Figur 3. Et typisk protein antigen har flere epitoper, vist ved evnen til tre forskjellige antistoffer til å binde seg til forskjellige epitoper av samme antigen.en grunn til at den tredimensjonale kompleksiteten til antigener er så viktig er at antistoffer og T-celler ikke gjenkjenner og interagerer med et helt antigen, men med mindre eksponerte områder på overflaten av antigener som kalles epitoper. Et enkelt antigen kan ha flere forskjellige epitoper (Figur 2), og forskjellige antistoffer kan binde seg til forskjellige epitoper på samme antigen (Figur 3). For eksempel er bakteriell flagellum en stor, kompleks proteinstruktur som kan ha hundrevis eller tusenvis av epitoper med unike tredimensjonale strukturer. Videre inneholder flagella fra forskjellige bakteriearter (eller til og med stammer av samme art) unike epitoper som kun kan bindes av spesifikke antistoffer.

et antigens størrelse er en annen viktig faktor i dets antigenpotensial. Mens store antigene strukturer som flagella har flere epitoper, er noen molekyler for små til å være antigene av seg selv. Slike molekyler, kalt haptens, er i hovedsak frie epitoper som ikke er en del av den komplekse tredimensjonale strukturen av et større antigen. For at en hapten skal bli antigenisk, må den først festes til et større bærermolekyl (vanligvis et protein) for å produsere et konjugatantigen. De hapten-spesifikke antistoffene produsert som respons på det konjugerte antigenet kan da interagere med ukonjugerte frie hapten-molekyler. Haptens er ikke kjent for å være forbundet med noen spesifikke patogener, men de er ansvarlige for noen allergiske reaksjoner. For eksempel forårsaker hapten urushiol, et molekyl som finnes i oljen av planter som forårsaker giftfløy, en immunrespons som kan resultere i alvorlig utslett (kalt kontaktdermatitt). På samme måte kan hapten penicillin forårsake allergiske reaksjoner på legemidler i penicillin-klassen.

Antistoffer

Antistoffer (også kalt immunglobuliner) er glykoproteiner som finnes i både blod og vevsvæsker. Den grunnleggende strukturen til en antistoffmonomer består av fire proteinkjeder holdt sammen av disulfidbindinger(Figur 4). En disulfidbinding er en kovalent binding mellom sulfhydryl r-gruppene som finnes på to cysteinaminosyrer. De to største kjedene er identiske med hverandre og kalles de tunge kjedene. De to mindre kjedene er også identiske med hverandre og kalles de lette kjedene. Sammen danner de tunge og lette kjedene en grunnleggende Y-formet struktur.

Figur 4. (a) den typiske fire-kjeden struktur av et generisk antistoff monomer. (b) den tilsvarende tredimensjonale strukturen av antistoffet IgG. (kreditt b: modifikasjon av Arbeid Av Tim Vickers)

de To «armene» Av Det Y-formede antistoffmolekylet er kjent som Fab-regionen, for » fragment av antigenbinding.»Den fjerne enden Av Fab-regionen er den variable regionen, som tjener som stedet for antigenbinding. Aminosyresekvensen i den variable regionen dikterer den tredimensjonale strukturen, og dermed den spesifikke tredimensjonale epitopen Som Fab-regionen er i stand til å binde seg til. Selv om epitop-spesifisiteten Til Fab-regionene er identisk for hver arm av et enkelt antistoffmolekyl, viser denne regionen en høy grad av variabilitet mellom antistoffer med forskjellige epitopspesifikasjoner. Binding til Fab-regionen er nødvendig for nøytralisering av patogener, agglutinering eller aggregering av patogener og antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet.den konstante regionen av antistoffmolekylet inkluderer stammen Til Y og nedre del av hver arm Av Y. stammen Til Y kalles Også Fc-regionen, for «fragment av krystallisering», og er stedet for komplementfaktorbinding og binding til fagocytiske celler under antistoffmediert opsonisering.

Antistoffklasser

den konstante regionen av et antistoffmolekyl bestemmer sin klasse eller isotype. De fem klassene av antistoffer Er IgG, IgM, Iga, IgD og IgE. Hver klasse har unike, tunge kjeder utpekt av henholdsvis greske bokstaver γ, μ, α ,uma, og ε. Antistoffklasser viser også viktige forskjeller i overflod i serum, arrangement, kroppssteder, funksjonelle roller og størrelse (Tabell 1).IgG Er en monomer som er det desidert mest utbredte antistoffet i humant blod, og står for omtrent 80% av totalt serumantistoff. IgG trenger effektivt inn i vevsrom, og er den eneste antistoffklassen med evnen til å krysse placenta barrieren, og gir passiv immunitet mot utviklingsfosteret under graviditet. IgG er også den mest allsidige antistoffklassen når det gjelder sin rolle i kroppens forsvar mot patogener.

IgM produseres opprinnelig i en monomer membranbundet form som fungerer som en antigenbindende reseptor På B-celler. Den utskilte form Av IgM samler seg inn i en pentamer med fem monomerer Av IgM bundet sammen av en proteinstruktur kalt J-kjeden. Selv om plasseringen Av j-kjeden i forhold Til Fc-regionene i de fem monomerer forhindrer IgM i å utføre Noen Av Funksjonene Til IgG, gjør de ti tilgjengelige Fab-stedene forbundet med en pentamerisk IgM det til et viktig antistoff i kroppens arsenal av forsvar. IgM er det første antistoffet som produseres og utskilles Av B-celler under primær og sekundær immunrespons, noe som gjør patogenspesifikt IgM til en verdifull diagnostisk markør under aktive eller nylige infeksjoner.

IgA står for ca 13% av totalt serumantistoff, og sekretorisk iga er den vanligste og rikelige antistoffklassen som finnes i slimsekretjonene som beskytter slimhinnene. IgA kan også bli funnet i andre sekreter som morsmelk, tårer og spytt. Sekretorisk IgA er samlet i en dimerisk form med to monomerer forbundet med en proteinstruktur kalt sekretorisk komponent. En av de viktigste funksjonene til sekretorisk IgA er å fange patogener i slim slik at de senere kan elimineres fra kroppen.I Likhet Med IgM Er IgD en membranbundet monomer funnet på overflaten Av b-celler, hvor Den tjener som en antigenbindende reseptor. IgD utskilles imidlertid ikke Av B-celler, og bare spormengder oppdages i serum. Disse spormengder kommer mest sannsynlig fra nedbrytning av gamle b-celler og frigjøring Av IgD-molekyler fra deres cytoplasmatiske membraner.

IgE er den minst rikelige antistoffklassen i serum. Som IgG utskilles Den som en monomer, men dens rolle i adaptiv immunitet er begrenset til anti-parasittiske forsvar. Fc-regionen ige binder seg til basofiler og mastceller. Fab-regionen av bundet IgE interagerer deretter med spesifikke antigenepitoper, noe som får cellene til å frigjøre potente proinflammatoriske mediatorer. Den inflammatoriske reaksjonen som følge av aktivering av mastceller og basofiler hjelper i forsvaret mot parasitter, men denne reaksjonen er også sentral for allergiske reaksjoner(se Sykdommer I Immunsystemet).

Tabell 1. 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 antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet.	Nøytralisering, agglutinering og komplementaktivering. Monomerformen fungerer som b-cellereseptoren.	Nøytralisering og fangst av patogener i slim.	b-cellereseptor.	Aktivering av basofiler og mastceller mot parasitter og allergener.

Antigen-Antistoff Interaksjoner

Ulike klasser av antistoff spiller viktige roller i kroppens forsvar mot patogener. Disse funksjonene inkluderer nøytralisering av patogener, opsonisering for fagocytose, agglutinering, komplementaktivering og antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet. For de fleste av disse funksjonene gir antistoffer også en viktig sammenheng mellom adaptiv spesifikk immunitet og medfødt uspesifikk immunitet.Nøytralisering innebærer binding av visse antistoffer (IgG, IgM eller IgA) til epitoper på overflaten av patogener eller toksiner, og forhindrer deres vedlegg til celler. For Eksempel Kan Sekretorisk IgA binde seg til bestemte patogener og blokkere første vedlegg til tarmslimhinneceller. På samme måte kan spesifikke antistoffer binde seg til visse toksiner, blokkere dem fra å feste seg til målceller og dermed nøytralisere deres toksiske effekter. Virus kan nøytraliseres og forhindres i å infisere en celle med samme mekanisme(Figur 5).

Figur 5. Nøytralisering innebærer binding av spesifikke antistoffer mot antigener funnet på bakterier, virus og toksiner, og forhindrer dem i å feste seg til målceller.som beskrevet I Kjemiske Forsvar, er opsonisering belegget av et patogen med molekyler, som komplementfaktorer, C-reaktivt protein og serumamyloid A, for å bistå i fagocyttbinding for å lette fagocytose. IgG-antistoffer tjener også som gode opsoniner, som binder Sine fab-steder til bestemte epitoper på overflaten av patogener. Fagocytiske celler som makrofager, dendrittiske celler og nøytrofiler har reseptorer på deres overflater som gjenkjenner Og binder Seg Til Fc-delen Av IgG-molekylene; Dermed Hjelper IgG slike fagocytter feste til og sluke patogener de har bundet (Figur 6).

Figur 6. Antistoffer tjener som opsoniner og hemmer infeksjon ved å merke patogener for destruksjon av makrofager, dendritiske celler og nøytrofiler. Disse fagocytiske cellene bruker Fc-reseptorer til å binde Seg Til IgG-opsoniserte patogener og initiere det første trinnet med vedlegg før fagocytose.

Figur 7. Antistoffer, spesielt IgM-antistoffer, agglutinerer bakterier ved å binde seg til epitoper på to eller flere bakterier samtidig. Når flere patogener og antistoffer er tilstede, dannes aggregater når bindingsstedene for antistoffer binder seg med separate patogener.Agglutinering eller aggregering innebærer kryssbinding av patogener av antistoffer for å skape store aggregater (Figur 7). IgG har to Fab antigen-bindingssteder, som kan binde seg til to separate patogenceller, klumper dem sammen. Når Flere IgG-antistoffer er involvert, kan store aggregater utvikle seg; disse aggregatene er lettere for nyrene og milten å filtrere fra blodet og lettere for fagocytter å innta for destruksjon. Den pentamere strukturen Av IgM gir ti Fab bindingssteder per molekyl, noe som gjør det til det mest effektive antistoffet for agglutinering.

En annen viktig funksjon av antistoffer er aktivering av komplementkaskaden. Som diskutert i forrige kapittel, er komplementsystemet en viktig komponent i de medfødte forsvarene, fremmer inflammatorisk respons, rekrutterer fagocytter til infeksjonssted, forbedrer fagocytose ved opsonisering og dreper gram-negative bakterielle patogener med membrananfallskomplekset (MAC). Komplementaktivering kan skje gjennom tre forskjellige veier (Se Figur 2 I Kjemisk Forsvar), men den mest effektive er den klassiske banen, som krever den første bindingen Av IgG-eller IgM-antistoffer mot overflaten av en patogencelle, noe som muliggjør rekruttering og aktivering Av C1-komplekset.en annen viktig funksjon av antistoffer er antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet (ADCC), som forbedrer drap av patogener som er for store til å bli fagocytosed. Denne prosessen er best karakterisert for naturlige dreperceller( NK-celler), som vist i Figur 8, men det kan også involvere makrofager og eosinofiler. ADCC oppstår når Fab-regionen av Et IgG-antistoff binder seg til et stort patogen; Fc-reseptorer på effektorceller (f. eks. Effektorcellen utskiller deretter kraftige cytotoksiner (f.eks. perforin og granzymes) som dreper patogenet.

figur 8. I DETTE EKSEMPLET PÅ ADCC binder antistoffer seg til en stor patogen celle som er for stor for fagocytose og binder deretter Til Fc-reseptorer på membranen til en naturlig drepercelle. Denne interaksjonen bringer nk-cellen i umiddelbar nærhet, hvor den kan drepe patogenet gjennom frigjøring av dødelige ekstracellulære cytotoksiner.

Tenk på det

• Hvor er iga normalt funnet?
• Hvilken klasse av antistoff krysser placenta, som gir beskyttelse til fosteret?
• Sammenlign mekanismene for opsonisering og antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet.

Nøkkelbegreper og Sammendrag

• Adaptiv immunitet Er et ervervet forsvar mot fremmede patogener som er preget av spesifisitet og minne. Den første eksponeringen for et antigen stimulerer en primær respons, og påfølgende eksponeringer stimulerer en raskere og sterk sekundær respons. Adaptiv immunitet Er et dobbelt system som involverer humoral immunitet (antistoffer produsert Av B-celler) og cellulær immunitet (T-celler rettet mot intracellulære patogener).
• Antigener, også kalt immunogener, er molekyler som aktiverer adaptiv immunitet. Et enkelt antigen har mindre epitoper, hver i stand til å indusere en spesifikk adaptiv immunrespons.
• et antigens evne til å stimulere en immunrespons avhenger av flere faktorer, inkludert molekylær klasse, molekylær kompleksitet og størrelse.
• Antistoffer (immunglobuliner) Er Y-formede glykoproteiner med to fab-steder for bindingsantigener og En Fc-del involvert i komplementaktivering og opsonisering.de fem klassene av antistoff Er IgM, IgG, Iga, Ige og IgD, hver forskjellig i størrelse, arrangement, plassering i kroppen og funksjon. De fem primære funksjonene til antistoffer er nøytralisering, opsonisering, agglutinering, komplementaktivering og antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet (ADCC).

Multiple Choice

Antistoffer produseres av________.

1. plasmaceller
2. t-celler
3. benmarg
4. b-celler

Vis Svar

Svar a. Antistoffer produseres av plasmaceller.

Cellulær adaptiv immunitet utføres av ________.

1. b-celler
2. t-celler
3. benmarg
4. nøytrofiler

Vis Svar

Svar b. cellulær adaptiv immunitet utføres Av t-celler.

et enkelt antigen molekyl kan være sammensatt av mange individuelle________.

1. t-celle reseptorer
2. B-celle reseptorer
3. MHC II
4. epitoper

Vis Svar

Svar d. et enkelt antigenmolekyl kan være sammensatt av mange individuelle epitoper.

Hvilken klasse av molekyler er mest antigene?

1. polysakkarider
2. lipider
3. proteiner
4. karbohydrater

Vis Svar

Svar c. Proteiner er de mest antigene.

Matchende

Match antistoffklassen med beskrivelsen.

___iga	A. Denne klassen av antistoff er den eneste som kan krysse morkaken.
___IgD	B. Denne klassen av antistoff er den første som vises etter aktivering Av B-celler.
___Ige	C. denne klassen av antistoff er involvert i forsvaret mot parasittiske infeksjoner og involvert i allergiske reaksjoner.
___IgG	D. Denne klassen av antistoff finnes i svært store mengder i mucus sekresjoner.
___IgM	E. denne klassen av antistoff utskilles ikke Av B-celler, men uttrykkes på overflaten av naï B-celler.

Vis Svar

1. (D) Iga: Denne klassen av antistoff finnes i svært store mengder i mucus sekresjoner.
2. (E) IgD: denne klassen av antistoff utskilles ikke Av B-celler, men uttrykkes på overflaten av naï B-celler.
3. (C) ige: denne klassen av antistoff er involvert i forsvaret mot parasittiske infeksjoner og involvert i allergiske reaksjoner.
4. (A) IgG: Denne klassen av antistoff er den eneste som kan krysse moderkaken.
5. (B) IgM: Denne klassen av antistoff er den første som vises etter aktivering Av B-celler.

Fyll Ut Det Tomme

det er to kritisk viktige aspekter ved adaptiv immunitet. Den første er spesifisitet, mens den andre er________.

Vis Svar

det er to kritisk viktige aspekter ved adaptiv immunitet. Den første er spesifisitet, mens den andre er minne.

________ immunitet innebærer produksjon av antistoffmolekyler som binder til spesifikke antigener.

Vis Svar

Humoral immunitet innebærer produksjon av antistoffmolekyler som binder til spesifikke antigener.

de tunge kjedene i et antistoffmolekyl inneholder _ _ _ _ _ _ _ _ regionsegmenter, som bidrar til å bestemme sin klasse eller isotype.

Vis Svar

de tunge kjedene i et antistoffmolekyl inneholder konstante regionsegmenter, som bidrar til å bestemme sin klasse eller isotype.

de variable områdene av de tunge og lette kjedene danner _ _ _ _ _ _ _ _ nettsteder av et antistoff.

Vis Svar

de variable områdene av de tunge og lette kjedene danner antigenbindingsstedene til et antistoff.

Tenk på det

1. hva er forskjellen mellom humoristisk og cellulær adaptiv immunitet?
2. hva er forskjellen mellom et antigen og en hapten?
3. Beskriv mekanismen for antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet.