Skip to main content
Global

18.2: المستضدات وخلايا تقديم المستضد ومجمعات التوافق النسيجي الرئيسية

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    194708

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    أهداف التعلم

    • حدد الخلايا التي تعبر عن جزيئات MHC I و/أو MHC II ووصف الهياكل والموقع الخلوي لجزيئات MHC I و MHC II
    • حدد الخلايا التي تمثل الخلايا التي تقدم المستضد
    • وصف عملية معالجة المستضد وعرضه باستخدام MHC I و MHC II

    كما تمت مناقشته في الدفاعات الخلوية، يتم التعبير عن الجزيئات الرئيسية المعقدة للتوافق النسيجي (MHC) على سطح الخلايا السليمة، وتحديدها على أنها خلايا طبيعية و «ذاتية» إلى خلايا قاتلة طبيعية (NK). تلعب جزيئات MHC أيضًا دورًا مهمًا في عرض المستضدات الأجنبية، وهي خطوة حاسمة في تنشيط الخلايا التائية وبالتالي آلية مهمة لجهاز المناعة التكيفي.

    جزيئات التوافق النسيجي الرئيسية المعقدة

    مجمع التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) عبارة عن مجموعة من الجينات المشفرة لجزيئات MHC الموجودة على سطح جميع الخلايا النووية في الجسم. في البشر، يشار إلى جينات MHC أيضًا باسم جينات مستضد خلايا الدم البيضاء البشرية (HLA). خلايا الدم الحمراء الناضجة، التي تفتقر إلى النواة، هي الخلايا الوحيدة التي لا تعبر عن جزيئات MHC على سطحها.

    هناك فئتان من جزيئات MHC المشاركة في المناعة التكيفية، MHC I و MHC II (الشكل\(\PageIndex{1}\)). توجد جزيئات MHC I في جميع الخلايا النووية؛ فهي تقدم مستضدات ذاتية طبيعية بالإضافة إلى مسببات الأمراض غير الطبيعية أو غير الذاتية للخلايا التائية المؤثرة المشاركة في المناعة الخلوية. في المقابل، توجد جزيئات MHC II فقط في البلاعم والخلايا الجذعية والخلايا البائية؛ فهي تقدم مستضدات غير طبيعية أو غير مسببة للأمراض من أجل التنشيط الأولي للخلايا التائية.

    كلا النوعين من جزيئات MHC عبارة عن بروتينات سكرية عبر الغشاء تتجمع كخافتات في الغشاء السيتوبلازمي للخلايا، لكن هياكلها مختلفة تمامًا. تتكون جزيئات MHC I من سلسلة بروتين ألفا أطول إلى جانب بروتين ميكروغلوبولين بيتا 2 أصغر حجمًا، وتمتد سلسلة ألفا فقط على الغشاء السيتوبلازمي. تنقسم سلسلة ألفا لجزيء MHC I إلى ثلاثة مجالات منفصلة: ألفا 1 و ألفا 2 و ألفا 3. تتكون جزيئات MHC II من سلسلتين بروتينية (سلسلة ألفا وسلسلة β) متشابهتان تقريبًا في الطول. تمتلك كلتا السلسلتين من جزيء MHC II أجزاء تمتد عبر غشاء البلازما، وتطوى كل سلسلة إلى مجالين منفصلين: ألفا 1 و ألفا 2، و β 1، و β 2. من أجل تقديم مستضدات غير طبيعية أو غير ذاتية للخلايا التائية، تحتوي جزيئات MHC على شق يعمل كموقع ربط المستضد بالقرب من الجزء «العلوي» (أو الخارجي) من MHC-I أو MHC-II dimer. بالنسبة لـ MHC I، يتكون الشق المرتبط بالمستضد من نطاقي ألفا 1 و ألفا 2، بينما بالنسبة لـ MHC II، يتكون الشق من نطاقي ألفا 1 و β 1 (الشكل\(\PageIndex{1}\)).

    رسم طبقة ثنائية الفسفوليبيد (غشاء البلازما). يوجد جزيء بروتين MHC من الفئة الأولى في جميع خلايا الجسم النووية. يحتوي على جزء خطي في الغشاء وأربعة أجزاء على الجانب الخارجي للخلية. يتصل أحد هذه الأجزاء بالجزء الممتد للغشاء؛ ويشكل اثنان موقع ربط المستضد؛ والرابع يسمى ميكروغلوبولين بيتا -2. توجد جزيئات بروتين MHC من الفئة الثانية في الخلايا الليمفاوية والبلاعم. يحتوي هذا على جزأين ممتدين للغشاء (كل منهما متصل بجزء على الجزء الخارجي من الخلية). يشكل الجزءان الملحقان بهما موقع ربط المستضد.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): تم العثور على MHC I في جميع خلايا الجسم النووية، ويوجد MHC II في البلاعم والخلايا التغصنية والخلايا البائية (جنبًا إلى جنب مع MHC I). يتكون شق ربط المستضد لـ MHC I من خلال المجالات α 1 و α 2. يتكون شق ربط المستضد لـ MHC II من خلال المجالات α 1 و β 1.

    التمارين الرياضية\(\PageIndex{1}\)

    قارن بين هياكل جزيئات MHC I و MHC II.

    الخلايا التي تقدم المستضد (APCs)

    تحتوي جميع الخلايا النووية في الجسم على آليات لمعالجة وتقديم المستضدات بالاشتراك مع جزيئات MHC. يشير هذا إلى الجهاز المناعي، مما يشير إلى ما إذا كانت الخلية طبيعية وصحية أو مصابة بمسببات الأمراض داخل الخلايا. ومع ذلك، فإن البلاعم والخلايا الجذعية والخلايا البائية فقط هي التي لديها القدرة على تقديم المستضدات خصيصًا لغرض تنشيط الخلايا التائية؛ لهذا السبب، يشار إلى هذه الأنواع من الخلايا أحيانًا باسم الخلايا التي تقدم المستضد (APCs).

    بينما تلعب جميع مركبات APCs دورًا مشابهًا في المناعة التكيفية، إلا أن هناك بعض الاختلافات المهمة التي يجب مراعاتها. البلاعم والخلايا الجذعية هي خلايا بلعمية تبتلع وتقتل مسببات الأمراض التي تخترق حواجز الخط الأول (أي الجلد والأغشية المخاطية). من ناحية أخرى، لا تعمل الخلايا البائية كخلايا بلعمية ولكنها تلعب دورًا أساسيًا في إنتاج وإفراز الأجسام المضادة. بالإضافة إلى ذلك، في حين تتعرف البلاعم والخلايا الجذعية على مسببات الأمراض من خلال تفاعلات مستقبلات غير محددة (على سبيل المثال، PAMPs، والمستقبلات الشبيهة بالضرر، ومستقبلات التكميل أو الجسم المضاد)، تتفاعل الخلايا البائية مع مسببات الأمراض الأجنبية أو مستضداتها الحرة باستخدام الغلوبولين المناعي الخاص بالمستضد مثل المستقبلات (IgD الأحادي و IgM). عندما ترتبط مستقبلات الغلوبولين المناعي بمستضد، تقوم الخلية البائية باستيعاب المستضد عن طريق إندوسيتوسيس قبل معالجة المستضد وتقديمه إلى الخلايا التائية.

    عرض المستضد مع جزيئات MHC II

    توجد جزيئات MHC II فقط على سطح APCs. تستخدم البلاعم والخلايا الجذعية آليات مماثلة لمعالجة وعرض المستضدات وظروفها بالاشتراك مع MHC II؛ تستخدم الخلايا البائية آليات مختلفة إلى حد ما سيتم وصفها بشكل أكبر في الخلايا الليمفاوية البائية والمناعة الخلطية. في الوقت الحالي، سنركز على خطوات العملية لأنها تتعلق بالخلايا الجذعية.

    بعد أن تتعرف الخلية الجذعية على الخلية المسببة للأمراض وتلتصق بها، يتم استيعاب العامل الممرض عن طريق البلعمة ويتم احتواؤه مبدئيًا داخل البلعمة. تندمج الليزوزومات التي تحتوي على إنزيمات ومواد كيميائية مضادة للميكروبات مع الفاجوسوم لتكوين بلعمية، حيث يبدأ تحلل العامل الممرض لمعالجة المستضد. البروتياز (المهين للبروتين) مهم بشكل خاص في معالجة المستضد لأنه يتم تقديم مثيلات مستضد البروتين فقط إلى الخلايا التائية بواسطة MHC II (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

    لا تقدم APCs جميع المثبتات الممكنة للخلايا التائية؛ يتم تقديم مجموعة مختارة فقط من أكثر الببتيدات المستضدية أو المناعية. تعتبر الآلية التي يتم من خلالها اختيار المثبتات للمعالجة والعرض بواسطة APC معقدة وغير مفهومة جيدًا؛ ومع ذلك، بمجرد معالجة معظم البصيلات المستضدية والسائدة مناعيًا، فإنها ترتبط داخل الشق المرتبط بالمستضد لجزيئات MHC II ويتم نقلها إلى سطح الخلية للخلية الجذعية لعرضها على الخلايا التائية.

    عملية البلعمة. 1: يتم غمر البكتيريا عن طريق البلعمة في خلية شجرية ويتم تغليفها في البلعمية. 2: تندمج الليزوزومات مع البلعمية وتهضم البكتيريا. 3: ترتبط الحصوات المهيمنة مناعيًا بـ MHC II ويتم عرضها على سطح الخلية.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): تقوم الخلية الجذعية بلعمية خلية بكتيرية وتحولها إلى بلعمية. تندمج الليزوزومات مع الفاجوسوم لتكوين فاجوليزووم، حيث تؤدي المواد الكيميائية المضادة للميكروبات والإنزيمات إلى تدهور الخلية البكتيرية. تقوم البروتياز بمعالجة المستضدات البكتيرية، ويتم اختيار معظم أنواع المستضدات المستضدية وعرضها على سطح الخلية بالتزامن مع جزيئات MHC II. تتعرف الخلايا التائية على المستضدات المقدمة وبالتالي يتم تنشيطها.

    التمارين الرياضية\(\PageIndex{2}\)

    1. ما هي الأنواع الثلاثة من ناقلات الجنود المدرعة؟
    2. ما الدور الذي تلعبه جزيئات MHC II في عرض المستضد؟
    3. ما هو دور عرض المستضد في المناعة التكيفية؟

    عرض المستضد مع جزيئات MHC I

    تشير جزيئات MHC I، الموجودة في جميع الخلايا الطبيعية والصحية والنوية، إلى الجهاز المناعي بأن الخلية هي خلية «ذاتية» طبيعية. في الخلية السليمة، تتحلل البروتينات الموجودة عادة في السيتوبلازم عن طريق البروتيازومات (مركبات الإنزيمات المسؤولة عن تحلل البروتينات ومعالجتها) وتتم معالجتها إلى كتل مستضد ذاتي؛ ترتبط هذه المثبتات الذاتية المستضد داخل الشق المرتبط بمستضد MHC I ثم يتم عرضها على الخلية سطح. تتعرف الخلايا المناعية، مثل خلايا NK، على هذه المستضدات الذاتية ولا تستهدف الخلية للتدمير. ومع ذلك، إذا أصيبت خلية بمسببات الأمراض داخل الخلايا (مثل الفيروس)، تتم معالجة مستضدات البروتين الخاصة بمسببات الأمراض في البروتياز وربطها بجزيئات MHC I لعرضها على سطح الخلية. يشير هذا العرض للمستضدات الخاصة بمسببات الأمراض مع MHC I إلى أنه يجب استهداف الخلية المصابة للتدمير جنبًا إلى جنب مع العامل الممرض.

    قبل البدء في التخلص من الخلايا المصابة، يجب على APCs أولاً تنشيط الخلايا التائية المشاركة في المناعة الخلوية. إذا كان العامل الممرض داخل الخلايا يصيب بشكل مباشر السيتوبلازم في APC، فيمكن أن تحدث معالجة وعرض المستضدات كما هو موضح (في البروتياز وعلى سطح الخلية باستخدام MHC I). ومع ذلك، إذا كان العامل الممرض داخل الخلايا لا يصيب ناقلات الجنود المدرعة بشكل مباشر، يتم استخدام استراتيجية بديلة تسمى العرض التبادلي. في العرض المتقاطع، يتم جلب المستضدات إلى APC بواسطة آليات تؤدي عادةً إلى العرض مع MHC II (أي من خلال البلعمة)، ولكن يتم تقديم المستضد على جزيء MHC I لخلايا CD8 T. لم يتم بعد فهم الآليات الدقيقة التي يحدث بها العرض التبادلي جيدًا، ولكن يبدو أن العرض التبادلي هو في الأساس دالة للخلايا الجذعية وليس البلاعم أو الخلايا البائية.

    التمارين الرياضية\(\PageIndex{3}\)

    1. قارن وقارن بين معالجة المستضد والعرض التقديمي المرتبط بجزيئات MHC I و MHC II.
    2. ما هو العرض التبادلي، ومتى من المحتمل حدوثه؟

    المفاهيم الأساسية والملخص

    • مجمع التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) هو مجموعة من الجينات المشفرة لجزيئات البروتين السكري المعبر عنها على سطح جميع الخلايا النووية.
    • يتم التعبير عن جزيئات MHC I في جميع الخلايا النووية وهي ضرورية لعرض المستضدات «الذاتية» الطبيعية. يمكن للخلايا التي تصاب بمسببات الأمراض داخل الخلايا أن تقدم مستضدات غريبة على MHC I أيضًا، مما يشير إلى الخلية المصابة للتدمير.
    • يتم التعبير عن جزيئات MHC II فقط على سطح الخلايا التي تقدم المستضد (البلاعم والخلايا الجذعية والخلايا البائية). يعد عرض المستضد باستخدام MHC II ضروريًا لتنشيط الخلايا التائية.
    • تبتلع الخلايا التي تقدم المستضد (APCs) في المقام الأول مسببات الأمراض عن طريق البلعمة، وتدمرها في البلعمات، وتعالج مستضدات البروتين، وتختار المثبتات الأكثر مستضدة/مناعية باستخدام MHC II لعرضها على الخلايا التائية.
    • العرض التبادلي هو آلية لعرض المستضد وتنشيط الخلايا التائية التي تستخدمها الخلايا الجذعية غير المصابة مباشرة بالعامل الممرض؛ وهي تنطوي على بلعمة العامل الممرض ولكن عرضها على MHC I بدلاً من MHC II.