AZ ANTIGÉN FOGALMA ÉS SAJÁTSÁGAI IMMUNOLÓGIAI FOGALOM Bármilyen kémiai szerkezet Oldott vagy részecske természetű Egyszerű vagy összetett Szervezetben képződő vagy külső környezetből bejutó Genetikailag saját vagy nem saját Természetes vagy mesterséges

Definíciók Immunogén: bármely anyag, mely specifikus immunválaszt vált ki Antigén (Ag) - bármely olyan anyag, amelyet az érett immunrendszer felismer és vele szemben specifikus, fajlagos módon reagál. antigenitás - specifikus reakcióképesség az immunrendszer sejtjeivel vagy molekuláival immunogenitás – immunválaszt kiváltó képesség tolerogenitás – toleranciát kiváltó képesség Három sajátossága van az antigéneknek Tolerancia: immunológiai válaszképtelenség Az antigén az immunogén azon része mellyel reagálnak az immunválaszban részt vevő anyagok

A KOMPLEX ANTIGÉNEK (elvi) FELÉPÍTÉSE Antigén determináns (epitóp) az antigén azon része, amelyet egy adott immunglobulin (B-sejt receptor, ill. ellenanyag), vagy T-sejt receptor felismerni képes Hordozó az antigén immunglobulinnal vagy T-sejt receptorral közvetlenül nem reagáló része Antigén determináns=epitóp Hordozó: karrier Haptén: Ezek a fogalmak csak az antigén és egy adott immunglobulin vagy T-sejt receptor viszonylatában értelmezhetők!

Antigén determináns / Epitóp Az antigén molekula azon része, melyet egy adott immunglobulin (B sejt receptor vagy antitest) vagy T sejt receptor felismer.

Az immunogenitást befolyásoló tényezők I. Idegen-saját (filogenetikai távolság) Méret Genetikai háttér faji hovatartozás egyéni különbségek Életkor Fizikai állapot (pl. immunodefficiencia) Méret: minél nagyobb annál jobb  immunogenitás

Az immunogenitást befolyásoló tényezők II. Dózis Bevitel módja és útja Intradermális/szubkután > intravénás > orális > intranazális Adjuvánsok fokozzák az immunrendszer antigén ingerre adott válaszát (pl: aluminiumsók, LPS, Freund-adjuváns, TLR ligandumok) HATÁSUK ÖSSZETETT - depo hatás – lassú antigén felvétel az antigén prezentáló sejtek által a természetes immunitás aktiválása - Járulékos sejtek aktivációja

Az immunogenitást befolyásoló tényezők III. Fizikai állapot - részecske (sejt, kolloid) vagy oldott - denaturált vagy natív Lebonthatóság - antigén prezentáció APC által A T sejt independens komponensek sokkal kevésbé bomlanak le

Az immunogenitást befolyásoló tényezők IV. Kémiai szerkezet: Fehérjék: fehérjék, lipoproteinek, glikoproteinek. Általában nagyon jó antigének Poliszacharidok: lipopoliszacharidok, poliszacharidok immunogének. A B sejtek ismerik fel, a T sejtnek nem prezentálja a B sejt. Nukleinsav: nagyon gyenge az immunogenitásuk. Azonban az egyszálú DNS vagy fehérje+nukleinsav erősen immunogén lehet! Lipidek: általában nem immunogének, de lehetnek haptének

AZ ANTIGÉN DETERMINÁNSOK TÍPUSAI felszíni/hozzáférhető determináns konformációs determinánsok Ab2 Ab1 lineáris determináns hasítás adott aminosav szekvencia denaturáció rejtett/feltárt determináns új/neoantigén determináns A lineáris determináns elég megtévesztő – itt is a konformáció a lényeg! Az APC-s ábra után vissza kellene térni ehhez az ábrához a neoantigének és a lineáris determinánsok miatt Lineáris determináns: az egymás melletti aminosavak szekvenciája határozza meg konformációs/lineáris determinánsok

T sejt epitóp B sejt epitóp (T sejtek ismerik fel) peptidek (8-23 aminosav) (szigorú méretbeli kötöttség!) APC által történő bemutatás szükséges (MHC) (B sejtek ismerik fel) fehérjék szénhidrátok lipidek DNS szteroidok stb. - mesterséges vegyület is lehet! szöveti vagy oldott

Antigén prezentáció A poliszaharidok nem prezentálódnak!

A B SEJTEK AKTIVÁLÁSA A T SEJTEK KÖZREMŰKÖDÉSE NÉLKÜL – „Tímusz independens antigének” T INDEPENDENS ANTIGÉN TI-1 T INDEPENDENS ANTIGÉN TI-2 B SEJT Az antigén különböző részei a BCR-hez és más sejtfelszíni receptorokhoz (pl. LPS-kötő receptor /CD14) egyidejűleg kötődnek Sűrűn elhelyezkedő, ismétlődő, azonos epitópok (polimer szerkezet) (pl. szénhidrát komponensek a mikroorganizmusok falában) BCR keresztkötéseket hoznak létre B SEJT AKTIVÁCIÓ (extra aktivációs szignál) (extenzív receptor aggregáció)

T-sejttől független B sejt aktiválás

A B sejtek képesek felismerni a natív antigéneket A T sejtek csak az előzetesen lebontott, feldolgozott majd prezentált antigéneket képesek felismerni Ig (antitest) BCR (mIg)

A komplex makromolekulák általában számos epitóppal bírnak

ANTIGÉN FELISMERÉS = SEJT AKTIVÁLÁS ! The antibodies that bind to exposed and accessible molecules on the surface of a pathogen are generally more effective. ! The binding of an antigen to an antibody is based solely on non-covalent forces: Van der Waals forces and hydrophobic interactions accompanied by electrostatic forces (salt bridges) and hydrogen bonds between the chemical group on the antigen and particular amino acid residues on the antibody.

Szuperantigének Konvencionális Antigén Szuperantigén Fehérjék, melyek több – megfelelő TCR-t hordozó – T-sejthez tudnak kötődni és aktiválják azokat. Konvencionális Antigén Szuperantigén Pl: Staphylococcus enterogén toxin, Staphylococcus toxikus sokk protein (toxikus sokk szindróma) Monoklonális/Oligoklonális T sejt válasz 1:104 - 1:105 (107 / 1011 Poliklonális T sejt válasz 1:4 - 1:10 1010 / 1011) aktivált T sejt

SZUPERANTIGÉNEK Olyan mikrobiális fehérjék, melyek több – megfelelő TCR-t hordozó – T-sejthez tudnak kötődni és aktiválják azokat, s ezáltal poliklonális aktiválást eredményeznek (ez akár érintheti a CD4 +T sejtek 2-20%-át is) Következmény:  masszív citokin termelés és felszabadulás IL-1, IL-2, TNF-α  SHOCK + a hasznos adaptív immun választ szuppresszálja! A szuperantigének aspecifikus módon kapcsolódnak az MHC és TCR molekulákhoz, stabilizálják ezek kapcsolatát, ezáltal aktivációs szignalizáció indul meg a T-sejtekben

Szuperantigének Példák Staphylococcus enterotoxinok Staphylococcus toxic shock toxin Staphylococcus exfoliating toxin Streptococcus pirogén exotoxinok In patients undergoing immune suppressive treatment, suffering from staphylococcal food toxicity, or in patients with severe burn injuries, the S. aureus can be life-threatening, causing toxic shock and Disseminated Intravascular Coagulation (DIC). Therefore, it is very important to know the local and actual resistency profile! (The early and successful empirical antibiotic treatment together with correct resistency profiling can be life-saver for these patients!

HAPTÉNEK Kis méretű molekulák, amelyek önmagukban nem képesek immunválaszt indukálni (pl. gyógyszerek, reaktív vegyületek) - haptén (i.e. DNP: dinitrofenil) 1. + Szerintem a + jel itt a reaktív ellenanyagok jelenlétét jelenti , nem feltétlenül azt, hogy az egér „új immunválaszt csinál” hordozó + haptén 2. + haptén immunizált

AZ EGYSZERŰ ANTIGÉNEK ELLEN IRÁNYULÓ ELLENANYAGOK TÍPUSAI hordozó+haptén ellenanyag/antitest hordozó specifikus haptén specifikus hordozó+haptén specifikus

Gyógyszerek mint haptének A gyógyszerek által kiváltott immunválaszok függetlenek a gyógyszer dózisától. Gyógyszer indukált hemolitikus anaemia A gyógyszer hapténként viselkedik és a vvt-k felszínéhez tapad, amely így komplex antigénként funkcionál (pl. nagy dózisú penicillin, cephalosporinok, tetracyclin – Fontos! A vörösvértest önmagában nem antigén és nem immunogén!) Gyógyszer indukált thrombocytopénia Kinin típus: A gyógyszer hapténként viselkedik, vagy a thrombocyták membrán komponenseinek (ált. GPIIb/IIIa) szerkezete megváltozik és neoantigének keletkeznek. Heparin indukált thrombocytopenia: heparin önmagában, vagy a thrombocyta factor 4 (Pf4)-el együtt immunválaszt vált ki.

Az innate/veleszületett immunrendszer által felismert determinánsok PAMP - PRR (ez minden reakció alapja) A mikróba sejtfalának alkotói - komplement rendszer - opszonizálás, komplement aktiváció Mannóz tartalmú-szénhidrátok - mannóz-kötő fehérjék –opszonizáció, komplement aktiváció Polyanionok - scavenger receptorok – Fagocitózis Lipoproteinek, sejtfal komponensek (Gram + baktérium) - TLR-2 - Makrofág aktiváció, gyulladásos citkoinek szekréciója dsRNS - TLR-3 - antivirális interferonok termelése LPS (Gram - baktérium) - TLR-4 - Makrofág aktiváció, gyulladásos citkoinek szekréciója Flagellin (baktérium) - TLR-5 - Makrofág aktiváció, gyulladásos citkoinek szekréciója egyszálú virális RNS - TLR-7 – antivirális interferon termelése CpG tartalmú DNA - TLR-9 - Makrofág aktiváció, gyulladásos citkoinek szekréciója

Gyakorlati példa (pl. Prevenar - pneumokokkusz vakcina) Baktériumok elleni immunizálásnál problémát jelent, hogy a vakcinában felhasználandó tisztított bakteriális poliszaharidok nem aktiválnak T sejteket, így nem jön létre memória B sejt válasz Ezért sok poliszaharid vakcinában a cukorláncokat fehérjéhez konjugálják, hogy T sejt dependens választ tudjon kiváltani. Egy ilyen célra használt fehérje a CRM197  módosított diftéria toxin (toxoid): az eredeti fehérje egy aminosavát kicserélték (Glu  Gly) ami így nem toxikus. (De megőrzi az immunogenitását és a toxin ellenes blokkoló Ab választ is indukál.) Glu  Gly toxin toxoid toxoid toxoid poliszaharidok

toxoidból származó peptid A poliszecharid epitopot felismerő B sejt képes a hordozó fehérje peptidjeit prezentálni a T sejteknek toxoidból származó peptid toxoid poliszaharid MHCII TCR BCR T sejt B sejt citokinek (SLE vonatkozás: bakteriális DNS-fehérje komplexek  anti-DNS ellenanyagok)