CURS 7 - Imunoglobulinele

Imunoglobulinele (anticorpii)

- Ig sunt glicoproteine prezente în plasmă, lichidele extracelulare, şi secreţii şi sunt molecule dotate cu proprietăţi de Ac, adică au capacitatea de a se combina specific şi sunt responsabile de recunoaşterea Ag inductor (declanşator) al RI.

- Ac - sunt implicaţi în finalizarea RIU- sunt implicaţi în iniţierea RIC (funcţie de opsonine)

Structura de principiu a Ac- indiferent de clasă, Ac sunt constituiţi din asocierea a 2 perechi de lanţuri- forma monomerică e formată din asocierea unei perechi de lanţuri grele (DH) , lungi şi una

de lanţuri uşoare (DL),scurte.

1. DH- lungi, constituite din număr mare de aa => au greutate moleculară foarte mare- se asociază între ele prin punţi disulfurice2. DL- scurte, constituite din număr mic de aa => au greutate moleculară mică- ele sunt asociate la lanţurile DH prin punţi disulfurice

Deşi sunt diferite între ele, cele 2 perechi de lanţuri au caracteristici comune:- sunt paralele între ele (NU e un paralelism liniar, ci unul helicoidal sau spiralar; fiecare lanţ se

înfăşoară în jurul celui cu care se asociază prin punţi disulfurice. DL execută o hemispiră – 180o – în jurul DH la care se asociază; DH se spiralează reciproc unul în jurul celuilalt. Această asociere face ca ele să aibă o configuraţie globuloasă)

- sunt unidirecţionate (orientate cu capetele N-terminale în aceeaşi direcţie)- în alcătuirea acestor lanţuri intră 2 categorii de secvenţe:

a.) secvenţele variabile ale lanţurilor grele şi uşoare, constituite din primii 110 aa, la capetele N-terminale (V). Sunt poziţionate în oglindă => se asociază între ele şi constituie câte o mică cavitate ce poartă denumirea de situs combinativ pentru Ag (SCAg), în care e recunoscut câte 1 determinant antigenic conformaţional, situat la exteriorul Ag nativ. Cele 2 situsuri sunt identice din p.d.v. structural => prin ambele situsuri e recunoscut întotdeauna un singur Ag conformaţional => Ac sunt structuri de recunoaştere monospecifice.

b.) secvenţele constante sunt poziţionate către capătul C-terminale al lanţurilor. Ele sunt responsabile de unele efecte biologice ale Ac (activarea cascadei complementului pe calea clasică, fixarea Ac pe suprafaţa micro şi macrofagelor, pasajul transplacentar al Ac de la mamă la făt). Cele ale lanţurilor uşoare au aproape aceeaşi structură în cadrul tuturor claselor de Ig = secvenţe publice. Cele ale lanţurilor grele au aceeaşi structură doar în cadrul unei singure clase (un singur izotip) => 5 clase de Ig.

1

CURS 7 - Imunoglobulinele

IgG

- Ac prototipiciCaracteristici generale- se află în concetraţiile cele mai mari în raport cu celelalte clase (variază între 1000-1500

mg/dl). Ei formează 75% din totalul Ac din organism- sunt Ac distribuiţi în cote egale între sectorul intravascular şi cel extravascular (în lichidele

interstiţiale, respectiv intratisular)- sunt Ac cu durata de viaţă cea mai mare (variind între 3-4 săptămâni). Excepţie fac IgG 3,

care au o durată de viaţă scurtă (5-7 zile)Structura- sunt Ac forme monomere- lanţurile grele (DH)

- sunt formate din aproximativ 450 aa- sunt lungi sau foarte lungi (până la 130 Å)- au GM mare, 45-46 kda- excepţie IgG3, care au lanţuri grele formate din mult mai mulţi aa şi au GM mai mare- NU sunt lanţuri liniare, ci sunt organizate în bucle sau domenii, fiecare domeniu fiind alcătuit din aproximativ 110 aa, domenii ce apar ca urmare a existenţei unor punţi disulfurice intracatenare- pe fiecare lanţ DH există 4 domenii cu particularităţi structurale şi funcţionale diferite- primul domeniu e situat mereu pe exterior- apoi domeniul 2 e poziţionat spre interior- apoi lanţul greu trece de partea opusă şi avem domeniile 3 şi 4- domeniile N-terminale sunt constituite din secvenţe de aa variabile sau hipervariabile = VH- celelalte domenii sunt toate constante = CH1, CH2, CH3

- porţiunea situată între CH1 şi CH2 = zonă balama. Ea e importantă pentru că reprezintă porţiunea din lanţurile grele dotată cu cea maximum de flexibilitate, favorizând net contactul Ac cu determinanţi Ag conformaţionali de la suprafaţa Ag nativ. În zona de balama lanţurile grele se asociază între eleprin punţi disulfurice; în funcţie de numărul acestora şi repartiţia lor distingem 4 subclase sau 4 izotipuri de Ac de tip IgG:

IgGI – există 2 punţi disulfurice, situate între punctul de intersecţie şi CH2

IgGII – există 4 punţi disulfurice, situate 2 câte 2 de o parte şi de alta a punctului de intersecţie

IgGIII – există 15 punţi disulfurice, situate între punctul de intersecţie şi CH2

IgGIV – există 2 punţi disulfurice, situate fiecare de o parte şi de alta a punctului de intersecţie

- în funcţie de numărul de punţi disulfurice, se condiţionează, printre altele, şi durata de viaţă a acestor Ac. Obişnuit, între durata de viaţă şi numărul de punţi disulfurice există o relaţie de invers proporţionalitate. Pe

2

CURS 7 - Imunoglobulinele

măsură ce numărul de punţi e mai mare pot suferi atacul enzimelor sau radicalilor liberi de O eliberaţi de factorii proceselor inflamatorii.

- lanţurile uşoare (DL)- alcătuite din aproximativ 215 aa- au o lungime de aproximativ 60 de Å- GM aproximativ 20-22 kda- organizate în bucle sau domenii, 2 pe fiecare lanţ uşor- primul domeniu e situat în interiorul moleculei- cel de-al doilea e orientat spre exterior, lanţurile uşoare se spiralează în jurul celor grele- domeniul N-terminal e constituit din aa variabili şi hipervariabili = VL- celălalt domeniu e constant sau aproape constant = CL- se cunosc 2 tipuri de lanţuri uşoare:

K – 2/3 din totalul lanţurilor uşoare Λ – 1/3 din totalul lanţurilor uşoare

2 fragmente: Fab (de legare a Ag) Fc (constant, cristalizabil)

Funcţiile şi structura Fab al IgG- rol foarte important în recunoaşterea Ag- prin el pot recunoaşte orice tip de Ag nativ (Ag solubil, jucând rol important în eliminarea

lor sub formă de complexe imune de către micro sau macrofage)- prin el pot recunoaşte Ag corpusculare (IgG funcţionează ca opsonine şi favorizează

endocitarea Ag de către macrofage)- recunoaşterea antigenică e realizată prin situsul combinativ pt Ag (SCAg)Structura şi funcţia SCAg

o cavitate de dimensiuni reduse (30-10-6 Å) rezultată în urma plicaturării VH-VL, care permite atât acomodarea Ag, cât şi angajarea de legături cu acesta prin potrivire de formă sau complementaritate

plicaturarea ce stă la baza SCAg e rezultatul existenţei unor punţi disulfurice intradomeniu

în cadrul fiecărui domeniu există 3 punţi ce creează 3 plicaturi în cadrul SCAg distingem 2 categorii de secvenţe: secvenţele de aa ce participă la

realizarea recunoaşterii Ag (ele sunt constituite din 8-15 aa şi sunt situate la nivelul vârfului intern al plicaturii. Ele realizează contactul cu Ag prin potrivire de formă (complementaritate) = regiuni determinante ale complementarităţii – CDR – adică CDR1, CDR2, CDR3)

secvenţele Fr (framework region) nu sunt implicate direct în stabilirea contactului cu Ag, ele sunt pereţii cavităţii

cele mai importante in funcţia Ac sunt regiunile CDR cele 6 CDR formează paratopul (substructura din SCAg care este direct

responsabilă de angajarea unor legături specifice cu Ag inductor) caracteristica fundamentală a paratopului e specificitatea legăturii Ag-Ac. Ea ţine

de: natura aa care intră în constituţia CDR, numărul aa prezenţi în CDR şi poziţionarea în spaţiu a plicaturilor (a celor 6 CDR), dependentă de zona Fr

plicaturarea VH, VL poate avea 2 efecte distincte:- favorizează net recunoaşterea Ag- poate în unele situaţii să transforme SCAg în determinanţi Ag conformaţionali, pentru că prin asocierea CDR se pot constitui

3

CURS 7 - Imunoglobulinele

secvenţe de aa ce pot fi ori rar întâlnite în organism, ori chiar unice, nemaiîntâlnite în organism. Ele se pot comporta ca structuri antigenice = idiotopi = componenta Ag a oricărui SCAg

idiotopii pot fi interni, externi sau micşti totalitatea idiotopilor = idiotip (specificitatea Ag a oricărui SCAg) => SCAg poate

avea 2 calităţi aparent contrarii- el e o structură de recunoaştere Ag- poate fi o structură Ag în sine. Idiotopii sunt structuri intens imunogene => RI faţă de un Ag NU e unic, ci un răspuns repetitiv, întreţinut de cateva ori. Răspunsul se repetă până când se formează Ac antiidiotip, numiţi copia internă a Ag.

Copia internă a antigenului- RIU are ca rezultat Ac care prezintă SCAg complementare Ag inductor- e posibil ca aceşti Ac să prezinte în SCAg idiotopi. Ei se vor comporta ca noi structuri Ag

rezultând declanşarea unui alt RIU specific, caracterizat prin generarea de Ac specifici, ce prezintă un SCAg complementar al generaţiai anterioare. Ac nou formaţi sunt Ac antiidiotip. SCAg al Ac antiidiotip seamănă conformaţional cu conformaţia spaţială a Ag inductor = imaginea internă a Ag (ea limitează RIU)

Funcţiile şi structura Fc al IgG CH2 - rol în declanşarea cascadei complementului pe calea clasică

- realizează funcţia printr-o secvenţă de aproximativ 600 aa capabili să angajeze legături cu o componentă a complementului (C1q) => se declanşează cale clasică. Nu are loc spontan, ci doar după ce Ag a fost recunoscut ca Ag specific- ca urmare a recunoaşterii Ag apar modificări conformaţionale în lanţul H, care se transmit din aproape în aproape în sens ortodromic (N-C) care contribuie la exteriorizarea secvenţei de aa capabilă să lege componenta C1q a complementului

CH3 - rol în fixarea Ac de membrana macro şi microfagelor- Ac sunt importanţi în medierea fagocitării (sunt Ag corpusculare)- fixarea IgG pe micro şi macrofage se face NU prin contact direct, ci prin receptori: FcγR- există 3 categorii de receptori FcγRI – CD 64

FcγRII – CD 32FcγRIII – CD 16

FcγR1 - receptori de înaltă afinitate pt IgG (fixează cu aviditate IgG, dar selectiv. Ei fixează în special IgG1 şi IgG3, mai puţin IgG2 şi deloc IgG4

- distribuiţi pe membrana macrofagelor, suprafaţa neutrofilelor şi pe celulele K (Killer)- 2 componente: una receptorială (glicoproteină transmembranară ce prezintă în segmentul extracelular 2 bucle, segment intracitoplasmatic foarte scurt) şi o componentă de transducţie a semnalului activator (2 lanţuri identice între ele cu lanţuri receptoriale foarte lungi = lanţuri γγ (segmente intracitoplasmatice foarte lungi)- el e capabil să fixeze Ag corpusculare opsonizate prin IgG. Fixarea se face prin legături din domeniul N-terminal al componentei receptoriale şi domeniul CH3 al IgG => semnale activatoare ce se transmit către porţiunea intracitoplasmatică NUMAI prin lanţurile γγ- funcţia lui:

Macrofage – fagocitare/endocitare a Ag corpusculare opsonizate prin IgG

4

CURS 7 - Imunoglobulinele

NK – captarea Ag corpusculare opsonizate prin IgG. Endocitarea nu e posibilă de obicei (diametrul redus al celulelor NK) rezultând activarea lor şi în final eliberarea unor mediatori distructivi: enzime, radicali liberi de O, perforine. Distrug Ag corpusculare extracelular şi fragmentele pot fi endocitate (procesul = ADCC – citotoxicitate celulară anticorp dependentă)

FcγR2 - joasă afinitate pentru IgG, neselectiv- pe suprafaţa monocitelor, macrofagelor, pe membrana granulocitelor şi la nivelul sinciţiotrofoblastului- o singură componentă care îndeplineşte funcia de receptor şi transductor- glicoproteină transmembranară care în porţiunea extracelulară prezintă 2 bucle (domenii) şi dispune de un segment intracitoplasmatic foarte lung- funcţie:

pe macrofage endocitarea Ag corpusculare opsonizate prin IgG pe granulocite mediază ADCC în sinciţiotrofoblast joacă rol important în pasajul transmembranar al IgG de la

mamă la făt FcγR3 - joasă afinitate pentru IgG

- NUMAI pe suprafaţa celulelor K şi NK- receptor definitoriu: celulele k şi NK = celule CD16+- 2 componente distincte: receptor (structură Ig like), transductor- receptorul are câte 2 domenii extracitoplasmatice şi un segment intracitoplasmatic foarte lung- transductor: lanţuri lungi γγ- funcţie:

mediază ADCCParticularităţi funcţionale ale subclaselor de IgG

IgG1

- subclasă majoră, 900mg/dl- sunt buni activatori de complement- sunt Ac responsabili de imunizarea pasivă a nou-născutului (trec uşor prin placentă)

IgG2

- clasă minoritară, 30mg/dl- sunt slabi activatori de complement

IgG3

- concentraţie de 100mg/dl- sunt mai buni activatori de complement decât IgG2

IgG4

- concentraţii mici, 50mg/dl- NU sunt activatori de complement

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

IgMCaractere generale

- concentraţii de 120-130mg/dl- durată de viaţă scurtă (7-10 zile)

5

CURS 7 - Imunoglobulinele

- sunt forme pentamerice, formaţi din 5 monomeri asociaţi printr-o piesă de joncţiune cu GM de 900 kda. Lanţurile grele de IgM sunt mai lungi. Ele conţin 5 domenii (1 variabil şi 4 constante)

Funcţii- o primă linie de apărare antibacteriană şi antivirală- acţionează ca Ac aglutinanţi- dintre toate categoriile de Ac sunt cei mai activatori de complement pentru că dispun de 2

domenii activatoare de complement (CH2 şi CH3) şi sunt forme pentamerice, nu monomerice ca IgG (dispun de 20 de situsuri activatoare de complement şi NU doar de 2)

- sunt caracteristice pentru RIU primare

Clasificarea RIU1. Primare2. Secundare

1. Primare se formează Ac NUMAI IgM – pentru că la primul contact cu Ag la cooperarea cu APC

participă doar LTHp, care produc şi eliberează IL-2 care NU activează mecanismul de SWITCH (comutare izotipică)

concentraţia de IgM e moderat crescută – pentru că la primul contact cu Ag participă clone limfocitare TH şi B neexpansionate

durata hiper IgM e limitată în timp – pentru că Ac IgM au durată scurtă de viaţă (conţin un număr mare de punţi disulfurice) şi pentru că la primul contact cu Ag NU există încă clone T/B cu memorie

2. Secundare se formează Ac NUMAI IgG – pentru că la al n-lea contact (contacte repetitive) cu acelaşi

Ag la cooperarea cu APC participă LTH2 care produc IL-4 care e capabilă să activeze mecanismul de SWITCH, producţia de IgM fiind inhibată

concentraţiile de IgG sunt mari sau foarte mari – pentru că la contacte repetitive cu acelaşi Ag participă clone T sau B deja expansionate ca urmare a contactelor Ag precedente

durata hiper IgG e prelungită în timp (3 – 4 săptămâni) – pentru că IgG au o durată de viaţă lungă şi pentru că participă clone T/B cu memorie imunologoică

6