ÜNİTE 11. İmmünglobulinler (Antikorlar) Amaçlar. İçindekiler. Öneriler. Bu üniteyi çalıştıktan sonra;

Transkript

1 ÜNİTE 11 İmmünglobulinler (Antikorlar) Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Amaçlar Vücut savunmasında önemli rolleri olan immünglobulinlerin (= antikorların) yapısını, İmmünglobulinlerin çeşitlerini ve bunların ayrı ayrı özelliklerini, İmmünglobulinlerin fonksiyonlarını İmmünglobulinlerin nasıl sentezlendiğini öğrenmiş olacaksınız. İçindekiler Giriş İmmünglobulinlerin Tanımı İmmünglobulinlerin Yapısı İmmünglobulinlerin Çeşitleri Ig G, IgM, IgA, IgD ve IgE'nin Özellikleri Antikor Sentezi ile İlgili Görüşler Antikorların Fonksiyonları Antijen - Antikor Birleşmesinin Özellikleri Özet Değerlendirme Soruları Yararlanılan Kaynaklar Öneriler Daha önceki eğitim yıllarınızda okumuş olduğunuz derslerde antikorlarla ilgili konuları gözden geçiriniz. Diğer ünitelerde geçen antikorlarla ilgili bilgileri buradakilerle birleştirmeye, pekiştirmeye çalışınız.

2 1. GİRİŞ İmmünglobulinler, antikor aktivitesi gösteren ve kendilerinin oluşmasına neden olan antijenlerle özgül olarak birleşebilme, reaksiyonlara yol açabilme özelliğinde olan glikoprotein yapısında moleküllerdir. İmmünglobulinler total plazma proteinlerinin % 20'sini oluştururlar. Az miktarda dokularda, hücreler arası sıvılarda bulunurlar. Kan veya plazma pıhtılaşırsa serumda yer alırlar. İçinde belli bir antijene karşı antikor bulunan seruma "antiserum" denir. Serumda antikor aranmasına dayalı deneylere de "serolojik test" adı verilir. Bir miktar kan serumu, bir jel içinde belli bir süre elektrik akımına tabi tutulursa, serumda bulunan proteinler, negatif yüklü olduklarından pozitif kutuba (anod'a) doğru ve molekül ağırlıklarına göre değişik hızda göç ederler. Bu işleme protein elektroforezi denmektedir. Bu deneyde albümin proteinleri hızlı, globulin proteinleri ise daha yavaş ve kendi aralarındaki hız farkına göre kısımlara (fraksiyonlara) ayrılarak hareket ederler. Bu globulin kısımlarına (fraksiyonlarına) hızlıdan yavaşa doğru olmak üzere a (alfa), b (beta), g (gamma), d (delta) globulinler adı verilmektedir (Şekil 1). İmmünglobulinler serum proteinlerinin elektroforezinde, başlıca gamma globulin kısmında yer alırlar. Ayrıca biraz beta globulin, çok az da alfa globulin kısmında toplanmalar olur. Bu nedenle antikor aktivitesi gösteren ve proteinlerin globulinler kısmında yer alan ve immünolojik etkinlikleri olan bu maddelere Dünya Sağlık Örgütü'nün de önerisi ile İmmünglobulinler adı verilmiştir ve Ig şeklinde sembolize edilmişlerdir. Total Serum Albumin Globulinler g Gamma a - 1 Alfa - 1 a - 2 Alfa - 2 b Beta + - Şekil 1 : Serum protein elektroforezi

3 2. İMMÜNGLOBULİNLERİN YAPISI İmmünglobulinler (=Antikorlar) antijenik uyarım sonucu B-lenfositlerin değişimi ile oluşan plazma hücreleri tarafından sentezlenirler. Antikorlar kimyasal, fiziksel ve immünolojik olarak incelendiklerinde aralarında önemli farklılıklar bulunduğu saptanmıştır. Bu farklılıklar antikor moleküllerinin karbonhidrat miktarları, elektroforez hızları, molekül ağırlıkları, amino asit yapıları, taşıdıkları H(=ağır) polipeptid zinciri tipi gibi özelliklere dayanmaktadır. Buna göre de birbirinden farklı beş ayrı özellikte immünglobulin grubu ayrılmış ve İmmünglobulin G (IgG), İmmünglobulin A (IgA), İmmünglobulin M (IgM), Immünglobulin D (IgD), Immünglobulin E (IgE) olarak adlandırılmışlardır. Bir kişinin kanında bulunan antikorlar bir karışımdır. Çeşitli antijenlerin çeşitli epitoplarına karşı oluşmuşlardır. Ig yapısını incelemek için kimyasal yapısı aynı, özdeş olan Ig'lere gereksinim vardır. Antikor sentezleme ile görevli olan plazma hücreleri tümörleşirse (bu hücrelerin çoğalma yeteneği olmadığı halde, tümörleşip, kontrolsüz bir şekilde çoğalmaya başlarsa) Multiple-Myeloma denen bir hastalık meydana gelir. Myeloma hastalığında tek bir plazma hücresinden gelişen, genetik yapıları aynı plazma hücre kolonileri meydana gelir. Bunların sentezlediği immünglobulinler de aynı, özdeş kimyasal yapıya sahiptirler. Myeloma hücrelerince sentezlenen homojen yapıdaki bu immünglobulinlerin araştırılmasıyla Ig yapısı hakkında önemli bilgiler elde edilmiştir.? Kaç çeşit Ig molekülü vardır? Nelerdir? 2.1. Bir İmmünglobulinin Moleküler Yapısı İmmünglobulinler glukoprotein yapısındadırlar ve yaklaşık %90'ı polipeptid, %10'u karbonhidrattır. İmmünglobulinler temelde benzer yapı gösterirler ve bir Ig molekülü "monomer" adı da verilen en az bir temel birim'den oluşmuştur. Ig'lerin moleküler yapısının daha iyi anlaşılabilmesi için, üzerinde en çok çalışılmış, incelenmiş ve monomer bir yapı gösteren IgG molekülünün yapısı örnek olarak anlatılacaktır. Diğer Ig çeşitlerinin farklı özellikleri yeri geldikçe belirtilecektir. Ig yapısını Şekil-2'yi inceleyerek açıklayalım. Bir Ig molekülü elektron mikroskopta incelendiğinde Y harfi şeklinde görülür. Ig'ler globulin yapısında protein olduklarına göre, polipeptid zincirlerinden meydana gelmişlerdir. Monomer (= bir temel birim) den oluşan IgG molekülünde iki çeşit polipeptid zinciri vardır ve her bir çeşitten ikişer adet bulunmaktadır

4 Hafif zincir = L zinciri (L = Light = Hafif) : Molekül ağırlığı daha az olan kısa zincirlerdir. K (kappa) ve l (lambda) olmak üzere iki tipi vardır. Her iki tip L zinciri de tüm Ig çeşitlerinde bulunabilir. Ancak bir Ig molekülündeki iki kısa zincirin tipi aynıdır ve birbirine özdeştir, biri diğerinden farklı olmaz. Bir antikor molekülünde her iki tip L zinciri beraber bulunmaz. Ağır zincir = H zinciri (H = Heavy = Ağır) : Molekül ağırlığı fazla olan, uzun zincirlerdir. Beş Ig çeşidinin de H zincirleri birbirinden farklı yapıdadır. Bunlar sırasıyla şöyle isimlendirilir. IgG Æ g (gamma) H zinciri IgM Æ µ (mü) H zinciri IgA Æ a (alfa) H zinciri IgD Æ d (delta) H zinciri IgE Æ e (epsilon) H zinciri Ig molekülünde hafif zincirler Y harfi şeklindeki molekülün kol kısımlarında, ağır zincirler ise hem kol, hem de gövde kısmında bulunurlar. Kollarda hafif ve ağır zincir arasında, gövdede ise iki ağır zincir arasında bulunan disülfid bağları, polipeptid zincirleri bir arada tutarak Ig molekülünü oluştururlar. H ve L zincirlerinde her polipeptid zincirinde olduğu gibi NH 2 ile sonlanan bir aminoterminal uç ve COOH ile sonlanan karboksiterminal uç bulunur. Ig molekülünde Y harfinin iki kolunun uç kısımları aminoterminal uçlardır ve antijenler bu kısımlara bağlanır. H ve L zincirlerinin aminoterminal uca yakın olan kısımlarındaki aminoasitlerin diziliş sırası değişebilir özellikte olduğundan bu bölgelere V Bölgesi (= Variable = değişken) adı verilir. Bu değişken kısımlar Ig molekülünün (yani antikorun) oluşumuna neden olan antijen molekülüne uyacak özellikte sentezlenirler. Polipeptid zincirlerinin geri kalan kısımlarında değişkenlik görülmediğinden bu kısımlara C bölgesi (= Constant = Değişmez) adı verilir. Ig molekülü domenleri : Ig molekülünü oluşturan polipeptid zincirlerinde ilmik şeklinde katlanmayla oluşan ve yine disülfid bağlarınca tutulan kıvrım veya kangal şeklinde yapılar vardır. Bunlara domen (= kangal = Domain) adı verilir. Ig'lerin birçok fonksiyonu bu domenlerle ilişkilidir. Değişken bölgedekiler V domenleri (Hafif zincirdekine VL, Ağır zincirdekine VH), değişmez bölgedekiler ise C domenleri (yine hafif zincirdekine C L, ağır zincirdekine, sayıları birden fazla olduğundan CH 1, CH 2, CH 3 ) olarak adlandırılırlar. Böylece

5 hafif zincirlerde 2, ağır zincirlede ise 4 adet domen bulunur. IgM ve IgE'de ise 5 adet (ek olarak CH 4 ) domen vardır. Şekil 2 : İmmünglobulinin şematik yapısı Proteolitik enzimlerin Ig molekülüne etkisi: Ig yapısı incelemelerinde proteolitik enzim çalışmaları çok yardımcı olmuştur. IgM ve lge dışında, her Ig molekülünün ağır zincirlerinde, moleküle esneklik veren ve antijenik birleşme durumuna göre gerektiğinde Y çatalının daha fazla açılmasını sağlayan bir menteşe (hinge) bölgesi bulunur. Menteşe bölgesi oldukça esnektir ve enzim ve kimyasal maddelere maruz kalabilmektedir. Ig'ler proteolitik enzimlerle muamele edildiklerinde, bu menteşe bölgesinin üst veya alt kısmından parçalanırlar

6 Papain enzimi menteşe bölgesinin üst kısmından etki ederek, Ig molekülünü birbirine eş iki kol parçası ve bir gövde parçası olmak üzere üç parçaya ayırır. Ig molekülünün birbirine eş iki kol parçası antijen ile bağlanma özelliğindedir. Antijen bağlayabilen bu kol parçalarına Fab (= Fragment antijen binding = antijen bağlayan parça) adı verilir. Y şeklindeki molekülün tek parça halinde kalan ve pekçok biyolojik aktiviteden sorumlu gövde kısmına ise soğukta kristalleşme özelliğinden dolayı Fc (= Fragment crystallizable = kristalize olabilen parça) adı verilmektedir. Doğal olarak Fab parçasında hem L, hem de H zinciri bulunur, Fc parçasında ise sadece H zincirleri bulunur. (Ig'in şekil yapısına bakınız.) Pepsin enziminin etkisi ise Y şeklindeki molekülün menteşe bölgesinin alt kısmındadır ve Ig molekülü bir Fc = gövde parçası ve birbirine bağlı halde iki Fab = kol parçası olmak üzere iki kısma ayrılır. İmmünglobulün molekülünün esas yapısını oluşturan bir temel birim = monomer yapısını incelemiş bulunuyoruz. Ancak bazı Ig çeşitlerinde monomerler J polipeptidi (J zinciri) aracılığı ile birleşerek ikili, beşli moleküller oluştururlar. Bunlara dimer = iki temel birimli veya pentamer = beş temel birimli adı verilir. 3. İMMÜNGLOBULİN ÇEŞİTLERİNİN AYRI AYRI ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ 3.1. İmmünglobulin G (IgG) IgG, normal insan serumundaki immünglobulinlerin % 75'ini oluşturur. Yukarıda da yapısından geniş olarak sözünü ettiğimiz IgG moleküllü Y harfi şeklinde, monomer yapıda ve molekül ağırlığındadır. Erişkinde 100 ml. serumda 1000 mgr IgG bulunur. IgG molekülünde bulunan 2 tane Fab parçasına iki antijen bağlanabilir. Bu nedenle IgG iki değerlidir. IgG'nin kan ve dokulardaki yoğunluğu eşittir. IgG plasenta yoluyla anneden fetüse geçebilen tek Ig'dir. Hamileliğin 3. ve 4. ayında IgG'ler anneden bebeğe geçmeye başlar ve bu geçiş doğuma kadar giderek artan oranlarda devam eder. Yeni doğan bir bebeğin kanında anneden geçen IgG'ler dolaşır. Böylece intrauterin hayatta anneden bebeğe geçen IgG sınıfı özgül antikorlar doğumdan sonraki ilk aylarda bebeği, annenin dirençli olduğu çeşitli infeksiyonlara karşı korumuş olur. Bebeğin kendi IgG sentezi ise doğumdan itibaren başlar ve 2 yaşında erişkin düzeye ulaşır. 40 yaşından sonra IgG düzeyinin tekrar azalmaya başladığı

7 görülür. Kanda bulunan IgG, transüdasyon (sızma) ile external sıvılara da geçebilir. Annelerin ilk emzirdiği süt olan kolostrumda serumdan sızan IgG'ler vardır ve bebeğin bağırsak mukozasından geçerek, yenidoğan bebeğin bağışıklığını güçlendirirler. IgG moleküllerinde antijenik ve menteşe gölgesinde iki ağır zincir arasındaki disülfid bağının sayısı açısından farklılık gösteren dört alt grup saptanmıştır. IgG 1 'de 2, IgG 2 'de 4, IgG 3 'de 15 ve IgG 4 'te 2 disülfid bağı bulunur. Tüm IgG'lerin %65'i IgG 1 'dir. IgG 2 %23'ünü, IgG 3 %8'ini, IgG 4 ise %4'ünü oluşturur. IgG, klasik yoldan komplemanı aktive eden iki Ig'den biridir (diğeri IgM). IgG uzun ömürlü bir antikor olup, özellikle segonder (=ikincil) bağışık yanıtta çok yüksek miktarlara ulaşır. Birçok hücrede (özellikle fagositik hücrelerde) IgG'yi F c kısmından bağlayan yüzey reseptör bulunur ve IgG opsonizasyonla fagositozu çok güçlendirirler.? Sizce IgG'nin en önemli özellikleri hangileridir? 3.2. İmmünglobulin M (IgM) IgM, normal insan serumundaki immünglobulünlerin %10'unu oluşturur. En büyük Ig'dir ve makroglobulin de denir. Molekül ağırlığı olan ve 5 temel birimden oluşan bir pentamerdir. Şekil olarak IgG molekülüne benzeyen 5 tane monomerin disülfid bağlarıyla bağlanmasından oluşan yıldız şeklinde bir Ig'dir. IgM molekülünde ayrıca, beş tane monomeri birbirine bağlayan J bağlayıcı polipeptidi bulunur. IgM moleküllerinin büyük bir kısmı dolaşan kandadır (%80'i). Dokulardaki yoğunluğu daha azdır. IgM molekülleri plasentadan geçemezler. Ancak yenidoğan bir bebeğin serumunda IgM molekülleri gösterilirse, bu bebeğin intrauterin dönemde bir infeksiyon geçirdiği veya bir antijenle karşılaştığı söylenebilir. Bu nedenle pekçok sağlık merkezinde kordon kanında rutin olarak IgM tayinleri yapılarak infeksiyon araştırılmaktadır. Normal koşullarda IgM doğumdan itibaren sentezlenmeye başlar ve 6-9. aylarda erişkin düzeye ulaşır. IgM'nın erişkin düzeyi 100 ml. serumda 100 mgr kadardır (Şekil 4)

8 Şekil 3 : IgM'nın yapısı (pentamer). Beş tane monomer Ig molekülünün J bağlayıcı polipeptid zinciri ile bir arada tutulmasıyla oluşan makroglobulin. IgM'nın diğer önemli bir özelliği her türlü antijenik uyarımda (infeksiyon, aşı, v.b) ilk ve en erken sentezlenen Ig olmasıdır. İnfeksiyon hastalıklarının akut döneminde IgM serum düzeyinde önemli artış görülür. Fakat IgM kısa ömürlü bir antikor olduğundan, serum düzeyi kısa bir süre sonra azalarak, yerini uzun süre koruyucu etkinlik gösteren IgG sınıfı antikorlara bırakırlar. Bu nedenle bir serum örneğinde IgG'e göre daha yüksek miktarlarda özgül IgM saptanması akut (henüz geçirilmekte olan veya çok yeni geçirilmiş) bir infeksiyonu düşündürür. IgM, antijen bağlama kapasitesi yanında, kompleman bağlama gücü de en yüksek olan Ig'dir. Fagositozu kolaylaştırır. İnsanda, serumdaki kan gruplarına ait izoantikorlar (anti-a ve anti-b) IgM sınıfı antikorlardır. Ayrıca B lenfosit yüzeyindeki Ig reseptörler de monomer IgM yapısındadır.? Yenidoğan bir bebeğin kanında IgM varlığı neyi gösterir?

9 3.3. İmmünglobulin - A (IgA) Genel olarak yapısı IgG'e benzer. Ancak IgA molekülleri hem IgG gibi monomer halde (bir temel birim), hem de iki veya daha fazla monomerin J bağlayıcı polipeptid zinciri ile bağlanması sonucu dimer (iki temel birimli) veya trimer (üç temel birimli) halde bulunabilmektedir. Molekül ağırlığı monomer için , dimer için dir. IgA, insan serumundaki Ig'lerin %15'ini oluşturur. Erişkinde 100 ml. serumda 200 mgr IgA bulunur. Serumdaki IgA'ların %80'i monomer yapıdadır. IgA salgılarda bulunan temel Ig'dir. Solunum, sindirim ve genital sistem salgıları ile gözyaşı, tükrük, kolostrum ve sütte IgA bulunur. Salgılardaki IgA molekülleri çoğunlukla dimer, çok az da polimer yapıdadır. Salgısal IgA molekülleri siga şeklinde gösterilirler. Salgısal IgA, serum IgA'sından farklılık gösterir. Bu farklılık, yukarıda da sözü edildiği gibi hem monomer ve dimer yapı farklılığı göstermeleri, hem de siga'da ek olarak salgısal parça (= Transport parça) bulunmasından ileri gelmektedir. siga genellikle sekretuvar dokularda, mukoza altındaki plasma hücrelerince sentezlenir ve epitel hücrelerinden geçerken salgısal parça ile birleşerek salgılanır. Salgısal parça bir b (beta) globulindir. siga'lar serum IgA'sından farklı olarak proteolitik enzimlere dayanıklıdır. siga'ların oluşmasında sistemik infeksiyonlardan çok yerel infeksiyonların veya yerel antijenik uyarımların rolü vardır. siga dışarıdan giren mikroorganizmaların mukoza hücrelerine bağlanmalarına, burada yerleşmelerine ve infeksiyon oluşturmalarına engel olur. Ayrıca besinlerle alınarak bağırsağa ulaşan, zararlı olabilecek makromoleküllerle birleşerek onların emilimini önler ve tahrip edilmelerini kolaylaştırır. IgA, çeşitli mikroorganizmalar tarafından oluşturulan toksik veya litik enzimleri de etkisiz hale getirir. Bu özellikleri nedeniyle siga, vücut savunmasında çok önemli rolü olan bir Ig'dir. IgA'nın, antijenik farklılık gösteren ve IgA 1 ve IgA 2 olarak ifade edilen iki alt sınıfı bulunmuştur. IgA 1 serumdaki IgA'nın %90'ını, IgA 2 ise %10'unu oluşturur. Salgılarda ise IgA 1 ve IgA 2 oranı yarı yarıyadır. IgA, doğumdan itibaren 2. ayda sentezlenmeye başlar, yavaş yavaş yükselerek buluğ çağında erişkin düzeye ulaşır.? IgA sınıfı antikorların vücut savunmasındaki önemi nedir?

10 Tablo 1: Immünglobulinlerin Özellikleri IgG IgM IgA IgD IgE 1- H = Ağır zincir sınıfı Gama (g ) Mü (m ) Alfa (a ) Delta (d ) Epsilon (e ) 2- H zincir alt sınıfı Gama 1,2,3,4 (-) Alfa 1, J zinciri - var var Sekretuvar parça - - var Monomer Sayısı Molekül ağırlığı monomer dimer 7- Serumdaki miktarları (100 ml'de mgr) 8- Toplam Ig'ler içindeki % Klasik Yoldan Komplemanı Bağlama Plasentadan geçme Bakterileri etkileme gücü ?? 12- Virusları etkileme gücü ?? 13- Bazofil Lökosit ve mast hücrelerine bağlanma? Antijen bağlama değeri Makrofaj Fc reseptörüne bağlanma

11 3.4. İmmünglobulün - D (IgD) Molekül ağırlığı olan, monomer yapıda bir immün globulindir. Serumdaki immünglobulinlerin %0.2 kadarını oluşturur. Erişkinde 100 ml serumda 3 mgr bulunur. Isı ve proteolitik enzimlerle kolayca parçalanır ve kısa ömürlüdür. IgD'nın antikor aktivitesi olduğu kanıtlanamamıştır ve asıl işlevinin ne olduğu da tam anlaşılamamıştır. IgD, IgM ile birlikte, B- lenfositlerin yüzeylerinde bulunur. IgD muhtemelen B-lenfositlerin farklılaşmasında rol oynar İmmünglobulin E (IgE) Molekül ağırlığı olan monomer yapıda bir Ig'dir. Normalde serumda çok az bulunur ve Ig'lerin %0.004'ünü oluşturur. Erişkinde 100 ml serumdaki miktarı 0.05 mgr'dır. IgE, Fc parçası ile mast hücresi ve bazofil lökositlere bağlanabilme özelliğindedir ve bağlandığı zaman bu hücreleri duyarlı hale getirirler. IgE, helmint dediğimiz parazitlere karşı aktif bağışıklıkla, astım, saman nezlesi, ürtiker gibi çabuk tipteki aşırı duyarlılık reaksiyonlarında önemlidir. Hücrelere bağlı haldeki IgE'nin ömrü, serbest IgE'ye göre daha uzundur ve proteolitik enzimlere de daha dayanıklıdır. IgE komplemanı aktive etmez. Diğer Ig'lere göre ısıya daha duyarlıdır. IgE sentezleyen plazma hücreleri daha çok salgısal yüzeylerde (solunum, sindirim vb.) bulunur. Helmint infeksiyonları ve allerjik durumlarda bu mukozaların salgılarında IgE miktarında artış olur. Mast hücreleri ve bazofillere Fc uçlarından bağlı haldeki IgE'ler özgül antijenleri ile (yani allerjenle) karşılaşıp onlarla birleşecek olursa bu hücreler uyarılır ve sitoplazmalarındaki granülleri boşaltırlar. Açığa çıkan maddeler ise çabuk tipteki (anaflaktik tip) allerjik reaksiyonları ortaya çıkarırlar.? IgE'nin allerjik olaylarla ilgisi var mıdır?

12 Şekil 4: İnsanda serum Ig düzeylerinin doğumdan itibaren gelişmesi 4. ANTİKORLARIN SENTEZLENMELERİ İmmün sistemin temel hücresi lenfositlerdir. Lenfositlerde kalıtsal olarak immün cevap ile ilgili ürünleri sentezleme yeteneği vardır. Nasıl çeşitli hormon ve enzimleri yapan ve salgılayan özel hücreler varsa, lenfositler de antijenle uyarıldıklarında immünoglobulin (= antikor) ve diğer immün cevap maddelerini sentezlerler. Ig'ler antijenle uyarılan B-lenfositlerin değişimi ile oluşan plazma hücrelerince sentezlenirler. Immün cevap oluşumunda halen çözümlenemeyen konu Ig'lerin çok sayıda farklı antijene özgül olacak şekilde nasıl sentezlendiğidir. Ayrıca immün sistem doğada bulunabilecek tüm antijenik maddeleri tanıyabilme ve immün cevap oluşturabilme yeteneğinde iken kendi vücut yapısındaki antijenik maddelere karşı immün cevap oluşturmaz ve sessiz kalır. Bu karışık olayların oluş mekanizmalarını anlamak araştırmacıları uzun yıllardan beri meşgul etmektedir. Antikorların nasıl sentezlendiği konusunda bugüne kadar ileri sürülen hipotezler (varsayımlar) şunlardır

13 4.1. Yan Zincirler Teorisi 1897'de P.Ehrlich tarafından ileri sürülmüştür. Ancak geçerliliği kalmamış olup, sadece tarihi değeri vardır. Bu teoriye göre hücrelerde besin maddelerini yakalayabilmek için her besin maddesine uyan algaçlar (reseptörler) vardır. Antijenler, hücrelerdeki bu reseptörlere raslantı olarak benzer yapıda ise onlarla birleşirler. Ancak bu birleşme reseptörün görevini bozar. Hücrenin beslenmesi bozulur ve hücre yaşamını sürdürebilmek için çok sayıda reseptör yapmaya başlar, bunların fazlası dolaşıma geçer. Bunlar da antikor molekülleridir denmektedir Kalıp Teorisi (= Direktif Teori) 1930'da F. Haurowitz tarafından ileri sürülmüştür. Bu teoriye göre, organizmaya giren antijenler Ig sentezlemekte olan hücrelere göç ederler ve Ig molekülleri antijeni bir kalıp gibi kullanarak ona uyacak şekilde aminoasid dizilişlerini şekillendirirler. Antijene uygun Ig sentezinin sürekli olması için de antijenin kısımları hücrede kalır ve böylece özgül antikorlar sentezlenmiş olur. Ancak son yıllarda yapılan çok duyarlı deneylere karşın Ig sentezleyen hücrelerde antijene rastlanmamıştır. Ayrıca immünglobülinler protein yapısında olduklarına göre bir kez sentezlendikten sonra yapılarının değişmesinin mümkün olmadığı bugün bilinmektedir. Bu nedenlerle teori desteğini kaybetmiştir Klonal Teori (= Selektif Teori, Doğal Klon Seçimi) 1955'te Jerne, 1957'de Burnet tarafından ileri sürülmüştür. Günümüzde de destek görmektedir. Bu teoriye göre immün cevap verme yeteneğindeki hücrelerden biri veya bir grubu, tek bir antijen veya benzer yapıdaki bir grup antijen determinantı ile birleşebilme ve cevap verebilme yeteneğindedir. Böylece canlılarda, herbiri bir antijene yanıt verebilecek yetenekte, birbirinden farklı, çok sayıda lenfosit bulunduğu kabul edilmektedir. Organizmaya giren antijen kendisine uyan hücreyi = B-lenfositi bulur, bağlanır ve onu uyarır. Sadece onu seçmiş olur. Uyarım sonucu lenfositler hızla çoğalmaya başlar. Böylece belli bir antijene karşı özgül antikor sentezleyebilen bir hücre kolonisi (= klonu) meydana gelmiş olur. Ancak lenfosit yüzeyindeki Ig reseptör farklılığının nasıl oluştuğu bu teori ile açıklanamamaktadır

14 4.4. Antikor Çeşitliliğinin Genetik Temeli Genetik bilimindeki gelişmeler, pekçok yaşamsal olayın gen yönetiminde olduğunu göstermiştir. Milyonlarca farklı antikor molekülünün hangi genetik mekanizma ile sağlandığı da uzun süre araştırılmıştır. Antikor farklılığı için 3 genetik teori ileri sürülmüştür. Her farklı antikor sentezi için bir gen (çok gen teorisi). İnsanda yaklaşık 1 milyar farklı antikor sentezlenebildiği hesaplandığına göre bu kadar sayıda gen olması gerekirdi ki bu bir lenfosit hücresine sığamaz. Antikor senteri için bulunan az sayıda genin antijenik uyarım sonrası mutasyona uğraması ile antikor farklılığının sağlandığını ileri süren "somatik mutasyon teorisi". Ancak antijenlerle bu kadar çok mutasyonun gerçekleşebileceği inandırıcı bulunmamıştır. Somatik rekombinasyon teorisi, gerçeğe en yakın olanıdır. 1976'da Tonegawa'nın çalışmaları ile fare embriyo hücrelerinde, antikorun V ve C bölgelerine ait genler birbirinden uzakta iken antikor sentezleyen plazma hücrelerinde bu genlerin birarada bulunduğu saptanmıştır. Ayrıca Ig molekülünün antijenle bağlanan ve değişken olan V bölgesi için çok fazla sayıda, sabit C bölgeleri için ise bir veya birkaç gen bölgesi bulunmuştur. B lenfositlerin gelişme sürecinde V genlerinden bir kısmı yer değiştirmekte ve DNA zincirinde yeniden düzenlenme olmaktadır. Ayrıca V genlerinde yüksek sıklıkta mutasyon olduğu da gösterilmiştir. Böylece antijenik uyarım sonucu B lenfositleri çoğalırken genlerdeki rekombinasyon yanında, V gen bölgesi mutasyonları da oluşur ve antijene en iyi uyum sağlayan antikor çeşitleri sentezlenmiş olur.? Antijenik uyarım sonucu, Ag'e özgül Ig sentezinin nasıl gerçekleştiği konusunda ileri sürülen varsayımlar nelerdir? Hangileri destek görmektedir? 5. ANTİKORLARIN FONKSİYONLARI Antikorun esas fonksiyonu antijenle bağlanmasıdır. Böylece Antijen-Antikor bileşiği = İmmünkompleks oluşturarak bunların fagositozla dolaşımdan kaldırılmalarını sağlarlar

15 Antikorlar infeksiyon etkenlerine bağlanarak onları hareketsiz hale getirir, aglütine eder (biraraya toplar) ve fagositozunu kolaylaştırır (opsonizasyon). Antikorlar bağlandıkları toksin moleküllerini ve virusları nötralize eder, etkisiz hale getirirler. IgG ve IgM sınıfı antikorlar komplemanı klasik yoldan aktive ederler. Kompleman vücut savunmasında çok önemli bir faktördür. Antikorlar, mikropların mukozalara tutunmasını ve yerleşmesini engellerler. Canlıya zarar verebilecek bazı makromoleküllerin bağırsaktan emilimine engel olurlar. Antikora bağımlı hücresel sitotoksisitede rol alırlar. (IgG ile kaplı hedef hücreler bu antikorların Fc ucundan sitotoksik hücrelere bağlanmasıyla lizise uğrarlar.) İmmünglobulin molekülü B lenfositlerde antijen reseptörü olarak görev yapar. IgA sınıfı antikorlar mukozal bağışıklıkta önemli rol oynar. (Sindirim, solunum ve genitoüriner sistem mukozaları sürekli dışarıdan giren mikroorganizmalarla savaşır). IgG sınıfı antikorlar plasentadan geçen tek immünglobulin çeşididir ve yenidoğan döneminde bebeği infeksiyonlardan korur. Anne sütündeki IgG'ler de aynı görevi sürdürür. 6. MONOKLONAL ANTİKORLAR Bir B lenfosit bir tek özgüllükle antikor yapar. Bir antijen molekülündeki her farklı epitop için ayrı B lenfosit grupları uyarılır. Böylece tek bir antijen için bile, farklı birçok epitopuna karşı, yapı ve özgüllüğü farklı olan B-lenfositi klonları ve antikorlar ortaya çıkmış olur. Bunlara "poliklonal antikorlar" denir. Tek bir epitop için, tek bir B-lenfosit hücre klonu tarafından sentezlenen antikorlara ise "monoklonal antikorlar" denir. Son yıllarda gerek araştırma gerekse klinik ve laboratuvarlar için tek bir epitopa karşı oluşmuş monoklonal antikorlara çok ihtiyaç duyulmuştur yılında Milstein ve Köhler adlı araştırıcılar, bir myeloma hücresi ile antijenik uyarım sonucu oluşmuş plazma hücresini birleştirmeyi ve hidrid = melez hücreler elde etmeyi başardılar. Hidrid hücreler hem doku kültürü halinde üretilebiliyor hem de uyarıldıkları antijene karşı antikor sentezlemeye devam ediyorlardı. Bu hücrelerin daha da titiz bir şekilde saflaştırılmasıyla antijenin tek bir epitopu için antikor sentezleyen klonlar ayrılabilmiş ve istenilen özgüllükte monoklonal antikorlar sentezlettirilebilmiştir

16 7. ANTİJEN VE ANTİKOR BİRLEŞMESİNİN ÖZELLİKLERİ (Ag - Ab) Antijen - antikor birleşmesi özgüldür. Bir antijen sadece oluşumuna neden olduğu antikor ile birleşebilir. Özgüllük nedeniyle antijen veya antikordan biri elinizde olursa, diğerini araştırmak, tanımak ve saptamak mümkün olabilir. Bu özellikten yararlanarak yapılan serolojik testlerle mikrobik hastalıklarda tanı konur. Antijen - antikor birleşmesi, antijen yüzeyindeki epitop ile antikor molekülünün Fab kısmının ucundaki V bölgesi arasında olur. Ag - Ab birleşmesi kimyasal bir olaydır. Ancak bu birleşmede çok kuvvetli olmayan, düşük enerjili bağlar rol oynar ve olay geri dönebilir özelliktedir (reversible). Birleşme sonunda antijen veya antikor yapısında değişiklik veya parçalanma olmaz. Ag - Ab birleşmesi, iki molekülün birbirlerine yakınlık derecesine ve bağlanma bölgelerinin birbirine uygunluk derecesine göre sıkı veya gevşek olabilmektedir. İki molekül birbirine ne kadar yakınsa ve bağlanma grupları ne kadar birbirine uyum sağlarsa bağlanma o kadar güçlü olmaktadır. Anahtar-kilit modelinde olduğu gibi. Özet İmmünglobulinler (= antikorlar), antijenin organizmaya girmesi ve immün sistemi uyarması sonucunda sentezlenen glikoprotein yapısında maddelerdir. Antikorlar globulin yapısında proteinlerdir ve immünolojik rolleri nedeniyle İmmünglobulin (= Ig) adı verilmiştir. Ig'ler kendisinin oluşumuna neden olan antijene özgüldür ve onunla özgül olarak (sadece o antijenle, başkalarıyla değil) birleşebilme ve reaksiyonlara yol açabilme özelliğindedir. Ig'ler bazı farklı özellikleri nedeniyle IgG, IgM, IgA, IgD ve IgE olmak üzere beş çeşide ayrılarak incelenirler. Ig iki kısa (L zinciri), iki uzun (H zinciri) olmak üzere dört polipeptid zincirinden oluşur ve Y harfi şeklinde duruş gösterir. Y'nin kolları antijeni bağlar (= Fab kısmı), gövde kısmı ise çeşitli biyolojik aktivitelerde rol oynar (= Fc kısmı). Bazı Ig'lerde Y harfi şeklindeki birim yapıdan (= monomer) birkaç tane bulunabilir. IgG insanda ençok bulunan (Tüm Ig'lerin %75'i) temel Ig'dir. Plasentadan bebeğe geçebilen tek Ig'dir. Böylece bebekler anne antikorları sayesinde korunmuş olurlar. IgG'ler uzun ömürlüdür, infeksiyonlarda ve aşılamalarda yüksek miktarlarda oluşarak bağışıklıkta önemli rol oynarlar

17 IgM, pentamer yapıda, büyük Ig'dır. Antijen uyarımında ilk sentezlenir, kısa ömürlüdür. IgM intrauterin dönemde de sentezlenebilir. Yenidoğanda IgM varlığı ile konjenital infeksiyonlar araştırılabilir. IgA hem serumda, hem de vücut salgılarında bulunabilen Ig'dir (Solunum, sindirim, ürogenital sistem salgıları, ter, tükrük, gözyaşı, süt gibi). Salgısal özelliği nedeniyle infeksiyonlardan korunmada önemlidir. IgD henüz tam incelenememiş bir Ig'dir. IgE allerjik reaksiyonlarda ve parazit infeksiyonlarında rol oynar. Bir antijenik uyarıma karşı özgül antikor sentezinin nasıl gerçekleştiği konusunda birçok görüş ileri sürülmüştür. Bunlardan en çok destek göreni doğal klon seçimi ve genetik temele dayanan görüşlerdir. Değerlendirme Soruları 1. Kaç çeşit İmmünglobulin vardır? A) 3 B) 5 C) 1 D) 10 E) Antijen, Y harfi şeklindeki Ig molekülünün neresine bağlanır? A) L (= hafif) zincirine B) H (= ağır) zincirine C) Gövde kısmına D) Kol kısımlarının uçları E) Menteşe bölgesi 3. Hamile anneden bebeğe plasenta yoluyla geçebilen tek Ig sınıfı hangisidir? A) IgG B) IgM C) IgA D) IgD E) IgE

18 4. Intrauterin dönemde antijenik uyarıma maruz kalan bebekte hangi Ig sınıfı sentezlenebilir? A) IgG B) IgM C) IgA D) IgD E) IgE 5. İnsanda miktar olarak en fazla bulunan uzun ömürlü temel Ig hangisidir? A) IgG B) IgM C) IgA D) IgD E) IgE 6. Vücut salgılarında bulunan ve bu özelliği ile infeksiyonlardan korunmada önemli rolü olan Ig hangisidir? A) IgG B) IgM C) IgA D) IgD E) IgE 7. Immünglobulin (= antikor) sentezi yapan hücre hangisidir? A) Makrofaj B) B - lenfosit C) T - lenfosit D) Trombosit E) Plazma hücresi Yararlanılan Kaynaklar ABBAS, A.K.; LİCHTMAN, A.; POBER, J., Cellular anel Molecular Imminology. W.B. Saunders Company 2nd Edi. Philadelphia, AKAN, E., Genel Mikrobiyoloji ve Immunoloji. Çukurova Üniversitesi, Tıp Fakültesi Yayınları, No: 16, Adana, BİLGEHAN, H., Temel Mikrobiyoloji ve Bağışıklık Bilimi. 6. Baskı, Barış Fakülteler Kitabevi, İzmir, GÜLMEZOĞLU, E.; ERGÜVEN, S., Immünoloji. Hacettepe Taş Kitapçılık Ltd. Şti. Ankara,

19 KILIÇTURGAY, K., İmmünolojiye Giriş. Güneş ve Nobel Tıp Kitabevleri, 3. Baskı, Bursa, YEĞEN, O., Temel Immünoloji ve İmmün Eksikli Hastalıkları. Palme Tıp Kitabevi, Ankara,