Hemocyanine

Geregelde expressie van verschillende V-genfamilies en verwerving van antigeenspecificiteiten tijdens de ontogenese

In pionierstudies, Silverstein aangetoond dat reacties van lammeren op bepaalde antigenen, zoals virussen, ferritine, azoproteïnen, ovalbumine en hemocyanine, konden worden verkregen tijdens het foetale leven, terwijl reacties op difterietoxoïde, O-antigeen, en BCG pas na 40 dagen postnataal leven optraden. Studies over antilichaamresponsen en idiotype-expressie bij jonge muizen hebben eveneens helpen aantonen dat er een sequentiële of geordende activering van klonen is tijdens het postnatale leven. Er zijn bepaalde polysachariden, zoals β2-6 fructosan, S. tranaroa lipopolysacharide (LPS) met de α-methyl-d-galactoside immunodominante suiker, of β1-6 galactan, die een immuunrespons kunnen uitlokken bij ééndagsoude muizen. Immunisatie met β2-6 fructosan gaat niet gepaard met een verhoogde expressie van A48 en UPC10 kruisreactief idiotype (IdX). Daarentegen drukt ongeveer 25% van de LPS-specifieke antilichamen MOPC387 IdX uit van een myeloma-eiwit dat specifiek is voor Salmonella tranaroa LPS. Evenzo ontwikkelen 1-daagse muizen geïmmuniseerd met gom ghatti een significante antigalactaan plaque-vormende cel (PFC) respons, waarvan 30% het X24 idiotype tot expressie brengt. Studies naar de ontogenie van antifosfocholine (PC), fenylarsonaat (Ars) en trinitrofenyl (TNP) antilichaamresponsen hebben aangetoond dat de produktie van antilichamen tegen deze antigenen, die de IdX van myeloma-eiwitten met dezelfde specificiteit gemeen hebben, kan worden geïnduceerd bij muizen van 1 week oud. Zo kan het merendeel van de PC-specifieke precursors die T15 IdX dragen 4-5 dagen na de geboorte worden opgespoord, terwijl cellen die in staat zijn IdX+ Ars-specifieke antilichamen te produceren vóór dag 7 aanwezig zijn bij neonatale muizen. Immunisatie van 1-dag-oude muizen met TNP-LPS en van 1-week-oude muizen met TNP-Ficoll wekte een significante anti-TNP reactie op. Echter, het 460Id uitgedrukt op het DNP-bindende myeloma-eiwit MOPC460 werd alleen gedetecteerd in 1-week-oude muizen geïmmuniseerd met TNP-LPS en in 3-week-oude muizen geïmmuniseerd met TNP-Ficoll. De activering van 460Id+ anti-TNP klonen in 7-dag-oude muizen viel samen met de leeftijd waarop diversificatie van de anti-TNP respons optreedt. In het geval van α1-3 dextran, hoewel de precursors die MOPC104Id tot expressie brengen tijdens de eerste levensweek kunnen worden gedetecteerd, verschijnen J558IdX precursors pas 15-22 dagen na de geboorte en worden dan snel dominant. We hebben verder een aanzienlijke ontogene vertraging waargenomen in het geval van anti-β2-1 fructosan (inuline) reacties. Een aanzienlijke toename van de anti-inulinerespons met IdX is pas waargenomen bij 28-dagen oude muizen. Deze vertraagde reactie wordt in verband gebracht met een gebrek aan precursors bij jonge dieren. Een vertraagde ontogene respons werd ook waargenomen in het geval van α1-6 dextran en houdt eveneens verband met de afwezigheid van precursors. Fernandez en Moller toonden zelfs aan dat de precursors van anti-α1-6 dextran alleen kunnen worden gedetecteerd in muizen van 1 maand oud.

De meeste van de hierboven besproken gegevens hebben betrekking op T onafhankelijke antigenen en daarom zijn de vertraagde ontogene responsen niet te wijten aan de onrijpheid van T-cellen. De sequentiële activering van sommige antilichaam responsen kan niet worden toegeschreven aan een gebrek aan V-gen herschikkingen bij jonge muizen. Het lijkt onwaarschijnlijk dat de late maturatie van sommige responsen kan verklaard worden door de tolerantie van de precursors bij jonge dieren. In het geval van late anti-β2-1 fructosan responsen, zou het tolerogeen eerder inuline dan levan moeten zijn. Het gebrek aan reactievermogen is beperkt tot β2-1 fructosan en niet tot β2-1 fructosan koppeling, en beide epitopen worden gedragen door bacterieel levan dat een omgevingsantigeen is. Een meer plausibele verklaring is dat de sequentiële activering wordt verworven door antigeen-onafhankelijke generatieve mechanismen of T-celinvloeden. Bepaalde onbekende mechanismen kunnen bepalend zijn voor het tijdstip van bepaalde VH:Vκ-koppeling die kritisch zou kunnen zijn voor de specificiteit van de combinerende sites die bepaalde epitopen herkennen.

Ten slotte kan de sequentiële activering van klonen die een bepaalde set V-genen tot expressie brengen, worden aangedreven door interne krachten zoals anti-idiotype antilichamen. Dit idee wordt sterk ondersteund door de gegevens van Vakil en Kearney die, bij het analyseren van de bindingspecificiteit voor enkele belangrijke IdX van antilichamen geproduceerd door hybridoma’s afkomstig van foetale lever of pasgeborenen, constateerden dat een groot aantal (7%) van hen anti-Id activiteit vertoonde.

Er zijn talrijke VH en Vκ kiembaangenen zowel bij muizen als bij mensen. Op basis van de homologie van de eiwitsequentie werden de VH- en Vκ-kiemlijngenen in verschillende subgroepen ingedeeld en nu zijn ze op basis van DNA-homologie in verschillende families ingedeeld. De kiembaangenen die tot een familie behoren zijn gegroepeerd in clusters, zelden afgewisseld, en geven een volgorde op chromosoom 12 voor de zware keten of op chromosoom 6 voor de Vκ lichte keten.

Analyse van de expressie van de V gen familie in Abelson-getransformeerde pre-B cellijnen heeft een preferentieel gebruik van 3′ families aangetoond. In feite is VH81X, het meest D-proximale lid van deze genenfamilie, waargenomen in hybridoma’s van het pre-B celtype, alsmede in die welke uit foetale lever zijn bereid. Daarentegen zijn verschillende resultaten verkregen in studies waarin het gebruik van de genfamilie werd onderzocht in niet-getransformeerde pre-B cellijnen, bereid uit 6- tot 8-weken oude naakte BALB/c muizen. In deze studie werd aangetoond dat alle probes hybridiseerden met detecteerbare intensiteit aan RNA van rustende pre-B cellen. Deze gegevens wijzen erop dat alle VH-genfamilies transcriptioneel actief waren in rustende pre-B-cellen van volwassen muizen. Incubatie gedurende 7 dagen met dendritische cellen en mitogeen gestimuleerde T-lymfocyten veroorzaakte een hogere expressie van de VH7183-familie, wat suggereert dat de expressie van deze familie door andere factoren dan ontogenie wordt gereguleerd en, misschien, verband houdt met specifieke stadia van de differentiatie van de B-cel lineage. De functionele betekenis van de niet-willekeurige herschikking van VH genen is van aanzienlijk belang in termen van het opkomende functionele B cel repertoire van de foetus.

Yancopoulos en Alt hebben de hypothese gesteld dat de positie-afhankelijke voorkeur van VH familie gebruik in pre-B cellen en neonatale lever hoogst waarschijnlijk gerelateerd is aan een één-dimensionaal tracking mechanisme, gemedieerd door recombinases, tijdens VDJ verbinding in plaats van een dissociatieve verbinding gerelateerd aan botsingen tijdens drie-dimensionale diffusie. Er zijn gegevens die erop wijzen dat VH-genen van de ene familie kunnen worden vervangen door VH-genen van een andere familie in jonge lymfocyten. Het lijkt erop dat vervanging van V-genen een vrij zeldzame gebeurtenis is; zij kan echter bijdragen tot de totstandkoming van het pre-B-celrepertoire. Een zeer beperkt gebruik van VH-gensegmenten is ook waargenomen in menselijke foetale B-cellen. Analyse van het menselijke VH-repertoire op 130 dagen zwangerschap heeft een bevooroordeeld gebruik van bepaalde JH-genen (JH3, JH4 en JH5) aangetoond en ook een VH-gen, 56P1 genaamd, dat een hoge homologie vertoont met murine VH81X, een lid van de VH7183-familie die bij voorkeur wordt herschikt in murine pre-B-cellen.

Ook bepaalde Vκ-families komen bij voorkeur tot expressie tijdens de ontogenese. Kaushik en collega’s analyseerden het gebruik van Vκ-families door neonatale murine B-cellen met behulp van een LPS-geïnduceerde B-cel kolonie assay. Uit de resultaten blijkt dat een groep Vκ-families zoals Vκ1, Vκ9 en Vκ8, die zich in het midden van de Vκ-locus bevinden, in hoge mate worden gebruikt door neonatale C57BL/6 muizen. Interessant is dat de expressie van Vκ21, de meest Jκ proximale familie, niet werd waargenomen bij neonatale B-cel kolonies. Deze gegevens suggereren dat Vκ-gebruik in neonatale muizen geen positionele bias weerspiegelt voor de expressie van 3′ families, maar eerder een preferentieel gebruik van Vκ1 en Vκ9 familie, gelegen in het centrum van de Vκ locus. De verschillen impliceren dat de mechanismen voor Vκ gen herschikking en expressie verschillen van die welke de VH locus controleren.