Antigénne determinanty a imunoglobulíny

Imunitný systém je komplexný a fascinujúci mechanizmus, ktorý chráni naše telo pred škodlivými látkami a patogénmi. Kľúčovú úlohu v ňom hrajú antigénne determinanty a imunoglobulíny. Pochopenie ich štruktúry a funkcií je nevyhnutné pre študentov biológie a medicíny. Tento článok vám poskytne komplexný prehľad o týchto dvoch základných pilieroch imunológie, čo vám pomôže lepšie pochopiť ich úlohu pri udržiavaní zdravia a vzniku ochorení.

Antigény a ich rola v imunitnej odpovedi: Antigénne determinanty a imunoglobulíny

Antigény sú akékoľvek látky, ktoré imunitný systém (IS) rozpozná a reaguje na ne, teda vyvolávajú imunitnú odpoveď. Z chemického hľadiska to môžu byť proteíny, polysacharidy, lipidy alebo lipoproteíny.

Štruktúra antigénov

Štrukturálne sa antigén môže skladať z dvoch častí:

• Carrier (nosič): Vysokomolekulová látka, ktorá je zodpovedná za imunogenitu antigénu a reaguje s T-lymfocytmi.
• Haptén: Časť zodpovedná za špecifickosť, reaguje s B-lymfocytmi a protilátkami.

Vlastnosti antigénov

Každý antigén má dve dôležité vlastnosti:

• Imunogenita: Schopnosť antigénu vyvolať v organizme celulárnu a humorálnu imunitnú odpoveď. Závisí od veľkosti, komplexnosti, stability, degradovateľnosti a tvaru molekuly antigénu.
• Antigénnosť (Antigénna špecifickosť): Schopnosť antigénu reagovať s vytvorenými bunkami a protilátkami. Je funkciou len malej časti antigénu, tzv. epitopu, ktorý je rozpoznávaný protilátkami a receptormi.

Typy antigénov podľa pôvodu a vzťahu k hostiteľovi

Antigény môžeme klasifikovať aj podľa ich pôvodu a vzťahu k hostiteľovi:

• Prírodné: Pochádzajú zo živočíchov, rastlín alebo mikroorganizmov.
• Syntetické: Pripravené v laboratóriu.
• Arteficiálne: Fyzikálne a chemicky zmenené prírodné antigény.
• Aloantigény: Neimunogénne pre organizmus, v ktorom vznikli, ale imunogénne pre iný organizmus toho istého druhu (napr. ABO systém krvných skupín, HLA systém).
• Autoantigény: Imunogénne antigény pre organizmus, v ktorom vznikli. Sú to bunky a látky skryté pred IS, ktoré sa pri poranení dostanú do kontaktu s IS a vyvolajú tvorbu autoprotilátok (napr. šošovka, spermie).
• Xenoantigény: Pochádzajú z iných živočíšnych druhov alebo prostredia.

Medzi ďalšie príklady antigénov patria exoantigény (vírusy, parazity, peľ), superantigény (aktivujú veľa T-lymfocytov), onkomarkery (na povrchu nádorových buniek) a transplantačné antigény.

Imunoglobulíny: Štruktúra, funkcia a triedy

Imunoglobulíny (Ig) sú glykoproteíny produkované B-lymfocytmi, ktoré špecificky viažu antigény. Imunoglobulín je širší pojem ako protilátka, pretože nie všetky Ig sú protilátky, ale všetky protilátky sú Ig. Medzi Ig sa zaraďujú aj chybné alebo neúplné molekuly protilátok, ktoré nemajú kompletné antigén-viažúce miesto, ako sú Bence Jonesove proteíny, alfa-1 mikroglobulín a beta-2 mikroglobulín.

Základná štruktúra protilátok

Protilátky majú typickú Y-štruktúru a skladajú sa z:

• Dvoch ťažkých reťazcov (Heavy): Sú tvorené štyrmi štrukturálne podobnými doménami (110 – 120 AMK) – tromi konštantnými a jednou variabilnou. Existuje päť typov (γ, α, μ, ε, δ), ktoré určujú triedu Ig (IgG, IgA, IgM, IgE, IgD). V každej molekule Ig sú dva rovnaké ťažké reťazce.
• Dvoch ľahkých reťazcov (Light): Po jednom pripojené na ťažké reťazce, skladajú sa z dvoch domén – jednej konštantnej a jednej variabilnej. Existujú dva typy (κ, λ). V každej molekule sú dva rovnaké ľahké reťazce.

Ťažké aj ľahké reťazce sú spojené disulfidovými väzbami (medzireťazcovými aj vnútrireťazcovými). N-koniec variabilnej domény H a L reťazca tvorí väzbové miesto pre antigén.

Fragmenty Ig sa získavajú enzymatickým štiepením: papaín štiepi na Fab + Fc, pepsín na F(ab)₂ + Fc a merkaptoetanol na ťažký + ľahký reťazec. Pantová oblasť spája ťažké reťazce a zabezpečuje flexibilitu Ig.

Genetika tvorby protilátok

Genetika tvorby protilátok zodpovedá za ich obrovskú diverzitu. Nezrelé B-lymfocyty majú gény usporiadané vo funkčných génových segmentoch (V, D, J pre ťažký reťazec a V, J pre ľahký reťazec). Pri maturácii sa z každého segmentu vyberá po jednom a preusporiadajú sa, čím vzniká jedinečné väzbové miesto. Diverzita a špecifickosť protilátok vzniká voľnou kombináciou týchto génových segmentov.

Funkcie imunoglobulínov

Imunoglobulíny plnia v organizme viacero dôležitých funkcií:

1. Neutralizácia exotoxínov: Protilátky sa viažu na patogény/toxíny a neutralizujú ich účinok. Napríklad tetanotoxín sa viaže na nervové synapsy a bráni inhibičným mediátorom. Protilátky viažu toxín skôr, než sa dostane do buniek.
2. Lýza G- baktérií: Fab časť IgG alebo IgM sa naviaže na epitopy vonkajšej membrány gram-negatívnej baktérie, čím aktivuje komplement, vedie k inzercii MAC a lyze baktérie.
3. Poškodenie obalu vírusov MAC komplexom: Dochádza k inaktivácii, nie lýze. Bez obalu vírus nie je schopný infikovať ďalšie bunky hostiteľa.
4. Lýza vlastných buniek s cudzími epitopmi na membráne: Napríklad po liekoch (cefalosporíny, metotrexát). Fab IgG alebo IgM sa naviaže na cudzie epitopy, aktivuje komplement a vedie k lýze buniek.
5. Aglutinácia mikroorganizmov: Fab časti IgM sa naväzujú na viacero mikroorganizmov, spájajú ich do zhlukov, čo zvyšuje efektivitu fagocytózy.
6. Blokovanie adherencie baktérií: Protilátky sa viažu na štruktúry baktérií (napr. pili), ktoré zaisťujú adherenciu, a tak blokujú ich priľnutie k bunkovej membráne hostiteľa. Týmto spôsobom môžu byť baktérie vylúčené z tela.
7. Cytotoxická reakcia sprostredkovaná bunkami a závislá od protilátok (ADCC): Fab časť sa viaže na epitopy cudzích buniek. Na Fc koniec protilátok sa potom viažu NK bunky svojím FcR a následne uvoľňujú perforíny, granzýmy a chemokíny, čo vedie k apoptóze alebo lýze cieľovej bunky.
8. Imobilizácia mikroorganizmov a parazitov: Protilátky sa viažu na pohybové orgány (napr. bičíky) baktérií alebo prvokov, čím inhibujú ich pohyb a môžu blokovať ich funkcie. Protilátky proti bičíkovým (H) a somatickým (O) antigénom sa používajú pri sérotypizácii baktérií (napr. E.coli O:157, H:7).

Triedy imunoglobulínov – Rozbor a charakteristika

Celkovo rozoznávame päť tried imunoglobulínov: IgG, IgA, IgM, IgE, IgD. Génové úseky kódujúce konštantné časti tried Ig sú na chromozóme č. 14. Pri IgG a IgA určujeme aj podtriedy.

1. Imunoglobulín G (IgG)

• Zastúpenie: 80% celkového množstva sérových Ig (8 – 18 g/l).
• Štruktúra: Monomér, 2 γ ťažké reťazce, 2 κ alebo 2 λ ľahké reťazce.
• Podtriedy: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4. Líšia sa veľkosťou pántovej oblasti, počtom a lokalizáciou S-S väzieb medzi ťažkými reťazcami. IgG1 a IgG3 najlepšie aktivujú komplement a prechádzajú placentou.
• Funkcie: Dôležitá úloha pri opsonizácii, neutralizácii toxínov, aktivácii komplementu a prechádza placentou, čím zabezpečuje ochranu plodu a novorodenca.

2. Imunoglobulín A (IgA)

• Zastúpenie: 10 – 15% sérových imunoglobulínov. Hlavný Ig v slizničných sekrétoch (5 – 10 g S-IgA/deň).
• Štruktúra: Primárne monomérna forma (sérová). V dimérnej/tetramérnej forme je v sekrétoch (sliny, moč, stolica, hlien, LCS), spojený J peptidom/reťazcom.
• Slizničný IgA: Poly-Ig receptor na epiteliálnych bunkách slizníc transportuje dimérny IgA do lúmenu. Časť receptora, tzv. sekrečný komponent, zostáva naviazaná na IgA, chráni ho pred proteolýzou a zabezpečuje stabilitu v sekrétoch. Bráni adherencii mikroorganizmov.
• Funkcie: Neaktivuje komplement. Kľúčová úloha v slizničnej imunite (ochrana dýchacích, tráviacich a urogenitálnych ciest).

3. Imunoglobulín M (IgM)

• Zastúpenie: 5 – 10% sérových Ig. Fylogeneticky aj ontogeneticky najstaršia trieda.
• Štruktúra: Pentamérna štruktúra (5 monomérnych IgM spojených J reťazcom a S-S väzbami). Teoreticky má až 10 antigén-viažúcich miest.
• Funkcie: Prvá trieda Ig pri primárnej protilátkovej odpovedi (rozlíšenie akútnych a chronických infekcií). Aktivuje komplement (klasickú cestu), opsonizuje. Nachádza sa aj na povrchu B-lymfocytov a tvorí BCR.

4. Imunoglobulín E (IgE)

• Zastúpenie: Veľmi nízke sérové koncentrácie (0,3 μg/ml), pri alergiách stúpa až 100x.
• Funkcie: Zodpovedný za reakcie hypersenzitivity I. typu (astma, senná nádcha, anafylaktický šok). Viaže sa na FcR bazofilov a mastocytov. Zosieťovanie IgE naviazaného na FcR alergénom indukuje degranuláciu a uvoľnenie histamínu a ďalších mediátorov. Účastní sa aj antiparazitárnej obrany.

5. Imunoglobulín D (IgD)

• Zastúpenie: Hladiny v sére sú veľmi nízke (30 μg/ml).
• Funkcie: Spolu s IgM tvorí BCR na povrchu B-lymfocytov. Úloha pri aktivácii B-lymfocytov. Priama efektorová funkcia IgD nie je známa.

Antigénové determinanty protilátok: Izotypy, Alotypy, Idiotypy

Samotné protilátky môžu byť antigénne. Ich antigénne determinanty sú sekvencie aminokyselín na reťazci Ig, ktoré môžu byť rozpoznané IS a určujú dôležité vlastnosti Ig. Majú významnú funkciu v aktivácii IS.

a) Izotyp

• Lokalizácia: Konštantná časť ťažkého a ľahkého reťazca.
• Určuje: Triedu Ig.
• Význam: Používa sa pri diagnostike imunodeficiencií, zvýšených hladín (napr. IgE pri alergiách) a B-leukémií. Antiizotypové protilátky sa v tele nachádzajú len za patologických podmienok (napr. reumatoidný faktor pri reumatoidnej artritíde).

b) Alotyp

• Lokalizácia: Konštantná časť ťažkého a ľahkého reťazca.
• Definícia: Alelové formy s odchýlkami AMK. Je ich cca 10, sú dedičné a nie všetci ľudia majú všetky alotypy (jedinec má len niektoré).
• Význam: Monitorovanie transplantátu kostnej drene (ak nájdeme alotyp darcu v krvi pacienta, transplantát funguje dobre), vylúčenie otcovstva.

c) Idiotyp

• Lokalizácia: Variabilná časť ťažkého a ľahkého reťazca (marker variabilnej oblasti).
• Určuje: Špecifickosť protilátky (aký antigén bude protilátka viazať).
• Význam: Antidiotypové protilátky (Ab2) sa viažu na Ab1, čím Ab1 ubúdajú, a IS na to reaguje zrýchlením tvorby nových Ab1 – pozitívna spätná väzba. Ab2 vytvára tzv. vnútorný obraz antigénu (kópia štruktúry Ag) a slúži ako základ pre antidiotypové vakcíny (aktívna imunizácia podaním protilátok, nie antigénu).

Monoklonové protilátky: Identické nástroje pre medicínu

Monoklonové protilátky (MK Ab) sú produktom primárne identických buniek, vzniknutých z jedného klonu, a sú teda identické. Majú rovnaké väzbové miesto pre antigén.

Príprava monoklonových protilátok (Hybridómy)

Príprava MK Ab spočíva v technológii hybridómov:

1. Vytvorenie hybridómu: Zviera sa imunizuje antigénom, čo vedie k proliferácii B-lymfocytov produkujúcich protilátky proti tomuto antigénu. Tieto B-lymfocyty sa izolujú a fúzujú s nádorovou bunkou (somatická hybridizácia), ktorá má neobmedzenú proliferačnú schopnosť. Vznikne hybridóm – bunka, ktorá sa bude neobmedzene množiť a tvoriť požadované protilátky.
2. Selekcia hybridómov: Vyberú sa hybridómy produkujúce požadované protilátky.
3. Množenie hybridómov: In vitro (na kultivačnej platni) alebo in vivo (injikované do peritoneálnej dutiny zvieraťa, kde proliferujú a produkujú protilátky – ascites).
4. Separácia protilátok: In vitro centrifugáciou (odsaje sa supernatans s Ab) alebo in vivo odberom tekutiny z peritoneálnej dutiny.

Nevýhody a vylepšenia

Myšacie protilátky u ľudí môžu vyvolať HAMA (human anti mouse Ab) reakciu, ktorá môže viesť k anafylaktickému šoku. Preto sa vyvinuli humanizované protilátky:

• Chimerické protilátky: Obsahujú myšacie variabilné domény a ľudské konštantné domény.
• Zložené (grafted) protilátky: Obsahujú hypervariabilné úseky (CDR – Complementarity Determining Regions) myšacieho pôvodu, vsunuté do ľudských variabilných úsekov.
• Hybridné protilátky: Koncová Fc doména je nahradená toxínom. Okrem väzby antigénu majú aj iné aktivity (katalytické, imunoterapeutické).
• Heterokonjugáty: Hybridné protilátky s dvoma rôznymi väzbovými miestami a odlišnými špecifickosťami.

Význam monoklonových protilátok

MK protilátky majú široké diagnostické a terapeutické využitie:

• Diagnostika: Sledovanie antigénnej štruktúry buniek, rýchla diagnostika bakteriálnych a vírusových ochorení, identifikácia histokompatibility, určovanie subpopulácií T-lymfocytov.
• Terapia: Likvidácia nádorových buniek, terapia lymfómov a leukémie (napr. MabThera), liečba niektorých imunodeficiencií (SCID, agamaglobulinémia), liečba infekcií (napr. proti hadím jedom, profylaxia besnoty).

B-lymfocyty: Vývoj a funkcie

B-lymfocyty (B-Ly) sa počas fetálneho vývinu začínajú tvoriť vo fetálnej pečeni a neskôr v kostnej dreni, kde prebieha ich maturácia. Vznikajú z lymfoidnej kmeňovej bunky ako prekurzory B-Ly, z ktorých po dozretí vznikajú tzv. „naivné“ B-Ly, schopné látkovej imunitnej odpovede.

Markery a vývoj B-lymfocytov

Markermi zrelého B-Ly sú povrchový imunoglobulínový (sIg) receptor pre antigén (BCR) – IgM a IgD, a ďalšie markery ako CD19, CD20, CD21 a CD22. Každý B-Ly prekonáva proces preusporiadania génov, čoho výsledkom je jedinečný receptor BCR, ktorý je schopný reagovať na antigén v okolí, ak je k nemu štrukturálne komplementárny.

Po maturácii v kostnej dreni putujú B-Ly do sekundárnych lymfatických orgánov, kde sa po styku s antigénom premieňajú na efektorové bunky:

• Plazmatické bunky: Zodpovedné za sekréciu protilátok.
• Pamäťové bunky: Majú dôležitú úlohu v sekundárnej imunitnej odpovedi, môžu prežívať desiatky rokov.

Sekréciu a povahu protilátok regulujú cytokíny produkované Th1 alebo Th2 lymfocytmi.

Aktivácia B-lymfocytov

Aktivácia B-lymfocytov si vyžaduje dva signály:

1. Prvý signál: BCR na povrchu B-Ly viaže epitop antigénu.
2. Druhý signál: Napríklad molekula C3d₁ (štiep C3b), ktorá sa viaže na receptor CR2 na povrchu B-Ly. Tieto signály aktivujú naivný B-Ly, stimulujú produkciu MHC-II, kostimulujúcich molekúl (B7 a CD40) a receptorov pre cytokíny.

Exogénne antigény (baktérie, vírusy) sa naviažu na receptory B-Ly, vstupujú endocytózou a sú degradované na peptidy. Tieto peptidy sa viažu na molekuly MHC-II a sú transportované na povrch B-Ly. Efektorové CD4⁺ T-lymfocyty rozpoznávajú komplexy antigén + MHC-II, čo vedie k aktivácii B-lymfocytu, jeho proliferácii a tvorbe klonu.

T-lymfocyty: Vývoj a funkcie

T-lymfocyty (T-Ly) vznikajú z pluripotentnej hematopoetickej bunky v kostnej dreni a odtiaľ migrujú krvou do týmusu, kde prebieha ich dozrievanie a selekcia.

Vývoj T-lymfocytov

1. Migrácia: Z kostnej drene do týmusu. Nezrelé T-Ly nemajú TCR receptor.
2. Diferenciácia: Dochádza k preskupeniu a rekombinácii génov pre T-bunkový receptor (TcR), ktorý má dva reťazce s konštantnou a variabilnou časťou. Exprimuje sa aj CD3 komplex (prenáša signál do bunky) a buď CD4 (pre Th-Ly) alebo CD8 (pre Tc-Ly).
3. Selekcia: Eliminovaných je až 95% T-Ly.

• Pozitívna selekcia: T-lymfocytom sú predkladané antigény v komplexe s MHC pomocou APC. Prežívajú len tymocyty s TCR s afinitou k „self“-MHC molekulám. Odstránia sa nefunkčné T-Ly.
• Negatívna selekcia: Tymocyty s výraznou afinitou k „self“ epitopom, asociovaným s „self“-MHC, sú eliminované (klónová delécia) alebo inaktivované (klónová anergia). Odstránia sa autoreaktívne T-Ly.

Výsledkom selekcie je vznik klonálneho repertoáru zrelých T-Ly, ktoré „vycestujú“ do sekundárnych lymfatických orgánov, kde sa po styku so špecifickým antigénom diferencujú na efektorové bunky.

Typy T-lymfocytov

• Th (Pomocné) lymfocyty (CD4 marker): Regulujú a koordinujú imunitnú odpoveď. Delia sa na:
• Th1 (zápalové): Produkujú IL-2, IFNγ a TNFβ. Podporujú celulárnu imunitu (Tc Ly, NK, fagocyty).
• Th2: Produkujú IL-6, IL-1, IL-8, IL-10. Podporujú humorálnu imunitu a tvorbu protilátok B-lymfocytmi (IgE, mastocyty, bazofily, eozinofily).
• Tc (Cytotoxické) lymfocyty (CD8 marker): Zabíjajú bunky s cudzími antigénmi (nádorové, vírusom napadnuté, transplantované tkanivo) a aj vlastné bunky pri autoimunitných ochoreniach. Mechanizmus účinku zahŕňa produkciu perforínov, granzýmov, IFN-γ a indukciu apoptózy prostredníctvom FasL.
• Supresorové/Regulačné T-lymfocyty: Majú inhibičné účinky na ostatné lymfocyty, potláčajú aktiváciu autoreaktívnych T-Ly. Produkujú supresorové cytokíny (napr. TGF-beta) a prispievajú k imunologickej tolerancii a prevencii autoimunity.

Receptory leukocytov: Kľúčové pre imunitnú komunikáciu

Lymfocyty vznikajú z progenitorovej myeloidnej a lymfoidnej bunky. Jednotlivé klony lymfocytov sa líšia vo variabilnej oblasti svojho receptora. Na povrchu T a B-lymfocytov je približne 10 000 takýchto receptorov.

Funkčná a štrukturálna klasifikácia receptorov

• Funkčná klasifikácia: Ag-špecifické, adhezíny, FcR, komplementové R, R cytokínov, signalizačné/regulačné R, enzýmy, molekuly prezentujúce Ag.
• Štrukturálna klasifikácia: Imunoglobulínové, integrínové, lektínové, mucínové, hemopoietínové receptorové.

Receptory lymfoidnej a myeloidnej línie

• Lymfoidná línia:
• T-Ly: TcR receptor
• B-Ly: BCR receptor
• NK bunky: CD16, CD56, KIR, KLR
• Myeloidná línia:
• Monocyty: VLA-4 receptor
• Neutrofily: FcR, CD16/CD11a, b, c receptor
• Eozinofily: VLA-4 receptor
• Bazofily: receptor pre IgE

Receptory T-lymfocytov

1. Funkčná časť rozpoznávajúca Ag: Dva transmembránové reťazce α a β (u niektorých γ, δ). N-koncové úseky sú variabilné a viažu fragment Ag v komplexe s MHC gp II.
2. Funkčná časť prenášajúca signál: CD3 komplex transmembránových proteínov spojených s PTK (proteín-tyrozín kináza).
3. Koreceptory: CD4 (viaže MHC gp II), CD8 (viaže MHC gp I), CD28 (stimuluje diferenciáciu T-Ly, viaže CD80/CD86/B7 na APC).

Kontakt APC a T-Ly prebieha v troch fázach: nešpecifická adhézia (LFA-1 + ICAM-1), väzba receptora s komplexom Ag+MHC na APC, a väzba CD28 s CD80/86 (B7) na APC pre diferenciáciu T-Ly.

Receptory B-lymfocytov

1. Časť rozpoznávajúca Ag: Vlastný povrchový imunoglobulín typu IgM, IgD (BCR). Na C-koncovej časti ťažkých reťazcov sú hydrofóbne AMK s kotviacou funkciou. Na N-konci ťažkých a ľahkých reťazcov je väzbové miesto pre Ag.
2. Časť prenášajúca signál: Asociované signalizačné transmembránové proteíny Igα (CD79α) a Igβ (CD79β), spojené s PTK skupiny Src.
3. Koreceptory: CD21 (CR2), ktorý viaže C3d a zvyšuje efektivitu aktivácie B-Ly. Taktiež majú receptory pre cytokíny (napr. pre IFN-γ).

Receptory neutrofilov a eozinofilov

• Neutrofily: Fc receptor (CD32, viaže Ag obalené protilátkami), CR1 receptor (CD35, viaže Ag obalené C3b, odstraňuje IK), sialyl Lewis x Ag (receptor pre selektíny endotelu), CD11a/CD18, CD11b/CD18 (CR3), CD11c/CD18 (CR4) – integríny pre fagocytózu a adhéziu.
• Eozinofily: Fc receptor pre IgE.

Imunologická tolerancia: Ak IS nereaguje

Imunologická tolerancia je jav, kedy organizmus špecificky neodpovedá na prítomnosť antigénu, ale naopak ho toleruje. Takýto antigén sa nazýva tolerogén. Imunotolerancia je špecifická na antigén a líši sa od imunosupresie. Ukončenie tolerancie nastáva v momente, keď tolerogén nie je prítomný.

Mechanizmy tolerancie

• A) Periférna tolerancia: Klonová delécia (fyzická eliminácia klonu, napr. v týme), klonová anergia (chýbanie kostimulačného signálu), ignorancia (nízka denzita/dávka Ag), supresia (supresorové T-Ly, cytokíny, antiidiotypové Ab).
• B) Centrálna tolerancia: Viazaná na negatívnu selekciu v kostnej dreni pre B-Ly a pozitívnu a negatívnu selekciu v týme pre T-Ly.

Faktory regulujúce toleranciu a prirodzená tolerancia

Na vznik tolerancie vplývajú aj vek (novorodenci sú náchylní k tolerancii), ochorenia (rakovina, diabetes, hepatitída), lieky (antibiotiká, UV žiarenie) a výživa. Dôležité sú aj vlastnosti, dávka a spôsob podania antigénu – pri veľkom množstve Ag sa môžu aktivovať všetky bunky naraz, bez vytvorenia pamäťových buniek.

Prirodzená tolerancia, alebo autotolerancia, je schopnosť organizmu rozpoznávať a rešpektovať „self“ antigény. Rozvíja sa hlavne počas intrauterinného vývinu. Vo fázach, keď imunotolerancia klesá, sa ešte vyvíjajú niektoré orgány a tkanivá. Tieto sú oddelené od zložiek imunitného systému bariérami a takéto antigény sú tkanivovo alebo membránovo sekvestrované (skryté pred IS). Ak v dospelosti dôjde k narušeniu týchto bariér a styku týchto Ag so zložkami IS, môže dôjsť k vzniku autoimunitnej odpovede.

Kompetícia antigénov a agonistické/antagonistické peptidy

Antigén, z ktorého vznikajú pri spracovaní početné fragmenty, môže prednostne obsadiť MHC molekuly a znížiť tak pravdepodobnosť väzby iného antigénu. Množstvo fragmentu prezentovaného na povrchu APC ovplyvňuje aj typ odpovede T-Ly (Th1 vs. Th2).

• Agonista: Peptidový fragment, ktorý sa s dostatočnou afinitou viaže na MHC, je rozpoznávaný T-lymfocytmi a vyvoláva rovnakú reakciu ako pôvodný ligand.
• Antagonista/Čiastočný agonista: Peptid sekvenčne podobný agonistickému peptidu, viaže sa na MHC, ale jeho interakcia s TCR je slabšia/silnejšia alebo kvalitatívne iná. Môže vyvolať sekréciu len niektorých cytokínov (čiastočný agonista) alebo indukciu anergie (antagonista, napr. nádorové Ag).

Antagonizmus sa využíva aj v liečbe, napr. pri septickom šoku (LPS antigény) alebo nádorových vakcínach.

Imunopatologické reakcie: Keď imunitný systém zlyhá

Imunitná odpoveď môže byť za určitých okolností patologická. Imunopatologické reakcie vznikajú ako dôsledok zlyhania schopnosti IS rozlišovať nebezpečné podnety od neškodných alebo vlastných, čo vedie k hypersenzitivite (napr. alergia) a poškodeniu tkanív. Hypersenzitivita môže byť humorálna (rýchly nástup, sekundy až hodiny) alebo celulárna (pomalší priebeh, dni).

Typ 1 – IgE sprostredkovaná hypersenzitivita (Alergie)

Je to najbežnejší typ, spojený s tvorbou IgE proti alergénom z vonkajšieho prostredia. Jedinci, ktorí reagujú na neškodné Ag produkciou IgE, sa nazývajú alergici alebo atopici (geneticky podmienená tendencia prehnane reagovať na alergény). Príkladmi alergénov sú lieky, potraviny, peľ, jedy hmyzu.

Mechanizmus:

1. Fáza senzibilizácie: Alergén indukuje aktiváciu Th2, ktoré stimulujú B-Ly k produkcii IgE. IgE sa viaže na vysokosfínitné FcR mastocytov a bazofilov, čím vznikajú senzibilizované bunky. Klinické prejavy nastanú až po opakovanom kontakte s alergénom.
2. Fáza včasnej alergickej reakcie (do 2 minút): Pri ďalšom kontakte s Ag sa IgE viaže na Ag a premostí dve molekuly IgE na povrchu senzibilizovaných buniek. To vedie k degranulácii bazofilov a mastocytov a uvoľneniu primárnych mediátorov (histamín, heparín, serotonín), ktoré spôsobujú vazodilatáciu, spazmus priedušiek, sekréciu hlienu a svrbenie.
3. Neskorá fáza: Nastupuje plynule po akútnej fáze. Tvoria sa sekundárne mediátory (faktor aktivujúci trombocyty, leukotriény, prostaglandíny, bradykinín), ktoré sú prozápalové a majú chemotaktické účinky na eozinofily, neutrofily a lymfocyty, čo vedie k perzistujúcej zmene tkaniva.

Klinické prejavy: Môžu byť systémové (anafylaktický šok) alebo lokálne (senná nádcha, astma, žihľavka, potravinová alergia, ekzém).

Typ 2 – Hypersenzitivita sprostredkovaná protilátkami (IgG a IgM)

Ide o cytotoxickú alebo cytolytickú precitlivenosť, kde protilátky reagujú s antigénnymi determinantmi na povrchu buniek. Naviazané protilátky senzibilizujú cieľové bunky, ktoré majú byť zničené. Patrí sem najmä transfúzna reakcia. Reakčný čas je minúty až hodiny.

Mechanizmus destrukcie buniek:

• A. Komplement: Protilátky sa naviažu na Ag a aktivujú komplement, čo vedie k vytvoreniu MAC a lýze bunky.
• B. Fagocytóza: Protilátky sa naviažu na Ag a aktivujú komplement, čo vedie k opsonizácii a fagocytóze.
• C. ADCC: Protilátky sa naviažu na Ag. Na Fc časť protilátky sa viaže NK bunka alebo fagocyt svojím Fc receptorom a likviduje bunku produkciou cytohyalínov, perforínov a granzýmov.

Príklady:

• Akútne reakcie (2 – 6 hodín): Transfúzia krvi pri inkompatibilnom ABO systéme, vedúca k masívnej intravaskulárnej hemolýze (horúčka, triaška, nauzea, bolesti v obličkách).
• Oneskorené reakcie (2 – 6 dní): Inkompatibilita v non-ABO systémoch (Rh, Kidd, Kell, Duffy). Hemolytická anémia indukovaná liekmi (penicilín, cefalosporín) adsorbovanými na membránu erytrocytov. Hemolytická choroba novorodencov pri Rh inkompatibilite.

Typ 3 – Hypersenzitivita sprostredkovaná imunokomplexmi (IgG)

Reakčný čas je hodiny až dni. Antigén je rozpustná molekula. Príkladom je sérová choroba po podaní protilátky proti hadiemu jedu, kde vznikajú imunokomplexy (Ab + hadí jed), ktoré sa ukladajú do tkanív a spôsobujú imunopatológie.

Mechanizmus:

Imunokomplexy aktivujú komplement, čo vedie k vzniku C3a, C5a, C4a. Tieto zložky spôsobujú degranuláciu mastocytov a uvoľnenie histamínu, ktorý zvyšuje permeabilitu ciev. Následkom je diapedéza a chemotaxia neutrofilov. Neutrofily sa viažu na imunokomplex fixovaný v tkanive, a keďže ho nedokážu fagocytovať, uvoľňujú svoje deštrukčné enzýmy extracelulárne, čo poškodzuje tkanivo.

Typy:

• Lokálny typ (Arthusova reakcia): Imunokomplexy sa fixujú v mieste vzniku (napr. intradermálne podanie Ag → dermatitída, inhalačný systém → pľúcna dermatitída).
• Systémový typ: Imunokomplexy vznikajú v krvnom riečisku a poškodzujú viaceré orgány (obličky, kĺby, cievy). Príklady: sérová choroba, SLE, vaskulitídy, reumatická horúčka (ukladanie IK streptokokového Ag v kĺboch).

Typ 4 – Hypersenzitivita sprostredkovaná T-DTH (oddialený typ hypersenzitivity)

Je spôsobená zápalovou reakciou závislou od Th1 lymfocytov a makrofágov. Za fyziologických okolností je namierená proti intracelulárnym parazitom. Ak sa parazity nezlikvidujú, dochádza k lokálnemu poškodeniu tkaniva až k nekrózam. Reakcia sa prejaví do 2 až 3 dní.

Tuberkulínový test (Mantoux test): Používa sa na detekciu celulárnej imunity proti tuberkulóze. Do kože sa podá antigén (tuberkulín), APC ho spracujú a prezentujú Th Ly. Th Ly sa aktivujú na Th1 lymfocyty, ktoré produkujú cytokíny (IL2, TNF-β, IFN-γ). Tieto cytokíny prilákajú makrofágy, stimulujú ich fagocytárnu aktivitu a spôsobujú vazodilatáciu (začervenanie), vazopermeabilitu (opuch) a nekrózu tkaniva. Meria sa priemer opuchu, ktorý manifestuje imunitu proti TBC a množstvo pamäťových T-Ly.

DTH mechanizmy sú zodpovedné za poškodzovanie tkaniva pri: intracelulárnych parazitoch (Mycobacterium tuberculosis, M. leprae), kožných testoch (PPD), kontaktnej dermatitíde (kozmetika, nikel), odvrhnutí štepu a autoimunitných ochoreniach (sarkoidóza, vaskulitída granulomatózna, skleróza multiplex).

Typ 5 – Hypersenzitivita sprostredkovaná Ab proti autoantigénom

Telo si tvorí autoprotilátky proti vlastným antigénom, čo vedie k deštrukcii vlastných štruktúr organizmu – autoimunitným reakciám.

Príklady:

• Autoimúnna hemolytická anémia: Autoprotilátky proti vlastným erytrocytom vedú k ich rozpadu.
• Idiopatická trombocytopenická purpura: Rozpad trombocytov vedie k zvýšenej tendencii ku krvácaniu.
• Tyreoiditída (Graves-Basedowova choroba): Protilátky proti receptoru pre TSH stimulujú štítnu žľazu k nadmernej produkcii hormónov (hyperthyreóza).
• Goodpasture syndróm: Protilátky proti bazálnej membráne pľúcnych a glomerulárnych kapilár vedú k hemorágiám v pľúcach a glomerulonefritíde.
• Myasthenia gravis: Protilátky proti acetylcholínovým receptorom na nervovo-svalových spojeniach blokujú prenos nervových signálov do svalov, čo spôsobuje ochabnutie svalstva a svalovú slabosť.

Záver: Antigénne determinanty a imunoglobulíny – zhrnutie pre študentov

Pochopenie zložitosti antigénnych determinantov a funkcií imunoglobulínov je kľúčové pre štúdium imunológie. Tieto molekuly nielenže chránia naše telo pred vonkajšími hrozbami, ale môžu byť aj príčinou autoimunitných ochorení a alergií. Dúfame, že tento prehľad vám pomohol získať jasnejší obraz o ich dôležitej úlohe v imunitnom systéme.

Často kladené otázky (FAQ)

Aký je rozdiel medzi antigénom a hapténom?

Antigén je molekula schopná vyvolať imunitnú odpoveď a reagovať s protilátkami alebo receptormi. Haptén je malá molekula, ktorá sama o sebe nie je imunogénna (nevyvolá imunitnú odpoveď), ale môže reagovať s protilátkami, ak je naviazaná na väčší nosič (carrier).

Ako sa líšia jednotlivé triedy imunoglobulínov (IgG, IgA, IgM, IgE, IgD)?

Líšia sa predovšetkým svojou štruktúrou (monomér, dimér, pentamér), lokalizáciou v tele (krv, sliznice, povrch B-Ly), schopnosťou aktivovať komplement, prechádzať placentou a špecifickými funkciami (napr. IgG pre dlhodobú imunitu, IgM pre primárnu odpoveď, IgE pre alergie).

Čo je imunologická tolerancia a prečo je dôležitá?

Imunologická tolerancia je stav, kedy imunitný systém špecificky nereaguje na prítomnosť určitého antigénu (tolerogénu), ale ho toleruje. Je kľúčová pre prevenciu autoimunitných ochorení, kde by inak imunitný systém napádal vlastné tkanivá a bunky organizmu.

Aký je mechanizmus oddialenej hypersenzitivity (typ 4)?

Oddialená hypersenzitivita je sprostredkovaná T-lymfocytmi (najmä Th1) a makrofágmi, nie protilátkami. Prejaví sa oneskorene (2-3 dni po kontakte s antigénom). T-lymfocyty rozpoznajú antigén, aktivujú sa a uvoľňujú cytokíny, ktoré prilákajú a aktivujú makrofágy. Tie potom poškodzujú tkanivo uvoľňovaním enzýmov, čo vedie k zápalu, opuchu a nekróze.