Mechanismy specifické buněčné imunity Jiří Litzman Downloaded from: StudentConsult (on 15 July 2006 09:09 AM) © 2005 Elsevier 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. Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier Interakce mezi TCR a komplexem HLA-polypeptid Povrchové struktury T-lymfocytů • T-buněčný receptor (TCR): – Variabilní řetězce a/b nebo g/d – Součástí je molekula CD3 – tato část je zodpovědná za další přenos signálu. • Koreceptory CD4 a CD8 zajišťují vazbu na molekuly HLA I nebo HLA II • Pro aktivaci T-lymfocytů jdou důležité i kostimulační molekuly (nejdůležitější je CD28), též zajišťují přenos signálu • Adhezívní molekuly (např LFA-1) – především vazbu s antigen-prezentujícími buňkami 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 thymocytl reagujících s nízkou afinitou s HLA antigeny na povrchu antigenprezentujících 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 HLAautoantigeny. Probíhá zejména v subkortikální oblasti thymu. Zajišťuje odstranění autorektivních klonů. • V průběhu obou procesů hyne více než 85% thymocytů. Vývoj lymfocytů v thymu Význam produktu genu AIRE (Autoimmune regulator) • Transkripční faktor, v thymu vede k expresi genů kódujících řadu proteinů periferních orgánů. • Exprese autoantigenů na HLA molekulách vede k negativní selekci autoimunních T-lymfocytů • Deficit vede ke vzniku řady autoimunitních chorob (endokrinní žlázy, játra, žaludek), protilátky proti IL-17 vedou k deficitu Th17 a následné mukokutánní kandidiáze (tzv. APECED syndrom). https://step1.medbullets.com Význam síly interakce TCR a APC v thymu na další osud lymfocytu Nestimulované buňky Pozitivní selekce Negativní selekce Síla interakce buňky zahynou Možný osud T-lymfocytů v thymu Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 11:18 AM) © 2005 Elsevier Thymová výchova T-lymfocytů T lymfocyty – centrální role v řízení imunitní odpovědi Antigen prezentující buňka Antigen Th lymfocyt B-lymfocyt Tc lymfocyt Granulocyt Macrofág NK NK cell Downloaded from: StudentConsult (on 20 July 2006 09:34 AM) © 2005 Elsevier Klonálně-selekční teorie platí i pro T-lymfocyty Charakteristika lymfocytů pomocí povrchových antigenů • CD antigeny – jedná se o antigeny exprimované na povrchu leukocytů. • V současné době je známo více než 400 takových znaků. • CD3+ – všechny T-lymfocyty. • CD3 +CD4 + – pomocné a většina regulačních T- lymfocytů. • CD3 +CD8 + – především cytotoxické T-lymfocyty. • Klasickými povrchovými znaky není možné odlišit Th1, Th2, Th 17 lymfocyty - ty rozlišujeme pomocí typické produkce cytokinů (většinou intracytoplasmatický průkaz). • CD19 + - B-lymfocyty. • CD16 +/CD56 +(CD3-) - NK buňky. • Vyšetřováno pomocí průtokové cytometrie. 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 Funkce Th1 and Th2 lymfocytů Žírné buňky Makrofágy Inhibitce Th1 lymfocyt Th2 lymfocyt B lymfocyt Eosinofilní granulocyt 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. 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. Pro tvorbu protilátek B-lymfocyty je nutná pomoc Th2 buněk Th17 lymfoycyty • Vznikají z antigenem-stimulovaných T-lymfocytů v prostředí TGFb a IL-6. Důležitou roli hraje i IL-23. • Produkuji IL-17A , IL-17F, IL-21 a IL-22. • Mají význam v obraně proti extracelulárním patogenům. • Patogeneticky se uplatňují při chronických zánětlivých procesech a vzniku některých autoimunitních chorob ( ?Crohnova choroba, ?Revmatoidní artritida). 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 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 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). • Zvýšené počty jsou nacházeny u mykobakteriálních onemocnění, Erlichiózy, listeriózy, některých nádorů a autoimunitních chorob. Intraepiteliální T-lymfocyty • TCR typu ab i gd • Extrathymická diferenciace • První linie specifické imunitní odpovědi • Většina je CD8+ • Nízká antigenní specifita TCR NK-T lymfocyty • Exprimují ab TCR současně ale některé znaky NK buněk. • Mohou exprimovat antigeny CD4 i CD8, často jsou dvojitě negativní. • Produkují velká množství cytokinů (hlavně IFNg a IL-4). • Zřejmě důležitá role v regulaci imunitní odpovědi – při defektu mohou vznikat autoimunitní choroby Aktivace T-lymfocytů Dva typy antigenů podle typů stimulace B-lymfocytů • T- dependentní: Iniciace odpovědi vyžaduje spolupráci Th lymfocytů, B-lymfocytů a antigen prezentujících buněk (APC).Jedná se o nejčastější typ imunitní odpovědi. • T-independentní: Pro stimulaci B-lymfocytů nejsou T-lymfocyty (a APC) nutné. Příkladem jsou některé polysacharidy. Dochází k tvorbě pouze IgM (nedochází k izotypovému přesmyku). Nevzniká žádná imunitní paměť. HLA-I antigeny • Exprimovány na všech jaderných buňkách. • Prezentují antigeny CD8+ lymfocytům. • Prezentované antigeny jsou produkty buněčné proteosyntézy. • Polypeptidové řetězce mají asi 10 aminokyselin. HLA-II antigeny • Exprimovány na profesionálních antigenprezentujících buňkách (monocyty a makrofágy, aktivované dendritické buňky, B-lymfocyty) • Antigeny jsou předkládány CD4+ buňkám • Antigeny jsou exogenního původu • Polypeptidové řetězce mají asi 20 aminokyselin Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier Vazba antigenu na HLA-I a HLA-II antigeny Prezentace endogenních antigenů na HLA-I Antigen je v proteasomu rozštěpen na krátké polypeptidy Endogenní antigen TAP MHC-I Jádro Golgiho aparát T-buňka TCR CD 8 Endoplazmatické retikulum Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier Vazba antigenního polypeptidu na molekulu HLA Specificita vazby peptidu na na HLA molekuly Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier 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 CD80/ CD86 CD 28 Aktivace 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 Aktivace TCR antigenem a superantigenem MHC class II Aktivační signál Superantigen T cell APC TRC Aktivační signál αβ α β αβ α β Antigen Superantigeny • Váží se na invariantní oblasti HLA-II antigenů a TCR. • Následkem vazby je polyklonální stimulace Tlymfocytů 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.