HLAVNÍ HISTOKOMPATIBILNÍ KOMPLEX. HLAVNÍ HISTOKOMPATIBILNÍ KOMPLEX Uební texty 3. LF UK

Transkript

1 HLAVNÍ HISTOKOMPATIBILNÍ KOMPLEX Uební texty 3. LF UK MHC poprvé rozpoznán pi transplantacích v souvislosti s tkáovou sluitelností (histokompatibilitou), proto název major h i s t o c o m p a t i b i l i t y complex 1958: J. Dausset + F. Rapaport objev histokompatibilních Ag na leukocytech MHC glykoproteiny: molekuly lokalizované na povrchu buky, ve své vazebné štrbin prezentují peptidy (antigeny)t lymfocytm a tak zajišují rozpoznání Ag imunitním systémem a spuštní imunitní reakce u obratlovc Dlení MHC gp do 2 tíd podle struktury, funkce a pvodu prezentovaných peptid MHC GLYKOPROTEINY I. TÍDY PVOD PEPTID ASOCIOVANÝCH S MHC I: cytosol (endogenní peptidy) VÝSKYT: všechny jaderné buky (nemají zralé erytrocyty!!!) rzná míra exprese MHC I ( u bb. imunitního systému, u bb. jater, sval) Klasické: HLA-A, -B,-C Neklasické: HLA-E, -F, -G (exprese omezena pouze na nkteré buky, nap. HLA-G: pítomné na trofoblastu) Molekuly svou strukturou podobné MHC I: CD1 STRUKTURA: 2 polypeptidové etzce, nekovalentn asociované transmembránový etzec α složený ze 3 podjednotek (α 1 α 2 α 3 ) nekovalentn asociovaný β 2 mikroglobulin vazebné místo pro peptidy: N-terminální doména mezi podjednotkami α 1 α 2 AKTIVOVANÉ T LYMFOCYTY: interakce s CD8+ T lymfocyty (Tc) MHC GLYKOPROTEINY II. TÍDY PVOD PEPTID ASOCIOVANÝCH S MHC II: endosom (exogenní peptidy) VÝSKYT: APC (antigen prezentující buky: monocyty, makrofágy, dendritické buky v lymfatických i nelymfatických orgánech, Langerhansovy buky v kži, Kuppferovy buky v játrech, mikrogliální buky CNS, B lymfocyty); za fyziologických okolností výskyt MHC II pouze na APC HLA-DR, -DP, -DQ STRUKTURA: 2 polypeptidové etzce, nekovalentn asociované transmembránový etzec α složený ze 2 podjednotek (α 1 α 2 ) transmembránový etzec β složený ze 2 podjednotek (β 1 β 2 ) vazebné místo pro peptidy: N-terminální doména mezi podjednotkami α 1 β 1 1

2 AKTIVOVANÉ T LYMFOCYTY: interakce s CD4+ T lymfocyty (T H ) Patogeny cytosolu Intravezikulární patogeny Extracelulární patogeny a toxiny Degradace Cytosol Endocytované váky Endocytované protein v (nízké ph) (nízké ph) Peptidy se váží na MHC gp I MHC gp II MHC gp II Peptidy CD8+ CD4+ CD4+ prezentovány T buky T buky T buky Úinek na buku Smrt buky prezentující peptid Aktivace makrofágu zabití intravezikulární bakterie, patogenu váky Aktivace B bunk sekrece Ab eliminace extracelulárních bakteií a toxin Píklady intravezikulárních patogen: bakterie Mycobacterium leprae, M. tuberculosis, parazité Leishmania spp, Toxoplasma gondii (žijí a množí se v makrofázích). FUNKCE MHC GLYKOPROTEIN Vazba peptidových fragment protein pocházejících ze 2 bunných kompartment: 1) MHC I: cytosol; proteiny produkované bukou 2) MHC II: vezikuly; proteiny bukou pohlcené Transport peptidových fragment protein na povrch buky Prezentace peptidových fragment protein T lymfocytm Rozpoznávání cizí x vlastní: organismus velmi citlivý na rozpoznávání molekul HLA (vlastnost T lymfocyt získaná v thymu) Výbr sexuálního partnera a preference páení jedinc s odlišným haplotypem MHC gen VAZBA PEPTIDOVÝCH FRAGMENT S MHC GLYKOPROTEINY Ob tídy MHC gp musí vázat peptidový fragment (Ag), aby mohly být stabiln exprimovány na bunném povrchu: vazba MHC-Ag stabilizuje danou konformaci 1) MHC gp I. tídy: vazebné místo pro peptid uzavené délka vázaného peptidového fragmentu: 8-10 aminokyselin pvod prezentovaného Ag endogenní (z cytosolu) 2) MHC gp II. tídy: vazebné místo pro peptid otevené délka vázaného peptidového fragmentu: více aminokyselin pvod prezentovaného Ag: exogenní (z endosomu) 2

3 VAZBA PEPTID + MHC gp I KDE? endoplazmatické retikulum (ER) PROTEOSYNTÉZA MHC GP I: v endoplazmatickém retikulu asociace podjednotek α a β 2 m PREZENTOVANÝ PEPTID: proteosyntéza buky, protein oznaený ubiquitinem proteazom: štpení proteinu na peptidy vstupují peptidovou pumpou (TAP: transporters associated with antigen processing) do endoplazmatického retikula vazba Ag s MHC I; disociace TAP Golgiho aparát transport na povrch buky, prezentace Ag CD8+ T lymfocytm PVOD PEPTIDOVÉHO FRAGMENTU: normální produkt bunné proteosyntézy cizorodý produkt syntetizovaný podle virové genetické informace produkt nádorov zmnné buky VAZBA PEPTID + MHC gp II KDE? endosom PROTEOSYNTÉZA MHC GP II: v endoplazmatickém retikulu asociace podjednotek α a β + obsazení vazebného místa pro Ag invariantním etzcem Ii Golgiho komplex transportní sekrení váek PREZENTOVANÝ PEPTID: fagocytóza nebo endocytóza cizorodého materiálu APC (antigen prezentující bukou) endosomální váky s pohlceným materiálem: proteolytické štpení (úast proteáz, pedevším katepsinu S) na peptidové fragmenty fúze endosomu s transportním vákem z Golgiho aparátu obsahujícím komplex (MHC gp II + Ii): nízké ph, proteolytické štpení invariantního etzce Ii, ve vazebné štrbin setrvává krátký peptidový fragment CLIP vazba HLA-DM na (MHC gp II + CLIP) komplex uvolnní vazebného místa pro exogenní peptidové fragmenty vazba Ag s MHC II transport na povrch buky, prezentace Ag CD4+ T lymfocytm 3

4 PVOD PEPTIDOVÉHO FRAGMENTU: pohlcené pestárlé buky vlastního organismu pohlcené cizorodé mikroorganismy PREZENTACE NEPEPTIDOVÝCH BAKTERIÁLNÍCH ANTIGEN Neklasické MHC I glykoproteiny: CD1: prezentace glykolipid γδ T bukám (CD1 opouští ER bez navázaného peptidového fragmentu, vazba antigenu v endolysozomálním kompartmentu) GENOVÝ KOMPLEX MHC (HLA GENY) HLA (human leukocyte antigens histocompatibility antigens) systém tvoen molekulami, které jsou produkty souboru gen lokalizovaných na krátkém raménku lidského 6. chromosomu (6p21.3) CHARAKTERISTIKA MHC KOMPLEXU kodominantní ddinost: geny jsou exprimovány od obou rodi polygenní: pro každou tídu MHC molekul nkolik gen 3 tídy α etzc MHC I: HLA-A, -B, -C 3 páry gen pro α a β etzce MHC II: HLA-DR, -DP, -DQ polymorfní: výskyt každého genu v mnoha variantách (alela: konkrétní forma genu) OBSAH MHC KOMPLEXU: geny pro MHC gp I, II a III tídy 200 gen geny pro α etzec MHC I, α a β etzce MHC II (geny pro β 2 m a Ii lokalizovány na 15 a 5 chromosomu) V rámci MHC 4 samostatné genové lokusy (A, B, C, D), které jsou velmi polymorfní geny alelické: v populaci ada rzných forem téhož genu, všechny alely kodominantní konkrétní forma HLA alel uruje, které peptidy budou prezentovány T bukám alely v lokusech íslovány (p. HLA-A1, HLA-Cw1; w alela není dosud definitivn uznaná WHO) HLA antigeny I kódované lokusem A, B, C HLA antigeny II kódované lokusem D HLA antigeny III kóduje lokus mezi HLA I a II: obsahuje geny, které se nepímo úastní histokompatibility III (geny pro komplement, TNF, podjednotky proteasom a peptidových pump, HSP) 4

5 POLYMORFISMUS MHC GLYKOPROTEIN Vtšina MHC gp vykazuje extrémní polymorfismus (výjimky: neklasické MHC gp I. tídy, HLA-DR α etzec) desítky až stovky alelických forem jednotlivých izotyp alelické formy se liší zámnami 1-nkolika aminokyselin ve vazebném míst pro peptidové fragmenty nebo blízko tohoto místa rzné alelické formy váží peptidy s uritým vazebným motivem (nejdležitjší: 1-2 AK u konc peptidu) Píklady vazebných motiv peptid pro interakci s MHC gp I MHC gp I Motiv HLA-A1 x-x-asp-x-x-x-x-x-tyr HLA-A2.1 x-leu-x-x-x-x-x-x-leu(val) HLA-A11 x-val-x-x-x-x-x-x-lys HLA-A24 x-tyr-x-x-x-x-x-x-leu(phe) HLAB7 x-pro-arg-x-x-x-x-x-leu HLA-B27 x-arg-x-x-x-x-x-x-lys(arg) význam polymorfismu gen MHC: na úrovni jedince a populace: typ peptid prezentovaných T bukám komplikace pi orgánových transplantacích každý lovk exprimuje minimáln 3 odlišné MHC I a 3-4 odlišné MHC II: ve skutenosti mnohem více vlivem polygennosti, polymorfismu, kodominantní ddinosti a heterozygotnosti populace umlé potlaení polymorfismu: inbrední kmeny laboratorních zvíat 5

6 MHC RESTRIKCE Odlišuje T lymfocyty od B lymfocyt: B lymfocyt: schopen rozpoznávat Ag pímo T lymfocyt: rozpoznává Ag pouze ve vazb s MHC gp T lymfocyty ve své funkci odkázány na MHC gp FAKTORY SPRÁVNÉ PREZENTACE Ag A SPUŠTNÍ IMUNITNÍ REAKCE 1) geneticky urený typ MHC gp mže vázat uritý okruh peptid (kotvící AK zbytky vazebné štrbiny ovlivují, která sekvence vázaných peptid bude vhodná pro vazbu, zachována uritá variabilita) 2) potenciál vázaných peptid se zvtšuje díky ad lokus (HLA-A, -B, -C, -DR, -DQ, -DP) 3) MHC polymorfismus zajišuje velké množství alel v populaci (p. HLA-B1 studie zjistila 100 alel daného lokusu v populaci) vtšina jedinc v populaci: heterozygoti polymorfismus: efektivní obrana proti mikrobiálním patogenm problémy pi transplantacích VZTAH MEZI HLA A NKTERÝMI CHOROBAMI Vtšina, ale ne všechna onemocnní na autoimunitním základu abnormální imunitní odpov namíená proti jednomu nebo více autoantigen P.: Ankylózující spondylitida velmi siln asociována s HLA-B27 haplotypem (v Norsku více než 95% nemocných je HLA-B27 pozitivních). Podobn má velmi silnou vazbu na HLA-B27 Reiterv syndrom. HLA geny v mnohých pípadech pispívají spolen s dalšími genetickými a vnjšími faktory ke vzniku predispozice pro rzná onemocnní. HYPOTÉZY VZTAHU HLA A NKTERÝCH ONEMOCNNÍ HYPOTÉZA IMITACE (mimicry hypothesis): antigeny uritého patogenu napodobují HLA jedinec patogen nerozezná zvýšená citlivost k infekci daným patogenem (p. antigen Klebsielly imituje HLA-B27 iniciace vzniku ankylózující spondylitidy) RECEPTOROVÁ HYPOTÉZA (receptor hypothesis): HLA jsou receptory nebo jsou nutné pro expresi receptor pro patogeny, hormony, léky (p. HLA-B*08 je pravdpodobn nutný pro expresi receptoru pro gluten celiakie) HYPOTÉZA NEODPOVÍDAVOSTI (Ir-gene hypothesis): neodpovídavost jedinc na urité kritické epitopy patogen, které jsou pravdpodobn zodpovdné za vznik onemocnní HYPOTÉZA ZM NY SAMA SEBE (altered-self hypothesis): agens zodpovdné za vznik onemocnní zmní molekuly pacientova tla tak, že jsou považovány za cizí a stanou se cílem útoku imunitního systému 6

7 ASOCIACE N KTERÝCH ALELICKÝCH FOREM HLA S AUTOIMUNITNÍMI A DALŠÍMI ONEMOCN NÍMI Onemocnní REVMATOLOGICKÁ ONEMOCN NÍ HLA marker Relativní riziko Bechtrevova choroba (Ankylózující spondylitida) Reiterv syndrom Akutní pední uveitida Revmatoidní artritida SLE ORGÁNOV SPECIFICKÉ AUTOIMUNITNÍ ENDOKRINOPATIE Chronické zántlivé onemocnní pátee a SI skloubení Artritida sdružená s nebakteriální uretritidou nebo cervicitidou, konjunktivitidou a mukokutánními lézemi Autoimunitní onemocnní asnatého tlesa a duhovky. Autoimunitní chronické zántlivé onemocnní kloub. Chronické zántlivé systémové onemocnní s poruchou regulace imunity. Nadmrné ukládání imunokomplex do tkání. B27 87,4 B27 37,0 B27 10,4 DR4 4,2 DR3 5,8 Diabetes mellitus I. typu (závislý na inzulínu) Autoimunitní endokrinopatie; autoprotilátky proti β-bukám pankreatu. DR3 DR4 DR2 3,3 6,4 0,19 Gravesova-Basedowova choroba Hashimotova tyreoiditida Autoimunitní endokrinopatie; autoprotilátky proti TSH receptorm. Nejastjší píina hypertyreózy. Autoimunitní endokrinopatie; autoprotilátky proti tyreoglobulinu. DR3 3,7 DR11 3,2 7

8 Onemocnní HLA marker Relativní riziko DALŠÍ ORGÁNOV SPECIFICKÉ AUTOIMUNITNÍ POTÍŽE Celiakie (glutenová entoropatie) Autoimunitní choroba GITu. Porucha stevního vstebávání, nesnášenlivost glutenu (lepku); autoprotilátky proti gliadinu. DR3 DR7,11 10, Myastenia gravis Autoimunitní onemocnní CNS; autoprotilátky proti ACh receptorm. DR3 B8 2,5 3,4 Goodpasturev syndrom Autoimunitní choroba ledvin;autoprotilátky proti bazální membrán alveol a glomerul. DR2 15,9 Roztroušená skleróza Autoimunitní onemocnní CNS; autoprotilátky proti bazickému myelinovému proteinu. DR2 Dw4 DQ6 4,1 Narkolepsie Pemphigus vulgaris (židovská populace) Psoriasis Syndrom opakovaných záchvat spánku, náhlých ztrát svalového tonu(kataplexie), spánkových obrn a hypnagogických halucinací. Píina neznámá. Autoimunitní onemocnní kže; autoprotilátky proti intracelulární hmot dlaždicového epitelu. Chronické kožní onemocnní s poruchou rohovatní povrchových vrstev kže. Píina neznámá. DR2 16,9 DR4 14,4 B13, Bw17, Cw6 13,3 Subakutní tyreoiditida Autoimunitní endokrinopatie; B35 13,7 INFEKNÍ ONEMOCN NÍ Lepromatózní leprózy Tžká forma malárie Infekní onemocnní vyvolané acidorezistentním bacilem Mycobacterium leprae Parazitární onemocnní vyvolané prvoky Plasmodium spp. DR2 B53 0,61 8

9 Onemocnní MALIGNITY HLA marker Relativní riziko Hodgkinv lymfom Akutní lymfatická leukémie NEIMUNITNÍ POTÍŽE Idiopatická hemochromatóza Chronické onemocnní s proliferací lymforetikulární tkán. Rychle progredující onemocnní charakterizované náhradou normální kostní den blastovými bukami klonu malign transformovaných bunk vycházejících z hematopoetické kmenové buky. Nadmrné ukládání železa do tkání vedoucí k jejich poškození. A1 1,4 A2 1,4 A3 8,8 Relativní riziko: kolikrát astji se onemocnní vyskytuje u osob s daným HLA markerem v porovnání s frekvencí výskytu onemocnní u osob bez tohoto HLA markeru DOPORUENÁ LITERATURA: V eštin: Hoejší V., Bartková J.: Základy imunologie, 2. vydání, Triton 2002 Fuíková T.: Klinická imunologie v praxi, 2. vydání, Galén 1997 MSD kompendium klinické medicíny The Merck Manual, 16. vydání, X-Egem 1996 Jílek P.: Základy imunologie, Ewopharma s.r.o V anglitin ( Roitt I., Brostoff J., Male D.: Immunology, 6. vydání, Mosby 2001 Janeway C.A., Travers P., Walport M., Shlomchik M.: Immunobiology (The immune system in health and disease), 5. vydání, Garland Publishing