10.2 B-celler, kimsenterreaksjon og antistoffer

Proteinet B-cellene lager, bygd av fire kjeder: to like tunge kjeder og to like lette kjeder, holdt sammen i en Y-form.

Antistoffet finnes i to varianter av samme molekyl. Sitter det festet i membranen på en B-celle, kalles det B-cellereseptoren. Skilles det ut i væskefasen av en plasmacelle, kalles det antistoff. Det er samme protein med samme spesifisitet — forskjellen er bare om det er festet eller fritt.

Ytterenden av Y-armene, der de tunge og lette kjedene begge har en variabel strekning. Det er her antigenet bindes, og det er her forskjellen mellom to antistoffer ligger.

V-regionen bestemmer hva antistoffet gjenkjenner — altså spesifisiteten. Den er resultatet av VDJ-rekombinasjonen, og den er også det eneste som endres av somatisk hypermutasjon i kimsenteret. Klarer du å knytte V til «hva den binder», har du halve kapitlet.

Resten av molekylet: stammen i Y-en og den nedre delen av armene. C-regionen er lik for alle antistoffer av samme isotype, og det er den som avgjør hva som skjer etter at antigenet er bundet.

C-regionen bestemmer altså effektorfunksjonen: om antistoffet kan aktivere komplement, om det kan gripes av en fagocytt, om det kan skilles ut i slimhinnesekreter. Den er også det eneste som endres ved isotypeskift. V bestemmer hva, C bestemmer hva som skjer etterpå — og forvekslingen av de to er kapitlets tetteste felle.

Antistoffet består av to tunge kjeder, som går gjennom hele molekylet, og to lette kjeder, som bare dekker den øvre delen av armene.

Begge kjedetypene bidrar til V-regionen, og det er nettopp derfor antigenbindingsstedet kan bli så variert: to uavhengig sammensatte deler møtes og danner én bindingsflate. Isotypen — altså om molekylet er IgM, IgG og så videre — avgjøres utelukkende av den tunge kjedens C-region.

De to funksjonelle halvdelene av antistoffet. Fab er armene, der V-regionene sitter og antigenet bindes. Fc er stammen, altså C-regionen på de tunge kjedene.

Fc-delen er «håndtaket»: fagocytter har reseptorer som griper fatt i den, og komplement kan binde seg der. Nettopp derfor virker et antistoff som en bro — Fab-enden holder fienden, Fc-enden holder immunforsvaret. Bytter du C-regionen, bytter du hvem som kan gripe håndtaket.

Den lille, avgrensede delen av et antigen som ett bestemt antistoff faktisk binder seg til. Et stort antigen har mange epitoper, og hver av dem kan gjenkjennes av sitt eget antistoff.

Skillet mellom antigen og epitop er verdt å ha klart: antigenet er hele molekylet eller partikkelen, epitopen er punktet der grepet tas. Det er derfor en respons mot ett antigen kan bestå av mange ulike antistoffer samtidig.

Et antistoff som sitter festet i B-cellens membran, med bindingsenden ut. BCR er altså ikke et annet molekyl enn antistoffet — det er det samme, bare forankret.

Det avgjørende skillet mot T-cellereseptoren: BCR binder antigenet direkte, slik det er, uten at noen har presentert det. Den kan binde et helt protein, et sukker eller en overflate på en bakterie. T-cellereseptoren kan bare se peptidbiter i MHC. Den forskjellen forklarer hvorfor B-cellen kan reagere på ting T-cellen aldri ville sett.

En B-celle som ennå ikke har møtt sitt antigen, bærer både IgM og IgD på overflaten. De to har samme V-region — altså nøyaktig samme spesifisitet — men ulik C-region.

Cellen lager begge fra samme avskrift av det samme genet, ved å sette den ferdige beskjeden sammen på to måter. Poenget for eksamen er kombinasjonen: IgM + IgD = naiv B-celle, og at de har samme V-region. Ser du et alternativ som sier «IgG og IgM på en naiv B-celle», er det galt — IgG kommer først etter isotypeskift, og isotypeskift skjer først etter at cellen har møtt antigenet.

B-cellen er en av de tre celletypene som uttrykker MHC klasse II, ved siden av dendrittiske celler og makrofager. Den kan derfor presentere peptid for CD4⁺ T-celler.

Det spesielle med B-cellen er hvordan den skaffer materialet: den bruker sin egen reseptor som fangstredskap. BCR binder antigenet, hele komplekset tas inn i cellen, antigenet brytes ned i en blære, og bitene lastes i MHC klasse II. B-cellen presenterer altså biter av nøyaktig det den selv har grepet — og det gjør den til en usedvanlig effektiv presenterende celle for akkurat sitt antigen.

Kravet om at B-cellen og T-hjelpecellen må gjenkjenne det samme antigenet, men hver sin del av det. B-cellens reseptor binder én struktur på antigenets overflate; T-cellen gjenkjenner en peptidbit fra det samme antigenet, presentert i B-cellens MHC klasse II.

Dette er en sikkerhetsmekanisme. Fordi hjelpen bare gis når begge cellene har koblet seg til samme antigen, kan ikke en tilfeldig aktivert T-celle sette i gang antistoffproduksjon mot hva som helst. To uavhengige gjenkjenninger må peke på det samme.

Området inne i en lymfefollikkel i et sekundært lymfoid organ — lymfeknute, milt eller tonsille — der aktiverte B-celler deler seg raskt og gjennomgår finpussingen.

Kimsenteret er ikke en permanent struktur. Det oppstår etter at et antigen har kommet inn, og forsvinner igjen når responsen er over. To ting krever at cellen er der: somatisk hypermutasjon og isotypeskift. Begge to skjer i kimsenteret, og ingen av dem skjer i en naiv B-celle.

Innføringen av små, tilfeldige endringer i V-regionens gener, i B-celler som deler seg i kimsenteret. «Somatisk» betyr at endringene bare gjelder denne cellen og dens etterkommere, ikke arvematerialet som føres videre til barn.

Endringene er tilfeldige, så de fleste gjør reseptoren dårligere, og noen ødelegger den helt. Poenget er ikke mutasjonen i seg selv, men at den skaper variasjon å velge blant. Merk hva som endres: V-regionen, altså bindingsstyrken og spesifisiteten — aldri C-regionen.

Resultatet av at hypermutasjonen følges av en hard utvelgelse. Cellene i kimsenteret må konkurrere om å binde antigen som holdes fram for dem, og bare de med best binding får overlevelsessignal. Resten dør.

Over flere runder mutasjon og utvelgelse stiger derfor den gjennomsnittlige bindingsstyrken i responsen. Det er dette som gjør at antistoffene i en sekundær respons binder bedre enn de i den primære.

Sammenhengen som må sitte: hypermutasjon lager variasjonen, utvelgelsen gjør resten. Uten begge to blir det ingen affinitetsmodning.

Byttet av C-regionen i den tunge kjeden, slik at cellen går fra å lage IgM til å lage IgG, IgA eller IgE. Skiftet skjer i kimsenteret, og hvilken isotype cellen bytter til, styres av signalstoffene fra hjelpecellen.

Det avgjørende: V-regionen er uendret. Antistoffet binder nøyaktig det samme etter skiftet som før — det er bare hva som skjer etterpå som er nytt. En IgG som har skiftet fra IgM, har fortsatt samme spesifisitet.

Å tro at isotypeskift endrer hva antistoffet binder, er den vanligste enkeltfeilen i hele kapitlet, og den brukes systematisk som distraktor.

B-cellens ferdige effektorform: en celle som ikke lenger bærer reseptoren på overflaten, men som skiller ut store mengder antistoff i væskefasen.

De langlivede plasmacellene som kommer ut av et kimsenter, vandrer til benmargen og blir liggende der. Derfra kan de fortsette å levere antistoff i blodet i lang tid etter at selve infeksjonen er over. Plasmacellen er full av ruER — den er i praksis en proteinfabrikk, og det er nettopp derfor den ser slik ut i elektronmikroskopet.

Den andre cellen som kommer ut av kimsenteret. Hukommelsescellen skiller ikke ut antistoff, men blir liggende med sin ferdig finpussede reseptor på overflaten.

Møter kroppen det samme antigenet igjen, er disse cellene både flere og bedre enn de opprinnelige naive cellene: de har allerede vært gjennom affinitetsmodning og isotypeskift. Det er derfor den sekundære responsen er raskere, kraftigere og består av antistoff med høyere bindingsstyrke.

Fem varianter av samme grunnmolekyl, med hver sin C-region og hver sin rolle:

- IgM — den første som lages i en ny respons, og en av de to på den naive cellens overflate. Aktiverer komplement effektivt.
- IgD — den andre på den naive cellens overflate; fungerer der som reseptor.
- IgG — den vanligste i blodet, og den som dominerer den sekundære responsen. Opsonisering, nøytralisering, og den eneste som passerer morkaken.
- IgA — isotypen i slimhinnesekreter, altså der kroppen møter omverdenen.
- IgE — bundet til mastceller; sentral i forsvaret mot parasitter og i straksallergi.

Alle fem kan ha nøyaktig samme V-region og dermed samme spesifisitet. Det er C-regionen som skiller dem, og som avgjør hvor de virker og hva de får til.

To måter et antistoff kan virke på. Nøytralisering: antistoffet dekker til en struktur som fienden trenger for å feste seg eller virke, og gjør den ubrukelig. Opsonisering: antistoffet legger seg utenpå og gir fagocytten et håndtak å gripe i.

Opsonisering er et godt eksempel på arbeidsdelingen mellom endene: Fab holder fienden, Fc stikker ut og gripes av fagocyttens Fc-reseptor. Bytter du C-regionen, bytter du hvem som kan gripe — og det er nettopp derfor isotypeskift endrer hva antistoffet får til, uten å endre hva det binder.

Sekundær respons er svaret ved et nytt møte med det samme: rask start, mest IgG, og høy bindingsstyrke.

Forskjellen forklares helt av kimsenteret. Hukommelsescellene er flere enn de opprinnelige naive cellene, de har allerede vært gjennom affinitetsmodning (derav bindingsstyrken) og isotypeskift (derav IgG). Å kunne forklare den sekundære responsen med disse tre leddene er nettopp det et flervalgsspørsmål om temaet ber om.

Den runde ansamlingen av B-celler i et sekundært lymfoid organ. Folliklene ligger i cortex, altså den ytre delen, av en lymfeknute.

En follikkel uten pågående respons er en primærfollikkel; når et kimsenter har oppstått inni den, kalles den en sekundærfollikkel. Skillet er verdt å kjenne, fordi et kimsenter i et snittbilde er tegnet på at det pågår en respons akkurat der.

At endringen bare gjelder cellen den skjedde i, og cellens etterkommere — ikke arvematerialet som føres videre til barn.

Ordet er verdt å forstå og ikke bare pugge: somatisk hypermutasjon endrer B-cellens eget antistoffgen, i den ene cellelinjen, mens den lever. Det er en av svært få steder i kroppen der arvestoffet endres med hensikt, og det er nettopp derfor det er verdt et eksamensspørsmål.

Styrken i bindingen mellom ett antistoffbindingssted og én epitop. Høy affinitet betyr at bindingen holder godt og lenge.

Affinitetsmodning i kimsenteret betyr altså ikke at det lages flere antistoffer, men at de som lages, binder bedre. To ulike ting, og et flervalgsspørsmål skiller gjerne nettopp mellom mengde og styrke.

Plasmacellen er lett å kjenne igjen fordi den er bygd for én oppgave: å produsere protein. Cellen er full av ru endoplasmatisk retikulum, og den har et tydelig Golgi-område.

Koblingen til kap. 9.2 er direkte: antistoffet er et sekretprotein og går hele veien signalpeptid → ER → Golgi → ut. Mengden ruER i en plasmacelle er derfor ikke en tilfeldig detalj — det er sekretveien gjort synlig.