Imunitní systém ve zdraví a nemoci Imunitní systém ve zdraví a nemoci2 Specifická imunita doc. RNDr. Milan Číž, Ph.D. Imunitní systém ve zdraví a nemoci3 Specifická imunita (adaptivní, získaná) • k její aktivaci dochází později • objevuje se až po prvním styku s antigenem • specifické rozpoznání a reakce na antigen (protilátky, receptory) • imunitní paměť (lymfocyty) složky specifické imunity • humorální imunita (látková) - protilátky • buněčná imunita - lymfocyty Imunitní systém ve zdraví a nemoci4 B lymfocyty • B lymfocyty jsou typem bílých krvinek, které se podílejí na humorální imunitě adaptivního imunitního systému, protože se diferencují na plazmatické buňky a produkují protilátky • na povrchu mají receptory známé jako receptory B buněk (BCR) • BCR je makromolekulární komplex, který je tvořen IgM a IgD signálování lehký řetězec těžký řetězec Membránový IgM (BCR) rozpoznávání CD79 Imunitní systém ve zdraví a nemoci5 B lymfocyty Diferenciace B lymfocytů Rozpoznání antigenu indukuje expresi efektorových molekul T lymfocyty, které aktivují B buňky. Proliferace B lymfocytů Diferenciace na klidové paměťové buňky a plazmatické buňky vylučující protilátky TH buňka B buňka (aktivovaná) paměťová B buňka plazmatická buňka Imunitní systém ve zdraví a nemoci6 Protilátky Fc L H FR FR HV (CDR) HV (CDR) • bílkovinná povaha • imunoglobulinová rodina • imunoglobulinové domény • kovalentní disulfidické můstky • 5 izotypových tříd Funkce protilátek • protilátky mohou být přímo protektivní, pokud inhibují vazbu mikroorganizmu nebo toxinu na odpovídající buněčný receptor. • protilátky nepůsobí v izolaci, ale úzce spolupracují s jinými složkami imunitního systému. • neutralizace • opsonizace • aktivace komplementu Imunitní systém ve zdraví a nemoci7 Protilátky Struktura Ig: vazebné místo pro antigen epito p Imunitní systém ve zdraví a nemoci8 Protilátky Tvorba Ig: přeskupení genových segmentů pro Ig V 1-50 D 1-25 J 1-6 C m d g3 g1 a1 g2 g4 e a2 V C D J C V D J V D J Cm mRNA těžkého řetězce 7 23 9 7 12 99 12 7 9 23 7 Imunitní systém ve zdraví a nemoci9 Protilátky Tvorba Ig: přeskupení genových segmentů pro Ig V 1-50 D 1-25 J 1-6 C m d g3 g1 a1 g2 g4 e a2 V C D J C V D J V D J Cm mRNA těžkého řetězce 7 23 9 7 12 99 12 7 9 23 7 Imunitní systém ve zdraví a nemoci10 Protilátky Tvorba Ig • Alelická exkluze • platí pro těžké i lehké řetězce • jakmile proběhne úspěšná přestavba genů pro Ig řetězce na jednom chromozomu, zastaví se další pokusy na druhém chromozomu • každý B-lymfocyt produkuje současně jen jeden typ těžkého a jeden typ lehkého řetězce • Klonální restrikce • každý B-lymfocyt exprimuje pouze protilátky specifické pro jeden epitop a pokud se dále dělí, nepodstupuje další V/J nebo V/D/J přeskupování • B-lymfocyt a jeho potomstvo jsou identičtí ve své antigenní specifitě a v izotypu k nebo l řetězce Imunitní systém ve zdraví a nemoci11 Protilátky Reakce antigen-protilátka: základní pojmy • afinita - síla reakce mezi jednotlivou antigenní determinantou a jednotlivým vazebným místem protilátky. • avidita – je celková síla vazby mezi antigenem s mnoha antigenními determinantami a multivalentními protilátkami. • specificita – schopnost jednotlivé protilátky a jejího vazebného místa reagovat pouze s jednou určitou antigenní determinantou • křížová reaktivita – schopnost jednotlivé protilátky reagovat s více než jednou antigenní determinantou Ag 1 Ab Ag 2 Ab Ag 3 Ab Imunitní systém ve zdraví a nemoci12 Protilátky Primární a sekundární protilátková odpověď – imunitní paměť Ig I. II. Dny lag-fáze anti-A anti-B Imunitní systém ve zdraví a nemoci13 T lymfocyty • Existují dvě hlavní podskupiny T lymfocytů: • CD4+ pomocné T lymfocyty (TH) • CD8+ cytotoxické T lymfocyty (TC) • exprimují antigenní receptory nazývané αβ T buněčné receptory (TCR) • fungují jako mediátory buněčné imunity • dalším typem jsou CD4+ regulační T lymfocyty (Treg) inhibují imunitní reakce • T-lymfocyty jsou jedním z klíčových faktorů adaptivní imunitní odpovědi, protože receptory interagují s MHC komplexy na buňkách prezentujících antigen vystavených antigenům rozpoznávání signálování Imunitní systém ve zdraví a nemoci14 T lymfocyty Dozrávání T lymfocytů v brzlíku Slabá interakce s MHC Silná interakce s MHC / s vlastními antigeny Střední interakce s MHC selekce pozitivní negativní selekce Imunitní systém ve zdraví a nemoci15 T lymfocyty TH lymfocyty • TH1 lymfocyty: spolupráce s makrofágy a jejich stimulace k přeměně v aktivované makrofágy (zánětlivé T lymfocyty; přecitlivělost pozdního typu), obrana proti intracelulárním patogenům • TH2 lymfocyty: spolupráce s B lymfocyty, pomnožení daného klonu B lymfocytů a jejich diferenciace do plazmatických buněk • TH17 lymfocyty: spoluprácce s neutrofily, obrana proti extracelulárním patogenům • TH0 lymfocyty • TH3 lymfocyty Imunitní systém ve zdraví a nemoci16 T lymfocyty TC lymfocyty • cytotoxická granula (perforin, granzymy) • Fas-ligand • TNF-b (lymfotoxin) Tc lymfocyt uvolněný Tc lymfocyt perforiny granzymy TCR CD8 MHC I cílová b. umírající cílová b. antigenní peptid pór Imunitní systém ve zdraví a nemoci17 T lymfocyty Paměťové T lymfocyty • diferencují se z naivních T buněk v důsledku setkání s kompletním antigenem prostřednictvím MHC • jsou dlouhověké a mohou se rychle expandovat do velkého počtu efektorových T lymfocytů, když jsou znovu vystaveny antigenu, který je aktivoval • mohou exprimovat kterýkoli z CD4+ a CD8+ receptorů, ale častěji exprimují CD45RO • lze je dále rozdělit do podtypů: • centrální paměťové T buňky - obvykle exprimují CD44 a lze je nalézt v lymfatických uzlinách a periferním oběhu • efektorové paměťové T buňky: exprimují CD45RO a zůstávají v periferním oběhu a ve tkáních, terminálně se diferencují na efektorové T lymfocyty v přítomnosti specifického antigenu • tkáňově rezidentní paměťové T buňky: nevznikají v důsledku klonální expanze, je jich poměrně méně a většinou zůstávají v periferním oběhu Imunitní systém ve zdraví a nemoci18 Prezentace antigenů MHC antigeny (MHC = Major Histocompatibility Complex) HLA (člověk) • klasické MHC I – HLA-A, HLA-B, HLA-C • neklasické MHC I – HLA-E, HLA-F, HLA-G • MHC II – HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP H-2 (myši) B (kuřata) MHC I – všechny jaderné buňky organismu MHC II – buňky prezentující antigen MHC I MHC II a3 a1 a1a2 a2 b1 b2b2m Imunitní systém ve zdraví a nemoci19 Prezentace antigenů MHC antigeny • MHC I – peptidy jsou vázány svými konci • MHC II – peptidy jsou vázány po celé délce MHC I MHC II a1 C-konec N-konec a2 8 – 10 AK C-konec a1 vodíková vazba elektrostatické síly vodíková vazba elektrostatické síly N-konec b1 15 – 25 AK Figure 3-23, 3-25 Immunobiology, 6/e. (© Garland science 2005) Imunitní systém ve zdraví a nemoci20 Prezentace antigenů MHC antigeny Základní funkce MHC: • MHC I – vázat peptidové fragmenty produkované buňkou • MHC II – vázat peptidové fragmenty pohlcené buňkou • navázané peptidové fragmenty prezentovat T lymfocytům Imunitní systém ve zdraví a nemoci21 Prezentace antigenů MHC antigeny Základní funkce MHC: • MHC I – vázat peptidové fragmenty produkované buňkou • MHC II – vázat peptidové fragmenty pohlcené buňkou • navázané peptidové fragmenty prezentovat T lymfocytům Figure 8-27 Immunobiology, 6/e. (© Garland science 2005) Imunitní systém ve zdraví a nemoci22 Prezentace antigenů Prezentace peptidových fragmentů prostřednictvím MHC I Antigen Proteosyntéza Ubiquitinace Proteasom Peptidy Syntéza MHC I TAP Exocytóza MHC I-peptid MHC I-peptid Endoplazmatické retikulum Golgiho komplex Calnexin ERp57 Calreticulin Tapasin b2m a-řetězec Imunitní systém ve zdraví a nemoci23 Prezentace antigenů Prezentace peptidových fragmentů prostřednictvím MHC II ER Ii MHC II nově syntetizovaný protein post-Golgiho váček fagolyzosom fagosom lyzosom HLA-DM CLIP Imunitní systém ve zdraví a nemoci24 Prezentace antigenů Antigen prezentující buňky (APC) Fig. 9.13 Immunobiology, 9/e. (© Garland science 2017) Fig. 9.12 Immunobiology, 9/e. (© Garland science 2017) Imunitní systém ve zdraví a nemoci25 Prezentace antigenů Langerhansovy buňky Fig. 9.16 Immunobiology, 9/e. (© Garland science 2017) Imunitní systém ve zdraví a nemoci26 Prezentace antigenů Setkání T lymfocytů s antigenem Imunitní systém ve zdraví a nemoci27 Prezentace antigenů Setkání T lymfocytů s antigenem Specifický signál a ko-stimulátor MHC II TCR aktivovaný T-lymfocyt CD4 antigen Imunitní systém ve zdraví a nemoci28 Prezentace antigenů Setkání T lymfocytů s antigenem Ko-stimulační signál indukuje expresi CD152 CD152 inhibuje proliferaci T-lymfocytů naivní T-lymfocyt aktivovaný T-lymfocyt APC APC Imunitní systém ve zdraví a nemoci29 Děkuji za pozornost