psylib

psylib

На Пикабу
Дата рождения: 01 ноября 1933
поставил 282 плюса и 1968 минусов
отредактировал 0 постов
проголосовал за 4 редактирования
Награды:
С Днем рождения, Пикабу!
3888 рейтинг 339 подписчиков 8 подписок 117 постов 30 в горячем

Как работает иммунная система, лекция 4 ч. 2 (ч. 39)

ПРЕЗЕНТАЦИЯ АНТИГЕНА МОЛЕКУЛАМИ ГКГ КЛАССА I


Молекулы ГКГ класса I — это рекламные щиты, которые отображают на поверхности клетки фрагменты белков, вырабатываемых этой клеткой. Иммунологи называют их эндогенными белками. Они включают обычные клеточные белки, такие как ферменты и структурные белки, а также белки, кодируемые вирусами и другими паразитами, которые могли заразить клетку. Например, когда вирус проникает в клетку, он использует клеточный биосинтетический механизм для производства белков, кодируемых вирусными генами. Образец этих вирусных белков затем отображается молекулами ГКГ класса I вместе с образцами всех нормальных клеточных белков. Таким образом, рекламные щиты ГКГ I рекламируют образец всех белков, которые вырабатываются внутри клетки. Почти каждая клетка человеческого организма экспрессирует молекулы класса I на своей поверхности, хотя количество молекул варьируется от клетки к клетке. Т-клетки-киллеры (также называемые цитотоксическими лимфоцитами или CTL) проверяют фрагменты белка, отображаемые молекулами ГКГ класса I. Следовательно, почти каждая клетка представляет собой “открытую книгу”, которую можно проверить с помощью CTL, чтобы определить, была ли она заражена вирусом или другим паразитом и должна ли быть уничтожена. Типичная человеческая клетка содержит на своей поверхности около 100 000 молекул класса I, и после того, как они пробыли там около суток, рекламные щиты ГКГ заменяются новыми – таким образом, отображение ГКГ класса I поддерживается в актуальном состоянии.


Способ, которым эндогенные белки обрабатываются и загружаются в молекулы ГКГ класса I, очень интересен. Когда мРНК транслируется в белок в цитоплазме клетки, часто совершаются ошибки. Эти ошибки могут привести к образованию бесполезных белков, которые неправильно сворачиваются. Кроме того, белки подвергаются повреждениям из-за нормального износа. Поэтому, чтобы убедиться, что наши клетки не заполняются дефектными белками, старые или бесполезные белки быстро поступают в разрушающие белки “машины” в цитоплазме, которые функционируют скорее как измельчители. Эти белковые измельчители называются протеасомами, и они разрезают белки на пептиды. Большинство из этих пептидов затем расщепляются на отдельные аминокислоты, которые повторно используются для создания новых белков. Однако некоторые из пептидов, создаваемых протеасомами, переносятся специфическими транспортными белками (TAP1 и TAP2) через мембрану эндоплазматического ретикулума (ER). Эндоплазматический ретикулум – это большая мешкообразная структура внутри клетки, из которой выходит большинство белков, предназначенных для транспортировки на поверхность клетки.

Как работает иммунная система, лекция 4 ч. 2 (ч. 39) Медицина, Биология, Иммунитет, Наука, Длиннопост

Оказавшись внутри эндоплазматического ретикулума  некоторые пептиды выбираются для загрузки в канавки молекул ГКГ класса I. Я говорю “некоторые”, потому что, как мы уже обсуждали, не все пептиды подойдут. Для начала, пептид должен быть правильной длины – около девяти аминокислот. Кроме того, аминокислоты на концах пептида должны быть совместимы с якорными аминокислотами, которые выстилают концы канавки молекулы ГКГ. Очевидно, что не все пептиды, подготовленные протеасомой, будут обладать этими характеристиками, а те, которые этого не делают, разлагаются или отправляются обратно из ЭР в цитоплазму. Как только молекулы ГКГ класса I загружаются пептидами, они направляются на поверхность клетки для отображения. Таким образом, существует три основных этапа подготовки отображения класса I: генерация пептида протеасомой, транспортировка пептида в эндоплазматический ретикулум с помощью переносчиков TAP и связывание пептида с канавкой молекулы ГКГ I.


В “обычных” клетках, таких как клетки печени и клетки сердца, основная функция протеасом состоит в том, чтобы бороться с дефектными белками. Итак, как вы можете себе представить, измельчители в этих клетках не слишком разборчивы в том, как разрезаются белки – они просто рубят напропалую. В результате некоторые из пептидов будут подходящими для презентации ГКГ, но большинство из них не будут. Напротив, в таких клетках, как макрофаги, которые специализируются на представлении антигена, это расщепление не столь случайно. Например, связывание ИФН-γ с рецепторами на поверхности макрофага повышает экспрессию трех белков, называемых LMP2, LMP7 и MECL1. Эти белки заменяют три “исходных” белка, которые служат частью нормального механизма протеасом. Результат этой замены — “настроенные” протеасомы теперь предпочтительно разрезают белки после гидрофобных или основных аминокислот. Почему, спросите вы? Потому что молекулы TAP-транспортера и ГКГ I отдают предпочтение пептидам, которые имеют либо гидрофобные, либо основные C-концы. Таким образом, в антигенпредставляющих клетках стандартные протеасомы модифицируются таким образом, чтобы они производили изготовленные на заказ пептиды, тем самым повышая эффективность отображения класса I.


Важной особенностью этой системы “измельчи и представь” служит то, что большинство белков, измельченных протеасомами, это недавно созданные белки, у которых есть структурные недостатки, а не старые, изношенные белки. Следовательно, большинство пептидов, отображаемых молекулами ГКГ класса I, получены из недавно синтезированных белков, что позволяет иммунной системе быстро реагировать на инфекцию.


Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Показать полностью 1

Как работает иммунная система, лекция 4 ч. 1 (ч. 38)

МОЛЕКУЛЫ ГКГ КЛАССА I


На сегодняшний день структуры молекул ГКГ класса I и II тщательно изучены, поэтому у нас есть хорошее представление о том, как выглядят эти молекулы. У молекул класса I есть полость связывания, которая закрыта с обоих концов, поэтому небольшие фрагменты белка (пептиды), которые они представляют, должны находиться в пределах полости. Когда иммунологи извлекли и упорядочили пептиды из цепей молекул класса I, они обнаружили, что большинство из них длинной в восемь или девять аминокислот. Эти пептиды закреплены на концах, и небольшое изменение длины компенсируется тем, что пептид немного выпирает в центре.


У каждого человека есть три гена (HLA-A, HLA-B и HLA-C) для белков ГКГ класса I, расположенных на хромосоме 6. Поскольку у нас есть две хромосомы 6 (одна от мамы и одна от папы), у всех нас в общей сложности шесть генов ГКГ класса I. Каждый белок HLA класса I соединяется с другим белком, называемым β2-микроглобулином, чтобы составить полную молекулу ГКГ класса I. В человеческой популяции насчитывается в общей сложности около 1500 слегка отличающихся форм генов, которые кодируют три белка HLA класса I. У белков, кодируемых генами HLA-A, HLA-B и HLA-C, примерно одинаковая форма, но разное количество аминокислот. Иммунологи называют молекулы с множеством форм “полиморфными”, как например, белки HLA класса I. Для сравнения у всех нас есть один и тот же ген белка β2-микроглобулина, который не относится к полиморфным.


Поскольку молекулы ГКГ класса I полиморфны у них могут быть различные мотивы связывания и, следовательно, пептиды, на концах которых находятся разные виды аминокислот. Например, некоторые молекулы ГКГ класса I связываются с пептидами, у которых гидрофобные аминокислоты на одном конце, тогда как другие молекулы ГКГ предпочитают основные аминокислоты. Поскольку у людей есть возможность экспрессировать до шести различных молекул класса I, в совокупности наши молекулы класса I могут представлять широкий спектр пептидов. Более того, хотя молекулы ГКГ I придирчивы к связыванию с определенными аминокислотами на концах пептида, они довольно неразборчивы в выборе аминокислот в центре фрагмента белка. В результате, молекула ГКГ класса I может связываться и представлять большое количество различных пептидов, каждый из которых “соответствует” определенным аминокислотам, присутствующим на концах его полости связывания.


МОЛЕКУЛЫ ГКГ КЛАССА II


Подобно молекулам класса I, молекулы ГКГ класса II (кодируемые генами в области HLA-D хромосомы 6) чрезвычайно полиморфны. В человеческой популяции насчитывается около 700 различных версий молекул ГКГ класса II. В отличие от молекул ГКГ класса I, полость связывания молекул ГКГ класса II открыта с обоих концов, поэтому пептид может свисать из полости. Как и следовало ожидать из этой особенности, пептиды, которые связываются с молекулами класса II, длиннее, чем те, которые занимают связанную полость молекул класса I — в диапазоне 13–25 аминокислот. Кроме того, для молекул ГКГ класса II главные аминокислоты, которые закрепляют пептиды, расположены вдоль полости связывания, а не сгруппированы на концах.


Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Показать полностью

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 10 (ч. 37)

ИТОГ


Рецепторы В-клетки работают как “глаза” и фактически состоят из двух частей: части распознавания (состоящей из белков тяжелой и легкой цепей) и сигнальной части (состоящей из двух других белков, Iga и Igβ). Гены, кодирующие часть распознавания, создаются путем смешивания и сопоставления сегментов генов. В результате получается набор В-клеток с настолько разнообразными рецепторами, что они, вероятно, могут распознать любую органическую молекулу во вселенной. Для того чтобы эти рецепторы сигнализировали о том, что они видели, требуется, чтобы несколько рецепторов В-клеток были сгруппированы (сшиты).  И когда достаточное количество молекул Iga и Igβ группируется таким образом, сигнал “задействованный рецептор” отправляется в ядро В-клетки.


У В-клеток также есть на своей поверхности молекулы ко-рецепторов, которые могут распознавать опсонизированный антиген. Рецепторы и ко-рецепторы В-клеток задействованы антигеном, количество рецепторов, которые должны быть сшиты для активации сигнала, резко уменьшается. Следовательно, эти ко-рецепторы фокусируют внимание В-клеток на антигенах, которые уже были распознаны врожденной системой как опасные и которые были опсонизированы.


Для активации девственной В-клетки требуется два “ключа”. Сшивание рецепторов В-клеток служит первым ключом, но также требуется второй, “ко-стимулирующий” ключ. Этот ключ обычно обеспечивается Т–клеткой-помощником и включает контакт между клетками, во время которого молекулы CD40L на поверхности Т-клетки-помощника связываются с белками CD40 на поверхности В-клетки. В-клетки также могут быть активированы без помощи Т-клеток. Первое требование для этой независимой от Т-клеток активации состоит в том, что большое количество рецепторов В-клеток должно быть сшито. Обычно это происходит, когда поверхность вредителя состоит из множества копий антигена, с которым связываются рецепторы В-клетки (ее родственный антиген). Хотя сшивание многих рецепторов В-клеток служит необходимым условием для независимой от Т-клеток активации наивной В-клетки, этого недостаточно. Также необходим второй, стимулирующий сигнал. Эта совместная стимуляция осуществляется в форме “сигнала опасности”, который подтверждает, что существует подлинная угроза. Требуя, чтобы для активации B-клетки были предоставлены два ключа, создается отказоустойчивая система, которая защищает от неправильной активации B-клетки.


Антитела IgM — это первые антитела, вырабатываемые В-клетками в ответ на патоген, с которым ранее не сталкивались. Однако по мере созревания В-клетки она может выбирать для выработки антител другого класса: IgG, IgA или IgE. Это переключение классов не изменяет антиген-связывающую область (Fab) антитела. Следовательно, антитело распознает один и тот же антиген до и после переключения его класса.


Что меняется во время переключения классов, так это константная область (Fc) тяжелой цепи. Это та часть молекулы, которая определяет, как функционирует антитело, причем некоторые функции лучше подходят для определенных вредителей, чем для других. Важно отметить, что выбор класса антител определяется цитокинами, присутствующими в локальной среде В-клетки, когда происходит переключение классов. Таким образом, организуя производство соответствующих цитокинов в соответствующих местах, можно создать правильный класс антител для защиты от конкретного вредителя.


Другое изменение, которое может произойти по мере созревания В-клетки, — это соматическая гипермутация. В отличие от переключения классов, при котором антитело получает другую константную область, соматическая гипермутация изменяет антиген-связывающую область антитела. Поскольку вероятность того, что В-клетка будет размножаться, зависит от аффинности ее рецептора к антигену, В-клетки, которые размножаются больше всего, будут теми, для которых соматическая гипермутация увеличила аффинность их рецепторов. В результате получается набор В-клеток, у рецепторов которых в среднем более тесная связь с вредителем, чем исходные, немутированные рецепторы. Эти модернизированные В-клетки особенно полезны в качестве клеток памяти. После созревания аффинности рецептора В-клетки, рецепторы более чувствительны к небольшим количествам антигена, поэтому эти В-клетки могут быть реактивированы в начале второй инфекции, пока число вредителей все еще относительно невелико.


В-клетки могут быть активированы с помощью Т-клеток или без них, но результаты в этих двух случаях обычно очень разные. Независимая от Т-клеток активация обычно приводит к выработке антител IgM. Напротив, активация, зависящая от Т-клеток, может привести к образованию антител IgG, IgA или IgE, аффинность которых уже созрела. Одна из причин этого различия заключается в том, что как переключение классов, так и соматическая гипермутация требуют лигирования белков CD40 на В-клетках. Этот сигнал обычно обеспечивается CD40L, белком, обнаруженным на поверхности активированных Т-клеток-помощников.


По мере созревания В-клеток они должны решить, становиться ли короткоживущими плазматическими клетками, которые производят огромное количество антител, или оставаться в качестве более долгоживущих В-клеток памяти. Эти В-клетки памяти отвечают за выработку антител, которые могут защитить нас от последующего нападения того же патогена.


ИТОГОВАЯ СХЕМА

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 10 (ч. 37) Медицина, Иммунитет, Перевод, Длиннопост

Вопросы для размышления


1.В-клетки производятся в соответствии с принципом клонального отбора. Что именно это значит?

2.Опишите, что происходит во время Т-клеточно-зависимой активации В-клеток.

3.Как можно активировать В-клетки без помощи Т-клеток и почему независимая от Т-клеток активация В-клеток важна для защиты нас от определенных патогенов?

4.Опишите отказоустойчивые системы, которые участвуют в активации В-клеток.

5.Каковы основные характеристики антител IgM, IgG, IgA и IgE?

6.Почему переключение классов и соматическая гипермутация производят В-клетки, которые лучше способны защищаться от вредителей?


Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Показать полностью 1

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 9 (ч. 36)

СОМАТИЧЕСКАЯ ГИПЕРМУТАЦИЯ


Обычно общая частота мутаций ДНК в клетках человека чрезвычайно низка – только около одной мутировавшей основы на 100 миллионов оснований за цикл репликации ДНК. Если бы мутация происходила быстрее, мы бы все выглядели как персонажи "Звездных войн" с тремя глазами и шестью ушами. Однако в очень ограниченных областях хромосом В–клеток - тех областях, которые содержат сегменты генов V, D и J – может иметь место чрезвычайно высокая частота мутаций. Фактически частота мутаций может достигать одного мутировавшего основания на 1000 оснований за поколение. Мы говорим здесь о серьезных мутациях! Эта высокая частота мутаций называется соматической гипермутацией, и она происходит после того, как выбраны сегменты V, D и J – и обычно после того, как произошла смена класса. Таким образом, соматическая гипермутация — относительно позднее событие в созревании В-клеток. В-клетки, которые все еще вырабатывают антитела IgM, обычно не подвергаются соматической гипермутации.


Что делает соматическая гипермутация, так это изменяет (мутирует) часть перестроенного гена антитела, который кодирует антиген-связывающую область антитела. В зависимости от мутации возможны три исхода: аффинность молекулы антитела к родственному антигену может остаться неизменной, увеличиться или уменьшиться. Теперь начинается самое интересное. Для того чтобы созревающие В-клетки могли размножаться, они должны постоянно повторно стимулироваться Т-клетками-помощниками. Те В-клетки, чьи рецепторы мутировали до более высокой аффинности, более успешно конкурируют за ограниченную помощь Т-клеток. Следовательно, они размножаются чаще, чем В-клетки с рецепторами более низкой аффинности. Таким образом, результат соматической гипермутации представляет собой увеличенное количество В-клеток, чьи рецепторы плотно связываются со своим родственным антигеном.


Используя соматическую гипермутацию для внесения изменений в антигенсвязывающую область рецептора В-клеток, а также используя связывание и размножение В-клеток, мутации которых увеличили аффинность рецептора к антигену, рецепторы В-клеток могут быть “точно настроены”. В результате образуется совокупность В-клеток, у рецепторов которых повышенная средняя аффинность к их родственному антигену. Весь этот процесс называется созреванием аффинности.


Таким образом, В-клетки могут изменять свою константную (Fc) область путем переключения классов и свою антиген-связывающую (Fab) область путем соматической гипермутации – и эти две модификации производят В-клетки, которые лучше адаптированы для борьбы с вредителями. Помощь вспомогательных Т-клеток обычно требуется В-клеткам для выполнения любого из этих улучшений. В результате В-клетки, которые активируются без помощи Т-клеток (например, в ответ на углеводы на поверхности бактерии), как правило, не подвергаются ни переключению классов, ни соматической гипермутации.


ВЫБОР В-КЛЕТОК


У В-клетки есть только две судьбы на выбор: стать плазматической В-клеткой или В-клеткой памяти. Плазматические В-клетки — это фабрики антител. Если В-клетка решает стать плазматической клеткой, она обычно перемещается в селезенку или обратно в костный мозг и начинает вырабатывать секретируемый рецептор В-клетки – молекулу антитела. Некоторые плазматические В-клетки могут синтезировать 2000 таких антител каждую секунду. Однако в результате таких героических усилий плазматические В-клетки живут всего несколько дней. Способность плазматических В-клеток вырабатывать так много молекул антител помогает иммунной системе справляться с вредителями, такими как бактерии и вирусы, которые размножаются очень быстро.


Другой выбор В-клетки — стать В-клеткой памяти — менее драматичный, но не менее важен. Это В-клетка памяти, которая напоминает о вашем первом контакте с патогеном и помогает защитить вас от последующего воздействия. Иммунологи не выяснили, как В-клетка “выбирает” стать либо клеткой памяти, либо плазматической клеткой. Однако они знают, что взаимодействие между ко-стимулирующей молекулой CD40L на поверхности клетки Т-помощника и CD40 на поверхности В-клеток важно для генерации клеток памяти. Действительно, В-клетки памяти не образуются, когда В-клетки активируются без помощи Т-клеток.


Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Показать полностью

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 8 (ч. 35)

Антитела IgE


У антител IgE сложилась интересная история. В начале 1900-х годов французский врач по имени Шарль Рише плавал с принцем Монако Альбертом (тестем Грейс Келли). Принц сказал Рише, что очень странно, как некоторые люди бурно реагируют на токсин, содержащийся в укусе физалии (медуза), и что это явление достойно изучения.


Рише последовал его совету и, вернувшись в Париж, решил в качестве первого эксперимента проверить, сколько токсина требуется, чтобы убить собаку. Не спрашивайте меня, почему он решил использовать собак в своих экспериментах. Может быть, тогда вокруг было много бродячих собак, а может быть, ему просто не нравилось работать с мышами. Как бы то ни было, эксперимент прошел успешно, и он смог определить количество смертельного токсина. Однако многие из собак, которых он использовал в этом первом эксперименте, выжили, потому что они не получили смертельной дозы. Не будучи тем, кто тратит впустую хорошую собаку, Рише решил снова ввести эти “остатки” с токсином, чтобы посмотреть, что произойдет. Он ожидал, что эти животные могли бы стать невосприимчивыми к воздействию токсина, и что первая инъекция обеспечила бы защиту (профилактику) от второй инъекции. Вы можете представить его удивление тогда, когда все собаки умерли – даже те, которые получили крошечное количество токсина при второй инъекции. Поскольку первая инъекция имела противоположный эффект защиты, Рише придумал слово “анафилаксия” для описания этого явления ("ана" - префикс, означающий “противоположный”). Рише продолжил эти исследования по анафилактическому шоку, и в 1913 году он получил Нобелевскую премию за свою работу. Я предполагаю, что один из уроков из этого состоит в том, что если принц предлагает вам что-то изучить, вы можете серьезно отнестись к его совету!


Иммунологи теперь знают, что анафилактический шок вызывается дегрануляцией тучных клеток. Подобно макрофагам, тучные клетки — это белые кровяные клетки, которые располагаются под всеми открытыми поверхностями (например, под кожей или слизистым барьером). Как и клетки крови, тучные клетки очень долговечны: они могут годами выживать в наших тканях. Там они ждут, чтобы защитить нас от заражения паразитами, которые проникли через наши защитные барьеры.


Безопасно хранящиеся внутри тучных клеток “гранулы” содержат все виды предварительно активированных фармакологически активных химических веществ, самое известное из которых — гистамин. Действительно, тучная клетка настолько полна этих гранул, что ее название происходит от немецкого слова Mästung, что означает “хорошо накормленный”. Когда тучная клетка сталкивается с паразитом, она экспортирует свои гранулы (т. е. “дегранулирует”) и сбрасывает содержимое этих гранул на паразита, чтобы убить его. К сожалению, помимо уничтожения паразитов, дегрануляция тучных клеток также может вызвать аллергическую реакцию и, в крайних случаях, анафилактический шок. Вот как это работает.


Антиген (например, токсин физалии), который может вызвать аллергическую реакцию, называется аллергеном. При первом контакте с аллергеном некоторые люди по причинам, которые далеко не ясны, вырабатывают много антител IgE, направленных против аллергена. У тучных клеток есть рецепторы (IgE-рецепторы) на своей поверхности, которые могут связываться с константной областью (Fc) этих IgE-антител. И когда это происходит, тучные клетки становятся бомбами, которые готовы взорваться.

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 8 (ч. 35) Медицина, Иммунитет, Перевод, Длиннопост

При повторном воздействии аллергена антитела IgE, которые уже связаны с поверхностями тучных клеток, могут связываться с аллергеном. Поскольку аллергены обычно представляют собой белки с повторяющейся последовательностью, аллерген может сшивать многие молекулы IgE на поверхности тучных клеток, соединяя рецепторы IgE вместе. Эта кластеризация рецепторов IgE аналогична сшиванию рецепторов В-клеток в том смысле, что объединение многих из этих рецепторов приводит к отправке сигнала. В этом случае, однако, сигнал говорит “дегранулировать”, и тучная клетка реагирует, сбрасывая свои гранулы в окружающие ткани.

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 8 (ч. 35) Медицина, Иммунитет, Перевод, Длиннопост

Гистамины и другие химические вещества, выделяемые из гранул тучных клеток, повышают проницаемость капилляров, так что жидкость выходит из капилляров в ткани – вот почему у вас появляется насморк и слезящиеся глаза, когда у вас аллергическая реакция. Обычно это довольно локальный эффект, но если токсин распространяется по всему организму и вызывает массовую дегрануляцию тучных клеток, все может стать серьезным. В таком случае выделение жидкости из крови в ткани может уменьшить объем крови настолько, что сердце больше не сможет эффективно перекачивать, что приведет к сердечному приступу. Кроме того, гистамин из гранул может вызвать сокращение гладких мышц вокруг трахеи, затрудняя дыхание. В крайних случаях это сокращение может быть достаточно сильным, чтобы вызвать удушье. Большинству из нас не нужно беспокоиться о том, что нас ужалит физалия. Однако некоторые люди вырабатывают много антител IgE в ответ на пчелиный токсин, и для этих людей укус пчелы может быть смертельным. Около 1500 американцев ежегодно умирают от анафилактического шока.


Это подводит нас к интересному вопросу: почему В-клеткам все равно разрешено переключать класс антител, которые они производят? Не было бы безопаснее просто придерживаться старых добрых антител IgM? Я так не думаю. Предположим, у вас вирусная инфекция дыхательных путей, приводящая к обычной простуде. Вы бы хотели остановиться на производстве только антител IgM? Конечно, нет. Вы бы хотели, чтобы много антител IgA выделялось в слизь, которая выстилает ваши дыхательные пути, чтобы связать этот вирус и помочь удалить его из вашего организма. С другой стороны, если у вас паразитарная инфекция (например, черви), вы бы хотели, чтобы вырабатывались антитела IgE, потому что антитела IgE могут вызывать дегрануляцию таких клеток, как тучные клетки, что делает жизнь этих червей невыносимой. Таким образом, красота этой системы заключается в том, что различные классы антител уникально подходят для защиты от различных вредителей.

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 8 (ч. 35) Медицина, Иммунитет, Перевод, Длиннопост

Теперь предположим, что можно было бы организовать так, чтобы ваша иммунная система вырабатывала антитела IgG, когда у вас заражен большой палец ноги, антитела IgA, когда у вас простуда, или антитела IgE, когда у вас паразитарная инфекция? Разве это не было бы элегантно? Что ж, оказывается, именно это и происходит! Вот как это работает.


Переключение классов антител контролируется цитокинами, с которыми сталкиваются В-клетки: определенные цитокины или комбинации цитокинов влияют на В-клетки, чтобы переключиться на тот или иной класс. Например, если класс В-клеток переключается в среде, богатой ИЛ-4 и ИЛ-5, они предпочтительно переключают свой класс с IgM на IgE – как раз для этих червей. С другой стороны, если вокруг много ИФН-γ, В-клетки переключаются на выработку антител IgG3, которые очень эффективны против бактерий и вирусов. Или, если цитокин, называемый ТФРβ (трансформирующий фактор роста), присутствует во время переключения класса, В-клетки предпочтительно переключаются с производства антител IgM на антитела IgA, которые идеально подходят для обычной простуды. Таким образом, чтобы гарантировать, что реакция антител будет подходящей для данного вредителя, все, что требуется, — это присутствие правильных цитокинов, когда В-клетки переключаются на классы. Но как это осуществить?


Вы помните, что вспомогательные Т-клетки служат “защитными” клетками, которые определяют направление ответа иммунной системы. Один из способов, которым они это делают, — это производство цитокинов, которые влияют на В-клетки, чтобы создать класс антител, который подходит для защиты от данного вредителя. В следующих трех лекциях я расскажу, как Т-клетки узнают, какие цитокины вырабатывать, когда мы будем обсуждать преставление антигена и активацию и функцию Т-клеток. Сейчас я просто подведу итог: в ответ на цитокины, вырабатываемые Th-клетками, В-клетки могут переключаться с выработки антител IgM на выработку одного из других классов антител. В результате приобретенная иммунная система может реагировать антителами, специально разработанными для каждого вида вредителей — будь то бактерия, вирус гриппа или червь. Что может быть лучше этого?!


Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Показать полностью 3

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 7 (ч. 34)

Антитела IgG


Антитела IgG бывают разных подклассов, которые имеют несколько разные константные области (Fc) и, следовательно, разные функции. Например, один подкласс человеческих антител IgG, IgG1, очень хорошо связывается с вредителями, чтобы опсонизировать их для съедания профессиональными фагоцитами. Это происходит потому, что у макрофагов и нейтрофилов есть рецепторы на своей поверхности, которые могут связываться с областью Fc антител IgG1, как только эти антитела связываются с вредителем.


Другой подкласс IgG, IgG3, исправляет комплемент лучше, чем любой другой подкласс IgG. Кроме того, у естественных клеток-киллеров есть на своей поверхности рецепторы, которые могут связываться с Fc-областью антител IgG3. В результате IgG3 может образовывать мост между естественной клеткой-киллером и ее мишенью путем связывания с клеткой-мишенью (например, инфицированной вирусом клеткой) с ее антиген-связывающей областью (Fab) и с естественной клеткой-киллером с ее областью Fc. Это не только приближает клетку-киллера к ее цели, но и связывание ее Fc-рецепторов фактически стимулирует клетку-киллера быть более эффективным убийцей. Этот процесс называется антителозависимой клеточной цитотоксичностью (ADCC). При ADCC клетка-киллер убивает, но антитело идентифицирует цель.

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 7 (ч. 34) Медицина, Иммунитет, Перевод, Длиннопост

Подобно антителам IgM, антитела IgG также очень хорошо нейтрализуют вирусы. Более того, антитела IgG уникальны тем, что они могут переходить из крови матери в кровь плода через плаценту. Это обеспечивает плод запасом антител IgG, чтобы продержаться до тех пор, пока он не начнет вырабатывать свои собственные – через несколько месяцев после рождения. Такая расширенная защита возможна, поскольку антитела IgG самый долгоживущий класс антител с периодом полураспада около трех недель. У IgM же период полураспада всего около одного дня.


"G” в IgG означает “гамма”, а антитела IgG иногда называют гамма-глобулинами. Если есть вероятность, что вы заражены возбудителем, скажем вируса гепатита А, ваш врач может порекомендовать вам сделать укол гамма-глобулина. Эти уколы готовятся путем объединения антител большого числа людей, по крайней мере, некоторые из которых инфицированы вирусом гепатита А – и, следовательно, вырабатывают антитела против вируса. Есть надежда, что эти “заимствованные” антитела нейтрализуют большую часть вируса, которому вы подверглись, и что это лечение поможет держать вирусную инфекцию под контролем до тех пор, пока не будет активирована ваша собственная иммунная система.


Антитела IgA


Вопрос: какой класс антител наиболее распространен в организме человека? Нет, это не IgG. Это IgA. Это действительно вопрос с подвохом, потому что я уже говорил вам ранее, что IgG был самым распространенным классом антител в крови – и это правда. Однако оказывается, что мы, люди, синтезируем больше антител IgA, чем все остальные классы антител вместе взятые. Почему так много IgA? Потому что IgA — это основной класс антител, которые защищают слизистые оболочки тела, а у человека есть около 400 квадратных метров слизистых оболочек, которые нужно защищать. К ним относятся пищеварительный, дыхательный и репродуктивный тракты. Таким образом, хотя в крови циркулирует не так много антител IgA, их тонны защищают поверхности слизистых оболочек. Действительно, около 80 % В-клеток, расположенных под этими поверхностями, вырабатывают антитела IgA.


Одна из причин, по которой антитела IgA так хорошо защищают от вредителей, которые хотели бы проникнуть через слизистый барьер, заключается в том, что каждая молекула IgA похожа на две молекулы IgG, удерживаемые вместе “зажимом”.

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 7 (ч. 34) Медицина, Иммунитет, Перевод, Длиннопост

Подрезанная хвостовая структура антител IgA отвечает за несколько важных свойств этого класса антител. Эта структура функционирует как “паспорт”, который облегчает транспортировку антител IgA через стенку кишечника и наружу в кишечник. Кроме того, эта уникальная структура делает антитела IgA устойчивыми к кислотам и ферментам, содержащимся в пищеварительном тракте. Попав в кишечник, антитела IgA могут “покрыть” вторгающиеся патогенные микроорганизмы и не дать им прикрепиться к клеткам кишечника, которые они хотели бы заразить. Кроме того, в то время как у каждой молекулы IgG ест две антиген-связывающие области, “димерная” молекула IgA имеет четыре антиген-связывающие области. Следовательно, димерные антитела IgA очень хорошо собирают патогенные микроорганизмы в сгустки, которые достаточно велики, чтобы их можно было удалить из организма со слизью или калом. На самом деле отторгнутые бактерии составляют около 30 % нормальных фекалий.


Все вместе эти качества делают антитела IgA идеальными для защиты поверхностей слизистых оболочек. Действительно, именно антитела класса IgA выделяются в молоко кормящих матерей. Эти антитела IgA покрывают слизистую оболочку кишечника ребенка и обеспечивают защиту от патогенов, которые ребенок проглатывает. Это имеет смысл, потому что многие микробы, с которыми сталкиваются младенцы, попадают в организм через рот – младенцы любят все тянуть в рот.


Хотя антитела IgA очень эффективны против вредителей слизистой оболочки, они совершенно бесполезны при фиксации комплемента: C1 даже не будет связываться с константной областью антитела IgA. И снова мы видим, что постоянная область антитела определяет как его класс, так и его функцию. Это отсутствие активности по фиксации комплемента на самом деле хорошо. Если бы антитела IgA могли инициировать реакцию комплемента, наши слизистые оболочки находились бы в постоянном состоянии воспаления в ответ как на патогенные, так и на непатогенные микробы. И, конечно, иметь хронически воспаленный кишечник было бы не так уж здорово. Таким образом, антитела IgA в основном функционируют как “пассивные” антитела, которые блокируют прикрепление вредителей к клеткам, которые выстилают наши слизистые поверхности, и выводят этих нежелательных гостей из организма.


Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Показать полностью 2

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 6 (ч. 33)

КЛАССЫ АНТИТЕЛ И ИХ ФУНКЦИИ


Давайте рассмотрим четыре основных класса антител: IgM, IgA, IgG и IgE. Как вы увидите, из-за уникальной структуры своей постоянной области каждый класс антител особенно хорошо подходит для выполнения определенных обязанностей.


Антитела IgM (иммуноглобулин М)


Антитела IgM были первым классом антител, которые эволюционировали, и даже у “низших” позвоночных (мои извинения людям, защищающим права животных) есть приобретенные иммунные системы, которые вырабатывают антитела IgM. Поэтому имеет смысл, когда у людей наивные В-клетки впервые активируются, они вырабатывают в основном антитела IgM. Возможно, вы помните, что антитело IgG выглядит примерно так.

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 6 (ч. 33) Медицина, Иммунитет, Перевод, Длиннопост

Напротив, антитело IgM похоже на пять молекул антител IgG, склеенных вместе. Он действительно огромный!

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 6 (ч. 33) Медицина, Иммунитет, Перевод, Длиннопост

Производство антител IgM на ранних стадиях инфекции на самом деле довольно разумно, потому что антитела IgM очень хорошо активируют каскад комплемента (иммунологи называют это фиксирующим комплементом). Вот как это работает.


В крови и тканях некоторые белки комплемента (около 30 из них!) собираются вместе, образуя большой комплекс, называемый C1. Несмотря на свой размер, этот комплекс белков не может активировать каскад комплемента, потому что он связан с молекулой ингибитора. Однако, если два или более комплексов C1 сближены, их ингибиторы отпадают, и молекулы C1 могут затем инициировать каскад химических реакций, в результате которых образуется конвертаза C3. Как только это произойдет, система комплемента заработает, потому что конвертаза C3 преобразует C3 в C3b, создавая петлю усиления, которая производит все больше и больше C3b. Таким образом, трюк для активации системы комплемента этим классическим (антителозависимым) путем заключается в объединении двух или более комплексов C1 — и это именно то, что может сделать антитело IgM.


Как только антигенсвязывающие области антитела IgM связываются с вредителем, комплексы C1 могут связываться с константными областями антитела. Поскольку у каждого антитела IgM есть пять константных областей (Fc), расположенных близко друг к другу (это важный момент), два комплекса C1 могут связываться с областями Fc одного и того же антитела IgM, сближая комплексы достаточно близко, чтобы запустить каскад комплемента. Таким образом, последовательность событий такова: антитело IgM связывается с вредителем, несколько молекул C1 связываются с Fc-областью антитела IgM, высвобождаются их ингибиторы, и молекулы C1 запускают цепную реакцию комплемента на поверхности вредителя.


Причина, по которой классический путь активации настолько полезен, заключается в том, что некоторые умные бактерии развили оболочки, которые сопротивляются прикреплению белков комплемента. К счастью, В-клетки могут вырабатывать антитела, которые будут связываться практически с любой оболочкой, которую может нанести бактерия. Следовательно, антитела могут расширить диапазон системы комплемента, помогая прикреплять белки комплемента к поверхности хитрых бактерий. Это хороший пример врожденной иммунной системы (белки комплемента), сотрудничающей с приобретенной иммунной системой (антитела IgM), чтобы помочь уничтожить вредителя. На самом деле термин “комплемент” введен иммунологами, когда они впервые обнаружили, что антитела гораздо более эффективны в борьбе с вредителями, если они дополнены (комплементированы) другими белками – белками комплемента.


Альтернативный (спонтанный) путь активации комплемента, о котором мы говорили в прошлой лекции, совершенно неспецифичен: любая незащищенная поверхность подвергается опасности. Напротив, классический (антителозависимый) путь активации довольно специфичен: только те антигены, с которыми связывается антитело, будут нацелены на атаку комплемента. В этой системе антитело идентифицирует вредителя, а белки комплемента выполняют грязную работу.


Определенные “подклассы” антител IgG также могут фиксировать комплемент, потому что C1 может связываться с Fc-областью этих антител. Однако антитела IgG настоящие слабаки, имеющие только одну Fc-область на молекулу. Таким образом, сближение двух комплексов C1 достаточно близко друг к другу для начала работы требует, чтобы две молекулы IgG связывались рядом друг с другом на поверхности вторгающегося патогена — и это, вероятно, произойдет только тогда, когда вокруг будет много IgG. Таким образом, на ранних стадиях инфекции, когда антитела только начинают вырабатываться, антитела IgM имеют большое преимущество перед антителами IgG, потому что они фиксируют комплемент. Кроме того, антитела IgM очень хорошо нейтрализуют вирусы, связываясь с ними и предотвращая их заражение клетками. Благодаря этим свойствам IgM — идеальное “первое антитело” для защиты от вирусных или бактериальных инфекций.


Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Показать полностью 2

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 5 (ч. 32)

Переключение класса


Как только В-клетки активируются и размножаются, чтобы увеличить свою численность, они готовы к следующему этапу своей жизни: созреванию. Созревание можно разделить примерно на три этапа: переключение класса, при котором В-клетка может изменить класс антител, которые она производит; соматическая гипермутация, при которой перестроенные гены рецептора В-клетки могут мутировать, чтобы увеличить сродство В-клеточных рецепторов к их родственному антигену; и “решение о карьере”, во время которого В-клетка решает, стать ли фабрикой антител (плазматической В-клеткой) или В-клеткой памяти. Точный порядок этих этапов созревания варьируется, и некоторые В-клетки могут вообще пропустить один или несколько этапов.


Когда девственная В–клетка впервые активируется, она вырабатывает в основном антитела IgM (иммуноглобулины М) — класс антител по умолчанию. В-клетки также могут вырабатывать антитела Igg (иммуноглобулины G). Однако антитела IgD (иммуноглобулины D) представляют собой лишь крошечную долю циркулирующих антител у человека, и неясно, действительно ли они выполняют какую-либо значительную функцию в иммунной защите. Вы помните, что класс антител определяется константной (Fc) областью его тяжелой цепи – “хвостом” молекулы антитела, если хотите. Интересно, что одна и та же информационная РНК тяжелой цепи используется для создания как IgM, так и IgD, но иРНК (информационная РНК) сращивается одним способом для получения константной области М-типа и другим способом для получения константной области D-типа.


По мере созревания В-клетки у нее появляется возможность изменить класс вырабатываемых ею антител на один из других классов антител: IgG, IgE или IgA. Сегменты константной области IgG, IgE и IgA расположены непосредственно рядом с сегментом гена на хромосоме 14, которая кодирует константную область для IgM. Таким образом, все, что нужно сделать В-клетке, чтобы переключить свой класс, — это отрезать ДНК константной области IgM и вставить в одну из других константных областей (удалив ДНК между ними). Между сегментами константной области расположены специальные переключающие сигналы, которые позволяют выполнять эту резку и вставку. Например, вот что происходит, когда В-клетка переключается с константной области IgM (CM на этом рисунке) на константную область IgG (CG):

Как работает иммунная система, лекция 3 ч. 5 (ч. 32) Медицина, Иммунитет, Перевод

Конечным результатом переключения классов служит то, что, хотя часть антитела, которая связывается с антигеном (область Fab), остается прежней, антитело получает новую константную область Fc. Это важное изменение, потому что именно константная область определяет, как будет функционировать антитело.


Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Показать полностью 1
Отличная работа, все прочитано!