1
Veterinární imunologie
1.4.12.2 Biologická funkce imunoglobulinů Molekuly imunoglobulinů mají dvě základní funkce: rozpoznávací, spočívající ve specifické vazbě s cizorodým antigenem prostřednictvím vazebného místa (Fab fragmenty), a funkci efektorovou, jejímž smyslem je jeho eliminace z organizmu. Rozpoznávací funkce je klíčová a je jedním z hlavních mechanizmů specifické imunity. Po rozpoznání mohou protilátky působit na antigen přímo, a mají tedy své efektorové funkce i samostatně, většinou však aktivují celou řadu dalších mechanizmů a uplatňují se jak v regulaci imunitního systému, tak v komplexních funkcích (viz kap. 1.4.13). 1.4.12.3 Vlastnosti jednotlivých tříd imunoglobulinů IgG tvoří až 80 % sérového imunoglobulinu a jeho koncentrace je přísně regulována katabolizmem. Tvoří se hlavně po opakované imunizaci. Může mít několik podtříd (jejich CH geny vykazují až 95% homologii). Je to významný opsonin, který se váže na leukocytární receptory FcγR (vysokovazebný FcγRI) a uplatňuje se při vychytávání imunokomplexů. U primátů, hlodavců a šelem prostupuje placentou a zajišťuje obranu plodu. Je hlavním imunoglobulinem kolostra, zvláště u druhů, u nichž Ig neprochází placentou – u prasat, přežvýkavců a koní. U některých živočišných druhů mají imunoglobuliny funkčně a kvantitativně odpovídajících IgG natolik odlišnou stavbu nebo jiné vlastnosti, že je pro ně někdy používáno zvláštní označení (u kura IgY, u koně IgT). IgM jako pentamer tvoří asi 10 % sérového imunoglobulinu. Tvoří se hlavně po prvním kontaktu organizmu s antigenem a hlavně po imunizaci korpuskulárním antigenem. Proto se významně uplatňuje v aglutinačních reakcích. IgM aktivuje snadněji komplement než IgG. Neprochází placentou, ale může být transportován stejným způsobem jako IgA přes sekreční epitely. Monomerní membránový IgM je součástí BCR, receptoru B-lymfocytů pro antigen (podobně i IgD). IgA tvoří v závislosti na živočišném druhu asi 1–10 % imunoglobulinu v séru a většinu Ig v sekretech (mléko, sliny, slzy, hlen). V séru je v monomerní formě, v sekretech většinou jako polymer navázaný na sekreční komponentu (viz kap. 4.3) a částečně odolný proti proteolýze. Slabě opsonizuje a v imunokomplexu může aktivovat alternativní dráhu komplementu. Jeho hlavní funkcí je ochrana sliznic, na nichž váže mikroorganizmy, zabraňuje jejich adhezi a usnadňuje jejich eliminaci. IgE. V séru zdravých jedinců se nachází jen v nepatrném množství (přibližně 0,3 mg/ml). Zmnožuje se u alergických chorob a parazitárních onemocnění. Váže se na vysokoafinitní receptor FcεRI bazofilů a žírných buněk. Pokud jsou takto navázané IgE vzájemně propojeny prostřednictvím antigenu, dojde k degranulaci žírných buněk a bazofilů, uvolnění histaminu a při dostatečné intenzitě může dojít k alergické reakci (viz kap. 6.3.1) (vazba na nízkoafinitní FcεRII monocytu nemá takové následky). IgE se vyvinul u savců jako mechanizmus obrany proti parazitickým červům.
98
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS181482
1
Imunitní systém a jeho funkce
1.4.13 Protilátková odpověď Buňky tvořící protilátky jsou v terminálním stadiu vývoje B-lymfocytů. Ve fetálním i novorozeném organizmu jsou již přítomny polyreaktivní přirozené protilátky, které vznikají bez exogenní antigenní stimulace. Hlavní kvanta protilátek však vznikají po aktivaci specifických klonů B-buněk antigeny. Izotypový přesmyk zajišťuje vznik imunoglobulinových molekul různých tříd se stejným rozpoznávacím místem pro antigen.
Z pro-B-buněk se diferencuje denně v kostní dřeni několik desítek milionů buněk na pre-B-buňky. Při této diferenciaci jich asi polovina zahyne. Většina pre-B-buněk za 24 hodin vytvoří imunokompetentní buňky vybavené membránovým IgM receptorem specifickým pro antigen. V organizmu je těchto buněk schopných již reagovat s antigenem asi 100 milionů. Jen asi 2 % z nich se vydává pod vlivem reakce s antigenem na cestu další diferenciace, ostatní hynou apoptózou. Kvantitativní proporce jednotlivých vývojových směrů je určována především množstvím podaného antigenu a kvalitou aktivačních a diferenciačních signálů. Část antigenem aktivovaných buněk může být vyřazena z funkce, není-li znovu stimulována antigenem nebo v případě, že se setká pouze s jeho podprahovou dávkou. Také v tomto případě končí život apoptózou. Do terminální skupiny buněk produkujících protilátky jich vstoupí pouze asi milion. Tyto terminální buňky jsou krátkověké a denně jich ze zásoby několika milionů asi čtvrtina zahyne. Během diferenciace se v buňce rovněž výrazně zmnožuje kapacita jejího produkčního aparátu. Je-li v pre-B-buňce jen stovka kopií mRNA pro těžký imunoglobulinový řetězec (to je asi třetina promile celkové proteosyntézy), pak v produkční buňce jich je 30 000 (10 % proteosyntézy). Většina protilátkotvorných buněk hyne po několika dnech, v kostní dřeni však některé přežívají až tři týdny. To, že organizmus je imunní déle, než je doba života efektorových imunitních buněk, je zásluhou paměťových buněk. Paměťové B-buňky se tvoří v germinálních centrech folikulů sekundárních lymfatických orgánů. 1.4.13.1 Přirozené protilátky Při detekci přítomnosti protilátek proti určitému antigenu dostatečně citlivými metodami je vždy určité procento normálních sér pozitivních. Je to dáno přítomností přirozených protilátek IgM, IgG a IgA. Polyreaktivní přirozené protilátky (nejčastěji IgM) jsou již u fétů. Jejich vznik lze odvodit jednak ze základního repertoáru, jednak autoantigenními podněty (např. stárnoucí buňky). IgM, IgG i IgA byly nalezeny u fétů všech dosud studovaných savců (ve stopových koncentracích i u těch druhů, které mají pro mateřské imunoglobuliny neprostupnou placentu jako kůň, prase a přežvýkavci) v séru i intracelulárně v hemopoetických orgánech, ale také ve sporadických B-lymfocytech v tymu. Ukazuje se, že přirozené protilátky hrají významnou protektivní i regulační roli.
99
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS181482
1
Veterinární imunologie
1.4.13.2 Antigenem indukované protilátky Ve folikulech sekundárních lymfatických orgánů dochází u B-lymfocytů po styku s antigenem a dalšími aktivačními procesy (viz kap. 1.4.10) k přeměně na plazmatické buňky nebo paměťové buňky. B-lymfocyty jsou připraveny na vstup do tohoto školícího místa imunitního systému již stykem s Th-lymfocyty a interdigitujícími dendritickými buňkami (např. v PALS sleziny). V germinálním centru dojde k úžasné přeměně na vysoce vazebné buňky, a to mutacemi milionkrát rychlejšími, než je obvyklé v normálních buňkách. Nejvazebnější klony jsou vybrány selekcí a diferencují na paměťové a plazmatické buňky. Germinální centrum má tři ohraničené oblasti: tmavou zónu a dvě světlé zóny (obr. 1.43). V tmavé zóně dojde ke klonální expanzi B-lymfocytů zvaných zde centroblasty. Centroblasty se dělí v tmavé zóně každých 6–7 hodin. Ztratí zde membránový IgM a podstoupí somatickou hypermutaci genů variabilní oblasti imunoglobulinů. Centroblasty poté obnoví IgM receptory a přejdou do světlé zóny, kde se nazývají centrocyty. Ve spodní světlé zóně dojde k selekci a apoptické smrti nevybraných centrocytů. Centrocyty s největší afinitou (vazebností) k danému antigenu jsou vyselektovány v kontaktu s Th-lymfocyty (ty jim poskytují cytokinovou pomoc) a folikulárními dendritickými buňkami (přinášejí antigen), zatímco neselektované centrocyty podlehnou apoptóze a jsou pohlceny makrofágy. Ve svrchní světlé zóně germinálního centra dojde k diferenciaci centrocytů na paměťové B-lymfocyty a plazmatické buňky.
Obr. 1.43 Aktivační procesy ve folikulu Fáze protilátkové imunitní odpovědi Protilátková imunitní odpověď má dvě fáze: primární a sekundární protilátkovou odpověď (obr. 1.44). Při prvním setkání antigenu s imunitním systémem organizmu dochází k selekci relevantního klonu lymfocytů schopného s nim interreagovat. Toto setkání má dvě paralelně probíhající etapy, které na sebe navazují: 100
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS181482