اپسونیزاسیون: تعریف، مکانیسم، اپسونین‌ها، نمونه‌ها

فهرست مطالب نمایش

تعریف اپسونیزاسیون

اصطلاح اپسونیزاسیون به ظرفیت آنتی‌بادی‌ها و اجزای کمپلمان (Complement) (و همچنین سایر پروتئین‌ها) برای پوشاندن آنتی‌ژن‌های خطرناک اشاره دارد که سپس می‌توان آن‌ها را توسط آنتی‌بادی‌ها یا گیرنده‌های کمپلمان روی سلول‌های فاگوسیتیک (Phagocytic)، شناسایی کرد.
اپسونیزاسیون یک مکانیسم مولکولی است که به موجب آن مولکول‌ها، میکروب‌ها یا سلول‌های آپوپتوز (Apoptosis) از نظر شیمیایی اصلاح می‌شوند تا برهمکنش‌های قوی‌تری با گیرنده‌های سطح سلولی روی فاگوسیت‌ها و آنتی‌بادی‌ها داشته باشند.
اپسونیزاسیون مکانیسم شناسایی ذرات مهاجم (آنتی‌ژن) با استفاده از اجزای خاصی به نام اپسونین (Opsonin) است.
اپسونین‌ها به عنوان نشانگرها یا برچسب‌هایی عمل می‌کنند که امکان شناسایی توسط سیستم ایمنی بدن را فراهم می‌کنند.
اپسونین عبارت است از هر مولکولی که فاگوسیتوز (Phagocytosis) را با نشان‌گذاری آنتی‌ژن جهت ارائه یک پاسخ ایمنی یا نشان‌گذاری سلول‌های مرده برای بازیافت، تقویت می‌کند.
هدف از اپسونیزاسیون این است که آنتی‌ژن‌ها را برای آنتی‌بادی یا سلول‌های فاگوسیتیک خوشایند کند.

مکانیسم اپسونیزاسیون

اپسونیزاسیون پاتوژن‌ها می‌تواند از طریق آنتی‌بادی‌ها یا سیستم کمپلمان (Complement system) رخ دهد.

اپسونیزاسیون با واسطه آنتی‌بادی

اپسونیزاسیون به واسطه آنتی‌بادی — ۱) آنتی بادی‌ها (A) و پاتوژن‌های (B) آزادانه در خون گردش می‌کنند. 2) آنتی‌بادی‌ها به پاتوژن‌ها متصل می‌شوند و می‌توانند این کار را در شکل‌های مختلف مانند اپسونیزاسیون (2a)، خنثی‌سازی (Neutralization) (2b) و آگلوتیناسیون (Agglutination) (2c) انجام دهند. 3) فاگوسیت (C) به پاتوژن نزدیک می‌شود و ناحیه Fc (D) آنتی‌بادی به یکی از گیرنده‌های Fc (E) روی فاگوسیت متصل می‌شود. 4) فاگوسیتوز با بلعیده شدن پاتوژن رخ می‌دهد.

مکانیسم اپسونیزاسیون توسط آنتی‌بادی‌ها به منظور مهار و پاکسازی عفونت به کار گرفته می‌شود.
اپسونیزاسیون با واسطه آنتی‌بادی توسط آنتی‌بادی‌ها درگیر پوشاندن پاتوژن‌ها با آنتی‌بادی‌ها شده به طوری که آن‌ها توسط سلول‌های ایمنی ذاتی، شناسایی و فاگوسیتوز می‌شوند.
باکتری‌های کپسول‌دار که در برابر فاگوسیتوز مقاومت می‌کنند، وقتی با آنتی‌بادی پوشانده می‌شوند، برای نوتروفیل‌ها (Neutrophil) و ماکروفاژها (Macrophage) بسیار جذاب می‌شوند و سرعت پاکسازی آن‌ها از جریان خون به طرز چشمگیری افزایش می‌یابد.
پس از آن‌که ساختار ایمونوگلوبولین‌ها رمزگشایی شد، آشکار گردید که IgG فاکتور سرمی پایدار در برابر حرارتی است که مسئول اپسونیزاسیون خاص آنتی‌ژن است.
IgG توسط دو بخش متصل به آنتی‌ژن (Fab)، با عوامل آنتی‌ژنی روی سطح میکروارگانیسم (یا ذره دیگری) ترکیب می‌شود.
پس از ترکیب با آنتی ژن، مولکول IgG دستخوش تغییرات ساختاری و پیکربندی‌شده خاصی در ناحیه لولای F(ab)2 می‌شود.
سلول‌های فاگوسیتیک از همه نوع، گیرنده‌هایی برای مولکول IgG، روی غشای پلاسمایی (Plasma) خود دارند.
تعداد این گیرنده‌ها در هر صفاق و آلوئول (alveolar) موش بین 1 تا 2 میلیون تخمین زده شده است. این گیرنده‌ها در برابر پروتئولیز تریپتیک (Tryptic proteolysis) مقاوم هستند و واسطه اتصال ذرات پوشش داده شده با IgG در دمای 4 درجه سانتی‌گراد و همچنین در دمای 37 درجه سانتی‌گراد و در غیاب کاتیون‌های (Cation) دو ظرفیتی می‌باشند.
حتی اگر هر چهار زیر کلاس IgG انسانی به آنتی‌ژن متصل شوند، فقط IgG1 و IgG3 قادر به اتصال به گیرنده‌های روی سلول‌های فاگوسیتی هستند.
گیرنده‌های سلول فاگوسیتی برای IgG فقط به بخش Fc مولکول متصل می‌شوند و بنابراین به عنوان گیرنده‌های Fc شناخته می‌شوند.
در مورد اپسونیزاسیون با واسطه آنتی‌بادی، اتصال کمپلکس‌های پاتوژن (آنتی‌ژن) – آنتی‌بادی به یک گیرنده Fc روی فاگوسیت‌ها باعث درونی شدن کمپلکس و هضم داخلی پاتوژن در لیزوزوم‌ها (Lysosome) می‌شود.
به طور کلی، تعدادی آنتی‌بادی به جا‌های مختلفی بر روی آنتی‌ژن متصل می‌شوند و شانس و کارایی اپسونیزاسیون را که در آن پاتوژن توسط فاگوزوم (Phagosome) احاطه شده و با لیزوزوم‌ها از بین می‌رود، افزایش می‌دهند.

اپسونیزاسیون با واسطه کمپلمان

سیستم کمپلمان از بیش از 30 پروتئین تشکیل شده است که توانایی آنتی‌بادی‌ها و سلول‌های فاگوسیتی را برای مبارزه با ارگانیسم‌های مهاجم بهبود می‌بخشد.
سیستم کمپلمان با اپسونیزاسیون آنتی‌ژن‌ها، فاگوسیتوز را آغاز می‌کند. این سیستم همچنین مسئول افزایش التهاب و سیتولیز (Cytolysis) است.
مهم‌ترین اپسونین حساس به حرارت و شاید ضروری‌ترین اپسونین در بین همه آن‌ها، C3b است (C3b تکه‌ای از C3 است که هنگامی که C3 توسط یک C3-کانورتاز (C3-convertase) شکافته می‌شود، به ذرات متصل می‌شود).
C3 یا از طریق مسیر کلاسیک (شروع با اتصال مولکول‌های IgG یا IgM به آنتی‌ژن که منجر به اتصال و فعال شدن کمپلکس C1 می‌شود) یا از طریق مسیر جایگزین (که با حضور کمپلکس‌های لیپید-کربوهیدرات موجود در دیواره سلولی باکتری آغاز می‌شود)، به C3a و C3b تقسیم می‌شود.
این C3b است که به سطح ذره متصل شده و به عنوان اپسونین عمل می‌کند.
هنگامی که یک ذره با C3b پوشانده شد، باید قبل از بلعیده شدن، توسط سطح یک سلول فاگوسیتی شناسایی شده و به آن متصل شود.
مکانیسم‌هایی که توسط آن‌ها این رویدادها رخ می‌دهد تا حدی مشخص شده است. تمام فاگوسیت‌های تک هسته‌ای و لکوسیت‌های پلی‌مورفونوکلئر (Polymorphonuclear leukocyte) که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته‌اند دارای گیرنده‌هایی برای C3b بر روی غشای پلاسمایی خود هستند.
با این حال، اتصال ذرات پوشش داده شده با C3b به گیرنده‌های C3b برخی از سلول‌ها نیاز به حضور کاتیون‌های دو ظرفیتی در محیط دارد.
سپس ماکروفاژهای فعال شده، ذرات پوشیده شده با C3b را می‌بلعند.
علاوه بر این، C3b در میکروارگانیسم‌هایی مانند هموفیلوس آنفولانزا (Hemophilus influenza)، دی‌پپتیدهای آروماتیک (Aromatic dipeptide) موجود در نوتروفیل‌ها را می‌شکافد زیرا C3b دارای فعالیت آنزیمی برای دی‌پپتیدهای آروماتیک است.
شکافتگی دی‌پپتیدهای آروماتیک بر روی غشای پلاسمایی نوتروفیل، به عنوان وسیله‌ای که توسط آن، C3b باعث فاگوسیتوز ذرات متصل به این دی‌پپتیدها می‌گردد، در نظر گرفته می‌شود.

اپسونین‌ها و انواع آن‌ها

اپسونین هر مولکولی است که فاگوسیتوز را با نشانه‌گذاری آنتی‌ژن برای پاسخ ایمنی یا نشانه‌گذاری سلول‌های مرده برای بازیافت تقویت می‌کند.
مولکول‌های اپسونین معمولاً از یک سمت خود به گیرنده‌های موجود در آنتی‌ژن و از سمت دیگر به گیرنده‌های فاگوسیت‌ها متصل می‌شوند.
این اتصال باعث ایجاد مکانیسم‌های مختلفی می‌شود که در نهایت منجر به تخریب یا حذف آنتی‌ژن خاص می‌شود.
مولکول‌های اپسونین تضمین می‌کنند که میزان اتصال آنتی‌ژن به سلول‌های ایمنی بسیار افزایش می‌یابد.
اپسونین‌ها نقش مهمی در سیستم ایمنی دارند. مانند نشانه‌گذاری سلول‌های مرده و در حال مرگ برای پاکسازی توسط ماکروفاژها و نوتروفیل‌ها.
علاوه بر این، اپسونین‌ها همچنین به فعال کردن پروتئین‌های کمپلمان و تخریب سلول‌ها توسط سلول‌های کشنده طبیعی (Natural killer (NK)) کمک می‌کنند.
مکانیسم‌هایی که توسط اپسونین‌ها برای تقویت کینتیک (kinetic) فاگوسیتوز استفاده می‌شود، شامل کمک به برهمکنش بین گیرنده‌های سطح سلولی و اپسونین بر روی سلول‌های ایمنی می‌باشد.
این مولکول‌ها بر بارهای منفی غشای سلولی که نزدیک شدن دو سلول به هم را دشوار می‌کند، غلبه می‌کنند.

انواع اپسونین

اپسونین‌های دخیل در سیستم ایمنی شامل مولکول‌های زیر هستند:

آنتی‌بادی‌ها

آنتی‌بادی‌ها مولکول‌های سیستم ایمنی تطبیقی (Adaptive immunity) هستند که توسط سلول‌های B به عنوان یک پاسخ ایمنی آزاد می‌شوند.
در مورد آنتی‌بادی‌های IgG، وجود ناحیه Fc، امکان اتصال گیرنده‌های روی فاگوسیت‌ها به این ناحیه را فراهم می‌کند در حالی که ناحیه Fab آنتی‌بادی به آنتی‌ژن متصل می‌شود.
با این حال آنتی‌بادی‌های IgM، فاقد گیرنده‌های Fc هستند و بنابراین در افزایش فاگوسیتوز بی اثر هستند. اما در فعال‌سازی سیستم کمپلمان بسیار موثر بوده و به عنوان اپسونین در نظر گرفته می‌شوند.
اتصال آنتی‌بادی‌ها به آنتی‌ژن و سلول‌های ایمنی منجر به آزاد شدن فرآورده‌های لیز شده از سلول‌های افکتور (Effector cell) می‌شود.

پروتئین‌های کمپلمان

در میان پروتئین‌های مختلف کمپلمان، C3b، C4b و C1q پروتئین‌های رایجی هستند که به عنوان اپسونین نیز عمل می‌کنند.
C3b تا حد زیادی مؤثرترین اپسونینی است که فاگوسیتوز را آغاز می‌کند، زیرا می‌تواند توسط گیرنده‌های فاگوسیت شناسایی شود.
یک مزیت اضافه شده با پروتئین‌های کمپلمان که به عنوان اپسونین عمل می‌کنند این است که گیرنده کمپلپان 1 در همه فاگوسیت‌ها وجود دارد و تعدادی از پروتئین‌های کمپلمان مانند C3b و C4b را تشخیص می‌دهد.
C1q بخشی از کمپلکس C1 است که با ناحیه Fc آنتی‌بادی‌ها برهمکنش داشته و به‌عنوان اپسونین عمل می‌کند.

پروتئین‌های در گردش

تعدادی از پروتئین‌های در گردش مانند پنتراکسین‌ها (pentraxin)، کلتین‌ها (Pentraxin) و فیکولین‌ها (Ficolin) نیز به عنوان اپسونین عمل می‌کنند.
این پروتئین‌ها PRR (گیرنده‌های تشخیص الگو (Pattern recognizing receptors)) هستند که می‌توانند میکروب‌ها را مانند اپسونین بپوشانند و فعالیت نوتروفیل‌ها را با مکانیسم‌های مختلفی افزایش دهند.
یکی از ویژگی‌های مهم این پروتئین‌ها توانایی اتصال به روش وابسته به کلسیم، به عنوان یک مولکول تشخیص الگو، به تعدادی میکروارگانیسم است که حاوی فسفوریل‌کولین (Phosphorylcholine) در غشای خود است که سپس سیستم کمپلمان را فعال می‌کند.
کلکتین‌هایی (Collectin) مانند لکتین متصل شونده به مانوز (Mannose Binding Lectin (MBL))، اساس مسیر لکتین (lectin pathway) مربوط به فعال‌سازی کمپلمان است.
فیکولین‌ها به نوبه خود، معمولاً رسوبات N-استیل گلوکزامین (N‐acetylglucosamine) را در کربوهیدرات‌های نوع پیچیده علاوه بر سایر لیگاندهای (Ligand) روی آنتی‌ژن‌های مختلف، شناسایی می‌کند.