thumb|300px|right|Odpowiedź poliklonalna limfocytów B na epitopy liniowe thumb|300px|right|Przykładowe substancje rozpoznawane jako obce (nie własne) Odpowiedzią poliklonalną limfocytów B nazywamy naturalnie występujący wariant odpowiedzi immunologicznej prezentowany przez układ odpowiedzi swoistej ssaków. Umożliwia on obronę przed patogenem polegającą na rozpoznawaniu jednego antygenu (poprzez pokrywające się fragmenty, nazywane epitopami) przez wiele różnych klonów limfocytów B.
W trakcie fizjologicznej odpowiedzi immunologicznej fragmenty patogenów (na przykład bakterii) są rozpoznawane przez układ immunologiczny jako obce (nie własne), a następnie eliminowane czy też skutecznie neutralizowane w celu ograniczenia ich potencjalnej szkodliwości. Taką rozpoznawaną substancję nazywamy antygenem. Układ immunologiczny reaguje na antygen na wiele sposobów. Kluczowym elementem takiej odpowiedzi jest produkcja przeciwciał przez limfocyty B, za którą odpowiedzialna jest jedna z gałęzi układu immunologicznego nazywana odpornością humoralną. Przeciwciała są rozpuszczalne i nie wymagają do działania bezpośredniego kontaktu pomiędzy komórką patogenu a limfocytem typu B.
Antygeny mogą być dużymi i złożonymi cząsteczkami, a pojedyncze przeciwciało wiąże się jedynie z niewielkim, określonym obszarem na powierzchni antygenu. W związku z tym skuteczna odpowiedź immunologiczna często wiąże się z produkcją przez wiele różnych limfocytów B wielu różnych przeciwciał skierowanych przeciwko jednemu antygenowi. Stąd też bierze się określenie „poliklonalna”, pochodzące od słów poli, oznaczającego wiele i klony („klon” = gr. pęd, gałąź). Klonem określamy grupę komórek wywodzących się od jednej komórki „matki”. Przeciwciała produkowane w toku odpowiedzi poliklonalnej noszą nazwę przeciwciał poliklonalnych. Heterogenne przeciwciała poliklonalne należy odróżniać od przeciwciał monoklonalnych, które są identyczne i skierowane przeciwko jednemu antygenowi, co daje im większą swoistość.
Chociaż odpowiedź poliklonalna niesie ze sobą pozytywne skutki dla układu immunologicznego, w szczególności większe prawdopodobieństwo wystąpienia reakcji przeciw patogenom, zwiększa jednak ryzyko rozwinięcia określonych chorób autoimmunologicznych, które powstają w wyniku zwrócenia się układu immunologicznego przeciwko własnym cząsteczkom produkowanym przez organizm gospodarza.
Odpowiedź humoralna skierowana przeciwko infekcji Choroby, które mogą być przekazywane od jednego organizmu do drugiego, określane są jako choroby zakaźne, wywołujący je czynnik biologiczny nosi zaś nazwę patogenu. Proces wejścia patogenu do organizmu nosi nazwę zakażenia, a organizm ten nazywa się gospodarzem. Osiedlenie się patogenu w organizmie gospodarza nosi nazwę kolonizacji. Może ona doprowadzić do infekcji, a w konsekwencji – do wyrządzenia szkody gospodarzowi: albo bezpośrednio przez patogen, albo przez jego toksyny. Prowadzi to do wystąpienia oznak i symptomów charakterystycznych dla chorób zakaźnych, jak zapalenie płuc czy błonica.
Przeciwstawianie się różnorakim chorobom zakaźnym jest istotne dla przetrwania: bezpośrednio – zakażonego organizmu, a pośrednio – całego gatunku. Osiąga się to poprzez eliminację patogenu i jego toksyn lub unieszkodliwianie ich. Zbiór różnorodnych komórek, tkanek i narządów, które są wyspecjalizowane w ochronie organizmu przed infekcjami, nosi nazwę układu immunologicznego. Ochrona przed infekcjami może przybierać różne formy. Jedną z nich jest bezpośredni kontakt niektórych leukocytów z dokonującymi inwazji patogenami angażującymi jedną z gałęzi układu immunologicznego określaną jako układ odporności komórkowej. Inną formą aktywności układu immunologicznego jest produkcja substancji, które przemieszczają się w kierunku miejsca infekcji, „odszukują” komórki i toksyny wywołujące chorobę, wiążąc się z nimi i neutralizując je. Cały proces określa się mianem odpowiedzi humoralnej, która stanowi drugą z gałęzi układu immunologicznego, a biorące w nim udział substancje noszą nazwę rozpuszczalnych przeciwciał i pełnią ważne funkcje w walce z infekcją.
Odpowiedź limfocytów B thumb|300px|right|Schematyczna ilustracja mechanizmu selekcji klonalnej limfocytów B Przeciwciała pełnią różnorodne funkcje w zakresie ochrony gospodarza przed patogenami. Ich rozpuszczalne formy są produkowane przez komórki plazmatyczne (rodzaj leukocytów). Produkcja jest ściśle regulowana i wymaga aktywacji limfocytów B przez aktywowane limfocyt T (inny rodzaj leukocytów), co odbywa się w formie procesu sekwencyjnego. Głównymi etapami są: Swoiste lub nieswoiste rozpoznanie patogenu (poprzez jego antygeny), a następnie wchłonięcie go przez limfocyty B lub makrofagi. Limfocyty B ulegają wskutek tego jedynie częściowej aktywacji. Przetwarzanie antygenu Prezentacja antygenu Aktywacja limfocytów T pomocniczych przez komórki prezentujące antygen Kostymulacja limfocytów B przez aktywowane limfocyty T pomocnicze prowadząca do pełnej aktywacji Proliferacja limfocytów B i produkcja rozpuszczalnych przeciwciał thumb|300px|right|Etapy produkcji przeciwciał przez limfocyty B: 1. Rozpoznanie i wchłonięcie antygenu przez limfocyty B 2. Przetwarzanie antygenu 3. Prezentacja przetworzonego antygenu na powierzchni limfocytu B 4. Wzajemna aktywacja limfocytów B i T 5. Limfocyty B różnicują w komórki plazmatyczne i produkują rozpuszczalne przeciwciała
Rozpoznanie patogenów Patogeny syntetyzują białka, które mogą odgrywać rolę „rozpoznawalnych” antygenów; mogą eksprymować cząsteczki na swojej powierzchni lub wydzielać je do otoczenia (płynów ciała). Czynnikiem wyróżniającym takie substancje jest to, że wiążą się specyficznie i dość silnie z określonymi białkami gospodarza, zwanymi przeciwciałami. Takie same przeciwciała mogą być zakotwiczone na powierzchni komórek układu immunologicznego, gdzie pełnią funkcję receptorów lub też wydzielone do krwi w formie rozpuszczalnej. Pełniące funkcję antygenów białka są stosunkowo duże w skali molekularnej, nie mogą więc ulegać rozpoznaniu jako całość. Rozpoznawane są więc ich fragmenty nazywane epitopami. Epitop styka się z niewielkim fragmentem cząsteczki przeciwciała, nazywanym paratopem. Przeciwciało związane z błoną komórkową nosi nazwę receptora limfocytu B (B cell receptor – BCR). Choć receptor limfocytu T nie zalicza się pod względem biochemicznym do klasy przeciwciał, pełni zbliżoną funkcję w takim sensie, że wiąże się w sposób swoisty z epitopami pozostającymi w kompleksie z białkami głównego układu zgodności tkankowej (MHC – major histocompatibility complex). Wiązanie pomiędzy paratopem a odpowiadającym mu antygenem ma charakter bardzo swoisty ze względów strukturalnych. Składają się na nie różne wiązania niekowalencyjne, podobnie jak przy innych rodzajach ligandów (jakichkolwiek atomów, jonów czy cząsteczek, które wiążą się z receptorem, wykazując przy tym jakiś stopień swoistości czy siły wiązania), swoistość wiązania nie wynika ze sztywnego dopasowania w rodzaju klucza i zamka, lecz wymaga raczej niewielkich zmian konformacyjnych paratopu i epitopu przy wejściu w interakcję.
Swoiste rozpoznanie epitopu przez limfocyty B thumb|300px|left| Rozpoznanie epitopów konformacyjnych przez limfocyty B. Fragmenty znacznie oddalone od siebie na poziomie struktury pierwszorzędowej zbliżyły się do siebie w trójwymiarowej strukturze trzeciorzędowej i stały się częścią jednego epitopu Na ilustracji po lewej stronie poszczególne segmenty tworzące epitop przedstawione są jako ułożone kolinearnie, czyli jako elementy jednej sekwencji. Jest to jednak uproszczony obraz sytuacji (rozpoznania antygenu przez limfocyt B). Epitopy, które funkcjonują w ten sposób określa się jako sekwencyjne lub liniowe, a takie rozpoznanie jest możliwe jedynie w przypadku niewielkich peptydów (o długości około sześciu-ośmiu aminokwasów) i jest wykorzystywane przez limfocyty T.
Limfocyty B (zarówno komórki naiwne, jak i pamięci) rozpoznają białko w formie natywnej na powierzchni patogenu. Mamy wtedy do czynienia ze strukturą trzeciorzędową białka i może być ono pofałdowane do tego stopnia, że pewne fragmenty białka znajdują się w jego wnętrzu, a otaczające je segmenty – na powierzchni. Aminokwasy powierzchniowe mogą być od siebie oddalone na poziomie struktury pierwszorzędowej, a stykać się ze sobą na skutek złożonych wzorów fałdowania (jak na załączonym obrazku).
W wyniku wiązania konkretnego antygenu z odpowiadającą mu cząsteczką receptora BCR następuje zwiększenie produkcji cząsteczek MHC klasy II. Wskazuje to na istotną rolę tego procesu, jako że następuje to w przypadku internalizacji antygenu poprzez stosunkowo niespecyficzny proces zwany pinocytozą, w trakcie którego antygen, wraz z otaczającymi go płytami jest „wypijany” w postaci niewielkiego pęcherzyka przez limfocyt B. Taki antygen nosi nazwę niespecyficznego i nie prowadzi do aktywacji limfocytu B ani produkcji skierowanych przeciwko sobie przeciwciał.
Nieswoiste rozpoznanie przez makrofagi Makrofagi i podobne komórki wykorzystują inny mechanizm rozpoznawania patogenów. Ich receptory rozpoznają określone motywy obecne u patogenów, co do których nie istnieje duże prawdopodobieństwo, że mogą występować na komórkach gospodarza. Takie powtarzalne motywy są rozpoznawane przez receptory rozpoznające wzorce molekularne (PRRs – pattern recognition receptors), jak na przykład receptory Toll-podobne (TLRs – Toll-like receptors) obecne na powierzchni makrofagów. Jako że jeden receptor może wiązać się z danym motywem na powierzchni całkiem odmiennych mikroogranizmów, taki sposób rozpoznawania patogenów jest stosunkowo niespecyficzny i jest składnikiem odpowiedzi wrodzonej.
Przetwarzanie antygenu thumb|right|300px|Etapy pochłaniania patogenu przez makrofaga Po rozpoznaniu antygenu komórka prezentująca antygen, jak na przykład makrofag czy limfocyt B, wchłania go całkowicie na drodze fagocytozy. Wchłonięta cząsteczka, wraz z częścią otaczających ją substancji, tworzy pęcherzyk endocytarny (fagosom), który ulega fuzji z lizosomem. Wewnątrz lizosomu proteazy (enzymy degradujące białka) rozbijają antygen na mniejsze fragmenty, peptydy. Peptydy tworzą potem kompleks z białkami MHC klasy II we wnętrzu lizosomu – taki sposób „radzenia sobie” z antygenem nosi nazwę egzogennego czy też endocytarnego szlaku przetwarzania antygenu, w przeciwieństwie do endogennego czy też cytozolowego, w którym nieprawidłowe białka produkowane w komórce gospodarza (na przykład pod wpływem infekcji wirusowej czy w komórce nowotworowej) tworzą kompleks z cząsteczkami MHC klasy I.
Wykazano również istnienie alternatywnego szlaku przetwarzania endocytarnego, podczas którego określone białka, takie jak fibrynogen czy mioglobina, wiążą się w całości do cząsteczek MHC klasy II po denaturacji i redukcji wiązań dwusiarczkowych (rozpadzie wiązania poprzez wstawienie atomów wodoru). Następnie proteazy degradują wyeksponowane rejony kompleksu białko – MHC klasy II.
Prezentacja antygenu Po utworzeniu przez przetworzony antygen (peptyd) kompleksu z MHC klasy II obydwa migrują do błony komórkowej, gdzie są eksponowane jako kompleks, który mogą rozpoznać komórki CD4+ (limfocyty T pomocnicze) – jeden z rodzajów leukocytów. Proces ten nosi nazwę prezentacji antygenu. Pewne epitopy (konformacyjne), które zostały rozpoznane przez limfocyty B przed przetworzeniem, mogą być prezentowane limfocytom T pomocniczym w innej formie. Oprócz tego limfocyt B może prezentować różne peptydy w kompleksie z różnymi cząsteczkami MHC klasy II.
Stymulacja limfocytów T pomocniczych Komórki CD4+ za pomocą kompleksu TCR-CD3 rozpoznają epitop związany z cząsteczką MHC klasy II na powierzchni komórek prezentujących antygen. Następnie ulegają aktywacji, proliferacji i różnicują w komórki TH2. Sprawia to, że rozpoczynają produkcję rozpuszczalnych chemicznych cząsteczek sygnałowych, które promują ich przeżywalność. Odgrywają oprócz tego jeszcze jedną rolę, a mianowicie stymulują limfocyty B poprzez bezpośredni kontakt.