Genetyczne podstawy odporności i oporności
advertisement
Genetyczne podstawy odporności i oporności Genetyczne podstawy odporności i oporności Układ odpornościowy jest pod względem inteligencji” drugim po układzie nerwowym układem komórkowym organizmu. Ma on, podobnie jak układ nerwowy, zdolność uczenia się, zapamiętywania, reagowania na różne bodźce i umiejętność oceny tych bodźców pod kątem ich oddziaływania na organizm. Główną rolą tego układu jest rozróżnianie obcych białek (antygenów) i reakcja immunologiczna, której celem jest zwalczenie, usunięcie tych obcych białek. Zastanawiające jest, iż układ może rozróżnić ogromną liczbę antygenów i odpowiedzieć na infekcje, mimo że ma tylko pięć klas przeciwciał. Zdolność ta wynika przede wszystkim ze specyficznego sposobu genetycznej kontroli syntezy przeciwciał, ale także z posiadania przez organizmy wyższe unikatowego układu genetycznego, jakim jest główny układ zgodności tkankowej. Genetyczne podłoże różnorodności przeciwciał Immunoglobuliny, czyli przeciwciała, są grupą złożonych białek obecnych w surowicy krwi i płynach tkankowych wszystkich ssaków. Ich wytwarzanie przez limfocyty B jest stymulowane przez kontakt układu odpornościowego organizmu z obcą immunogenetycznie cząsteczką (antygenem). Są one elementem odporności swoistej (nabytej, adaptatywnej), ich zadaniem jest rozpoznanie i neutralizacja obcych antygenów (np. bakterii czy wirusów). Cząsteczka przeciwciała ma masę 150 kDa i składa się z dwóch łańcuchów ciężkich (ang. heavy — H), po 50 kDa każdy, połączonych z dwoma łańcuchami lekkimi (ang. light — L), o masie po 25 kDa. Jest pięć typów łańcuchów ciężkich (gr. α — alfa, δ — delta, ε — epsilon, γ — gamma i µ— mi) i dwa typy lekkich (κ — kappa i λ — lambda) Stosunek przeciwciał, które mają łańcuch lekki typu κ, do łańcucha λ zależy od gatunku (np. u ludzi wynosi on 70:30). Immunoglobuliny dzieli się na podstawie różnic w budowie łańcuchów ciężkich na 5 klas : IgA, IgD, IgE, IgG i IgM. Nazewnictwo to pochodzi od: Ig — skrót od angielskiego słowa immunoglobulin, natomiast A, D, E, G i M od symboli łańcuchów ciężkich. Przeciwciało ma kształt litery Y (ryc. 10-1), utworzonej przez łańcuchy ciężkie, a wzdłuż jej ramion znajdują się łańcuchy lekkie. Łańcuchy ciężkie połączone są ze sobą wiązaniami dwusiarczkowymi, których liczba i miejsce zależą od klasy i podklasy immunoglobuliny. Zarówno łańcuchy ciężkie, jak i lekkie mają części zmienne (ang. variable — V) oraz części stałe (ang. constant — C). W części zmiennej znajdują się trzy regiony hiperzmienne (ang. hypervariable), oznaczone HV1, HV2 i HV3. Ponieważ regiony te determinują swoistość przeciwciał, nazywane są także regionami determinującymi dopasowanie (ang. complementarity determining regions — CDR). W części stałej łańcucha ciężkiego, między domeną CH1 i CH2, znajduje się tzw. region zawiasowy (ang. hinge region), w którym są wiązania dwusiarczkowe łączące oba łańcuchy ciężkie. Genetyczne podłoże powstawania przeciwciał zostało wyjaśnione przez Susumu Tonegawa w 1976 roku. Badacz ten odkrył, iż informacja genetyczna immunoglobulin zawarta jest w znajdujących się w różnych chromosomach czterech grupach „minigenów”, które nazwał segmentami. Różnorodność przeciwciał, ich swoistość wynikają z tego, iż dziedziczone są nie całe geny immunoglobulinowe, ale ich segmenty. Proces syntezy przeciwciała następuje po skompletowaniu genów, czyli połączeniu się segmentów po jednym z każdej grupy minigenów. Dopiero po połączeniu w całość segmenty te tworzą kompletny funkcjonalny gen. Proces ten zachodzi w poszczególnych limfocytach B podczas ich dojrzewania. Za to odkrycie Tonegawa otrzymał w 1987 roku Nagrodę Nobla. Część zmienna łańcucha lekkiego jest determinowana przez dwa geny V (ang. variable) i J (ang. joining), natomiast łańcucha ciężkiego przez trzy geny: V, D (ang. diversity) i J. Część stała obu rodzajów łańcuchów jest kodowana przez gen C. Geny kodujące łańcuch ciężki znajdują się u człowieka w 14 chromosomie, natomiast geny łańcucha lekkiego typu κ w 2, typu λ w 22 chromosomie, Różnorodność przeciwciał wynika z wielu przyczyn, przede wszystkim z: • rearanżacji genów części zmiennych (V) i stałych (C) łańcuchów immunoglobulin • rekombinacji między wieloma genami V • insercji minieksonów • mutacji somatycznych Różnorodność ciężkich łańcuchów immunoglobulinowych wynika z rekombinacji (rearanżacji) genów V D, J i C, a łańcuchów lekkich z rekombinacji regionów V, J i C. Teoretycznie jest możliwość powstania do 1011 różnych immunoglobulinowych sekwencji domen. Jednak rzeczywista liczba powstałych wariantów przeciwciał wynosi 107-108. Przypuszczalnie jest wiele genów kodujących region V. Dla łańcucha ciężkiego ich liczba nie jest dokładnie znana (kilkadziesiąt, może kilkaset), dla lekkiego — kilka. Istnieją co najmniej 3 rodziny genów (liczące 1—9 genów każda) dla regionu D, 6 genów funkcjonalnych i 3 pseudogeny Ogólnie liczbę genów determinujących poszczególne regiony łańcuchów immunoglobulin można określić jako kilkaset genów V, kilkadziesiąt genów D i kilka genów J. Geny determinujące region C różnią się od pozostałych tym, że wpływają na funkcję przeciwciała, a nie na jego powinowactwo do antygenu. Kompletne funkcjonalne geny kodujące cząsteczki przeciwciał powstają z omówionych wyżej genów, których kolejność łączenia się jest następująca: gen D z genem J następnie z genem V; powstały kompleks DJV łączy się z genem kodującym część stałą łańcucha ciężkiego. W funkcjonalnym genie łańcucha lekkiego nie ma genu D. Rekombinacyjne łączenie się genów, zachodzące dzięki aktywności enzymu — rekombinazy, jest głównym źródłem różnorodności przeciwciał. Podczas procesu powstawania genu kompletnego do połączeń między genami — segmentami (V-J V-D i D-J mogą być wstawiane nukleotydy (od 1 do 15), bądź też usuwane (do około 20 nukleotydów). Ponieważ są to nowopowstałe odcinki DNA, prowadzi to do zmienności na złączach i utworzenia nowego genu, tym samym liczba wariantów genu DJ może być zwiększona około 10 razy, natomiast genu VDJ następne 10 razy. Dodatkowo na różnorodność sekwencji przeciwciał mają wpływ mutacje somatyczne zachodzące w rekombinowanym genie V (dla łańcucha lekkiego) i VDJ (dla łańcucha ciężkiego). Każdy limfocyt B wytwarza tylko jeden rodzaj łańcucha ciężkiego i jeden lekkiego, które razem stanowią przeciwciało, będące specyficznym receptorem tego limfocytu. Geny kodujące łańcuchy mają zdolność niezwykle szybkiego mutowania w odpowiedzi na pobudzenie limfocytu B poprzez związanie obcego białka (antygenu). Najczęściej są to mutacje punktowe, powodujące zmianę pojedynczego aminokwasu, rzadziej natomiast delecje, insercje lub konwersje. Pojedyncza nawet zmiana aminokwasu w części zmiennej łańcucha ciężkiego może doprowadzić do całkowitej utraty przez przeciwciało zdolności wiązania antygenu lub też do zwiększenia jego powinowactwa do antygenu. Genetyczne podłoże różnorodności receptorów limfocytów T W odpowiedzi immunologicznej organizmu biorą udział dwie populacje limfocytów: limfocyty T i limfocyty B, przy czym limfocyty T uczestniczą w odpowiedzi typu komórkowego, atakując i niszcząc komórki zakażone (Tc — cytotoksyczne limfocyty T), oraz odpowiedzi typu hormonalnego (Th — pomocnicze limfocyty T), podobnie jak limfocyty B, które odpowiadają za syntezę przeciwciał. Dwie subpopulacje limfocytów T (Tc i Th) różnią się receptorami błonowymi. Limfocyty pomocnicze mają receptory CD4, cytotoksyczne — CD8. Reaktywność tych receptorów znajdujących się na limfocytach pomocniczych i cytotoksycznych jest skierowana odpowiednio na antygeny MHC klasy II i klasy L. Proces rearanżacji elementów genów receptorowych, który następuje podczas dojrzewania komórek T w grasicy, zachodzi podobnie jak rekombinacja genów przeciwciał. Poprzez proces rearanżacji genów, jeden do czterech elementów zostaje włączonych do genów kodujących pierwotną strukturę białek receptora komórki T. Znane są dwa rodzaje receptorów limfocytów T — receptory składające się z łańcuchów α i β oraz receptory składające się z łańcuchów γ i δ. U człowieka geny kodujące łańcuchy receptorów znajdują się w chromosomie 7 (dla łańcuchów β i γ) i 14 (dla łańcuchów α i δ). Części zmienne łańcuchów kodowane są przez geny V i J (łańcuchy α i γ) i przez geny V D i J (łańcuchy β i γ). Oczywiście jest mało prawdopodobne, że wszystkie elementy genów są włączone w rearanżacje, ale teoretycznie losowe kombinacje łańcuchów α i β mogą dać do 2,5 x 106 α-β heterodimerów. Gdyby zostały wzięte pod uwagę wszystkie mechanizmy biorące udział w tworzeniu różnorodności struktury receptorów limfocytów T, liczba różnych receptorów wyniosłaby do 1015 receptorów α-β i 1018 γ-δ. Potencjał dla różnorodności receptorów komórek T jest istotnie wyższy niż wynosi liczba komórek T obecnych w organizmie. Główny układ zgodności tkankowej — MHC Główny układ zgodności tkankowej został odkryty w wyniku badań nad genetycznym tłem przyjmowania lub odrzucania przeszczepu u myszy. Bodźcem do podjęcia tych badań było odkrycie przez Landsteinera grup krwi systemu ABO i wyjaśnienie zjawiska aglutynacji krwinek czerwonych biorcy pod wpływem surowicy krwi dawcy. Poszukiwania innych antygenów grupowych krwi, odpowiedzialnych za przyjęcie przeszczepu, doprowadziły do wykrycia grup (klas) antygenów oznaczonych I, II i III. Przełomowe znaczenie dla poznania i wyjaśnienia roli tych antygenów miało wytworzenie linii kongenicznych myszy różniących się tylko locus zgodności tkankowej, który kontroluje ich syntezę. Badania polegające na przeszczepach skórnych między tymi liniami, wykonywanych dla kilkunastu kolejnych pokoleń, wykazały, iż reakcja na ten zabieg zależy przede wszystkim od locus głównego układu zgodności tkankowej (ang. major histocompatibility complex — MHC), a tylko w niewielkim stopniu od innych loci, nazwanych słabymi antygenami zgodności tkankowej (ang. minor histocompatibility loci). Różnice między słabymi antygenami zgodności tkankowej a MHC są zarówno natury jakościowej, jak i ilościowej. Geny słabych antygenów zgodności tkankowej nie są jeszcze dobrze poznane i, być może dlatego, często ich efekt jest niedoceniany. Tymczasem niektóre z tych antygenów stymulują silniejszą odpowiedź transplantacyjną niż antygeny MHC. W zasadzie antygeny minor H loci nie biorą udziału w reakcji immunologicznej prowadzącej do syntezy przeciwciał, natomiast mogą być rozpoznawane przez limfocyty T w połączeniu z antygenami MHC, podobnie jak to występuje przy rozpoznawaniu antygenów wirusowych. Antygeny te są istotną barierą podczas transplantacji tkanek, zwłaszcza transplantacji szpiku kostnego. Nawet wówczas, gdy biorca i dawca są zgodni pod względem haplotypów MHC, słabe antygeny transplantacyjne mogą spowodować odrzucenie przeszczepu. W dziedziczeniu słabych antygenów zgodności tkankowej obserwuje się pewne charakterystyczne zjawiska. Antygen H-Y występuje tylko u samców, gdyż gen kodujący go jest zlokalizowany w chromosomie Y. Zatem jest on przekazywany przez ojca męskim potomkom. Natomiast inny antygen, nazwany Mta (ang. maternally transmitted antigen), pochodzi tylko od matki, ponieważ jest on kontrolowany przez gen mitochondrialny Główną funkcją genów MHC jest determinowanie antygenów leukocytarnych (ang. leukocyte antigens LA). Główny układ zgodności tkankowej jest ogromnie konserwatywnym regionem DNA, jego struktura i funkcje są podobne u ludzi i wszystkich gatunków zwierząt. Umożliwia to prowadzenie badań molekularnych MHC u jednego gatunku z zastosowaniem sond molekularnych uzyskanych z DNA innego gatunku. Struktura i funkcje głównego układu zgodności tkankowej U ludzi MHC jest odcinkiem DNA składającym się ze specyficznych regionów genów kodujących trzy klasy białek — klasę I, II i III, będących glikoproteinami. Ponieważ wiele białek MHC zostało zidentyfikowanych metodą serologiczną, często są one nazywane antygenami MHC. Białka (cząsteczki) MHC tak ze względu na podobieństwo na poziomie struktury białka, jak i na poziomie genów zaliczane są do nadrodziny immunoglobulin. Mechanizm dziedziczenia układu zgodności tkankowej jest taki jak w przypadku jednej pary alleli. Potomek otrzymuje od każdego rodzica po jednym chromosomie z każdej pary chromosomów homologicznych, a wraz z nim — haploidalny genotyp MHC (haplotyp). Ponieważ MHC zawiera wiele genów oraz, jak już wspomniano, układ ten cechuje ogromny polimorfizm, w populacji istnieje bardzo duża liczba różnych haplotypów. Zwłaszcza niektóre geny MHC, należące do klasy I i II są wysoce polimorficzne. W wielu przypadkach polimorfizm ten jest wynikiem konwersji genów, rzadziej mutacji punktowych, crossing over czy rekombinacji wewnątrzgenowych. W obrębie MHC znajdują się regiony szczególnie często uczestniczące w rekombinacjach genetycznych. Polimorfizm alleliczny obserwowany w loci MHC charakteryzuje się tym, iż: • liczba alleli w większości loci jest bardzo duża ( >50) • allele często różnią się dużą liczbą mutacji punktowych typu zmiany sensu, powodujących podstawienia aminokwasów w cząsteczce MHC (> 20 dla loci klasy II i > 30 dla loci klasy I); w większości innych systemów genetycznych allele różnią się nielicznymi podstawieniami nukleotydów • polimorfizm występuje głównie w odcinkach istotnych funkcjonalnie, a więc w tych, które kodują miejsce wiązania peptydów; zjawisko polimorfizmu w innych systemach genetycznych częściej obserwowane jest w regionach, których znaczenie funkcjonalne jest mniej istotne • polimorfizm w obrębie MHC, co zostało już udowodnione, wpływa na możliwość immunologicznego rozpoznania obcych białek. Mimo iż początkowo uważano, że MHC pełni funkcję tylko w odrzucaniu przeszczepu, obecnie wiadomo, że białka kodowane przez ten region biorą udział w mechanizmach rozpoznania immunologicznego, w tym także w interakcji różnych komórek limfoidalnych oraz limfocytów i komórek prezentujących antygen. Cząsteczki MHC klasy I są obecne na powierzchni wszystkich komórek jądrzastych i warunkują zachowanie się cytotoksycznych limfocytów T, biorąc tym samym udział w reakcji przeciwko infekcji wirusowej, a także w odrzucaniu przeszczepu. Cząsteczki te składają się z dwóch łańcuchów polipeptydowych lekkiego i ciężkiego. Łańcuch ciężki jest kodowany przez geny MHC, natomiast związany z nim niekowalencyjnie łańcuch lekki β2mikroglobuliny jest determinowany przez gen znajdujący się poza układem MHC. Cząsteczki MHC klasy II, stwierdzane tylko na powierzchni wyspecjalizowanych komórek układu odpornościowego (makrofagi, komórki dendrytyczne i limfocyty B), regulują immunologiczne rozpoznanie antygenów za pomocą limfocytów B iT. Cząsteczki te są zbudowane z dwóch niekowalencyjnie połączonych łańcuchów o podobnej budowie, oznaczonych symbolami α i β, kontrolowanych przez geny zlokalizowane w obrębie MHC.Łańcuchy te, podobnie jak łańcuch ciężki cząsteczki klasy I, składają się z trzech części: zewnątrzkomórkowej N-końcowej, śródbłonowej i wewnątrzkomórkowej. Zarówno białka MHC klasy I, jak i klasy II prezentują obcy peptyd (antygen) limfocytom T. Jednak cząsteczki klasy I mogą wiązać jedynie krótki, złożony z kilku aminokwasów peptyd. Natomiast białka MHC klasy II mogą wiązać peptydy różnej długości, od kilkunastu do ponad 20 aminokwasów. Cząsteczki MHC klasy III wchodzą w skład układu dopełniacza (komplementu). Zadaniem układu dopełniacza jest uzupełnianie (dopełnianie) roli przeciwciał w zakresie unieszkodliwiania antygenu. W jego skład wchodzą białka surowicy i płynów tkankowych, których jest łącznie z czynnikami regulującymi około 30. Białka te są oznaczane literą C (ang. complement) i liczbą. Białka C2, C4 i czynnik B (BF) u ludzi są kontrolowane przez loci MHC klasy III. Główny układ zgodności tkankowej człowieka U ludzi MHC (HLA) znajduje się w krótkim ramieniu chromosomu 6, zajmuje łącznie około 4 mpz DNA (4 miliony par zasad), czyli ponad 0,1% całego genomu. Częstość rekombinacji między skrajnymi końcami tego kompleksu genów wynosi około 1%. Klasyczne cząsteczki klasy I kodowane są przez 3 loci — HLA-A, -B i –C, natomiast cząsteczki kontrolowane przez loci HLA-E, -F i -G należą do nieklasycznych cząsteczek klasy I. Geny klasy II HLA znajdują się w pięciu podklasach: DQ, DR DP, DOB/DNA i DM przy czym trzy pierwsze kodują klasyczne cząsteczki klasy II, podczas czwarta podklasa DOB/DNA, determinuje syntezę nieklasycznych cząsteczek klasy II. Odkryty niedawno locus DM jest nieco inny niż pozostałe, bowiem jego sekwencja jest w takim samym stopniu podobna do genów klasy I, jak i do genów klasy II. Cząsteczka MHC kodowana przez ten locus odgrywa szczególną rolę w prezentacji antygenów, co potwierdza fakt, iż komórki nie wykazujące ekspresji tej cząsteczki mają upośledzoną zdolność prezentacji antygenów. Region klasy II HLA zawiera także geny, które strukturalnie nie należą do genów klasy II. Najbardziej interesujące z immunologicznego punktu widzenia są geny włączone w przetwarzanie własnych białek komórkowych. Biorą one udział w proteolizie białek, m.in. białek transkrypcyjnych oraz białek nieprawidłowych. Są to geny TAP1 i TAP2 kodujące peptydowe transportery, przenoszące peptydy (pocięte białka) do siateczki śródplazmatycznej w celu prezentacji ich przez cząsteczki klasy I MHC. Dwa inne geny LMP2 i LMP7 kodują podjednostki kompleksu białek cytoplazmatycznych nazywanych proteasomami. O szczegónej roli proteasomu świadczy określanie go jako „wewnątrzkomórkowego układu immunologicznego”. Dotychczas wykryto 267 alleli klasy I HLA, 314 alleli klasy II i 40 alleli klasy III. Ta liczba alleli wynika z ogromnego polimorfizmu genów MHC. Stwierdzono na przykład, że geny HLA-A, -B, -DRB i -DPB występują w postaci kilkudziesięciu alleli. Nieliczne z genów MHC, na przykład DRA, mają tylko 2 allele. Jest pewnym paradoksem, iż cząsteczka DR jest kodowana przez wysoko polimorficzny gen DRB (determinujący syntezę łańcucha β) oraz dialleliczny gen DRA (kontrolujący syntezę łańcucha α). Ponadto w obrębie HLA wykryto także kilkanaście pseudogenów, nie podlegających transkrypcji (np. HLA kląsy II - DPB2 i DPA2) oraz geny kodujące inne białka, m.in. geny dla 21-hydroksylazy (CYP21), białek szoku cieplnego 70 (HSP70) i dwa geny dla czynnika martwicy nowotworu (TNFA i TNFB). Identyfikacja cząsteczek głównego układu zgodności tkankowej Określanie genotypu osobnika pod względem układu zgodności tkankowej (haplotypu) może być przeprowadzane dwoma podstawowymi sposobami: 1) za pomocą metod serologicznych, pozwalających na identyfikację określonej cząsteczki (białka, antygenu) MHC, 2) poprzez analizę molekularną DNA, dzięki której możliwe jest wykrycie obecności danego allelu MHC. Do badań serologicznych wykorzystywane są surowice lub, od pewnego czasu, przeciwciała monoklonalne. Natomiast bezpośrednia identyfikacja genów MHC jest możliwa dzięki takim technikom genetyki molekularnej, jak: • hybrydyzacja z sondą komplementarną do danego allelu (ang. allele specific oligonucleotides — ASO), poprzedzona amplifikacją danego fragmentu DNA (PCR), • metoda RFLP. Cząsteczki MHC klasy II można również identyfikować w mieszanej hodowli limfocytów (MLC). Znaczenie głównego układu zgodności tkankowej Związek MHC z odpornością na choroby Najważniejszą funkcją cząsteczek MHC jest udział w odpowiedzi immunologicznej organizmu na infekcje wewnątrzkomórkowe. Rola głównego układu zgodności tkankowej w odporności/podatności na wiele chorób u ludzi jest przedmiotem intensywnie prowadzonych badań. Znane są już powiązania antygenów MHC z zapadalnością na różne choroby. Zarys przebiegu reakcji odpornościowej W odpowiedzi na wniknięcie patogenów (wirusy, bakterie i pasożyty) do organizmu układ immunologiczny reaguje w różny sposób, zależnie od rodzaju patogenu i miejsca infekcji. Zasadniczą rolę w ich rozpoznaniu, bez względu na to, czy są to antygeny zewnątrzkomórkowe czy wewnątrz komórkowe, odgrywają cząsteczki głównego układu zgodności tkankowej. Przebieg reakcji immunologicznej jest niezmiernie skomplikowany i jak dotychczas, nie do końca został poznany. Obecna wiedza pozwala na przedstawienie jedynie w zarysie przebiegu reakcji, zwłaszcza w odniesieniu do zakażenia zewnątrzkomórkowego. Cząsteczki MHC klasy I biorą udział w odpowiedzi układu immunologicznego na wirusową infekcję wewnątrzkomórkową. W zakażonej komórce białka wirusowe ulegają proteolizie (w cytosolu), czyli są degradowane do peptydów. Peptydy te są następnie przekazywane do siateczki śródplazmatycznej. W siateczce śródplazmatycznej są syntetyzowane cząsteczki klasy I MHC. Tutaj też następuje związanie cząsteczki MHC z peptydem, po czym powstały kompleks transportowany jest na powierzchnię komórki, gdzie zostaje rozpoznany przez obecne w pobliżu limfocyty T cytotoksyczne, nazywane inaczej zabijającymi, mające na powierzchni cząsteczkę CD8. Limfocyty te uwalniają cytokiny hamujące replikację wirusów i cytotoksyny, które zabijają zakażoną komórkę. Cząsteczki MHC klasy II uczestniczą w reakcji przeciwko infekcji zewnątrzkomórkowej, prezentując przede wszystkim obce antygeny, które zostały pochłonięte przez wyspecjalizowane komórki układu immunologicznego — komórki dendrytyczne, makrofagi lub limfocyty B. Podczas infekcji bakteryjnej, jeśli bakterie zostaną pochłonięte przez makrofagi, są rozkładane na peptydy w wakuolach (endosomach). Peptydy te wiążą się z cząsteczkami MHC klasy II, przedostającymi się z siateczki śródpiazmatycznej. Powstały kompleks jest transportowany na powierzchnię komórki i tutaj rozpoznawany przez limfocyty T CD4 typu zapalnego (Th1). Limfocyty te nie niszczą komórek tak jak limfocyty T cytotoksyczne (CD8), ale uwalniają limfokiny aktywujące komórkę do zwalczenia infekcji. W określonych przypadkach, gdy jest zbyt mała liczba limfocytów B zdolnych do rozpoznania antygenu (co może wystąpić przy pierwszym zetknięciu się organizmu z danym antygenem) bądź gdy fagocytowane cząsteczki lub bakterie są dużych rozmiarów, makrofagi mogą pełnić rolę pośrednią, prezentując limfocytom B cząsteczki po fagocytozie i wstępnej fragmentacji. Makrofagi wchłaniają, degradują i prezentują wszystkie antygeny Jeśli bakterie zostaną pochłonięte przez limfocyty B, w odpowiedzi immunologicznej biorą udział limfocyty T CD4 pomocnicze, określane jako Th2. Dojrzały limfocyt B ma na swej powierzchni przeciwciała IgM lub IgM i IgD, które służą jako receptory antygenów. Obce białko rozpoznane przez limfocyt B jest przekazywane do wakuoli (endosomów) i tam trawione na krótkie peptydy. Następnie peptydy te są wiązane przez cząsteczki klasy II, które dotarły tu z siateczki śródplazmatycznej. Utworzony kompleks, po przedostaniu się na powierzchnię komórki, jest rozpoznawany przez limfocyt pomocniczy T. Limfocyt ten daje sygnał limfocytom B do proliferacji (namnażania) i syntezy przeciwciał. Zaktywowane limfocyty B rozpoczynają syntezę przeciwciał wtórnych (IgG, IgE lub IgA), które różnią się od pierwotnych tylko strukturą łańcucha ciężkiego. Tak więc wytwarzanie przeciwciał przez limfocyty B jest kontrolowane przez cząsteczki MHC i limfocyty T. Zdolność cząsteczek MHC do wiązania peptydów, a raczej ich pojemność jest różna. 1 cząsteczka MHC klasy I może związać około 1000 różnych peptydów, natomiast klasy II może ich związać dwa razy więcej. Cząsteczki MHC biorą także udział w usuwaniu własnych białek pochodzących z komórek, które uległy apoptozie. Apoptoza (gr. apoptosis — opadanie) jest to programowana śmierć komórki, czyli jej fizjologiczna śmierć. Podczas tego procesu komórka początkowo kurczy się i oddziela od sąsiednich komórek, chromatyna ulega kondensacji na obrzeżach jądra, wkrótce potem jądro, a następnie cała komórka pęka, a jej fragmenty są trawione przez sąsiadujące komórki. Genetyczna oporność na choroby . Ostatnio coraz więcej uwagi poświęca się genetycznie uwarunkowanej oporności na choroby. Oporność na choroby jest definiowana jako właściwość organizmu uniemożliwiająca rozwój choroby pomimo wniknięcia patogenu. Genetyczna oporność nie obejmuje typowej odpowiedzi immunologicznej. Mechanizm dziedziczenia genetycznej oporności na różne choroby nie został jeszcze w pełni poznany. Na ogół jest to cecha poligeniczna, chociaż w przypadku niektórych schorzeń stwierdzono, iż oporność na nie zależy od pojedynczego genu o dużym efekcie. Ostatnio coraz więcej uwagi poświęca się genetycznie uwarunkowanej oporności na choroby. Oporność na choroby jest definiowana jako właściwość organizmu uniemożliwiająca rozwój choroby pomimo wniknięcia patogenu. Genetyczna oporność nie obejmuje typowej odpowiedzi immunologicznej. Mechanizm dziedziczenia genetycznej oporności na różne choroby nie został jeszcze w pełni poznany. Na ogół jest to cecha poligeniczna, chociaż w przypadku niektórych schorzeń stwierdzono, iż oporność na nie zależy od pojedynczego genu o dużym efekcie. Wybór cechy będącej wskaźnikiem oporności powinien być przeprowadzony z uwzględnieniem pewnych kryteriów. Cecha ta powinna: • charakteryzować się dużą genetyczną zmiennością i odziedziczalnością • • być łatwa do mierzenia bez ponoszenia wysokich kosztów. Gdy cecha — wskaźnik oporności jest już wybrana, należy oszacować jej zmienność genetyczną. Umożliwi to poznanie sposobu jej dziedziczenia. W przypadku gdy oporność na chorobę jest cechą poligeniczną, następnym krokiem jest oszacowanie parametrów genetycznych: odziedziczalności tej cechy i jej korelacji genetycznej z innymi cechami istotnymi. Informacje te mogą być przydatne w opracowaniu strategii doskonalenia oporności. Jeśli okaże się, iż cecha oporności jest warunkowana pojedynczym genem, celowe jest zmapowanie tego genu, czyli określenie jego położenia w chromosomie, następnie sklonowanie go i poznanie sekwencji nukleotydów. Zasadniczym krokiem w badaniach genetycznej oporności jest poszukiwanie sprzężeń między genetyczną opornością, warunkowaną wieloma lub jednym genem, a markerami genetycznymi, takimi jak antygeny erytrocytarne czy białka polimorficzne (markery klasy I) lub niekodujące sekwencje DNA (markery klasy II). W opracowaniu strategii doskonalenia oporności genetycznej wykorzystuje się zarówno metody tradycyjne, jak i techniki inżynierii genetycznej. • cechy eksterierowe (widoczne gołym okiem), • cechy, które są określane za pomocą testów serologicznych lub elektroforezy, • cechy ustalane za pomocą badań molekularnych DNA.
