive ale membranei bacteriene , NU sunt substante secretate , sunt substante de natura lipopolizaharidica = LPS. In general endotoxinele au o serie de efecte patogene: starea febrila foarte intensa, hipotensiune, stare de colaps, stare de soc. Pot duce si la aparitia unui sindrom de coagulare intravasculara diseminata. Ele declanseaza raspunsuri imune umorale sau celulare)

flagelare (flagelinele)

cele din pili/fimbrii

exotoxinele sunt produse si de gram - si de gram + si sunt substante secretate/exocitate de bacteriile producatoare. Ca natura ele sunt substante polipeptidice. Sunt importante pentru ca pot declansa raspunsuri imune si au si efecte patogene: citopat (moartea celulei pe care actioneaza), citotoxic (inhibitor al celulelor somatice)

parazitare

somatice

* externe (invelisul parazitar)

* interne (organitele parazitare)

secretii polipeptidice

alergene - polenurile, componente alimentare (capsuni, ciocolata, e.t.c.), substante medicamentoase, praful de casa

substante de origine industriala

Endogene:

autoantigenele - orice organism normal produce in mod continuu cantitati mari de autoantigene, dar la normali sunt limitate sau sechestrate de catre o serie de bariere morfofunctionale care impiedica contactul sistemului imunitar cu aceste autoantigene NU apar raspunsuri fata de acestea. Patologic, ca urmare a deteriorarii (distrugerii barierelor morfofunctionale) e posibil contactul autoantigenelor cu diversele elemente ale sistemului imunitar raspunsuri imune autoreactive boli autoimune

tumorale/canceroase - orice organism normal elaboreaza celule tumorale (cca. 200 - 250 / 24 h). Acestea sunt insa recunoscute de catre sistemul imunitar dupa prezenta Ag. specifice. Aceasta recunoastere conduce la distrugerea lor, procesul = supraveghere imunologica antitumorala.

virale - marea majoritate a virusurilor isi includ propriul genom in genomul celulei gazde → ulterior componentele virale se sintetizeaza ca niste componente proprii organismului

Proprietatile antigenului:

Ag. sunt substante capabile sa activeze limfocitele Ag-specifice

Limfocitele Ag-specifice = limfocite T sau B care prezinta pe suprafata lor receptori antigenici, in constitutia carora exista un situs combinativ pentru Ag., capabil sa interactioneze cu Ag inductor. Interactiunea e posibila datorita faptului ca situsul are o conformatie complementara celei a Ag inductor activarea limfocitelor Ag-specifice cu generarea unui raspuns imun.

1. Umoral: actiunea limfocitelor B Ac

2. Celular: actiunea limfocitelor Tc citokine imunogene

Ag e o substanta capabila sa activeze limfocitele Ag-specifice si sa declanseze raspunsuri imune.

Declansarea RI e un process conditionat. Ea depinde de tipul de limfocit imunoregulator (LIR) activat in etapa initiala a Ri

LIR pot fi :

v     Limfocite TH - ele au proprietatea fie de a activa limfocitele B (RIU) sau Tc (RIC). Toate Ag capabile sa activeze TH IMUNOGENE ( au capacitatea de a declansa fie RIC fie RIU)

v     Limfocite TS - inhibitie selectiva a RI pe care l-am fi asteptat. Ele au proprietatea de a inhiba fie limfoccite B (inhibitia RIU) fie limfocitele Tc (inhibitie RIC). Antigene capabile sa actioneze pe TS = tolerogene.

Exista 2 situatii cand NU activarea limfocitelor:

sunt absente (in vitro, pe medii acelulare, plasma substanta straina - Ag, e recunoscuta de Ac din plasma totusi: Reactie de precipitare (Ag substanta straina), sau Reactie de aglutinare (Ag e particular)).

limfocitele Ag-specifice sunt prezente, dar desi realizeaza recunoasterea Ag, ele nu pot fi activate (limfocitele recunosc o categorie aparte de Ag - haptenele)

Definitia antigenului II

Ag este orice substanta de origine exo / endogena care are proprietatea de a interactiona specific cu receptorii Ag solubili (ac) si / sau receptorii prezenti pe membrane limfocitelor, indiferent daca recunoasterea limfocitara a Ag se soldeaza sau NU cu activarea limfocitelor, cu declansarea unui raspuns imun

Ag pot avea 1 din 4 proprietati posibile:

1. toate Ag interactioneaza cu receptori Ag solubili sau membrane - SPECIFICITATE

2. unele Ag pot interactiona cu receptorii antigenici limfocitari, dar ele NU sunt capabile sa activeze limfocitele Ag specifice ( haptenele)

3. Ag pot interactiona cu receptorii limfocitari, pot activa limfocitele Ag specifice, dar NU declanseaza rapunsuri imune (tolerogene)

4. exista Ag care interactioneaza cu receptorii limfocitari, activeaza limfocitele Ag-specifice si au si proprietati de a declansa raspunsuri imune (imunogene) - IMUNOGENITATE

Ag au 2 proprietati importante: - specificitate

- imunogenitate

I. SPECIFICITATE

proprietate a tuturor Ag

II. IMUNOGENITATE

- proprietate a majoritatii Ag, exista Ag incapabile sa declanseze raspuns imun (haptene) sau care au proprietatea de a inhiba activitatea RI (tolerogene)

Aceasta definitie se aplica NUMAI Ag, NU si superantigenelor.

Superantigenele

- NU au SPECIFICITATE

- de regula ele AU IMUNOGENITATE

Natura antigenului:

Ag este o substanta, o structura elementara (o substanta foarte simpla sau un mic fragment dintr-o substanta cu structura complexa - un peptid dintr-un polipeptid). Aceasta structura elementara are un comportament Ag doar daca ea interactioneaza specific cu receptorii Ag, fie solubili, fie membranari in structura Ag nativ distingem 2 componente distincte:

structura elementara ce poate fi recunoscuta de receptorii Ag (solubili/ membranari) = determinanti Ag

Restul moleculei de Ag care NU e receptor direct de receptorii Ag, insa are rol de sustinere a determinantului Ag. acesta = "purtator" sau "carrier"

I. SPECIFICITATEA

= proprietate obligatorie a Ag ce consta in capacitatea acestuia de a interactiona specific NUMAI cu situsul complementar pentru Ag al unui receptor Ag unic (anticorp sau receptor limfocitar)

receptorii Ag: membranari - TCR (T Cell Receptor)

- BCR (B Cell Receptor)

situsul combinativ din receptori = portiunea direct raspunzatoare de recunoasterea Ag. Acesta este constituit din 2 lanturi polipeptidice cu structura foarte complexa. Din asamblarea lor rezulta o unitate de dimensiuni mici ce permite acomodarea Ag de recunoscut. In compozitia fiecarui lant polipeptidic intra 2 componente mai importante:

a.) paratop = singura portiune din situsul combinativ pentru Ag care are contacte directe cu Ag inductor. De regula el e situat in interiorul situsului combinativ pentru Ag.

- paratopul e format din 3 portiuni mai importante:

1. initiala, la capetele aminoterminale ale lanturilor (primii 90-100 aa). Ea este sintetizata dupa codul unei gene ce face parte din aproximativ cateva sute de gene de variabilitate

2. a doua portiune: <5 aa care este elaborata dupa codul unei gene ce face parte din cateva zeci de gene de diversitate

3. a treia portiune e mai distal de capatul aminoterminal, formata din <10 aa, elaborata dupa codul unei gene ce face parte din mai putin de 10 gene de jonctiune

- sinteza unui paratop se face prin recombinarea acestor 3 gene => per lant de paratop pot rezulta 10E4 variante de lanturi ale situsului combinative pentru Ag. Per 2 lanturi => 10E8 tipuri diferite de situsuri combinative pentru Ag.

- toate limfocitele T sau B care apartin unei singure clone limfocitare prezinta receptori antigenici ce contin in structura lor acelasi tip unic de situs combinativ (au in genom acelasi tip de recombinaze)

- o singura clona de limfocite T/B poate recunoaste un singur tip distinct de determinant Ag (recunoasterea determinantului Ag este clonotipic specifica)

=> reactia Ag-Ac = reactie cu specificitate absoluta la nivel de determinant Ag

b.) zona scheletala = portiunea situata la exteriorul situsului combinativ pentru Ag si care formeaza peretii cavitatii. Ea NU e implicata in recunoasterea Ag.

II. IMUNOGENICITATEA

= capacitatea de a declansa RI

are 3 faze:

1. Selectia clonala

- selectia de catre Ag dintr-un repertoriu preexistent de limfocite doar pe acelea care sunt Ag specifice

- limfocitele B au situsuri combinative diferite

- limfocitul b) din schema il va recunoaste

- el se numeste limfocit Ag-specific

- limfocitele a.),b.),c.) din schema NU sunt limfocite individuale, ci reprezentantii unor familii de limfocite (clone limfocitare)

- toate limfocitele apartinand aceleiasi clone prezinta pe suprafata lor acelasi tip specific de receptor

- selectie clonala = recunoasterea Ag de catre limfocite NU poate fi realizata decat daca limfocitul Ag specific se afla in stare de repaus (G0 a ciclului mitotic)

2. Activarea clonala si transformarea blastica

= consta in activarea metabolica a limfocitelor Ag specifice

- ca urmare a activarii, celula trece din faza G0 (repaus) in interfaza (G1-S/G2)

- ajunsa in interfaza, ea se transforma morphologic in limfoblast

3. Expansiunea clonala

- limfocitele activate incep sa se divida

- prin diviziuni mitotice successive => cresterea numarului de limfocite per clona activate, de aceea etapa se numeste expansiune clonala

- clonele produc Ac Ag specifici. Ei prezinta situsuri combinative pentru Ag, capabile sa recunoasca Ag inductor.

NU TOATE AG AU AMBELE PROPRIETATI!

2 grupe de Ag:

1. IMUNOGENELE (antigene complete), care, in functie de mecanismul de declansare a RI se impart in 2 subtipuri:

a.) timoindependente (rar intalnite). Ele sunt Ag capabile sa declanseze NUMAI RIU. Ca urmare a stimularii directe a limfocitelor B, fara a fi necesara prezenta limfocitelor T. Surse: unele bacterii

b.) timodependente (majoritare). Ele pot declansa fie RIU, fie RIC care insa au la baza o cooperare celulara in cadrul careia e absolut necesara si prezenta si activarea limfocitelor T (in special TH). Ele reprezinta cel putin 95% din totalul de Ag.

- biochimic, ele pot fi: proteine/glicoproteine, oligozaharide, fosfolipide, ac. nucleici sau alte substante

- la cooperarea ce sta la baza raspunsului participa urmatoarele categorii de celule:

Ag timodependente sunt captate de APC

In APC Ag sunt prelucrate/procesate si micile fragmente ce rezulta ulterior sunt expuse pe suprafata APC in complex cu moleculele MHC

Aceste fragmente = epitopi

Epitopii sunt recunoscuti de TH care fie informeaza LB => RIU, fie TC => RIC

Conditiile de imunogenitate ale Ag timodependente:

1. Ag trebuie sa fie o substanta non-self. Proteinele sunt percepute ca non-self daca provin din si patrund in organisme diferite genetic/filogenetic intre ele.

2. Aceste Ag sa aiba GM mare sau foarte mare.

3. Sa aiba structura complexa (mai complexa cu cat continutul de aa e mai mare)

4. Substanta trebuie sa fie degradabila/procesabila in APC (ca sa rezulte epitopi)

5. Raspunsul fata de Ag timodependent e conditionat genetic. El depinde de tipul de gene zise IR (IR = imune response). Ele sunt gene MHC, respectiv HLA

2. HAPTENELE (antigenele incomplete)

- au o singura proprietate - specificitatea;

- au GM mica sau foarte mica

- structura simpla

- pot interactiona cu receptor antigenic, dar ele singure NU pot declansa RI decat daca sunt cuplate natural sau artificial cu macromolecule imunogene, numite purtatori (carrier)

=> haptenele au specificitate, dar NU pot declansa raspunsuri imune - nu prezinta imunogenitate.

imunogenele pot asigura conditia minima necesara activarii limfocitare (cross-linkarea interreceptoriala = legare laterala a receptorilor antigenici), haptenele NU.

in urma recunoasterii Ag apar semnale activatoare transmise spre interiorul celulei. Ele sunt miniaturale si se exercita la distanta foarte mare unele de altele. Teoretic ele ar putea active limfocitul daca toti receptorii ar fi activati intr-o arie restransa. Haptenele NU se pot aduna spontan intr-o arie restransa.

cross-linkarea e foarte probabil de realizat in cazul imunogenelor. Partea carrier a Ag timoindependente poarta determinanti Ag identici intre ei. Punerea in contact cu un limfocit B => recunoasterea Ag si o concentrare a cuplurilor Ag-receptor intr-o arie restransa (cross-linkare). Apar stimuli miniaturali foarte apropiati => se insumeaza => activarea limfocitului B cu generaea RIU. Cross-linkarea e realizata de partea carrier. In cazul Ag timodependente: ele sunt formate din 2 parti, 1 carrier, cu structura simpla si GM mica, si la fiecare parte carrier se asociaza o singura haptena. In timpul cooperarii dintre celule, limfocitul B recunoaste Ag dupa partea haptenica. Limfocitul TH recunoaste Ag NUMAI dupa partea carrier. In cazul limfocitelor B => adunarea cuplurilor Ag-receptor intr-o arie restransa. Cross-linkarea e realizata de limfocitul TH.

toate Ag complete au o parte carrier si una haptenica. Partea haptenica e responsabila de proprietatea de specificitate - de raspuns (are la baza selectia clonala) si de reactie (Ac rezultanti reactioneaza cu partea haptenica)

ambele componente (carrier - haptena) sunt responsabile de imunogenitate

partea haptenica e responsabila de specificitatea de raspuns si de reactie

Notiunea alternativa pentru haptena = determinant antigenic

Determinanti Ag = subcomponente ale moleculei de Ag nativ care din punct de vedere structural pot fi impartiti in 2 categorii:

a.)determinanti Ag liniari (secventiali)

- constituiti din 8-15 aa dispusi in succesiune unul dupa altul in structura lantului peptidic

- structuri amfipatice (formati din amestec de aa hidrofili si hidrofobi)

- pozitionati in interiorul moleculei de Ag, ei fiind eliberati NUMAI ca urmare a procesarii Ag inactive in APC

- sunt recunoscuti specific NUMAI de catre limfocitele T

b.)determinanti Ag conformationali

- constituiti din 8-15 aa dispusi in portiuni diferite ale lanturilor polipeptidice si sunt adusi in apropiere prin buclarea moleculei de Ag native

- sunt structuri numai hidrofile (aa hidrofili)

- sunt pozitionati la suprafata moleculei de Ag nativ, in portiunea de maxima flexibilitate a Ag nativ

- de regula ei sunt recunoscuti NUMAI de limfocitele B si Ac elaborati de ele