Podstawy immunologii i serologii
advertisement
PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Immunologiczne zróżnicowanie krwi dotyczy wszystkich elementów morfotycznych krwi oraz białek osocza. Odpowiedzialne za to zróżnicowanie są substancje grupowe, które mają charakter antygenu. • Ag (antigen) - antygen Ab (antibody) - przeciwciało = immunoglobulina = gammaglobulina • antygen gen • PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII ANTYGEN - wieloskładnikowa substancja, która jest rozpoznawana przez komórki kompetentne układu immunologicznego jako obca, czego efektem jest uruchomienie odpowiedzi immunologicznej w postaci produkcji swoistych przeciwciał oraz powstania swoistej odpowiedzi komórkowej. Jest to cząsteczka, która reaguje swoiście z przeciwciałem lub komórką uczuloną. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII CECHY ANTYGENU • IMMUNOGENNOŚĆ zdolność do wzbudzania produkcji swoistego przeciwciała (zależy od wielkości i budowy chemicznej antygenu oraz konstytucji genetycznej organizmu, do którego dostał się antygen) • ANTYGENOWOŚĆ zdolność do swoistego łączenia się z wywołanym przeciwciałem (zależy od determinant antygenowych i ich struktury chemicznej) PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII ANTYGENY KOMPLETNE - antygeny posiadające cechy immunogenności i antygenowości. • • najczęściej białka o dużym ciężarze cząsteczkowym lub ich połączenia np. z cukrami (glikoproteiny np. antygeny układu AB0) lub tłuszczami (lipoproteiny np. antygeny układu Rh). są elementami strukturalnymi komórek i tkanek, PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII ANTYGENY NIEKOMPLETNE (HAPTENY) antygeny posiadające tylko cechę antygenowości: • • • substancje organiczne i nieorganiczne (np. lipidy, niektóre leki), są składnikami płynów ustrojowych np. hapteny układu AB0 - w płynach ustrojowych z wyjątkiem płynu mózgowo-rdzeniowego (pod warunkiem, że osobnik jest wydzielaczem i posiada gen(y) Se), po połączeniu z dużą cząsteczką (np. białkiem) hapten może stać się antygenem pełnowartościowym, PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • • ALLOIMMUNIZACJA - uodpornienie antygenami tego samego gatunku (uodpornienie matki antygenami płodu, uodpornienie biorcy antygenami dawcy), HETEROIMMUNIZACJA - uodpornienie antygenami obcego gatunku. W wyniku bodźcowego działania antygenu w ustroju zwierząt wyższych i człowieka, powstają immunoglobuliny. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII BUDOWA PRZECIWCIAŁA • • Jednostką strukturalną jest monomer (4 łańcuchy połączone wiązaniami S-S) 2 łańcuchy tzw. ciężkie - H (5 rodzajów: , , , , ; określają klasę immunoglobulin), • 2 łańcuchy lekkie - L (2 rodzaje w typie I i w typie II immunoglobulin) PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII W cząsteczce immunoglobulin wyróżniamy: • część stałą Fc, oraz • dwie części zmienne Fab zwane antydeterminantami antygenowymi, ukształtowane pod wpływem swoistych dla siebie determinant antygenowych. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • PRZECIWCIAŁA KOMPLETNE (dwuwartościowe) - obie antydeterminanty są czynnościowo sprawne (np. naturalne izoaglutyniny układu AB0 należące do IgM) • PRZECIWCIAŁA NIEKOMPLETNE (jednowartościowe) - jedna antydeterminanta jest czynnościowo sprawna (np. przeciwciała odpornościowe układu Rh należące do IgG) PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII SWOISTOŚĆ PRZECIWCIAŁA wynika bezpośrednio z konfiguracji przestrzennych łańcuchów ciężkich i lekkich. Części zmienne wchodzące w skład fragmentów Fab przeciwciała są różne dla przeciwciał wiążących różne determinanty, natomiast części stałe są identyczne dla wszystkich przeciwciał danej klasy. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Układ komplementu (dopełniacza) Grupa około 40 białek tworząca układ dopełniacza, poprzez wspomaganie procesów fagocytozy i nasilanie toczącej się reakcji zapalnej, uczestniczy w obronie organizmu gospodarza przed różnorodnymi czynnikami, np. drobnoustrojami. Wyróżniamy trzy drogi aktywacji układu dopełniacza: klasyczną, alternatywną oraz lektynową. Aktywacja układu dopełniacza prowadzi do powstania kompleksu atakującego błonę (MAC) i śmierci litycznej komórki docelowej. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Klasyczna droga aktywacji komplementu, zachodzi za pośrednictwem swoistych immunoglobulin związanych z powierzchnią drobnoustrojów, czyli stanowi element nabytej odporności immunologicznej. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Klasyczna droga aktywcji dopełniacza rozpoczyna się w chwili połączenia kompleksu antygen-przeciwciało (np. antygen E. coli – przeciwciała anty-E. coli) z obecną w surowicy cząsteczką C1q dopełniacza, co prowadzi do dysocjacji kompleksu C1 (C1q, C1r, C1s). Uwolnione proteazy serynowe (C1r, C1s) rozszczepiają kolejne składniki układu dopełniacza (C4 --> C4a, C4b; C2 --> C2a, C2b). Fragmenty C4b i C2a tworzą tzw. konwertazę C3 (C4b2a), która prowadzi do rozszczepienia wielu cząsteczek C3 (C3 --> C3a, C3b). Powstające pod wpływem konwertazy C3 fragmenty C3b są wiązane na powierzchni komórki docelowej. Kompleks cząsteczek C4b2aC3b to tzw. konwertaza C5. W wyniku aktywności konwertazy C5 cząsteczka C5 rozpada się na C5a i C5b. Fragment C5b ulega związaniu z powierzchnią komórki bakteryjnej i indukuje przyłączanie się kolejnych składników kaskady: C6, C7, C8 (insercja w błonę komórkową) oraz wielu cząsteczek C9 (polimeryzacja w błonie komórkowej). Składniki C5b, C6, C7, C8, (C9)n tworzą strukturę określaną jako kompleks atakujący błonę, w skrócie MAC (membrane attack complex). W wyniku depozycji tak dużej liczby cząsteczek (C5b-C9) w obrębie błony komórkowej powstają pory. Klasyczna droga aktywacji układu dopełniacza prowadzi do śmierci litycznej komórki docelowej (bakterioliza). PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Droga alternatywna (properdynowa) - znacznie szybsza, bo aktywowana wniknięciem patogenu przez wrota zakażenia. Ta wrodzona i nieswoista ochrona polega na spontanicznej opsonizacji drobnoustrojów przez cząsteczki C3b dopełniacza, co ułatwia ich pochłanianie przez komórki fagocytarne. Zjawisko opsonofagocytozy zachodzi dzięki obecności na powierzchni komórek fagocytarnych (np. makrofagów) receptorów dla składników dopełniacza (np. CR1 – swoistość w stosunku do C3b i C4b). PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Lektynowa droga aktywacji układu dopełniacza zachodzi z udziałem cząsteczek MBL wiążących oligosacharydy powierzchniowe patogenu. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Aktywacja klasycznej drogi układu dopełniacza zachodzi z udziałem swoistych przeciwciał związanych z powierzchnią antygenu np. bakterii. Lektynowa droga aktywacji układu dopełniacza zachodzi z udziałem cząsteczek MBL wiążących oligosacharydy powierzchniowe patogenu. Alternatywna droga aktywowana jest spontanicznie na skutek zetknięcia obecnych w surowicy cząsteczek C3 układu dopełniacza z drobnoustrojem. Ostatecznie wszystkie drogi aktywacji układu dopełniacza prowadzą do powstania kolejno: konwertazy C3, konwertazy C5 oraz inicjującego śmierć lityczną komórki docelowej kompleksu atakującego błonę (MAC). PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII IMMUNOGLOBULINY PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII IgG • • • • • IgG1, IgG3, po związaniu z np. bakterią wiążą C1q uruchamiają klasyczną drogę aktywacji dopełniacza • opsonizują • do nich należą odpornościowe 9 -14 g/L, najwięcej we krwi, przeciwciała układu Rh 4 podklasy (różnice w Fc) monomery przechodzą przez śródbłonek i łożysko, wydzielane z mlekiem matki PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII IgA • • • • • ok. 1.6 g/L w ślinie, łzach, wydzielinie z nosa, śluzie układu oddechowego, soku żołądkowym („mucosal immunity”), również we krwi mono- lub dimery nie wiążą dopełniacza brak właściwości bakteriobójczych, blokuje przyczepianie się bakterii do błony śluzowej, neutralizuje wirusy i toksyny PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII IgM • • • • • • ok. 0,9 g/L; gł. we krwi pentamer nie przechodzą przez śródbłonek i łożysko, wytwarzane w pierwotnej odpowiedzi immunologicznej gł. w odpowiedzi na zakażenie bakteryjne wiążą C1q dopełniacza do nich należą naturalne izohemaglutyniny układu AB0 PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII IgE (tzw. reaginy) monomery • ok. 0,3 x 10-3 g/L (1000x więcej u atopików), • rzadko jako krążące przeciwciała, częściej na powierzchni bazofili i komórek tucznych tk. łącznej (związane fragmentem Fc) • biorą udział w I typie odpowiedzi immunologicznej (anafilaksja) • biorą udział w „niszczeniu” parazytów • wytwarzane w migdałkach, węzłach chłonnych, śluzówce przewodu pokarmowego • PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII IgD • • • • ok. 0,1 g/L obecne na wielu krążących limfocytach B rola niejasna; związane z powstawaniem i różnicowaniem komórek plazmatycznych i komórek pamięci z limfocytów B (po stymulacji antygenowej) monomery PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Charakterystyka biologiczna przeciwciał • • • • niejednolite czynnościowo, różnią się swoistością immunologiczną, posiadają różną siłę wiązania antygenu, łącząc się z antygenem wchodzą w różne reakcje charakteryzujące się swoistością i odwracalnością (np. precypitacja, aglutynacja, koaglutynacja, liza - Ab kompletne może do fragmentu Fc przyłączyć dopełniacz). PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII W warunkach laboratoryjnych, typową reakcją serologiczną między antygenem i przeciwciałem jest aglutynacja. Aglutynacja dotyczy przeciwciał kompletnych i zachodzi w środowisku 0,9% NaCl. Przeciwciała aglutynujące krwinki w środowisku soli fizjologicznej i temp. pokojowej nazywamy przeciwciałami typu zimnego. Innym widocznym zjawiskiem będącym następstwem reakcji antygen - przeciwciało jest liza krwinek czerwonych. Reakcję tą określa się jako hemolizę, a przeciwciała nazywa się hemolizynami. Wytwarzanie przeciwciał hemolizujących wymaga współdziałania układu komplementu (dopełniacza). Hemolizyny powstają na skutek bodźca antygenowego. Nazywamy je przeciwciałami odpornościowymi lub typu ciepłego, które w temp. 37°C, w obecności komplementu powoduję hemolizę krwinek czerwonych. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Przeciwciała kompletne (typu zimnego, IgM) naturalne regularne (p/ciała ukł. ABO) niekompletne (typu ciepłego) odpornościowe naturalne nieregularne (anty-M., anty-P) W zależności od rodzaju przeciwciał, reakcja aglutynacji wymaga określonych warunków środowiska, temperatury i czasu. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Istnieją dwa rodzaje testu antyglobulinowego wykrywającego przeciwciała (testu Coombs’a): - BTA - bezpośredni test antyglobulinowy, który wykrywa przeciwciała zaabsorbowane in vivo na krwince. Wykonujemy go u noworodka z podejrzeniem konfliktu serologicznego, u chorych z NAIH oraz u biorców krwi w badaniach powikłań poprzetoczeniowych; - PTA - pośredni test antyglobulinowy jest wykrywania niekompletnych przeciwciał surowicy albo do oznaczania antygenów na PTA faza uczulenia krwinek odbywa się laboratoryjnych. stosowany do zawartych w krwinkach. W w warunkach PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Układ grupowy AB0 • • • • • Kodowany przez 3 geny na chromosomie 9. gen 0 jest amorficzny i jest zdominowany przez geny A1, A2 i B gen A1 dominuje nad A2, gen H i jego allel h (19. para chromosomów) dziedziczą się niezależnie od genów A, B, 0, osoby grupy 0 mają na krwinkach czerwonych prekursorowy oligosacharydowy łańcuch H, którego swoistość antygenową nadaje końcowy cukier L-fukoza. Jest on niezbędny do powstania antygenów A i B, których determinanty różnią się tylko jednym końcowym cukrem, odpowiednio: N-acetylogalaktozaminą i D-galaktozą. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • • • • Gen H powoduje powstawanie transferazy H, która przenosi fukozę z galaktozą na prekursor (glikoproteid) powstaje cząsteczka AgH, będącego substancją macierzystą dla pozostałych Ag ukł. AB0 u homozygot hh nie dochodzi do syntezy transferazy H i AgH pomimo obecności genów A i B (fenotyp Bombay) krwinki nie są aglutynowane przez żadną z surowic. W surowicy występują anty-A, anty-B i anty-H, w obrębie antygenu A wyodrębnia się dwie podstawowe odmiany: mocny antygen nazwany A1 (80% osób grupy A i AB) i słaby antygen A2. Inne odmiany antygenu A: A3, Ax, Am występują rzadko. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • • • antygeny grupowe A i B rozwijają się we wczesnym okresie życia płodowego. Istnieje jednak pewna niedojrzałość, zwłaszcza antygenu A, co uniemożliwia ostateczne oznaczenie odmiany grupy krwi płodu. grupy krwi pozostają niezmienione przez całe życie. Jednak pod wpływem pewnych chorób mogą ulec okresowej zmianie. obecność antygenów A, B i H jest związana nie tylko z krwinkami czerwonymi. Występują one również we wszystkich tkankach organizmu, za wyjątkiem tkanki nerwowej, a także w płynach ustrojowych, wydzielinach i wydalinach ( około 80% populacji), PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • przeciwciała układu AB0: anty-A i anty-B produkowane są w wieku niemowlęcym (nie wcześniej niż w 4 miesiącu życia) i noszą nazwę przeciwciał naturalnych regularnych, u niektórych osób spotyka się, poza regularnie występującymi przeciwciałami anty-A i anty-B, nieregularne przeciwciała tego układu: anty-A1 i anty-H. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Występowanie antygenów i przeciwciał w danej grupie krwi zostało określone przez odkrywcę układu AB0 w 1901r. Karola Landsteinera i sformułowane w postaci tzw. reguł Landsteinera: (Nagroda Nobla w 1930 r.) 1. W surowicy zawsze występują przeciwciała dla antygenów nieobecnych w krwinkach. 2. Surowica nie zawiera przeciwciał dla własnych krwinek. • PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Układ grupowy Rh antygeny kodowane przez geny na chromosomie 1 – ramię krótsze (gen RHD koduje antygen D, gen RHCE koduje antygeny: C, c, E, e) – model 2 genów strukturalnych (Tippett 1986r.). Leżące blisko siebie geny RHD i RHCE są ze sobą sprzężone i dziedziczą się łącznie. Ich budowa jest bardzo podobna (homologia). Różnica w genach D i CE dotyczy długości intronu między eksonami 3 i 4 a różnice pomiędzy poszczególnymi allelami CE dotyczy pojedynczych nukleotydów. Determinanty antygenu D stanowią składnik jednego polipeptydu, a determinanty C, c, E, e są umiejscowione na innym. C i c – punktowa mutacja w eksonie 2 genu RHCE ( w pozycji 103 seryna – C, prolina – c) E i e – punktowa mutacja w eksonie 5 genu RHCE ( w pozycji 226 prolina – E, alanina – e) PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • • • • antygeny powstają szybko w życiu płodowym (od 2 m-ca życia płodowego), gen d jest amorficzny? (np. genotyp cde/CdE fenotyp CE) – genotyp osoby D Rh - nie zawiera amorficznego genu d a jest następstwem delecji (ubytku) w parze chromosomów w locus RH (dawne hipotezy Wienera i Fishera Racea zostały obalone) znajdują się wyłącznie na erytrocytach i nie występują w postaci haptenów, Antygen D - występuje u 80% ludności rasy białej (w Polsce 82%), najsilniejszy ze wszystkich antygenów tego układu. Słabsza odmiana Du. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • • Antygen C - występuje u 70% ludności rasy białej. Odmiany: częstszy i silniejszy Cw, bardzo słabe i rzadkie Cu, Cx. Antygen E – występuje u 30% ludności, bardzo słaby (rzadko immunizuje), odmiany Eu i Ew, W krwiolecznictwie największe znaczenie ma antygen D, ponieważ jest on najbardziej immunogenny ze wszystkich antygenów układu Rh. Z tego względu wprowadzono podział populacji na dwie grupy: Rh-plus i Rh-minus. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • Przeciwciała układu Rh mają charakter wyłącznie odpornościowy i pojawiają się w ustroju najczęściej po transfuzji krwi niezgodnej grupowo oraz w następstwie uodpornienia matki antygenami płodu. Są to przeciwciała klasy IgG, niekompletne, czynne w temp. 37°C. • Wykrywanie tych przeciwciał odczynnikiem LEN. • Profilaktyka konfliktu serologicznego immunoglobulina anty- D. - test enzymatyczny w układzie Rh z - PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Dalsze układy grupowe krwinek czerwonych. • • • • • • • Kell (K, k) (antygen K ma dużą immunogenność) Duffy (Fya, Fyb) Kidd (Jka, Jkb) Lewis (Lea, Leb) P (P1, P2) MNSs (M, N, S, s) Lutheran [Lu(a-, b+); Lu (a+, b+)] PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Przetaczanie krwi i jej pochodnych Serologiczną podstawa krwiolecznictwa są następujące zasady: 1. Należy przetaczać krew zgodną w zakresie antygenów układu AB0 i antygenu D z układu Rh. 2. Przetaczana krew nie może zawierać antygenów reagujących z przeciwciałami biorcy ani przeciwciał reagujących z krwinkami biorcy. 3. Jeżeli biorca kiedykolwiek wytworzył allo- lub autoprzeciwciała należy dobierać mu krew fenotypowo zgodną z wszystkimi antygenami układu Rh i antygenem K z układu Kell. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII Próba zgodności W próbie zgodności przeprowadzamy badanie surowicy biorcy z krwinkami dawcy w teście enzymatycznym LEN oraz w teście antyglobulinowym metodą LISS lub klasyczną metodą probówkową. Równocześnie wykonujemy badanie kontrolne w tych testach: (surowica biorcy + krwinki biorcy). Uzupełnieniem próby zgodności jest kontrola antygenów układu AB0 biorcy i dawcy oraz kontrola antygenu D u biorcy i dawcy, w przypadku gdy biorca jest Rh minus. Oznaczając grupę krwi biorcy i dawcy przeprowadzamy badanie na obecność przeciwciał odpornościowych w ich surowicy. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • • • • Konflikt w układzie AB0 stwierdzamy gdy w surowicy matki wykrywamy odpornościowe przeciwciała anty-A lub anty-B, a krwinki noworodka posiadają odpowiedni antygen odziedziczony po ojcu, przeciwciała klasy IgG pojawiają się bez wcześniejszej immunizacji i dlatego ChHN może zdarzyć się już w pierwszej ciąży, ryzyko ChHN w przypadku konfliktu w układzie AB0 wynosi 30% (niedojrzałość antygenów w krwinkach płodu i u noworodka), najczęściej ChHN AB0 zdarza się u dzieci z grupą krwi A lub B urodzonych przez matki z grupą krwi 0. PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • • • Konflikt w układzie Rh zachodzi wtedy, gdy istnieje niezgodność serologiczna pomiędzy matką a płodem w zakresie antygenów z układu Rh. Najwięcej ciężkich przypadków ChHN powodują przeciwciała anty-D. konflikt w zakresie antygenu D występuje wówczas, gdy w surowicy matki Rh-minus znajdują się przeciwciała anty-D, a krwinki płodu zawierają antygen D. Antygen D jest bardzo immunogenny (wystarczy mniej niż 0,1cm3 krwi płodu), ChHN spowodowana przeciwciałami anty-D rzadko zdarza się w pierwszej ciąży. Immunizacja antygenem D zdarza się rzadziej gdy istnieje niezgodność matki z dzieckiem w układzie AB0, PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • • • • jeżeli u matki zostały wykryte przeciwciała obowiązuje kontrola miana przeciwciał raz w miesiącu lub częściej. Wzrost miana przeciwciał sugeruje niebezpieczeństwo wystąpienia ciężkiej postaci ChHN, a nawet wewnątrzmacicznej śmierci płodu. po porodzie oznaczamy u noworodka antygeny układu AB0 i Rh oraz BTA. W ChHN spowodowanej przeciwciałami antyRh BTA jest silnie dodatni. Podstawą do rozpoznania ChHN jest: wykrycie antygenu u noworodka, który spowodował uodpornienie matki, dodatni wynik BTA, PODSTAWY IMMUNOLOGII I SEROLOGII • zasadniczym leczeniem ChHN w układzie Rh jest transfuzja wymienna. Przetaczamy krew zgodną z krwią dziecka w układzie AB0, a w układzie Rh nie zawierającą antygenu do którego matka wytworzyła przeciwciała. Profilaktyka konfliktu Rh D po porodzie. Polega ona na biernym wprowadzeniu przeciwciał anty-D do organizmu kobiety z układem Rh-minus w celu zabezpieczenia jej przed uodpornieniem krwinkami płodu z układem Rh-plus. W powszechnym użyciu jest preparat o nazwie Gamma anty-D.
