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¿Cómo cambian las células plasmáticas que secretan diferentes clases de Ig?

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En la hipersensibilidad tipo 1, ¿cómo cambian los linfocitos B las clases de Ig, de sintetizar IgG a IgE? Cual es el mecanismo? Estudié varios libros de patología, dice lo mismo que para la vía secretora de IgG. Entonces, ¿cómo sabe el cuerpo cómo cambiar las secreciones de Ig en respuesta a los alérgenos?


En el reconocimiento de antígenos dependientes de T, la célula B puede cambiar el isotipo alterando primero el gen de la cadena pesada. Esto es impulsado por células Tfh. La citoquina específica que estimula el cambio de clase determina el isotipo de la cadena pesada a sintetizar. Por ejemplo, la interleucina 4 (IL-4) impulsa el cambio de clase a IgE. También necesita una señal coestimuladora de la interacción CD40 / CD40L entre la célula B y la célula Tfh. Esto induce desaminasa inducida por activación (AID), consulte el párrafo inferior sobre esto.

Hay regiones de cambio (indicadas S) en los intrones entre los segmentos J y C en el extremo 5 'de cada CH locus, y corriente arriba de eso hay un exón I (región denominada I) con su propio promotor. La inducción por CD40 y cualquier citoquina presente inicia la transcripción del exón I, la región de cambio y CH cadena de la cadena H a la que la célula B debe cambiar. Esta transcripción de la línea germinal Facilita las roturas del dsDNA en las regiones de conmutación Sµ para la IgM (región de conmutación mu) y la región de conmutación para la clase a la que se cambiará, Sε en nuestro caso para IgE. El ADN que interviene se elimina y la región codificante Cµ es reemplazado por Cε codificando la cadena pesada de IgE PERO, ¡termina con el mismo dominio V que tenía originalmente la célula B!

Algunas enzimas involucradas son AID, que desamina las citosinas y permite que la transcripción de la línea germinal hibride en la región de cambio, Uracil N glycoylase UNG que elimina los uracils del ADN y APE I endonuclease que genera una muesca en los sitios abásicos generados. Estas mellas conducen a roturas de dsDNA en las regiones de cambio. El texto muestra que el ADN de la región de cambio es rico en G-C y puede formar híbridos de ARN: ADN estables con la hebra codificante de la región de cambio y la transcripción de la línea germinal. Esto es lo que libera la hebra no codificante para la alteración por parte de UNG y corte por APE. El resultado es que la región V se asocia con una nueva región constante.

También tendría cuidado con la terminología de células plasmáticas como se usa en el título porque aún no estamos en la etapa de secreción de alta afinidad cuando hablamos de cambio de clase. Esto está mediado por la activación de la célula B real por las células Tfh.

Toda la información anterior se resume a partir de Inmunología Celular y Molecular, 8o ED


Biología 151 - Capítulo 21

Las proteínas se rompen en fragmentos, se transportan al retículo endoplásmico rugoso, se fusionan con una vesícula de Golgi que contiene MHC de clase II y este complejo se transporta a la membrana plasmática.

Las proteínas se rompen en fragmentos dentro de una vesícula, que se fusiona con una vesícula de Golgi que contiene MHC de clase I, y este complejo se transporta a la membrana plasmática.

Las proteínas se rompen en fragmentos dentro de una vesícula, que se fusiona con una vesícula de Golgi que contiene MHC de clase II, y este complejo se transporta a la membrana plasmática.

Las proteínas se rompen en fragmentos, se transportan al retículo endoplásmico rugoso, se combinan con los MHC de clase II, se trasladan al aparato de Golgi y luego a la membrana plasmática.

Las proteínas se rompen en fragmentos, se transportan al retículo endoplásmico rugoso, se fusionan con una vesícula de Golgi que contiene MHC de clase II y este complejo se transporta a la membrana plasmática.

Las proteínas se rompen en fragmentos dentro de una vesícula, que se fusiona con una vesícula de Golgi que contiene MHC de clase I, y este complejo se transporta a la membrana plasmática.

Las proteínas se rompen en fragmentos dentro de una vesícula, que se fusiona con una vesícula de Golgi que contiene MHC de clase II, y este complejo se transporta a la membrana plasmática.

Las proteínas se rompen en fragmentos, se transportan al retículo endoplásmico rugoso, se combinan con los MHC de clase II, se trasladan al aparato de Golgi y luego a la membrana plasmática.


Introducción

La producción de anticuerpos (Abs) es esencial para la salud humana y sustenta la protección que brindan prácticamente todas las vacunas actuales. Las células secretoras de anticuerpos (ASC) son un tipo de célula especializada que representa la etapa final del programa de diferenciación de células B. En un estado saludable, las ASC se distribuyen ampliamente por todo el cuerpo, ocupando órganos linfoides primarios y secundarios (SLO), el tracto gastrointestinal y las mucosas. Las ASC también se pueden observar en órganos no linfoides en entornos autoinmunes, como en la glándula salival en el síndrome de Sjögren 1 o durante el rechazo de tejido trasplantado 2. Esta amplia distribución anatómica permite que las ASC muestren una especialización resultante de su entorno y ontogenia, con muchas ASC secretoras de IgA que se encuentran en los tejidos linfoides asociados al intestino, mientras que el peritoneo, al menos en el ratón, es una fuente de ASC que secretan IgM.

Todas las ASC derivan de las células B activadas, que se encuentran en tres tipos principales de células B foliculares, células B de la zona marginal y células B1 3. El linaje de las células B influye en la ubicación anatómica, la diversidad del receptor de células B expresado y el tipo de antígeno que se encuentra típicamente. Las ASC se clasifican convencionalmente como plasmablastos o células plasmáticas. Los plasmablastos son células cíclicas de vida corta que se producen en grandes cantidades al comienzo de una respuesta inmunitaria. Los plasmablastos se pueden derivar de los tres tipos de células B maduras a través de una vía de diferenciación extrafolicular. Por tanto, en una respuesta primaria, los plasmablastos generalmente carecen de hipermutación somática y producen Abs de afinidad relativamente baja. Los plasmablastos pueden ser provocados por antígenos proteicos (dependientes de células T) o no proteicos (independientes de células T, por ejemplo, polisacáridos), con la última respuesta enriquecida para las ASC derivadas de la zona marginal y de las células B1. Los plasmablastos también dominan numéricamente las respuestas secundarias a la infección, vacunación o autoantígeno durante la patología autoinmune activa. Estos plasmablastos se derivan de las células B de memoria que previamente han experimentado una maduración por afinidad en la reacción del centro germinal y producen Abs con una afinidad mucho mayor por sus objetivos 3.

En general, se considera que las células plasmáticas son posmitóticas, o al menos se cree que se dividen con muy poca frecuencia 4, y un subconjunto de células plasmáticas tiene la capacidad de tener una vida extremadamente larga 5-7 (Fig. 1). La célula plasmática canónica se deriva de las células B foliculares a través del centro germinal, aunque todos los subconjuntos de células B maduras y las rutas de activación (dependientes o independientes de células T) pueden producir células plasmáticas. Las células plasmáticas se encuentran en el bazo, la lámina propia del intestino y la médula ósea (MO), y la población de BM está altamente enriquecida en células plasmáticas de larga vida. Como las células plasmáticas de vida larga representan el término del linaje de células B, muestran la especialización más pronunciada, con una morfología celular característica, que es visible bajo microscopía óptica y electrónica, un programa de expresión génica distinto y la capacidad de mantener una tasa extremadamente alta. de producción de Ab a lo largo de la vida del huésped 3.

Debido en parte a su rareza (que comprende & lt1% de la celularidad total de los órganos linfoides primarios y secundarios y la sangre) y su ausencia de marcadores de células B, incluido el CD20, las ASC a menudo han sido problemáticas para identificar y caracterizar más. Las ASC se definen clásicamente en humanos por el aumento de la expresión de CD38, CD27 y CD138, mientras que en el ratón CD138 se usa habitualmente junto con la regulación negativa de B220 o en ratones transgénicos con la expresión de un alelo informador 8 de Blimp-1-GFP. Recientemente se han desarrollado una serie de estrategias alternativas para identificar las ASC de ratón utilizando las proteínas de la superficie celular, Sca-1, TACI o CD98 en combinación con CD138 9-12, que en conjunto ofrecen la promesa de una identificación más exacta de las ASC en una variedad de tejidos. y entornos inmunológicos.

En esta revisión nos centraremos en los procesos celulares y genéticos mediante los cuales las ASC pueden iniciar y mantener su extraordinaria hazaña de producción de Ab. Discutiremos los procesos de homing y adhesión que permiten a las ASC ocupar nichos adecuados para la reorganización metabólica que experimentan las ASC para facilitar y mantener la producción de Ab a largo plazo y los mecanismos de supervivencia que permiten esta longevidad. A lo largo de la revisión, intentaremos vincular estos importantes procesos celulares a la red reguladora de genes única que controla el programa ASC.


Aspectos generales de las opciones de tratamiento de las neoplasias de células plasmáticas

El principal desafío en el tratamiento de las neoplasias de células plasmáticas es separar el grupo asintomático estable de pacientes que no requieren tratamiento inmediato de los pacientes con mieloma sintomático progresivo que pueden necesitar tratamiento inmediato. [1-3] La gammapatía monoclonal de importancia indeterminada o el mieloma latente deben distinguirse del mieloma progresivo.

Neoplasias asintomáticas de células plasmáticas (mieloma múltiple latente)

Los pacientes asintomáticos con mieloma múltiple que no tienen lesiones líticas óseas y una función renal normal pueden observarse inicialmente de manera segura fuera del contexto de un ensayo clínico. [1,4,5] El aumento de la anemia es el indicador más confiable de progresión. [5] Los siguientes criterios representan la nueva definición de mieloma latente: [3]

  • Inmunoglobulina (Ig) G o IgA de proteína monoclonal sérica de al menos 30 g / L o proteína monoclonal urinaria de al menos 500 mg cada 24 horas.
  • Células plasmáticas de médula ósea clonal del 10% al 60% (& gt60% representa mieloma manifiesto).
  • Ausencia de amiloidosis o eventos definitorios de mieloma como se indica a continuación:
  • Hipercalcemia mayor de 1 mg / dL más alta de lo normal.
  • Creatinina superior a 2 mg / dL o aclaramiento de creatinina inferior a 40 ml / min.
  • Anemia con hemoglobina inferior a 10,0 g / dL.
  • Lesiones óseas (una o más) en radiografía esquelética, tomografía computarizada (TC) o tomografía por emisión de positrones (PET) -TC.
  • Porcentaje de células plasmáticas clonales en la médula ósea al 60% o más.
  • Involucrado: proporción de cadenas ligeras libres de suero (CLL) no involucradas de 100 o más.
  • Más de una lesión focal de al menos 5 mm en la resonancia magnética (MRI) de la columna.

Un ensayo clínico prospectivo aleatorizado investigó el papel de la terapia inmediata para pacientes con mieloma múltiple latente al especificar pacientes de alto riesgo con 10% o más de células plasmáticas de la médula ósea y una proteína (proteína M) monoclonal (o mieloma) sérica de al menos 3 g. /dL.[6] El ensayo asignó al azar a 125 pacientes para recibir lenalidomida más dexametasona u observación.

  • Con una mediana de seguimiento de 75 meses, la lenalidomida más dexametasona proporcionó un beneficio en el tiempo hasta la progresión en comparación con la observación, con una mediana de tiempo no alcanzada (intervalo de confianza [IC] del 95%, 47 meses hasta no alcanzado) en comparación con 23 meses (95%). % IC, 16 y # 821031 meses) (cociente de riesgo, 0,24 IC del 95%, 0,14 y # 82100,41). [6] [Grado de comprobación: 1iiDiii]
  • No hubo diferencias en la supervivencia general (SG) con una mediana de seguimiento de 75 meses.
  • Al comienzo de este ensayo, algunos de los pacientes tenían lo que ahora se consideraría mieloma manifiesto, según los criterios actualizados enumerados anteriormente. Esto puede influir en la interpretación del estudio porque los pacientes con mieloma manifiesto pueden ser responsables de algunos de los beneficios observados con la terapia.

Neoplasias sintomáticas de células plasmáticas

Los pacientes con enfermedad avanzada sintomática requieren tratamiento.

El tratamiento suele estar dirigido a reducir la carga de células tumorales y revertir cualquier complicación de la enfermedad, como insuficiencia renal, infección, hiperviscosidad o hipercalcemia, con el tratamiento médico adecuado. El International Myeloma Working Group (IMWG) ha publicado nuevos criterios para identificar a los pacientes con mieloma activo que requieren tratamiento. [3] Estos criterios incluyen lo siguiente:

  • Amilosis.
  • Hipercalcemia mayor de 1 mg / dL más alta de lo normal.
  • Creatinina superior a 2 mg / dL o aclaramiento de creatinina inferior a 40 ml / min. El mieloma puede causar disfunción renal a través de hipercalcemia, amiloidosis o enfermedad por depósito de cadenas ligeras. [7]
  • Anemia con hemoglobina inferior a 10,0 g / dL.
  • Lesiones óseas (una o más) en la radiografía esquelética, la resonancia magnética de cuerpo entero o la resonancia magnética de la columna y la pelvis, o las tomografías por emisión de positrones (PET-CT). [8]
  • Porcentaje de células plasmáticas clonales en la médula ósea al 60% o más.
  • Involucrado: proporción de CLL en suero no involucrado de 100 o más.
  • Más de una lesión focal de al menos 5 mm en la exploración ósea esquelética, o si es negativa, resonancia magnética corporal total o resonancia magnética de la columna y la pelvis, o exploración por PET-CT.

El IMWG ha desarrollado criterios de respuesta para pacientes en ensayos clínicos. [9] Una respuesta parcial muy buena (VGPR) se define como una reducción del 90% o más en la proteína monoclonal sérica y una proteína monoclonal en orina de 24 horas de menos de 100 mg. Aunque no está incorporado en los criterios del IMWG, muchos ensayos informan respuesta casi completa (nCR) cuando los pacientes tienen menos del 5% de células plasmáticas de la médula ósea y proteínas monoclonales en suero no cuantificables pero aún tienen inmunofijación positiva en suero y / o orina. Tenga en cuenta que estos pacientes con nCR están incorporados al grupo VGPR por el IMWG. A menudo se dice que los pacientes que logran una RC según los criterios de IMWG (con una inmunofijación negativa junto con la médula clara y las proteínas monoclonales séricas no cuantificables) han alcanzado una CR estricto si también normalizan sus niveles y relación de cadena libre de kappa / lambda light & # 8211. La utilidad clínica de estas diversas categorías debe validarse en ensayos clínicos.

La terapia actual para pacientes con mieloma sintomático se puede dividir en las siguientes categorías:

  • Terapias de inducción.
  • Terapias de consolidación, que son menos aplicables a las personas muy mayores.
  • Terapias de mantenimiento.
  • Cuidados de apoyo, como bisfosfonatos. (Para obtener más información, consultar la sección sobre Terapias farmacológicas para el control del dolor en el sumario del PDQ Dolor por cáncer).
Referencias
  1. He Y, Wheatley K, Clark O, et al .: Tratamiento temprano versus diferido para el mieloma múltiple en etapa temprana. Cochrane Database Syst Rev (1): CD004023, 2003. & # 160 [Resumen de PUBMED]
  2. Kyle RA, Remstein ED, Therneau TM, et al .: curso clínico y pronóstico del mieloma múltiple latente (asintomático). N Engl J Med 356 (25): 2582-90, 2007. & # 160 [Resumen de PUBMED]
  3. Rajkumar SV, Dimopoulos MA, Palumbo A, et al .: International Myeloma Working Group actualizó los criterios para el diagnóstico de mieloma múltiple. Lancet Oncol 15 (12): e538-48, 2014. & # 160 [Resumen de PUBMED]
  4. Riccardi A, Mora O, Tinelli C, et al .: Supervivencia a largo plazo del mieloma múltiple en estadio I con quimioterapia justo después del diagnóstico o en la progresión de la enfermedad: un estudio aleatorizado multicéntrico. Grupo Cooperativo de Estudio y Tratamiento del Mieloma Múltiple. Br J Cancer 82 (7): 1254-60, 2000. & # 160 [Resumen de PUBMED]
  5. Blad & # 233 J, Dimopoulos M, Rosi & # 241ol L, et al .: Mieloma múltiple latente (asintomático): criterios de diagnóstico actuales, nuevos predictores de resultado y recomendaciones de seguimiento. J Clin Oncol 28 (4): 690-7, 2010. & # 160 [Resumen de PUBMED]
  6. Mateos MV, Hern & # 225ndez MT, Giraldo P, et al .: lenalidomida más dexametasona versus observación en pacientes con mieloma múltiple latente de alto riesgo (QuiRedex): seguimiento a largo plazo de un ensayo de fase 3 aleatorizado y controlado. Lancet Oncol 17 (8): 1127-36, 2016. & # 160 [Resumen de PUBMED]
  7. Sayed RH, Wechalekar AD, Gilbertson JA, et al .: Historia natural y resultado de la enfermedad por depósito de cadenas ligeras. Blood 126 (26): 2805-10, 2015. & # 160 [PUBMED Abstract]
  8. Dimopoulos MA, Hillengass J, Usmani S, et al .: Papel de la resonancia magnética en el manejo de pacientes con mieloma múltiple: una declaración de consenso. J Clin Oncol 33 (6): 657-64, 2015. & # 160 [Resumen de PUBMED]
  9. Durie BG, Harousseau JL, Miguel JS, et al .: Criterios internacionales de respuesta uniforme para el mieloma múltiple. Leucemia 20 (9): 1467-73, 2006. & # 160 [Resumen de PUBMED]

Una arquitectura de red reguladora incoherente que orquesta la diversificación de las células B en respuesta a la señalización de antígenos.

* Autores correspondientes. Departamento de Química, Universidad de Chicago, Chicago, IL 60637, EE. UU. Tel .: +1773702 2330 Fax: +1773702 4180 Correo electrónico: [email & # 160protected] of Molecular Genetics and Cell Biology, The University of Chicago, 929 E. 57th Street GCIS W522, Chicago, IL 60637, EE. UU. . Tel .: +1773702 3607 Fax: +1773702 3611 Correo electrónico: [email & # 160protected]

Dirección actual: Departamento de Cirugía, Universidad de Chicago, Chicago, IL 60637, EE. UU.

Dirección actual: Centro de Estudios de Física y Biología, Universidad Rockefeller, Nueva York, Nueva York 10021, EE. UU.

El linaje de linfocitos B es un sistema líder para analizar redes reguladoras de genes (GRN) que orquestan distintas transiciones del destino celular. Tras el reconocimiento del antígeno, las células B pueden diversificar su repertorio de inmunoglobulinas (Ig) mediante hipermutación somática (SHM) y / o recombinación de ADN por cambio de clase (CSR) antes de diferenciarse en células plasmáticas secretoras de anticuerpos. Construimos un modelo matemático para un GRN subyacente a esta dinámica de desarrollo. Se muestra que la intensidad de la señalización a través del receptor de Ig controla la expresión bimodal de un factor de transcripción fundamental, IRF-4, que dicta los resultados del destino de las células B. El modelado computacional junto con el análisis experimental respalda un modelo de "control cinético", en el que las trayectorias de desarrollo de las células B pasan por un estado transitorio obligado de duración variable que promueve la diversificación del repertorio de anticuerpos por SHM / CSR en respuesta directa a los antígenos. De manera más general, este motivo de red podría usarse para traducir un gradiente de morfógeno en eventos inductivos del desarrollo de tiempo variable, lo que permite la especificación de destinos celulares distintos.

Sinopsis

La generación de un conjunto diverso de anticuerpos específicos de patógenos, con diferentes afinidades y funciones efectoras, por los linfocitos B es esencial para la protección eficaz de muchos microorganismos. La diversificación de genes de anticuerpos en las células B está mediada por dos procesos moleculares denominados recombinación de cambio de clase e hipermutación somática (CSR / SHM) (F1A). El primero permite la generación de anticuerpos con la misma especificidad de unión al antígeno, pero diferentes dominios efectores, mientras que el último da como resultado un repertorio de anticuerpos con un rango de afinidades por un antígeno dado que contiene el mismo dominio efector. CSR / SHM ocurre en células B activadas por antígeno antes de su diferenciación terminal en células plasmáticas. El factor de transcripción IRF-4 es necesario para CSR / SHM, así como para la diferenciación de células plasmáticas, siendo necesarios sus niveles más altos de expresión para esta última. IRF-4 actúa en el contexto de una red de reguladores que incluye Blimp-1, Pax5, Bach2 y Bcl-6 (F1B). A pesar de la extensa caracterización de estos factores individuales, queda por abordar cómo responde la red a la detección de antígeno por el receptor de antígeno de células B (BCR, molécula de anticuerpo expresada en la superficie celular) para regular el grado de diversificación de genes de anticuerpos y diferenciación de células plasmáticas.

Para abordar este problema, ensamblamos un modelo computacional. El modelo revela dos escenarios contrastantes que pueden ser la base de la dinámica del destino de las células B. En un caso, la tasa inicial de producción de IRF-4 controla una elección del destino de la célula binaria que implica pasar al estado CSR / SHM o al estado de células plasmáticas, el tiempo pasado en el estado CSR es relativamente insensible a la tasa inicial de Producción de IRF-4 (en el presente documento denominada "biestabilidad básica"). En el otro caso, IRF-4 impulsa todas las células a través de un estado CSR / SHM transitorio, pero la tasa inicial de producción de IRF-4 establece su duración ("control cinético"). Ambos escenarios predicen que el aumento de la tasa inicial de producción de IRF-4 favorece la generación de células plasmáticas a expensas de CSR / SHM, pero difieren fundamentalmente con respecto a los patrones de expresión génica subyacentes.

Para distinguir entre estos dos escenarios experimentalmente, utilizamos dos modelos genéticos diferentes. El primero involucra al ratón transgénico B1-8i cuyas células B expresan un segmento del gen de la cadena pesada V187.2 VDJ Ig reordenado que es específico para el hapteno nitrofenol (NP). El segundo es un modelo de ratón desarrollado recientemente que permite el control exógeno de la expresión de IRF-4 en células B primarias vírgenes utilizando un alelo inducible por tet. Usando estos modelos, mostramos que (i) la intensidad de la señal BCR establece la tasa inicial de acumulación de IRF-4 y (ii) la concentración de IRF-4 es detectada por una arquitectura de red reguladora de genes incoherente para regular el alcance de CSR / SHM antes a la diferenciación de células plasmáticas. Nuestros resultados son consistentes con el "modelo de control cinético" en el que los niveles de expresión de IRF-4 inducida por BCR controlan la duración de un estado obligatorio de CSR / SHM que permite la diversificación de las células B antes de la diferenciación terminal en células plasmáticas. La evidencia del estado transitorio de CSR / SHM está corroborada por ambos patrones de expresión génica y la presencia de mutaciones dependientes de AID en plasmablastos individuales no conmutados.

Nuestros resultados proporcionan un marco molecular para comprender cómo las células B equilibran las demandas competitivas de Ig CSR y SHM con la secreción de anticuerpos durante las respuestas inmunes humorales. La característica clave de la arquitectura de red que permite a IRF-4 coordinar los dos estados competidores de la expresión génica de manera temporal es que activa simultánea pero asimétricamente ambos lados de un circuito biestable de represión mutua. Debido a que los dos efectos del regulador primario se antagonizan entre sí, describimos el circuito como si estuviera basado en un motivo regulador "incoherente". Otros motivos reguladores incoherentes en diversos sistemas biológicos también están asociados con la adquisición de estados celulares transitorios, y consideramos cómo el mecanismo de control cinético propuesto por nosotros podría servir de manera más general para traducir las señales del desarrollo en patrones morfogenéticos elaborados.


El papel de la IgG en la respuesta inmune

La IgG es la principal inmunoglobulina en la sangre, el líquido linfático, el líquido cefalorraquídeo y el líquido peritoneal y es un actor clave en la respuesta inmunitaria humoral. La IgG sérica en humanos sanos presenta aproximadamente el 15% de la proteína total además de las albúminas, enzimas, otras globulinas y muchas más.

La porción Fc de IgG, pero no los fragmentos F (ab´) 2 o Fab, puede atravesar la placenta de una madre y entrar en la circulación fetal, proporcionando al feto protección posparto. Las moléculas de IgG pueden reaccionar con los receptores Fcγ que están presentes en la superficie de macrófagos, neutrófilos y células asesinas naturales, y pueden activar el sistema del complemento.

La unión de la porción Fc de IgG al receptor presente en un fagocito es un paso crítico en la opsonización. La fagocitosis de partículas recubiertas con anticuerpos IgG es un mecanismo vital que utilizan las células para hacer frente a los microorganismos.

La IgG se produce en una respuesta retardada a una infección y se puede retener en el cuerpo durante mucho tiempo. La longevidad en suero hace que la IgG sea más útil para la inmunización pasiva por transferencia de este anticuerpo. La detección de IgG suele indicar una infección o vacunación previa.


Abstracto

Cuando los linfocitos B pequeños se unen al antígeno en el contexto de señales adecuadas, se activa una metamorfosis genoproteómica profunda que genera células secretoras de anticuerpos. Para estudiar los cambios metabólicos asociados con este programa de diferenciación, comparamos el exometaboloma de diferenciar las células de linfoma B murino y las células B primarias mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear de protones monodimensionales y espectrometría de masas acoplada a cromatografía líquida. El análisis de componentes principales, un análisis estadístico multivariado, destacó los sellos metabólicos de las fases de diferenciación secuencial que discriminan entre las fases de proliferación y secreción de anticuerpos y revelan nuevas vías metabólicas. Durante la proliferación, la producción de lactato aumentó junto con el consumo de aminoácidos esenciales. La secreción masiva de Ig fue paralela a la producción de alanina y glutamato, y la glutamina se utilizó como fuente de carbono y energía. En particular, se produjeron etanol y 5'-metiltioadenosina durante la última fase de secreción de proteínas y la explosión proliferativa, respectivamente. Nuestros resultados de metabolómica están de acuerdo con estudios genoproteómicos previos. Por tanto, el perfil metabólico del medio extracelular es una herramienta útil para caracterizar el estado funcional de las células B diferenciadas y para identificar nuevas vías metabólicas subyacentes.


Resultados

Características del gen Ig de células plasmáticas de médula ósea positivas para IgG humanas.

Para caracterizar el repertorio de genes de anticuerpos de células plasmáticas de médula ósea que expresan IgG, clonamos los genes de las cadenas Igγ e IgL de 238 células mononucleares de médula ósea CD138 + CD27 + CD38 + purificadas de cuatro HD (Fig. S1 y Tabla S1) (7 , 8). Los datos se compararon con datos históricos obtenidos del análisis de anticuerpos IgG expresados ​​por células B de memoria circulantes de cuatro donantes independientes (5, 7). El análisis de la secuencia del gen de Ig no mostró diferencias significativas entre las células plasmáticas y las células B de memoria en la cadena V pesada (IgH) de Ig y el uso del gen de unión (J) y las características de la región determinante de complementariedad de IgH 3 (CDR3), como la longitud y el número de cargas positivas ( Figura 1A). Solo se observaron pequeñas diferencias para el uso del gen V de la cadena de IgL con un mayor uso de Vκ2, Vκ4 y Vλ1 por las células plasmáticas (Fig.1B). La distribución de subclases de IgG de las células plasmáticas de la médula ósea reflejaba la de las células B de memoria y los anticuerpos IgG séricos con IgG1 & gt IgG2 & gt IgG3 & gt IgG4, pero los anticuerpos IgG3 e IgG4 eran raros y no se detectaron en todas las muestras (Fig.1C). Como se esperaba de las células que han experimentado maduración por afinidad en el centro germinal, las células plasmáticas de la médula ósea mostraron signos claros de selección mediada por antígenos con proporciones más altas de mutaciones somáticas de reemplazo (R) a silenciosas (S) en las CDR del gen V que en las regiones marco ( R = 6,0 frente a S = 3,6 para VH, R = 2,9 frente a S = 1,9 para Vκ y R = 3,0 frente a S = 1,8 para Vλ Fig. S2). En general, la frecuencia de mutaciones somáticas en los genes IgH e IgL V de las células plasmáticas de la médula ósea fue significativamente mayor que en las células B de memoria positivas para IgG circulantes (Fig.1D PAG & lt 0,0001). En resumen, el repertorio de genes de Ig y las características de los genes de Ig de los anticuerpos producidos por las células plasmáticas de la médula ósea que expresan IgG son similares a las de las células B de memoria circulantes, pero los anticuerpos de las células plasmáticas muestran niveles generales más altos de hipermutación somática.

Características del gen Ig de las células plasmáticas positivas para IgG. El repertorio de genes de Ig y las características de los genes de Ig de anticuerpos de células plasmáticas IgG de cuatro HD (HD15, HD16, HD20 y HD21) se muestran en comparación con datos históricos de anticuerpos de células B de memoria IgG (5, 7). Uso de la familia de genes VH / JH y cargas positivas de aminoácidos de IgH CDR3 y longitud (A) y el uso de la familia de genes Vκ / Jκ y Vλ / Jλ (B) y distribución de subclases de IgG (C) son exhibidos. Los gráficos circulares muestran los datos de HD individuales con el número absoluto de secuencias analizadas indicado en el centro del gráfico circular. Los gráficos de barras comparan los datos obtenidos de los anticuerpos de células plasmáticas IgG (norte = 238 κ, norte = 147 λ, norte = 97) a datos históricos de anticuerpos de células B de memoria IgG (norte = 254 κ, norte = 172 λ, norte = 83) (5, 7). Las barras de error indican SD. (D) Los puntos representan el número absoluto de mutaciones somáticas (intercambios de nucleótidos en comparación con el segmento del gen de la línea germinal más cercano) en los genes Vκ y Vλ de IgH e IgL individuales en anticuerpos de células plasmáticas IgG de las cuatro HD. Las líneas horizontales indican promedios.

Baja frecuencia de células plasmáticas de médula ósea positivas para IgG autorreactivas.

Las células B de memoria positivas para IgG se generan en respuesta a antígenos extraños, incluidos microbios y vacunas (5, 9, 10). Sin embargo, un número sustancial de células B de memoria circulantes expresan anticuerpos IgG autorreactivos que reaccionan con la línea celular de carcinoma de laringe humano HEp-2 mediante ELISA, que se utiliza como ensayo de diagnóstico clínico para la detección de autoanticuerpos IgG en suero (5, 11 ). Estos anticuerpos también son detectables a niveles bajos en suero de HD (5, 6). Para determinar la frecuencia de anticuerpos autorreactivos expresados ​​por células plasmáticas de médula ósea secretoras de IgG, clonamos y expresamos los genes Ig de 177 células plasmáticas de médula ósea in vitro y medimos su reactividad (8). La frecuencia de células plasmáticas de médula ósea positivas para IgG autorreactivas de células HEp-2 osciló entre el 2% y el 27% en el ELISA (Fig.2A). A pesar de esta alta variación entre los individuos, la frecuencia media de células que expresan anticuerpos IgG autorreactivos fue significativamente menor en las células plasmáticas que en las células B de memoria positivas para IgG circulantes (13,6 ± 10,3% frente a 36,3 ± 13,3%, exacto de Fisher PAG = 0,0001 mediana 13% frente a 41,9%, Mann-Whitney PAG = 0.057 Figura 2B y Tabla S1) (5, 7). No se observaron diferencias obvias asociadas con la edad o el sexo en la frecuencia de anticuerpos autorreactivos entre las células plasmáticas y las células B de memoria. Se identificaron anticuerpos específicos para antígenos de vacuna o patógenos comunes en ambos compartimentos (Fig. S3 y Tabla S1) (5).

Baja frecuencia de células plasmáticas positivas para IgG autorreactivas en comparación con las células B de memoria. Se analizaron los anticuerpos de células plasmáticas IgG de cuatro HD para determinar su autorreactividad con células HEp-2. (A) ELISA de lisado de células HEp-2. Las líneas negras representan anticuerpos de células plasmáticas individuales. Las líneas horizontales indican el OD de corte405 para la reactividad positiva determinada por comparación con el suero de control positivo bajo (línea roja). Los datos son representativos de al menos dos experimentos independientes. (B) Los gráficos de puntos comparan la frecuencia de anticuerpos de células plasmáticas reactivas al lisado de HEp-2 determinada en A a la frecuencia de células B de memoria positivas para IgG reactivas al lisado de HEp-2 en HD individuales (5, 7). Las líneas horizontales representan los valores medios de reactividad para todos los HD, los recuadros grises indican SD norte indica el número de anticuerpos analizados. (C) Patrones de tinción IFA de células HEp-2 representativos de anticuerpos clonados a partir de células plasmáticas positivas para IgG. (Barra de escala, 50 μm.) (D) Los gráficos de barras comparan la frecuencia de anticuerpos de células plasmáticas IgG no reactivas (blanco) y HEp-2 autorreactivas y anticuerpos de células B de memoria con tinción IFA nuclear (negro), nuclear más citoplasmática (gris oscuro) y citoplásmica (gris claro) patrones (5, 7). Las barras de error indican la SD norte indica el número de anticuerpos analizados. PAG Los valores se calcularon mediante la prueba exacta de Fisher.

Los anticuerpos con reactividad ELISA de células HEp-2 pueden incluir anticuerpos antinucleares (ANA) que se expresan en aproximadamente el 10% de las células B de memoria positivas para IgG circulantes y, si se detectan en el suero, sirven como marcadores de diagnóstico en la autoinmunidad (5, 7). Para discriminar entre ANA y anticuerpos que se unen a antígenos citosólicos o nucleares y citosólicos, realizamos un ensayo de inmunofluorescencia indirecta (IFA) en células HEp-2 fijadas (Fig.2 C y D y Tabla S1). De acuerdo con los resultados del ELISA HEp-2, la frecuencia de anticuerpos positivos a IFA fue significativamente menor en las células plasmáticas que en el compartimento de células B de memoria con IgG positivas circulantes (Fisher's exacta PAG & lt 0,0001). Además, los pocos anticuerpos IFA positivos de las células plasmáticas de la médula ósea reaccionaron principalmente con autoantígenos extranucleares o antígenos nucleares más citoplasmáticos y estaban casi desprovistos de ANA verdaderos (Fig.2D, frecuencia media de células positivas para ANA: 0% para células plasmáticas y 8,9% para células B de memoria, Mann-Whitney PAG = 0,026). Por tanto, las células B que producen anticuerpos reactivos a células HEp-2 que incluyen ANA se seleccionan en el compartimento de células plasmáticas de la médula ósea.

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. 3A). 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 PAG = 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 PAG = 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. (A) 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 norte 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 y IgM. They have two identical Cadenas pesadas y dos idénticos cadenas ligeras 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. Los dos 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 o 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.

Piénsalo

  • 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 con 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 memoria. 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.

Piénsalo

  • 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 memoria, 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, o IgE. Este proceso, llamado class switching o 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 región constante, which determines an antibody’s class. los variable region is not changed, so the new class of antibody retains the original epitope specificity.

Piénsalo

  • 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.


Ver el vídeo: Αέρια εντέρου: Από τι προκαλούνται u0026 τι χρειάζεται να αποφεύγετε (Agosto 2022).