Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Hlavní histokompatibilní komplex
imunologicky významná oblast genomu obratlovců
funkce: presentace antigenu specifickému receptoru T lymfocytů – TCR rozpoznává antigeny vázané v komplexu s polymorfními MHC glykoproteiny, nebo nepolymorfními molekulami CD1
MHC gp I
výskyt: na povrchu všech jaderných buněk
funkce: presentace endogenního antigenu produkované buňkou (virové antigeny)
isotypy klasických MHC gp Ia: HLA-A, HLA-B, HLA-C
isotypy neklasických MHC gp Ib: HLA-E, HLA-F, HLA-G
CD1 (presentace lipidových molekul)
MHC gp II
výskyt: na povrchu APC (dendritické buňky, monocyty/makrofágy, B lymfocyty)
funkce: presentace pohlceného antigenu
isotypy: DR, DQ, DP
Struktura MHC gp I a MHC gp II
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
MHC gp I MHC gp II
α2
α1
α3
β2 mikroglobulin
α1
α2 β2
β1
α β
Vazba peptidů na vazebná místa MHC gp I a II
Hořejší V., Bartůňková J. (2009): Základy imunologie, 4. vydání, Triton Praha, 75.
Biosynthesa komplexů MHC gp I
Hořejší V., Bartůňková J. (2009): Základy imunologie, 4. vydání, Triton Praha, 77.
Biosynthesa komplexů MHC gp II
Hořejší V., Bartůňková J. (2009): Základy imunologie, 4. vydání, Triton Praha, 78.
Lidský genový komplex MHC
B
C
(X)
E
A
N
G
F
NO
TC
H3
CY
P21B
C4B
C4A
CY
P21A
BF
C2
HS
P70
LT
B
LT
A
TN
F
DP
B2
DP
A2
DP
B1
DP
A1
DN
A
DM
A
DM
B
L8M
2
TA
P1
Rin
g9
LM
P7
TA
P2
DO
B
DQ
B2
DQ
A2
DQ
B1
DQ
A1
DR
B1
DR
B2
DR
B3
DR
A1
DP DN DM DO DQ DR
telomera
centromera
lidský chromosom 6
Fyzikálně-chemické vlastnosti lidských
imunoglobulinů
vlastnost typy a subtypy imunoglobulinů
IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 IgM IgA1 IgA2 sIgA IgD IgE
těžký řetězec γ1 γ2 γ3 γ4 μ α1 α2 α1/α2 δ ε
konc. v seru (mg·ml-1) 9 3 1 0,5 1,5 3,0 0,5 0,05 0,03 5·10-5
sedimentační konstanta 7s 7s 7s 7s 19s 7s 7s 11s 7s 8s
mol. hmotnost (·103) 146 146 170 146 970 160 160 385 184 188
biol. poločas (dny) 21 20 7 21 10 6 6 7 3 2
karbohydráty (%) 45 45 45 45 80 42 42 ? 75 50
fixace komplementu ++ + +++ - +++ - - - - -
průchod placentou + + + + - - - - - -
vazba na protein A +++ +++ - +++ - - - - - -
vazba na protein G +++ +++ +++ +++ - - - - - -
sIgA - dimerní forma IgA
Povaha interakcí antigenu s protilátkou
nekovalentní krátkodosažné vazebné síly:
vodíkové vazby
elektrostatické interakce
van der Waalsovy síly
hydrofobní interakce
komplementarita epitopu a vazebného místa protilátky
asociační konstanta Kas = k1/k2= [Ab][Ag]/[Ab-Ag] (106-1010 lmol-1)
afinita
avidita
Organisace lidských genů kódujících Ig řetězce
V1 V2 V3 Vn-1 Vn Vn-2 D1 D2… Dn J1 J2…. J9 Cμ Cδ Cγ1 Cγ3 ψε Cα1 ψγ Cγ2 Cγ4 Cα2 Cε
~100 VH ~50 D
V1 V2 V3 Vn-1 Vn Vn-2 J1 J2…. J5 Cκ
~70 Vκ
V1 V2 V3 Vn-1 Vn Vn-2 J1 Cλ1 J2 Cλ2 J3 Cλ3
~30 Vλ 9 párů J-Vλ (4 funkční)
IgH (lidský chromosom 14)
Igκ (lidský chromosom 2)
Igλ (lidský chromosom 22)
Přeskupování genů pro těžké Ig řetězce
V2D3J3 J9 Cμ Cδ
V2D3J3Cμ V2D3J3Cδ
V1 V2 V3 Vn-1 Vn-2 Vn J9
Cμ Cδ D1 D3 D2 J3
V1 V2 V3 Vn-1 Vn-2 Vn D1 D2 D3 D4…Dn J1 J2 J9 J3 J4 Cμ Cδ
zárodečná konfigurace
po DJ-přeskupení
po VDJ-přeskupení
V2D3J3 J9 Cμ Cδ
primární transkript RNA
dvě možné RNA
po alternativním sestřihu
Struktura pre-BCR
Hořejší V., Bartůňková J. (2009): Základy imunologie, 4. vydání, Triton Praha, 129.
Cytokiny regulující isotypový přesmyk
Isotyp protilátky cytokin
IgA IL-5, TGF-β
IgG1 IL-4
IgG2a INF-γ
IgG3 INF-γ
IgG4 IL-13
IgE IL-4
Diferenciace B lymfocytů
M B
B
B
B
B
kmenová buňka
progenitorová
B buňka
prekursorová
B buňka pre BCR
IgM nezralý B lymfocyt
negativní
selekce
somatická hypermutace
bez antigenu
apoptosa
antigen
sekundární
lymfatický
orgán
kostní
dřeň
paměťová
B buňka
plasmatická
buňka
Organisace lidských genů kódujících řetězce TCR
Vα1 Vα2 Vαn Vδ1 Vδ2 Vδn D1 D2 D3 Jδ1 Jδ2 Jδ3 Cδ Jα1 Jα2 Jαn Cα
Vβ1 Vβ2 Vβn Dβ1 Jβ1.1 Jβ1.7 Cβ1 Dβ2 Jβ2.1 Jβ2.7 Cβ2
Vγ1 Vγ2 Vγn Jγ1 Cγ1 Jγ2 Cγ2
TCR-δ komplex
10 – 20 Vδ ~59 Vα (16 rodin)
~70 Vβ (15 rodin)
12 Vγ
TCR-α/δ
(lidský chromosom 14)
TCR-β
(lidský chromosom 7)
TCR-γ
(lidský chromosom 7)
Diferenciace T lymfocytů v thymu
T
T
T
T T
pro-T
pre-T
CD4+ CD8+
CD4+ CD8+
apoptosa buněk
s neproduktivním
přeskupením
β řetězce
apoptosa buněk
s neproduktivním
přeskupením
α řetězce
positivní selekce
(vazba MHC)
negativní selekce
autoreaktivních
klonů
CD4+ CD8+
thymus
Klasifikace T lymfocytů
TCR αβ – většinová populace; vývoj probíhá v thymu; TCR rozeznává komplexy antigenu s MHC gp
cytotoxické T lymfocyty (Tc) – koreceptor CD8 pro MHC gp I; produkce cytokinů; regulační funkce
pomocné T lymfocyty (Th) – koreceptor CD4 pro MHC gp II
Th1 – produkce cytokinů IL-2, INF-γ
Th2 – produkce cytokinů IL-4, IL-5, IL-6 a IL-10
Th0 – produkce směsi obou typů cytokinů
Tr1 – produkce THF-β
Th17 – produkce prozánětlivého cytokinu IL-17
intraepiteální T lymfocyty – výskyt v kůži a sliznicích; regulace slizniční imunity
NK-T lymfocyty – disponují stimulačními a inhibičními receptory jako NK buňky; producenti cytokinů (IL-4, INF-γ); regulační funkce
TCR γδ – minoritní populace; vývoj probíhá mino thymus; TCR rozpoznává povrchové a rozpustné antigeny, které nejsou vázány v komplexu s MHC gp (aminy); funkce – ochrana proti specifickým druhům pathogenů (mykobakterie)
Diferenciace Th1 a aktivace makrofágů
Th1
Th1
Th1
Th1
prekurzor Th
infikovaný makrofág
aktivovaný makrofág
klon zralých Th1
CD4
TCR
LFA-1
IFN-R
MHC
ICAM
CD80
CD4
TCR
CD28
LFA-1
IL-12
sekrece
IFN-γ
intracelulární
parazit
ve vakuolách
eliminace
intracelulárních
parazitů
sekrece cytokinů
a antibakteriálních látek
Diferenciace Th2 a stimulace B lymfocytů
pohlcení
a zpracování
antigenu
MHC
CD4 TCR
Th2
B Th2
Th2
B
APC (dendritická buňka)
klon zralých Th2
B lymfocyt
M
plazmatické
a paměťové
B lymfocyty
CD4
TCR
LFA-1
CD40L
CD80
ICAM antigen
(bakterie)
antigen
(bakterie)
proliferace
a diferenciace
IL-4
IL-4, IL-5,..
IL-4, IL-5,..
LFA-1
prekurzor Th
Regulační mechanismus diferenciace Th1 a Th2
buněk
B
NK
B
INF-γ
IL-12
INF-γ
IL-4, IL-10
Th1 Th2
IL-4
IL-4
IL-4, IL-5,
IL-6
B lymfocyt
plasmatická
buňka
NK buňka
basofil
prekurzor Th
makrofág
T T
Imunologické reakce založené na Tc lymfocytech
cytotoxické T lymfocyty rozpoznávají buňky infikované viry nebo jinými intracelulárními parazity a ničí je mechanismy založené na těsném kontaktu atakované buňky a Tc lymfocytu, popř. na účinku sekretovaných produktů
aktivace APC – dendritické buňky, makrofágy (lymfatické uzliny)
cytotoxické mechanismy:
degranulace Tc – uvolnění granzymů, perforinu (podobný proteinu C9) a prekursory kaspas → spuštění kaskády reakcí, které vedou k apoptose cílové buňky
vazba ligandu FasL (na povrchu Tc) a Fas receptoru na cílové buňce → apoptosa
sekrece cytotoxického cytokinu lymfokinu (LT, TNF-β)
Cytotoxické mechanismy Tc lymfocytů
Hořejší V., Bartůňková J. (2009): Základy imunologie, 4. vydání, Triton Praha, 149.
Aktivace T lymfocytů superantigeny
Hořejší V., Bartůňková J. (2009): Základy imunologie, 4. vydání, Triton Praha, 151.
NK buňky
NK buňky (z angl. natural killer) jsou velké granulární lymfocyty, které postrádají antigenně specifické receptory
diferencují z lymfoidního prekursoru
bez předchozí aktivace zabíjejí nádorové a viry infikované buňky
výskyt:
periferní krev, slezina, játra, plíce, děloha
biologická funkce:
eliminace intracelulárních pathogenů (viry, metastázy)
regulace krvetvorby a růstu jater
NK buňky
receptory:
stimulační – rozpoznávají struktury na povrchu různých buněk
FcγRIII (CD16) → spouští kaskádu signálů, která vede k degranulaci a uvolnění obsahu granul (cytotoxická reakce závislá na protilátkách ADCC z angl. antibody-dependent cellular cytotoxicity)
inhibiční – rozpoznávají MHC gp I → spouští kaskádu signálů, které inhibují cytotoxickou reakci
jsou asociovány s fosfatasami
KIR – inhibiční receptory imunoglobulinové skupiny (pouze člověk)
receptory C-lektinové skupiny (CD94/NKG2A)
další receptory a povrchové proteiny:
IL-2R, CD2, CD7, (společné s T lymfocyty, chybí TCR a CD3), myeloidní markery (CR3)
aktivace: IL-2, IL-12, INF-α, INF-β
produkce:
INF-γ, M-CSF, IL-3
granzymy a perforin (granuly)
NK buňka
cílová buňka
Imunitní reakce založené na protilátkách
jsou založeny na rozpoznání antigenu specifickým receptorem B lymfocytů (BCR)
za vhodných podmínek (spolupráce s Th lymfocyty) stimulované B lymfocyty proliferují a diferencují se na plasmatické a paměťové buňky (tj. vznikají klony dceřiných buněk s identickou, nebo podobou specifitou)
T-dependentní antigeny – vyvolávají protilátkovou odpověď závislou na spolupráci Th buněk s B lymfocyty
T-independentní antigeny – vyvolávají diferenciaci B lymfocytů a produkci protgilátek i bez spolupráce Th buněk
Protilátková reakce vyvolaná T-independentními
antigeny
tvorba nízkoafinitních protilátek třídy IgM
nevznikají paměťové B lymfocyty
rozdělelní T- nezávislých antigenů podle způsobu aktivace B lymfocytů
TI-1 antigeny – LPS; ve vyšších koncentracích obsazuje receptor B lymfocytů pro LPS → stimulace velkého počtu B buněk a produkce protilátek nezávisle na jejich antigenní specifitě
TI-2 antigeny – polymery (polysacharidy, flagelin); reagují simultánně s velkým počtem BCR a intezivně je shlukují → vznik dostatečně velkých signálů a diferenciace B lymfocytů bez pomoci Th. Takto jsou aktivovány pouze zralé B lymfocyty, nezralé jsou působením T2 antigeny anergisovány (kojenci)
Protilátková reakce vyvolaná T-dependentními
antigeny
dvoufázové reakce – primární a sekundární odpověď
vznik paměťových buněk
vznik vysoce afinitních protilátek
Primární fáze protilátkové reakce
MHC
CD4 TCR
Th2
B Th2
Th2
B
APC (dendritická buňka)
klon zralých Th2
B lymfocyt
M
plazmatické
a paměťové
B lymfocyty
CD4
TCR
LFA-1
CD40L
CD80
ICAM antigen
(bakterie)
antigen
(bakterie)
proliferace
a diferenciace
IL-4
IL-4, IL-5,..
IL-4, IL-5,..
LFA-1
prekurzor Th
Primární fáze protilátkové reakce
protilátky produkované během 3 – 4 dnů od primární infekce první vlnou plasmatocytů jsou nízkoafinitní IgM
IgM blokují šíření infekce
imunokomplexy jsou zachycovány v sekundárních lymfatických orgánech folikulárními dendritickými buňkami (FDC)
dlouhodobě skladované antigeny na povrchu FDC jsou rozpoznávány B lymfocyty, které vznikly klonální expansí B buněk stimulovaných primárním kontaktem s antigenem
primární odpověď je málo intensivní a pomalá
Sekundární fáze protilátkové reakce
paměťové buňky přežívají převážně v lymfatických
uzlinách a vlivem antigenu presentovaného na povrchu
FDC dále vyzrávají
zvyšuje se afinita vazebného místa BCR – afinitní
maturace
rozšiřuje se repertoár isotypů protilátek – isotypový
přesmyk
sekundární odpověď je intensivní a rychlá
Efektorové mechanismy protilátek
neutralisace – blokování kritických epitopů nutných pro aktivitu toxinů, resp. nutných pro adhezi a pronikání virů a mikroorganismů do buněk
opsonisace – usnadnění fagocytosy, aktivace destrukčních mechanismů fagocytů, cytotoxická reakce závislá na protilátkách (NK buňky)
aktivace komplementu – opsonisace antigenu, chemotaxe, rozvoj zánětlivé reakce, destrukce citlivých buněk (komplement není aktivován IgG4 a IgA)
indukce apoptosy