Masuknya patogen yang potensial ke tubuh penjamu dan setelah berinteraksi dengan system pertahanan tubuh nonadaptif, patogen atau anti gen untamanya ditangkap oleh penyaji antigen ( APCs = antigen presenting cells ), misalnya mekrofag. Antigen nonsefl (dari luar) inimuncul kembali pada permukaan makrofag, digabungkan dengan protein uang disandi oleh kompleks histokompotabilitas mayor ( MHC = mayor histocompotabilitasy complex) dan disajikan ke kelompok (klon) limfosit T. komleks MNC antigen dikenali oleh reseptor spesifik pada permukaan sel T dan sel ini kemudian memproduksi berbagai macam sitokin yang menginduksi proliferasi klonal. Dua cara respon imunitas yabg diperantarai oleh sel dan antibodi terjadi secara bersamaan.
Pada respon imunitas yang diperantarai oleh anti bodi, limfosit T helper (CD4) mengenali antigen patogen yang bergabung dengan protein MHC kelas II pada permukaan sel penyaji antigen (makrofag atau sel B) dan memproduksi sitokin yang mengaktivasi sel yang mengekspresi antibody spesifik terhadap anti gen tersebut. Sel B mengalami proliferasi klonal dan berdefensiasi membentuk sel plasma, yang kemudian memproduksi imunoglobulin spesifik (antibodi). Fungsi pertahanan dai antibodi adalah netralisasi toksin dan virus serta opsonisasi (menyelubungi) patogen, yang membantu pengambilan patogen ini oleh sel fagositik. Pertahanan yang diperantarai oleh antibodi ini penting untuk melawan patogen yang memproduksi toksik, atau yang empunyai kapsul polisakarida yang mengganggu fagositosis. Pertahanan ini berlaku tertama terhadap patogen ekstra seluler dan toksinnya.
Pada pertahanan yang diperantarai sel, kompleks antigen-MHC kelas II dikenali oleh limfosit T helper (CD4), sedangkan komleks antigen-MHC kelas II dikenali oleh limfosit T sitotoksik (DC8). Tiap-tiap kelas sel T penghasil sitokin, menjadi teraktivasi dan berlanjut proliferasi klonal.
Aktivasi sel T helper, selain merangsang sel B untuk memproduksi antibodi, juga meningkatkat perkembangan hipersensitivitas tipe lambat, sehingga berperan juga dalam pertahanan melawan agen intraseluler termasuk intraseluler ( misalnya mikrobateria ), jamur, protozoa dan beberapa virus. Aktivasi sel T sitotoksik tertama ditujukan untuk mendestruksi sel dalam jaringan transplantasi, sel tumor atau sel yang terinveksi virus.
Karakteristik antigen
Karekteristin dari antugen akan menetukan imunogenitas respon imun, antara lain :
· Asing , pada umunya molekul yang dikenal sebagai self tidak bersifat imunogenik, untuk menimbulkan respon imun, molekul harus dikenal sebagai non self.
· Ukuran molekul, imunogen yang paling poten biasanya merupakan protein berukuran besar. Umumnya molekul dengan berat molekul kurang dari 10.000 kurang bersifat imunogenik dan yang sangat kecil (misalnya asam amino) tidak bersifat imunogenik. Molekul kecil tertentu ( misalnya hapten ) menjadi imunogenik hanya jika bergabung dengan protein pembawa.
· Kompleksitas kimiawi dan stuktural, jumlah tetentu kompleksitas kimiawi yang diperlukan contohnya homopolimer contohnya kurang bersifat imunogenik dibandingkan dengan heteropolimer yang mengandung dua atau tiga asam amino yang berbeda.
· Determinan antigenik (epitop ), unit terkecil dari suatu antigen kompleks yang dapat diikat oleh antibodi, disebut dengan determinan antigenik atau epitop. Antigen dapat mempunyai satu atau lebih determinan. Pada umumnya, satu determinan mempunyai ukuran lima asam amino atau gula, ukuran secara kasar.
· Tatanan genetik penjamu, dua strain binatang yang sama dapat merespon secara berbeda terhadap antigen yang sama karena perbedaan komposisi gen respon imun.
Dosis, cara tepat pemberin antigen, oleh karena derajat respon imun tergantung pada banyaknya antigen yang diberikan, respon imun dapat dioptimalkan denan cara menentukan dosis antigen dengan cermat ( termasuk jumlah dosis ), cara pemberian dan waktu pemberian ( termasuk interval diantara dosis yang diberikan ). Mungkin untuk meningkatkan respon imun dari suatu zat dengan menggabungkan dengan ajuvan. Ajuvan merupakan zat yang merangsang respon imun, misalnya dengan mempermudah pengambilan antigen oleh sel penyaji antigen ( antigen persenting cell ).
Molekul yang dapat mengenali antigen.
Sistem imun merespon nonself yang mampu membedakan dengan tepat self dan nonself. Pembicaraan selanjutnya dalam bab ini adalah tentang molekul yang digunakan untuk mengenali anti gen asing.
Antibodi
Antibodi dibentuk dengan cara seleksi klonal. Setiap individu mempunyai banyak kumpulan limfosit B yang berbeda, yang mempunyai rentang hidup dalam hari atau minggu dan dibentuk dalam sumsum tulang, nodus limfatikus dan jaringan limfoid yang berhubungan dengan usus ( misalnya tonsil dan apendiks).
Sel B mempunyai molekul imunoglobulin (105 per sel ) pada permukaanya imunoglobulin tersebut bertindak sebagai reseptor untuk anitgen spesifik, sehingga tiap seb B dapat merespon hanya kepada satuanti gen atau kelompok antigen yang behubungan sangat dekat. Semua sel B immanatur membawa imunoglobulin IgM pada permukaannya dan sebagian besar juga membawa IgD. Sel B mempunyai reseptor permukaan untuk bagian Fc imunoglobulin dan beberapa komponen komplemen.
Antigen berinteraksi dengan limfosit B yang menunjukan kecocokan karena adanya reseptor permukaan imunoglobulin. Antigen terikat pada reseptor tersebut dan sel B dirangsang untuk membelah diri dan membentuk klon. Sel B yang terpilih ini segera menjadi sel plasma dan mensekresi antibodi. Oleh karena setiap individu mempu mebuat sekita 1011 molekul antibodi yang berbeda, terdapat tempat untuk mengikat antigen pada sel B yang cocok dengan hampir setiap determinan antigen.
Tahap awal pembentukan antibodi adalah fagositosis antigon, biasanya oleh sel penyaji antigen (antigen presenting cell) terutama makrefag atau sel B, yang memproses dan menyajikan antigen kepada sel T. Sel T yang teraktivasi ini kemudian berinteraksi dengan sel B. Sel B yang membawa imunoglobulin permukaan yang cocok dengan antigen, dirangsang untuk berpoliferasi dan berdeferensiasi menjadi sel plasma, yang membentuk protein antibodi spesifik atau berdeferensiasi menjadi sel memori yang hidup dalam jagka waktu lama. Sel plasma tersebut mensintesis imunoglobulin dengan spesifis yang sama dengan yang dibawa oleh sel B.
Ciri imunoglobulin pada manusia :
| ciri - ciri | IgG | IgA | IgM | IgE | IgD |
| Simbol rantai berat | Γ | α | μ | ε | δ |
| Berat molekul (x1000) | 150 | 170 atau 400 | 900 | 190 | 150 |
| Kosentrasi serum (mg/ml) | 0,5 – 10 | 0,5 – 3 | 1,5 | 0,003 | 0,03 |
| Waktu paruh serum (hati) | 23 | 6 | 5 | 1-5 | 2-8 |
| Komplemen tetap | Ya | Tidak | Ya | Tidak | Tidak |
| Persentase total imunoglobulin dalam serum | 80 | 13 | 6 | <> | < |
Struktur dan fungsi antibodi :
Antibodi merupakan imunoglobulin yang bereaksi secara spesifik dengan antigen yang menstimulasi produksinya. Antibodi membentuk 20% protein plasma. Antibodi ini dikatakan bersifat poliklonal. Antibodi yang terbentuk dari klon tunggal sel, misalnya pada tumor sel plasma (myeloma), bersifat homogen dan disebut sebagai monoklonal. Antibodi monoklonal dapat dihasilakn dengan cara menggabungkal sel myeloma dengan limfosit yang memproduksi antribodi. Hybridoma seperti ini sebenarnya menghasilkan jumlah antibodi monoklonal yang tidak terbatas in vitro.
Semua molekul imunoglobulin terdiri atas ranrai polipeptida ringan dan berat, contohnya rantai ringan mempunyai berat molekul kira-kira 25.000, sedangkan rantai ringan mempunyai berat molekul kira-kira 50.000, rantai ringan (L=light) terdiri atas dua tipe yaitu kappa dan lamda klasifikasi ini dibedakan berdasarkan perbedaan asam amino dalam regiio konstan. Kedua tipe tersebut terdapat pada semua kelas imunoglobulin (IgG, IgM, IgA, IgE dan IgD) tetapi tiap satu molekul imunoglobulin mengandung hanya satu jrnis rantai ringan.bagian akhir amino tiap rantai ringan mengandung bagian tempat prngingkatan antigen.
Rantai berat (H=heavy) berbeda untuk tiap kelas imunoglobulin yang terdiri atas delta, gamma, alfa, mu, eplison. Bagian akhir amino dari tiap rantai berat berperan dalam tempat pengikatan antigen, ujung akhir yang lain (karbosil) membentuk fragmen Fc yang mempunyai bermacam-macam aktivitas biologis (misalnya aktivitas komplemen dan pengikat reseptor permulaan sel).
Molekul antibodi tiap individu selalu terdiri atas rantai H dan L yang identik. Molekul antibodi paling sederhana digambarkan sebagai bentuk Y dan terdiri atas 4 rantai polipeptida, dua rantai berat dan dua rantai ringan. Empat rantai tersebut secara kovalen dihubungkan oleh ikatan disulfida.
Jika molekul antibodi rusak oleh enzim proteolitik, ikatan regio dalamengsel menjadi rusak. Kerusakan ini menghasilkan dua fragmen Fab yang identik, yang membawa tempat pengikatan antigen atau satu fragmen Fc yang terlibatdalam transfer melewati plasenta, fiksasi komplemen, pelekatan untuk berbagai macam sel dan aktivasi bilogis lainnya.
Rantai L dan H dibagi dalam regio varibel dan regio konstan. Regiot tersebut tersusun dari gulungan 3 dimensi, segme yang berulang disebut domain, struktur tersebut telah ditentukan dengan kritalografi sinar X resilusi tinggi.
Kelas imunoglobulin :
· IgG
Tiap molekul IgG terdiri atas dua rantai L dan dua rantai H yang dihubungkan oleh ikatan disulfida (rumus molekul H2L2). Oleh karena itu imunoglobulin ini mempunyai dua tempat pengikatan antigen yang identik, meka disebut divalen.
IgG merupakan antibodi dominan pada respon sekunder dan menyusun pertahanan yang penting melawan bakteti dan virus. Ini merupakan satu-satunya antibodi yang mampu melintasi plasenta,oleh karena itu merupakan imunoglobulin yang paling banyak ditemukan pada bayi yang baru lahir.
· IgM
Merupakan imunoglobulin utama yang diproduksi pada awal respon imunitas primer. IgM terdapat ada permukaan semua sel B. Ini merupakan imunoglobulin yang efisien dalam proses aglutinasi fiksasikomplemen dan reaksi antigen-antibodi lainnya serta penting juga dalam menjadi pertahanan dalam melawan bakteri dan virus. Imunoglobulin dapat diproduksi oleh fesus yang terinfeksi. Karena interaksi imunoglobulin ini dengan antigen dapat melibatkan semua tempat pengikatan antigen tersebut, maka imunonoglobulin ini mempunyai tingkat aviditas yang paling tinggi dibandingkan dengan semua imunoglobulin lainnya.
· IgA
Merupakan imunoglobulin utama pada hasil sekresi misalnya susu, saliva dan air mata serta sekresi traktus respiratorius, intestinal dan genital. Imunoglobulin inimelindungi membran mukosa dari serangan bakteri dan virus.
Tiap molekul IgA terdiri atas dua unit H2L2 dan satu molekul terdidi atas rantai J dan komponen sekresi, molekul yang disebut terakhir merupakan protein yang diturunkan dari celah reseptor poli-Ig. Reseptor ini mengikat dimer IgA dan mempermudah transpornya melintasi epitel mukosa. Beberapa bakteri (misalnya neisseria) dapat merusak IgA1 dengan cara menghasilkan protase dah sehingga menghalangi imunitas yang diperantarai antibodi pada permukaan mukosa.
· IgE
Regio Fc dari IgE terikat pada reseptor pada permukaan sel mast dan basofil. IgE yang terikat ini bertindak sebagai reseptor antigen yang menstimulasi produksinya sehingga terbentuk kompleks antigen-antibodi yang memicu terjadinya respon alergi tipe cepat (anafilaksis) melalui pelepasan mediator. Pada orang dengan hipersensivitas alergi yang diperantarai antibodi tersebut, IgE meningkat dengan cepat dan IgE dapat terdapat pada sekresi eksternal. IgE serum juga meningkat secara tipikal selama infeksi cacing.
· IgD
IgD bertindak sebagai reseptor antigen ketika terdapat pada permukaan limfosit B tertentu. Ini juga terjadi pada beberapa sel leukemia limfatik. Di dalam serum immunoglobulin ini hanya terdapat dalam jumlah sedikit.
Gen immunoglobulin dan pembentukannya.
Tiap rantai immunoglobulin terdiri atas region variable (V) dan konstan (C). untuk tiap tipe rantai immunoglobulin misalnya rantai ringan kappa, rantai ringan lamda an
Region variable daritiap rantai L dikode oleh 2 segmen gen, V dan J. region variable dai tiap rantai H dikode oleh 3 segmen gen , V, D dan Y. segmen-segmen tersebut disatkan menjadi 1 gen variabel fungsional melaui penyusunan kembali DNA. Tiap gen variabel V yang berkumnpul kemudian digabung dengan gen konstan C yang sesuai untuk menghasilkan mRNA yang mengkode rantai peptide komplit. Rantai L dan h disintesis secara terpisah pada polisom dan akhirnya dikumpulkan ke dalam sitoplasma untuk membentuk unit H2L2 dengan menggunakan ikanta disulfida. Kemudian karbohidrat ditambahkan selama proses tersebut melalui komponen membrane sel dan molekul immunoglobulin dibebaskan dari sel.
Mekanisme susunan kembali sel memungkinkan penyusunan bayanak variasi molekul immunoglobulin. Keanekaragaman antibody bergantung pada :
- segmen gen V,D dan J multiple
- hubungan kombinasi misalnya hubungan tiapsegmen gen V dengan tiap segmen gen D dan J.
- kombinasi acak rantai L dan H yang berbeda.
- mutasi somatic
- keragaman jungsinal yang dihasilkan oleh penggabungan yang tepat selama proses penyusunan kembalil dan mengakibatkan perubahan atau penghilangan asam amino dalam regio hipervariabel.
- keragaman insersional, yaitu enzim deoksinukleotide teransferase ujung menyisipkan kelompok kecil nukleutida pada persilangan V-D dan D-J.
