IMUNOLOGIJA

MOLEKULARNA BIOLOGIJA IMUNOG ODGOVORAĆELIJE IMUNOG SISTEMA.IMUNOGLOBULINI I RECEPTORI T-LIMFOCITA

DNA

RNA

GENI

POL I GENI

POL II GENI ILI PROTEIN CODING GENI

MULTIPLEX RT-PCR SUBTIPIZACIJA LEUKEMIJE

TRANSLACIJA

CENTRALNA DOGMA

POLIPEPTIDI

PROJEKAT HUMANOG GENOMA

KARAKTERISTIKEPočeo je 1990, u SAD 13-godišnji napor kordiniran Počeo je 1990, u SAD 13-godišnji napor kordiniran

U.S.Department of Energy i National Institutes of Health. U.S.Department of Energy i National Institutes of Health. Izvođenje projekta planirano je za 15 godina ali efektivni Izvođenje projekta planirano je za 15 godina ali efektivni resursi i napredna tehnologija ubrzala je izvedbu projekta koji resursi i napredna tehnologija ubrzala je izvedbu projekta koji je završen 2003. je završen 2003.

Ciljevi projekta bili su: Ciljevi projekta bili su:   ■ ■ identificirati približno 30,000 gena u humanoj DNK, identificirati približno 30,000 gena u humanoj DNK, ■ ■ odrediti sekvencu 3 milijarde baznih pairova koji grade humanu odrediti sekvencu 3 milijarde baznih pairova koji grade humanu

DNK, DNK, ■ ■ sačuvati te informacije u bazu podataka, sačuvati te informacije u bazu podataka, ■ ■ usavršiti programe za analizu podataka, usavršiti programe za analizu podataka, ■ ■ prenijeti tehnologiju na privatni sektor i prenijeti tehnologiju na privatni sektor i ■ ■ urediti etičke, pravne i socialne regulative-propise (ELSI) koji urediti etičke, pravne i socialne regulative-propise (ELSI) koji

mogu proizaći iz projektamogu proizaći iz projekta  ■ ■ Juna 2000. završen je radni nacrt kompletnog humanog genoma Juna 2000. završen je radni nacrt kompletnog humanog genoma ■ ■ Završen je 2003.Završen je 2003.

IMUNITET

Imunost u biologiji znači otpornost na mikroorganizme, strane molekule i vlastite izmjenjene stanice.

    Imunost može biti urođena (prorodna ili nativna) ili stečena (adaptivna).

AIDS, vakcinacije

STEČENI IMUNITET

HUMORALNI ( B LIMFOCITI, ANTITJELA ).

CELULARNI ( T LIMFOCITI – LIZA INFICIRANIH ĆELIJA ).

T LIMFOCITI – PREPOZNAVANJE PROTEINA

B LIMFOCITI – PREPOZNAVANJE PROTEINA , UG. HIDRATA I LIPIDA

ANTITJELA

NISU REAKTIVNA NA INTRACELULARNE MIKROORGANIZME.

T LIMFOCITI – LIZA ĆELIJA SA MIKROORGANIZMIMA

AKTIVNI I PASIVNI IMUNITET IMUNE I NAIVNE OSOBE

HUMORALNI I CELULARNIIMUNITET

Humoralni imunitet- blokiranje infekcije i eliminacija ekstracelularnih mikroorganizama

Celularni imunitet – aktivacija makrofaga na uništavanje fagocitovanih mikroorganizama( Pom. T limfociti )

Liza inficiranih ćelija ( virusi ), eliminacija rezervoara infekcije ( citotoksični T limfociti )

STEČENI IMUNITET

SPECIFIČNOST MEMORIJA KLONSKA EKSPANZIJA SPECIJALIZOVANOST NEPREPOZNAVANJE SOPSTVENIH

ANTIGENA

PRIMARNI IMUNSKI ODGOVOR

NAIVNI LIMFOCITI EFEKTORSKI LIMFOCITI MEMORIJSKI LIMFOCITI

SEKUNDARNI IMUNI ODGOVORI FAZE IMUNOG ODGOVORA

AKTIVACIJA MEMORIJSKIH LIMFOCITA PREPOZNAVANJE ANTIGENA AKTIVACIJA LIMFOCITA ( SIGNAL 1 I 2 ) EFEKTORSKA FAZA- HUMORALNI I

ĆELIJSKI NIVO APOPTOZA MEMORIJSKE ĆELIJE

NOMENKLATURA CD PROTEINA

PREKO 258 CD FENOTIPSKIH KARAKTERISTIKA

POVRŠINSKI PROTEINI – CD ( CLUSTER OF DIFERENTIATION ) + BROJ POVRŠINSKIH PROTEINA

EKSTREMNA HETEROGENOST LIMFOCITA PO PORJEKLU, FUNKCIJI I FENOTIPU.

ĆELIJE IMUNOG SISTEMA

LIMFOCITI ( B I T, NK ĆELIJE ) ANTIGEN PREZENTIRAJUĆE ĆELIJE

( DENDRITSKE ĆELIJE, MAKROFAGI )INDUKCIJA IMUNOG ODGOVORA

EFEKTORSKE ĆELIJE- T LIMFOCITI, MAKROFAGI, GRANULOCITI – ELIMINACIJA ANTIGENA

FUNKCIJE ĆELIJA IMUNOG SISTEMA B LIMFOCIT + M.O. – ANTITJELA –

NEUTRALIZACIJA M.O., FAGOCITOZA, AKTIVACIJA KOMPLEMENTA

POM. T LIMFOCIT + ANTIGEN M.O. – LUČENJE CITOKINA – AKTIVACIJA MAKROFAGA, PROLIFERACIJA LIMFOCITA T I B.

CITITOKSIČNI T LIMFOCIT ( CTL ) + INFICIRANA ĆELIJA – LIZIRANJE.

NK ĆELIJE – LIZIRANJE INFICIRANIH ĆELIJA

KOŠTANA SRŽ I TIMUS

CENTRALNI LIMFNI ORGANI B LIMFOCITI SAZRIJEVAJU U KOŠTANOJ

SRŽI. T LIMFOCITI SAZRIJEVAJU U TIMUSU LIMFNI ČVOROVI, SLEZINA I LIMFA

KOŽE I SLUZNICA ČINE PERIFERNI LMFNI SISTEM

MIGRACIJA NAIVNI LIMFOCITI CIRKULIŠU KROZ

PERIFERNI LIMFNI SISTEM EFEKTORSKI T LIMFOCITI MIGRIRAJU

NA PERIFERIJU – ELIMINACIJA MIKROORGANIZAMA

EFEKTORSKI B LIMFOCITI OSTAJU U LIMFNIM ORGANIMA I KOŠTANOJ SRŽI ODAKLE LUČE ANTITJELA KOJA CIRKULIRAJU

KRV I LIMFA Krv je endogena telesna tečnost svojstvena

samo kičmenjacima. Limfa, druga telesna tečnost, nastaje iz krvi i u nju se uliva. Krv spada u tečna vezivna tkiva mezodermalnog porekla, što znači da poseduje veliku količinu međućelijske vezivne supstance koju stvaraju same ćelije vezivnog tkiva i zaronjene su u nju. Krv ulazi u sastav sistema za cirkulaciju.

T LIMFOCIT

PLAZMA ĆELIJE

NASTANAK LIMFOCITA TROMBOCITA I ERITROCITA

PLAZMA ĆELIJE

Limfociti B razvijaju se u organu koji je istovjetan Fabricijevoj burzi u ptica (koštana moždina u ljudi). Nakon doticaja sa specifičnim antigenom tj. nakon aktivacije, limfociti B diferenciraju u plazma ćelije, koje proizvode i luče velike količine protutijela. Na svojoj površini nose posebne biljege (proteine).

T LIMFOCITI

Limfociti T nositelji su ćelijske imunosti. Sazrijevaju u timusu (ili pod njegovim utjecajem) u nekoliko tipova ćelija, koje vrše posebne zadaće značajne za celularnu imunost. Na svojoj površini nose posebne biljege (proteine) po kojima ih se može razlučiti od limfocita B i drugih ćelija imunosnog sustava.

TIPOVI LIMFOCITA Tipovi (subpopulacije) limfocita T su: Pomoćnički limfociti T (CD4+) - lučenjem

citokina reguliraju imunoreakcije i diferencijaciju limfocita nakon njihovog doticaja sa antigenom.

Citotoksični (citolitički) limfociti T (CD8+) - lizom razaraju ćelije koje proizvode strani antigen (primjerice, ćelije zaražene virusom ).

Poliklonska i monoklonska antitjela ANTITJELA (imunoglobulini) su proteini

(tačnije, glikoproteini) koji se vežu na antigen. Ona čine oko 20% svih proteina krvne plazme. Protutijela koja u čovječjem tijelu nastaju kao posljedica izlaganja nekom antigenu heterogena su, jer nastaju iz više različitih ćelijskih klonova. Tu su tzv. poliklonska protutijela. antitjela koja nastaju iz jednog klona ćelija nazivaju se monoklonskim antitjelima. Ona se u organizmu javljaju u nekim patološkim stanjima ( tokom pojave nekih tumora).

Prisutnost antitjela Protutijela se u organizmu mogu naći: U nekim organelama u endoplazmatskom

retikulumu i Golgijevom kompleksu) i na površini limfocita B.

U krvnoj plazmi i, u nešto manjoj mjeri, u intersticijskoj tekućini tkiva u kojima ima plazma ćelija.

Na površini nekih ćelija ( na NK stanicama, na mastocitima, na makrofagima) koje imaju receptore za vezanje molekula protutijela.

U nekim tjelesnim izlučevinama (mlijeku, sluzi).

GRAĐA MOLEKULE ANTITJELA Osnovna se građevna jedinica protutijela

sastoji od četiri polipeptidna lanca (molekula je tetramer). Dva su lanca duga oko 110 aminokiselina i nazivaju se laki lanci. Druga dva lanca nazivaju se teški lanci. Molekulska masa lakih lanaca iznosi oko 25 000, a teških 50 000 - 70 000 ovisno o razredu protutijela. Postoje dva razreda lakih lanaca: k (kapa) i l (lambda). Razlika između njih temelji se na razllici u aminokiselinskom sastavu stalnih područja lanca.

LAKI I TEŠKI LANCI Obje vrste lanaca javljaju se u svih razreda

protutijela, ali je na jednoj tetramernoj jedinici prisutan samo jedan tip lakih lanaca (k ili l). U ljudi su u molekulama protutijela podjednako za stupljena oba razreda lakih lanaca, dok su u miševa k lanci deset puta zastupljeniji nego l lanci. Područje lakog lanca koje veže antigen nalazi se na aminoterminalnom kraju molekule.

KONFORMACIJA ILI TRODIMENZIONALNA STRUKTURA ANTITJELA

VARIJABILNI I KONSTANTNI REGIONI ANTITJELA

ANTITJELO

FUNKCIJA ANTITJELA

GENSKO PREKOPČAVANJE Unutar DNA svake ćelije postoji određeni

ograničeni broj informacija a ona je opet sposobna da sintetiše antitjela ogromne receptorske raznolikosti, pa je bilo sasvim opravdano pitanje kako je to uopće moguće.Odgovor na to pitanje dala je molekularna biologija. Za to je odgovoran specifični genetički mehanizam rekombinacije i somatskih mutacija gena odgovornih za kodiranje komponenti antitjela i receptora T limfocita.

limfomi

Međutim, tokom tih složenih procesa tz. Izotipskog prekopčavanja, može doći i do greške što može u krajnjem slučaju uzrokovati nastanak limfoidnih tumora. Izuzetno je interesantna molekularna osnova omkogeneze i normalnog rasta limfoidnog tkiva.

Dakle, osnov imunološkog sistema čini specifična sinteza imunoglobulinskih makromolekula i receptora T limfocita. Antitjela su izgrađena od dva laka i dva teška polipeptidna lanca koji su označeni sa H ( engl. Heavy ) i L ( engl. Light ). Obje vrste ovih polipetdiskih lanaca imaju svoje varijabilne i konstantne ili stabilne regione

Svi ovi H i L polipeptidni lanci kodirani su od strane specifičnih gena koji su pozicionirani u sljedećim hromosomskim genskim lokusima:

H → 14 hromosom čovjeka → pozicija q32.3 ( jedan lokus )

L ( dva lokusa ) → 2 hromosom čovjeka → pozicija p12 → kapa lanac

→ 22 hromosom čovjeka → pozicija q 11 → lambda

lanac.

V-geni odgovorni za kodiranje teških lanaca Ig molekula raspređeni su u tri specifična genska područja: varijabilno područje sa V-genima, područje raznolikosti sa D-genima i područje povezivanja sa J-genima. Ovi genski odsječci imaju sposobnost spajanja i preuređivanja u procesu formiranja aktivnog V-gena. Za ovo preuređivanje je odgovoran enzim rekombinaza koji ima sposobnost prepoznavanja specifičnih nukleotidnih sekvenci iza svakog V- genskog odsječka. Postoji oko 100-200 genskih odsječaka V-gena ( područje od 2500 kb na 14 hromosomu čovjeka ).

Za razliku od V-gena za H-Ig lance, V-geni za L-Ig lance ne posjeduju D genske odsječke nego samo V i J genske odsječke ta ko da je za njih karakteristično V↔J gensko preuređivanje i povezivanje. Postoje dva genska lokusa sa oko 80 Vk i 30 Vλ gena.

Varijabilni regioni teških i lakih lanaca se uparuju stvarajući imunoglobulinsko vezno mjesto za antigene, čime je određena njegova specifičnost.

KLASE LANACA I ANTITJELA Teški su lanci razvrstani u pet klasa. To su: lanci a (alfa) lanci d (delta) lanci e (epsilon) lanci g (GAMA) lanci m (mi) Na temelju podjele teških lanaca

izvršena je i podjela klasa protutijela: alfa lanci - imunoglobulini klase A (IgA) delta lanci - imunoglobulini klase D (IgD) epsilon lanci - imunoglobulini klase E (IgE) gama lanci - imunoglobulini klase G (IgG) mi lanci - imunoglobulini klase M (IgM)

GRAĐA ANTITJELA    Svaka osnovna jedinica protutijela sastoji

se od dva teška i dva laka lanca (L2 H2). Lanci su međusobno spojeni disulfidnim mostovima i u prostoru grade složenu strukturu. Čitava je struktura podjeljena u tzv. domene. Svaku strukturnu domenu čine dio lakog i teškog lanca ili samo dijelovi teškog lanca. Laki lanci sudjeluju u izgradnji jedne varijabilne i jedne stalne domene, a teški lanci grade jednu varijablinu, te tri ili više stalnih domena. Svaka domena, bilo varijabilna ili stalna, ima oko 110 aminokiselina

KARAKTERISTIKE KLASA ANTITJELA Klase ANTITJELA: IgA: To je osnovni imunoglobulin u mlijeku, slini,

suzama te u izlučevinama dišnog, probavnog i genitalnog sustava. Ono štiti sluznice o virusa i bakterija. Svaka molekula IgA (Mr oko 400 000) sastoji se od dvije L2H2 podjedinice, J lanca i tzv. sekrecijske komponente. Sekrecijska je komponenta polipeptid koji se proizvodi u epitelnim stanicama, a koji omogućuje molekuli IgA prijelaz na površinu membrana odn. sluznica. Neke se molekule IgA u serumu mogu naći u obliku L2 H2 (Mr oko 170 000). Postoje dvije podklase Iga: IgA1 i IgA2. Neke bakterije (na pr. Neisseria) mogu proteazom razoriti IgA1, te tako kroz sluznicu prodrijeti u tijelo.

IgD: Zadaća IgD nije poznata. U serumu je prisutno u tragovima. Javlja se i na površini stanica nekih limfatičkih leukemija.

IGE IgE: Protutijelo klase E se veže na površinu bazofila i

mastocita gdje djeluje kao receptor za antigen. Vezivanje antigena na IgE izaziva degranulaciju bazofila i mastocita i ispuštanje sadržaja njihovih granula. U granulama se nalaze tvari (primjerice, histamin) koje potiču reakcije brze preosjetljivosti tj. anafilaktičke alergijske reakcije. U osoba koje su podložne ovakvim reakcijama, znatno je povećana količina IgE, a ono se tada može pojaviti i u tjelesim izlučevimama (primejrice, slini). Razina IgE je povećana i u osoba koje su zaražene parazitskim oblićima

IGG IgG: Ovo je glavno protutijelo koje se javlja u

sekundarnom imunosnom odgovoru. Ima važnu ulogu u obrani od bakterija i virusa. Od svih klasa protutijela, ono jedino prolazi kroz posteljicu i najzastupljenije je od svih klasa Ig - a u novorođenčadi. IgG se sastoji od jedne L2H2 jedinice. Postoje četiri potklase IgG - a: IgG1, IgG2, IgG3, i IgG4. One se međusobno razlikuju u nekim dijelovima H lanaca, te u broju i smještaju disulfidnih mostova. IgG1 je najzastupljenije od svih protutijela klase G (oko 65%). IgG2 se proizvodi kao odgovor na prisustvo polisaharidnih antigena.

IGM IgM: IgM je osnovno protutijelo u

primarnom imunosnom odgovoru. Ono je prisutno na površini gotovo svih nezrelih limfocita B. Sastavljeno je od pet L2H2 jedinica međusobno povezanih J lancem. Ovo je protutijelo najefikasnije pri aglutinaciji i reakcijama aktivacije komplementa, a važnu ulogu igra i u obrani organizma od bakterijskih zaraza.

HROMOSOM

ANTIGENSKI RECEPTORI

Imunološki sistem- zaštita organizma od infekcija mikroorganizmima. Programiran da prepoznaje različite makromolekule ili antigene infektivnih agenasa.Prepoznavanje i odgovor. Antigenski receptori-prepoznaju najmanje razlike u primarnoj, sekundarnoj i tercijarnoj strukturi bjelančevina.

KLONSKE LIMFOCITNE ĆELIJE Polimorfnost receptora.Visoki afinitet samo

prema jednom odgovarajućem antigenu. Ne dolazi do oštećenja tkiva domaćina. Antigenski receptori nalaze se na

površinama Limfocita. Zbog posjedovanja antigenskih receptora

limfociti su organizirani u klonove. Svaki limfocit ima samo jednu vrstu

receptora.

KLONOVI-IDENT. RECEPTORI

Ćelijskom diobom jedan limfocit stvara genetički identične ćelije ili klonove sa identičnim receptorima.

Različiti klonovi limfocita imaju različite antigenske receptore.

Imunološki sistem sadrži više od 10 limfocitnih klonova.Svaki klon sadrži 10 - 10 klonskih ćelija.

PRIMARNI I SEKUNDARNI IMUNOLOŠKI ODGOVOR

SPOSOBNOST PREPOZNAVANJA OGROMNE ANTIGENSKE RAZNOLIKOSTI MIKROORGANIZAMA.

EFEKTORSKE I MEMORIJSKE LIMFOCITNE ĆELIJE-PRIMARNI I SEKUNDARNI IMUNOLOŠKI ODGOVOR.

MHC-MAJOR HISTOCOMPATIBILITY COMPLEX ILI GLAVNI SISTEM TKIVNE PODUDARNOSTI

T LIMFOCITI- REGULACIJSKA I EFEKTORSKA FUNKCIJA.

POMAŽU STVARANJE ANTITJELA ANTIGENSKI RECEPTOR T LIMFOCITA

NALAZI SE SAMO NA ĆELIJSKOJ MEMBRANI.

PREPOZNAJE PRERAĐENI POVRŠINSKI ANTIGEN POMOĆU MOLEKULA MHC-KOMPLEKSA

HUMORALNA I ĆELIJSKA IMUNOST

GENETIČKI MEHANIZAM ZA MOLEKULE ANTITJELA I RECEPTORE T LIMFOCITA.

MEHANIZMI GENETIČKE REKOMBINACIJE I SOMATSKIH MUTACIJA.

POGREŠKE U GENSKOM REARANŽIRANJU- LIMFOMI( B) LEUKEMIJA ( T)

IMUNOFLUORESCENTNA TEHNIKA

ANA IF TEHNIKA

ANA IF TEHNIKA