Mechanismy specifické buněčné imunity Jiří Litzman 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. 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 vziká pool 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 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. S0241X-001-f004 Downloaded from: StudentConsult (on 15 July 2006 09:09 AM) © 2005 Elsevier top_logo Dvě větve adaptivní imunity T lymfocyty – centrální role v řízení imunitní odpovědi Antigen prezentujívcí buňka Antigen Th lymfocyt B-lymfocyt Tc lymfocyt Granulocyt Macrofág NK NK cell 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. 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 Vývoj TH1 a TH2 lymfocytů Bakterie TH 1 TH 0 TH 2 Makrofágy NK buňky Žírné buňky 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 TGF-b a IL-6. •Produkuji IL-17A , IL-17F a IL-23. •Mají význam v obraně proti extracelulárním patogenům. •Patogeneticky se uplatňují při chronických zánětlivých procesech a vzniku některých autoimunitních chorob ( ?Crohnova choroba, ?Revmatoidní artitida). 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 Treg lymfocyty •Samostatná subpopulace přirozeně regulačních buněk. •Vývoj v thymu, za určitých okolností je možný vývoj i v periferii. •Jsou CD4+CD25+. •Tvoří asi 5-10% CD4+ lymfocytů. •Zajišťují autoleranci, brání rozvoji autoimunitních chorob. •Zajištují ale také „autotoleranci“ nádorových buněk. • Aktivace T-lymfocytů HLA-I antigeny •Exprimovány na všech jaderných buňkách •Prezentují antigeny CD8+ lymfocytům •Prezentované antigeny jsou produkty buněčné proteosyntézy •Polypeptidové řetězca mají asi 10 amínokyselin • 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 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-f009 Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier top_logo Vazba antigenního polypeptidu na molekulu HLA 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 Pro stimulaci lymfocytů jsou vždy mutné nejméně 2 signály 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 CD80/86 CD 28 Aktivace DENDRITICKÉ BUŇKY MUSÍ BÝT PRE-STIMULOVÁNY SIGNÁLY NEBEZPEČÍ ABY BYLY SCHOPNY AKTIVOVAT T LYMFOCYTY 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 Cytokiny složitost imun Cytokiny •Působky, „tkáňové hormony“, hlavní regulátory buněk imunitního systému. •Produkty buněk imunitního systému působící hlavně opět v imunitním systému. •Působí prostřednictvím specifických receptorů. •Účinek autokrinní, parakrinní, endokrinní. •Obvykle krátký biologický poločas •Názvosloví: –IL-1 - IL-38 (?) –Historické názvy: interferony, TNF, CSF.. Cytokiny •Obvykle produkovány různými skupinami buněk, ale často je určitá skupina „hlavním producentem“. •Pleiotropní efekt. •Vytvářejí funkční cytokinovou síť. •Jeden cytokin má často jak stimulační, tak tlumivý efekt. Funkce cytokinů •Prozánětlivé cytokiny: IL-1, IL-6, TNF-a, IL-18 •Stimulace makrofágů: IFN-g •Stimulace granulocytů: chemokiny (včetně IL-8) •Stimulace T-lymfocytů: IL-2 •Stimulace B- lymfocytů, produkce protilátek: IL-4, IL-5, IL-10, BAFF •Proliferace progenitorových buněk: IL-3, GM-CSF, M-CFS •Negativní regulátory: IL-10, IL-13, TGFb Protilátky – imunoglobuliny •Jsou produkována B- lymfocyty a především jejich posledním vývojovým stupněm – plazmatickými buňkami. •Zajišťují rozpustnou (humorální) složku specifické imunity. schema2.png Aktivace imunitního systému antigenem B-cell receptor Antigen Tvorba protilátek Interleukin 4,5,6 Aktivace B-buněk Interleukin 4 Antigen prezentující buňka B cell peptid DC80/86 MHCII CD28 Th0 T Cell Th2 T Cell Interleukin 4 Struktura molekuly protilátky •2 identické těžké řetězce (H) a 2 identické lehké řetězce (L) spojené disulfidickými můstky •strukturně podobné domény (110-120 AK): 2 u lehkých řetězců, 4-5 domén u těžkých řetězců •lehký i těžký řetězec –variabilní oblast (VH a VL); N-konec •každá oblast obsahuje 3 hypervariabilní úseky (6-10 AK) •vazba antigenu –konstantní oblast (CL, CH1-CH3/CH4); C-konec •CL - izotyp kappa, lambda •CH - izotyp (třída) protilátky (IgG, M, A, E, D), podtřídy • - membránově vázaná nebo sekretovaná forma • - biologické (efektorové) funkce protilátky •flexibilita vazebné části – pantová oblast mezi CH1 a CH2 IgG Imunoglobulinová molekula Variabilní oblast Ig molekuly váže antigenní epitop vazebná část protilátky Třídy imunoglobulinů Třídy a podtřídy imunoglobulinů Izotyp Podtřídy Koncentrace v séru Biol. poločas Funkce IgM - 0,9-2,5 g/l 6 d Receptor pro antigen (naivní B lymfocyty); primární odpověď; aktivace komplementu IgD - Stopa 3 d Receptor pro antigen (naivní B lymfocyty) IgG IgG1-4 8-18 g/l (převaha IgG1) 21 d Sekundární odpověď; neonatální imunita; aktivace komplementu; opsonizace; neutralizace IgA IgA1,2 0,9-3,5 g/l 6 d Slizniční imunita; opsonizace IgE - 0,0003 g/l 2 d Obrana proti parazitům; reakce časné přecitlivělosti IgG1-4 •nejhojnější protilátka v séru, intersticiální tekutině •největší zastoupení má podtřída IgG1 •výskyt ve formě monomeru •nejdelší poločas (21 d) •přestup přes placentu • •klíčová úloha v sekundární imunitní odpovědi •aktivace komplementu, opsonizace, neutralizace • S23895-003-f001a IgG IgM •vázaný na membránu ve formě monomeru – receptor na B lymfocytech – po navázání antigenu zprostředkuje aktivaci B lymfocytů, důležitý pro vývoj B lymfocytů •rozpustný ve formě pentameru (hexameru) – 10 (12) vazebných míst • •zajišťuje primární imunitní odpověď •účinná aktivace komplementu IgM Molekula IgM (pentamer) S23895-003-f001b IgM vázané na membránu - receptor Protilátková imunitní odpověď IgA1,2 •slizniční forma (dimer) – významná úloha ve slizniční imunitě (neutralizace, opsonizace; neaktivuje C) –produkován plazmatickými buňkami a B lymfocyty v submukóze –transportován na slizniční povrch pomocí transportního Fc receptoru (poly-Ig-receptor) –transport přes epitel transcytózou: endocytóza – přeprava v transportním váčku – fúze s luminální membránou – odštěpení z receptoru proteolýzou –část poly-Ig-receptoru zůstává po uvolnění na slizniční povrch součástí dimeru IgA = sekreční komponenta – zajišťuje rezistenci vůči proteázám •sérová forma (monomer, dimer, trimer) – opsonizace Dimerické IgA Sekreční IgA (dimer) D:\SCContent\9781437715286\graphics\fullsize\S9781437715286-013-f008.jpg Transcytóza IgA IgE •V séru se vyskytuje ve velmi nízkých koncentracích (10-4 g/l). •Zvýšené hladiny nacházíme při parazitárních a alergických onemocněních. •Váže se na receptor pro IgE na žírkých buňkách. •Pokud se takto navázaný IgE setká se svým antigenem (alergenem) dojde k aktivaci žírné buňky a vzniku alergické reakce. •Fyziologicky hraje roli v obraně proti parazitům. • 2x těžké řetězce ε 2x lehké řetězce κ nebo λ Variabilní část (vazba Ag ) Konstantní část (Fc fragment) Biologické funkce imunoglobulinových molekul •Aktivace komplementového systému (IgG, IgM) •Opsonizace (zejména IgG, též IgA) •Neutralizace antigenů (IgG, IgA, IgM) •Zábrana adherence (IgA, IgG) •Aglutinace, precipitace (IgG, IgM) •Degranulace žírných buněk (IgE) •Přechod placentou (IgG) •Imunoregulace (zejména IgG) •Fenomén ADCC ( IgG) •