Immunologi Notes PDF

Introduktion: immunologi Immunförsvaret finns för att kroppen måste kunna försvara sig mot angrepp från främmande patogener t.ex bakterier, virus och svampar. Vi infekteras av patogena mikroorganismer via framför allt fyra olika sätt: - - - - Huden är normalt sett en stark och motståndskraftig b...

Introduktion: immunologi Immunförsvaret finns för att kroppen måste kunna försvara sig mot angrepp från främmande patogener t.ex bakterier, virus och svampar. Vi infekteras av patogena mikroorganismer via framför allt fyra olika sätt: - - - - Huden är normalt sett en stark och motståndskraftig barriär men om den går sönder t.ex vid ett sår eller insektsstick bryts barriären och blir ett inträde för mikroorganismer. Vi andas in olika smittoämnen som finns i luften t.ex coronavirus och smittämnet hamnar på lungepitelet och kan träda in i kroppen via t.ex receptorer på lungepitelceller. Födan vi äter är inte steril utan kan innehålla patogener som via magtarmkanalen kan absorberas och infektera kroppen. I mag-tarmkanalens slemhinnor finns dock ett effektivt immunförsvar som i stor utsträckning skyddar oss från patogener som intas via föda. Uro-genitalorganen står i öppen förbindelse med utsidan av kroppen även om organen ligger inne i kroppen och genom detta kan patogener ta sig in i kroppen. Immunsystemet är ett sammanfattande namn på organ, celler och molekyler. Immunsystemets organ delas in i: o o Primära lymfoida organ vilket är de organ där immunceller produceras och bildas: - Thymus lokaliseras bakom bröstbenet och är nödvändigt för produktion av Tlymfocyter. - Benmärgen finns utspridd i våra långa rörben och i bröstbenet och utgör födelseplatsen för alla hematopoietiska celler alltså alla celler som hör till immunsystemet. I sekundära lymfoida organ sker interaktioner mellan smittämnen och immunsystemets celler: - Lymfkörtlar/lymfknutor - Mjälte - MALT (mucosa associerad lymfoid vävnad) finns i bland annat tarmslemhinnan och kallas där för Peyerska plack. - Tonsiller Immunceller: o o o o B- och T-lymfocyter Dendritiska celler Makrofager Granulocyter Molekyler produceras ofta av celler i immunsystemet: o o o Antikroppar Cytokiner Komplement Hematopoes Hematopoesen är bildandet av alla blodceller och där även alla immunceller. Hematopoesen börjar med hematopoietiska stamceller som har förmågan att determineras i två olika riktningar. Stamcellerna kan antingen determineras till en myeloid progenitorcell eller till en lymfoid progenitorcell. Lymfoida progenitorceller kan utvecklas till dendritiska celler i perifer vävnad. Om en lymfoid progenitorcell vandrar in i thymus kan den differentieras till en T-cells progenitor som sedan kan utvecklas till en Th-cell (T-hjälparcell) eller en Tc-cell (cytotoxisk T-cell). Lymfoida progenitorceller kan även differentieras till en B-cells progenitor som utvecklas till mogna B-celler perifert. Lymfoida progenitorceller kan även differentieras till sk innate lymphoid cells från vilken NK-celler bildas (natural killer cells). Den myeloida progenitorcellen kan liksom den lymfoida ge upphov till dendritiska celler men även till tre olika typer av granulocyter, mastceller, mekakaryocyter samt erytrocyter. De tre olika granulocyterna är neutrofila, eosinofila (sura) och basofila. Dessa namnges efter de granula som finns i dess cytoplasma. Av granulocyterna är neutrofila granulocyter vanligast. Mastceller är viktiga vid allergi eftersom det är dessa celler som ger symptom vid allergi. Megakaryocyter räkas inte till immunförsvaret men kommer från den myeloida progenitorcellen och dessa kan knoppa av delar av sin cytoplasma och bilda trombocyter. För att immunceller ska kunna försvara kroppen mot främmande antigener måste de träffas och få en chans att samverka. Detta sker i sekundära lymfoida organ så som lymfkörtlar, mjälte, tonsiller eller peyerska plack. Lymfkörtlar Lymfkörtlar består av en omgivande kapsel som håller samman alla celler i körteln. Cellerna i lymfknutor är inte bundna till varandra utan lockas av molekyler till att samlas i olika zoner. Detta ger att det i lymfknutor finns olika regioner som innehåller en dominerande celltyp. B-cells zoner som även kallas folliklar innehåller främst B-celler, andra regioner som företrädelsevis innehåller T-celler kallas för parakortex eller T-cells zoner. Antigen är något främmande som immunförsvaret reagerar på t.ex virus, bakterier eller pollen om man är allergisk. Afferenta lymfkärl leder in lymfvätska i lymfknutor. Normalt innehåller dessa kärl endast lymfvätska dvs extracellulärvätska men om vi t.ex skär oss i fingret och det kommer in ett smittoämne via såret kan detta transporteras via lymfan och lymfkärl till en lymfkörtel. Ytterligare ett sätt som antigen kan komma in i lymfknutor via är genom att de i huden fångas upp av t.ex dendritiska celler som transporterar antigenet via lymfkärl till lymfknutan och där lämnar av antigenet. När ett antigen kommer in i en lymfknuta kan både T-celler och B-celler reagera och känna igen det främmande smittämnet och samverka för att försvara kroppen genom att ge upphov till en reaktion där vissa celler skickas ut i kroppen till det infekterade området t.ex ett sår i fingret. En lymfknuta fungerar som en filterstation som hela tiden filtrerar lymfa och fångar upp eventuella antigen som finns i lymfan och ger då upphov till en immunreaktion som kan bekämpa smittämnet. Aktivering av immunsystemets celler För att det ska ske någonting med immuncellerna måste de aktiveras. Detta kräver antigen dvs ett främmande ämne som ger upphov till en immunreaktion. Detta görs genom att antigenet binder till en receptor på en immuncell. Immunförsvaret delas upp i det medfödda och förvärvade immunförsvaret. Det medfödda immunförsvaret känner igen främmande antigen genom olika receptorer som tillsammans kallas för pattern recognition receptors (PRR). I det förvärvade immunsystemet finns två typer av celler som kan känna igen antigen. Den ena celltypen är B-celler som känner igen antigen via membranbundet immunoglobulin även kallat B-cellsreceptorn (BCR). En B-cell kan ha membranbundet Ig men även utsöndra Ig-molekyler när cellen aktiveras. Receptorerna skickas då ut i kroppen och kallas för antikroppar. Den andra typen av cell som verkar inom det förvärvade immunförsvaret är T-celler. T-celler känner igen små bitar av antigen sk antigenpeptid via en T-cellsreceptor (TCR) som finns på T-cellsytan. Medfödd immunitet Det medfödda immunförsvaret innefattar dendritiska celler, makrofager, granulocyter, mastceller Nk-celler och medfödda lymfoida celler. Exempelvis en makrofag som hör till det medfödda immunsystemet har på sin yta PRRs. Makrofagen kan ha flera olika PRRs på ytan men sammanlagt finns det ett ganska begränsat antal PRRs, ca 100tal. När en makrofag kommer i kontakt med ett antigen t.ex en bakterie så kan den binda till särskilda strukturer på bakterien. Dessa strukturer kallas för PAMPs och är många olika molekyler som finns på mikroorganismer. PRR på makrofagen känner igen en viss PAMP och binder till strukturen vilket gör att makrofagen på olika sätt kan döda bakterien. Utmärkande för medfödd immunitet är att den har få specificiteter alltså relativt få varianter av PRRs. Detta är en nackdel på ett sätt men samtidigt går det väldigt snabbt att få ett immunsvar eftersom dessa receptorer redan finns på cellytan av t.ex makrofager vilket gör att medfödda immunceller är beredda att bekämpa ett smittämne direkt. Den medfödda immuniteten har dessutom med evolutionen utvecklats så att ingen PRR reagerar på kroppsegna ämnen/vävnad till skillnad från det förvärvade immunförsvaret som ibland reagerar på kroppsegna ämnen vilket gör att vi får autoimmuna sjukdomar. Adaptiv/förvärvad immunitet Adaptiv immunitet initieras och utförs av B-celler och T-celler och dessa måste även ta hjälp av andra celler t.ex dendritiska celler. B- och T-celler försvarar oss mot patogener dvs sjukdomsalstrande mikroorganismer men det finns två baksidor med adaptiv immunitet. Dels kan det adaptiva immunförsvaret angripa kroppsegna substanser t.ex insulinproducerande celler i pancreas vilket gör att vi får diabetes. Detta kallas för autoimmunitet och innebär att cellerna blir immuna mot kroppsegna saker. En annan nackdel är att det adaptiva immunförsvaret ibland reagerar i onödan på ofarliga substanser t.ex björkpollen och detta leder till allergier. Adaptiv vs medfödd immunitet Immunsvar: - Medfödda: snabbt Adaptivt: tar längre tid att reagera samt att få ett svar Receptorer: - Medfödda: har PPR som är fixerade dvs konstanta Adaptiva: BCR och TCR förändras under vår levnad, detta gör receptorerna/cellerna anpassningsbara Specificiteter: - Medfödda: begränsat antal specificiteter pga begränsad variation av PRRs. Adaptiva: i princip obegränsad specificitet pga att receptorerna kan varieras i stor utsträckning Immunreaktion: - Medfött: konstant svar/reaktion eftersom antalet receptorer inte förändras Adaptivt: svaret blir bättre allteftersom tiden går under ett immunsvar eftersom receptorer blir bättre. Effektormekanismer: - Till stor del samma för medfödda och adaptiva immmunförsvaret. B-celler och antikroppar B-celler hos människor mognar i benmärgen. Det som är utmärkande för B-celler är B-cellsreceptorn som består av membranbundet immunoglobulin dvs membranbundna antikroppar. När B-cellen är oaktiverad sitter antikroppen som receptorer i cellmembranet och kan binda till antigen t.ex en bakterie med ytstrukturer som binder till BCR. Bceller binder till oförändrat/nativt antigen. B-cellerutvecklas från en stamcell och i benmärgen sker ett programmerat skeende på gennivå. En viktig del av B-cellsutvecklingen är att det sker ett genrearrangemang då generna som kodar för Bcellsreceptorn byggs om. Stamcellen har inget membranbundet Ig och inte heller tidiga utvecklingsstadier för B-celler men när den har blivit en omogen B-cell har den utvecklat receptorn på ytan. Dessa genremodulleringar som sker helt automatiskt i benmärgen utan exponering för antigen ger upphov till olika typer av receptorer eller olika struktur på receptorerna. Denna olikhet sitter främst i de yttre delarna av BCR och det är dessa delar som binder till antigen. Vissa celler kommer under genrearrangemanget att råka konstruera en receptor som binder till kroppsegna strukturer och denna får då en dödssignal och går i apoptos. Andra B-celler med fungerande BCR utsöndras i periferin, cirkulerar runt i kroppen och hamnar i sekundära lymfoida organ där de mognar färdigt. När B-cellen har mognat färdigt har de BCR som är av både IgM-typ och IgD-typ. Dessa två olika typer har dock samma antigensbindande förmåga dvs de yttersta delarna av receptorerna är likadana varesig det är en IgM eller IgD. B-cellerna cirkulerar runt i kroppen och de flesta kommer aldrig att träffa på sitt antigen. En B-cell som lyckats göra receptorer som ett antigen råkar binda till gör att B-cellen får överlevnadssignaler och börjar proliferera. Det bildas då en stor pool av B-celler som har samma receptor som binder till just det antigen som den första B-cellen gjorde. Dessa utvecklas vidare i sekundära lymfoida organ och i slutskedet blir de antingen minnes-B-celler eller antikroppsfabriker som producerar enorma mängder antikroppar av just den typ som binder de antigen vi i stunden ska försvara oss mot. Detta fenomen att en viss klon blir selekterad av ett visst antigen kallas för klonal selektion. Andra B-celler lever i några dagar eller upp till några veckor och dör sedan i brist på stimulering dvs i brist på bindning till antigen. En antikropp är en proteinmolekyl som är förhållandevis stor. Det finns olika klasser men alla antikroppar består av två långa kedjor som kallas för tunga kedjor och dessa är identiska i en och samma antikropp. Den andra komponenten är två identiska lätta kedjor. Koncentrationen av de olika antikroppsklasserna i bloder varierar, IgG är den vanligaste medan IgE är väldigt sällsynt. Den antigensbindande klyftan på antikroppen bildas av de delar som heter variabel-lätt och variabel tung. Dessa två delar bildar tillsammans en klyfta som kan binda till en bit av ett antigen. De antigensbindande regionerna har dessutom en gångjärnsregion vilket gör den flexibel så att den bättre passar ihop med antigenet. När en antikropp väl har bundit ett antigen kan den sk Fcdelen aktivera olika försvarssystem i kroppen. Immunologiskt minne Den adaptiva immuniteten har ett minne. Diagrammet visare tid över storleken av ett immunsvar. När ett visst antigen kommer in i kroppen vid tidpunkt 0 bildar kroppen först IgM antikroppar och lite senare börjar kroppen producera IgG. IgM koncentrationen ligger relativt konstant under ca 1-2 veckor innan den börjar sjunka på grund av att det tar slut på antigen. IgG kräver lite mer förarbete innan produktion kan ske men den ger en högre topp än IgM men försvinner också så småningom. Det kan sedan gå månader eller år då vi har väldigt låga nivåer av dessa antikroppar som känner igen det specifika antigenet men om vi igen blir infekterade av samma antigen t.ex 5 år efter första infektionen får vi ett helt annat resultat. IgM-nivåerna är princip av samma storlek som vid primära svaret men IgG-svaret sker snabbare och blir kraftigare och dessutom ökar affiniteten hos IgG för antigenet. Detta kallas för ett sekundärt antikroppssvar och eftersom det sker så snabbt och effektivt kommer antigenet att förstöras och oskadliggöras troligtvis innan vi ens märker att vi blivit infekterade. Detta är mekanismen bakom vaccinationer då man försöker få ett primärt svar för att skapa ett immunologiskt minne. T-celler T-celler mognar i thymus. T-celler delas in i två huvudgrupper: CD4+ Thjälparceller och CD8+ cytotoxiska T-celler. Cytotoxiska T-celler har som funktion att döda virusinfekterade celler. Ett virus som kommer in i kroppen kan inte föröka sig självt utan måste använda celler. Virus kan komma in i celler via t.ex receptorer och överta cellens DNA-transkription så att cellen producerar nya viruspartiklar. Cytotoxiska T-celler dödar kroppsegna virusinfekterade celler för att stoppa virustillverkningen. När virus kommer in i en cell och viruspartiklar börjar produceras förekommer hela tiden en nedbrytning av proteiner till små peptider och om det finns virusproteiner i cellen bryts detta också ner till små peptider. Celler producerar även MHC klass I molekyler konstitutivt. MHC klass I kan sammanfogas med viruspeptider och transporteras ut på cellytan. T-celler produceras i en mängd olika varianter i thymus med olika TCR och av en ren slump kan någon T-cell med sin receptor känna igen och binda till MHC klass I och viruspeptid komplexet på ytan av en virusinfekterad cell, denna bindning stabiliseras ytterligare av en CD8-molekyl. När detta har skett aktiveras T-cellerna och får så småningom möjlighet att döda den infekterade cellen. CD4+ T-hjälparceller har också TCR men T-cellsreceptorn på Th-celler känner igen främmande antigenspeptider tillsammans med MHC klass II molekyler. De främmande antigen som Th-celler känner igen har inte producerats av cellen själv utan från början är det strukturer som tagits upp av antigenpresenterande celler. Bakterier kan tas upp via endocytos eller fagocytos av en antigenpresenterande cell och bryts ner inuti cellen till små peptider som kan bilda komplex med MHC klass II molekyler och presenteras på cellytan. Då finns det en eller ett antal Th-celler som råkar ha en receptor som känner igen antigen + MHC klass II komplexet. När Th-cellen binder till den antigenpresenterande cellen får den olika funktioner. Th-celler kan hjälpa B-celler att producera antikroppar, hjälper cytotoxiska celler att bli effektiva och kan själva utsöndra olika cytokiner. Effektorfunktioner När immunförsvaret är aktiverat används en panel av mekanismer för att döda patoegnet: - - - Cytotoxisk T-cellsmedierad celldöd räknas till den adaptiva immuniteten eftersom CTL räknas till det adaptiva immunförsvaret. Antikroppsberoende celldöd kräver antikroppar och tillhör den adaptiva immuniteten. Fagocytos innebär att en cell äter upp ett antigen t.ex makrofager eller neutrofila granulocyter är bra på att fagocytera t.ex bkterier och genom fagocytos blir patogenet oskadliggjort. Dessa fagocyterande celler kan göra detta med eller utan antikroppar men antikroppar mot ett patogen gör fagocytosen mer effektiv. Fagocytos tillhör den medfödda immuniteten men kan förstärkas av den adaptiva. Cytokiner utsöndras av bland annat Th-celler och kan inducera inflammationer och en mängd andra mekanismer. Antikroppar underlättar cytokinproduktion. Komplementsystemet är en löslig faktor och olika delar av systemet har olika funktioner. Komplementfaktorer kan initiera inflammation och döda celler. Antikroppar kan underlätta denna mekanism. NK-cellsmedierad celldöd tillhör det medfödda immunförsvaret. Lymfatiska systemet Immunförsvaret delas upp i det medfödda och adaptiva immunsystemet. För att en effektiv immunreaktion ska ske krävs att dessa två samarbetar. För samarbete krävs att celler möts på ett effektivt sätt och i en miljö som stödjer cellernas aktivering, detta är de lymfoida organens uppgift. I huden finns framför allt celler från det medfödda immunförsvaret men även en del tidigare aktiverade minnesimmunceller men inte oaktiverade B-celler eller T-celler. I blodet dominerar celler från det medfödda immunsystemet, ca 50% är neutrofila granulocyter vilket beror på att de snabbt kan rekryteras till en skada. Lymfocyter utgör endast ca 20-25% av cellerna och den största andelen är T-celler. Lymfocyter finns framför allt i de lymfatiska orgnanen. Den mest dominerande andelen finns i lymfkörtlar följt av mjälte, benmärg och mag-tarmkanalen. I de lymfoida organen kan lymfocytandelen variera. Lymfkörtlar innehåller störst andel T-celler och en mindre andel B-celler. I mjälten och MALT dominerar B-celler. Det lymfatiska systemet består av lymfkärlssystemet och lymfoida organ och vävnader. Lymfatiska organ och vävnader delas in i: - Primära lymfoida organ: thymus och benmärg – dessa står för produktion av lymfocyter, i benmärgen finns stamceller till lymfocyter. Sekundära lymfoida organ: mjälte, lymfkörtlar, MALT och tonsiller står för utmognad, proliferation och aktivering av immunceller. Tertiära lymfoida organ: kan bildas vid kronisk inflammation och står för samma funktion som sekundära organ. Lymfkärlssystemet Lymfkärlssystemet har tre grundfunktioner: - Vätskebalans Nutrition Immunfunktion Till skillnad från det cirkulatoriska är lymfkärlssystemet unidirektionellt, vätskeflödet går enbart åt ett håll mot hjärtat. Lymfkärlssystemet återför vätska och protein från vävnad till cirkulatoriska systemet. Vid en dysfunktion i lymfsystemet uppstår ödem snabbt. Lymfkärlen/kapillärer är längst ut blind ended och kärlen är designade för att effektivt kunna ta upp vätska, makromolekyler och immunceller från vävnad. Kärlen saknar kärlvägg men har stor diameter. Lymfkapillärenas celler ligger omlott och har ett dåligt utvecklat basalmembran men är kopplade till omgivande extracellulär matrix via fibertrådar. Detta medför att vid en skada då mer vätska finns i extracellulär rummet och vätsketrycket ökar kommer fibertrådar att sträckas vilket gör att cellerna som bildar lymfkärlen dras isär. Detta gör att kärldiametern ökar och mer vätska kan tas upp. Lymfkärlen skiljer sig från blodkärl som har perivaskulära celler som omger blodkärlen. Lymfkärlsceller är helt nakna för att snabbt och effektivt kunna absorbera vätska. När vätska har absorberats i lymfkapillärar transporteras det från initiala kärl till uppsamlande lymfkärl. De uppsamlande lymfkärlen har klaffar som förhindrar återflöde, tätare cell-cellkontakter och lymfan drivs åt ett håll av muskelpumpen. All lymfvätska som transporteras i lymfsystemet töms i den venösta cirkulationen. Lymfvätska från höger arm, höger sida av bröstkorg, huvud och hals töms i ductus lymphaticus dx. Lymfvätska från övriga delar av kroppen töms i ductus thoracicus. Innan lymfan töms tillbaka i blodcirkulationen kommer den passera ett stort antal lymfkörtlar som sitter integrerade längs med de uppsamlande lymfkärlen. Lymfkärl finns i nästan alla perifera organ men saknas i CNS. Här finns istället ett annat system för vätskedränering via det sk glymphatics system. Även om hjärnan och ryggmärg inte har lymfkärl omges de av lymfkärl som finns i meninger. Även hornhinnan har ett eget system för vätskedränage som skiljer sig från lymfkärl, detta system kallas för Schlemms kanal. Den andra viktiga funktionen av lymfkärlssystemet är nutrition. Lymfkärlen bidrar till fettabsorption och reversed cholesterol transport (RCT). RCT innebär att kolesterol som läckt ut i vävnad transporteras tillbaka till blodet. I tunntarmens villi finns specialiserade lymfkärl som kallas för lactealer och dessa absorberar fett i form av chylomikroner. Den tredje funktionen i lymfkärlssystemet är dess immunfunktion som medieras via lymfkärl tillsammans med lymfoida organ och vävnader. Lymfkörtlar sitter längs med uppsamlande lymfkärl och all lymfa som absorberas från perifera organ kommer att passera lymfkörtlar på sin väg tillbaka till blodcirkulationen. Sekundära lymfoida organ Sekundära lymfoida organ fungerar som mötesplatser för antigenpresenterande celler och lymfocyter. I sekundära organ sker utmognad, aktivering och proliferation av det adaptiva immunsystemets celler. Här sker även övervakning av blod och lymfa. Lymfoida organ är samlingsplats för naiva och omogna lymfocyter medan aktiverade och minnes B- och T-celler finns i perifera vävnader. Förutom naiva lymfocyter finns även makrofager/monocyter och dendritiska celler i lymfoida organ. Makrofager/monocyter är fagocyterande och fungerar som antigenspresenterande celler. Det adaptiva immunförsvaret delas in i två huvuddelar: - Humoralt svar innebär B-cellsaktivering och antikroppssvar. Cell-medierat svar handlar om T-cellsaktivering och cellcell interaktioner där T-celler känner igen en virusinfekterad cell och dödar målcellen. Sekundära lymfoida organ är organiserade i T-cellsområden och B-cellsområden (lymffolliklar). Denna uppdelning kommer sig av att det förutom immunceller även finns stödjeceller i lymfoida organ. Dessa stödjeceller är specialiserade mesenkymala celler. I B- cellsområden finns follikulära dendritiska celler (FDC) vilket är en typ av fibroblast som producerar chemokinen CXCL13 som lockar till sig B-celler genom att B-cellerna har en receptor (CXCR5) som binder CXCL13. I T-cellsområden finns fibroblastiska retikulära celler (FRC) som är specialiserade myofibroblaster som producerar chemokinerna CCL21 och CCL19 som binder till CCR7-receptorn på naiva T-celler. Chemokiner kan inducera kemotaxi vilket innebär att en cell förflyttar sig mot en ökande koncentration av ett kemiskt ämne. Detta gör att vi får rätt cell på rätt plats. Lymfoid vävnad kan histologiskt delas upp i diffus och nodulär lymfoid vävnad. Detta är kopplat till uppdelningen av B- och T-celler. Diffus lymfoid vävnad innehåller diffust organiserade celler av olika typer t.ex lymfocyter, makrofager och dendritiska celler. Den diffusa vävnaden har ingen klar gräns mot övrig vävnad och finns i stor utsträckning i anslutning till slemhinnor. Nodulär lymfoid vävnad är rundade anhopningar av celler och kallas även för en primär lymffollikel. I den nodulära vävnaden ses ibland en central uppklarning, ett sk germinal center, och då kallas det för en sekundär lymffollikel. I den nodulära vävnaden dominerar B-celler. De flesta lymfoida organ består av både diffus och nodulär vävnad. I en sekundär follikel blir B-cellernas cytoplasma större i förhållande till kärnan på grund av antikroppsproduktion. Detta bildar ett groddcentrum med antikroppsproduktion när B-cellerna aktiveras och kallas då för en sekundär follikel. Lymfkörtlar Lymfkörtlar är placerade längs med de stora uppsamlande lymfkärlen. Det finns troligtvis upp till 1000 lymfkörtlar i kroppen och dessa är koncentrerade till de områden i kroppen som ofta utsätts för infektioner. Lymfkörtlar blir större vid aktivering och är det enda sekundära lymfoida organet som har inkommande/afferenta lymfkärl. Alla lymfoida organ har efferenta dvs frångående lymfkärl men lymfkörtlar är det enda organ som har afferenta lymfkärl. Lymfkörtlar har två funktioner: - - - Aktivering av det adaptiva immunförsvaret och här är transport av antigen mellan vävnader till lymfkörtlar centralt för möjligheten att inducera effektiva adaptiva immunsvar. En annan lika viktig funktion är att filtrera vätskan och skydda blodet mot patogener. Innan lymfan får passera till det cirkulatoriska systemet måste den passera lymfkörtlar, på detta sätt kommer all lymfa med antigenprenseterande celler att transporteras på sin väg till det cirkulatoriska systemet via lymfkörtlar och detta är ett sätt att övervaka ECV. Lymfkörtlar är bönformade, omgivna av fett och har en fibrös kapsel som omger. På den konvexa sidan inkommer flera lymfkärl som sedan lämnar tillsammans med artär och ven på den konkava sidan. Mot ytan finns ett yttre lager av bark som är celltät med B-lymfocyter organiserade i lymffolliklar. Innanför barken finns parakortex som domineras av T-celler och innanför parakortex finns den cellfattiga märgen. Afferenta lymfkärl förgrenar sig och bildar ett närverk inuti lymfkörteln. Ett tätt nätverk av lymfkärl i märgen kallas för märgsinus och där lymfkärlen kommer in och löper intill ytan av lymfkörteln kallas för randsinus. Lymfkärlen kommer in och tömmer lymfa i randsinus som sedan förgrenas in mot parakortex i kärl/sinus som kallas för trabekel. Trabekel omges av trabekulära sinus vilket är invaginationer av bindväv. I lymfkörtlar finns B-celler framför allt i nodulär lymfoid vävnad som lokaliseras främst i barken medan T-cellsområdet, parakortex, finns innanför barken och är en typ av diffus lymfoid vävnad. I märgen finns medullära sinus som är ett nätverk av lymfkärl men här finns även en hel del makrofager. Follikulära dendritiska celler bildar i lymfkörtlar ett system av bindvävskanaler (conduits) som ger möjlighet till transport av antigen djupt in i körteln. Till lymfkörtlar finns två vägar in: - - via lymfan transporteras dels löst antigen men även antigenpresenterande celler så som dendritiska celler och makrofager från vävnader. Dendritiska celler och makrofager utgör här aktiverade celler från det medfödda immunförsvaret. Även minnes T- och B-celler kan transporteras via lymfan. via blodet transporteras naiva T-lymfocyter och naiva omogna B-lymfocyter till lymfkörtlar. Lymfans immunologiska funktion är att transportera lösligt antigen och antigen bundet till antigenpresenterande celler till lymfoida organ. Dendritiska celler i lymfkörteln är dels migratoriska celler som vandrat från vävnader till lymfkörteln via lymfkärl dels stationära celler som sitter längs bindvävskanaler (conduits) och kan plocka upp löst antigen från lymfvätskan. Dendritiska celler utgör en länk mellan det medfödda och adaptiva immunförsvaret och är fagocyterande celler, specialiserade på att presentera antigen via MHC klassII. DC aktiverar T- och B-celler. Dessa celler bildas både från myeloida och lymfoida progenitorer i benmärgen. I lymfkörtlar finns två typer av sinus: - - Randsinus (subkapsulära sinus) är området där lymfvätska från afferenta lymfkärl töms och som sedan kan bilda invaginationer och sk trabekulära sinus. I randsinus kommer APCs och antigen in i körteln och längs med sinus sitter makrofager. Märgsinus är nätverk av lymfkärl i lymfkörtelns medulla som omges av sk medullary cords. Medullary chords är rikt på makrofager och stationära plasmaceller. Inkommande lymfkärl tömmer sig i randsinus och kan därefter transporteras in via två vägar till en primärfollikel/B-cellszon. Antingen via en dendritisk cell eller annan antigenpresenterande cell som presenterar antigen för B-celler som då prolifererar. Det andra sättet är att antigen går in i conduits och tas upp av stationära dendritiska celler som presenterar antigen för B-celler. I lymfkörtlar finns specialiserade blodkärl som kallas HEV. Detta är en typ av blodkärl som normalt sett endast förekommer i lymfoid vävnad och som utgör en ingång för omogna och naiva lymfocyter. HEV i lymfkörtlar finns i parakortex. Cellerna som bildar HEV-kärlen är kubiska endotelceller till skillnad från platta endotelceller som finns i vanliga blodkärl. Endotelcellerna i HEVs uttrycker glykotoper vilket är en typ av sockerligand som gör att naiva och omogna lymfocyter som cirkulerar i blodet binder till glykotoperna via en receptor som heter L-selektin. Runt HEVs finns FRCs som uttrycker kemokinen CCL21 som attraherar omogna lymfocyter vilket gör att lymfocyter binder via CCR7-receptorn migrerar ut ur kärlen och in i lymfkörteln. Vid en infektion t.ex via ett sår där bakterier kommer in kommer stationära celler från det medfödda immunsystemet som finns i huden att plocka upp antigenet och transportera detta till lymfkörtlar. När stationära antigenpresenterande celler aktiveras uppregleras CCR7-receptorn vilket gör att de lockas till att migrera in i lymfkärlen som uttrycker CCL21. I lymfkörtlarna aktiveras T- och B-celler som sedan kan migrera tillbaka till infektionsstället och förstärka immunsvaret. Naiva T-celler har liksom aktiverade APCs CCR7 och dessa kommer därför att mötas i parakortex i lymfkörteln. När naiva T-celler möter APCs som uttrycket CCR7 kommer Tcellen att aktiveras och då nedregleras CCR7 vilket medierar att T-cellen kan migrera ut ur lymfkörteln. Lymfkörtelns barriärfunktion är beroende av ett system av stationära makrofager som finns i sinus och medulla. Makrofager fagocyterar och bryter ner mikroorganismer och debris som kommit in i körteln via lymfan. Detta är ett väldigt viktigt skydd mot sepsis genom att det motverkar att bakterier eller bakterieprodukter kommer ut i blodet. MALT MALT står för mucosa associated lymphoid tissue och utgör drygt 50% av all lymfoid vävnad. MALT är ofta enstaka lymffolliklar dvs nodulär vävnad som finns i slemhinnor ffa i mag-tarmkanalen och luftvägar. MALT omges ej av kapslar, domineras av B-celler och har HEVs. Det finns olika former av MALT t.ex GALT (peyerska plaque) och O-MALT (tonsiller). Tonsiller är en ackumulation av lymffolliklar under ett epitelcellslager i munhålan. Tonsiller har inga inkommande lymfkärl utan endast efferenta lymfkärl. I tonsillerna finns invaginationer av epitel sk kryptor och antigen diffunderar in i tonsiller som har ett mer begränsat upptagningsområde och dess funktion är endast att skydda lokalt. Antigen kan tränga in i kryptorna och på så sätt nå B- och T-cellsområden. I tonsiller dominerar B-celler, T-celler förekommer runt folliklarna men är färre i antal. Tonsillerna är som störst under barnåldern och tonåren och ökar i storlek vid infektion i svalget. Peyers plack är en typ av MALT som hittas i magtarm-kanalen och vars funktion är att övervaka tarminnehållet. Precis som annan MALT dominerar B-cellsaktivitet. Peyerska plack finns framför allt i distala ileum men enstaka förekommer även i andra delar. I peyerska plack finns inga kryptor som i tonsiller. Istället finns speciella epitelceller som kallas för Mceller och som är bra på att ta upp antigen via fagocytos och sedan transportera antigen in i immunceller som finns under M-celler i lamina propria. Detta leder till B-cellsaktivering och produktion av IgA som är viktig mot infektioner i tarmen. Tertiära lymfoida organ/vävnader Tertiära lymfoida vävnader bildas vid kronisk inflammation och kan ses vid olika autoimmuna sjukdomar och cancer med långdragen inflammation och produktion av antikroppar. Tertiära vävnader uppvisar likheter med MALT men har oftast inte lymfkärl. De har dock HEV liknande kärl vilket gör att de kan rekrytera lymfocyter. Tertiära vävnader kan stödja lokala immunsvar och bidra till kronisk inflammation. Dessa bildas av inflammatoriska cytokiner som inducerar förändringar i stromat dvs i bindvävens fibroblaster. Mjälten Mjälten är kroppens största lymfoida organ och skiljer sig ganska mycket från andra sekundära lymfoida organ. Mjälten organiseras i röd och vit pulpa. Röd pulpa består av specialiserade blodkärlssinus som omges av makrofager och har en viktig filterfunktion för blodet genom att makrofagerna kan ta upp bakterier från blodet. Vit pulpa innehåller T- och B-celler med lymffolliklar och är viktig när det kommer till humoralt antikroppssvar dvs B-cellssvar. Den vita pulpan innehåller framför allt B-celler men även en del CD4+ Th-celler som hjälper Bcellerna i deras antikroppsproduktion. Mjälten har liksom de flesta andra lymfoida organ endast efferenta lymfkärl men utgör blodets försvarsstation. Mjältens röda pulpa står för destruktion av gamla och dysfunktionella erytrocyter och trombocyter samt utgör en reservoar för blodkroppar. Den vita pulpan utgör mjältens immunsvar mot blodburna antigen. Under embryogenesen sker även bildning av blodstamceller här dvs hematopoes men detta förflyttas sedan till benmärgen. Mjälten omges av en skyddande bindvävskapsel och precis som i lymfkörtlar finns invaginationer av bindvävskapseln som kallas för trabekel. En inkommande artär till mjälten kallas för trabekulärartär och denna förgrenas till centralartärer. Runt centralartärer finns PALS, peri-arteriell lymfocytskida med CD4+ T-celler samt antigenpresenterande celler. Utanför PALS finns follikel- och mantelzon vilket är ett Bcellsområde som omger ett germinalt centrum. Marginalzonen finns utanför follikel- och mantezonen och är området mellan vit och röd pulpa och innehåller specialiserade stationära B-celler. Marginalzonens B-celler är speciella för mjälten och stationära B-celler uttrycker höga mängder IgM vilket är viktigt för immunologiskt minne. Centralartären kommer djupare att förgrenas till ca 5 pencillartärer och i och med detta försvinner PALS. Mjältens sinusoider finns i röd pulpa och har öppen cirkulation, dvs det är en direktkontakt mellan blod och vävnad genom att endotelet är fenestrerat. Detta betyder att erytrocyterna kan komma ut i vävnaden där det finns makrofager som kan fagocytera defekta eller skadade erytrocyter. Erytrocyter som fortfarande är intakta kan gå tillbaka genom fenestrae till blodbanan. Järn från hemoglobinmolekyler från nedbrytna erytrocyter binder till transferrin och transporteras till benmärgen för återanvändning. Uppdelning av olika delar av immunförsvaret Att samla alla T-celler och B-celler på ett och samma ställe ökar sannolikheten att ett antigen som kommer in i kroppen träffar på rätt klon så att en effektiv selektion av klonerna sker. Lymfoida organ bidrar dessutom med en miljö med de signaler som krävs för aktivering av immunceller så som cytokiner, tillväxtfaktorer och kemokiner. En tredje fördel med uppdelningen är att lymfoida organ ger möjlighet till effektiv interaktion mellan celler från det medfödda och adaptiva immunförsvaret samt ger en kontroll för att undvika felaktig eller onödig aktivering. B-celler Hematopoesen sker i benmärgen och här finns alla förstadier (stamceller) för blodets alla celltyper. En hematopoietisk stamcell kan dela sig i två huvudlinjer, till en lymfoid progenitor eller till en myeloid progenitor. Den lymfoida progenitorcellen kan sedan utvecklas i benmärgen till en omogen B-cell. B-celler är en av de två typer av lymfocyter som finns i människokroppen. B-celler karaktäriseras av att den har membranbundna immunoglobuliner på sin yta som bildar en B-cellsreceptor vilken känner igen främmande antigen. När receptorn har känt igen ett främmande antigen utvecklas B-cellen vidare och blir i slutstadiet en plasmacell som kan producera lösliga antikroppar. Alla antikroppar på en och samma B-cell har samma specificitet, alltså samma förmåga att känna igen antigen. Denna förmåga sitter i de yttersta variabla delarna av B-cellsreceptorn och antikropparna. Antikroppar och B-cellsreceptorer Vi människor har 5 antikroppsklasser: - IgG IgD IgE IgA IgM IgG, IgD och IgE är snarlika i konstruktionen och förekommer som monomerer medan IgA och IgM kan bilda multimerer. IgA kan finnas som en dimer genom att en monomer kopplas ihop med en identisk monomer via en sk joining chain (J-chain). Den största antikroppsklassen är IgM som ofta förekommer som en pentamer dvs 5 identiska monomerer som hålls ihop av en J-kedja samt disulfidbryggor. Membranbundna antikroppar är alltid monomerer. En antikropp består av två tunga kedjor och två lätta kedjor. De två tunga kedjorna är identiska och de två lätta kedjorna är identiska varesig den sitter som en receptor eller befinner sig i löslig form. Den tunga kedjan på t.ex IgG har en variabel tung del ytterst som har med antigensbindning att göra och sedan en konstant gammakedja. Eftersom tunga kedjor är proteiner veckar de sig och bildar domäner t.ex C-gamma-domän 1 osv, hela kedjan är dock en enda sammanhållen polypeptidkedja. På liknande sätt består den lätta kedjan av två delar. En variabel del som sitter längst ut och som binder antigen och en konstant del som är en polypeptidkedja. Den konstanta delen av en lätt kedjan kan vara av typen kappa eller lambda. Den konstanta delen av tunga kedjor finns i många olika varianter t.ex mykedjor, delta-kedjor, gamma-kedjor som finns i fyra olika, alfa-kedjor i två varianter samt epsilon-kedjor. De variabla delarna på tung och lätt kedja ligger nära varandra i den sammanhållna molekylen och bildar tillsammans den yta som binder antigen. Det finns en antigensbindande yta på vardera arm men dessa två ytor är identiska på samma antikropp. Den konstanta delen av den tunga kedjan bidrar till antikroppens klasstillhörighet. De lätta kedjorna kappa eller lambda kan höra ihop med vilken tung kedja som helst och bestämmer därmed inte klassen. En och samma B-cell kan dock endast syntetisera en variant av lätt kedja. Det är av yttersta vikt att en B-cell under dess utveckling tillverkar en korrekt tung och lätt kedja för att kunna utvecklas till en Bcell. B-cellsutveckling B-cellsutvecklingen sker i benmärgen. En B-cellsprogenitor som har fått information om att den ska bli en B-cell så småningom kommer vid olika celldelningar att rearrangera de gener som kodar för tung och lätt kedja och en B-cell som har monomert IgM som B-cellsreceptor är redo att exporteras från benmärgen. Många B-celler misslyckas med denna process och endast ca 10% av de celler som börjar utvecklas lyckas komma så långt att de blir exporterade. De B-celler som exporteras ut ur benmärgen är inte helt färdiga utan är sk IgM positiva B-celler. Dessa mognar vidare i mjälten och går igenom T1- och T2-stadier för att bli en mogen B-cell som har både IgM och IgD på cellytan. Dessa receptorer känner dock fortfarande igen samma antigen eftersom de har samma variabla region. När B-cellen har blivit mogen kallas den för naiv B-cell ända tills den träffar på ett antigen. De flesta Bceller träffar aldrig på ett antigen eftersom de produceras väldigt många olika typer av B-celler i benmärgen och de flesta kommer aldrig att behövas. De B-celler som råkar ha en receptor som behövs i ett visst ögonblick får överlevnadssignaler och fortsätter att utvecklas i sekundära lymfoida organ och då är B-cellens utveckling antigensberoende. B-cellen utvecklas genom olika stadier och blir till slut antingen antikroppsfabriker som kallas för plasma B-celler eller minnes-B-celler som lever i decennier i vår kropp och kan snabbt återaktiveras om vi träffar på samma antigen igen. I början när B-cellen börjar vandra mot att bli en mogen B-cell kallas den för en tidig pro-B-cell och denna har börjat rekombinera generna för den tunga kedjan. I nästa stadie är cellen en sen pro-B-cell och fortsätter att rearrangera generna som behövs för att kunna producera en tung antikroppskedja. När genrearrangeringen för den tunga kedjan är klar kallas Bcellen för en pre-B-cell och denna kommer att producera en tung my-kedja. De tidigaste stadierna, tidig och sen pro-B-cell, saknar B-cellsreceptorer men pre-B-cellen börjar uttrycka något som liknar monomert IgM via en korrekt tung my-kedja och en provisorisk lätt kedja som kallas för surrogatkedja och som behövs för att my-kedjan ska kunna komma ut på cellytan. Pre-B-cellen rearrangerar generna för lätt kedja och lyckas syntetisera en lätt kedja och övergår då i en omogen B-cell som uttrycker en korrekt IgM molekyl på cellytan. Då genrekombinationen för tung och lätt kedja sker slumpmässigt kommer vissa omogna B-celler att uttrycka monomert IgM som känner av kroppsegna antigener. Därför sker en kontrollmekanism i benmärgen innan omogna B-celler exporteras där specificiteten hos receptorerna kontrolleras ifall de känner igen något kroppseget. Om en B-cell känner av något kroppseget går de i apoptos och deleteras via klonal deletion. Denna kontrollmekanism kallas för negativ selektion. Under den negativa selektionen kan B-celler som är autoreaktiva dels deleteras men även dedifferentieras och backa i utvecklingen för att återigen rekombinera generna för den lätta kedjan som förhoppningsvis inte blir autoreaktiv. Denna process kallas för light chain editing. Efter alla dessa procedurer genereras en omogen B-cell som har IgM på ytan och som exporteras till cirkulationen och hamnar i mjälten. I mjälten sker den slutliga utvecklingen av B-cellen till en mogen B-cell. Den omogna B-cellen går i mjälten igenom T1stadiet och T2-stadiet och när cellen gått igenom dessa stadier uttrycker den både IgM och IgD med identiska variabla regioner. De tunga och lätta kedjorna kodas av flera olika gener och flera olika gener kan rekombineras och uttrycka de variabla delarna av tung och lätt kedja. På detta vis producerar kroppen antikroppar med en enorm diversitet utan att använda hela DNAt för att bilda antikroppar. Den tunga kedjan hos människa kodas på kromosom 14, kappa kedjan kodas på kromosom 2 och lambda kedjan på kromosom 22. Samma konstanta region på tung och lätt kedja kan kombineras med en mängd olika variabla regioner. Det är även så att samma variabla region under en B-cells utveckling kan koppas med olika antikroppsklasser via class switch recombination. För att en B-cell ska få gå vidare i utvecklingen måste den producera en korrekt tung och lätt kedja. Detta sker via gener som finns på tre olika kromosomer. T.ex på kromsom 2 finns alla gener som behövs för att producera en kappa kedja, alltså både den variabla delen och den konstanta delen. På kromosom 2 där generna för kappa-kedjan finns finns olika segment/bitar av genen som kodar för olika delar. Det finns ett antal V-kappa gener (variabla) som ger upphov till den variabla delen av en kappa-kedja. Det finns även ett visst antal J-kappa gener som också ger upphov till en del av den variabla regionen i en kappa-kedja. Sedan har vi även en gen som kodar för den konstanta delen av en kappakedja (Ck). I benmärgen kommer det att genereras/sättas ihop en gemensam gen som kodar för både variabel och konstant del av kappa kedjan och eftersom det finns många olika gener som kodar för den variabla regionen kan man få stor diversitet av Bcellsreceptorer, dvs stor diversitet av specificitet. När pro-B-celler delar sig till pre-B-celler i benmärgen kommer ett av de olika V-kappa segmenten/gen att väljas ut och ett av J-kappa segmenten/gen väljs ut och slumpmässigt rekombineras så att en viss Vkappa gen hamnar i närheten av en viss J-kappa gen samt den konstanta genen. Detta ger upphov till en lätt kappa-kedja med en variabel del och en konstant del där den variabla delen alltså sätts ihop av en V-kappa gen och en J-kappa gen och kan variera beroende på vilka gener som kombineras. Detta sker genom sofistikerade genetiska mekanismer och den sk V-J rekombinationen är beroende av att B-cellerna producerar enzymen RAG-1 och RAG-2 som möjliggör rekombinationen. Rekombinationen av lamba-kedjan sker på samma sätt fast då kombineras olika V-lambda gener med J-lamba gener och konstant-lambda gen vilket ger upphov till en lätt lamda-kedja. Den tunga kedjans rekombination är lik den som sker för kappa-kedjan men den variabla delen av den tunga kedjan bildas av tre olika segment/gener. I den tunga kedjan finns V-gener/segment, J-gener/segment och Dgener/segment. Det första som sker är att ett slumpässigt D-segment och J-segment väljs ut och då får vi en D-J rekombination. I nästa celldelning väljs ett slumpmässigt V-segment ut vilket ger en V-D-J rekombination. VDJ generna hamnar då nära varandra och nära den sekvens som kodar för den konstanta delen av den tunga kedjan och dessa sätts ihop och bildar tillsammans en tung kedja med en variabel del och en konstant del. Även genrearrangemang i den tunga kedjan är beroende av enzymerna RAG-1 och RAG-2. V(D)J-rekombinationen sker alltid i en viss tidsordning och endast i samband med celldening. Det första som sker är att den tunga kedjan börjar rearrangeras och steg 1 är D-J rekombination följt av steg 2 som är V -> DJ rekombination. När detta är klart har cellen fått en korrekt tung kedja först då kan B-cellen börja rearrangera de segment som ger en lätt kedja i steg 3, V-J rekombination. Det svåraste för en B-cell är att lyckas skapa en korrekt tung kedja eftersom det krävs tre olika segment för att lcykas. Ca hälften av B-cellerna lyckas med detta. Eftersom alla somatiska kromosomer finns i dubbel uppsättning kan en B-cell om den av olika skäl misslyckas med att rekombinera VDJ på kromosom 14 från t.ex mamman kan den göra om processen på pappans kromosom 14. Det är de tidiga pro-B-cellerna som genomför D-J rekombination på kromosom 14 som alltså kodar för tung kedja och så småningom när de är sena pro-B-celler sker V till DJ rekombination vilket ger upphov till en mykedja. Det är alltid my-kedjan som bildas först och som då sätts ihop med surrogat lätta kedjor och bildar en pre-B-cellsreceptor som då finns på pre-Bcellen. Pre-B-cellen kan proliferera i flera omgångar så att det blir fler celler med en pre-Bcellsreceptor. Pre-B-cellen börjar rekombinera gener för den lätta kedjan och det bildas då korrekta IgM monomerer och cellen övergår i en omogen B-cell. Den omogna B-cellen kommer då att testas mot kroppsegna substanser och deleteras eller dedifferentiera och genomgå light chain editing om de är autoreaktiva. När B-cellen är en pre-B-cell och har pre-B-cellsreceptorer på ytan kan de aggregera så att en pre-Bcellsreceptor kan fastna i en närliggande receptor. Detta leder till signalering som gör att cellen kan dela på sig. Pre-B-cellerna har ju lyckats syntetisera en korrekt my-kedja och det svåraste för Bcellerna är att skapa en fungerande tung kedja. Därmed är det effektivt att låta pre-B-cellerna proliferera för att då säkra att ett antal celler har en korrekt tung my-kedja. När dottercellerna sedan går vidare i sin utveckling och rearrangerar generna för den lätta kedjan kommer alla dotterceller att få olika lätta kedjor då rekombinationen sker slumpmässigt. Detta ger i slutändan alltså att dottercellerna får B-cellsreceptorer med olika specificiteter eftersom denna beror på kombinationen av variabel del i tung och lätt kedja. Allelisk exklusion När en B-cell har lyckats skapa en korrekt tung och lätt kedja upphör möjligheten att rearrangera fler gener för tung och lätt kedja. Detta kallas för allelisk exklusion av Ig-gener och förklarar att en och samma B-cell endast uttrycker en tung kedja och en lätt kedja. I varje pre-B-cell finns en kromosom från pappan och en från mamman som kan skapa en tung kedja och samma sak gäller för de lätta kedjorna. Eftersom det är fördelaktigt om en och samma B-cell endast har en specificitet sker allelisk exklusion. Däremot kan den tunga och lätta kedjan ha ursprung från olika kromsomer dvs den lätta kedjan kan komma från mammans kromosom medan den tunga kommer från pappans. Antibody diversity Antikropparnas repertoar dvs antalet olika antikroppar är enormt stort. Det som förklarar den stora diversiteten är att det i benmärgen där B-cellsutvecklingen sker finns många olika germline gener dvs V(D)J-gener på kromosomer för tung och lätt kedja och iom att rekombinationen av dessa gener sker slumpmässigt skapas ett stort antal olika variabla regioner på både tung och lätt kedja. Dessutom bildar ju den variabla delen på både tung och lätt kedja den antigensbindande ytan och beroende på vilken tung och lätt kedja som kombineras genereras olika antigenbindande ytor. En annan mekanism som bidrar till antibody diversity är junctional diversity. Detta innebär att det blir en inexakt ihopfogning av V(D)J-generna. Det behöver inte vara så att där V-genen slutar tar första basen i D-genen vid utan det kan bli så att en extra bas skjuts till eller tas bort. Konsekvensen av detta blir en förskjutning av läsramen och därmed blir proteinsekvensen annorlunda. Detta gör att vi kan få många olika variabla segment. Utvecklingen av B-celler förfinas i sekundära lymfoida organ. Här kan det ge somatisk hypermutation vilket innebär att på generna som kodar för V-regioner på både tung och lätt kedja kan det ske punkt mutationer vilket ger små förändringar i dessa gener. Detta kan förändra affiniteten hos Bcellsreceptorer och antikroppar. Detta är den enda mekanismen för diversiteten som inte sker i benmärgen. Klonal selektion Differentiering till omogna B-celler sker i benmärgen. Därefter sker fortsatt utveckling till mogna Bceller som är beroende av att B-cellen kan interagera med antigen och sker i sekundära lymfoida organ. Den mogna B-celler kommer att uttrycka både IgD och IgM på sin yta. Det första som sker med den omogna B-cellen i sekundära lymfoida organ är klonal selektion. Alldeles oberoende av antigen genereras ett stort antal B-celler med ett stort antal olika B-cellsreceptorer i benmärgen. Dessa exporteras till perifer lymfoid vävnad och när någon av dessa träffar på ett antigen som känns igen via B-cellsreceptorn är detta början på den antigenberoende differentieringen. Just den B-cell som binder till ett antigen får överlevnadssignaler och prolifererar vilket kallas för klonal selektion. B-cellen slutar som en minnes-B-cell eller antikroppsproducerande plasmacell. Plasmaceller Plasmaceller förekommer som enstaka celler i blodet men finns framför allt i benmärgen. Plasmacellen har en excentrisk kärna och en uppklarningszon, en ljusare del i cytoplasman i nära anslutning till kärnan som beror på att dessa celler har ett stort endoplasmatiskt retikel på grund av att de producerar mängder av antikroppar. Varje individuell plasmacell är slutstadiet av en viss B-cell och precis som B-celler kan plasmaceller endast producera en tung kedja och en lätt kedja. Alla antikroppar som produceras oavsett vilken klass kommer att vara identiska. B-cellsreceptorn kallas endast för BCR när den sitter förankrad i cellmembranet på en B-cell och då är det ett specifik hydrofobt segment av den tunga kedjan som förankrar receptorn i cellmembranet. Varje membranbunden immunglobulin är associerad med ett signaleringskomplex som utgörs av Igα och Igβ. Detta komplex med membranbundet Ig, Igα och Igβ utgör B-cellsreceptorn. När B-cellen som först uttryckte molekylen som en B-cellsreceptor blir en plasmacell kommer molekylen att ändras och få ett hydrofilt segment i den tunga kedjan. Detta gör att receptorn inte längre fastnar i cellmembranet utan exporteras som en löslig antikropp som för övrigt har samma struktur och som receptorn och binder samma antigen som B-cellsreceptorn. Alternativ mRNA processning Fenomenet att en och samma B-cell kan uttrycka både IgM och IgD som B-cellsreceptorer sker via sk alternativ mRNA processning och samma mekanism gör att receptorn antingen kan uttryckas som membranbunden receptor eller utsöndras i löslig antikroppsform. I benmärgen har en VDJrekombination gjorts på DNA-nivå på kromosom 14 och gett en variabel del av tung kedja. På kromosom 14 finns förutom VDJ-segment olika subenheter som kodar för olika konstanta delar av olika tunga kedjor. Det finns t.ex fyra segment som kodar för den konstanta delen av en my-kedja och tre segment som kodar för den konstanta delen av en deltakedja. Men på det RNA-transkript som bildas vid VDJ-rekombination finns endast ett VDJ-segment och detta innebär att varsig B-cellen gör membranbundet IgM eller IgD kommer dessa två receptormolekyler att använda samma VDJ-segment. De har alltså samma antigenbindande förmåga och att cellen kan växla mellan att producera membranbundet IgM och IgD beror på RNA-splicing. De gröna segmenten i RNA-transkriptet bidrar till membranförankring och dessa segment kan polyadenyleras vilket gör att de inte spliceas bort. Beroende på var mRNAt spliceas kan man alltså få en tung kedja som kodar för IgM eller en tung kedja som kodar för IgD. En cell som gör detta parallellt kommer att uttrycka både IgM och IgD. Det rosa segmentet S-segment står för sekretorisk form och om detta vid mRNA processning polyadenyleras kommer det mRNA som produceras att innehålla S-segmentet men inte membranförankringssegment. Detta gör att antikroppen får ett hydrofilt segment i den tunga kedjan och utsöndras som en löslig antikropp. Vid mRNA processning där membranförankringssegmentet polyadenyleras kommer S-segmentet att spliceas bort. Därmed får mRNA endast membranförankringssegment vilket gör att den tunga kedjan innehåller ett hydrofobt segment som gör att molekylen förankras i cellmembranet och uttrycks som en B-cellsreceptor. Observera att de enda klassbytena som kan ske via RNA-processning är mellan IgM och IgD. Om B-cellen ska uttrycka en annan antikroppsklass t.ex IgA sker detta på annat sätt. Aktivering av BCR När B-cellen har en receptor på sin yta är tanken att denna ska reagera när B-cellen känner av något främmande. För att detta ska ske krävs att minst två receptorer korsbinds genom att ett antigen binder till två receptorer och korsbinder receptorerna. De receptorer som korsbinds hamnar då i något som kallas för raft vilket är öar i cellmembranet som innehåller mycket signaleringsmolekyler. En obunden receptor flyter omkring i cellmembranet utanför raft men om den blir korsbunden hamnar den inom en raft. Det som händer vid korsbindning är att Igα och Igβ fosforyleras och signaltransduktion startar och signalerar till cellkärnan om proliferation och internalisering av receptorer. B-cellsreceptorn består av membranbundet Ig, Igα och Igβ. I cellmembranet på B-celler finns dessutom ett receptorkomplex som fungerar som en co-receptor som underlättar signalering. Receptorkomplexet består av flera molekyler bla CD19, CD21 och CD81. Om Bcellsreceptor komplexet och co-receptorkomplexet korsbinds aktiveras Bcellsreceptorn lättare och signalen förstärks. Co-receptorn binder via CD21 till C3d som är en faktor inom komplementsystemet som kan aktiveras av antiegn. Antigen binder till B-cellsreceptorn och kan aktivera komplement och komplementfaktorn C3d kan binda till ytan av antigen. CD21 kan då känna igen och binda till C3d vilket ger en korsbindning mellan dessa receptorkomplex och tröskeln för B-cellsaktivering sänks. Antigen Antigen är något, oftast främmande, som ger upphov till en immunreaktion. En liten antikropp kan inte binda till ett helt antigen t.ex en bakterie utan antikroppen binder till mindre strukturer som finns på ytan av ett patogen. Strukturerna som antikroppen binder till kallas för epitoper och är antigendeterminanter dvs små strukturer på antigen som antikroppen binder till. Adjunat är ett ämne som ospecifikt förstärker en immunreaktion och som tillhör det medfödda immunförsvaret. Adjuvant kan vara ligander tilll en typ av PRR. Man skiljer på två huvudtyper av antigen: - Thymusberoende antigen, typ T-beroende antigen Thymusoberoende antigen, typ T-oberoende antigen Skillanden mellan dessa två antigen är att för att vi ska få en antikroppsproduktion mot ett Tberoende antigen måste B-cellen få hjälp av T-celler. Mot T-oberoende antigen kan B-celler producera antikroppar varesig det finns T-celler närvarande eller inte. Thymusoberoende antigen Det finns olika typer av thymusoberoende antigen, TI-1 antigen och TI-2 antigen. TI-1 antigen är t.ex lipopolysackarid som binder direkt till en typ av PRR på B-celler som kallas för TLR4. Alla B-celler har samma TLR oberoende av vilken typ av Bcellsreceptor den har. När LPS binder till TLR4 aktiveras B-cellen och flera olika Bceller aktiveras och producerar antikroppar. LPS ger alltså ett sk polyklonalt svar, flera olika B-cellskloner aktiveras och det sker en produktion av antikroppar med olika specificiteter. I fall av låga koncentrationer av LPS blir affiniteten till TLR på B- celler inte tillräckigt stor, då kan LPS binda till en B-cellsreceptor som känner igen LPS. Detta ger endast aktivering av B-celler som känner igen LPS, ett specifikt thymusoberoende svar. TI-2 antigen är antigen som har repetetiva epitoper, på antigenet finns många epitoper som är identiska vilket innebär att många B-cellsreceptorer kan binda till detta antigen. Då tillräckligt många BCR binder till antigenet kommer man över en tröskel och B-cellen kan aktiveras. Ett exempel på ett TI-2 antigen är polysackarider t.ex flagellin. Dessa är inte mitogena, de aktiverar alltså inte B-celler ospecifikt utan endast B-celler som har en receptor som binder till antigenet vilket ger korsbindning. Det genereras då ett antigensspecifikt svar och de antikroppar som produceras är nästan uteslutande IgM antikroppar. Thymusberoende antigen De flesta antigen är thymusberoende och B-celler måste då få hjälp av T-celler för att kunna producera antikroppar. Till thymusberoende antigen hör proteinantigen t.ex virus. B-cellen binder till ett thymusberoende antigen med sin specifika BCR. Detta leder till en signal om att B-cellen ska internalisera B-cellsreceptorn samt bundet antigen. Receptorn och antigenet hamnar då inuti Bcellen och bryts ner och processas till mindre peptider som hamnar på MHC-II molekyler som transporteras till cellytan. Th-celler känner igen MHC-II tillsammans med viruspeptid via en T-cellsreceptor och binder till komplexet. Denna bindning stabiliseras av en CD4-molekyl som binder till den konstanta delen av MHC-II. Th-cellen börjar då producera cytokiner som binder till cytokinreceptorer på B-cellen vilket signalerar till B-cellen att producera ett antikroppssvar. Signaler och interaktioner med Th-celler gör att B-celler kan byta antikroppsklass och genererar utveckling av minnes-B-celler. Thymusberoende antigen är oftast lösliga proteiner medan