B LYMFOCYTY: CHARAKTERISTIKA, STRUKTURA, FUNKCE, TYPY - BIOLOGIE - 2025

Tyto B-lymfocyty nebo B-buňky, patří do leukocytů skupiny se podílejí na humorální systém imunitní odpovědi. Vyznačují se produkcí protilátek, které rozpoznávají a napadají specifické molekuly, pro které jsou určeny.

Lymfocyty byly objeveny v 50. letech 20. století a existenci dvou různých typů (T a B) prokázal David Glick při studiu imunitního systému drůbeže. Charakterizace B buněk však byla prováděna mezi polovinou šedesátých a začátkem sedmdesátých let.

Fotografie lidského B lymfocytu (Zdroj: NIAID prostřednictvím Wikimedia Commons)

Protilátky produkované B lymfocyty fungují jako efektory humorálního imunitního systému, protože se účastní neutralizace antigenů nebo usnadňují jejich eliminaci jinými buňkami, které spolupracují s uvedeným systémem.

Existuje pět hlavních tříd protilátek, což jsou krevní proteiny známé jako imunoglobuliny. Nejhojnější protilátka je však známa jako IgG a představuje více než 70% imunoglobulinů vylučovaných v séru.

Vlastnosti a struktura

Lymfocyty jsou malé buňky o průměru 8 až 10 mikronů. Mají velká jádra s hojnou DNA ve formě heterochromatinu. Nemají specializované organely a mitochondrie, ribozomy a lysozomy jsou v malém zbývajícím prostoru mezi buněčnou membránou a jádrem.

B buňky, stejně jako T lymfocyty a další hematopoetické buňky, pocházejí z kostní dřeně. Když jsou sotva „zavázány“ k lymfoidní linii, dosud neexprimují antigenní povrchové receptory, takže nemohou reagovat na žádný antigen.

K expresi membránových receptorů dochází během maturace a potom je možné je stimulovat určitými antigeny, což indukuje jejich následnou diferenciaci.

Jakmile jsou zralé, jsou tyto buňky uvolňovány do krevního řečiště, kde představují jedinou buněčnou populaci se schopností syntetizovat a vylučovat protilátky.

Rozpoznání antigenu, stejně jako většina událostí, které nastanou bezprostředně po, se však neobjeví v krevním oběhu, ale v „sekundárních“ lymfoidních orgánech, jako je slezina, lymfatické uzliny, dodatek, mandle a Peyerovy záplaty.

Rozvoj

B lymfocyty pocházejí ze sdíleného prekurzoru mezi T buňkami, přírodními zabíječskými (NK) buňkami a některými dendritickými buňkami. Jak se vyvíjejí, tyto buňky migrují na různá místa v kostní dřeni a jejich přežití závisí na specifických rozpustných faktorech.

Proces diferenciace nebo vývoje začíná přeskupením genů, které kódují těžké a lehké řetězce protilátek, které budou později produkovány.

Funkce

B lymfocyty mají velmi zvláštní funkci, pokud jde o obranný systém, protože jejich funkce jsou zřejmé, když receptory na jejich povrchu (protilátky) přicházejí do styku s antigeny z „invazivních“ nebo „nebezpečných“ zdrojů, které jsou rozpoznány jak divné.

Interakce membránového receptoru a antigenu spouští aktivační odpověď v B lymfocytech takovým způsobem, že tyto buňky proliferují a diferencují se na efektorové nebo plazmatické buňky, schopné sekretovat více protilátek do krevního řečiště, jako je ta, která je rozpoznávána antigenem, který vystřelil odpověď.

Působení lymfocytů v imunitních odpovědích (Zdroj: SPQR10 prostřednictvím Wikimedia Commons)

Protilátky, v případě humorální imunitní reakce, hrají roli efektorů a antigeny, které jsou jimi „značeny“ nebo „neutralizovány“, mohou být eliminovány různými způsoby:

- Protilátky se mohou vázat na různé molekuly antigenu a vytvářet agregáty, které jsou rozpoznávány fagocytárními buňkami.

- Antigeny přítomné na membráně invazivního mikroorganismu mohou být rozpoznávány protilátkami, které aktivují takzvaný „komplementový systém“. Tento systém dosahuje lýzy invazivního mikroorganismu.

- V případě antigenů, které jsou toxiny nebo virové částice, se protilátky specificky sekretované proti těmto molekulám mohou na ně vázat, potahovat a bránit jejich interakci s jinými buněčnými složkami hostitele.

V posledních dvou desetiletích došlo k četným vyšetřením týkajícím se imunitního systému a umožnilo objasnit další funkce B buněk, které zahrnují prezentaci antigenů, produkci cytokinů a „supresivní“ kapacitu určenou sekrecí interleukin IL-10.

Typy

B buňky lze rozdělit do dvou funkčních skupin: efektorové B buňky nebo plazmatické B buňky a paměťové B buňky.

Buňky efektoru B

Plazmové buňky nebo efektorové B lymfocyty jsou buňky produkující protilátku, které cirkulují v krevní plazmě. Jsou schopné produkovat a uvolňovat protilátky do krevního řečiště, ale mají nízký počet těchto antigenních receptorů asociovaných s jejich plazmatickými membránami.

Tyto buňky produkují velké množství molekul protilátky v relativně krátkém časovém období. Bylo zjištěno, že efektorový B lymfocyt může produkovat stovky tisíc protilátek za sekundu.

Paměťové B buňky

Paměťové lymfocyty mají delší poločas než efektorové buňky a protože jsou klony B buněk, které byly aktivovány přítomností antigenu, exprimují stejné receptory nebo protilátky jako buňky, které jim poskytly původ.

Aktivace

K aktivaci B lymfocytů dochází po navázání molekuly antigenu na imunoglobuliny (protilátky) navázané na membránu B buněk.

Interakce antigen-protilátka může vyvolat dvě odpovědi: (1) protilátka (membránový receptor) může emitovat interní biochemické signály, které spouštějí proces aktivace lymfocytů, nebo (2) antigen může být internalizován.

Internalizace antigenu v endozomálních váčcích vede k jeho enzymatickému zpracování (pokud se jedná o proteinový antigen), kde jsou výsledné peptidy „prezentovány“ na povrchu B buněk s úmyslem jejich rozpoznání pomocným T lymfocytem.

Pomocné T lymfocyty plní funkce vylučování rozpustných cytokinů, které modulují expresi a sekreci protilátek do krevního řečiště.

Zrání

Na rozdíl od toho, co se děje u ptáků, B lymfocyty savců dozrávají uvnitř kostní dřeně, což znamená, že když opustí toto místo, exprimují specifické membránové receptory pro vazbu membránových antigenů nebo protilátek.

Během tohoto procesu jsou jiné buňky zodpovědné za vylučování určitých faktorů, které dosahují diferenciace a zrání B lymfocytů, jako je interferon gama (IFN-y).

Membránové protilátky, které jsou na povrchu B buněk, určují antigenní specificitu každé z nich. Když tyto dozrávají v kostní dřeni, specificita je definována náhodným přeskupením segmentů genu, který kóduje molekulu protilátky.

Když jsou plně zralé B buňky, každý má pouze dva funkční geny, které kódují těžké a lehké řetězce specifické protilátky.

Proto všechny protilátky produkované zralou buňkou a jejím potomkem mají stejnou antigenní specificitu, to znamená, že jsou vázány na antigenní linii (produkují stejnou protilátku).

Vzhledem k tomu, že genetické přeskupení, kterému podléhají B lymfocyty, jak zrají, je náhodné, odhaduje se, že každá buňka, která je výsledkem tohoto procesu, exprimuje jedinečnou protilátku, čímž vytváří více než 10 milionů buněk, které exprimují protilátky proti různým antigenům.

Během procesu zrání jsou B lymfocyty, které rozpoznávají extracelulární nebo membránové složky organismu, který je produkuje, selektivně eliminovány, což zajišťuje, že populace „autoprotilátek“ se nerozšíří.

Protilátky

Protilátky představují jednu ze tří tříd molekul schopných rozpoznávat antigeny, další dvě jsou molekuly receptoru T buněk (TCR) a hlavní proteiny histokompatibilního komplexu (MHC).).

Na rozdíl od TCR a MHC mají protilátky větší antigenní specificitu, jejich afinita k antigenům je mnohem vyšší a byly lépe studovány (díky jejich snadné purifikaci).

Jednoduchá schematická reprezentace protilátky (imunoglobulin) (Zdroj: DO11.10 přes Wikimedia Commons)

Protilátky mohou být na povrchu B buněk nebo na membráně endoplazmatického retikula. Obvykle se nacházejí v krevní plazmě, ale mohou být také v intersticiální tekutině některých tkání.

- Struktura

Existují molekuly protilátek různých tříd, jsou to však všechny glykoproteiny tvořené dvěma těžkými a dvěma lehkými polypeptidovými řetězci, které tvoří totožné páry a které jsou spolu spojeny disulfidovými můstky.

Mezi lehkými a těžkými řetězci je vytvořen druh "rozštěpu", který odpovídá vazebnému místu protilátky s antigenem. Každý lehký řetězec imunoglobulinu váží přibližně 24 kDa a každý těžký řetězec mezi 55 nebo 70 kDa. Lehké řetězce se vážou na těžký řetězec a těžké řetězce se také vážou na sebe.

Strukturálně lze protilátku rozdělit na dvě „části“: jednu zodpovědnou za rozpoznávání antigenu (N-terminální oblast) a druhou za biologické funkce (C-terminální oblast). První je znám jako variabilní oblast, zatímco druhá je konstantní.

Někteří autoři popisují molekuly protilátek jako glykoproteiny ve tvaru „Y“, a to díky struktuře mezery v kontaktu s antigenem, která se tvoří mezi dvěma řetězci.

- Druhy protilátek

Lehké řetězce protilátek jsou označeny jako "kappa" a "lambda" (K a A), ale existuje 5 různých typů těžkých řetězců, které udělují identitu každému izotypu protilátky.

Bylo definováno pět imunoglobulinových izotypů charakterizovaných přítomností těžkých řetězců γ, μ, α, δ a ε. Jedná se o IgG, IgM, IgA, IgD a IgE. Jak IgG, tak IgA mohou být dále rozděleny do jiných podtypů nazývaných IgA1, IgA2, IgG1, IgG2a, IgG2b a IgG3.

Imunoglobulin G

Jedná se o nejhojnější protilátku ze všech (více než 70% z celku), takže někteří autoři to označují jako jedinou protilátku přítomnou v krevním séru.

IgG mají těžké řetězce identifikované písmenem "y", které mají molekulovou hmotnost mezi 146 a 165 kDa. Vylučují se jako monomery a nacházejí se v koncentraci 0,5 až 10 mg / ml.

Poločas těchto buněk se pohybuje od 7 do 23 dnů a mají funkce při neutralizaci bakterií a virů, navíc zprostředkovávají cytotoxicitu závislou na protilátkách.

Imunoglobulin M

IgM se nachází jako pentamer, to znamená, že se nachází jako komplex tvořený pěti identickými proteinovými částmi, z nichž každá má dva lehké řetězce a dva těžké řetězce.

Jak bylo uvedeno, těžký řetězec těchto protilátek se nazývá μ; má molekulovou hmotnost 970 kDa a nachází se v séru při přibližné koncentraci 1,5 mg / ml, s poločasem mezi 5 a 10 dny.

Podílí se na neutralizaci toxinů bakteriálního původu a na „opsonizaci“ těchto mikroorganismů.

Imunoglobulin A

IgA jsou monomerní a příležitostně dimerní protilátky. Jejich těžké řetězce jsou označeny řeckým písmenem „a“ a mají molekulovou hmotnost 160 kDa. Jejich poločas rozpadu není delší než 6 dní a nacházejí se v séru v koncentraci 0,5 - 0,3 mg / ml.

Stejně jako IgM, i IgA mají schopnost neutralizovat bakteriální antigeny. Mají také antivirovou aktivitu a bylo zjištěno, že se nacházejí jako monomery v tělesných tekutinách a jako dimery na epiteliálních površích.

Imunoglobulin D

IgD se také nacházejí jako monomery. Jejich těžké řetězce mají molekulovou hmotnost asi 184 kDa a jsou označeny řeckým písmenem "5". Jejich koncentrace v séru je velmi nízká (méně než 0,1 mg / ml) a mají poločas rozpadu 3 dny.

Tyto imunoglobuliny lze nalézt na povrchu zralých B buněk a poslat signály dovnitř přes cytosolický „ocas“.

Imunoglobulin E

Těžké řetězce IgE jsou identifikovány jako "e" řetězce a váží 188 kDa. Tyto proteiny jsou také monomery, mají poločas rozpadu méně než 3 dny a jejich koncentrace v séru je téměř zanedbatelná (méně než 0,0001).

IgE mají funkce ve vazbě žírných buněk a bazofilů, zprostředkovávají také alergické reakce a reakce proti parazitickým červům.

Reference

1. Hoffman, W., Lakkis, FG a Chalasani, G. (2015). B buňky, protilátky a další. Clinical Journal of American Society of Nephrology, 11, 1-18.
2. Lebien, TW, a Tedder, TF (2009). B lymfocyty: Jak se vyvíjejí a fungují. Blood, 112 (5), 1570–1580.
3. Mauri, C., & Bosma, A. (2012). Imunitní regulační funkce B buněk. Annu. Immunol. 30, 221–241.
4. Melchers, F., & Andersson, J. (1984). Aktivace B buněk: Tři kroky a jejich variace. Cell, 37, 715-720.
5. Tarlinton, D. (2018). B buňky stále v čele a v imunologii. Nature Reviews Immunology, 1–2.
6. Walsh, ER, a Bolland, S. (2014). Buňky B: Vývoj, diferenciace a regulace receptorem Fcy IIB v humorální imunitní odpovědi. V protilátce Fc: Propojení adaptivní a vrozené imunity (str. 115–129).