Molekulární základy buněčné imunity. Buňky specifické a nespecifické imunity

Transkript

1 Molekulární základy buněčné imunity Buňky specifické a nespecifické imunity 1

2 Jekkyl & Hyde 2

3 Cíle buněčné imunity Viry Plísně Paraziti Cizí tkáně 3

4 Buňky - exekutoři 4

5 Diferenciace pluripotentní ní hematopoetické kmenové buňky kostní dřeně Diferenciace a funkční aktivace subpopulací lokální mediátory, kontaktní komunikace 5

6 Monocyty & Makrofágy 6

7 HLAVNÍ TYPY FAGOCYTUJÍCÍCH CH BUNĚK K SAVCŮ Profesionální fagocyty neutrofily (PMN leukocyty) žijí krátce monocyty makrofágy (MNC) žijí déle Paraprofesionální fagocyty dendritické buňky - APC fibroblasty, epiteliální buňky, glie 7

8 Dendritické buňky nezralé ve většině tkání pohlcení a processing Ag zralé nefagocytují po migraci do lymfoidních orgánů prezentují antigen naivním T buňkám Stimulace zrání dendritických buněk: mikrobi, jejich produkty a cytokiny 8

9 Dendritické buňky atrahují další imunitní buňky Makrofágy Neutrofily NK Nezralé dendritické buňky Lymfocyty 9

10 Mononukleární fagocyty Pojivová tkáň Plíce Trávicí ústrojí Játra Slezina CNS 10

11 MHC I a II CD13 (APN) Fc receptor RECEPTORY FAGOCYTŮ CD14 (váže LPS) hlavně monocyty, MF ztrácejí Receptory pro komplement Lektiny Enzymová výbava. 11

12 JAK FAGOCYTY ROZPOZNAJÍ PATOGEN Detekce konservovaných molekulárních struktur, nezbytných pro mikrobiální fyziologii PAMPs = pathogen-associated molecular patterns Nejsou unikátní pro patogeny Invariantní u všech mikroorganismů určité třídy 12

13 Příklady PAMPs: Lipopolysacharid (LPS) Gramnegativní bakterie Peptidoglykany Grampozitivní bakterie Glukany, manany kvasinky a plísně 13

14 PATTERN RECOGNITION RECEPTORS PRRs = Tool-like receptors (TLR 1-12) Sekretované váží PAMPs mikrobiálních povrchů, označí mikroby pro destrukci komplementem nebo fagocytózou Na buněčných površích aktivují po rozpoznání PAMPs signalizační dráhy indukující antimikrobiální efektorové odpovědi a zánět (IC Ca 2+, PKC. sekrece CK) 14

15 Rozeznání vlastního Infekce, transformace a stress indukují expresi molekulárních markerů - cílů NK, CD8+ a myeloidních buněk: Signály asistované sebevraždy MICA MHC class I-related chain A ULBP - UL16 binding protein 15

16 Zabíjení mikroba fagocytem 16

17 POHLCENÍ PATOGENU Fagosom (kyselé prostředí) + lysosom (enzymy) fagolysosom Některé patogeny inhibují fúzi RESPIRAČNÍ (oxidační) VZPLANUTÍ: Role NADPH oxidasy a pentosového cyklu, specifická aktivace, produkce úklid : O 2-, H 2 O 2 OCl -, OH. spont dismut a SOD: O 2- + O H + -> H 2 O 2 + O 2 myeloperoxidasa a glutathionperoxidasa eliminuje H 2 O 2 Defensiny, cathepsiny, antiproteasy 17

18 Výsledek fagocytosy Destruction phagocytosis degradation Influenza virus phagocytosis Persistence persistence HIV Replication phagocytosis replication Virulent HIV Dengue virus 18

19 Funkce MF: Souhrn Detekce mikrobiální invaze Zabránění šíření mikrobů, fagocytóza, tvorba granulomu, intracelulární zabití Atrakce buněk imunitního systému k místu infekce Antigen prezentující buňky (procesing a prezentace antigenu) Efektorové buňky zvýšená fagocytóza Účast v humorální imunitě 19

20 FAGOCYTY DVOUSEČNÝ MEČ EC uvolnění oxidantů a enzymů může poškodit tkáně Prozánětlivé mediátory TNFα a IL-1 indukují horečku, chátrání a septický šok AI onemocnění - prezentací mikrobiálních epitopů zkříženě reagujících s vlastními Ag Trojský kůň disseminace patogenů Persistentní infekce chronický zánět 20

21 T-lymfocyty vývoj v thymu, osídlují sekundární lymfatika, 70% Ly krve Buněčná specifická imunita Regulují další buněčné typy Specifitu zajišťuje membránový receptor TcR s CD3 Diferenciace vývoj CD výbavy Podle povrchových markerů a funkce - 4 subpopulace: Pomahačské (T H ), CD4 + Supresorové (T S ), CD8 + Cytotoxické (T C ), CD8 + Paměťové 21

22 T H Th1: Aktivace makrofágů s IC parazity. IFNg Th2: indukuje diferenciaci B buněk v plazmatické bb. IL4,5,10 Th1 a Th2 antagonismus! IL-2 - mocný proliferační faktor, rekrutuje bb likvidující Ag Autokrinně stimulovaná T H klonální expanse HIV usmrcuje T H - syndrom získané imunodeficience 22

23 Supresory potlačení imunitní reakce ukončení reakce po likvidaci Ag, ochrana před autoagresí!!!! navození imunotolerance!!!! Cytotox specificky ničí cíl exprimující Ag s MHC I perforin + granzym B - degradace DNA, apoptóza Fas ligand T C - vazba na FasR cíle K navození apoptosy nezbytná kontaktní interakce Memory produkovány během klonální expanze T dané specifity, přežívají po ukončení imunitní reakce zásoba klidových Ly nesoucích TcR s afinitou k Ag, při opětovné exposici stejného Ag tento rozpoznán a vázán paměťovými Ly; Akcelerace opakované odpovědi 23

24 B-Lymfocyty: Vývoj v tkáních analogických Bursa Fabricii ptáků, poté osídlují sec. lymfatické orgány; u savců kostní dřeň, GIT (Peyerovy plaky v ileu, appendixu) a tonzily Reakce Ag s membránovým Ig receptorem (BcR) Bez MHC restrikce, imunogenní i nenaporcované Ag B buňky (CD20 + ) maturují v: Plazmatické buňky Paměťové B-buňky 24

25 Paměťové B buňky Minoritní subpopulace Osídlují přednostně slizniční povrchy, čekají na Ag Po navázání Ag indukuje sec odpověď Expanze klonu potřebné specifity Plazmatické B buňky Abs Ig stejná specifita jako BcR B-Ly, jehož blastická transformace vedla ke vzniku plazmatických bb 25

26 NK cells, LGL Receptor? CD3-, CD8-, CD 56, CD16, Fc Krev, kostní dřeň, slezina, lymfatika Geneticky separátní Severe Combined ImmunoDeficiency NK OK! Překryvy účinků subpopulací, dynamika, Cytotoxicita bez MHC restrikce (protinádorová aktivita), dozor Lymphokine Activated Killer activity indukovaná protinádorová aktivita Protivirová obrana spíše funkční a diferenciační než Též Ab-Dependent Cellular Cytotoxicity (dříve atribut K cells, které dnes neexistují.) Secernujířadu cytokinů morfologické zákonitosti a rigidní linie 26

27 Buněčná odpověď Co kdo dělá s kým I. APC ingesce Ag, degradace, presentace v kontextu s MHC II (ne každý fragment Ag je imunogenní) Helper T buňka rozpozná kontext s MHC II Pouze T buňka interagující s APC exprimují IL 2R (zábrana nekontrolovanému množení klonu) Klonální selekce T buněk autostimulována IL 2 Klonální selekce T buněk stimulována IL1 z APC 27

28 Buněčná odpověď co kdo dělá s kým II. Cytotoxická T buňka rozpozná kontext MHC I s Ag nebo samotný cizí MHC I Aktivované Ly zpětně regulují MF (CSF, Ils, IF) Oboustranná komunikace 28

29 Fagocytóza Ma Ag vázaný na MHC II je zabudován do membrány APC rer patogenní částice (baktérie, viry) Ag fagolyzosom MHC II Antigen prezentující buňka lyzosom fagosom 29

30 IL-1 APC T H -Ly CD-3 MHC II Ag TCR CD-4 30

31 Klíčová role T H -lymfocytů IL-2 NK T H -Ly T C Plazmatické buňky Paměťové buňky B 31

32 Subcelulární instrumenty 32

33 T a B receptory 33

34 Analogie s imunoglobuliny: Společný předek? 2 glykosylované polypeptidickéřetězce (α,β,γ,δ), C a V doména na obou Somatická rekombinace VDJ (RAG 1,2, rekombináza V/(D)/J.) Klonální varianty Konfekce pro každý případ T: Funkční asociace s CD3 (komplexní aktivační molekula Tcells) Stimulace BCR i TCR: hydrolýza fosfatidylinositolbisp fofolipasou DAG a IP3 IC Ca2+ - PKC transkripční faktory sekrece cytokinů, GF 34

35 CD8 T cytotoxické, T supresorové S dalšími T receptory rozpoznává MHC I Tyrosinkinasová signalisace 35

36 CD4 Transmembránový monomerní glykoprotein T H Rozpoznává s dalšími T receptory MHC II Tyrosinkinasa Receptor HIV.. A koreceptory..cds, ICAMs etc a mnoho spekulací 36

37 Kostimulační molekuly Pozitivní i negativní CD80, 86, 87, 40 atd Kontext a komunikace mezi APC A Tc Terapeutické cíle! 37

38 Downregulace T buněčné odpovědi Aktivní proces apoptosa T buňky exprimují Fas Fas ligand na stejné či jiné buňce Porucha: chronické záněty, AI 38

39 Hlavní histokompatibilní komplex MHC (Human Leukocyte Ags - HLA) Antigen předkládající buněčné znaky Odlišení vlastního od cizího MHC I Odlišení APC - buněk od ostatních: MHC II Přežít jen ti, kdo správně rozpoznávají ne vždy Duplikace a mutace genového rodiče? Jednovaječná dvojčata identická MHC III komplement nemembránové molekuly Složitá nomenklatura a organisace genů. 39

40 Geny HLA jsou nejvíce polymorfní ze všech známých systémů Známy desítky alelických variant každého typu Z těchto variant každý dědí v každém typu 2 alely, což dohromady tvoří tisíce možných kombinací. 40

41 klasické MHC I neklasické MHC I HLA-A, HLA-B, HLA-C HLA-E, HLA-F, HLA-G MHC II HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP Haplotyp je kombinace alel každého HLA locusu na jednotlivém chromozomu. 41

42 Základní funkce MHC: vázat peptidové fragmenty produkované buňkou (MHC I) vázat peptidové fragmenty pohlcené buňkou (MHC II) navázané peptidové fragmenty prezentovat T-lymfocytům OBRATLOVCI 42

43 Ag a HLA antigeny, předkládány imunitnímu systému v kontextu s HLA molekulami, pocházejí jednak z extracelulárního prostředí (vnější antigeny), jednak jsou lokalizovány uvnitř buňky (vnitřní antigeny) povaha vnitřních a vnějších antigenů se výrazně liší, každý indukuje zcela jiný typ imunitní reakce vnitřní antigeny jsou prezentovány v souvislosti s HLA I. třídy vnější antigeny jsou prezentovány v souvislosti s HLA II. třídy 43

44 MHC I: Transplantační antigeny Autologní transplantace: lze, allo a heterologní: těžko Lokusy vysoce polymorfní v populaci jednoho species, udržuje genetickou rozlišnost 2 řetězce Transmembránové glykoproteiny všech jaderných (málo CNS) buněk Struktura pro rozpoznávání a vazbu Presentace IC Ags (viry, Neo) opracovaných proteasomy Presentace Ag fragmentů pro CD8 T ly HLA restrikce Superrodina s MHC II, Ig, T receptory a řadou CD 44

45 MHC II Heterodimer, 3 typy DR, DQ, DP Polymorfie (interindividuální) Exprese na B ly, aktivovaných T ly, APC, někdy anomální exprese jinými aktivovanými buňkami Předkládání Ag pro T CD4 cells Komunikace mezi imunitními buňkami Presentace EC Ags opracovaných v endosomech 45

46 HLA a nemoc Nejasná příčina a PF mechanismus - hypothesy Dědičné se slabou penetrací relativní rizika Spojeny s dalšími imuno abnormitami Malý nebo žádný vliv na reprodukci Individuální podoba alelická forma (zejména HLA II) význam pro vnímavost některých chorob - IDDM, sprue, revmatologická onemocnění vs Protekce před jinými - malárie 46

47 47