Az adaptív immunitást két fontos jellemző határozza meg: a specifitás és a memória. A specifitás az adaptív immunrendszer azon képességére utal, hogy specifikus kórokozókat céloz meg, a memória pedig arra utal, hogy képes gyorsan reagálni azokra a kórokozókra, amelyekre korábban ki volt téve. Például, amikor az egyén visszanyeri a bárányhimlőt, a szervezet kifejleszti a fertőzés emlékét, amely kifejezetten megvédi azt a kórokozótól, a varicella-zoster vírustól, ha később ismét ki van téve a vírusnak.

1.ábra. Kattintson a nagyobb képért. Ez a grafikon szemlélteti az antitest termeléssel kapcsolatos elsődleges és másodlagos immunválaszokat egy antigén kezdeti és másodlagos expozíciója után. Vegye figyelembe, hogy a másodlagos válasz gyorsabb, és sokkal nagyobb antitest-koncentrációt biztosít.

a specifikusság és a memória az immunválaszban részt vevő egyes sejtek programozásával érhető el, hogy gyorsan reagáljanak a kórokozó későbbi expozícióira. Ez a programozás a kórokozónak vagy vakcinának való első expozíció eredményeként következik be, amely elsődleges választ vált ki. A későbbi kitettségek másodlagos választ eredményeznek, amely gyorsabb és erősebb a test első expozíciójának emléke miatt (1.ábra). Ez a másodlagos válasz azonban a szóban forgó kórokozóra jellemző. Például egy vírusnak való kitettség (például varicella-zoster vírus) nem nyújt védelmet más vírusos betegségek (például kanyaró, mumpsz vagy polio) ellen.

Az adaptív specifikus immunitás két különböző sejttípus hatását foglalja magában: B-limfociták (B-sejtek) és T-limfociták (T-sejtek). Bár a B-sejtek és a T-sejtek közös hematopoietikus őssejt-differenciálódási útvonalból származnak (lásd a sejtvédelem 1. ábráját), az érési helyük és az adaptív immunitásban betöltött szerepük nagyon eltérő.

A B sejtek a csontvelőben érlelődnek, és felelősek az antitesteknek vagy immunglobulinoknak nevezett glikoproteinek előállításáért. Az antitestek részt vesznek a szervezet védekezésében az extracelluláris környezetben található kórokozók és toxinok ellen. Az adaptív specifikus immunitás mechanizmusait, amelyek magukban foglalják a B sejteket és az antitest termelést, humorális immunitásnak nevezik. A T-sejtek érése a csecsemőmirigyben történik. A T-sejtek mind a veleszületett, mind az adaptív immunválasz központi hangszerelőjeként működnek. Ők is felelősek az intracelluláris kórokozókkal fertőzött sejtek megsemmisítéséért. Az intracelluláris kórokozók T-sejtek általi célzását és megsemmisítését sejt-mediált immunitásnak vagy sejtes immunitásnak nevezik.

antigének

Az adaptív immunvédelem aktiválását kórokozó-specifikus molekuláris struktúrák, úgynevezett antigének váltják ki. Antigének vannak hasonló a kórokozó-associated molecular patterns (PAMPs) tárgyalt a Kórokozó Elismerés, valamint a Fagocitózis; azonban, mivel PAMPs vagy molekuláris struktúrák talált számos kórokozók, antigének egyedülálló, hogy egy adott kórokozó. A bárányhimlővel szembeni adaptív immunitást serkentő antigének például egyediek a varicella-zoster vírussal szemben, de jelentősen különböznek a más vírusos kórokozókkal kapcsolatos antigénektől.

az antigén kifejezést eredetileg olyan molekulák leírására használták, amelyek stimulálják az antitestek termelését; valójában a kifejezés az antitest és a generátor szavak kombinációjából származik, és egy olyan molekula, amely stimulálja az antitest termelést, állítólag antigén. Az antigének szerepe azonban nem korlátozódik a humorális immunitásra és az antitestek termelésére; az antigének szintén alapvető szerepet játszanak a celluláris immunitás stimulálásában, ezért az antigéneket néha pontosabban immunogéneknek nevezik. Ebben a szövegben azonban általában antigéneknek nevezzük őket.

a kórokozók különböző struktúrákkal rendelkeznek, amelyek antigéneket tartalmazhatnak. Például a bakteriális sejtekből származó antigének társulhatnak kapszuláikhoz, sejtfalaikhoz, fimbriae-hez, flagellához vagy pili-hez. Bakteriális antigének is társulhatnak extracelluláris toxinok és enzimek, hogy kiválasztják. A vírusok rendelkeznek a különböző antigének társul a capsids, borítékok, valamint a spike struktúrákat használnak mellékletet sejtek.

2.ábra. Az antigén egy makromolekula, amely reagál az immunrendszer komponenseivel. Egy adott antigén több olyan motívumot tartalmazhat, amelyeket az immunsejtek felismernek.

az antigének tetszőleges számú molekuláris osztályba tartozhatnak, beleértve a szénhidrátokat, lipideket, nukleinsavakat, fehérjéket és ezeknek a molekuláknak a kombinációit. A különböző osztályok antigénjei különböznek az adaptív immunválasz stimulálására való képességükben, valamint az általuk stimulált válasz típusában (humorális vagy sejtes). Az antigén molekula szerkezeti összetettsége fontos tényező az antigén potenciáljában. Általánosságban elmondható, hogy a bonyolultabb molekulák hatékonyabbak antigénekként. Például a fehérjék háromdimenziós komplex szerkezete a leghatékonyabb és leghatékonyabb antigénekké teszi őket, amelyek képesek stimulálni mind a humorális, mind a sejtes immunitást. Összehasonlításképpen, a szénhidrátok kevésbé összetettek szerkezetében, ezért kevésbé hatékonyak antigénekként; csak a humorális immunvédelmet serkenthetik. A lipidek és nukleinsavak a legkevésbé antigén molekulák, és egyes esetekben csak akkor válhatnak antigénné, ha fehérjékkel vagy szénhidrátokkal kombinálják glikolipidek, lipoproteinek vagy nukleoproteinek képződését.

3. Egy tipikus fehérje antigénnek több epitópja van, amelyet három különböző antitest képes kötődni ugyanazon antigén különböző epitópjaihoz.

az egyik ok, amiért az antigének háromdimenziós komplexitása annyira fontos, hogy az antitestek és a T-sejtek nem felismerik és kölcsönhatásba lépnek egy teljes antigénnel, hanem az epitópoknak nevezett antigének felületén kisebb kitett régiókkal. Az egyetlen antigén több különböző epitóppal is rendelkezhet (2. ábra), és különböző antitestek kötődhetnek ugyanazon antigén különböző epitópjaihoz (3.ábra). Például a bakteriális flagellum egy nagy, összetett fehérjeszerkezet, amely több száz vagy akár több ezer epitópot tartalmazhat egyedi háromdimenziós struktúrákkal. Ezenkívül a különböző baktériumfajokból (vagy akár ugyanazon faj törzseiből) származó flagella egyedi epitópokat tartalmaz, amelyeket csak specifikus antitestek köthetnek.

az antigén mérete az antigénpotenciál másik fontos tényezője. Míg a nagy antigénszerkezetek, mint a flagella, több epitóppal rendelkeznek, néhány molekula túl kicsi ahhoz, hogy önmagában antigén legyen. Az ilyen molekulák, az úgynevezett haptének, lényegében szabad epitópok, amelyek nem részei egy nagyobb antigén komplex háromdimenziós szerkezetének. Ahhoz, hogy a hapten antigénné váljon, először egy nagyobb hordozómolekulához (általában egy fehérjéhez) kell kapcsolódnia egy konjugált antigén előállításához. A konjugált antigénre válaszul előállított hapten-specifikus antitestek ezután képesek kölcsönhatásba lépni a nem konjugált szabad hapten molekulákkal. A hapténekről nem ismert, hogy bármilyen specifikus kórokozóval társulnak, de felelősek bizonyos allergiás reakciókért. Például a hapten urushiol, a mérgező borostyánt okozó növények olajában található molekula immunválaszt okoz, amely súlyos kiütést (kontakt dermatitist) okozhat. Hasonlóképpen, a hapten penicillin allergiás reakciókat okozhat a penicillin osztályba tartozó gyógyszerekre.

antitestek

az antitestek (más néven immunglobulinok) glikoproteinek, amelyek mind a vérben, mind a szövetfolyadékokban jelen vannak. Az antitest monomer alapvető szerkezete négy fehérje láncból áll, amelyeket diszulfidkötések tartanak össze (4.ábra). A diszulfid kötés kovalens kötés a két cisztein aminosavon található szulfhidril r csoportok között. A két legnagyobb láncok azonosak egymással, az úgynevezett nehéz láncok. A két kisebb lánc szintén azonos egymással, ezeket könnyű láncoknak nevezik. A nehéz és könnyű láncok egyesítve egy alapvető Y-alakú szerkezetet alkotnak.

4.ábra. a) a generikus antitest monomer tipikus négyláncú szerkezete. b) az IgG antitest megfelelő háromdimenziós szerkezete. (credit b: modification of work by Tim Vickers)

az Y-alakú antitestmolekula két “karja” Fab-régió, az “antigénkötés fragmentuma” néven ismert.”A Fab régió túlsó vége a változó régió, amely az antigénkötés helyén szolgál. A változó régió aminosav-szekvenciája diktálja a háromdimenziós struktúrát, így azt a specifikus háromdimenziós epitópot, amelyhez a Fab régió képes kötődni. Bár a Fab-régiók epitóp-specifitása azonos egyetlen antitestmolekula minden karján, ez a régió nagyfokú variabilitást mutat a különböző epitóp-specifikus antitestek között. A fab régióhoz való kötődés szükséges a kórokozók semlegesítéséhez, a kórokozók agglutinációjához vagy aggregációjához, valamint az antitest-függő sejt-mediált citotoxicitáshoz.

Az állandó régió az ellenanyag molekulát tartalmaz, a törzs, az Y, majd az alsó részét, mindkét karját az Y. a törzs A Y is nevezik az Fc régió, a “töredék kristályosodás,” a helyszínen a komplement faktor nézve kötelező, hogy a fagocita sejtek során ellenanyag-közvetített opsonization.

antitest osztályok

egy antitestmolekula állandó régiója határozza meg osztályát vagy izotípusát. Az antitestek öt osztálya az IgG, IgM, IgA, IgD és IgE. Minden osztály egyedi nehéz láncokkal rendelkezik, amelyeket γ, μ, α, δ És ε görög betűkkel jelölnek. Az antitestosztályok szintén jelentős különbségeket mutatnak a szérum, az elrendezés, a test cselekvési helyei, a funkcionális szerepek és a méret tekintetében (1. táblázat).

az IgG egy monomer, amely messze a legelterjedtebb antitest az emberi vérben, amely a teljes szérum antitest körülbelül 80% – át teszi ki. Az IgG hatékonyan behatol a szöveti terekbe, az egyetlen antitest osztály, amely képes átjutni a placenta gáton, passzív immunitást biztosítva a fejlődő magzat számára a terhesség alatt. Az IgG a legsokoldalúbb antitestosztály a szervezet kórokozókkal szembeni védekezésében betöltött szerepe szempontjából.

az IgM-et kezdetben monomer membránhoz kötött formában állítják elő, amely antigénkötő receptorként szolgál a B sejteken. Az IgM szekretált formája pentamerré alakul, öt IgM monomerrel, amelyeket egy j Láncnak nevezett fehérje szerkezet köt össze. Bár a helyszín a J lánc relatív, hogy az Fc régiók az öt monomerek megakadályozza, IgM a teljesítő egyes funkciók IgG, a tíz rendelkezésre Fab oldalak, kapcsolódó pentameric IgM, hogy ez egy fontos ellenanyag a szervezetben arsenal védelmét. Az IgM az első antitest, amelyet a B-sejtek termelnek és szekretálnak az elsődleges és másodlagos immunválasz során, így a kórokozó-specifikus IgM értékes diagnosztikai marker az aktív vagy közelmúltbeli fertőzések során.

az IgA a teljes szérum antitest körülbelül 13% – át teszi ki, és a szekréciós IgA a leggyakoribb és bőséges antitest osztály, amely a nyálkahártyákat védő nyálkahártyákban található. IgA is megtalálható más váladék, mint az anyatej, könnyek, nyál. A szekréciós IgA dimer formában van összeállítva, két monomerrel, amelyeket egy szekréciós komponensnek nevezett fehérje szerkezet csatlakoztat. A szekréciós IgA egyik fontos funkciója a kórokozók csapdába ejtése a nyálkahártyában, hogy később eltávolíthatók legyenek a szervezetből.

az IgM-hez hasonlóan az IgD egy membránhoz kötött monomer, amely a B-sejtek felületén található, ahol antigénkötő receptorként szolgál. Az IgD-t azonban a B-sejtek nem szekretálják, csak nyommennyiségeket észlelnek a szérumban. Ezek a nyomok nagy valószínűséggel a régi B-sejtek lebomlásából és az IgD-molekulák citoplazmatikus membránjaikból történő felszabadulásából származnak.

Az IgE a szérum legkevésbé bőséges antitestosztálya. Az IgG-hez hasonlóan monomerként is kiválasztódik, de az adaptív immunitásban betöltött szerepe az anti-parazita védekezésre korlátozódik. Az IgE Fc régiója bazofilekhez és hízósejtekhez kötődik. A kötött IgE Fab régiója ezután kölcsönhatásba lép a specifikus antigén epitópokkal, így a sejtek erős gyulladásgátló mediátorokat szabadítanak fel. A hízósejtek és a bazofilek aktiválásából eredő gyulladásos reakció segíti a paraziták elleni védekezést, de ez a reakció központi szerepet játszik az allergiás reakciókban is (lásd az immunrendszer betegségeit).

1.táblázat. The Five Immunoglobulin (Ig) Classes
	IgG monomer	IgM pentameter	Secretory IgA dimer	IgD monomer	IgE monomer
Structure
Heavy Chains	γ	μ	α	δ	ε
Number of antigen binding sites	2	10	4	2	2
Molecular weight (Daltons)	150,000	900,000	385,000	180,000	200,000
Percentage of total antibody in serum	80%	6%	13% (monomer)	< 1%	< 1%
Crosses placenta	yes	no	no	no	no
Fixes complement	yes	yes	no	no	no
Fc binds to	phagocytes				mast cells and basophils
Function	Neutralization, agglutination, complement activation, opsonization, and antitest-függő sejt-mediált citotoxicitás.	semlegesítés, agglutináció és komplementaktiválás. A monomer forma B-sejt receptorként szolgál.	a kórokozók semlegesítése és csapdázása a nyálkahártyában.	B-sejt receptor.	basophilok és hízósejtek aktiválása paraziták és allergének ellen.

antigén-antitest kölcsönhatások

az antitest különböző osztályai fontos szerepet játszanak a szervezet kórokozókkal szembeni védekezésében. Ezek a funkciók közé tartozik a kórokozók semlegesítése, a fagocitózis opsonizációja, agglutináció, komplementaktiváció, valamint antitest-függő sejt-mediált citotoxicitás. Ezeknek a funkcióknak a nagy részében az antitestek fontos kapcsolatot biztosítanak az adaptív specifikus immunitás és a veleszületett nem specifikus immunitás között.

a semlegesítés magában foglalja bizonyos antitestek (IgG, IgM vagy IgA) kötődését a kórokozók vagy toxinok felületén lévő epitópokhoz, megakadályozva azok sejtekhez való kötődését. Például a szekréciós IgA specifikus kórokozókhoz kötődhet, és megakadályozhatja a bél nyálkahártya sejtjeihez való kezdeti kötődést. Hasonlóképpen, a specifikus antitestek kötődhetnek bizonyos toxinokhoz, megakadályozva őket abban, hogy a célsejtekhez kapcsolódjanak, ezáltal semlegesítve toxikus hatásaikat. A vírusok ugyanezzel a mechanizmussal semlegesíthetők és megakadályozhatók egy sejt fertőzésében (5.ábra).

5. ábra. Semlegesítés magában foglalja a kötelező specifikus antitestek antigének talált baktériumok, vírusok, valamint a méreganyagok, hogy megakadályozza őket a kapcsolódó cél sejtek.

a kémiai védekezésben leírtak szerint az opsonizáció egy kórokozó molekulákkal, például KOMPLEMENT faktorokkal, C-reaktív fehérjével és szérum amiloid A-val történő bevonása, hogy segítse a fagocita kötődését a fagocitózis megkönnyítése érdekében. Az IgG antitestek kiváló opsoninokként is szolgálnak, amelyek Fab-helyeiket a kórokozók felületén lévő specifikus epitópokhoz kötik. A fagocitikus sejtek, mint például a makrofágok, a dendritikus sejtek és a neutrofilek felületükön receptorokkal rendelkeznek, amelyek felismerik és kötődnek az IgG molekulák Fc részéhez; így az IgG segít az ilyen fagocitáknak kötődni a hozzájuk kötődő kórokozókhoz (6.ábra).

6. ábra. Az antitestek opsoninként szolgálnak, és gátolják a fertőzést azáltal, hogy a kórokozókat makrofágok, dendritikus sejtek és neutrofilek pusztítják el. Ezek a fagocitikus sejtek Fc receptorokat használnak az IgG-opsonizált kórokozókhoz való kötődéshez, és a fagocitózis előtt megindítják a kötődés első lépését.

7. ábra. Az antitestek, különösen az IgM antitestek agglutinálják a baktériumokat úgy, hogy egyszerre két vagy több baktérium epitópjához kötődnek. Ha több kórokozó és antitest van jelen, akkor aggregátumok alakulnak ki, amikor az antitestek kötőhelyei külön kórokozókkal kötődnek.

az agglutináció vagy az aggregáció magában foglalja a kórokozók keresztkötését antitestekkel, hogy nagy aggregátumokat hozzanak létre (7.ábra). Az IgG-nek két Fab antigénkötő helye van, amelyek két különálló kórokozó sejthez kötődhetnek, összetapadva őket. Ha több IgG antitestről van szó, nagy aggregátumok alakulhatnak ki; ezek az aggregátumok könnyebben szűrhetők a vesék és a lép számára a vérből, és könnyebben emészthetők a fagociták a pusztuláshoz. Az IgM pentamerikai szerkezete molekulánként tíz Fab kötőhelyet biztosít, így ez a leghatékonyabb antitest az agglutinációhoz.

az antitestek másik fontos funkciója a komplement kaszkád aktiválása. Amint azt az előző fejezetben tárgyaltuk, a komplement rendszer fontos eleme a veleszületett védekezésnek, elősegíti a gyulladásos választ, fagocitákat toboroz a fertőzés helyére, fokozza a fagocitózist opsonizációval, valamint Gram-negatív bakteriális kórokozókat öl meg a membrán támadási komplex (MAC). A komplementaktiválás három különböző úton történhet (lásd a kémiai védekezésben a 2.ábrát), de a leghatékonyabb a klasszikus út, amely megköveteli az IgG vagy IgM antitestek kezdeti kötődését a kórokozó sejt felületéhez, lehetővé téve a C1 komplex felvételét és aktiválását.

az antitestek egy másik fontos funkciója az antitest-függő sejt-mediált citotoxicitás (ADCC), amely fokozza a fagocitózishoz túl nagy kórokozók elpusztítását. Ezt a folyamatot leginkább a természetes gyilkos sejtek (NK sejtek) jellemzik, amint azt a 8.ábra mutatja, de magában foglalhatja a makrofágokat és az eozinofileket is. Az ADCC akkor fordul elő, amikor az IgG antitest Fab régiója egy nagy kórokozóhoz kötődik; az effektor sejteken lévő Fc receptorok (pl. NK sejtek) ezután kötődnek az antitest Fc régiójához, közelítve őket a cél kórokozóhoz. Az effektor sejt ezután a kórokozót elpusztító erős citotoxinokat (pl. perforin és granzymes) választ ki.

8. ábra. Ebben az ADCC példában az antitestek egy nagy patogén sejthez kötődnek, amely túl nagy a fagocitózishoz, majd egy természetes gyilkos sejt membránján lévő Fc receptorokhoz kötődnek. Ez az interakció az NK sejtet közeli közelségbe hozza, ahol halálos extracelluláris citotoxinok felszabadításával megölheti a kórokozót.