Mikrobiologia (Polski)

jak omówiono w komórce mechanizmy obronne, główne cząsteczki kompleksu Histocompatibility (MHC) są wyrażane na powierzchni zdrowych komórek, identyfikując je jako normalne i „ja” do komórek Natural Killer (NK)., Cząsteczki MHC odgrywają również ważną rolę w prezentacji obcych antygenów, co jest krytycznym krokiem w aktywacji komórek T, a tym samym ważnym mechanizmem adaptacyjnego układu odpornościowego.

Major histocompatibility Complex Molecules

major histocompatibility complex (MHC) jest zbiorem genów kodujących cząsteczki MHC znajdujących się na powierzchni wszystkich komórek jądra ciała. U ludzi geny MHC są również określane jako geny ludzkiego antygenu leukocytów (HLA)., Dojrzałe krwinki czerwone, które nie mają jądra, są jedynymi komórkami, które nie ekspresują cząsteczek MHC na swojej powierzchni.

istnieją dwie klasy cząsteczek MHC biorących udział w odporności adaptacyjnej, MHC I i MHC II (ryc. 1). Cząsteczki MHC I znajdują się na wszystkich komórkach nuklearnych; prezentują normalne antygeny samo-antygeny, a także nieprawidłowe lub nie-patogenowe patogeny do efektorowych komórek T zaangażowanych w odporność komórkową. Natomiast cząsteczki MHC II znajdują się tylko na makrofagach, komórkach dendrytycznych i komórkach B; przedstawiają one nieprawidłowe lub nieinwazyjne antygeny patogenowe do początkowej aktywacji komórek T.,

oba typy cząsteczek MHC są glikoproteinami transmembranowymi, które gromadzą się jako dimery w błonie cytoplazmatycznej komórek, ale ich struktury są zupełnie inne. Cząsteczki MHC I składają się z dłuższego łańcucha białka α sprzężonego z mniejszym białkiem β2 mikroglobuliny, a tylko łańcuch α obejmuje błonę cytoplazmatyczną. Łańcuch α cząsteczki MHC I składa się na trzy oddzielne domeny: α1, α2 i α3. Cząsteczki MHC II składają się z dwóch łańcuchów białkowych (α i β), które są w przybliżeniu podobne pod względem długości., Oba łańcuchy cząsteczki MHC II posiadają części, które obejmują błonę plazmową, a każdy łańcuch składa się na dwie oddzielne domeny: α1 i α2 oraz β1 i β2. W celu przedstawienia nieprawidłowych lub nie-samo-antygenów do komórek T, cząsteczki MHC mają rozszczep, który służy jako miejsce wiązania antygenu w pobliżu „górnej” (lub zewnętrznej) części dimeru MHC-i lub MHC-II. Dla MHC I rozszczep wiążący antygen jest utworzony przez domeny α1 i α2, podczas gdy dla MHC II rozszczep jest utworzony przez domeny α1 i β1 (ryc. 1).

Rysunek 1., MHC I znajdują się na wszystkich jądrowych komórkach ciała, a MHC II znajdują się na makrofagach, komórkach dendrytycznych i komórkach B (wraz z MHC I). Rozszczep wiążący antygen MHC I jest tworzony przez domeny α1 i α2. Rozszczep wiążący antygen MHC II jest tworzony przez domeny α1 i β1.

komórki prezentujące antygen (APCs)

wszystkie komórki nuklearne w organizmie mają mechanizmy przetwarzania i prezentacji antygenów w powiązaniu z cząsteczkami MHC., Sygnalizuje to układ odpornościowy, wskazując, czy komórka jest normalna i zdrowa, czy też zainfekowana patogenem wewnątrzkomórkowym. Jednak tylko makrofagi, dendrytyczne komórki i B komórki mają zdolność prezentować antygeny specjalnie dla cel aktywować T komórki; z tego powodu, te typ komórki czasami określać jako antygen prezentujący komórki (APCs).

podczas gdy wszystkie APC odgrywają podobną rolę w odporności adaptacyjnej, istnieją pewne istotne różnice do rozważenia., Makrofagi i komórki dendrytyczne są fagocytami, które pochłaniają i zabijają patogeny, które przenikają bariery pierwszego rzutu (tj. skóry i błon śluzowych). Komórki B, z drugiej strony, nie działają jak fagocyty, ale odgrywają główną rolę w produkcji i wydzielaniu przeciwciał. Ponadto, podczas gdy makrofagi i komórki dendrytyczne rozpoznają patogeny poprzez niespecyficzne interakcje receptorowe (np., Komórki B oddziałują z obcymi patogenami lub ich wolnymi antygenami, wykorzystując immunoglobuliny swoiste dla antygenu jako receptory (monomeryczne IgD i IgM). Gdy receptory immunoglobulin wiążą się z antygenem, Komórka B internalizuje antygen przez endocytozę przed przetwarzaniem i prezentowaniem antygenu komórkom T.

Prezentacja antygenu z cząsteczkami MHC II

Rysunek 2. Komórka dendrytyczna fagocytuje komórkę bakteryjną i wprowadza ją do fagosomu., Lizosomy łączą się z fagosomem, tworząc fagolysosom, w którym przeciwbakteryjne substancje chemiczne i enzymy degradują komórkę bakteryjną. Proteazy przetwarzają antygeny bakteryjne, a najwięcej epitopów antygenowych wybiera się i przedstawia na powierzchni komórki w połączeniu z cząsteczkami MHC II. Limfocyty T rozpoznają prezentowane antygeny i są w ten sposób aktywowane.

cząsteczki MHC II znajdują się tylko na powierzchni APCs., Makrofagi i komórki dendrytyczne wykorzystują podobne mechanizmy przetwarzania i prezentacji antygenów i ich epitopów w powiązaniu z MHC II; komórki B wykorzystują nieco inne mechanizmy, które zostaną opisane dalej w limfocytach B i odporności humoralnej. Na razie skupimy się na etapach procesu, ponieważ dotyczą one komórek dendrytycznych.

gdy komórka dendrytyczna rozpoznaje i przyłącza się do komórki patogenu, patogen jest internalizowany przez fagocytozę i jest początkowo zawarty w fagosomie., Lizosomy zawierające enzymy przeciwbakteryjne i substancje chemiczne łączą się z fagosomem, tworząc fagolysosom, w którym rozpoczyna się degradacja patogenu do przetwarzania antygenu. Proteazy (degradujące białka) są szczególnie ważne w przetwarzaniu antygenów, ponieważ tylko epitopy antygenu białkowego są prezentowane komórkom T przez MHC II (ryc. 2).

APC nie przedstawiają wszystkich możliwych epitopów limfocytom T; przedstawiono jedynie wybór najbardziej antygenowych lub immunodominujących epitopów., Mechanizm, za pomocą którego epitopy są wybierane do przetwarzania i prezentacji przez APC, jest skomplikowany i nie jest dobrze poznany; jednak, gdy najbardziej antygenowe, immunodominant epitopy zostały przetworzone, wiążą się one w rozszczepieniu wiążącym antygen cząsteczek MHC II i są przenoszone na powierzchnię komórki dendrytycznej w celu prezentacji do komórek T.

Prezentacja antygenu z cząsteczkami MHC I

cząsteczki MHC I, występujące we wszystkich normalnych, zdrowych komórkach nuklearnych, sygnalizują układowi odpornościowemu, że komórka jest normalną komórką „ja”. W zdrowej komórce białka normalnie znajdujące się w cytoplazmie są degradowane przez proteasomy (kompleksy enzymatyczne odpowiedzialne za degradację i przetwarzanie białek) i przetwarzane w epitopy antygenowe; te epitopy antygenowe wiążą się w szczelinie wiążącej antygen MHC I i są następnie prezentowane na powierzchni komórki., Komórki odpornościowe, takie jak komórki NK, rozpoznają te samo-antygeny i nie kierują komórki do zniszczenia. Jeśli jednak komórka zostaje zakażona wewnątrzkomórkowym patogenem (np. wirusem), antygeny białkowe specyficzne dla patogenu są przetwarzane w proteasomach i wiążą się z cząsteczkami MHC I w celu prezentacji na powierzchni komórki. Ta prezentacja specyficznych dla patogenu antygenów z MHC I sygnalizuje, że zakażona komórka musi być ukierunkowana na zniszczenie wraz z patogenem.,

zanim rozpocznie się eliminacja zakażonych komórek, APC musi najpierw aktywować komórki T zaangażowane w odporność komórkową. Jeśli patogen wewnątrzkomórkowy bezpośrednio infekuje cytoplazmę APC, wówczas przetwarzanie i prezentacja antygenów może nastąpić w sposób opisany (w proteasomach i na powierzchni komórki MHC I). Jeśli jednak patogen wewnątrzkomórkowy nie infekuje bezpośrednio APC, stosuje się alternatywną strategię zwaną Cross-presentation. W prezentacji krzyżowej antygeny są wprowadzane do APC przez mechanizmy normalnie prowadzące do Prezentacji z MHC II (tj.,, poprzez fagocytozę), ale antygen występuje na cząsteczce MHC I dla limfocytów T CD8. Dokładne mechanizmy, za pomocą których zachodzi prezentacja Krzyżowa, nie są jeszcze dobrze poznane, ale wydaje się, że prezentacja krzyżowa jest przede wszystkim funkcją komórek dendrytycznych, a nie makrofagów lub komórek B.