Imunoglobulinele (anticorpii)

Imunoglobulinele (anticorpii)

Ig sunt glicoproteine prezente in plasma, lichidele extracelulare, si secretii si sunt molecule dotate cu proprietati de Ac, adica au capacitatea de a se combina specific si sunt responsabile de recunoasterea Ag inductor (declansator) al RI.

Ac   - sunt implicati in finalizarea RIU

- sunt implicati in initierea RIC (functie de opsonine)

Structura de principiu a Ac

indiferent de clasa, Ac sunt constituiti din asocierea a 2 perechi de lanturi

forma monomerica e formata din asocierea unei perechi de lanturi grele (DH) si una de lanturi usoare (DL)

1. DH

- lungi, constituite din numar mare de aa => au greutate moleculara foarte mare

- se asociaza intre ele prin punti disulfurice

2. DL

- scurte, constituite din numar mic de aa => au greutate moleculara mica

- ele sunt asociate la lanturile DH prin punti disulfurice

Desi sunt diferite intre ele, cele 2 perechi de lanturi au caracteristici comune:

sunt paralele intre ele (NU e un paralelism liniar, ci unul helicoidal sau spiralar; fiecare lant se infasoara in jurul celui cu care se asociaza prin punti disulfurice. DL executa o hemispira - 180^o - in jurul DH la care se asociaza; DH se spiraleaza reciproc unul in jurul celuilalt. Aceasta asociere face ca ele sa aiba o configuratie globuloasa)

sunt unidirectionate (orientate cu capetele N-terminale in aceeasi directie)

in alcatuirea acestor lanturi intra 2 categorii de secvente:

a.) secventele variabile ale lanturilor grele si usoare, constituite din primii 110 aa, la capetele N-terminale (V). Sunt pozitionate in oglinda => se asociaza intre ele si constituie cate o mica cavitate ce poarta denumirea de situs combinativ pentru Ag (SCAg), in care e recunoscut cate 1 determinant antigenic conformational, situat la exteriorul Ag nativ. Cele 2 situsuri sunt identice din p.d.v. structural => prin ambele situsuri e recunoscut intotdeauna un singur Ag conformational => Ac sunt structuri de recunoastere monospecifice.

b.) secventele constante sunt pozitionate catre capatul C-terminale al lanturilor. Ele sunt responsabile de unele efecte biologice ale Ac (activarea cascadei complementului pe calea clasica, fixarea Ac pe suprafata micro si macrofagelor, pasajul transplacentar al Ac de la mama la fat). Cele ale lanturilor usoare au aproape aceeasi structura in cadrul tuturor claselor de Ig = secvente publice. Cele ale lanturilor grele au aceeasi structura doar in cadrul unei singure clase (un singur izotip) => 5 clase de Ig.

IgG

Ac prototipici

Caracteristici generale

se afla in concetratiile cele mai mari in raport cu celelalte clase (variaza intre 1000-1500 mg/dl). Ei formeaza 75% din totalul Ac din organism

sunt Ac distribuiti in cote egale intre sectorul intravascular si cel extravascular (in lichidele interstitiale, respectiv intratisular)

sunt Ac cu durata de viata cea mai mare (variind intre 3-4 saptamani). Exceptie fac IgG₃, care au o durata de viata scurta (5-7 zile)

Structura

sunt Ac forme monomere

lanturile grele (DH)

- sunt formate din aproximativ 450 aa

- sunt lungi sau foarte lungi (pana la 130 Å)

- au GM mare, 45-46 kda

- exceptie IgG₃, care au lanturi grele formate din mult mai multi aa si au GM mai mare

- NU sunt lanturi liniare, ci sunt organizate in bucle sau domenii, fiecare domeniu fiind alcatuit din aproximativ 110 aa, domenii ce apar ca urmare a existentei unor punti disulfurice intracatenare

- pe fiecare lant DH exista 4 domenii cu particularitati structurale si functionale diferite

- primul domeniu e situat mereu pe exterior

- apoi domeniul 2 e pozitionat spre interior

- apoi lantul greu trece de partea opusa si avem domeniile 3 si 4

- domeniile N-terminale sunt constituite din secvente de aa variabile sau hipervariabile = VH

- celelalte domenii sunt toate constante = CH₁, CH₂, CH₃

- portiunea situata intre CH₁ si CH₂ = zona balama. Ea e importanta pentru ca reprezinta portiunea din lanturile grele dotata cu cea maximum de flexibilitate, favorizand net contactul Ac cu determinanti Ag conformationali de la suprafata Ag nativ. In zona de balama lanturile grele se asociaza intre eleprin punti disulfurice; in functie de numarul acestora si repartitia lor distingem 4 subclase sau 4 izotipuri de Ac de tip IgG:

IgG_I - exista 2 punti disulfurice, situate intre punctul de intersectie si CH₂

IgG_II - exista 4 punti disulfurice, situate 2 cate 2 de o parte si de alta a punctului de intersectie

IgG_III - exista 15 punti disulfurice, situate intre punctul de intersectie si CH₂

IgG_IV - exista 2 punti disulfurice, situate fiecare de o parte si de alta a punctului de intersectie

- in functie de numarul de punti disulfurice, se conditioneaza, printre altele, si durata de viata a acestor Ac. Obisnuit, intre durata de viata si numarul de punti disulfurice exista o relatie de invers proportionalitate. Pe masura ce numarul de punti e mai mare pot suferi atacul enzimelor sau radicalilor liberi de O eliberati de factorii proceselor inflamatorii.

- lanturile usoare (DL)

- alcatuite din aproximativ 215 aa

- au o lungime de aproximativ 60 de Å

- GM aproximativ 20-22 kda

- organizate in bucle sau domenii, 2 pe fiecare lant usor

- primul domeniu e situat in interiorul moleculei

- cel de-al doilea e orientat spre exterior, lanturile usoare se spiraleaza in jurul celor grele

- domeniul N-terminal e constituit din aa variabili si hipervariabili = VL

- celalalt domeniu e constant sau aproape constant = CL

- se cunosc 2 tipuri de lanturi usoare:

K - 2/3 din totalul lanturilor usoare

Λ - 1/3 din totalul lanturilor usoare

ð     2 fragmente: Fab (de legare a Ag)

Fc (constant, cristalizabil)

Functiile si structura Fab al IgG

rol foarte important in recunoasterea Ag

prin el pot recunoaste orice tip de Ag nativ (Ag solubil, jucand rol important in eliminarea lor sub forma de complexe imune de catre micro sau macrofage)

prin el pot recunoaste Ag corpusculare (IgG functioneaza ca opsonine si favorizeaza endocitarea Ag de catre macrofage)

recunoasterea antigenica e realizata prin situsul combinativ pt Ag (SCAg)

Structura si functia SCAg

o cavitate de dimensiuni reduse (30-10-6 Å) rezultata in urma plicaturarii VH-VL, care permite atat acomodarea Ag, cat si angajarea de legaturi cu acesta prin potrivire de forma sau complementaritate

plicaturarea ce sta la baza SCAg e rezultatul existentei unor punti disulfurice intradomeniu

in cadrul fiecarui domeniu exista 3 punti ce creeaza 3 plicaturi

in cadrul SCAg distingem 2 categorii de secvente: secventele de aa ce participa la realizarea recunoasterii Ag (ele sunt constituite din 8-15 aa si sunt situate la nivelul varfului intern al plicaturii. Ele realizeaza contactul cu Ag prin potrivire de forma (complementaritate) = regiuni determinante ale complementaritatii - CDR - adica CDR₁, CDR₂, CDR₃)

secventele Fr (framework region) nu sunt implicate direct in stabilirea contactului cu Ag, ele sunt peretii cavitatii

cele mai importante in functia Ac sunt regiunile CDR

cele 6 CDR formeaza paratopul (substructura din SCAg care este direct responsabila de angajarea unor legaturi specifice cu Ag inductor)

caracteristica fundamentala a paratopului e specificitatea legaturii Ag-Ac. Ea tine de: natura aa care intra in constitutia CDR, numarul aa prezenti in CDR si pozitionarea in spatiu a plicaturilor (a celor 6 CDR), dependenta de zona Fr

plicaturarea VH, VL poate avea 2 efecte distincte:

- favorizeaza net recunoasterea Ag

- poate in unele situatii sa transforme SCAg in determinanti Ag conformationali, pentru ca prin asocierea CDR se pot constitui secvente de aa ce pot fi ori rar intalnite in organism, ori chiar unice, nemaiintalnite in organism. Ele se pot comporta ca structuri antigenice = idiotopi = componenta Ag a oricarui SCAg

idiotopii pot fi interni, externi sau micsti

totalitatea idiotopilor = idiotip (specificitatea Ag a oricarui SCAg) => SCAg poate avea 2 calitati aparent contrarii

- el e o structura de recunoastere Ag

- poate fi o structura Ag in sine. Idiotopii sunt structuri intens imunogene => RI fata de un Ag NU e unic, ci un raspuns repetitiv, intretinut de cateva ori. Raspunsul se repeta pana cand se formeaza Ac antiidiotip, numiti copia interna a Ag.

Copia interna a antigenului

RIU are ca rezultat Ac care prezinta SCAg complementare Ag inductor

e posibil ca acesti Ac sa prezinte in SCAg idiotopi. Ei se vor comporta ca noi structuri Ag rezultand declansarea unui alt RIU specific, caracterizat prin generarea de Ac specifici, ce prezinta un SCAg complementar al generatiai anterioare. Ac nou formati sunt Ac antiidiotip. SCAg al Ac antiidiotip seamana conformational cu conformatia spatiala a Ag inductor = imaginea interna a Ag (ea limiteaza RIU)

Functiile si structura Fc al IgG

CH₂ - rol in declansarea cascadei complementului pe calea clasica

- realizeaza functia printr-o secventa de aproximativ 600 aa capabili sa angajeze legaturi cu o componenta a complementului (C1q) => se declanseaza cale clasica. Nu are loc spontan, ci doar dupa ce Ag a fost recunoscut ca Ag specific

- ca urmare a recunoasterii Ag apar modificari conformationale in lantul H, care se transmit din aproape in aproape in sens ortodromic (N-C) care contribuie la exteriorizarea secventei de aa capabila sa lege componenta C1q a complementului

CH₃ - rol in fixarea Ac de membrana macro si microfagelor

- Ac sunt importanti in medierea fagocitarii (sunt Ag corpusculare)

- fixarea IgG pe micro si macrofage se face NU prin contact direct, ci prin receptori: FcγR

- exista 3 categorii de receptori FcγR_I - CD 64

FcγR_II - CD 32

FcγR_III - CD 16

FcγR₁ - receptori de inalta afinitate pt IgG (fixeaza cu aviditate IgG, dar selectiv. Ei fixeaza in special IgG₁ si IgG₃, mai putin IgG₂ si deloc IgG₄

- distribuiti pe membrana macrofagelor, suprafata neutrofilelor si pe celulele K (Killer)

- 2 componente: una receptoriala (glicoproteina transmembranara ce prezinta in segmentul extracelular 2 bucle, segment intracitoplasmatic foarte scurt) si o componenta de transductie a semnalului activator (2 lanturi identice intre ele cu lanturi receptoriale foarte lungi = lanturi

(segmente intracitoplasmatice foarte lungi)

- el e capabil sa fixeze Ag corpusculare opsonizate prin IgG. Fixarea se face prin legaturi din domeniul N-terminal al componentei receptoriale si domeniul CH₃ al IgG => semnale activatoare ce se transmit catre portiunea intracitoplasmatica NUMAI prin lanturile

- functia lui:

Macrofage - fagocitare/endocitare a Ag corpusculare opsonizate prin IgG

NK - captarea Ag corpusculare opsonizate prin IgG. Endocitarea nu e posibila de obicei (diametrul redus al celulelor NK) rezultand activarea lor si in final eliberarea unor mediatori distructivi: enzime, radicali liberi de O, perforine. Distrug Ag corpusculare extracelular si fragmentele pot fi endocitate  (procesul = ADCC - citotoxicitate celulara anticorp dependenta)

FcγR₂ - joasa afinitate pentru IgG, neselectiv

- pe suprafata monocitelor, macrofagelor, pe membrana granulocitelor si la nivelul sincitiotrofoblastului

- o singura componenta care indeplineste funcia de receptor si transductor

- glicoproteina transmembranara care in portiunea extracelulara prezinta 2 bucle (domenii) si dispune de un segment intracitoplasmatic foarte lung

- functie:

pe macrofage endocitarea Ag corpusculare opsonizate prin IgG

pe granulocite mediaza ADCC

in sincitiotrofoblast joaca rol important in pasajul transmembranar al IgG de la mama la fat

FcγR₃ - joasa afinitate pentru IgG

- NUMAI pe suprafata celulelor K si NK

- receptor definitoriu: celulele k si NK = celule CD16+

- 2 componente distincte: receptor (structura Ig like), transductor

- receptorul are cate 2 domenii extracitoplasmatice si un segment intracitoplasmatic foarte lung

- transductor: lanturi lungi

- functie:

mediaza ADCC

Particularitati functionale ale subclaselor de IgG

IgG₁

subclasa majora, 900mg/dl

sunt buni activatori de complement

sunt Ac responsabili de imunizarea pasiva a nou-nascutului (trec usor prin placenta)

IgG₂

clasa minoritara, 30mg/dl

sunt slabi activatori de complement

IgG₃

concentratie de 100mg/dl

sunt mai buni activatori de complement decat IgG₂

IgG₄

concentratii mici, 50mg/dl

NU sunt activatori de complement

Ac de tip IgG sunt caracteristici pentru RIU secundare (apar dupa cel de-al doilea contact cu acelasi antigen)

IgM

Caractere generale

concentratii de 120-130mg/dl

durata de viata scurta (7-10 zile)

sunt forme pentamerice, formati din 5 monomeri asociati printr-o piesa de jonctiune cu GM de 900 kda. Lanturile grele de IgM sunt mai lungi. Ele contin 5 domenii (1 variabil si 4 constante)

Functii

o prima linie de aparare antibacteriana si antivirala

actioneaza ca Ac aglutinanti

dintre toate categoriile de Ac sunt cei mai activatori de complement pentru ca dispun de 2 domenii activatoare de complement (CH₂ si CH₃) si sunt forme pentamerice, nu monomerice ca IgG (dispun de 20 de situsuri activatoare de complement si NU doar de 2)

sunt caracteristice pentru RIU primare

Clasificarea RIU

1. Primare

2. Secundare

1. Primare

se formeaza Ac NUMAI IgM - pentru ca la primul contact cu Ag la cooperarea cu APC participa doar LT_Hp, care produc si elibereaza IL-2 care NU activeaza mecanismul de SWITCH (comutare izotipica)

concentratia de IgM e moderat crescuta - pentru ca la primul contact cu Ag participa clone limfocitare TH si B neexpansionate

durata hiper IgM e limitata in timp - pentru ca Ac IgM au durata scurta de viata (contin un numar mare de punti disulfurice) si pentru ca la primul contact cu Ag NU exista inca clone T/B cu memorie

2. Secundare

se formeaza Ac NUMAI IgG - pentru ca la al n-lea contact (contacte repetitive) cu acelasi Ag la cooperarea cu APC participa LT_H2 care produc IL-4 care e capabila sa activeze mecanismul de SWITCH, productia de IgM fiind inhibata

concentratiile de IgG sunt mari sau foarte mari - pentru ca la contacte repetitive cu acelasi Ag participa clone T sau B deja expansionate ca urmare a contactelor Ag precedente

durata hiper IgG e prelungita in timp (3 - 4 saptamani) - pentru ca IgG au o durata de viata lunga si pentru ca participa clone T/B cu memorie imunologoica