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Quali tipi di cellule producono immunoglobine e dove si trovano queste cellule?


So che le cellule B trovate nel midollo osseo producono immunoglobina G. Ma le IgM sono prodotte nelle cellule della mucosa almeno nell'intestino. Riesci a trovare cellule che esprimono l'immunoglobina in altri tessuti del corpo umano? Le cellule B o l'mRNA di IgG si trovano mai nel sangue o nei tessuti?


Primo: le cellule B non producono anticorpi, ma piuttosto sintetizzano il recettore delle cellule B. Questo può sembrare un po' schizzinoso, ma non lo è, poiché il recettore delle cellule B è ancorato nella membrana delle cellule B e non è secreto. È questo recettore che riconosce gli antigeni e provoca la produzione di anticorpi altamente specifici (inclusa l'ipermutazione somatica e tutti i processi correlati).

Gli anticorpi sono prodotti dalle plasmacellule (e questa sostanzialmente l'unica cosa che fanno), che sono differenziate dalle cellule B attivate che hanno subito il processo di selezione sull'antigene dato. L'IgM è la prima serie di anticorpi prodotti dalla cellula B matura, in seguito spesso si trasforma in IgG (diversa catena pesante, stesso sito di riconoscimento dell'antigene) mediante cambio di classe.

L'anticorpo secreto è IgA, che si trova fondamentalmente in tutti i fluidi corporei ed è anche secreto nelle diverse mucose del corpo. Ha due sottotipi: IgA1 e IgA2 con A1 per lo più presente nel siero e A2 per lo più secreto (vedi: "Sottoclassi di IgA in varie secrezioni e nel siero." per i dettagli). Le IgA sono prodotte dalle plasmacellule che si trovano nella lamina propria adiacente alle superfici mucose. Per i dettagli vedere questi due documenti:

Le cellule B (e anche le plasmacellule) si trovano nel sangue, vengono quindi chiamate cellule periferiche. Le cellule B devono essere presenti al di fuori dei tessuti linfatici (non solo midollo osseo ma anche linfonodi e milza) per poter entrare in contatto con gli antigeni. A contatto con un antigene si spostano nel tessuto linfatico adiacente. Non troverai l'mRNA di IgG nel sangue, poiché ciò attiverà le risposte immunitarie. E non ha alcuna funzione al di fuori della cellula.


Antigene contro anticorpo

Un antigene è qualsiasi sostanza che stimola una risposta immunitaria. Gli antigeni estranei provengono dall'esterno del corpo e possono essere agenti patogeni (come virus o batteri che causano malattie), allergeni (come il polline) o sostanze tossiche (come veleno o sostanze chimiche). Gli autoantigeni hanno origine nel corpo e di solito non provocano una risposta immunitaria, tranne che negli individui con malattie autoimmuni.

Un anticorpo è una proteina a forma di Y prodotta dai globuli bianchi e che etichetta gli antigeni per la distruzione da parte delle cellule immunitarie. Quando un anticorpo si lega a un antigene, si forma un complesso antigene-anticorpo. La formazione del complesso antigene-anticorpo stimola una risposta immunitaria contro la sostanza estranea.


Proprietà generali delle immunoglobuline

Le immunoglobuline sono prodotte dai linfociti B, che sono una classe di leucociti (globuli bianchi). Sono molecole simmetriche a forma di Y costituite da due catene pesanti più lunghe (H) e due catene leggere più corte (L). Schematicamente, il "gambo" della Y include le due catene L, che si separano circa a metà dalla parte inferiore alla parte superiore della molecola di immunoglobulina e divergono con un angolo di circa 90 gradi. Le due catene L corrono lungo i lati esterni dei "bracci" della Y, o le porzioni delle catene H sopra il punto di divisione. Quindi, sia lo stelo (due catene H) che entrambi i "bracci" (una catena H, una catena L) sono costituiti da due catene parallele. Le catene a L sono di due tipi, kappa e lambda. Queste catene interagiscono tra loro tramite legami disolfuro (S-S) o legami idrogeno.

Le immunoglobuline possono anche essere separate in porzioni costanti (C) e variabili (V). Le porzioni C dirigono attività a cui partecipano tutte o la maggior parte delle immunoglobuline, mentre le aree V si legano ad antigeni specifici (cioè proteine ​​che segnalano la presenza di un particolare batterio, virus o altra molecola o entità estranea). Le "braccia" degli anticorpi sono formalmente chiamate regioni Fab, dove "Fab" significa "frammento legante l'antigene" la porzione V di questo include solo i primi 110 amminoacidi della regione Fab, non l'intera cosa, come le porzioni della I bracci Fab più vicini al punto di diramazione della Y sono abbastanza costanti tra diversi anticorpi e sono considerati parte della regione C.

Per analogia, si consideri una tipica chiave dell'auto, che ha una parte comune alla maggior parte delle chiavi indipendentemente dal veicolo specifico per cui la chiave è progettata (ad esempio, la parte che si tiene in mano quando la si utilizza) e una parte che è specifico solo per il veicolo in questione. La porzione di impugnatura può essere paragonata al componente C di un anticorpo e la porzione specializzata al componente V.


7 importanti cellule del sistema immunitario | Immunologia

I seguenti punti evidenziano le sette cellule importanti del sistema immunitario. Le cellule sono: 1. Cellula Staminale Ematopoietica 2. Linfociti 3. Monociti 4. Macrofagi 5. Granulociti 6. Cellule dendritiche 7. Mastociti.

Cella n. 1. Cellula staminale ematopoietica:

Tutte le cellule del sangue derivano da un tipo di cellula chiamata cellula staminale ematopoietica (HSC) (o cellula staminale). Le cellule staminali sono auto-rinnovanti, mantengono la loro popolazione per divisione cellulare e si differenziano in altri tipi di cellule. Questo processo di formazione e sviluppo dei globuli rossi (globuli rossi e bianchi) è chiamato emopoiesi.

È notevole che ogni cellula ematica matura funzionalmente specializzata derivi dallo stesso tipo di cellula staminale ematopoietica. A differenza di una cellula unipotente, che si differenzia in un singolo tipo di cellula, una cellula staminale ematopoietica è multipotente o pluripotente poiché è in grado di differenziarsi in vari modi e quindi dà origine a vari tipi di cellule del sangue.

Negli esseri umani, la formazione e lo sviluppo delle cellule del sangue inizia nel sacco vitellino embrionale durante le prime settimane di sviluppo. Le cellule staminali ematopoietiche si differenziano in cellule eritroidi primitive che contengono emoglobina embrionale. Nel terzo mese di gestazione, le cellule staminali ematopoietiche migrano dal sacco vitellino al fegato fetale e quindi alla milza.

Fegato e milza svolgono un ruolo importante nell'emopoiesi dal terzo al settimo mese di gestazione. Nei mesi successivi, le cellule staminali ematopoietiche si differenziano nel midollo osseo e svolgono un ruolo importante nell'emopoiesi, e alla nascita c'è poca o nessuna emopoiesi nel fegato e nella milza.

La cellula staminale ematopoietica multipotente (o cellula staminale) nel midollo osseo si differenzia per formare due linee:

(1) Cellula progenitrice linfoide comune e

(2) Cellula progenitrice mieloide comune (Fig. 42.7).

Le cellule progenitrici, a differenza delle cellule staminali ematopoietiche che si auto-rinnovano, perdono la capacità di auto-rinnovamento e sono impegnate nel loro specifico legame cellulare.

Le comuni cellule progenitrici linfoidi danno origine a linfociti B (cellule B) che si differenziano in plasmacellule che secernono anticorpi. Linfociti T (cellule T) che diventano cellule T attivate. cellule natural killer (NK) e alcune cellule dentritiche.

Le comuni cellule progenitrici mieloidi danno origine a eritroblasti che producono eritrociti (globuli rossi), megacarioblasti che producono piastrine (trombociti), mieloblasti che producono granulociti (eosinofili, basofili, neutrofili), monoblasti che si differenziano in monociti che danno origine a macrofagi e cellule dendritiche cellule e un precursore sconosciuto che produce mastociti.

Tuttavia, i linfociti B (cellule B) i linfociti T (cellule T) e le cellule natural killer (NK) prodotte dalla linea di cellule progenitrici linfoidi ed eosinofili, basofili, neutrofili, macrofagi e cellule dendritiche prodotte dalla linea di cellule progenitrici mieloidi sono chiamati collettivamente globuli bianchi o leucociti (Gk. leucos = bianco, kytos = cellula). I globuli bianchi o leucociti sono le cellule responsabili dell'immunità non specifica e specifica nel corpo.

Cellula # 2. Linfociti:

I linfociti (L. lympha = acqua, cyte = cellula) sono le cellule effettrici più importanti di molte cellule coinvolte nella risposta immunitaria specifica. Queste cellule sono piccole, rotonde e con un diametro di 5-15 μm. Si trovano nel sangue periferico, nella linfa, negli organi linfoidi e in molti altri tessuti. I linfociti costituiscono il 20% – 40% della popolazione di globuli bianchi (leucociti) nel corpo e il 99% delle cellule nella linfa.

Possono essere piccole (5-8 μm), medie (8-12 μm). e grande (12-15 μm). I piccoli linfociti sono più numerosi e possono essere di breve durata con una durata di circa due settimane o di lunga durata con una durata di tre anni o più o anche per tutta la vita.

I linfociti a vita breve e timidi agiscono come cellule effettrici nella risposta immunitaria, mentre quelli a vita lunga funzionano come cellule di memoria. I linfociti a vita lunga sono principalmente derivati ​​dal timo. La formazione e lo sviluppo dei linfociti, cioè la linfopoiesi, avviene nel midollo osseo, negli organi linfoidi primari o centrali e negli organi linfoidi secondari o periferici.

I linfociti sono circa 10 11 in numero in un corpo umano, il loro numero varia da 10 10 a 10 12 a seconda delle dimensioni del corpo e dell'età. I linfociti possono essere suddivisi in tre popolazioni: linfociti B o cellule B, linfociti T o cellule T e cellule nulle (in questo gruppo sono incluse le cellule natural killer o cellule NK).

1. Linfociti B o cellule B:

I linfociti B o le cellule B derivano il loro nome dal loro sito di maturazione. Sono così chiamati poiché sono stati rilevati per la prima volta nella borsa di Fabricius degli uccelli e successivamente nel midollo osseo di un certo numero di specie di mammiferi, inclusi umani e topi. Negli uccelli, le cellule staminali ematopoietiche multipotenti originarie del midollo osseo migrano verso la borsa di Fabricius e lì si differenziano in cellule che sintetizzano gli anticorpi.

La borsa è un piccolo organo simile a una sacca nell'intestino embrionale degli uccelli ed è assente nei mammiferi. In un certo numero di specie di mammiferi, inclusi umani e topi, le cellule B hanno origine nella leva fetale e successivamente migrano nel midollo osseo che diventa il sito per la produzione di cellule B dopo la vita embrionale.

I linfociti B non hanno la capacità di sintetizzare la molecola dell'anticorpo durante la fase indifferenziata. Durante la differenziazione, ogni linfocita acquisisce la capacità di sintetizzare molecole anticorpali quando provocato da antigeni.

2. Linfociti T o cellule T:

I linfociti T o cellule T derivano il loro nome dal loro sito di maturazione nel timo. Sono attori importanti nella risposta immunitaria cellulo-mediata e hanno anche un ruolo importante nell'attivazione delle cellule B. Le cellule T stesse non secernono anticorpi (immunoglobuline) come le cellule B.

Sono immunologicamente specifici e sono direttamente coinvolti nelle risposte immunitarie cellulo-mediate, possono trasportare un vasto repertorio di memoria immunologica e possono funzionare in una varietà di effetti e regolatori.

Le principali funzioni effettrici includono la reazione della tubercolina (risposta di ipersensibilità ritardata), la distruzione degli innesti di tessuto, la secrezione di mediatori chimici solubili chiamati linfochine e la loro capacità di svolgere funzioni killer di altre cellule.

Le funzioni regolatorie implicano la loro cooperazione con i linfociti B per la produzione di anticorpi. Oltre a queste funzioni, alcune sottopopolazioni di cellule T contribuiscono a risposte immunitarie come citotossicità, soppressione e proprietà killer.

Come i linfociti B, i linfociti T hanno recettori specifici sulla superficie della membrana plasmatica per l'antigene. I recettori sulla membrana delle cellule T sono chiamati recettori delle cellule T (TCR).

Sebbene il recettore delle cellule T (TCR) sia strutturalmente distinto dall'immunoglobulina (il recettore di membrana dei linfociti B), condivide alcune caratteristiche strutturali comuni con la molecola dell'immunoglobulina, in particolare nella struttura del suo sito di legame all'antigene.

A differenza dell'anticorpo legato alla membrana sulle cellule B che riconoscono l'antigene libero, il recettore delle cellule T (TCR) non riconosce l'antigene libero invece riconosce il segugio da una particolare classe di un'automolecola (ad es., molecola del complesso maggiore di istocompatibilità o molecola MHC) visualizzato sulle cellule autonome (ad esempio, cellule che presentano antigeni o APC, cellule infettate da virus, cellule tumorali e innesti). È il sistema delle cellule T che aiuta ad eliminare queste cellule del sé alterate che minacciano il normale funzionamento del corpo.

Cellula # 3. Monociti:

I monociti (G. monos = singolo cito = cellula) sono leucociti fagocitari mononucleati che possiedono un nucleo ovale oa forma di rene e granuli nel citoplasma che si colorano di grigio-blu (Fig. 42.8).

I monociti sono prodotti nel midollo osseo. Durante l'emopoiesi nel midollo osseo, le cellule progenitrici dei granulociti-monociti si differenziano in pro-monociti, che lasciano il midollo osseo ed entrano nel sangue dove si differenziano ulteriormente in monociti maturi.

I monociti maturi circolano nel flusso sanguigno per circa otto ore, si ingrandiscono, migrano nei tessuti e si differenziano in macrofagi tissutali specifici o in cellule dendritiche mieloidi.

Cellula # 4. Macrofagi:

I macrofagi (G. macros = grande fagina = mangiare), come notato sopra, si differenziano dai monociti nei tessuti del corpo.

La differenziazione di un monocita in un macrofago tissutale (Fig. 42.9) comporta una serie di cambiamenti:

(i) Il monocita si ingrandisce da cinque a dieci volte,

(ii) I suoi organelli intracellulari aumentano sia in numero (soprattutto lisosomi e fagolisosomi) che in complessità,

(iii) La cellula acquisisce una maggiore capacità fagocitaria,

(iv) Produce livelli più elevati di enzimi idrolitici,

(v) Inizia a secernere una varietà di fattori solubili, e

(vi) Sviluppa increspature o microvilli sulla superficie della sua membrana plasmatica.

I macrofagi vengono trasportati in tutto il corpo. Alcuni macrofagi risiedono in particolari tessuti e diventano macrofagi fissi. Altri rimangono mobili per il movimento ameboide in tutto il corpo e sono chiamati macrofagi liberi o meravigliati.

I macrofagi svolgono funzioni diverse nei diversi tessuti e sono denominati in base alla loro posizione tissutale, ad esempio, istiociti nei tessuti connettivi, osteoclasti nelle ossa, cellule microgliali nel cervello, macrofagi alveolari nel polmone, cellule di kupffer nel fegato e cellule mesangiali nel rene.

I macrofagi normalmente rimangono in uno stato di riposo e vengono attivati ​​per un funzionamento efficace. Sono attivati ​​da una varietà di stimoli come l'interferone gamma (IFN-γ) secreto dal T helper attivato (Th) cellule, mediatori della risposta infiammatoria, componenti delle pareti cellulari batteriche, ecc.

I macrofagi attivati ​​secernono diversi tipi di proteine ​​citotossiche che li aiutano a eliminare un gran numero di agenti patogeni tra cui cellule infettate da vims, cellule maligne e batteri intracellulari.

I macrofagi attivati ​​mostrano anche molecole MHC di classe II che consentono loro di agire in modo più efficace come cellule presentanti l'antigene (APC). Così, macrofagi e T helper (Th) le cellule facilitano l'attivazione reciproca durante la risposta immunitaria.

I macrofagi sono altamente fagocitici e sono in grado di ingerire e digerire antigeni esogeni (ad esempio, microrganismi interi e particelle insolubili) e materia esogena (ad esempio, cellule ospiti ferite o morte, detriti cellulari, fattori di coagulazione attivati).

Cellula # 5. Granulociti:

I granulociti (Fig. 42.10) sono quei globuli bianchi (leucociti) che hanno nuclei di forma irregolare da due a cinque lobi e matrice citoplasmatica granulata.

I granuli della matrice citoplasmatica contengono sostanze reattive che uccidono i microrganismi e aumentano l'infiammazione. I granulociti sono anche chiamati leucociti polimorfonucleati (PMN). Tre tipi di granulociti sono riconosciuti nel corpo e sono: basofili, eosinofili e neutrofili.

I basofili (G. base = base philein = amare) possiedono un nucleo bilobato di forma irregolare e granuli della matrice citoplasmatica che si colorano di nero-bluastro con coloranti basici (ad es., blu di metilene). Questi granulociti sono cellule non fagocitarie che funzionano rilasciando sostanze farmacologicamente attive (ad es. istamina, prostaglandine, serotonina e leucotrieni) dai loro granuli citoplasmatici su stimolazione appropriata.

Poiché queste sostanze farmacologicamente attive influenzano il tono e il diametro dei vasi sanguigni, sono chiamate collettivamente mediatori vasoattivi. I basofili possiedono recettori ad alta affinità per l'anticorpo immunoglobulina-E (IgE) e quindi vengono rivestiti con questi anticorpi.

Una volta rivestiti, gli antigeni stimolano le cellule basofile a secernere mediatori vasoattivi che sono infiammatori e svolgono un ruolo importante in alcune risposte allergiche (ad esempio eczema, febbre da fieno e asma). I basofili, tuttavia, comprendono meno dell'1% dei globuli bianchi, non sono mobili e rimangono confinati nel flusso sanguigno.

Gli eosinofili (G. eos = dawn philein = amare) hanno un nucleo bilobato connesso da un sottile filo di cromatina e prominenti granuli acidofili nella matrice citoplasmatica. Gli eosinofili, come i neutrofili, sono cellule mobili che migrano dal flusso sanguigno negli spazi dei tessuti.

Si ritiene che questi granulociti svolgano un ruolo nella difesa contro gli organismi parassiti (protozoi ed elminti parassiti) mediante fagocitosi.

Rilasciano principalmente proteine ​​cationiche e metaboliti reattivi dell'ossigeno nel fluido extracellulare. Queste sostanze danneggiano la membrana plasmatica del parassita. Gli eosinofili costituiscono solo il 3-5% dei globuli bianchi e i loro granuli acidofili si colorano di rosso con coloranti acidi.

I neutrofili (L. neuter – né philein = amare) possiedono un nucleo da tre a cinque lobi collegato da sottili fili di cromatina e contengono fini granuli primari e secondari nella matrice citoplasmatica. I neutrofili, come gli eosinofili, sono cellule mobili che migrano dal flusso sanguigno al tessuto.

Questi granulociti circolano nel flusso sanguigno per 7-10 ore prima della loro migrazione nei tessuti dove godono di una durata di vita di pochi giorni. Circa il 60% dei globuli bianchi circolanti (leucociti) nell'uomo sono i neutrofili. Come i macrofagi, la funzione primaria dei neutrofili è la fagocitosi di cellule estranee o morte e la pinnocitosi di complessi immunitari patologici.

La fagocitosi dei neutrofili è simile a quella operata dai macrofagi, tranne per il fatto che gli enzimi litici e le sostanze battericide nei neutrofili sono contenuti nei granuli primari e secondari invece dei lisosomi nei macrofagi. I granuli primari sono più grandi e più densi e contengono perossidasi, lisozima e vari enzimi idrolitici.

I granuli secondari sono più piccoli e contengono collagenasi, lattoferrina e lisozima. Sia i granuli primari che quelli secondari si fondono con il fagosoma, il cui contenuto viene quindi digerito e i resti espulsi proprio come nei macrofagi.

I neutrofili, come i macrofagi, utilizzano anche percorsi dipendenti e indipendenti dall'ossigeno per generare sostanze antimicrobiche e defensine per uccidere i microrganismi ingeriti. I neutrofili generano più intermedi reattivi dell'ossigeno e intermedi reattivi dell'azoto ed esprimono livelli più elevati di defensine rispetto ai macrofagi.

Cellula # 6. Cellule dendritiche:

Le cellule dendritiche costituiscono solo lo 0,2% dei globuli bianchi (leucociti) nel sangue e sono presenti in numero ancora minore nella pelle e nelle mucose del naso, dei polmoni e dell'intestino. Derivano il loro nome dalle lunghe estensioni della membrana che ricordano i dendriti delle cellule nervose.

Le cellule dendritiche derivano dalle cellule staminali ematopoietiche nel midollo osseo attraverso percorsi diversi e in posizioni diverse (Fig. 42.11) scendono attraverso le linee mieloide e linfoide. Le cellule dendritiche originate dalle cellule staminali sono di quattro tipi: cellule di Langerhans, cellule dendritiche interstiziali, cellule dendritiche mieloidi e cellule dendritiche linfoidi.

Nonostante le differenze, tutte le cellule dendritiche mature originate dalle cellule staminali svolgono la stessa funzione principale di presentare l'antigene al T helper (Th) cellule esprimendo alti livelli sia di molecole MHC di classe II che di membri della famiglia costimolatori B-7, e quindi svolgono un importante ruolo accessorio nella risposta immunitaria specifica.

Questo modello di funzionamento rende le cellule dendritiche più potenti delle cellule presentanti l'antigene (APC) rispetto ai macrofagi e ai linfociti B, entrambi i quali devono essere attivati ​​prima di poter funzionare come cellule presentanti l'antigene (APC).

Oltre alle cellule dendritiche originatesi nel midollo osseo, esistono un altro tipo di cellule dendritiche, le cellule dendritiche follicolari, che non nascono nel midollo osseo e svolgono la loro funzione in modo diverso in quanto non esprimono molecole MHC di classe II e non agiscono come cellule presentanti l'antigene (APC).

Le cellule dendritiche follicolari esprimono alti livelli di recettori di membrana per gli anticorpi che consentono il legame dei complessi anticorpali. L'interazione dei linfociti B con questo antigene legato può avere effetti importanti sulle risposte dei linfociti B.

Cellula # 7. Mastociti:

I precursori dei mastociti hanno origine nel midollo osseo e vengono rilasciati nel sangue come cellule indifferenziate. I mastociti non si differenziano dai loro precursori fino a quando questi non lasciano il sangue ed entrano nei tessuti. I mastociti si trovano in una varietà di tessuti tra cui la pelle, i tessuti connettivi di vari organi e il tessuto epiteliale delle mucose dei tratti respiratorio, genito-urinario e digestivo.

Queste cellule, come i basofili, possiedono un gran numero di granuli nella matrice citoplasmatica. I granuli nel citoplasma contengono istamina e altre sostanze farmacologicamente attive che contribuiscono alla risposta infiammatoria. I mastociti, insieme ai basofili, svolgono un ruolo importante nello sviluppo di allergie e ipersensibilità.


Deficit di fattore intrinseco

La carenza di fattori intrinseci impedisce al corpo di utilizzare la vitamina B12 efficientemente o del tutto, non importa quanto sia alto il SI12 i livelli sono. In questo caso, l'integrazione orale di cobalamina avrà scarso effetto. L'unico trattamento noto ed efficace per il deficit di IF è l'iniezione intramuscolare o endovenosa di idrossicobalamina. Questa molecola arriva nel fegato, scavalcando l'intestino e saltando le fasi del legame dell'aptocorrina e del fattore intrinseco.

La produzione del fattore intrinseco può essere ridotta o interrotta dall'anticorpo del fattore intrinseco. L'anticorpo IF impedisce al fattore intrinseco di legarsi alla cobalamina o impedisce alle cellule di assorbire il complesso IF-Cbl.

L'espressione genica per la sintesi del fattore intrinseco è controllata dalle informazioni nel nostro DNA sul cromosoma numero 11 – più specificamente nella posizione del cromosoma 11q12.1. Se questo gene GIF è danneggiato su entrambi gli alleli cromosomici, viene prodotto un fattore intrinseco inferiore o nullo.

Si possono eseguire due tipi di test sugli anticorpi del fattore intrinseco:

  • Anticorpo bloccante il fattore intrinseco di tipo 1
  • Anticorpo bloccante del fattore intrinseco di tipo 2 (chiamato anche anticorpo precipitante di tipo 2)

L'anticorpo bloccante IF di tipo uno blocca B12 dal legame a IF nell'ileo. La maggior parte dei casi di anemia perniciosa sono causati da questo tipo di deficit di IF.

L'anticorpo bloccante IF di tipo due impedisce alle cellule del rivestimento dell'ileo di assorbire le molecole del complesso IF-Cbl.

Fattore intrinseco e anemia perniciosa

L'anemia perniciosa è il risultato più comune di livelli continuamente bassi di vitamina B12. I sintomi includono anemia megaloblastica (globuli rossi molto grandi in numero ridotto) e disturbi del sistema nervoso come problemi alla vista, perdita di memoria e formicolio. Altri segni includono affaticamento, pelle pallida e persino psicosi. Fino agli anni '70, l'anemia perniciosa era comune. Ancora negli anni '50, era spesso una condanna a morte.

Dopo l'introduzione degli alimenti fortificati intorno agli anni '70, il numero dei casi è diminuito in modo significativo. Oggi i vegani sono più suscettibili all'anemia perniciosa, tuttavia, questa è causata da bassi livelli di fonti alimentari di vitamina B12 e non da un disturbo del fattore intrinseco. La supplementazione orale può rimediare a questo.

L'anemia perniciosa in presenza di una dieta onnivora è associata ad anticorpi del fattore intrinseco oa malattie genetiche.

Con la produzione di anticorpi contro il fattore intrinseco, le cellule parietali del rivestimento gastrico vengono gradualmente distrutte portando a livelli più bassi di IF. Gli anticorpi IF bloccano anche due diversi siti di legame durante il viaggio della cobalamina.

Varie malattie autoimmuni sono legate all'anemia perniciosa. I più comuni sono:

  • La malattia di Graves
  • Tiroidite di Hashimoto
  • Diabete mellito insulino-dipendente
  • Miastenia grave
  • Artrite reumatoide

La sindrome da deficit di fattore intrinseco è una malattia congenita estremamente rara causata da ereditarietà autosomica recessiva. I sintomi sono comunemente presenti all'età di cinque anni. Come con tutte le forme di carenza di IF, sono presenti anemia e sintomi del sistema nervoso. I bambini e talvolta gli adulti (dopo la mutazione o l'attivazione di risposte anormali nel loro DNA) hanno mutazioni su entrambi gli alleli del gene del fattore intrinseco gastrico sul cromosoma 11.


Cellule fagocitiche e sistema reticoloendoteliale

Il particolato che si fa strada nel sangue o nei tessuti viene rapidamente rimosso dalle cellule e la proprietà di assorbire coloranti, colloidi, ecc. è stata utilizzata dagli anatomisti per definire un sistema di cellule fagocitarie noto come "sistema reticolo endoteliale' (RES), costituito dall'endotelio vascolare e dalle cellule del tessuto reticolare (in alto a destra nella Figura 1), e - presumibilmente discendenti da questi - vari tipi di macrofagi con funzioni di routine che includevano la pulizia dei detriti del corpo e l'uccisione e la digestione dei batteri.

Tuttavia, lavori più moderni hanno mostrato una distinzione fondamentale tra quelle cellule fagocitarie derivate dal midollo osseo (in blu in figura 1) e le cellule endoteliali e reticolari formate localmente dai tessuti stessi (in giallo). Ironia della sorte, né le cellule reticolari né quelle endoteliali sono eccezionalmente fagocitiche. La loro funzione è in parte strutturale, nel mantenere l'integrità del tessuto linfoide e dei vasi sanguigni, rispettivamente. Tuttavia, c'è una crescente consapevolezza che entrambi i tipi di cellule hanno un ruolo altrettanto importante come "segnaletica", regolando la migrazione delle cellule emopoietine dal sangue ai tessuti e attraverso i vari sottocompartimenti del tessuto linfoide.

Al contrario, la principale cellula del tessuto fagocitario è il macrofago, ed è quindi più comune oggi parlare di "sistema fagocitario mononucleare" (MPS). Le cellule dell'MPS sono ora riconosciute come fondamentali sia per la fase di "riconoscimento" che di "pulizia" della risposta immunitaria adattativa. I macrofagi e le cellule dendritiche agiscono come sentinelle tissutali, rispondendo all'infezione e al danno tissutale tramite recettori "innati" e segnalando l'allarme all'immunità adattativa tramite la presentazione dell'antigene e il rilascio di potenti citochine. Una volta stabilita una risposta immunitaria adattativa, uno dei ruoli principali degli anticorpi è quello di promuovere e amplificare la fagocitosi, mentre i linfociti T servono ad attivare l'attività microbicida dei macrofagi.

Figura 1. Cellule fagocitiche e sistema reticoloendoteliale.

Cellula endoteliale: Il rivestimento interno dei vasi sanguigni, in grado di assorbire coloranti, ecc., ma non veramente fagocitico. Le cellule endoteliali dirigono il passaggio dei leucociti dal sangue ai tessuti e possono sia produrre che rispondere alle citochine piuttosto come fanno i macrofagi. Possono anche presentare l'antigene direttamente alle cellule T in alcune circostanze.

Cellula reticolare: La principale cellula di supporto o "stromale" degli organi linfoidi, solitamente associata alle fibre reticoliniche simili al collagene e non facilmente distinguibile dai fibroblasti o da altre cellule ramificate o "dendritiche" - da cui molta confusione.

mesangio: Le cellule mesangiali sono macrofagi specializzati che si trovano nel rene, dove fagocitano il materiale depositato in esso, in particolare i complessi di antigene e anticorpo.

Osteoclasti: un grande macrofago multinucleato responsabile del riassorbimento e della formazione di ossa e cartilagini. È regolato da citochine come TNF-α e IL-1 e si pensa che abbia un ruolo nelle malattie degenerative delle articolazioni come l'artrite reumatoide.

Cellule dendritiche: la cellula di Langerhans debolmente fagocitaria dell'epidermide e cellule in qualche modo simili in altri tessuti migrano attraverso i vasi linfatici (dove sono conosciute come cellule "velate") o il sangue ai linfonodi e alla milza, dove sono i principali agenti di stimolazione dei linfociti T I linfociti T riconoscono antigeni estranei in associazione con antigeni di superficie cellulare codificati dall'MHC, una regione genetica intimamente coinvolta nelle risposte immunitarie di ogni tipo. Il precursore della cellula dendritica proviene dal midollo osseo ma la sua precisa discendenza rimane controversa. Esistono cellule dendritiche follicolari separate per presentare l'antigene alle cellule B specializzate nell'intrappolare i complessi antigene-anticorpo. Si trovano nelle aree delle cellule B del tessuto linfoide, ma sono una delle pochissime cellule del sistema immunitario che non sono derivate dal midollo osseo, essendo di origine fibroblastica.

Cellule di Kupffer: macrofagi specializzati che si trovano nel fegato dove rimuovono i globuli rossi morenti o danneggiati e altro materiale dalla circolazione. Costituiscono una frazione importante delle cellule fagocitiche nel corpo.

Linfociti T e B: si trovano spesso a stretto contatto con le cellule dendritiche, questo è presumibilmente il luogo in cui avviene la presentazione dell'antigene e la cooperazione delle cellule T-B.

Cellule staminali: La cellula staminale totipotente del midollo osseo, che dà origine a tutte le cellule presenti nel sangue.

Piastrine del sangue: sebbene siano principalmente coinvolte nella coagulazione, sono in grado di fagocitare i complessi antigene-anticorpo e possono anche secernere alcune citochine, come il fattore di crescita trasformante (TGF-β).

RBC: i complessi antigene-anticorpo che hanno il complemento legato possono attaccarsi ai globuli rossi tramite il recettore CR1 che quindi trasportano i complessi al fegato per la rimozione da parte dei macrofagi. Questo è a volte indicato come "aderenza immunitaria".

PMN: Leucociti polimorfonucleati, la principale cellula fagocitaria del sangue, tuttavia, non considerata convenzionalmente come parte della MPS.

MONO: Monocita, formato nel midollo osseo e viaggia attraverso il sangue ai tessuti, dove matura in un macrofago. Alcuni monociti pattugliano la superficie dei vasi sanguigni, presumibilmente per riparare i siti di danni o infezioni.

MAC: Macrofago, il fagocita tissutale residente e longevo. I macrofagi possono essere liberi nei tessuti o "fissati" nelle pareti dei seni sanguigni, dove controllano il sangue alla ricerca di particelle, globuli rossi esausti, ecc. I macrofagi negli alveoli polmonari (macrofagi alveolari) sono responsabili del mantenimento di questa aria vitale sacche prive di particelle e microbi. I macrofagi (e i polimorfi) hanno la preziosa capacità di riconoscere non solo i corpi estranei, ma anche gli anticorpi e/o il complemento ad essi legati, il che aumenta notevolmente la fagocitosi. Nonostante il loro ruolo importante nella difesa dell'ospite, l'eccessiva attivazione dei macrofagi e in particolare la loro capacità di produrre alti livelli di intermedi reattivi dell'ossigeno e la citochina infiammatoria TNF-α, è sempre più riconosciuta come un ruolo importante in un'ampia varietà di malattie infiammatorie croniche. condizioni, comprese malattie comuni come l'artrite reumatoide, la psoriasi, il morbo di Alzheimer e l'aterosclerosi.

Citotossicità cellulare mediata da anticorpi (ADCC): monociti, macrofagi e granulociti possono tutti uccidere le cellule bersaglio con un processo simile a quello delle cellule T citotossiche CD8, ma è mediato da un'interazione mediata da anticorpi (ADCC).

Sinus: Tortuous channels in liver, spleen, etc. through which blood passes to reach the veins, allowing the lining macrophages to remove damaged or antibody-coated cells and other particles. This process is so effective that a large injection of, for example, carbon particles can be removed from the blood within minutes, leaving the liver and spleen visibly black.

Microglia: The phagocytic cells of the brain, implicated in tissue injury leading to Alzheimer’s disease and multiple sclerosis. Unlike other tissue macrophages, microglia may be derived from a special precursor cell that enters the brain before birth and divides within the brain.

Lysozyme: An important antibacterial enzyme secreted into the blood by macrophages. Macrophages also produce other ‘innate’ humoral factors such as interferon and many complement components, cytotoxic factors, etc.


BIO 140 - Biologia Umana I - Libro di testo

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Chapter 26

The Adaptive Immune Response: B-lymphocytes and Antibodies

  • Explain how B cells mature and how B cell tolerance develops
  • Discuss how B cells are activated and differentiate into plasma cells
  • Describe the structure of the antibody classes and their functions

Antibodies were the first component of the adaptive immune response to be characterized by scientists working on the immune system. It was already known that individuals who survived a bacterial infection were immune to re-infection with the same pathogen. Early microbiologists took serum from an immune patient and mixed it with a fresh culture of the same type of bacteria, then observed the bacteria under a microscope. The bacteria became clumped in a process called agglutination. When a different bacterial species was used, the agglutination did not happen. Thus, there was something in the serum of immune individuals that could specifically bind to and agglutinate bacteria.

Scientists now know the cause of the agglutination is an antibody molecule, also called an immunoglobulin . What is an antibody? An antibody protein is essentially a secreted form of a B cell receptor. (In fact, surface immunoglobulin is another name for the B cell receptor.) Not surprisingly, the same genes encode both the secreted antibodies and the surface immunoglobulins. One minor difference in the way these proteins are synthesized distinguishes a naïve B cell with antibody on its surface from an antibody-secreting plasma cell with no antibodies on its surface. The antibodies of the plasma cell have the exact same antigen-binding site and specificity as their B cell precursors.

There are five different classes of antibody found in humans: IgM, IgD, IgG, IgA, and IgE. Each of these has specific functions in the immune response, so by learning about them, researchers can learn about the great variety of antibody functions critical to many adaptive immune responses.

B cells do not recognize antigen in the complex fashion of T cells. B cells can recognize native, unprocessed antigen and do not require the participation of MHC molecules and antigen-presenting cells.

B Cell Differentiation and Activation

B cells differentiate in the bone marrow. During the process of maturation, up to 100 trillion different clones of B cells are generated, which is similar to the diversity of antigen receptors seen in T cells.

B cell differentiation and the development of tolerance are not quite as well understood as it is in T cells. Central tolerance is the destruction or inactivation of B cells that recognize self-antigens in the bone marrow, and its role is critical and well established. In the process of clonal deletion , immature B cells that bind strongly to self-antigens expressed on tissues are signaled to commit suicide by apoptosis, removing them from the population. In the process of clonal anergy , however, B cells exposed to soluble antigen in the bone marrow are not physically deleted, but become unable to function.

Another mechanism called peripheral tolerance is a direct result of T cell tolerance. In peripheral tolerance , functional, mature B cells leave the bone marrow but have yet to be exposed to self-antigen. Most protein antigens require signals from helper T cells (Th2) to proceed to make antibody. When a B cell binds to a self-antigen but receives no signals from a nearby Th2 cell to produce antibody, the cell is signaled to undergo apoptosis and is destroyed. This is yet another example of the control that T cells have over the adaptive immune response.

After B cells are activated by their binding to antigen, they differentiate into plasma cells. Plasma cells often leave the secondary lymphoid organs, where the response is generated, and migrate back to the bone marrow, where the whole differentiation process started. After secreting antibodies for a specific period, they die, as most of their energy is devoted to making antibodies and not to maintaining themselves. Thus, plasma cells are said to be terminally differentiated.

The final B cell of interest is the memory B cell, which results from the clonal expansion of an activated B cell. Memory B cells function in a way similar to memory T cells. They lead to a stronger and faster secondary response when compared to the primary response, as illustrated below.

Antibody Structure

Antibodies are glycoproteins consisting of two types of polypeptide chains with attached carbohydrates. The heavy chain and the light chain are the two polypeptides that form the antibody. The main differences between the classes of antibodies are in the differences between their heavy chains, but as you shall see, the light chains have an important role, forming part of the antigen-binding site on the antibody molecules.

Four-chain Models of Antibody Structures

All antibody molecules have two identical heavy chains and two identical light chains. (Some antibodies contain multiple units of this four-chain structure.) The Fc region of the antibody is formed by the two heavy chains coming together, usually linked by disulfide bonds (Figure 1). The Fc portion of the antibody is important in that many effector cells of the immune system have Fc receptors. Cells having these receptors can then bind to antibody-coated pathogens, greatly increasing the specificity of the effector cells. At the other end of the molecule are two identical antigen-binding sites.

Figure 1: The typical four chain structure of a generic antibody (a) and the corresponding three-dimensional structure of the antibody IgG2 (b). (credit b: modification of work by Tim Vickers)

Five Classes of Antibodies and their Functions

In general, antibodies have two basic functions. They can act as the B cell antigen receptor or they can be secreted, circulate, and bind to a pathogen, often labeling it for identification by other forms of the immune response. Of the five antibody classes, notice that only two can function as the antigen receptor for naïve B cells: IgM and IgD (Figure 2 ). Mature B cells that leave the bone marrow express both IgM and IgD, but both antibodies have the same antigen specificity. Only IgM is secreted, however, and no other nonreceptor function for IgD has been discovered.

IgM consists of five four-chain structures (20 total chains with 10 identical antigen-binding sites) and is thus the largest of the antibody molecules. IgM is usually the first antibody made during a primary response. Its 10 antigen-binding sites and large shape allow it to bind well to many bacterial surfaces. It is excellent at binding complement proteins and activating the complement cascade, consistent with its role in promoting chemotaxis, opsonization, and cell lysis. Thus, it is a very effective antibody against bacteria at early stages of a primary antibody response. As the primary response proceeds, the antibody produced in a B cell can change to IgG, IgA, or IgE by the process known as class switching. Class switching is the change of one antibody class to another. While the class of antibody changes, the specificity and the antigen-binding sites do not. Thus, the antibodies made are still specific to the pathogen that stimulated the initial IgM response.

IgG is a major antibody of late primary responses and the main antibody of secondary responses in the blood. This is because class switching occurs during primary responses. IgG is a monomeric antibody that clears pathogens from the blood and can activate complement proteins (although not as well as IgM), taking advantage of its antibacterial activities. Furthermore, this class of antibody is the one that crosses the placenta to protect the developing fetus from disease exits the blood to the interstitial fluid to fight extracellular pathogens.

IgA exists in two forms, a four-chain monomer in the blood and an eight-chain structure, or dimer, in exocrine gland secretions of the mucous membranes, including mucus, saliva, and tears. Thus, dimeric IgA is the only antibody to leave the interior of the body to protect body surfaces. IgA is also of importance to newborns, because this antibody is present in mother&rsquos breast milk (colostrum), which serves to protect the infant from disease.

IgE is usually associated with allergies and anaphylaxis. It is present in the lowest concentration in the blood, because its Fc region binds strongly to an IgE-specific Fc receptor on the surfaces of mast cells. IgE makes mast cell degranulation very specific, such that if a person is allergic to peanuts, there will be peanut-specific IgE bound to his or her mast cells. In this person, eating peanuts will cause the mast cells to degranulate, sometimes causing severe allergic reactions, including anaphylaxis, a severe, systemic allergic response that can cause death.

Clonal Selection of B Cells

Clonal selection and expansion work much the same way in B cells as in T cells. Only B cells with appropriate antigen specificity are selected for and expanded (Figure 3). Eventually, the plasma cells secrete antibodies with antigenic specificity identical to those that were on the surfaces of the selected B cells. Notice in the figure that both plasma cells and memory B cells are generated simultaneously.

Figure 3: During a primary B cell immune response, both antibody-secreting plasma cells and memory B cells are produced. These memory cells lead to the differentiation of more plasma cells and memory B cells during secondary responses.

Primary versus Secondary B Cell Responses

Primary and secondary responses as they relate to T cells were discussed earlier. This section will look at these responses with B cells and antibody production. Because antibodies are easily obtained from blood samples, they are easy to follow and graph (Figure 4). As you will see from the figure, the primary response to an antigen (representing a pathogen) is delayed by several days. This is the time it takes for the B cell clones to expand and differentiate into plasma cells. The level of antibody produced is low, but it is sufficient for immune protection. The second time a person encounters the same antigen, there is no time delay, and the amount of antibody made is much higher. Thus, the secondary antibody response overwhelms the pathogens quickly and, in most situations, no symptoms are felt. When a different antigen is used, another primary response is made with its low antibody levels and time delay.

Figure 4: Antigen A is given once to generate a primary response and later to generate a secondary response. When a different antigen is given for the first time, a new primary response is made.

Active versus Passive Immunity

Immunity to pathogens, and the ability to control pathogen growth so that damage to the tissues of the body is limited, can be acquired by (1) the active development of an immune response in the infected individual or (2) the passive transfer of immune components from an immune individual to a nonimmune one. Both active and passive immunity have examples in the natural world and as part of medicine.

Active immunity is the resistance to pathogens acquired during an adaptive immune response within an individual ( Table ). Naturally acquired active immunity, the response to a pathogen, is the focus of this chapter. Artificially acquired active immunity involves the use of vaccines. A vaccine is a killed or weakened pathogen or its components that, when administered to a healthy individual, leads to the development of immunological memory (a weakened primary immune response) without causing much in the way of symptoms. Thus, with the use of vaccines, one can avoid the damage from disease that results from the first exposure to the pathogen, yet reap the benefits of protection from immunological memory. The advent of vaccines was one of the major medical advances of the twentieth century and led to the eradication of smallpox and the control of many infectious diseases, including polio, measles, and whooping cough.

Table 1: Active versus Passive Immunity

Naturale Artificiale
Attivo Adaptive immune response Vaccine response
Passive Trans-placental antibodies/breastfeeding Immune globulin injections

Passive immunity arises from the transfer of antibodies to an individual without requiring them to mount their own active immune response. Naturally acquired passive immunity is seen during fetal development. IgG is transferred from the maternal circulation to the fetus via the placenta, protecting the fetus from infection and protecting the newborn for the first few months of its life. As already stated, a newborn benefits from the IgA antibodies it obtains from milk during breastfeeding. The fetus and newborn thus benefit from the immunological memory of the mother to the pathogens to which she has been exposed. In medicine, artificially acquired passive immunity usually involves injections of immunoglobulins, taken from animals previously exposed to a specific pathogen. This treatment is a fast-acting method of temporarily protecting an individual who was possibly exposed to a pathogen. The downside to both types of passive immunity is the lack of the development of immunological memory. Once the antibodies are transferred, they are effective for only a limited time before they degrade.

T cell-dependent versus T cell-independent Antigens

As discussed previously, Th2 cells secrete cytokines that drive the production of antibodies in a B cell, responding to complex antigens such as those made by proteins. On the other hand, some antigens are T cell independent. A T cell-independent antigen usually is in the form of repeated carbohydrate moieties found on the cell walls of bacteria. Each antibody on the B cell surface has two binding sites, and the repeated nature of T cell-independent antigen leads to crosslinking of the surface antibodies on the B cell. The crosslinking is enough to activate it in the absence of T cell cytokines.

A T cell-dependent antigen , on the other hand, usually is not repeated to the same degree on the pathogen and thus does not crosslink surface antibody with the same efficiency. To elicit a response to such antigens, the B and T cells must come close together (Figure 5). The B cell must receive two signals to become activated. Its surface immunoglobulin must recognize native antigen. Some of this antigen is internalized, processed, and presented to the Th2 cells on a class II MHC molecule. The T cell then binds using its antigen receptor and is activated to secrete cytokines that diffuse to the B cell, finally activating it completely. Thus, the B cell receives signals from both its surface antibody and the T cell via its cytokines, and acts as a professional antigen-presenting cell in the process.

Figure 5: To elicit a response to a T cell-dependent antigen, the B and T cells must come close together. To become fully activated, the B cell must receive two signals from the native antigen and the T cell&rsquos cytokines.

Revisione del capitolo

B cells, which develop within the bone marrow, are responsible for making five different classes of antibodies, each with its own functions. B cells have their own mechanisms for tolerance, but in peripheral tolerance, the B cells that leave the bone marrow remain inactive due to T cell tolerance. Some B cells do not need T cell cytokines to make antibody, and they bypass this need by the crosslinking of their surface immunoglobulin by repeated carbohydrate residues found in the cell walls of many bacterial species. Others require T cells to become activated.


Introduzione

Antibodies are host proteins that are produced by the immune system in response to foreign molecules that enter the body. These foreign molecules are called antigens, and their molecular recognition by the immune system results in selective production of antibodies that are able to bind the specific antigen. Antibodies are made by B-lymphocytes and circulate throughout the blood and lymph where they bind to their specific antigen, enabling it to be cleared from circulation.

This ability of animal immune systems to produce antibodies capable of binding specifically to antigens can be harnessed to manufacture probes for detection of molecules of interest in a variety of research and diagnostic applications. Certainly, no other current technology allows researchers to design and manufacture such highly specific molecular recognition tools. Several important features besides their high specificity make antibodies particularly conducive to development as probes. For example, except in those portions that determine antigen binding, antibodies share a relatively uniform and well-characterized protein structure that enables them to be purified, labeled and detected predictably and reproducibly by generalized methods.

Procedures for generating, purifying and modifying antibodies for use as antigen-specific probes were developed during the 1970s and 1980s and have remained relatively unchanged since Harlow and Lane published their classic Antibodies: A Laboratory Manual in 1988.

Antibody production and purification guide

The updated Antibody Production and Purification Technical Handbook is an essential resource for any laboratory working with antibodies. The handbook provides an overview of antibody structure and types, as well as technical information on the procedures, reagents and tools used to produce, purify, fragment and label antibodies.


Glossario

active immunity: immunity developed from an individual&rsquos own immune system

central tolerance: B cell tolerance induced in immature B cells of the bone marrow

class switching: ability of B cells to change the class of antibody they produce without altering the specificity for antigen

clonal anergy: process whereby B cells that react to soluble antigens in bone marrow are made nonfunctional

clonal deletion: removal of self-reactive B cells by inducing apoptosis

Fc region: in an antibody molecule, the site where the two termini of the heavy chains come together many cells have receptors for this portion of the antibody, adding functionality to these molecules

heavy chain: larger protein chain of an antibody

IgA: antibody whose dimer is secreted by exocrine glands, is especially effective against digestive and respiratory pathogens, and can pass immunity to an infant through breastfeeding

IgD: class of antibody whose only known function is as a receptor on naive B cells important in B cell activation

IgE: antibody that binds to mast cells and causes antigen-specific degranulation during an allergic response

IgG: main blood antibody of late primary and early secondary responses passed from mother to unborn child via placenta

IgM: antibody whose monomer is a surface receptor of naive B cells the pentamer is the first antibody made blood plasma during primary responses

immunoglobulin: protein antibody occurs as one of five main classes

light chain: small protein chain of an antibody

passive immunity: transfer of immunity to a pathogen to an individual that lacks immunity to this pathogen usually by the injection of antibodies

peripheral tolerance: mature B cell made tolerant by lack of T cell help

T cell-dependent antigen: antigen that binds to B cells, which requires signals from T cells to make antibody

T cell-independent antigen: binds to B cells, which do not require signals from T cells to make antibody


Tools to study Th2 cells

Tools for profiling and identification of Th2 cells

Cytokine profiling is commonly used to classify the Th cell subtype and also to quantify the amounts of cytokines secreted. Cytokine ELISAs can be used to monitor T cell dependent cytokine secretion in response to activation and lineage-specific differentiation at the population level. Cytokine ELISA kits suitable for the detection and quantitation of hundreds of individual cytokines are commercially available. These kits are typically sold as 96-well plates pre-coated with the capture antibody and contain the detection antibody, as well as standards, buffers, and accessory reagents. Assay sensitivities are commonly in the picogram range.

While ELISAs can be used to measure the secretion of individual cytokines, advances in Luminex multiplexing technology allow for the high-throughput detection of multiple cytokines in a single sample or reaction well. The simultaneous measurement of multiple cytokines is achieved using a bank of antibodies bound to microspheres dyed with fluorophores of differing intensities. Quantitation is accomplished using a sandwich assay approach in combination with a Luminex detection system. A list of those relevant to Th2 biology can be found below in Tavolo 2.

Table 2. Invitrogen ProcartaPlex Luminex Panels for Th2 study.

SpecieDescrizioneTarget AnalytesCat. No.
TopoTh1/Th2 Cytokine & Chemokine 20-Plex Mouse ProcartaPlexIFN gamma IL-12p70 IL-13 IL-1 beta IL-2 IL-4 IL-5 IL-6 TNF alpha GM-CSF IL-18 GRO-alpha IP-10 MCP-1 MCP-3 MIP-1 alpha MIP-1 beta MIP-2 RANTES EotaxinEPX200-26090-901
Th1/Th2/Th9/Th17/Th22/Treg Cytokine 17-Plex Mouse ProcartaPlex PanelIFN gamma IL-12p70 IL-13 IL-1 beta IL-2 IL-4 IL-5 IL-6 TNF alpha GM-CSF IL-18 IL-10 IL-17A IL-22 IL-23 IL-27 IL-9EPX170-26087-901
UmanoTh1/Th2 Cytokine & Chemokine 20-Plex Human ProcartaPlex Panel 1GM-CSF IFN gamma IL-1 beta IL-2 IL-4 IL-5 IL-6 IL-12 p70 IL-13 IL-18 TNF alpha Eotaxin GRO-alpha IL-8 IP-10 MCP-1 MIP-1 alpha MIP-1 beta Rantes SDF-1 alphaEPX200-12173-901
Th1/Th2/Th9/Th17 Cytokine 18-Plex Human ProcartaPlex PanelGM-CSF IFN gamma IL-1 beta IL-2 IL-4 IL-5 IL-6 IL-9 IL-10 IL-12p70 IL-13 IL-17A IL-18 IL-21 IL-22 IL-23 IL-27 TNF alphaEPX180-12165-901

Flow Cytometry to study Th2 cells

In addition to ELISA-based methods, another common and powerful tool to study Th2 and other immune populations is flow cytometry. Whereas an ELISA measures the amounts of cytokines secreted, flow cytometry can be used to profile cells based on both surface-expressed or intracellular markers, as well as cytokine expression. Th2 cells are defined by the combined expression of surface and intracellular targets such as: CD45 + CD3 + CD4 + IL-4 + CCR4 + CRTH2 + (CD8 - CD19 - CCR6 - CXCR5 - CXCR3 - CCR10 - ) [1,2,3,4]. In addition, flow cytometry can be used to quantify the Th2 population with respect to other populations.

CD4 + Th2 cell specific markers

SpeciemarcatoreMarker type
UmanoAmphiregulin
IL-4
IL-5
IL-13
segreto
CD3
CD4
CD45
CD184 (CXCR4)
CD194 (CCR4)
CD198 (CCR8)
CD294 (CRTH2)
CD365 (TIM1)
IL-25R (IL-17RB)
IL-33R (ST2)
Superficie
GATA-3
BATF
IRF4
STAT6
Intracellular transcription factor
TopoAmphiregulin
IL-4
IL-5
IL-10
IL-13
segreto
CD3
CD4
CD44
CD184 (CXCR4)
CD194 (CCR4)
CD198 (CCR8)
CD294 (CRTH2)
CD365 (TIM1)
IL-25R (IL-17RB)
IL-33R (ST2)
Superficie
GATA-3
BATF
IRF4
STAT6
Intracellular transcription factor

Optimized Multicolor Immunofluroscence Panels (OMIPs) published in the journal Cytometry Part A (Wiley Online Library) describe the use of a combination of specific antibodies and fluorophores for the extensive characterization of cell types by flow cytometry. The articles below provide panels that have been thoroughly tested and use validated set of antibodies and reagents that can be used together for the multicolor characterization of Th2 cell populations.