Mechanismy specifické buněčné imunity Jiří Litzman S0241X-001-f004 Downloaded from: StudentConsult (on 15 July 2006 09:09 AM) © 2005 Elsevier top_logo Dvě větve adaptivní imunity Aktivace T-lymfocytů •T-lymfocyty mohou být stimulován pouze komplexy antigen-HLA. •HLA antigeny musí být stejné, jaké má příslušný konkrétní jedinec = fenomén HLA restrikce. S0241X-003-f001 Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier top_logo Interakce mezi TCR a komplexem HLA-polypeptid S0241X-005-f003a Downloaded from: StudentConsult (on 20 July 2006 09:34 AM) © 2005 Elsevier Povrchové struktury T-lymfocytů a jejich ligandy Thymová výchova T-lymfocytů •Pozitivní selekce buněk reagujících s nízkou afinitou s HLA antigeny na povrchu antigen- prezentujících buněk. Probíhá v kortikální oblasti. Zajišťuje přežití jen těch thymocytů, které později rozpoznají komplex antigen-HLA. •Negativní selekce – apoptózou hynou thymocyty reagující s vysokou afinitou s komplexy HLA-autoantigeny. Probíhá zejména v subkortikální oblasti thymu. Zajišťuje odstranění autorektivních klonů. •V průběhu obou procesů hyne více než 85% thymocytů. Vývoj lymfocytů v thymu vývoj v Thymu 4A - Thym_Selection_nri1085-f1 Možný osud T-lymfocytů v thymu Základní subpopulace T-lymfocytů •Cytotoxické T-lymfocyty (CD8+): zabíjejí cílové buňky. Rozeznávají komplex HLA-I-antigenní polypeptid. • •Pomocné T-lymfocyty (CD4+): produkcí pomocných signálů umožňují aktivaci a diferenciaci B- lymfocytů a aktivaci makrofágů. Rozeznávají komplex HLA-II-antigenní polypeptid. • •Regulační T-lymfocyty (CD4+): účastní se udržování imunitní tolerance Subpopulace Th lymfocytů •Th1 lymfocyty –Produkce IFN-g, IL-2, IL-3, –Stimulují funkci makrofágů, působí prozánětlivě –Účast v patogenezi např. roztroušené mozkomíšní sklerózy •Th2 lymfocyty –Produkce IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13 –Stimulují produkci protilátek, včetně IgE –Účast v patogenezi např. atopických chorob •Th17 lymfocyty –Produkce IL-17 –Důležité v obraně proti infekcím. –Hrají důležitou roli při chronických zánětlivých procesech. – •Další subpopulace • •Th9 lymfocyty –Produkují hlavně IL-9 –Hraji roli při alergických a autoimunitních chorobách, v protinádorové imunitě •Th22 lymfocyty –Produkce IL-22 a TNF-alfa, ale ne IFN-gamma, IL-4, nebo IL-17. –Účast hlavně v kožních zánětlivých procesech (psoriáza) s dalších subepitelálních tkáních (alergické fenomény). ˇVýznam při hojení ran. •Th25 lymfocyty •Tfh lymfocyty –Nacházejí se především v lymfoidních foliklech –Vysoká exprese CXCR5, CD40L –Pomoc B-lymfocytům –Tvorba IL-21, IL-4 Vývoj TH1 a TH2 lymfocytů Bakterie TH 1 TH 0 TH 2 Makrofágy NK buňky Žírné buňky O tom, kam se bude vyvíjet Th0 lymfocyt rozhoduje cytokinové prostředí Th1 lymfocyty •Produkují zejména IFN-g, IL-2, IL-3. •Diferencují se pod vlivem IL-12, IL-18, IFN-g •Působí prozánětlivě, stimulují funkci makrofágů. •Snad se spolupodílejí se na patogenezi autoimunitní thyreoiditidy, roztroušené mozkomíšní sklerózy. •Produkcí IFN-g, tlumí funkci Th2 lymfocytů. •Hrají důležitou roli v akutní rejekci štěpu. Th1 bb aktivují Ma Funkce Th1 buněk Th2 lymfocyty •Produkují zejména IL-3, IL-4, IL-5, IL-10. •Diferencují se pod vlivem IL-4 •Stimulují tvorbu protilátek. •Spolupodílejí se na patogenezi atopických chorob. •Jejich predominance se objevuje během těhotenství. •Produkcí IL-10 a IL-4 tlumí funkci Th1 lymfocytů. Th2 bb ativují B-lymfocyty Pro tvorbu protilátek B-lymfocyty je nutná pomoc Th2 buněk Th17 lymfoycyty •Vznikají z antigenem-stimulovaných T-lymfocytů v prostředí IL-1b a IL-6. •Produkuji IL-17A , IL-17F a IL-21, IL22 •Mají význam v obraně proti extracelulárním patogenům. •Patogeneticky se uplatňují při chronických zánětlivých procesech a vzniku některých autoimunitních chorob ( ?Crohnova choroba, ?Revmatoidní artitida). •Porucha vývoje TH17 lymfocytů vede k primárnímu imunodeficitu – hyper-IgE syndromu. Cytotoxické T-lymfocyty •Jsou CD8+ •Rozeznávají cizorodý antigen prezentovaný na HLA-I antigenech. •Cytotoxicky působí perforin, dále různé mechanismy indikující apoptózu cílové buňky (granzymy, FasL, lymfotoxin). •Jsou i důležitými producenty cytokinů (Tc1 a Tc2 buňky) • • Cytotoxická funkce CD8+ T lymfocytů Cytotoxický efekt CD8+ lymfocytů Cytotoxická granula Základní typy regulačních T-lymfocytů Regulační T-ly Treg lymfocyty •Samostatná subpopulace přirozeně regulačních buněk. •Vývoj v thymu, za určitých okolností je možný vývoj i v periferii (indukované T-reg lymfocyty – i Treg). •Transkripčním faktorem je FOX-P3 (možné terapeutické využití, využití při diagnostice) •Jsou CD4+CD25+. •Přímo působí na jiné T-lymfocyty prostřednictvím molekuly CTLA-4 a snad i membránovou formou TGF-b. •Tvoří asi 5-10% CD4+ lymfocytů. •Zajišťují autoleranci, brání rozvoji autoimunitních chorob. •Zajištují ale také „autotoleranci“ nádorových buněk. • TR-1 lymfocyty •Jedná se o indukované regulační CD4+ buňky. •Vznikají z aktivovaných T-lymfocytů působením IL-10. •Produkují vysoké hladiny IL-10, IFN-g, TGF-b, ne však IL-2. •Není jasný vztah k obdobným tzv. Th3 buňkám, i-Treg. T-buněčný receptor Shody TCR a BCR gd-T-lymfocyty •Tvoří asi 5% lymfocytů periferní krve, výrazně častěji se objevují např. mezi epiteliemi. •Jsou CD3+, CD4-CD8-. •Mají nízkou antigenní specificitu. •Thymus není nutný pro jejich vývoj. •Mohou reagovat s nativními antigeny nebo antigeny předloženými jinými molekulami než HLA (např. HSP). Aktivace T-lymfocytů • •MHC je soubor molekul (glykoproteinů) odpovědných za odvržení transplantované tkáně nebo orgánu (odtud název) •Hlavní úloha MHC spočívá v prezentaci antigenů T-lymfocytům •Je tvořen souborem 40-50 genů seřazených na chromosomu 6 •MHC u člověka je nazýván HLA (Human Leukocyte Antigen) Major histocompability complex (MHC) • •MHC I. třídy –těžký řetězec α nekovalentně spojen s ß2-mikroglobulinem (kódovaným mimo MHC oblast) –řetězec α tvořen doménami pro vazbu peptidu (α1, α2), doménou podobnou imunoglobulinové doméně (α3), tansmembránovou a cytoplazmatickou částí •MHC II. třídy –heterodimery 2 těžkých řetězců α a ß spojených nekovalentní vazbou –řetězce tvořeny doménami pro vazbu peptidu (α1, ß1), doménami podobnými imunoglobulinové doméně (α2, ß2), transmembránovými a cytoplazmatickými částmi • Struktura molekul MHC HLA-I antigeny •Exprimovány na všech jaderných buňkách. •Prezentují antigeny CD8+ lymfocytům. •Prezentované antigeny jsou produkty buněčné proteosyntézy. •Polypeptidové řetězce mají asi 10 aminokyselin. •Rozlišujeme 3 isotypy lidských klasických MHC glykoproteinů I.třídy (HLA-A, HLA-B, HLA-C) •Existují rovněž tzv. neklasické MHC glykoproteiny I.třídy (HLA-E, HLA-F, HLA-G), dále CD1 (nejedná se o produkty MHC genů, ale mají strukturální a funkční podobnost) • • Molekula MHC I. třídy (HLA-A, HLA-B, HLA-C) Schéma MHC I.třídy D:\SCContent\9781437715286\graphics\fullsize\S9781437715286-006-f010.jpg HLA-II antigeny •Exprimovány na profesionálních antigen-prezentujících buňkách (monocyty a makrofágy, aktivované dendritické buňky, B-lymfocyty) •Antigeny jsou předkládány CD4+ buňkám •Antigeny jsou exogenního původu •Polypeptidové řetězce mají asi 20 aminokyselin •Rozlišujeme 3 izotypy MHC glykoproteinů II.třídy (HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP) • Molekula MHC II. třídy (HLA-DR, HLA-DP, HLA-DQ) Schéma MHC II.třídy D:\SCContent\9781437715286\graphics\fullsize\S9781437715286-006-f012.jpg lokus B kóduje řetězec ß lokus A kóduje řetězec α Geny: F9780443100826-005-f003 Downloaded from: StudentConsult (on 29 November 2009 02:07 PM) © 2005 Elsevier top_logo Geny pro HLA jsou lokalizována na 6. chromozomu Human Leukocyte Antigen (HLA) Genes and Number of Alleles, February 2007 | Download Table Počet známých HLA alel ( 2007) • Počet známých alel HLA systému od 1987 do 6/2019 2019 1987 www.hla.alleles.org graph_lores.png Dědičnost HLA •Každý člověk nese 1 mateřský a 1 otcovský haplotyp (konkrétní kombinace HLA antigenů na jednom chromozomu) •Sourozenci mohou navzájem: –HLA identičtí (25% sourozenců zdědí stejný haplotyp od matky i otce) –Haploidentičtí (50% sourozenců) –Zcela rozdílní (25% sourozenců) •Důležité pro transplantologii Dědičnost - kodominantní exprese S0241X-003-f009 Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier top_logo Vazba peptidů na HLA molekuly S0241X-003-f011 Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier top_logo Vazba antigenu na HLA-I a HLA-II antigeny S0241X-003-f001 Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier top_logo Interakce TCR-polypeptid-HLA molekula Kostimulační molekuly účastnící se interakce mezi T-lymfocytem a antigen-prezentující buňkou APC T-lymfocyt Profesionální antigen-prezentující buňky •Aktivované dendritické buňky •Monocyty a makrofágy •B-lymfocyty Stimulace T-lymfocytu antigenem je komplexní reakcí vyžadující vždy 2 signály PAMP Klidový T-lymfocyt Patogen antigen Toll-like receptor Antigen-presenting cell MHC Il peptid T-cell receptor B 7 CD 28 Aktivace schema2.png Aktivace imunitního systému antigenem B-cell receptor Antigen Tvorba protilátek Interleukin 4,5,10 Aktivace B-buněk Interleukin 4 Antigen prezentující buňka B cell peptid DC80/86 MHCII CD28 Th0 T Cell Th2 T Cell Interleukin 4 schema_2_1-01.png Aktivace TCR antigenem a superantigenem MHC class II Aktivační signál Superantigen T cell APC TRC Aktivační signál α β α β α β α β Antigen Superantigeny •Váží se na invariantní oblasti HLA-II antigenů a TCR. •Následkem vazby je polyklonální stimulace T-lymfocytů bez přítomnosti specifického antigenu. •Stimulace může vést k indukci autoimunity. •Velké množství uvolněných cytokinů může způsobit těžké postižení organismu. •Příklady: stafylokový enterotoxin, erytrogenní toxin streptokoků.