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Como as células plasmáticas secretam diferentes classes de Ig?

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Na hipersensibilidade do tipo 1, como os linfócitos B mudam as classes de Ig, de sintetizar IgG para IgE? Qual é o mecanismo? Estudei vários livros de patologia, diz o mesmo que para a via de secreção de IgG. Então, como o corpo sabe como alterar as secreções de Ig em resposta aos alérgenos?


No reconhecimento do antígeno dependente de T, a célula B pode trocar o isotipo alterando primeiro o gene da cadeia pesada. Isso é impulsionado por células Tfh. A citocina específica que estimula a troca de classe determina o isótipo da cadeia pesada a ser sintetizada. Para seu exemplo, a interleucina 4 (IL-4) leva a mudança de classe para IgE. Você também precisa de um sinal coestimulador da interação CD40 / CD40L entre a célula B e a célula Tfh. Isso induz a desaminase induzida por ativação (AID), consulte o parágrafo inferior sobre isso.

Existem regiões de troca (denotadas S) nos íntrons entre os segmentos J e C na extremidade 5 'de cada CH locus, e a montante desse é um exão I (região denotada por I) com o seu próprio promotor. A indução por CD40 e qualquer citocina presente inicia a transcrição do exon I, região de troca e CH cadeia da cadeia H para a qual a célula B se destina a mudar. Esse transcrição da linha germinativa facilita quebras de dsDNA nas regiões de switch Sµ para o IgM (região de troca mu) e a região de troca para a classe a ser trocada, Sε no nosso caso para IgE. O DNA interveniente é excluído e a região codificadora Cµ é substituído por Cε codificando para a cadeia pesada de IgE, MAS, termina com o mesmo domínio V que a célula B tinha originalmente!

Algumas enzimas envolvidas são AID, que desamina citosinas e permite que o transcrito da linha germinativa hibridize na região de troca, Uracil N glicolilase UNG que remove uracilos do DNA e endonuclease APE I que gera um entalhe nos locais abásicos gerados. Esses cortes levam a quebras de dsDNA nas regiões de switch. O texto mostra que o DNA da região de troca é rico em G-C e pode formar um RNA estável: híbridos de DNA com a fita codificadora da região de troca e a transcrição da linha germinativa. Isso é o que libera a fita não codificadora para alteração por UNG e corte por APE. O resultado é que a região V passa a ser associada a uma nova região constante.

Eu também teria cuidado com a terminologia célula de plasma usada no título, porque ainda não estamos no estágio de segregação de alta afinidade quando estamos falando sobre mudança de classe. Isso é mediado pela ativação da célula B real pelas células Tfh.

Todas as informações acima são resumidas de Imunologia Celular e Molecular, 8º ED


Biologia 151 - Capítulo 21

As proteínas são quebradas em fragmentos, transportadas para o retículo endoplasmático rugoso, fundem-se com uma vesícula de Golgi contendo MHCs de classe II e este complexo é transportado para a membrana plasmática.

As proteínas são quebradas em fragmentos dentro de uma vesícula, que se funde com uma vesícula de Golgi contendo MHCs de classe I, e esse complexo é transportado para a membrana plasmática.

As proteínas são quebradas em fragmentos dentro de uma vesícula, que se funde com uma vesícula de Golgi contendo MHCs de classe II, e esse complexo é transportado para a membrana plasmática.

As proteínas são quebradas em fragmentos, transportadas para o retículo endoplasmático rugoso, combinadas com MHCs de classe II, movem-se para o aparelho de Golgi e depois para a membrana plasmática.

As proteínas são quebradas em fragmentos, transportadas para o retículo endoplasmático rugoso, fundem-se com uma vesícula de Golgi contendo MHCs de classe II e este complexo é transportado para a membrana plasmática.

As proteínas são quebradas em fragmentos dentro de uma vesícula, que se funde com uma vesícula de Golgi contendo MHCs de classe I, e esse complexo é transportado para a membrana plasmática.

As proteínas são quebradas em fragmentos dentro de uma vesícula, que se funde com uma vesícula de Golgi contendo MHCs de classe II, e esse complexo é transportado para a membrana plasmática.

As proteínas são quebradas em fragmentos, transportadas para o retículo endoplasmático rugoso, combinadas com MHCs de classe II, movem-se para o aparelho de Golgi e depois para a membrana plasmática.


Introdução

A produção de anticorpos (Abs) é essencial para a saúde humana e sustenta a proteção fornecida por praticamente todas as vacinas atuais. As células secretoras de anticorpos (ASCs) são um tipo de célula especializado que representa o estágio final do programa de diferenciação de células B. Em um estado saudável, as ASCs são amplamente distribuídas por todo o corpo, ocupando órgãos linfóides primários e secundários (SLOs), o trato gastrointestinal e as mucosas. As ASCs também podem ser observadas em órgãos não linfóides em ambientes autoimunes, como na glândula salivar na síndrome de Sjögren 1 ou durante a rejeição de tecido transplantado 2. Esta ampla distribuição anatômica permite que os ASCs exibam especialização resultante de seu ambiente e ontogenia, com muitos ASCs secretores de IgA sendo encontrados nos tecidos linfóides associados ao intestino, enquanto o peritônio, pelo menos no camundongo, é uma fonte de ASCs secretores de IgM.

Todas as ASCs derivam de células B ativadas, que vêm em três tipos principais de células B foliculares, células B da zona marginal e células B1 3. A linhagem de células B tem impacto sobre a localização anatômica, a diversidade do receptor de células B expresso e o tipo de antígeno normalmente encontrado. ASCs são convencionalmente classificados como plasmablastos ou células plasmáticas. Plasmablastos são células cíclicas de vida curta que são produzidas em grande número no início de uma resposta imune. Plasmablastos podem ser derivados de todos os três tipos de células B maduras por meio de uma via de diferenciação extrafolicular. Assim, em uma resposta primária, plasmablastos geralmente carecem de hipermutação somática e produzem Abs de afinidade relativamente baixa. Plasmablastos podem ser desencadeados por proteínas (dependentes de células T) ou antígenos não proteicos (independentes de células T, por exemplo, polissacarídeos), com a última resposta enriquecida para a zona marginal e ASCs derivadas de células B1. Plasmablastos também dominam numericamente as respostas secundárias à infecção, vacinação ou autoantígeno durante patologia autoimune ativa. Esses plasmablastos derivam de células B de memória que já sofreram maturação de afinidade na reação do centro germinativo e produzem Abs com afinidade muito maior por seus alvos 3.

As células plasmáticas são geralmente consideradas pós-mitóticas, ou pelo menos acredita-se que se dividam muito raramente 4, e um subconjunto de células plasmáticas tem a capacidade de ter uma vida extremamente longa 5-7 (Fig. 1). A célula plasmática canônica deriva de células B foliculares por meio do centro germinativo, embora todos os subconjuntos de células B maduras e rotas de ativação (dependentes de células T ou independentes) possam produzir células plasmáticas. As células plasmáticas são encontradas no baço, lâmina própria do intestino e medula óssea (BM), com a população BM sendo altamente enriquecida em plasmócitos de vida longa. Como as células plasmáticas de longa vida representam o término da linhagem de células B, elas mostram a especialização mais pronunciada, tendo uma morfologia celular característica, que é visível à microscopia de luz e eletrônica, um programa de expressão gênica distinto e capacidade de manter uma taxa extremamente alta da produção de Ab ao longo da vida do hospedeiro 3.

Devido em parte à sua raridade (compreendendo & lt1% da celularidade total dos órgãos linfóides primários e secundários e do sangue) e sua ausência de marcadores de células B, incluindo CD20, os ASCs costumam ser problemáticos para identificar e caracterizar melhor. ASCs são classicamente definidos em humanos pela expressão aumentada de CD38, CD27 e CD138, enquanto em camundongos CD138 é rotineiramente usado em conjunto com a regulação negativa de B220 ou em camundongos transgênicos com a expressão de um alelo repórter Blimp-1-GFP 8. Recentemente, uma série de estratégias alternativas foram desenvolvidas para identificar ASCs de camundongo usando as proteínas de superfície celular, Sca-1, TACI ou CD98 em combinação com CD138 9-12, que juntas oferecem a promessa de identificação mais exata de ASCs em uma variedade de tecidos e configurações imunológicas.

Nesta revisão, vamos nos concentrar nos processos celulares e genéticos pelos quais os ASCs podem iniciar e manter sua façanha extraordinária de produção de Ab. Discutiremos os processos de homing e adesão que permitem que os ASCs ocupem nichos adequados a reorganização metabólica que os ASCs sofrem para facilitar e manter a produção de Ab em longo prazo e os mecanismos de sobrevivência que permitem essa longevidade. Ao longo da revisão, tentaremos vincular esses processos celulares importantes à rede reguladora de genes exclusiva que controla o programa ASC.


Visão geral da opção de tratamento para neoplasias de células plasmáticas

O principal desafio no tratamento de neoplasias de células plasmáticas é separar o grupo assintomático estável de pacientes que não requerem tratamento imediato de pacientes com mieloma sintomático progressivo que pode precisar ser tratado imediatamente. [1-3] Gamopatia monoclonal de significado indeterminado ou mieloma latente deve ser distinguido do mieloma progressivo.

Neoplasias de células plasmáticas assintomáticas (mieloma múltiplo latente)

Pacientes assintomáticos com mieloma múltiplo que não apresentam lesões ósseas líticas e função renal normal podem ser inicialmente observados com segurança fora do contexto de um ensaio clínico. [1,4,5] O aumento da anemia é o indicador mais confiável de progressão. [5] Os critérios a seguir representam a nova definição para mieloma latente: [3]

  • Imunoglobulina de proteína monoclonal sérica (Ig) G ou IgA de pelo menos 30 g / L ou proteína monoclonal urinária de pelo menos 500 mg por 24 horas.
  • Células plasmáticas clonais da medula óssea de 10% a 60% (& gt60% representa mieloma evidente).
  • Ausência de amiloidose ou eventos definidores de mieloma como segue:
  • Hipercalcemia maior que 1 mg / dL maior que o normal.
  • Creatinina maior que 2 mg / dL ou depuração de creatinina menor que 40 mL / min.
  • Anemia com hemoglobina menor que 10,0 g / dL.
  • Lesões ósseas (uma ou mais) na radiografia do esqueleto, tomografia computadorizada (TC) ou tomografia por emissão de pósitrons (PET) -CT.
  • Porcentagem de células plasmáticas clonais na medula de 60% ou mais.
  • Envolvido: proporção da cadeia leve livre de soro (FLC) não envolvida de 100 ou mais.
  • Mais de uma lesão focal de pelo menos 5 mm na ressonância magnética (MRI) da coluna vertebral.

Um ensaio clínico prospectivo randomizado investigou o papel da terapia imediata para pacientes com mieloma múltiplo latente, especificando pacientes de alto risco com 10% ou mais células plasmáticas da medula e uma proteína monoclonal (ou mieloma) sérica (proteína M) de pelo menos 3 g /dL.[6] O estudo distribuiu aleatoriamente 125 pacientes para receber lenalidomida mais dexametasona ou observação.

  • Com um acompanhamento médio de 75 meses, lenalidomida mais dexametasona proporcionou benefício no tempo de progressão em comparação com a observação, com um tempo médio não atingido (intervalo de confiança de 95% [IC], 47 meses a não atingido) em comparação com 23 meses (95 % CI, 16 e # 821031 meses) (razão de risco, 0,24 95% CI, 0,14 e # 82100,41). [6] [Nível de evidência: 1iiDiii]
  • Não houve diferença na sobrevida global (SG) em um acompanhamento médio de 75 meses.
  • No início deste ensaio, alguns dos pacientes tinham o que agora seria considerado mieloma manifesto, com base nos critérios atualizados listados acima. Isso pode influenciar a interpretação do estudo porque pacientes com mieloma manifesto podem ser responsáveis ​​por alguns dos benefícios observados com a terapia.

Neoplasias de células plasmáticas sintomáticas

Pacientes com doença avançada sintomática requerem tratamento.

O tratamento geralmente é direcionado à redução da carga de células tumorais e à reversão de quaisquer complicações da doença, como insuficiência renal, infecção, hiperviscosidade ou hipercalcemia, com tratamento médico adequado. O International Myeloma Working Group (IMWG) publicou novos critérios para identificar pacientes com mieloma ativo que requerem terapia. [3] Esses critérios incluem o seguinte:

  • Amiloidose.
  • Hipercalcemia maior que 1 mg / dL maior que o normal.
  • Creatinina maior que 2 mg / dL ou depuração de creatinina menor que 40 mL / min. O mieloma pode causar disfunção renal por meio de hipercalcemia, amiloidose ou doença de deposição de cadeia leve. [7]
  • Anemia com hemoglobina menor que 10,0 g / dL.
  • Lesões ósseas (uma ou mais) na radiografia do esqueleto, RNM de corpo inteiro ou RNM da coluna e da pelve ou PET-TC. [8]
  • Porcentagem de células plasmáticas clonais na medula de 60% ou mais.
  • Envolvido: proporção de FLC sérica não envolvida de 100 ou mais.
  • Mais de uma lesão focal de pelo menos 5 mm na pesquisa óssea esquelética ou, se negativa, ressonância magnética de corpo inteiro ou ressonância magnética da coluna e pelve ou PET-TC.

Os critérios de resposta foram desenvolvidos para pacientes em ensaios clínicos pelo IMWG. [9] Uma resposta parcial muito boa (VGPR) é definida como uma redução de 90% ou mais na proteína monoclonal sérica e uma proteína monoclonal na urina de 24 horas de menos de 100 mg. Embora não esteja incorporado nos critérios do IMWG, muitos estudos relatam resposta quase completa (nCR) quando os pacientes têm menos de 5% de plasmócitos da medula óssea e proteínas monoclonais séricas não mensuráveis, mas ainda apresentam imunofixação sérica e / ou urinária positiva. Observe que esses pacientes nCR são incorporados ao grupo VGPR pelo IMWG. Pacientes que atingem um CR pelos critérios IMWG (com uma imunofixação negativa junto com a medula clara e proteínas monoclonais séricas incomensuráveis) costumam ter atingido um CR rigoroso se eles também normalizarem seus níveis e proporção da cadeia leve kappa / lambda livre & # 8211. A utilidade clínica dessas várias categorias deve ser validada em ensaios clínicos.

A terapia atual para pacientes com mieloma sintomático pode ser dividida nas seguintes categorias:

  • Terapias de indução.
  • Terapias de consolidação, menos aplicáveis ​​a pessoas muito idosas.
  • Terapias de manutenção.
  • Cuidados de suporte, como bisfosfonatos. (Consulte a seção Terapias farmacológicas para controle da dor no resumo do PDQ sobre dor no câncer para obter mais informações.)
Referências
  1. He Y, Wheatley K, Clark O, et al .: Tratamento precoce versus diferido para mieloma múltiplo em estágio inicial. Cochrane Database Syst Rev (1): CD004023, 2003. & # 160 [Resumo PUBMED]
  2. Kyle RA, Remstein ED, Therneau TM, et al .: Curso clínico e prognóstico de mieloma múltiplo latente (assintomático). N Engl J Med 356 (25): 2582-90, 2007. & # 160 [Resumo PUBMED]
  3. Rajkumar SV, Dimopoulos MA, Palumbo A, et al .: Critérios atualizados do International Myeloma Working Group para o diagnóstico de mieloma múltiplo. Lancet Oncol 15 (12): e538-48, 2014. & # 160 [Resumo PUBMED]
  4. Riccardi A, Mora O, Tinelli C, et al .: Sobrevida em longo prazo de mieloma múltiplo em estágio I administrado quimioterapia logo após o diagnóstico ou na progressão da doença: um estudo multicêntrico randomizado. Grupo Cooperativo de Estudo e Tratamento do Mieloma Múltiplo. Br J Cancer 82 (7): 1254-60, 2000. & # 160 [PUBMED Abstract]
  5. Blad & # 233 J, Dimopoulos M, Rosi & # 241ol L, et al .: Mieloma múltiplo latente (assintomático): critérios diagnósticos atuais, novos preditores de desfecho e recomendações de acompanhamento. J Clin Oncol 28 (4): 690-7, 2010. & # 160 [Resumo PUBMED]
  6. Mateos MV, Hern & # 225ndez MT, Giraldo P, et al .: Lenalidomida mais dexametasona versus observação em pacientes com mieloma múltiplo latente de alto risco (QuiRedex): acompanhamento de longo prazo de um ensaio clínico randomizado, controlado, de fase 3. Lancet Oncol 17 (8): 1127-36, 2016. & # 160 [Resumo PUBMED]
  7. Sayed RH, Wechalekar AD, Gilbertson JA, et al .: História natural e resultado da doença de deposição de cadeia leve. Blood 126 (26): 2805-10, 2015. & # 160 [PUBMED Abstract]
  8. Dimopoulos MA, Hillengass J, Usmani S, et al .: Papel da ressonância magnética na gestão de pacientes com mieloma múltiplo: uma declaração de consenso. J Clin Oncol 33 (6): 657-64, 2015. & # 160 [Resumo PUBMED]
  9. Durie BG, Harousseau JL, Miguel JS, et al .: Critérios de resposta uniforme internacional para mieloma múltiplo. Leukemia 20 (9): 1467-73, 2006. & # 160 [Resumo PUBMED]

Uma arquitetura de rede regulatória incoerente que orquestra a diversificação de células B em resposta à sinalização de antígeno

* Autores para correspondência. Departamento de Química, Universidade de Chicago, Chicago, IL 60637, EUA. Tel .: +1 773 702 2330 Fax: +1 773 702 4180 E-mail: [email & # 160protected] of Molecular Genetics and Cell Biology, The University of Chicago, 929 E. 57th Street GCIS W522, Chicago, IL 60637, EUA . Tel .: +1 773 702 3607 Fax: +1 773 702 3611 E-mail: [email & # 160 protegido]

Endereço atual: Departamento de Cirurgia, Universidade de Chicago, Chicago, IL 60637, EUA

Endereço atual: Centro de Estudos em Física e Biologia, The Rockefeller University, New York, New York 10021, EUA

A linhagem de linfócitos B é um sistema líder para analisar redes regulatórias de genes (GRNs) que orquestram transições de destino celular distintas. Após o reconhecimento do antígeno, as células B podem diversificar seu repertório de imunoglobulina (Ig) por meio de hipermutação somática (SHM) e / ou recombinação de DNA de troca de classe (CSR) antes de se diferenciarem em células plasmáticas secretoras de anticorpos. Construímos um modelo matemático para um GRN subjacente a essa dinâmica de desenvolvimento. A intensidade da sinalização através do receptor de Ig é mostrado para controlar a expressão bimodal de um fator de transcrição principal, IRF-4, que dita os resultados de destino da célula B. A modelagem computacional juntamente com a análise experimental suporta um modelo de 'controle cinético', no qual as trajetórias de desenvolvimento das células B passam por um estado transitório obrigatório de duração variável que promove a diversificação do repertório de anticorpos por SHM / CSR em resposta direta aos antígenos. Mais geralmente, este motivo de rede pode ser usado para traduzir um gradiente de morfogênio em eventos indutivos de desenvolvimento de tempo variável, permitindo assim a especificação de destinos celulares distintos.

Sinopse

A geração de um conjunto diversificado de anticorpos específicos do patógeno, com diferentes afinidades e funções efetoras, pelos linfócitos B é essencial para a proteção eficiente de muitos microrganismos. A diversificação de genes de anticorpos em células B é mediada por dois processos moleculares denominados recombinação de troca de classe e hipermutação somática (CSR / SHM) (F1A). O primeiro permite a geração de anticorpos com a mesma especificidade de ligação ao antígeno, mas diferentes domínios efetores, enquanto o último resulta em um repertório de anticorpos com uma gama de afinidades para um determinado antígeno contendo o mesmo domínio efetor. CSR / SHM ocorre em células B ativadas por antígeno antes de sua diferenciação terminal em células plasmáticas. O fator de transcrição IRF-4 é necessário para CSR / SHM, bem como para diferenciação de células plasmáticas, com seus níveis mais elevados de expressão sendo necessários para o último. IRF-4 atua no contexto de uma rede de reguladores que incluem Blimp-1, Pax5, Bach2 e Bcl-6 (F1B). Apesar da extensa caracterização desses fatores individuais, como a rede responde à detecção do antígeno pelo receptor do antígeno da célula B (BCR, molécula de anticorpo expressa na superfície da célula) para regular a extensão da diversificação do gene do anticorpo e da diferenciação das células plasmáticas ainda precisa ser abordada.

Para resolver esse problema, montamos um modelo computacional. O modelo revela dois cenários contrastantes que podem fundamentar a dinâmica do destino da célula B. Em um caso, a taxa inicial de produção de IRF-4 controla uma escolha de destino de célula binária que envolve ir para o estado de CSR / SHM ou para o estado de célula de plasma, o tempo gasto no estado de CSR é relativamente insensível à taxa inicial de Produção de IRF-4 (aqui denominada 'biestabilidade básica'). No outro caso, IRF-4 conduz todas as células através de um estado CSR / SHM transitório, mas a taxa inicial de produção de IRF-4 define sua duração ('controle cinético'). Ambos os cenários prevêem que o aumento da taxa inicial de produção de IRF-4 favorece a geração de células plasmáticas em detrimento de CSR / SHM, mas eles diferem fundamentalmente com relação aos padrões de expressão gênica subjacentes.

Para distinguir entre esses dois cenários experimentalmente, utilizamos dois modelos genéticos diferentes. O primeiro envolve o camundongo transgênico B1-8i cujas células B expressam um segmento do gene da cadeia pesada V187.2 VDJ Ig rearranjado que é específico para o hapteno nitrofenol (NP). O segundo é um modelo de camundongo recentemente desenvolvido que permite o controle exógeno da expressão de IRF-4 em células B primárias ingênuas usando um alelo indutível por tet. Usando esses modelos, mostramos que (i) a intensidade do sinal BCR define a taxa inicial de acumulação de IRF-4 e (ii) a concentração de IRF-4 é detectada por uma arquitetura de rede reguladora de gene incoerente para regular a extensão de CSR / SHM antes à diferenciação de células plasmáticas. Nossos resultados são consistentes com o "modelo de controle cinético" no qual os níveis de expressão de IRF-4 induzida por BCR controlam a duração de um estado CSR / SHM obrigatório que permite a diversificação de células B antes da diferenciação terminal em células plasmáticas. A evidência para o estado transitório de CSR / SHM é corroborada por ambos os padrões de expressão gênica e a presença de mutações dependentes de AID em plasmablastos individuais não trocados.

Nossos resultados fornecem uma estrutura molecular para a compreensão de como as células B equilibram as demandas concorrentes por Ig CSR e SHM com a secreção de anticorpos durante as respostas imunes humorais. A principal característica da arquitetura de rede que permite ao IRF-4 coordenar os dois estados concorrentes de expressão gênica de maneira temporal é que ele ativa simultaneamente, mas de forma assimétrica, ambos os lados de um circuito de repressão mútua biestável. Como os dois efeitos do regulador primário se antagonizam, descrevemos o circuito como sendo baseado em um motivo regulatório "incoerente". Outros motivos regulatórios incoerentes em sistemas biológicos variados também estão associados à aquisição de estados celulares transitórios, e consideramos como o mecanismo de controle cinético proposto por nós poderia servir mais geralmente para traduzir pistas de desenvolvimento em padrões morfogenéticos elaborados.


O papel da IgG na resposta imune

IgG é a principal imunoglobulina no sangue, líquido linfático, líquido cefalorraquidiano e líquido peritoneal e um jogador-chave na resposta imune humoral. A IgG sérica em humanos saudáveis ​​apresenta aproximadamente 15% da proteína total além de albuminas, enzimas, outras globulinas e muitos mais.

A porção Fc da IgG, mas não os fragmentos F (ab´) 2 ou Fab, pode atravessar a placenta da mãe e entrar na circulação fetal, fornecendo proteção pós-parto ao feto. As moléculas de IgG são capazes de reagir com os receptores Fcγ que estão presentes na superfície de macrófagos, neutrófilos e células natural killer, e podem ativar o sistema complemento.

A ligação da porção Fc de IgG ao receptor presente em um fagócito é uma etapa crítica na opsonização. A fagocitose de partículas revestidas com anticorpos IgG é um mecanismo vital que as células usam para lidar com microrganismos.

A IgG é produzida em uma resposta retardada a uma infecção e pode ser retida no corpo por um longo tempo. A longevidade no soro torna o IgG mais útil para a imunização passiva por transferência desse anticorpo. A detecção de IgG geralmente indica uma infecção ou vacinação anterior.


Resumo

Quando pequenos linfócitos B se ligam ao antígeno no contexto de sinais adequados, uma profunda metamorfose genoproteômica é ativada, gerando células secretoras de anticorpos. Para estudar as mudanças metabólicas associadas a este programa de diferenciação, comparamos o exometaboloma de células B de linfoma B de diferenciação e células B primárias por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de próton monodimensional e espectrometria de massa acoplada à cromatografia líquida. A análise de componentes principais, uma análise estatística multivariada, destacou as marcas metabólicas das fases de diferenciação sequencial, discriminando entre as fases de proliferação e de secreção de anticorpos e revelando novas vias metabólicas. Durante a proliferação, a produção de lactato aumentou junto com o consumo de aminoácidos essenciais, a secreção maciça de Ig foi acompanhada pela produção de alanina e glutamato, sendo a glutamina usada como fonte de carbono e energia. Notavelmente, etanol e 5'-metiltioadenosina foram produzidos durante a última fase da secreção de proteínas e a explosão proliferativa, respectivamente. Nossos resultados de metabolômica estão de acordo com estudos de genoproteômica anteriores. Assim, o perfil metabólico do meio extracelular é uma ferramenta útil para caracterizar o estado funcional das células B em diferenciação e para identificar novas vias metabólicas subjacentes.


Resultados

Características do gene Ig de células plasmáticas de medula óssea positivas para IgG humana.

Para caracterizar o repertório do gene do anticorpo de células plasmáticas da medula óssea que expressam IgG, clonamos os genes da cadeia Igγ e IgL de 238 células mononucleares da medula óssea CD138 + CD27 + CD38 + purificadas de quatro HDs (Fig. S1 e Tabela S1) (7 , 8). Os dados foram comparados com dados históricos obtidos da análise de anticorpos IgG expressos por células B de memória circulantes de quatro doadores independentes (5, 7). A análise da sequência do gene Ig não mostrou diferenças significativas entre as células plasmáticas e as células B de memória no uso do gene da cadeia V pesada (IgH) e junção (J) e nas características da região determinante de complementaridade 3 (CDR3) de IgH, como comprimento e número de cargas positivas ( Figura 1UMA) Apenas pequenas diferenças foram observadas para o uso do gene V da cadeia de IgL com o aumento do uso de Vκ2, Vκ4 e Vλ1 por células plasmáticas (Fig. 1B) A distribuição da subclasse de IgG das células plasmáticas da medula óssea refletiu a das células B de memória e anticorpos IgG séricos com IgG1 & gt IgG2 & gt IgG3 & gt IgG4, mas os anticorpos IgG3 e IgG4 eram raros e não foram detectados em todas as amostras (Fig. 1C) Como esperado de células que sofreram maturação de afinidade no centro germinativo, as células plasmáticas da medula óssea mostraram sinais claros de seleção mediada por antígeno com maiores razões de substituição (R) para mutações somáticas silenciosas (S) em CDRs do gene V do que em regiões estruturais ( R = 6,0 vs. S = 3,6 para VH, R = 2,9 vs. S = 1,9 para Vκ, e R = 3,0 vs. S = 1,8 para Vλ Fig. S2). No geral, a frequência de mutações somáticas nos genes IgH e IgL V das células plasmáticas da medula óssea foi significativamente maior do que nas células B de memória IgG-positivas circulantes (Fig. 1D P & lt 0,0001). Em resumo, o repertório do gene Ig e as características do gene Ig dos anticorpos produzidos por células plasmáticas da medula óssea que expressam IgG são semelhantes às células B de memória circulantes, mas os anticorpos das células plasmáticas mostram níveis gerais mais elevados de hipermutação somática.

Características do gene Ig em células plasmáticas IgG-positivas. O repertório do gene Ig e as características do gene Ig de anticorpos IgG de células plasmáticas de quatro HDs (HD15, HD16, HD20 e HD21) são mostrados em comparação com dados históricos de anticorpos IgG de células B de memória (5, 7). Uso da família de genes VH / JH e cargas e comprimento positivos de aminoácidos IgH CDR3 (UMA) e uso da família de genes Vκ / Jκ e Vλ / Jλ (B) e distribuição da subclasse de IgG (C) são mostrados. Os gráficos de pizza mostram os dados para HDs individuais com o número absoluto de sequências analisadas indicado no centro do gráfico de pizza. Os gráficos de barras comparam os dados obtidos a partir de anticorpos de células do plasma IgG (n = 238 κ, n = 147 λ, n = 97) para dados históricos de anticorpos de células B de memória IgG (n = 254 κ, n = 172 λ, n = 83) (5, 7). Barras de erro indicam SD. (D) Os pontos representam o número absoluto de mutações somáticas (trocas de nucleotídeos em comparação com o segmento de gene da linha germinativa mais próximo) em genes IgH e IgL Vκ e Vλ individuais em anticorpos de células plasmáticas IgG de todos os quatro HDs. As linhas horizontais indicam médias.

Baixa frequência de células de plasma de medula óssea IgG-positivas auto-reativas.

As células B de memória IgG-positivas são geradas em resposta a antígenos estranhos, incluindo micróbios e vacinas (5, 9, 10). No entanto, um número substancial de células B de memória circulantes expressam anticorpos IgG auto-reativos que reagem com a linha de células de carcinoma de laringe humana HEp-2 por ELISA, que é usado como um ensaio de diagnóstico clínico para a detecção de autoanticorpos IgG séricos (5, 11 ) Esses anticorpos também são detectáveis ​​em níveis baixos no soro de HDs (5, 6). Para determinar a frequência de anticorpos autorreativos expressos por plasmócitos da medula óssea secretores de IgG, clonamos e expressamos os genes de Ig de 177 plasmócitos da medula óssea in vitro e medimos sua reatividade (8). A frequência de células de plasma de medula óssea IgG-positivas auto-reativas para células HEp-2 variou de 2% a 27% no ELISA (Fig. 2UMA) Apesar desta alta variação entre os indivíduos, a frequência média de células que expressam anticorpos IgG autorreativos foi significativamente menor nas células plasmáticas do que nas células B de memória IgG-positivas circulantes (13,6 ± 10,3% vs. 36,3 ± 13,3%, exato de Fisher P = 0,0001 mediana de 13% vs. 41,9%, Mann-Whitney P = 0,057 Fig. 2B e Tabela S1) (5, 7). Nenhuma diferença óbvia associada à idade ou sexo na frequência de anticorpos autorreativos foi observada entre as células plasmáticas e as células B de memória. Os anticorpos específicos para antígenos vacinais ou patógenos comuns foram identificados em ambos os compartimentos (Fig. S3 e Tabela S1) (5).

Baixa frequência de células plasmáticas positivas para IgG autorreativas em comparação com células B de memória. Anticorpos de células do plasma IgG de quatro HDs foram testados quanto à autorreatividade com células HEp-2. (UMA) ELISA de lisado de células HEp-2. As linhas pretas representam anticorpos de células plasmáticas individuais. Linhas horizontais indicam corte OD405 para reatividade positiva determinada por comparação com soro de controle positivo baixo (linha vermelha). Os dados são representativos de pelo menos dois experimentos independentes. (B) Os gráficos de pontos comparam a frequência de anticorpos de células plasmáticas reativas ao lisado HEp-2 determinados em UMA à frequência de células B de memória positivas para IgG reativas ao lisado HEp-2 em HDs individuais (5, 7). As linhas horizontais representam os valores médios de reatividade para todas as caixas cinza HDs indicam SD n indica o número de anticorpos testados. (C) Padrões de coloração IFA de células HEp-2 representativos de anticorpos clonados de células plasmáticas positivas para IgG. (Barra de escala, 50 μm.) (D) Os gráficos de barras comparam a frequência de anticorpos de células do plasma IgG não reativos (branco) e HEp-2 auto-reativos e de células B de memória com coloração de IFA nuclear (preto), nuclear mais citoplasmática (cinza escuro) e citoplasmática (cinza claro) padrões (5, 7). Barras de erro indicam o SD n indica o número de anticorpos testados. P os valores foram calculados pelo teste exato de Fisher.

Os anticorpos com reatividade ELISA de células HEp-2 podem incluir anticorpos antinucleares (ANAs) que são expressos por ∼10% das células B de memória IgG-positivas circulantes e, se detectados no soro, servem como marcadores diagnósticos na autoimunidade (5, 7). Para discriminar entre ANAs e anticorpos que se ligam a antígenos citosólicos ou nucleares e citosólicos, realizamos ensaio de imunofluorescência indireta (IFA) em células HEp-2 fixadas (Fig. 2 C e D e Tabela S1). De acordo com os resultados de HEp-2 ELISA, a frequência de anticorpos IFA-positivos foi significativamente menor nas células plasmáticas do que no compartimento de células B de memória IgG-positivo circulante (exato de Fisher P & lt 0,0001). Além disso, os poucos anticorpos positivos para IFA de células plasmáticas da medula óssea reagiram principalmente com autoantígenos extranucleares ou antígenos nucleares mais citoplasmáticos e eram quase desprovidos de ANAs verdadeiros (Fig. 2D, frequência média de células ANA-positivas: 0% para células plasmáticas e 8,9% para células B de memória, Mann-Whitney P = 0,026). Assim, as células B que produzem anticorpos reativos às células HEp-2, incluindo ANAs, são selecionadas contra no compartimento das células plasmáticas da medula óssea.

Low Frequency of Polyreactive IgG-Positive Bone Marrow Plasma Cells.

Production of antigen-specific IgG antibodies in response to infection can be associated with the development of self- and polyreactive antibodies (12 –15). In addition, 23% of circulating IgG-positive memory B cells normally express polyreactive antibodies, most of which arise by somatic mutations (5). To determine the frequency of polyreactivity in the IgG-secreting bone marrow plasma cell compartment, we tested all antibodies by ELISA for binding to a panel of self- and foreign antigens comprising single-stranded and double-stranded DNA (ssDNA and dsDNA), LPS, and insulin (Fig. 3 and Table S1). On average 9.3% of bone marrow plasma cells reacted with at least two structurally diverse antigens in these assays and were therefore polyreactive (range 2–16% Fig. 3UMA) Despite the high degree of variation among the individuals, this frequency was significantly lower than that observed for IgG-positive memory B cell antibodies (Fig. 3B Fisher’s exact P = 0.0033 average 23% and range 22–23% for IgG memory B cell antibodies median 9.7% for IgG plasma cell antibodies vs. 22.5% for IgG memory B cell antibodies Mann–Whitney P = 0.0286). Again, no obvious association between age and frequency of polyreactive plasma cells was observed. Thus, we conclude that self- and polyreactivity is a less common feature of the IgG antibodies produced by bone marrow plasma cells than by circulating memory B cells.

Low frequency of polyreactive IgG-positive plasma cells compared with memory B cells. (UMA) IgG plasma cell antibodies (black lines) from HDs were tested for polyreactivity by ELISA with ss/dsDNA, insulin, and LPS. Dotted lines represent the high-positive control antibody ED38 (35) horizontal lines show cutoff OD405 for positive reactivity determined by comparison with the negative control antibody mGO53 (green line) (2) and low-positive control eiJB40 (red line) (2). Pie charts summarize the frequency of polyreactive clones for individual HDs. The numbers of tested antibodies are indicated in the pie chart centers. Data are representative of at least two independent experiments. (B) Dot plots compare the frequency of polyreactive plasma cell antibodies to the frequency of IgG-positive memory B cells in individual HDs (5, 7). Horizontal lines represent mean values of reactivity for all HDs gray boxes indicate SD n indicates the number of tested antibodies.


B-Cell Receptors

Figure 1. B-cell receptors are embedded in the membranes of B cells. The variable regions of all of the receptors on a single cell bind the same specific antigen.

Like T cells, B cells possess antigen-specific receptors with diverse specificities. Although they rely on T cells for optimum function, B cells can be activated without help from T cells. B-cell receptors (BCRs) for naïve mature B cells are membrane-bound monomeric forms of IgD e IgM. They have two identical correntes pesadas e dois idênticos cadeias leves connected by disulfide bonds into a basic “Y” shape (Figure 1). The trunk of the Y-shaped molecule, the constant region of the two heavy chains, spans the B cell membrane. Os dois antigen-binding sites exposed to the exterior of the B cell are involved in the binding of specific pathogen epitopes to initiate the activation process. It is estimated that each naïve mature B cell has upwards of 100,000 BCRs on its membrane, and each of these BCRs has an identical epitope-binding specificity.

In order to be prepared to react to a wide range of microbial epitopes, B cells, like T cells, use genetic rearrangement of hundreds of gene segments to provide the necessary diversity of receptor specificities. The variable region of the BCR heavy chain is made up of V, D, and J segments, similar to the β chain of the TCR. The variable region of the BCR light chain is made up of V and J segments, similar to the α chain of the TCR. Genetic rearrangement of all possible combinations of V-J-D (heavy chain) and V-J (light chain) provides for millions of unique antigen-binding sites for the BCR and for the antibodies secreted after activation.

One important difference between BCRs and TCRs is the way they can interact with antigenic epitopes. Whereas TCRs can only interact with antigenic epitopes that are presented within the antigen-binding cleft of MHC I ou MHC II, BCRs do not require antigen presentation with MHC they can interact with epitopes on free antigens or with epitopes displayed on the surface of intact pathogens. Another important difference is that TCRs only recognize protein epitopes, whereas BCRs can recognize epitopes associated with different molecular classes (e.g., proteins, polysaccharides, lipopolysaccharides).

Activation of B cells occurs through different mechanisms depending on the molecular class of the antigen. Activation of a B cell by a protein antigen requires the B cell to function as an APC, presenting the protein epitopes with MHC II to helper T cells. Because of their dependence on T cells for activation of B cells, protein antigens are classified as T-dependent antigens. In contrast, polysaccharides, lipopolysaccharides, and other nonprotein antigens are considered T-independent antigens because they can activate B cells without antigen processing and presentation to T cells.

Pense nisso

  • What types of molecules serve as the BCR?
  • What are the differences between TCRs and BCRs with respect to antigen recognition?
  • Which molecule classes are T-dependent antigens and which are T-independent antigens?

T Cell-Independent Activation of B cells

Activation of B cells without the cooperation of helper T cells is referred to as T cell-independent activation and occurs when BCRs interact with T-independent antigens. T-independent antigens (e.g., polysaccharide capsules, lipopolysaccharide) have repetitive epitope units within their structure, and this repetition allows for the cross-linkage of multiple BCRs, providing the first signal for activation (Figure 2). Because T cells are not involved, the second signal has to come from other sources, such as interactions of toll-like receptors com PAMPs or interactions with factors from the complement system.

Once a B cell is activated, it undergoes clonal proliferation and daughter cells differentiate into plasma cells. Plasma cells are antibody factories that secrete large quantities of antibodies. After differentiation, the surface BCRs disappear and the plasma cell secretes pentameric IgM molecules that have the same antigen specificity as the BCRs (Figure 2).

The T cell-independent response is short-lived and does not result in the production of células B de memória. Thus it will not result in a secondary response to subsequent exposures to T-independent antigens.

Figure 2. T-independent antigens have repeating epitopes that can induce B cell recognition and activation without involvement from T cells. A second signal, such as interaction of TLRs with PAMPs (not shown), is also required for activation of the B cell. Once activated, the B cell proliferates and differentiates into antibody-secreting plasma cells.

Pense nisso

  • What are the two signals required for T cell-independent activation of B cells?
  • What is the function of a plasma cell?

T Cell-Dependent Activation of B cells

Figure 3. Click for a larger image. In T cell-dependent activation of B cells, the B cell recognizes and internalizes an antigen and presents it to a helper T cell that is specific to the same antigen. The helper T cell interacts with the antigen presented by the B cell, which activates the T cell and stimulates the release of cytokines that then activate the B cell. Activation of the B cell triggers proliferation and differentiation into B cells and plasma cells.

T cell-dependent activation of B cells is more complex than T cell-independent activation, but the resulting immune response is stronger and develops memory. T cell-dependent activation can occur either in response to free protein antigens or to protein antigens associated with an intact pathogen. Interaction between the BCRs on a naïve mature B cell and a free protein antigen stimulate internalization of the antigen, whereas interaction with antigens associated with an intact pathogen initiates the extraction of the antigen from the pathogen before internalization. Once internalized inside the B cell, the protein antigen is processed and presented with MHC II. The presented antigen is then recognized by helper T cells specific to the same antigen. The TCR of the helper T cell recognizes the foreign antigen, and the T cell’s CD4 molecule interacts with MHC II on the B cell. The coordination between B cells and helper T cells that are specific to the same antigen is referred to as linked recognition.

Once activated by linked recognition, TH2 cells produce and secrete citocinas that activate the B cell and cause proliferation into clonal daughter cells. After several rounds of proliferation, additional cytokines provided by the TH2 cells stimulate the differentiation of activated B cell clones into células B de memória, which will quickly respond to subsequent exposures to the same protein epitope, and plasma cells that lose their membrane BCRs and initially secrete pentameric IgM (Figure 3).

After initial secretion of IgM, citocinas secreted by TH2 cells stimulate the plasma cells to switch from IgM production to production of IgG, IgA, ou IgE. This process, called class switching ou isotype switching, allows plasma cells cloned from the same activated B cell to produce a variety of antibody classes with the same epitope specificity. Class switching is accomplished by genetic rearrangement of gene segments encoding the região constante, which determines an antibody’s class. o variable region is not changed, so the new class of antibody retains the original epitope specificity.

Pense nisso

  • What steps are required for T cell-dependent activation of B cells?
  • What is antibody class switching and why is it important?

Clinical significance of five immunoglobulin tests

Clinically, some people often have repeated allergies, eczema and respiratory infections or other parts of the infection, in this case, in addition to some routine tests such as tests for white blood cells, immunoglobulin series, lymphocyte subsets, etc., the five immune immunoglobulin tests are also necessary. Although many people do these tests in the doctor’s advice, they do not know its role or clinical significance. Here you can find an explanation.

1. What is immunoglobulin?

Immunoglobulin (Ig) refers to a class of globulin with antibody activity or with chemical structure similar to antibody, and it is the main reaction substances of humoral immune response. With anti-bacterial, anti-viral effect and strengthening the phagocytosis of cells function, as well as killing or dissolving pathogenic microorganisms in the complement of the collaboration, it is an important component of disease resistance in the body.

Immunoglobulin is produced by plasma cells, widely found in blood, tissue fluid and exocrine fluid, accounting for about 20% of the total plasma protein. At present there are five classes of Ig found in the human body, namely IgA, IgG, IgM, IgE, IgD.

Five Immunoglobulin tests include IgA (immunoglobulin A), IgG (immunoglobulin G), IgM (immunoglobulin M), complement C3 and C4.

Immunoglobulin is produced by plasma cells, widely found in blood, tissue fluid and exocrine fluid, accounting for about 20% of the total plasma protein. At present there are five classes of Ig found in the human body, namely IgA, IgG, IgM, IgE, IgD.

Five Immunoglobulin tests include IgA (immunoglobulin A), IgG (immunoglobulin G), IgM (immunoglobulin M), complement C3 and C4.

2. Clinical significance of five immunoglobulin tests

IgG is synthesized from plasma cells and is the only antibody that can pass through the placenta barrier. It can be synthesized 3 months after birth. IgG is the most abundant in normal human serum, accounting for 3/4 of total serum Ig, which is the most important anti-pathogenic microorganism antibody (re-immune response antibody) in body fluids and the main category of autoantibody in autoimmune disease.

Increased: chronic liver disease, subacute or chronic infection, connective tissue disease, IgG myeloma, or asymptomatic monoclonal IgG disease.

Decreased: hereditary or acquired antibody deficiency, mixed immunodeficiency syndrome, selective IgG deficiency, protein loss enteropathy, nephrotic syndrome, ankylosing muscular dystrophy, or immunosuppressive therapy.

IgA is mainly distributed in various mucosal surfaces and saliva, colostrum, tear, sweat, nasal secretions, bronchial secretions and digestive tract secretion, participating in the body’s mucosal local anti-infective immune response. IgA can not pass through the placental barrier, thus newborn babies can only get IgA from breast milk, but 4 to 6 months after birth they can start their own synthesis, and the synthesis level up to 25% of adults in 1-year-old, 8-year-old can reach adult level.

Increased: chronic liver disease, subacute or chronic infectious diseases (such as tuberculosis, fungal infections, etc.), autoimmune diseases (such as SLE, rheumatoid arthritis), cystic fibrosis, familial neutropenia, breast cancer, IgA nephropathy, IgA myeloma, and etc.

Decreased: hereditary or acquired antibody deficiency, immunodeficiency disease, selective IgA deficiency, no gamma-globulinemia, protein loss of bowel disease, burns and so on.

IgM, also known as macroglobulin, mainly distribute in the blood, accounting for 1/10 total amount of serum Ig. IgM is the earliest synthetic antibody in individual development. When the body is infected, IgM antibodies are the first to produce the primary immune response to the antibody.

Increased: fetal intrauterine infection, neonatal TORCH group, chronic or subacute infection, malaria, infectious mononucleosis, mycoplasma pneumonia, liver disease, connective tissue disease, macroglobulinemia, asymptomatic monoclonal IgM Sick and so on.

Decreased: hereditary or acquired antibody deficiency, mixed immunodeficiency syndrome, selective IgM deficiency, protein loss enteropathy, burns, anti-Ig antibody syndrome (mixed cryoglobulinemia), immunosuppressive agents Treatment and so on.

Complement C3 and C4

Blood complement content and activity in many pathological conditions will change.

Increased: acute rheumatoid disease, acute hepatitis, pneumonia, thyroiditis and other diseases

Decreased: SLE patients, severe liver disease and malnutrition, other rheumatic diseases.

3. Under what circumstances need to do immunoglobulin five test?

— Children and adults with repeated sick

— Autoimmune or atopic reactive disease

— Immune deficiency disease

— Other chronic diseases that occur immunoglobulin abnormalities: such as chronic kidney disease, neurological diseases, blood diseases, tumors, etc.

In short, if someone encountered these conditions, especially repeated infections, he need not forget to do an immunoglobulin test, so as not to miss the best treatment time.


Assista o vídeo: PARCIAL 4 celulas plasmaticas (Agosto 2022).