V nadaljevanju boste izvedeli, kaj je antigen, kako sodeluje z imunskimi celicami in kako limfociti B in T zaznavajo ter se odzivajo nanj. Razloženi bodo receptorji antigenov, signalne poti ter mehanizmi, ki uravnavajo delovanje imunskega sistema.
Antigen: osnovne informacije
Potrebujete hiter pregled? Tukaj je preprosta razlaga:
🟠 Antigen je molekula, ki sproži imunski odziv. Nahaja se v bakterijah, virusih, toksinih in drugih snoveh.
🟠 Receptorji limfocitov B (BCR) prepoznajo antigen neposredno v telesnih tekočinah, medtem ko receptorji limfocitov T (TCR) zaznavajo njegove fragmente, vezane na MHC molekule.
🟠 Receptorji antigenov imajo specifična vezavna mesta za antigen in signalne beljakovine, ki sprožijo aktivacijo imunskih celic.
🟠 Imunski sistem natančno uravnava ravnovesje med aktivacijo in zaviranjem, da lahko učinkovito uničuje patogene in hkrati prepreči napade na zdrave celice.
Kaj je antigen?
Antigen je molekula, ki v telesu sproži imunski odziv. Lahko izvira iz bakterij, virusov, gliv ali iz okolja, na primer iz cvetnega prahu ali toksinov. Imunski sistem jih prepozna s pomočjo posebnih receptorjev na limfocitih B (BCR) in limfocitih T (TCR), ki zaznajo specifične molekularne vzorce.
Obstajajo antigeni, ki nastajajo v telesu – imenujemo jih lastni antigeni. V normalnih razmerah jih imunski sistem ne napada, vendar se lahko to spremeni pri avtoimunskih boleznih. Tujki, kot so bakterije in virusi, imajo tuje antigene, ki sprožijo močan imunski odziv. Posebna skupina so hapteni – molekule, ki same ne morejo povzročiti imunskega odziva, vendar postanejo imunogene, ko se vežejo na večje beljakovine.
Limfociti B prepoznajo antigene neposredno v telesnih tekočinah, medtem ko limfociti T reagirajo le na tiste, ki so vezani na molekule glavnega histokompatibilnostnega kompleksa (MHC). Tako imunski sistem razlikuje med telesu lastnimi in tujimi celicami ter se ustrezno odzove.
Kako se antigeni predstavijo imunskemu sistemu
Limfociti T ne zaznajo antigenov neposredno, temveč jih morajo najprej predstaviti posebne celice imunskega sistema. Te antigen predstavitvene celice (APC), kamor sodijo dendritične celice, makrofagi in limfociti B, razgradijo patogene in njihove antigene povežejo z molekulami glavnega histokompatibilnostnega kompleksa (MHC) molekule. Na ta način antigen postane prepoznaven za limfocite T, ki se nato aktivirajo.
Poznamo dva glavna načina predstavitve antigenov:
MHC razred I: prikazuje antigene, ki nastajajo v okuženih celicah (na primer virusne beljakovine). Te antigene prepoznajo CD8+ limfociti T, ki nato uničijo okužene celice.
MHC razred II: predstavlja antigene, ki prihajajo iz zunanjega okolja (npr. deli bakterij). Ti antigeni aktivirajo CD4+ limfocite T, ki pomagajo pri usklajevanju imunskega odziva.
Takšen sistem zagotavlja, da se imunski sistem odzove samo takrat, ko je to potrebno. Če antigen ne bi bil pravilno predstavljen, limfociti T ne bi mogli prepoznati okuženih ali nenormalnih celic, kar bi oslabilo obrambo telesa pred okužbami.
Kako delujejo receptorji antigenov
Receptorji za antigen na limfocitih B in T omogočajo prepoznavanje škodljivih molekul in sprožitev imunskega odziva. Ti receptorji imunskim celicam omogočajo zaznavanje bakterij, virusov in drugih patogenov. Vsak receptor sestavljata dve ključni komponenti: verige, ki prepoznajo antigen, ter signalne beljakovine, ki sprožijo nadaljnjo aktivacijo imunskih celic.
Receptorji limfocitov B (BCR) se vežejo na celotne antigene v telesnih tekočinah. Po aktivaciji limfociti B začnejo tvoriti protitelesa, ki specifično prepoznajo in nevtralizirajo patogene. Receptorji limfocitov T (TCR) zaznajo samo fragmente antigenov, ki so vezani na molekule glavnega histokompatibilnostnega kompleksa (MHC) na površini okuženih ali nenormalnih celic. Tako limfociti T bodisi uničijo okužene celice bodisi uravnavajo odziv drugih imunskih celic.
Zgradba receptorja določa njegovo funkcijo. BCR sestavljajo težke in lahke verige, medtem ko TCR tvorita alfa in beta verigi. Oba tipa receptorjev za prenos signalov v celico potrebujeta dodatne beljakovine, ki omogočajo aktivacijo imunskih procesov.
| Lastnost | Receptor limfocitov B (BCR) | Receptor limfocitov T (TCR) |
| Vrsta antigena | Prosto gibajoče se molekule | Fragmenti, vezani na MHC |
| Aktivacija | Tvori protitelesa | Aktivira imunske celice |
| Zgradba | Težke in lahke verige | Alfa in beta verige |
Zgradba receptorjev antigenov
Specifični receptorji na limfocitih B in T omogočajo prepoznavanje specifičnih molekul in sprožitev imunskega odziva. Čeprav imata obe vrsti receptorjev enako funkcijo, je njuna zgradba prilagojena različnim načinom prepoznavanja antigenov in prenosu signalov v celico.
Zgradba receptorja limfocitov B (BCR)
Receptorji limfocitov B so imunoglobulini, sestavljeni iz dveh težkih in dveh lahkih verig. Variabilni deli teh verig določajo, katere antigene receptor prepozna in se nanje veže. Ker je njegov citoplazemski del prekratek, da bi neposredno sprožil signalizacijo, se za prenos signalov zanaša na beljakovini Igα in Igβ.
Težke in lahke verige skupaj tvorijo specifično vezavno mesto za antigen.
Igα in Igβ vsebujeta ITAM zaporedja (imunoreceptorska tirozinska aktivacijska zaporedja), ki sprožijo signalne poti po vezavi antigena.
Membranska in izločena oblika: BCR ostane na površini nezrelih limfocitov B, po aktivaciji pa se spremeni v izločena protitelesa.
Zgradba receptorja limfocitov T (TCR)
Receptorji na limfocitih T so sestavljeni iz TCRα in TCRβ verig, ki prepoznajo antigen, vezan na molekule glavnega histokompatibilnostnega kompleksa (MHC) na drugih celicah. TCR se za razliko od BCR ne more vezati na prosto gibajoče se antigene.
CD3 kompleks: vsebuje beljakovine CD3γ, CD3δ in CD3ε, ki stabilizirajo receptor in omogočajo prenos signalov.
ζ verige: zagotavljajo dodatno signalizacijo s pomočjo več ITAM zaporedij.
Razlike v primerjavi z BCR: TCR vedno ostane na površini celice in deluje le ob prisotnosti antigenov, ki jih predstavijo MHC molekule.
Kako receptorji antigenov sprožijo signalne poti
Ko antigen pride v stik z receptorjem na limfocitu B ali T, se v celici sproži zaporedje signalnih dogodkov, ki usmerjajo imunski odziv. Ti procesi omogočajo, da se aktivirajo ustrezne signalne poti, kar imunskim celicam omogoča pravočasno prepoznavanje in uničenje patogenov.
ITAM motivi in začetek signalizacije
Imunoreceptorski tirozinski aktivacijski motivi (ITAM) so posebna zaporedja v antigenih receptorjih, ki sprožijo znotrajcelično signalizacijo. Vsebujejo dve tirozinski ostanki, ki ju ob vezavi antigena fosforilirajo kinaze iz Src družine.
ITAM motivi so prisotni v različnih antigenih receptorjih. Pri limfocitih B jih najdemo v Igα in Igβ, medtem ko so pri limfocitih T del CD3 in ζ verig.
Za aktivacijo signalizacije se v limfocitih B aktivirajo kinaze Fyn, Lyn in Blk, pri limfocitih T pa Lck in Fyn. Te kinaze omogočajo prenos signala v celico in nadaljnjo aktivacijo imunskega odziva.
Celoten proces signalizacije poteka v več korakih. Najprej se antigen veže na receptor, kar sproži fosforilacijo ITAM. Nato se na fosforilirane ITAM vežejo kinaze, ki aktivirajo signalne poti. S tem se signal ojača in prenese naprej, kar vodi do aktivacije imunskega sistema.
Ojačanje signala prek kinaz
Ko je ITAM fosforiliran, se nanj vežejo tirozinske kinaze, ki okrepijo signal in ga prenesejo naprej. Pri limfocitih T se aktivira ZAP-70, ki se veže na fosforilirane ITAM v kompleksu CD3 in ζ verig. To sproži dodatne signalne poti, ki omogočajo nadaljnjo aktivacijo imunskega odziva.
Pri limfocitih B ima podobno vlogo kinaza Syk, ki se veže na ITAM v Igα in Igβ ter sproži signalizacijo. Aktivirane kinaze nato vplivajo na dodatne signalne beljakovine, kot sta LAT in SLP-76 pri limfocitih T ter BLNK pri limfocitih B.
S tem se signal učinkovito razširi, kar okrepi imunski odziv in izboljša sposobnost imunskega sistema za prepoznavanje in odstranjevanje patogenov.
Koreceptorji, ki izboljšajo signalizacijo
Koreceptorji pomagajo stabilizirati receptorje in povečajo učinkovitost signalizacije, kar izboljša prepoznavanje antigenov.
Vloga koreceptorjev pri limfocitih T: CD4 (MHC razred II) in CD8 (MHC razred I) omogočata, da se kinaza Lck približa ITAM, kar pospeši fosforilacijo.
Vloga koreceptorjev pri limfocitih B: CD19/CD21 prepoznata antigene, ki so prekriti s komplementom, in izboljšata aktivacijo receptorjev.
Z njihovo pomočjo imunske celice hitreje in bolj natančno prepoznajo grožnje ter sprožijo ustrezen odziv. Tako lahko imunski sistem učinkovito zazna in odstrani tuje molekule.
Uravnavanje signalizacije antigenih receptorjev
Imunski sistem natančno uravnava aktivacijo, da prepreči premočne ali prešibke odzive. Aktivacijske poti okrepijo imunski odziv proti okužbam, medtem ko zaviralni mehanizmi omejujejo prekomerno delovanje, ki bi lahko vodilo v avtoimunske bolezni.
Zaviralni signali in ITIM motivi
Nekateri receptorji v imunskih celicah zavirajo aktivacijo in tako preprečujejo prekomerne odzive. To dosežejo z privabljanjem fosfataz, ki odstranijo fosfatne skupine s signalnih molekul in na ta način ustavijo signalizacijo. CTLA-4 tekmuje s CD28 za vezavo na antigen predstavitvenih celicah, s čimer omejuje aktivacijo limfocitov T. FcγRIIB-1 zavira signalizacijo limfocitov B, kadar se veže na protitelesa, kar preprečuje nepotrebno aktivacijo. PIR-B zmanjšuje delovanje imunskih celic prek fosfataz, kot sta SHP-1 in SHP-2, ki odstranjujeta fosfatne skupine s kinaz in prekinejo signalne poti. SHIP pa s spreminjanjem membranskih lipidov preprečuje nadaljnjo signalizacijo, kar omogoča nadzorovano prekinitev imunskega odziva.
Ravnovesje med aktivacijo in zaviranjem
Imunski sistem nenehno prilagaja signalizacijo, da prepreči škodljive posledice. Prekomerna aktivacija lahko povzroči avtoimunske bolezni, pri katerih telo napada lastne celice, medtem ko premočno zaviranje oslabi obrambo proti okužbam. Aktivatorji, kot so ITAM, ZAP-70, Syk, LAT in BLNK, spodbujajo signalizacijo, medtem ko zaviralni mehanizmi, kot so ITIM, SHP-1, SHIP, CTLA-4 in FcγRIIB-1, preprečujejo pretirano delovanje imunskih celic. To ravnovesje omogoča učinkovit odziv na patogene brez nepotrebne škode za zdrava tkiva.
Imunski spomin in prilagodljiva imunost
Po okužbi si imunski sistem zapomni antigen in je ob ponovnem stiku pripravljen na hitrejši odziv. Spominski limfociti B in T ostanejo v telesu in ob ponovni okužbi omogočijo hiter in močan imunski odziv, pogosto še preden se razvijejo simptomi.
Spominski limfociti B: ob ponovnem stiku z antigenom hitro začnejo proizvajati protitelesa. Te celice zagotavljajo dolgotrajno imunost po okužbah ali cepljenju.
Spominski limfociti T: hitro prepoznajo okužene celice in jih uničijo ali pa aktivirajo druge imunske celice. V telesu lahko ostanejo več let in zagotavljajo hiter odziv na že poznane patogene.
Ta prilagodljivost imunskega sistema je osnova za delovanje cepiv. S tem, ko telo pride v stik z neškodljivo obliko antigena, nastanejo spominske celice, ki imunskemu sistemu omogočajo, da ob naslednjem stiku z okužbo hitro in učinkovito odreagira.
Antigeni in imunski odziv: individualne inštrukcije
Imate težave z antigeni in signalizacijo imunskega sistema? Niste edini. Mnogi dijaki težko povežejo delovanje antigenskih receptorjev z obrambnimi mehanizmi telesa. Zasebne inštrukcije vam lahko pomagajo razumeti, kako delujejo receptorji limfocitov B in T, kako poteka aktivacija kinaz ter kako se sprožijo signalne poti imunskega sistema.
Če potrebujete inštrukcije biologije ali imunologije Celje, boste dobili jasne in sistematične razlage, ki vam bodo pomagale razumeti, kako imunske celice prepoznajo nevarnosti in nanje odreagirajo. Ne glede na to, ali imate težave z razumevanjem snovi ali se pripravljate na izpit, individualne ure omogočajo, da postavljate vprašanja brez pritiska in dobite odgovore, ki jih resnično razumete.
Se vam zatika pri fosforilaciji ITAM ali funkciji koreceptorjev? Inštruktor molekularne biologije Maribor vam bo snov razložil na način, ki bo logičen in razumljiv. S praktičnimi vajami in vprašanji iz preteklih izpitov boste snov povezali v celoto in se je naučili uporabljati, ne le pomniti.
Rezervirajte zasebne ure biologije, molekularne biologije ali imunologije v različnih krajih po Sloveniji, kot je Kranj, Koper, Ljubljana in številni drugi, na meet’n’learn in si zagotovite individualno pomoč pri učenju. Dober inštruktor zna tudi najzahtevnejše teme predstaviti na jasen način, kar vam omogoča boljše razumevanje in samozavestnejši pristop k preverjanju znanja.
Iščete dodatno gradivo? Oglejte si naše biološke spletne učbenike, kjer najdete koristne razlage in primere. Če želite dodatno razlago, vas izkušen inštruktor lahko vodi skozi najtežje teme s potrpežljivostjo in natančnostjo.
Antigen: pogosta vprašanja
1. Kaj je antigen?
Antigen je molekula, ki v telesu sproži imunski odziv. Lahko gre za beljakovine virusov, bakterij ali toksinov.
2. Kako receptorji limfocitov B (BCR) prepoznajo antigene?
Receptorji limfocitov B se vežejo neposredno na prosto gibajoče se antigene v telesnih tekočinah.
3. Kako receptorji limfocitov T (TCR) zaznajo antigene?
Receptorji limfocitov T prepoznajo fragmente antigenov, ki so vezani na molekule glavnega histokompatibilnostnega kompleksa (MHC).
4. Kaj se zgodi, ko se antigen veže na receptor?
Ob vezavi antigena se sprožijo signalne poti, ki aktivirajo imunske celice.
5. Kakšna je vloga ITAM motivov v antigenih receptorjih?
ITAM motivi sprožijo signalizacijo z vezavo tirozinskih kinaz, ki aktivirajo imunski odziv.
6. Kako koreceptorji izboljšajo signalizacijo antigenih receptorjev?
Koreceptorji, kot sta CD4/CD8 pri limfocitih T in CD19/CD21 pri limfocitih B, okrepijo aktivacijo receptorjev in povečajo občutljivost celic na antigene.
7. Kaj so ITIM motivi in kako vplivajo na signalizacijo?
ITIM motivi privabljajo fosfataze, kot sta SHP-1 in SHIP, ki zavirajo prekomerno aktivacijo imunskega sistema.
8. Zakaj imunski sistem uravnava signalizacijo antigenih receptorjev?
Natančen nadzor signalizacije preprečuje škodljivo prekomerno aktivacijo in ohranja ravnovesje med obrambo proti patogenom in zaščito lastnih tkiv.
Viri:
1. NIH
2. Britannica
3. Wikipedia
