معلومة

15.4E: جزيئات التوافق النسيجي - علم الأحياء

15.4E: جزيئات التوافق النسيجي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

جزيئات التوافق النسيجي عبارة عن بروتينات سكرية يتم التعبير عنها على سطح جميع خلايا الفقاريات تقريبًا. حصلوا على أسمائهم لأنهم مسؤولون عن التوافق - أو بالأحرى عدم وجوده - في أنسجة الأفراد المختلفين وراثيًا. التوائم البشرية أحادية الزيجوت ("متطابقة") لها نفس جزيئات التوافق النسيجي على خلاياها ، ويمكنها قبول زرع الأنسجة من بعضها البعض. البقية منا لديها مجموعة من جزيئات التوافق النسيجي التي ربما تكون فريدة بالنسبة لنا. سيؤدي تطعيم أنسجتنا إلى إنسان آخر إلى إثارة استجابة مناعية والتي ، إذا تركت دون رادع ، ستنتهي برفض الزرع. لذا فإن جزيئات التوافق النسيجي لفرد واحد تعمل كمستضدات عند إدخالها إلى فرد مختلف. في الواقع ، غالبًا ما يتم استدعاء جزيئات التوافق النسيجي مستضدات التوافق النسيجي أو مستضدات الزرع.

يحدث الرفض الأسرع والأكثر خطورة للأنسجة الغريبة عندما يكون هناك فشل في مطابقة المتبرع والمتلقي بشكل صحيح جزيئات التوافق النسيجي الرئيسية. هناك فئتان: الدرجة الأولى و الدرجة الثانية.

جزيئات التوافق النسيجي من الفئة الأولى

تتكون جزيئات الفئة الأولى من سلسلتين عديد الببتيد ، واحدة طويلة (على اليسار) من 346 حمض أميني - وتسمى سلسلة ثقيلة - وقصير واحد (على اليمين) من 99 من الأحماض الأمينية. تتكون السلسلة الثقيلة من 5 مناطق رئيسية أو المجالات:

  • ثلاثة مجالات خارج الخلية ، تم تحديدها هنا باسم ن (بما في ذلك محطة N) ، C1، و C2
  • مجال عبر الغشاء حيث تمر سلسلة البولي ببتيد عبر غشاء البلازما للخلية
  • مجال السيتوبلازم (مع الطرف C) داخل السيتوبلازم للخلية

يوضح الشكل أعلاه جزيء بروتين يسمى بيتا 2 ميكروغلوبولين ("β2M "). لا يتم ربطه بالسلسلة الثقيلة بأي روابط تساهمية ، ولكن بالأحرى بعدد من التفاعلات غير التساهمية. تمثل الأشرطة المظلمة جسور ثاني كبريتيد (SS) تربط أجزاء من كل مجال (باستثناء المجال N). لم تعد الروابط في جسور SS أكثر من أي رابطة تساهمية أخرى ، لذلك إذا كان من الممكن عرض هذا الجزيء في تكوينه الثلاثي الفعلي (3D) ، فسنجد أن أجزاء سلاسل البولي ببتيد التي تحتوي على Cys المرتبطة هي في الواقع قريبة من بعضها. المجالات ("N" و "C1") تحتوي على جزأين من لولب ألفا يشكلان حافتين مع أخدود بينهما. جزيء صغير (على سبيل المثال ، ببتيد قصير) متصل بشكل غير تساهمي في الأخدود بين حلزوني ألفا ، بدلاً من ذلك أ هوت دوج في كعكة(انظر الشكل 15.4.5.2)

يمثل الكائنان الموجودان على يسار الصورة اللذان يشبهان الشمعدانات سلاسل قصيرة ومتفرعة من السكريات في هذا البروتين السكري. تمثل المناطق التي تحمل علامة "بابين" الأماكن الموجودة على السلسلة الثقيلة التي تتعرض للهجوم من قبل غراء البروتين (مما يجعل من الممكن تحرير المجالات خارج الخلية من غشاء البلازما لتسهيل تحليلها). تمثل الصورة بنية جزيء التوافق النسيجي من الدرجة الأولى ، المسمى H-2K. تحتوي جميع خلايا جسم الحيوان تقريبًا (في هذه الحالة ، الفأر) على آلاف من هذه الجزيئات موجودة في غشاء البلازما. توفر هذه الجزيئات هوية الأنسجة وتعمل كأهداف رئيسية في رفض الأنسجة والأعضاء المزروعة. لكن رفض الأنسجة ليس وظيفتها الطبيعية. تعمل جزيئات الصنف الأول على عرض المستضدات على سطح الخلية بحيث يمكن "التعرف عليها" الخلايا التائية.

يصنع البشر ثلاثة أنواع مختلفة من جزيئات الفئة الأولى المعينة HLA-A, HLA-B، و HLA-C. (HLA تعني حأومان لeukocyte أntigen. لأن الجزيئات تمت دراستها لأول مرة على الكريات البيض). هذه تختلف فقط في سلسلتها الثقيلة ، وكلها تشترك في نفس النوع من بيتا 2 ميكروغلوبولين. تتجمع الجينات التي تشفر السلاسل الثقيلة المختلفة على الكروموسوم 6 في مجمع رئيسية في أنسجة الجسم (MHC). نرث جينًا لكل نوع من الأنواع الثلاثة للسلسلة الثقيلة من كل والد ، لذلك من الممكن ، في الواقع ، التعبير عن نسختين أليليتين من كل نوع. وهكذا يعبر شخص متغاير الزيجوت لـ HLA-A و HLA-B و HLA-C ستة بروتينات مختلفة من الدرجة الأولى. يتم تصنيعها وعرضها من قبل معظم خلايا الجسم (باستثناء خلايا الجهاز العصبي المركزي).

تقدم جزيئات التوافق النسيجي مستضدات للخلايا التائية

على الرغم من اكتشاف جزيئات التوافق النسيجي بسبب الدور الحاسم الذي تلعبه في رفض الكسب غير المشروع ، فمن الواضح أن التطور لم يمنح الفقاريات هذه الجزيئات لهذه الوظيفة. إذن ما هي وظيفتهم الطبيعية؟ الجواب: ل عرض المستضدات بحيث يمكن "رؤيتها" بواسطة الخلايا اللمفاوية التائية. مستقبلات المستضد على الخلايا اللمفاوية التائية (أو الخلايا التائية، كما يطلق عليهم عادة) "يرى" حاتمة عبارة عن فسيفساء من الجزيء الصغير في الأخدود وأجزاء من حلزونات ألفا المحيطة به.

الجزيئات الصغيرة ("النقانق") متنوعة بشكل كبير. من المحتمل أنها تمثل شظايا مشتقة من جميع البروتينات الموجودة داخل الخلية. قد تشمل هذه أجزاء من مكونات الخلايا الطبيعية ، وشظايا من البروتينات المشفرة بواسطة طفيليات داخل الخلايا (مثل الفيروسات) ، وشظايا من البروتينات المشفرة بواسطة الجينات الطافرة في خلايا سرطان.

جزيئات التوافق النسيجي من الفئة الثانية

يتم تحديد جزيئات الدرجة الثانية البشرية HLA-D، والجينات التي ترميزها موجودة أيضًا في مجمع رئيسية في أنسجة الجسم (MHC). تتكون جزيئات الفئة الثانية من عديد ببتيدات عبر الغشاء. تتفاعل هذه لتشكيل أخدود في نهايتها الخارجية ، والتي ، مثل جزيئات الفئة الأولى ، تحتوي دائمًا على جزء من مستضد. لكن الأجزاء المرتبطة بجزيئات الفئة الثانية مشتقة من مستضدات موجودة في الخلية مأخوذة من محيطها. يبتلع الالتقام الخلوي الجزيئات خارج الخلية. تندمج الجسيمات الداخلية مع الجسيمات الحالة ويتم هضم محتوياتها جزئيًا. يتم وضع الشظايا الناتجة في جزيئات الفئة الثانية وإعادتها إلى سطح الخلية.

عادة ما يتم التعبير عن جزيئات الفئة الثانية ، على عكس الفئة الأولى ، في أنواع معينة فقط من الخلايا. هذه هي خلايا مثل البلاعم والخلايا الليمفاوية البائية التي تتخصص في معالجة وتقديم المستضدات خارج الخلية إلى الخلايا اللمفاوية التائية. وهكذا يختلف عرض المستضد بواسطة جزيئات الفئة الثانية عن ذلك في الفئة الأولى بطريقتين مهمتين:

  • يمكن لجميع الخلايا تقديم مستضدات مع جزيئات من الفئة الأولى ، في حين أن خلايا معينة فقط يمكنها فعل ذلك مع الفئة الثانية.
  • يتم إنشاء شظايا المستضد (الكلاب الساخنة) المعروضة في جزيئات الفئة الأولى من الجزيئات الكبيرة التي يتم تصنيعها داخل الخلية ، بينما يتم الحصول على تلك التي يتم عرضها في جزيئات الفئة الثانية من خارج الخلية.

تقدم جزيئات الصنف الأول والثاني شظايا مستضد لمجموعات فرعية مختلفة من الخلايا التائية

تنتمي معظم الخلايا التائية في الجسم إلى واحدة من مجموعتين فرعيتين متميزتين: CD4+ أو CD8+. CD4 و CD8 عبارة عن بروتينات سكرية سطحية. كلا CD4+ و CD8+ تحتوي الخلايا التائية على مستقبلات مستضد (TCR) التي "ترى" حاتمة هوت دوج-إن-بن معقدة. جزيئات CD8 على CD8+ ترتبط الخلايا التائية بموقع موجود فقط في جزيئات التوافق النسيجي من الفئة الأولى (يظهر هنا على شكل نصف كرة رمادي). جزيئات CD4 على CD4+ ترتبط الخلايا التائية بموقع موجود فقط على جزيئات التوافق النسيجي من الفئة الثانية (كما هو موضح أدناه كمثلث أصفر). ومع ذلك ، لا يمكن أن يكون أي نوع مفعل ببساطة عن طريق ربط حاتمة التكميلية الخاصة به. يجب أن تحدث تفاعلات جزيئية إضافية.

القرص المضغوط 8+ تفاعل الخلايا التائية / الفئة الأولى

بسبب الحاجة إلى ارتباط CD8 بموقع مستقبل موجود فقط في جزيئات التوافق النسيجي من الفئة الأولى ، CD8+ الخلايا التائية قادرة فقط على الاستجابة للمستضدات التي تقدمها جزيئات الصنف الأول. معظم CD8+ الخلايا التائية الخلايا التائية السامة للخلايا (CTLس). إنها تحتوي على آلية تدمير الخلايا التي يتعرفون على حاتمة صنفها الأول.

مثال

في كل مرة تصاب فيها بعدوى فيروسية ، على سبيل المثال الإنفلونزا (الإنفلونزا) ، يغزو الفيروس خلايا معينة من جسمك. بمجرد دخول الفيروس ، يفسد عملية التمثيل الغذائي للخلية لإنتاج المزيد من الفيروسات. يتضمن ذلك تصنيع الجزيئات المشفرة بواسطة الجينوم الفيروسي. في الوقت المناسب ، يتم تجميعها في محصول جديد من جزيئات الفيروس التي تغادر الخلية (غالبًا ما تقتلها أثناء العملية) وتنتشر إلى خلايا جديدة. باستثناء أثناء انتقاله من منزله القديم إلى منزله الجديد ، يعمل الفيروس داخل الخلايا الآمنة من أي أجسام مضادة. ولكن في وقت مبكر من حياتها داخل الخلايا ، تعرض الخلايا المصابة شظايا من البروتينات الفيروسية التي يتم تصنيعها في السيتوبلازم في جزيئات الطبقة السطحية 1. أي خلايا تائية سامة للخلايا مخصصة لذلك المستضد سترتبط بالخلية المصابة وستكون قادرة في كثير من الأحيان على تدميرها قبل أن تتمكن من إطلاق محصول جديد من الفيروسات.

الخلاصة: وظيفة الجسم CD8+ تقوم الخلايا التائية بمراقبة جميع خلايا الجسم على استعداد لتدمير أي شظايا مستضد غريب في جزيئاتها من الصنف الأول.

CD4+ تفاعل الخلايا التائية / الفئة الثانية

يتم التعبير عن جزيئات CD4 على سطح CD4+ تمكنهم الخلايا التائية من الارتباط بالخلايا التي تقدم شظايا مستضد في جزيئات الفئة الثانية ولكن ليس في الفئة الأولى. فقط أنواع معينة من الخلايا ، تلك المتخصصة في تناول مستضد من السوائل خارج الخلية ، تعبر عن جزيئات الفئة الثانية. من بين أهم هذه الخلايا المتغصنة ، الضامة (الخلايا البلعمية التي تتطور من الخلايا الوحيدة التي هاجرت من الدم إلى الأنسجة) ، والخلايا الليمفاوية البائية ("الخلايا البائية") التي تتناول مستضدًا خارجيًا عن طريق الالتقام بوساطة مستقبلات.

لذلك CD4+ ترى الخلايا التائية مستضدًا مشتقًا من سوائل خارج الخلية ومعالجته بواسطة خلايا تقديم مستضد متخصصة. للاستجابة لمستضد ، CD4+ يجب أن تحتوي الخلية التائية على ملف مستقبلات الخلايا التائية (TCR) قادر على التعرف على (الارتباط ب) حاتمة معقدة تشتمل على جزء مستضد معروض بواسطة جزيء من الدرجة الثانية ، وربط موقع على جزيء من الدرجة الثانية (كما هو موضح أعلاه كمثلث أصفر) مع CD4 الخاص به ، والارتباط بجزيئات التكلفة على المستضد - تمثيل الخلية. إذا تم استيفاء هذه الشروط ، يتم تنشيط الخلية التائية. تدخل الخلايا التائية النشطة في دورة الخلية مما يؤدي إلى نمو استنساخ من الخلايا التائية المتطابقة وتبدأ في إفراز اللمفوكينات.

تقوم اللمفوكينات بتنشيط وتجنيد الخلايا الأخرى (مثل الخلايا البدينة) في المنطقة التي تنتج الالتهاب (على سبيل المثال ، للتعامل مع العدوى البكتيرية). كما أنها تنشط الخلايا البائية وتمكينها من التطور إلى استنساخ الخلايا المفرزة للأجسام المضادة. CD4+ تسمى الخلايا التائية التي تنشط الخلايا البائية الخلايا التائية المساعدة.


مجمع التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) - الأنواع والمسارات

يمكن تعريف معقد التوافق النسيجي الرئيسي على أنه مجموعة جينات مرتبطة بإحكام تلعب منتجاتها دورًا مهمًا في التعرف بين الخلايا وفي التمييز بين الذات وغير الذات. يشير مصطلح "هيستو" إلى الأنسجة و "التوافق" يشير إلى "التوافق أو التوافق". من ناحية أخرى ، يشير المصطلح "معقد" إلى الجينات & # 8216 المترجمة إلى منطقة وراثية كبيرة تحتوي على مواقع متعددة & # 8217. ترمز هذه الجينات إلى المستضدات التي تنطوي على تحديد مدى توافق الأنسجة المزروعة. سيتم قبول الأنسجة المتوافقة من قبل الجهاز المناعي بينما يتم رفض الأنسجة غير المتوافقة. يؤدي رفض الأنسجة الغريبة إلى استجابة مناعية لجزيئات سطح الخلية. تم تحديد المفهوم لأول مرة من قبل بيتر جورر وجورج سنيل. تتمثل الوظيفة الرئيسية لجزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير في إحضار مستضد إلى سطح الخلية للتعرف عليه بواسطة الخلايا التائية. في البشر ، توجد الجينات المشفرة لجزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير في الذراع القصيرة للكروموسوم 6.


البيولوجيا الكيميائية لعرض المستضد بواسطة جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير

تقدم جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الأولى ومعقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الثانية الببتيدات إلى الجهاز المناعي لتوجيه استجابات الخلايا التائية المناسبة. يمكن أن يوفر التعديل الدوائي لاستجابات الخلايا التائية خيارات علاجية لمجموعة من الأمراض المرتبطة بالمناعة. قد يجد تقليل التنظيم الدوائي لجزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير تطبيقًا في علاج المناعة الذاتية ورفض الزرع بينما يدعم التنشيط الدوائي لعرض المستضد الاستجابات المناعية للعدوى والسرطان. نظرًا لأن بيولوجيا الخلية الخاصة بعرض مستضد معقد التوافق النسيجي الكبير من الفئة الأولى ومعقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الثانية مفهومة بتفصيل كبير ، فقد تم تحديد العديد من الأهداف المحتملة للتلاعب على مر السنين. هنا ، نناقش كيف يمكن تعديل عرض المستضد بواسطة جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير بواسطة العوامل الدوائية وكيف يمكن للكيمياء أن تدعم دراسة عرض المستضد بشكل عام. تُظهر البيولوجيا الكيميائية لعرض المستضد بواسطة جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير خيارات مفاجئة لتعديل المناعة وتطوير علاجات مستقبلية.


الجزيئات المعقدة القابلة للذوبان في التوافق النسيجي الرئيسية في تنظيم المناعة: تسليط الضوء على مستضدات الصنف الثاني

تم تحديد مشاركة مستضدات معقد التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) في تطوير وتنظيم الاستجابة المناعية بشكل جيد على مر السنين ، بدءًا من النضج وتحميل الببتيد المستضد والهجرة إلى غشاء الخلية للتعرف عليها بواسطة مستقبلات الخلايا التائية وإعادة التدوير من أجل وقف الاستجابة المناعية. خلال هذا الاتجار داخل الخلايا ، تجد مستضدات معقد التوافق النسيجي الكبير طريقة لإفرازها بواسطة الخلايا ، لأنه يمكن العثور عليها على أنها جزيئات MHC من الفئة الأولى قابلة للذوبان (sMHC-I) والفئة الثانية (sMHC-II) في جميع سوائل الجسم. على الرغم من أن آليات الإفراز لم يتم دراستها بشكل كافٍ ، فقد ثبت أن جزيئات sMHC تعرض خصائص تنظيم مناعة مهمة. لقد ثبت أن مستوياتها في المصل قد تغيرت في مجموعة متنوعة من الأمراض ، بما في ذلك الالتهابات الفيروسية والالتهابات والمناعة الذاتية والسرطان ، وما إلى ذلك بينما يبدو أنها تشارك في عدد من التفاعلات الفسيولوجية ، بما في ذلك الحفاظ على التحمل ، والتكاثر ، مثل وكذلك اختيار الشريك مقابل تطور الأنواع. تهدف المراجعة الحالية إلى تقديم الأدبيات الموجودة حتى الآن حول جزيئات sMHC والإشارة إلى أهمية هذه الجزيئات في الحفاظ على التوازن المناعي.

الكلمات الدالة: التوافق النسيجي الرئيسي معقد قابل للذوبان من الدرجة الأولى مستضدات من الدرجة الثانية قابلة للذوبان.


خطة العمل

تتطلب الاستجابة المناعية الناجحة للغزاة

التنشيط والتعبئة

تعرف

لتكون قادرًا على تدمير الغزاة ، يجب أن يتعرف عليهم جهاز المناعة أولاً. وهذا يعني أن الجهاز المناعي يجب أن يكون قادرًا على التمييز بين ما هو غير ذاتي (أجنبي) وما هو ذاتي. يمكن للجهاز المناعي أن يقوم بهذا التمييز لأن جميع الخلايا لديها جزيئات تحديد (مستضدات) على سطحها. يتم التعرف على الكائنات الحية الدقيقة لأن جزيئات التعريف الموجودة على سطحها غريبة.

في البشر ، يُطلق على أهم جزيئات التعريف الذاتي

مستضدات كريات الدم البيضاء البشرية (HLA) ، أو معقد التوافق النسيجي الرئيسي (MHC)

تسمى جزيئات HLA المستضدات لأنها إذا تم زرعها ، كما هو الحال في الكلى أو الجلد ، يمكن أن تثير استجابة مناعية لدى شخص آخر (عادة ، لا تثير استجابة مناعية لدى الشخص الذي لديه هذه الجزيئات). كل شخص لديه مزيج فريد تقريبًا من HLAs. يتعرف الجهاز المناعي لكل شخص عادة على هذا المزيج الفريد على أنه ذاتي. يتم التعرف على الخلية التي تحتوي على جزيئات على سطحها غير متطابقة مع تلك الموجودة على خلايا الجسم على أنها غريبة. ثم يهاجم الجهاز المناعي تلك الخلية. قد تكون هذه الخلية خلية من نسيج مزروع أو إحدى خلايا الجسم التي أصيبت بكائنات دقيقة غازية أو تغيرت بسبب السرطان. (جزيئات HLA هي ما يحاول الأطباء مطابقته عندما يحتاج الشخص إلى زرع عضو).

يجب أن تكون الخلايا التائية (الخلايا اللمفاوية التائية) ، كجزء من جهاز المراقبة المناعية ، قادرة على التعرف على المواد التي لا تنتمي إلى الجسم (المستضدات الأجنبية). ومع ذلك ، لا يمكنهم التعرف مباشرة على مستضد. يحتاجون إلى مساعدة من خلية تقديم مستضد (مثل الخلايا الضامة أو الخلايا المتغصنة).

تبتلع الخلية العارضة للمستضد المستضد. ثم تقوم الإنزيمات الموجودة في الخلية بتقسيم المستضد إلى أجزاء ، والتي يتم دمجها مع جزيئات تحديد الخلية - تسمى الجزيئات المعقدة للتوافق النسيجي ، أو مستضدات الكريات البيض البشرية (HLAs). ينتقل جزء HLA والمستضد المدمج إلى سطح الخلية العارضة للمستضد حيث يتم التعرف عليه بواسطة المستقبلات الموجودة في الخلية التائية.

يمكن لبعض خلايا الدم البيضاء - الخلايا البائية (الخلايا الليمفاوية B) - التعرف على الغزاة مباشرة. لكن الخلايا الأخرى - الخلايا التائية (الخلايا الليمفاوية التائية) - تحتاج إلى مساعدة من خلايا تسمى الخلايا العارضة للمستضد:

تبتلع الخلايا العارضة للمستضد الغازي وتقسمه إلى شظايا.

ثم تجمع الخلية العارضة للمستضد شظايا مستضد من الغازي مع جزيئات HLA الخاصة بالخلية.

يتم نقل مزيج شظايا المستضد وجزيئات HLA إلى سطح الخلية.

يمكن لخلية T ذات مستقبل مطابق على سطحها أن تلتصق بجزء من جزيء HLA الذي يقدم جزء المستضد ، حيث أن المفتاح يلائم القفل.

ثم يتم تنشيط الخلية التائية وتبدأ في محاربة الغزاة الذين لديهم هذا المستضد.

كيف تتعرف الخلايا التائية على المستضدات

تعد الخلايا التائية جزءًا من جهاز المراقبة المناعي. يسافرون عبر مجرى الدم والجهاز الليمفاوي. عندما يصلون إلى الغدد الليمفاوية أو عضو ليمفاوي ثانوي آخر ، فإنهم يبحثون عن مواد غريبة (مستضدات) في الجسم. ومع ذلك ، قبل أن يتمكنوا من التعرف بشكل كامل على مستضد غريب والاستجابة له ، يجب معالجة المستضد وتقديمه إلى الخلية التائية بواسطة خلية دم بيضاء أخرى ، تسمى خلية تقديم المستضد. تتكون الخلايا العارضة للمستضد من الخلايا المتغصنة (الأكثر فعالية) والضامة والخلايا البائية.

التنشيط والتعبئة

يتم تنشيط خلايا الدم البيضاء عندما تتعرف على الغزاة. على سبيل المثال ، عندما تقدم خلية تقديم المستضد شظايا مستضد مرتبطة بـ HLA إلى خلية T ، تلتصق الخلية T بالشظايا ويتم تنشيطها. يمكن تنشيط الخلايا البائية مباشرة من قبل الغزاة. بمجرد تنشيطها ، تبتلع خلايا الدم البيضاء الغازي أو تقتلها أو تفعل الأمرين معًا. عادة ، هناك حاجة إلى أكثر من نوع واحد من خلايا الدم البيضاء لقتل الغازي.

تطلق الخلايا المناعية ، مثل البلاعم والخلايا التائية المنشطة ، مواد تجذب الخلايا المناعية الأخرى إلى منطقة الاضطرابات ، وبالتالي تحشد الدفاعات. قد يطلق الغازي نفسه مواد تجذب الخلايا المناعية.

اللائحة

يجب تنظيم الاستجابة المناعية لمنع حدوث أضرار جسيمة للجسم ، كما يحدث في اضطرابات المناعة الذاتية. تساعد الخلايا التائية التنظيمية (الكابتة) على التحكم في الاستجابة عن طريق إفراز السيتوكينات (الرسل الكيميائي للجهاز المناعي) التي تثبط الاستجابات المناعية. تمنع هذه الخلايا الاستجابة المناعية من الاستمرار إلى أجل غير مسمى.

الدقة

القرار ينطوي على حصر الغزاة وإخراجها من الجسد. بعد القضاء على الغازي ، تدمر معظم خلايا الدم البيضاء نفسها ويتم تناولها. وتسمى تلك التي تم إنقاذها خلايا الذاكرة. يحتفظ الجسم بخلايا الذاكرة ، التي تعد جزءًا من المناعة المكتسبة ، لتذكر غزاة معينين والاستجابة لهم بقوة أكبر في المواجهة التالية.

هناك فئتان رئيسيتان من الخلايا الليمفاوية تشارك في دفاعات محددة: الخلايا البائية والخلايا التائية.

يتم إنتاج الخلايا التائية غير الناضجة في نخاع العظام ، لكنها تهاجر لاحقًا إلى الغدة الصعترية ، حيث تنضج وتطور القدرة على التعرف على مستضدات معينة. الخلايا التائية مسؤولة عن المناعة الخلوية.

الخلايا البائية ، التي تنضج في نخاع العظام ، هي المسؤولة عن المناعة بواسطة الأجسام المضادة.

تبدأ الاستجابة الخلوية عندما يبتلع العامل الممرض بخلية تقدم مستضد ، وهي في هذه الحالة بلاعم. بعد تكسير الميكروب بواسطة الإنزيمات الليزوزومية ، يتم عرض شظايا مستضدية مع جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير على سطح البلاعم.

تتعرف الخلايا التائية على مزيج جزيء معقد التوافق النسيجي الكبير وجزء مستضد ويتم تنشيطها لتتكاثر بسرعة في جيش من الخلايا التائية المتخصصة.

أحد أعضاء هذا الجيش هو الخلية التائية السامة للخلايا. تتعرف الخلايا التائية السامة للخلايا على الخلايا والأنسجة الغريبة أو الخلايا المصابة بالفيروس وتدمرها.

خلية تائية أخرى هي الذاكرة اللمفاوية التائية السامة للخلايا ، والتي تبقى في احتياطي في الجسم. إذا واجهت هذه الخلايا التائية ، في وقت ما في المستقبل ، هذا المستضد المحدد ، فسوف تتمايز بسرعة إلى خلايا تائية سامة للخلايا ، مما يوفر دفاعًا سريعًا وفعالًا.

تنسق الخلايا التائية المساعدة دفاعات محددة وغير محددة. في جزء كبير منه عن طريق إطلاق مواد كيميائية تحفز نمو الخلايا التائية والخلايا البائية وتمايزها.

تثبط الخلايا التائية الكابتة الاستجابة المناعية بحيث تنتهي عند السيطرة على العدوى. بينما يزداد عدد الخلايا التائية المساعدة مرة واحدة تقريبًا ، يزداد عدد الخلايا التائية الكابتة ببطء ، مما يتيح الوقت للاستجابة الأولى الفعالة.


15.4E: جزيئات التوافق النسيجي - علم الأحياء

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يجوز إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة ويعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


الفرق بين MHC و HLA

كلاهما عبارة عن مجموعات من المستضدات أو البروتينات الموجودة على سطح الخلايا وفي التركيب الجيني أو الحمض النووي. كما أن وظائفها متشابهة جدًا - فهي تحدد وتمنع بروتينًا أو خلية غريبة من الدخول أو الانتشار في جسم الكائن الحي. يحدث هذا غالبًا بالتنسيق مع جهاز المناعة, الذي يهاجم هذه الهيئات الأجنبية. كلا المجموعتين من البروتينات تنظم الجهاز المناعي نفسه وكذلك استجابته.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين المجموعتين في أن معقد التوافق النسيجي الكبير غالبًا ما يوجد في الفقاريات ، بينما يوجد HLA في البشر فقط. لتبسيط ، HLA هو نسخة الجسم البشري من MHC. جزء من مسؤولية هذه المستضدات هو اكتشاف الخلايا التي تدخل الجسم. عند الكشف ، يتم التعرف على الخلايا إما محلية أو أجنبية. غالبًا ما يتم التعرف على الخلايا المحلية التي تحمل الفيروسات والكائنات الضارة الأخرى ومهاجمتها. هذا صحيح أيضًا بالنسبة للخلايا الأجنبية التي يتم إدخالها إلى الجسم.

غالبًا ما تشارك هذه المستضدات عندما يتم التخطيط لعملية زرع عضو لكائن حي أو إنسان. يتم إجراء اختبارات معينة لتحديد التوافق بين العضو وجسم المستلم. تكون المطابقات شبه الكاملة أو المثالية مرغوبة في هذه المواقف لتقليل خطر رفض جسد المتلقي للعضو.

بصرف النظر عن عمليات زرع الأعضاء ، فإن كلا من MHC و HLA مفيدان جدًا في تقوية الجسم وجهاز المناعة. في البشر ، يتم استخدام HLA أيضًا في اختبارات الأبوة لتحديد نسب الطفل ، ويتم ذلك عن طريق مقارنة المستضدات من الطفل والأب والأم.

من عيوب MHC و HLA أنها تحمل أمراضًا وراثية معينة مثل السرطان والسكري والذئبة.

كلا المستضدين مسؤولان أيضًا عن منع زواج الأقارب أو حالة المادة الوراثية المماثلة المفرطة في الشخص. إنهم يفضلون التنوع في التركيب الجيني ، لكنهم في نفس الوقت مسؤولون عن التعاون فيما يتعلق بالتعرف على الأقارب ، والاعتراف المزدوج ، ومطابقة الزرع.

يحتوي كل من MHC و HLA على أربعة تصنيفات لمولدات المضادات. ومع ذلك ، فإن الفئتين الأولى والثانية فقط من المستضدات هي المسؤولة عن التعرف على أي خلية والاستجابة لها ، سواء كانت محلية أو أجنبية. تتعامل مستضدات الصنف الأول مع تدمير الخلايا المحلية الأجنبية أو المصابة وهذا يحدث في جميع أنواع الخلايا باستثناء خلايا الدم الحمراء.

وفي الوقت نفسه ، تتوسط مستضدات الصنف الثاني في تحصين محدد للمستضد. توجد مستضدات الفئة الثانية في الخلايا البائية والضامة والخلايا العارضة للمستضد (APCs).
يعمل كل من MHC و HLA كدرع دفاع وحماية لجسم الكائن الحي.

ملخص:

1.MHC و HLA مختلفان قليلاً ، لكن وظائفهما هي نفسها في الأساس.
2- يتم تصنيف كل من معقد التوافق النسيجي الكبير و HLA على أنهما بروتينات ومستضدات. كلاهما موجود في خلايا الكائن الحي ويعملان جنبًا إلى جنب مع جهاز المناعة في الجسم.
3- يوجد MHC في العديد من الفقاريات ، بينما HLA موجود فقط في البشر HLA هو أساسًا معقد التوافق النسيجي الكبير البشري.
4-كلا من MHC و HLA هما معرفان للخلايا المحلية والأجنبية في الجسم. يتم مهاجمة الخلايا الأجنبية والمصابة بالعدوى وتحصينها. ينظم MHC و HLA جهاز المناعة واستجاباته.
5- تلعب هذه المستضدات دورًا رئيسيًا في عمليات زرع الأعضاء ، حيث يمكن لجسم المتلقي أن يرفض عضوًا إذا لم يكن معقد التوافق النسيجي الكبير أو HLA الخاص بهما قريبًا أو مثاليًا. بصرف النظر عن التحصين والتوافق النسيجي ، فإن هذه المستضدات مسؤولة أيضًا عن دفاع الجسم ضد الكائنات الحية الغريبة.
6.فقط فئتان من أصل أربعة هي المسؤولة عن استجابات مناعة الجسم.
7- يمكن استخدام مستضدات الكريات البيضاء البشرية في تحديد والد الطفل ويمكن أن تعمل أيضًا كناقل للأمراض الوراثية. كما يمنع زواج الأقارب بين الناس.


الاندماج مع الجسيمات الحالة

بعض مسببات الأمراض لها استراتيجيات مضادة لتجنب تدميرها بواسطة البالعات. وتشمل هذه آليات لمنع اندماج البلعمة مع الجسيمات الحالة ، ومقاومة بيئة الأس الهيدروجيني المنخفضة للجسيم ، والهروب إلى السيتوبلازم عن طريق تحلل الغشاء البلعمي (الجدول 22-1). على سبيل المثال ، في مرض السل ، الضامة في البلعمة في الرئة البكتيريا السل الفطري، لكن البكتيريا تتجنب التدمير عن طريق إفراز الفوسفاتيز الذي يزيل الفوسفاتيدينوسيتول (3P) وبالتالي يوقف النضج البلعومي.

"هرب"
إفراز السموم التي تعطل الغشاء البلعمي (الشيغيلا فلكسنري ، الليستريا المستوحدة ، ريكتسيا ريكيتسي)
"يتملص"
المدخل من خلال مسار بديل خاص بالعوامل الممرضة (السالمونيلا التيفية ، الليجيونيلا المستروحة ، المتدثرة الحثرية)
تثبيط الانصهار البلعمي والليزوزوم (S. typhimurium ، المتفطرة السلية)
تثبيط تحمض البلعمة (المتفطرة محيط)
"قف و حارب"
تكرار منخفض يعتمد على الرقم الهيدروجيني (كوكسيلا بورنيتي ، س. تيفيموريوم)
تعزيز إصلاح الحمض النووي للبقاء على قيد الحياة من الإجهاد التأكسدي (S. typhimurium)
عوامل الفوعة الوقائية الخاصة بمسببات الأمراض (C. burnetii ، S. typhimurium)
منع معالجة وعرض المستضدات البكتيرية (S. typhimurium)


النتائج

التعبير التفاضلي لـ CD1b و MHC من الدرجة الثانية في النطاقات الفرعية الليزوزومية في البلدان النامية غير الناضجة

يتم التعبير عن جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الثانية و CD1b بشكل بارز في جسيم عضلي متخصص MIIC ويتوسط عرض المستضدات الداخلية. ومع ذلك ، نظرًا للطبيعة المميزة للمستضدات التي ترتبط بها ، افترضنا أن بعض أجزاء المسارات داخل الخلايا لعرض مستضد معقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الثانية و CD1b قد تختلف. لذلك ، قمنا بتحليل وتحديد كمية MIIC في وحدات تحكم المجال (DC) البشرية فائقة الرقة عن طريق المجهر الإلكتروني للإرسال المسمى بالذهب المناعي لتعبير MHC من الدرجة الثانية و CD1b. عندما تم تحفيز وحيدات الدم المحيطي البشري باستخدام GM-CSF و IL-4 ، تمايزت الخلايا في IMDCs ، وتم اكتشاف كمية كبيرة من جزيئات MHC من الفئة II داخل الخلايا في MIIC. على عكس الهيكل متعدد الحواف الذي غالبًا ما يُرى في الخلايا البائية وخطوط الخلايا DC الفأرية ، فإن MIIC الذي تم تطويره في DCs البشرية المعزولة حديثًا يحتوي عادةً على العديد من الصفائح الغشائية المعبأة بشكل وثيق في ترتيب متحدة المركز ، وتم اكتشاف جزيئات MHC من الدرجة الثانية بشكل أساسي على الأغشية الداخلية لـ MIIC بدلاً من على الغشاء المحدد. إلى جانب معقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الثانية ، عبرت هذه البلدان المشتقة من الخلايا الأحادية البشرية أيضًا عن جزيئات CD1b في نفس MIIC ، ولكن على عكس MHC class II ، يبدو أن جزيئات CD1b مترجمة تفاضليًا إلى الغشاء المحدد (الشكل 1A). لتقدير التعبير التفاضلي لجزيئات MHC من الدرجة الثانية و CD1b على الأغشية الداخلية والمحدودة بطريقة كمية ، تم تحليل الجسيمات الحالة للـ DCs المشتقة من الخلايا الأحادية التي تم الحصول عليها من مانحين مختلفين بشكل عشوائي وتم حساب جزيئات الذهب الموجودة على الأغشية الداخلية والمحدودة لـ MHC الفئة الثانية و CD1b. كما تم تلخيصه في الجدول 2 ، تم العثور على 85٪ من جزيئات CD1b المعبر عنها في MIIC على الغشاء المحدد ، بينما تم اكتشاف 15٪ على الأغشية الداخلية. في تناقض حاد ، تم العثور على 5 ٪ فقط من جزيئات MHC من الفئة الثانية المعبر عنها في MIIC على الغشاء المحدد ، وتم توزيع غالبية الجزيئات على الأغشية الداخلية. للمقارنة ، تم تحليل البروتينات الأخرى الموجودة في MIIC أيضًا لتعبيرها التفاضلي في الأغشية الداخلية والأغشية المحددة. كما هو مبين في الجدول 2 ، تم ترجمة LAMP1 بشكل تفضيلي إلى الغشاء المحدد ، وإن كان أقل بروزًا مثل CD1b ، بينما تم التعبير عن CD63 بكثرة في الأغشية الداخلية منه في الغشاء المحدد.

شكل 1. بعد النضج ، يظل توطين CD1b lysosomal ويفصل عن MHC class II. وضع العلامات المناعية لـ CD1b (رؤوس الأسهم المغلقة) و MHC من الدرجة الثانية (رؤوس الأسهم المفتوحة) على أقسام فائقة النحافة من IMDC (A) ، و 8-h LPS-stimulated DCs (B) ، و 48 h LPS-stimulated MDC (C). في MIICs من IMDCs (A) ، توجد جزيئات CD1b (10 نانومتر من الذهب) في الغشاء المحدد (انظر الجدول 2) وجزيئات MHC من الدرجة الثانية (15 نانومتر من الذهب) موجودة في الأغشية الداخلية. بعد 8 ساعات من النضج (B) ، تتغير الهياكل متعددة الطبقات ، وغالبًا ما لم يعد CD1b (ذهب 10 نانومتر) يتجمع مع MHC من الدرجة الثانية (15 نانومتر من الذهب). عند 48 ساعة بعد النضج (C) ، يوجد معظم معقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الثانية على غشاء البلازما (15 نانومتر من رؤوس الأسهم المفتوحة من الذهب) ، و CD1b (10 نانومتر من الذهب) يتم اكتشافه على غشاء البلازما ، والداخلية المبكرة ، والكثافة الإلكترونية MDLs ذات غشاء واحد (يشار إليها بعلامات نجمية). مقياس ، 200 نانومتر. G ، مجمع جولجي م ، الميتوكوندريا ف ، غشاء البلازما و e ، الإندوسومات.

الجدول 2. توزيع بروتينات الغشاء على الأغشية المحددة بالنسبة للأغشية الداخلية لـ MIICs من IMDC

تم تحديد وضع العلامات المناعية على جزيئات MIIC متعددة الصفائح من الخلايا المتغصنة المشتقة من الخلايا الوحيدة غير الناضجة وتم تحديد النسبة المئوية للوسم على الأغشية المحددة والأغشية الداخلية (N هو عدد جزيئات الذهب المحسوبة). تم اكتشاف جزيئات MHC من الدرجة الثانية و CD63 في الغالب على الأغشية الداخلية و CD1b و LAMP1 على الأغشية المحددة. يتم توزيع CD1c بالتساوي تقريبًا بين فئتي الأغشية.

الفصل بين جزيئات CD1b و MHC Class II في نضوج DCs

تخضع البلدان النامية لتغييرات خلوية ديناميكية عند التعرض للمنتجات البكتيرية ، مثل LPS. تتضمن هذه التغييرات ، التي تسمى مجتمعة نضوج DC ، النقل الفعال لجزيئات MHC من الفئة II المحملة بمستضد الببتيد من MIIC الليزوزومي إلى غشاء البلازما. تمت دراسة التغيرات المرتبطة بنضج التيار المستمر في التشكل الليزوزومي على نطاق واسع على مستوى البنية التحتية ، باستخدام خط خلايا DC مورين محفز بـ LPS ، حيث يمتد أنبوبة MIIC متعدد الخلايا باتجاه غشاء البلازما (Kleijmeer وآخرون، 2001). ومع ذلك ، تفتقر هذه الخلايا الفأرية إلى التعبير عن جزيئات المجموعة 1 CD1 ، وبالتالي ، لا يزال يتعين تحديد كيفية نقل جزيئات CD1b و MHC من الفئة الثانية بشكل تفاضلي من الجسيمات الحالة في البلدان النامية الناضجة.

للتحقيق في التغيرات المورفولوجية في MIIC متعدد الطبقات لنضج DCs البشرية ، تم تحفيز DCs غير الناضجة المشتقة من الخلية الوحيدة باستخدام LPS وتم حصادها بعد 8 ساعات من أجل الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال. في هذه المرحلة الزمنية ، تم تخفيف صفائح الغشاء المعبأة بإحكام في ترتيب متحد المركز بشكل ملحوظ ، وانتشرت بعض الأغشية وتبرعم لتشكيل هياكل حويصيلية / حويصلية كثيفة الإلكترون تحتوي على جزيئات CD1b ، ولكنها غالبًا ما تفتقر إلى التعبير عن جزيئات MHC من الدرجة الثانية ( الشكل 1 ب). تميل جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير من الفئة الثانية إلى استبعادها من الحويصلات المشكَّلة حديثًا المحتوية على CD1b ، مما أدى إلى الفصل الجزئي بين CD1b و MHC من الفئة الثانية في هذه المقصورات الليزوزومية.

توطين متميز للحالة الثابتة لـ CD1b و MHC Class II في البلدان النامية الناضجة بالكامل

لتقييم التغيرات المورفولوجية المتأخرة في MIIC في MDCs بالكامل ، تم تحفيز IMDCs باستخدام LPS وحصدها بعد 24 ساعة من أجل الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال. في هذا الوقت ، اختفت الأغشية الداخلية للجسيمات الحالة وامتلأ الهيكل الآن بمحتوى بروتيني كثيف الإلكترون. لا يزال الغشاء المحدد يحتوي على CD1b ، بينما لم يتم اكتشاف جزيئات MHC من الدرجة الثانية تقريبًا (الشكلان 1C و 2). بالنظر إلى التغييرات الرئيسية في البنية التحتية والتغييرات في وجود الجزيئات المقيمة ، نقترح هنا الإشارة إلى المتغير مأتور دج لysosome MDL. The limiting membrane of the MDL contained lysosomal resident molecules LAMP1 (Figure 4). Less than 2% of the CD1b-containing compartments seemed to be late endosomes as was shown by double labeling with late endosomal marker M6PR (our unpublished data). We therefore concluded that the MDL represents a subclass of lysosomal compartments.

الشكل 2. Maturation of DCs causes segregation of CD1b and CD1c from MHC class II molecules. MHC class II was detected together with CD1a (a and b), CD1b (c and d), or CD1c (e and f) by immunofluorescence on semithin cryosections of 280 nm IMDCs cultured in GM-CSF, IL-4 (IMDC a, c, and e) and after maturation with LPS (MDC b, d, and f). The CD1 isoforms are presented in the left panel, MHC class II in the middle panel, and merge of the pictures is shown in right panel. After maturation, CD1b and CD1c are located intracellular, and MHC class II molecules are located to the plasma membrane.

الشكل 4. Localization of lysosomal markers CD63 and LAMP1 indicate that the electron-dense MDLs are lysosomal. In IMDCs (A), LAMP1 (15-nm gold) is mostly present on the limiting membrane of the multilamellar lysosomes, whereas CD63 (10-nm gold) can be detected on both internal and limiting membranes. On maturation with LPS (B), both LAMP1 (15 nm) and CD63 (10 nm, arrowheads) can be detected on the membrane of electron-dense structures with altered ultrastructure lacking the internal membrane structures and denoted MDLs and indicated by asterisks. Scale, 200 nm. G, Golgi complex e, endosomes m, mitochondria p, plasma membrane.

Cytoplasmic Tail Determines Internal and Limiting Membrane Lysosomal Localization of CD1b, CD1c, and CD63

In IMDCs, the localization of CD1b is on the limiting membrane of the lysosomal MIIC, whereas the MHC class II is primarily on the internal membranes. This difference in localization within the lysosome might determine the localization after maturation in the MDL. Because the internal membranes are lost in MDL, it is possible that only the molecules that form the limiting membrane of the lysosomes in IMDC are present in the MDL. Other lysosomal residents such as CD63 and LAMP1 seem to be localized preferentially to the internal and the limiting membranes of MIICs, respectively (Table 2). In contrast to CD1b, CD63, and LAMP1, CD1c molecules are almost equally distributed over the internal and limiting membrane domains. The specific enrichment of molecules on the limiting membrane could be caused by the targeting information present in their cytoplasmic tails. CD1b, CD1c, LAMP1, and CD63 all have similar tyrosine motifs in their cytoplasmic tails that is believed to target these molecules to lysosomes (Table 1). It is unknown whether the cytoplasmic motif also determines the microanatomic localization within the lysosome. In contrast to the tyrosine motifs, the lysosomal targeting of MHC class II is dependent on several factors, including the dileucine targeting signal on the beta chain and of the invariant chain. Herein, we analyzed the role of the CD1b cytoplasmic tail in sublocalization in lysosomes. First, we generated chimeras of CD1b, in which the cytoplasmic tail is exchanged for the tail of CD63, which preferentially localizes to the internal membranes of the MIIC. Also, tail chimeras of CD1b with CD1a and CD1c were evaluated to determine whether CD1b chimera's remained at the limiting membrane. As a control, we determined the localization of endogenous CD63.

The results showed that the localization of CD1b wild-type and endogenous CD63 is comparable with the distribution determined in IMDC. CD1b molecules with the CD1b tail are targeted to the limiting membrane of the lysosomes. Both the CD63 and the CD1c tail chimeric constructs target CD1b more prominently to the internal membranes (Figure 3). The CD1b/CD1a tail chimera was found in early endosomal compartments and not in lysosomes. These results demonstrate that the cytoplasmic tail of CD1b determines the targeting of CD1b molecules to the limiting membrane of the lysosome.

الشكل 3. CD1b tail targets the CD1b molecule to the limiting membrane of the lysosome. The localization of CD1b wt and CD1b tail chimera within LAMP1-positive compartments was determined in T2 cells transfected with the CD1b constructs (A). As a control, the localization of endogenous CD63 within these transfected cells was determined (B). Immunogold labeling with CD1b- or CD63-specific antibodies was performed on ultrathin cryosections, and the average number (and SE) of gold particles present on the limiting membrane and internal membranes was determined per lysosome.

Localization on the Internal Membranes of Lysosomes Does Not Determine Trafficking during DC Maturation

We next asked whether prior sublocalization in the internal or limiting membranes of lysosomes determines localization after DC maturation. If the internal membranes of the MIIC with MHC class II and its other molecules such as CD63 are all relocated after maturation, one would predict that CD63 would be absent from the MDL. However, immunogold localization of CD63 demonstrated its abundant presence on the electron-dense LAMP1-positive structures in MDC (Figure 4B). Thus, molecules present on the internal membranes of the MIIC can also be detected on the MDL. Also, CD1c molecules could be detected in these compartments but CD1a was not (Figures 2 and 5). Apparently, MHC class II molecules follow a different subcellular pathway in mature dendritic cells than CD1b, CD1c, CD63, or LAMP1. The segregation of the pathway might be at the level of the plasma membrane by constant internalization of CD1b, CD1c, CD63, and LAMP1.

الشكل 5. Localization CD1c in immature and mature DCs. CD1c molecules are present in the multilamellar structures (A 10-nm gold) and in early endosomes of IMDCs (B 15-nm gold). Maturation of IMDCs to MDCs (C) shows the presence of CD1c molecules (15-nm gold, closed arrowheads) in MDLs (indicated by asterisks) and in early endosomes, whereas MHC class II molecules (10-nm gold, open arrowheads) are mostly present on the plasma membrane. Scale, 200 nm. p, plasma membrane G, Golgi complex e, endosomes and m, mitochondria.

CD1 Continues to Be Internalized from the Plasma Membrane in Clathrin-Coated Vesicles to a Similar Degree before and after Maturation

Besides localization to lysosomal MIICs, CD1b and CD1c were detected in early endocytic structures in IMDCs, suggesting internalization from the plasma membrane. However, previous studies on LPS-stimulated DCs have shown a sharp overall reduction of endocytic capacity after DC maturation (Inaba وآخرون., 1993 Sallusto وآخرون., 1995). Thus, we wished to determine whether clathrin-mediated endocytosis was blocked after maturation of DC. Internalization of transferrin conjugated with a fluorescent probe and internalization of CD1b detected with Fab-fragments against CD1b were used as markers for clathrin-mediated endocytosis in both MDC and IMDC. As a control, the fluid phase pinocytic capacity of MDC and IMDC was evaluated using fluorescent-labeled dextran. As expected, the uptake of the pinocytic marker dextran was reduced dramatically after DC maturation (Figure 6A). In contrast, the endocytosis of transferrin was not affected and remained at a constant level (Figure 6B). Also, we determined the localization of the endocytosed transferrin in the cells by using immunofluorescence and as expected, observed that the transferrin almost totally colocalized with EEA1 and transferrin receptor (TfR) (our unpublished data). Importantly, the plasma membrane levels of the Fab-fragments recognizing CD1b decreased in a similar manner during incubation at 37°C, in the absence or presence of LPS, suggesting equal internalization rates in MDC and IMDC (Figure 6C).

الشكل 6. Endocytosis of dextran decreases but transferrin and CD1b internalization are unaltered after maturation. Receptor-mediated endocytic, pinocytic capacity and the internalization of CD1b were determined before and after stimulation with LPS (+LPS). Cells were incubated with fluorescently labeled dextran (A) or transferrin (B) and analyzed by flow cytometry directly after addition of the fluorescent probes (0-h incubation on ice) and after 1 h of uptake (1-h incubation at 37°C). Data represent the average fluorescent intensities measured in four different experiments, and the error bars indicate the SE. Maturation with LPS decreased pinocytosis nearly to half the value it was before maturation. The receptor-mediated endocytosis of transferrin was not affected by maturation. The uptake of transferrin used was below the saturation of the receptor as determined by titration experiments preventing fluid phase uptake. (C) The internalization rate of cell surface CD1b molecules labeled with Fab′ fragments on immature DCs (▪) and LPS-maturated DCs ( ). After internalization time of 30, 60, and 120 min, the average and the SE of relative mean fluorescence intensity are given. Monocyte-derived DCs of five different donors were used for five independent experiments. At t = 0, the labeling was not optimal most likely due to low temperature, and therefore the first measurement at 30 min is used to start calculating the graphs. The rate of internalization of the Fab-labeled CD1b molecules is not statistically different before and after maturation. (D) Percentages of early endosomes positive for CD1b or CD1c in IMDCs and MDCs. At least 40 different cells were used for detection of early endosomes that were classified as such using EEA1 labeling.

Next, using cryoimmunogold electron microscopy we determined the steady-state localization of CD1a, CD1b, and CD1c molecules to early endocytic compartments in IMDC and MDC. We noted that in contrast to the MIIC, no apparent change in the structure of the early endosomes was observed. CD1b and CD1c but not MHC class II were detected in structures morphologically similar to early endosomes, clathrin-coated pits, and coated vesicles in IMDCs (Sugita وآخرون., 1996) and MDCs (Figure 5B). To ensure that these structures were early endosomes, colocalization studies with the TfR and EEA1 were performed. Both markers were detected in these CD1b-containing compartments. Early endosomes (immunogold labeled with antibodies against EEA1) in both unstimulated and LPS-stimulated DCs was counted, and the percentage in which colocalization with CD1b or CD1c occurred was determined. These percentages demonstrated that the amount of EEA-positive early endosomes in which CD1b or CD1c is present has not changed after maturation. Also, for CD1a localization, no quantifiable difference was noticed (our unpublished data). In IMDC and MDC, CD1a expression remained restricted to the plasma membrane and early endocytic tubulovesicular structures. Thus, we detected no differences in the occurrence of CD1 molecules in the early endocytic structures in mature compared with immature DCs, confirming the internalization data using fluorescent probes. Together, these studies emphasize that in contrast to MHC class II, CD1b (and c) molecules continue to be mainly in lysosomes, despite the drastic changes that occur in these structures. Such persistence in lysosomes, even after DC maturation, may be accounted for in part by the continued internalization from the cell surface.

No Up-Regulation of CD1 Cell Surface Expression after DC Maturation

Maturation of DCs has been shown to induce increased levels of MHC class II expression on the cell surface. Because the subcellular trafficking of CD1 molecules after maturation seems to differ dramatically from the MHC class II pathway, involving lysosomes and early endocytic structures, the effect of maturation on cell surface levels of CD1 was determined. IMDC were stimulated with LPS to develop into MDC. After LPS stimulation, virtually all the cells strikingly up-regulated the surface expression of CD83, one of the most reliable markers for DC maturation, confirming that all cells obtained in our experiments were MDCs (Figure 7). These cells also expressed markedly increased levels of MHC class II molecules on the cell surface. In contrast, up-regulation of cell surface expression was not readily detected for CD1 molecules. The surface expression of CD1a was apparently slightly down-regulated, whereas that of CD1b and CD1c was not changed after LPS stimulation. Similarly, the surface expression of LAMP1 and CD63 remained low and was not significantly altered. These data demonstrate that despite the fact that MHC class II, CD1b, CD1c, LAMP1, and CD63 were expressed in the same lysosomal compartments in IMDC, the up-regulation of surface expression after DC maturation was detected only for MHC class II, but not for other lysosomal residents. This finding further underscores how intracellular trafficking pathways of CD1b and CD1c differ from MHC class II.

الشكل 7. LPS stimulation matures DCs but did not raise cell surface levels of CD1 molecules. Monocyte-derived DCs cultured in GM-CSF and IL-4 were analyzed by flow cytometry to determine the expression of cell surface markers. Similar analyses were done on cells stimulated by addition of LPS for 48 h and control cells kept in GM-CSF, IL-4 medium for that period. Maturation marker CD83 is like MHC class II up-regulated in LPS-treated cells. Cell surface levels are not raised for CD1a, CD1b, and CD1c and lysosomal markers CD63 and LAMP1 on the LPS-treated cells. Data shown are representative for six separate experiments in which monocytes from different donors were used.


Major Histocompatibility Complex Genomics and Human Disease

Over several decades, various forms of genomic analysis of the human major histocompatibility complex (MHC) have been extremely successful in picking up many disease associations. This is to be expected, as the MHC region is one of the most gene-dense and polymorphic stretches of human DNA. It also encodes proteins critical to immunity, including several controlling antigen processing and presentation. Single-nucleotide polymorphism genotyping and human leukocyte antigen (HLA) imputation now permit the screening of large sample sets, a technique further facilitated by high-throughput sequencing. These methods promise to yield more precise contributions of MHC variants to disease. However, interpretation of MHC-disease associations in terms of the functions of variants has been problematic. Most studies confirm the paramount importance of class I and class II molecules, which are key to resistance to infection. Infection is likely driving the extreme variation of these genes across the human population, but this has been difficult to demonstrate. In contrast, many associations with autoimmune conditions have been shown to be specific to certain class I and class II alleles. Interestingly, conditions other than infections and autoimmunity are also associated with the MHC, including some cancers and neuropathies. These associations could be indirect, owing, for example, to the infectious history of a particular individual and selective pressures operating at the population level.



تعليقات:

  1. Mooguran

    يضحك نيماجا !!

  2. Bromleah

    من الذي سعى منذ فترة طويلة إلى مثل هذه الإجابة

  3. Fridolf

    من الواضح في رأيي. أوصيك بالبحث في google.com

  4. Jesiah

    التواصل ممتاز وفي الوقت المناسب.

  5. Mazujar

    حقًا حتى عندما لم أكن أخمن من قبل



اكتب رسالة