Rozvoj adaptivní imunitní reakce Jiří Litzman • ROZPOZNÁVÁNÍ PATOGENŮ A ABNORMÁLNÍCH BUNĚK POMOCÍ: - POVRCHOVÝCH RECEPTORŮ - “ROZPUSTNÝCH RECEPTORŮ” Rozpoznávání cizorodých struktur imunitním systémem Vrozená imunita: receptory rozeznávající molekulární signaturu (PAMPs) – „pattern recognition receptors“ (PRR) Adaptivní imunita: molekuly MHC I. a II. třídy (HLA) receptory lymfocytů T (TCR) receptory lymfocytů B (BCR) • ADAPTIVNÍ SYSTÉM: - Je založen na obrovském repertoáru klonů B- and T-lymfocytů, z nichž každý nese poněkud odlišné receptory (BCR resp. TCR) - “Rozpustné receptory” adaptivního systému jsou protilátky (= rozpustné BCR) - Systém je “anticipační”, klonální, “marnotratný” - Klonální receptory vznikají hlavně přeskupováním genových fragmentů a somatickými mutacemi. Pro stimulaci lymfocytů jsou vždy mutné nejméně 2 signály • ZÁKLADNÍ SPOJENÍ MEZI PŘIROZENÝM A ADAPTIVNÍM SYSTÉMEM PŘEDSTAVUJÍ : DENDRITICKÉ BUŇKY • DENDRITICKÉ BUŇKY MUSÍ BÝT PRE-STIMULOVÁNY SIGNÁLY NEBEZPEČÍ ABY BYLY SCHOPNY AKTIVOVAT T LYMFOCYTY • 9C - TLR_Adapt_nri1101-135a-f5 •PAMP jsou důležité v aktivaci dendritických buněk Aktivace buněk specifického imunitního systému •B-lymfocyty – vazba nativního antigenu na B-buněčný receptor (BCR) + pro další vývoj jsou nutné další signály. Rozdílná je aktivace u T-dependentních a T-independentních antigenů. •T-lymfocyty- antigen musí být degradován a navázán na molekuly HLA. Až tento komplex simuluje T-buněčný receptor (TCR) + jsou nutné další kostimulační signály. Antigen-specifické receptory T- a B- lymfocytů L L H H lg-α lg-α lg-β lg-β γ + δ nebo α + β γ δ ε ζ ζ B cell receptor - BCR T-cell receptor - TCR • T-RECEPTORY (TCR) ROZEZNÁVAJÍ HLAVNĚ KOMPLEXY MHC-PROTEINŮ S PEPTIDY NA POVRCHU JINÝCH BUNĚK ÚČEL: DETEKCE BUNĚK INFIKOVANÝCH “SKRYTÝMI” INTRACELULÁRNÍMI PARAZITY (např. VIRY) S0241X-003-f007 • •Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) •© 2005 Elsevier top_logo •Molekuly HLA první a druhé třídy S0241X-003-f009 • •Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) •© 2005 Elsevier top_logo •Vazba peptidů na HLA molekuly D:\SCContent\9780323043311\graphics\fullsize\M43311-016-f002.jpg • •Downloaded from: StudentConsult (on 4 August 2013 10:32 AM) •© 2005 Elsevier •Kostimulační molekuly při aktivaci T-lymfocytu antigen prezentující buňkou D:\SCContent\9780323043311\graphics\fullsize\M43311-016-f003.jpg • •Downloaded from: StudentConsult (on 4 August 2013 10:32 AM) •© 2005 Elsevier •Kostimlační signály při interakci T-B- lymfocyt • 7 - T_APC •Pouze některé signály vedou k stimulaci T-lymfocytů a následné aktivaci a proliferaci Klonálně selekční teorie F.M. Burnet, 1957 •V průběhu vývoje každého jedince dochází k vývoji buněk se specifickými vazebnými místy pro různé epitopy, přičemž každá buňka reaguje pouze s jedním epitopem. •Během vývoje (zejména intrauterinního) dochází k eliminaci autoreaktivních lymfocytů (zakázané klony, „forbidden clones“), čímž vzniká velká skupina buněk schopných reagovat na cizorodé antigeny. •Dojde-li k reakci epitopu s příslušným receptorem, dochází k proliferaci daného buněčného klonu. (tj k selekci klonu). •Po opakovaném dělení dosáhnou buňky stadia terminálně diferencovaných buněk (např. plazmatická buňka), ty se již dále nedělí. •U části stimulovaných a proliferujících buněk k terminální diferenciaci nedojde, přetrvávají v těle jako buňky paměťové. schema3-01.png Klonálně selekční teorie efektorové buňky antigen paměťové buňky Eliminace autoreaktiv-ních klonů Krev a periferie expanze Smrt buňky Smrt buňky •Selekce klonu antigenem •Tvorba lymfocytů •schopných reagovat • potenciálně se •všemi antigeny Hypervariabilní oblasti •Variabilní oblast imunoglobulinové molekuly VDJ rekombinace při vzniku variabilního místa imunoglobulinové molekuly Germline configuration D to J recombination V to DJ recombination transcription, splicing V segments D segments J segments Constant region exons AAA Adapted from Janeway 2001 •http://www.antievolution.org/people/minlay/evolving_immunity1.0.html •Mechanismus VDJ rekombinace S0241X-004-f009 • •Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 11:18 AM) •© 2005 Elsevier top_logo •Vznik variabilních oblastí T- a B- buněčných receptorů S0241X-004-f011 • •Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 11:18 AM) •© 2005 Elsevier top_logo •Počty V, D a J genů účastnících se tvorby T- a B-buněčných receptorů Somatické hypermutace •Probíhají u aktivovaných B-lymfocytech v germinálních centrech sekundárních lymfatických orgánů (tj po proběhlé antigenní stimulaci). •Proces je indukován enzymem AID (activation-induced deaminase). •Frekvence mutací je až 106 x větší než v jiných oblastech genomu. •Prezentace antigenů na folikulárních dendritických buňkách B-lymfocytům vede k následné selekci klonů s nejvyšší afinitou k antigenu – celkově proces označujeme jako afinitní maturace. • • S0241X-007-f012 • •Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 11:29 AM) •© 2005 Elsevier • •Selekce B-lymocytů s nejvyšší afinitou k antigenu v germinálních centrech •Izotypový přesmyk S0241X-007-f009 • •Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 11:29 AM) •© 2005 Elsevier • •Izotypový přesmyk závisí na cytokinovém prostředí a stimulaci Th lymfocyty Vývoj B-lymfocytů v kostní dřeni •Kmenová buňka: bez povrchových znaků B-linie, bez přeskupování imunoglobulinových řetězců •Pro-B lymfocyt – dochází k procesu vyštěpování v oblasti těžkých řetězců, exprese některých povrchových znaků B-lymfocytů (např. CD19), imunoglobulinové řetězce nejsou prokazatelné ani cytoplasmaticky. •Pre-B-lymfocyty – došlo k ukončení VDJ rekombinace těžkých řetězců, m řetězec je prokazatelný intracytoplasmaticky. Na povrchu se objevuje pre-B receptor – složený z m řetezce a náhraních (surrogare) řetězců V-preB a l5. Přenos signálu tímto receptorem je podmínkou dalšího vývoje B-lymfocytů. •Nezralý B-lymfocyt – došlo k přeskupení lehkých řetězců (V-J), na povrchu je B-cell receptor – monomerní IgM •Zralý B-lymfocyt – má na povrchu receptory IgM a IgD S0241X-004-f012 • •Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 11:18 AM) •© 2005 Elsevier • •Vývoj B-lymfocytů v kostní dřeni Pre B-cell receptor B-cell receptor •težký řetezec μ/δ •lehký •řetězec κ/λ •Igα •Igβ Diferenciace Proliferace Přežití •CD19 B-cell receptor •težký řetezec μ/δ •lehký •řetězec κ/λ •Igα •Igβ Diferenciace Proliferace Přežití •CD19 Brutonova tyrozinkináza (BTK) •Jedná se o klíčový proces v aktivaci, diferenciaci a vývoji B-lymfocytů •Mutace: X-vázaná (Brutonova) agamaglobulinémie •Blokátory BTK (např. ibrutimib) se používají k léčbě B-lymfocytárních malignit. • Přenos aktivačního signálu v B-lymfocytech B_Cell_activation •http://www.cellsignal.com/reference/pathway/B_Cell_Antigen.html Primární fáze protilátkové reakce •Nativní nebo opsonizovaný antigen zachycen folikulárními dendritickými buňkami. •Stimulace B-lymfocytů v lymfoidních foliklech. •Současně prezentace antigenů T-lymfocytům v T-zóně – ty postupně migrují na okraj lymfoidních foliklů. • Vzniklé plazmatické buňky produkují IgM (především v kostní dřeni). Sekundární fáze protilátkové reakce •Probíhá v germinálních centrech sekundárních lymfoidních foliklů. •Tfh lymfocyty stimulují B-lymfocyty k somatickým hypermutacím a isotypovému přesmyku. •Dochází k afinitní maturaci B-lymfocytů. •Značná část B-lymfocytů s nízkou afinitou BCR hyne. S0241X-001-f008 • •Downloaded from: StudentConsult (on 15 July 2006 09:09 AM) •© 2005 Elsevier top_logo S0241X-001-f006 • •Downloaded from: StudentConsult (on 15 July 2006 09:09 AM) •© 2005 Elsevier top_logo •Imunitní odpověď po prvním a opakovaném setkání se s antigenem •(“primární a sekundární imunitní odpověď“) Imunitní odpověď po prvním a opakovaném setkání se s antigenem (“primární a sekundární protilátková odpověď“) Secondary antibidy response Primary antibody response IgM IgG •Weeks Imunologická paměť •Je jedním z charakteristických rysů adaptivní imunity. •Je založena na existenci dlouho žijících, antigen-specifických paměťových T- a B-lymfocytů. •Tyto buňky jsou v případě opakované antigenní stimulace schopny rychlé proliferace a terminální diferenciace v efektorové buněčné formy. •Výsledkem je rychlejší, rozsáhlejší a efektivnější odpověď po opakovaném setkání se s antigenem. Terminálně diferencované buňky adaptivní imunity •B-lymfocyty ® plazmatické buňky •T-lymfocyty ® efektorové formy pomocných a cytotoxických T-lymfocytů D:\SCContent\9780323043311\graphics\fullsize\M43311-017-f003.jpg • •Downloaded from: StudentConsult (on 4 August 2013 10:32 AM) •© 2005 Elsevier •Vznik efektorových a paměťových buněk v T- a B- lymfocytární linii Biologické funkce imunoglobulinových molekul •Aktivace komplementového systému (IgG, IgM) •Opsonizace (zejména IgG) •Neuralizace antigenů (IgG, IgA, IgM) •Zábrana adherence (IgA, IgG) •Aglutinace, precipitace (IgG, IgM) •Degranulace žírných buněk (IgE) •Imunoregulace (zejména IgG) • Osud antigenu v organismu a iniciace imunitní odpovědi Způsob rozvinutí imunitní reakce závisí řadě faktorů •Typ antigenu – chemické složení, rozdílná indukce imunitní odpovědi u T-dependentních a T-independentních antigenů. •Místě vstupu antigenu – vstup cestou MALT, kůží, vznik antigenu přímo v těle (např. virové partikule). •Faktu, jedná-li se o reakci primární či sekundární.