Download presentation
Presentation is loading. Please wait.
1
Ćelijski imunski odgovor
2
Adaptivna imunost Adaptivni imunitet može da ştvori mnogo različitih receptora koji mogu da prepoznaju molekularne obrazce koje su propustili receptori prirodnog Specifičnost Prepoznavanje - BCR, Antitela i TCR >>milioni receptora (BCR i TCR) vezuju >>milione antigen Varijacije u varijabilnom regionu BCR, At i TCR objašnjavaju zašto različiti receptori vezuju različite antigene. Ali, odakle tolika varijabilnost receptora? Rearanžiranje gena je izvor raznolikosti Klonalna selekcija
3
Moduli za prepoznavanje u adaptivnoj imunosti
B ćelije T ćelije
4
Familija receptora imunskog sistema
6
Prepoznavanje antigena
7
T ćelijski receptor (genetika, struktura) Antigen-specifičan TCR dimer: ab (90-95% svihT ćelija) ili gd; V, D, J, i C geni za b i g lanci; V, J, i C geni za a i d lanci.
9
Figure 3-7
10
Struktura T ćelijskog receptora
perspektiva odozgo perspektiva sa strane
11
CDR1, CDR2 i CDR3.
12
TCR geni tokom rearanžiranja DNK
Nerearanžiran α rearanžman ekspresija rearanžman Nerearanžiran β
13
Dve šanse za produktivan rearanžman gena za lanac
Uspešan rearanžman na jednoj kopiji za beta lanc blokira rearanžman na drugom hromozomu
14
Dve šanse za produktivan rearanžman gena za α lanac
Uspešan rearanžman na jednoj kopiji za beta lanac ne blokira rearanžman na drugom hromozomu Stoga mnoge T ćelije eksprimiraju dva različita lanca.
15
Stvaranje raznovrsnosti TCR
Slično kao i kod gena za Ig, samo nema somatskih mutacija
16
Mehanizmi koji doprinose stvaranju raznovrsnosti
Za TCR i Ig još doprinose P nukleotidi i kombinatorno povezivanje lanaca Samo za BCR još i somatske mutacije
17
Linijsko usmeravanje ka a:b ili g:d T ćelijama
Uspešan rearanžman gena za g i d pre b g:d T Uspešan rearanžman za b pre g ili d pTa:b T (nezavršen). Ovaj signal zaustavlja rearanžiranje gena za a, g i d lanac i ulazi u fazu proliferacije. Sledi rearanžman gena za a, g i d. Linijsko usmeravanje sada zavisi od toga da li je prvo formiran funkcionalni a:b ili g:d TCR. Više a:b T ćelija se formira pa onda g:d T ćelije
21
g:d T ćelije sa različitim TCRovima se stvaraju u različito vreme tokom života
Intestinalni epitel ili limfoidna tkiva Reproduktivni trakt homing Epidermis homing
22
gd T ćelije prepoznaju ograničen set neuobičajenih antigena:
Mala mikrobijalna jedinjena (E)-4-hidroksi-3-methil-but-2-enil pirofosfat (HMB-PP, osnovni metabolit kod većine patogenih bakterija uključujuči Mycobacterium tuberculosis i parazite izazivače malarije, ali je odsutna iz ljudskog domaćina). MHC klasa 1b domaćina: T10/22, MICA, MICB (strukture slične MHC I; eksprimirani na transformisanim ili stresiranim ćelijama domaćina) Neproteine alkilamine (nastale od mikroba i biljaka) Bakterijski produkti: mikobakterijski HSP, superantigeni HSP domaćina Nije potrebna obrada antigena i prezentacija u sklopu MHC molekula.
23
Komponente T ćelijskog receptorskog kompleksa
24
Procesi selekcije TCR repertoara
Rani razvoj Procesi selekcije TCR repertoara Kasni razvoj Aktivacija Diferencijacija Ćelijska smrt
25
Stvaranje naivnih T ćelija u timusu
progenitori T ćelije rearanžman TCR gena 100% TCRab TCRgd nisu selektovane selekcija za T ćelije koje prepoznaju MHC i ne prepoznaju sopstvene peptide 2% krv CD4 ili CD8 TCRab T ćelije
26
Razvoj T ćelija u timusu
27
Timus je neophodan za sazrevanje T ćelija
Atimusni miševi (nude) i ljudi sa DiGeorge sindromom su imunodeficijentni usled nedostatka T ćelija Nema zrelih T ćelija kod adulta Neonatalna timektomija Zrele T ćelije kod adulta Intaktan timus
28
STROMA je mreža epitelnih ćelija sa vezivnim tkivom
Stroma timusa obezbeđuje jedinstvenu mikrosredinu za razvoj i selekciju T limfocita STROMA je mreža epitelnih ćelija sa vezivnim tkivom Timociti Korteks Medula Kortikalne epitelne ćelije Dendritične ćelije Makrofagi Medularne epitelne ćelije
29
Uloga kostne srži i timusa u sazrevanju T ćelija
Defektna produkcija limfocita Normalan timus scid/scid Nema zrelih T ćelija kod adulta Defekt timusa Normalna kostana srž nu/nu Nema zrelih T ćelija kod adulta
30
Kostna srž obezbeđuje T ćelije i one sazrevaju u timusu
Defekt koste srži Defekt timusa Tranplantacija kostne srži Timus naseljavaju timociti iz životinje sa defektnim timusom Timus graft Timus naseljavaju timociti iz životinje sa defektnim timusom
31
Timus omogućava sazrevanje T ćelija posle rođena, ali rano u životu
Uklanjanje timusa Adult Neonatalni T ćelije nisu još napustile timus Zrele T i B ćelije Nema T ćelija Zrele B ćelije su prisutne Timus je potreban za stvaranje zrelih T ćelija
32
Timus je najaktivniji u fetalnom
i neonatalnom periodu OVA Adult Neonalni KLH T ćelije specifične za OVA Nema T ćelije specifičnih za OVA T ćelije specifične za KLH Timus je potreban za NEONATALNU TOLERANCU
33
Glavni stupnjevi u razvoju T limfocita
CD4+CD8- CD4-CD8+ CD4-8- CD4+CD8+ Stem cell Naïve T-cell CD44+ CD25- Kostna srž Timus Periferija
34
Razvoj T limfocita Migracija i proliferacija Diferencijacija
Razvoj zrelog fenotipa Selekcija zrelog repertoara Pozitivna selekcija - “thymic education” T ćelije postaju MHC restriktovane Negativna selekcija Eliminacija autoreaktivnih T ćelija
35
NOTCH Signaling Krucijalan za usmeravanje ka T ćelijskoj liniji
Suprimira razvoj B ćelija; promoviše razvoj T ćelija Promoviše razvoj αβ-T ćelijske linije koja je od γδ-T ćelijske linije Reguliše rearanžman gena za β lanac Notch ligandi eksprimirani na stromalnim ćelijama vezuju se za receptore za progenitorima i indukuju sečenje intracelularnog Notcha (ICN). ICN se prebacuje u jedro i intereaguje sa transkripcionim koaktivatorom (CoA, mastermind-family member). CoA zamenjuje korepresorski kompleks (CoR) u njegovoj vezi sa DNA-vezujućim proteinom CSL (CBF1/RBP-Jκ) što indukuje transkripcionu aktivaciju gena specifičnih za T ćelije i blokira usmeravanje ka B ćelijama.
36
Razvojni stupnjevi u timusu
Površinski molekuli c-Kit: receptor za faktor rasta stem ćelija CD44: adhezivni molekul CD25: α subjedinica IL-2 receptora prekursor T ćelija je u duplo negativnom stupnju DN1 – DN4 promene u ekspresiji površinskih molekula DN2 je krucijalan stupanj RAG ekspresija rearanžman Određivanje lancaTCR CD3 gen je eksprimiran
37
Površinski markeri T limfocita tokom njihovog razvoja
38
Razvoj T ćelija je obeležen promenama
površinskih markera Tokom sazrevanja T ćelija u timusu one menjanju ekspresiju molekula povezanih sa TCR i koreceptora . Ove promene mogu da se koriste kao markeri njihovog stupnja maturacije. 98% CD3/TcR- CD4-, 8- Double negative CD3+ TcR-chain + pre-TcR+ (pT CD4+, 8+ Large double positive CD3+ TcR + CD4+ CD8+ Small double positive CD3+ TcR + CD4+ Single positive TcR+ CD3+ CD4-, 8- CD3+ TcR + CD8+ Single positive
39
Različiti stupnjevi timocita su prisutni u različitim delovima timusa
Korteks Nezreli duplo Negativni i pozitivni timociti Medula Zreli jednostruko DN CD25- CD44+ DN CD25+ CD44+ DN CD25+, CD44low DN CD3+ pT: CD25-, CD44- DP CD3+ pT: DP CD3+ TcR+ SP CD3+ TcR+ CD8+ CD4+
40
Stvaranje klonova T ćelija
G: TCR u germ-line konfiguraciji A, B, C: rearanžman TCR sa različitim specifičnostima A A A A Ag zaTCR A A G G B B C C Ag za TCR B C C sekundarna limfoidna tkiva Ag- zavisno umnožavanje klonova SelekcijaT ćelija sa dobrim TCR u timusu Timus TCR rekombinacije Stem ćelije C
41
Rearanžman lanca TCR DN CD25+ CD44+ CD25- V D J C Germ-line konfiguracija V D J C D-J spajanje V D J C V-DJ spajanje DN CD25+, CD44low C region se spaja sa VDJ i -lanac je produkovan u citoplazmi Nema TCR na površini ćelije
42
Pre T cell a receptor DN DP preTcR a-chain TcR b-chain CD8 CD4 TcR
CD3+ very low pT: CD25- CD44- DP CD3+ low pT: CD25- CD44- CD4+ CD8+ Ćelije proliferišu brzo i nastaju ćelije sa istim lancem 2. Uspešan rearanžman onemogućava rearanžman za na drugom hromozomu Osigurava se ekspresija TCR samo sa jednom specifičnošću po ćeliji
43
Rearanžman α lanca TCR DP DP Selekcija može sada da počne CD3+ low
pT: CD25- CD44- CD4+ CD8+ Kada proliferacija prestane, počinje rearanžiranje za lanac Germ-line J C V V-J rearanžman 1° transkript za mRNA CD3+ TcR+ DP T ćelije mogu da prepoznaju antigene i interaguju sa MHC I & II preko CD4 & CD8 Selekcija može sada da počne
45
Zašto su neophodni mehanizmi selekcije repertoara i autotolerance?
Stvaranje TCR repertora uključuje više randomnih mehanizama Specifičnost TCR u nezrelom repertora je takođe nasumično i uključuje ćelije sa receptorima koji su: T 1. Opasno Prepoznavanje sopstvenih antigena 2. Nekorisno T T APC 3. Korisno Prepoznavanje stranih antigena
46
Sopstveni proteni ulaze u endogeni i egzogeni
put obrade antigena Sopstveni ćelijski proteini Sopstveni serumski i ćelijski proteini Putevi za obradu antigena ne razlikuju sopstveno od stranog
47
Sopstveni peptidi su u MHC I & II molekulima
Purifikovani stabilni MHC-peptid kompleksi Frakcionisanje i mikrosekvence peptida Izbacivaje peptida >90% izdvojenih peptida su poreklom od sopstvenih proteina Ipak, sopstveni antigeni obično ne aktiviraju T ćelije
48
5 x 107 po danu Mišji timus 2 x 106 po danu Kako timus odabira koje su ćelije koje su ušle u timus korisne, koje su opasne a koje su nekorisne
49
Imunski sistem omogućava limitiran stepen samoprepoznavanja
TCR prepoznaje nesopstvene peptidne antigene i sopstvene MHC molekule MHC molekuli OGRANIČAVAJU aktivaciju T ćelija Ali kako T ćelija saznaje koliko samoprepoznavanja je prihvatljivo?
50
Procesi selekcije u timusu
Timociti su u duplo pozitivnom stupnju Pozitivna i negativna selekcija su neophodne za stvaranje efektivnog T ćelijskog repertoara.
51
Pozitivna selekcija Rezultat je MHC restrikcija Mehanizam:
Nezreli limfociti klasterišu sa MHC molekulima na kortikalnim ćelijama timusa Ako TCR interaguje sa MHC protektivni signal rezultat je sprečavanje apoptoze. Ako TCR nije interagovao sa MHC nema protektivnog signala i dolazi do apoptoze. Rezultat? Preživljavaju samo timociti koji su ostvarili interakciju sa MHC.
52
Eksperiment za pozitivnu selekciju
Preživljavanje timocita u timusu zavisi od prisustva MHC. MHC I knockout CD4 su selektovani, a CD8 nisu preživeli. MHC II knockout CD8 su selektovani, a CD4 nisu preživeli.
54
Pozitivna selekcija je posredovana timusnim kortikalnim epitelnim ćelijama
55
T ćelijama je dozvoljeno da se razviju samo ako njihov TCR prepoznaje delove sopstvenog MHC
MHC A haplotipa APĆ MHC B haplotipa APĆ MHC A haplotipa
56
Koreceptorska specifičnost T ćelije je određena tipom MHC sa kojim TCR interaguje
57
Negativna selekcija Osigurava autotolerancu
Uklanja visoko afinitetne timocite Mehanizam: APĆ sa MHC interaguju sa timocitima Ako je aviditet jako timociti idu u apoptozu Detalji su nepoznati… Rezultat? Samo autotolerantni timociti preživljavaju.
58
Eksperiment za negativnu selekciju
H-Y peptid ekpsrimiran je od forme na Y hromozomu (samo kod mužjaka) T ćelije specifične za H-Y peptid su detektovane samo kod ženki!!! Zašto? Ćelije muške jedinke prepoznaju H-Y peptide kao sopstvene Ag T ćelije specifične za H-Y peptide su negativno selektovane i eliminsane.
59
Negativna selekcija je uglavnom posredovana APĆ poreklom iz kostne srži
60
Bim ima važnu ulogu u negativnoj selekciji limfocita
APOPTOZA IAP MITOCHONDRIA Bcl-2 p53 … caspase 9 Apaf-1 Cytochrome c Smac caspase 3 Bim Bak/Bax Apoptozom Prejak signaling od TCR
61
Nerešena “timusna” pitanja
Kako timociti preživljavaju procese selekcije??? Hipoteza aviditeta – jačina signala “Kvantitativni” model Hipoteza različitog signalinga “Kvalitativni” model ??????????????????????????????????
62
Kako duplo pozitivne ćelije postaju jednostruko pozitivne?
Instruktivni model Fitovanje Stohastički model nasumično
63
Prelazak iz duplo pozitivnih u jednostruko pozitivne
Duplo pozitivni timociti Jednostruko CD4+ timocit -ve TcR MHC II 2 TcR CD4 MHC I 3 TcR CD8 CD8 CD4 √ X MHC I MHC II 3 2 Timusne epitelna ćelija Instruktivni model: Signal od CD4 smanjuje ekspresiju CD8 i vice versa
64
Prelazak iz duplo pozitivnih u jednostruko pozitivne
Duplo pozitivni timociti Jednostruko CD4+ timocit TcR MHC II 2 TcR MHC I 3 CD8 CD4 CD8 CD8 CD4 CD4 CD4 √ X MHC I MHC II 3 2 Timusne epitelna ćelija Stohastički/selektivni model: Ćelije nasumično inaktiviraju CD4 ili CD8 gen, dok se testira TCR restrikcija
66
Autoreaktivne i nekorisne T ćelije se uklanjaju, a ostaju samo ćelije koje su prošle MHC restrikciju
Y T Nasumičan repertoar obezbeđuje raznovrsnost TIMUS Y T Y T ? Y T APC Opasne Nekorisne Korisnel Negativno selektovane Positivno selektovane Zanemarene
67
Afinitet TCR/MHC interakcije
Timus prihvata T ćelije koje se nalaze u uskom prozoru afiniteta za MHC molekule Nekorisne Zanemarene Korisne Pozitivna selekcija Opasne Negativna selekcija Broj ćelija Nizak Visok Afinitet TCR/MHC interakcije
68
T ćelije sazrevaju u timus, ali tu moraju i da umru
Mišji timus 5 x 107 po danu Konstantno 1-2 x 108 ćelija 2 x 106 po danu 98% ćelija umire u timusu bez da indukuju inflamaciju ili promene u veličini timusa. Timusni makrofagi fagocituju apoptotične timocite
69
Aktivacija T ćelija Javlja se kada seTcR:CD3 veže zaMHC:Ag
CD4/8 vezivanje je takođe neophodno Započinjanje aktivacije naïve T ćelija Zahteva kostimulatorni signal Memorijske i efektorske T ćelije su manje zavisne od kostimulatornog signala
71
Activation of TF for IL-2
Costimulatory Signal CD28 – B7 Activation of TF for IL-2 Antagonists
72
Imunološka sinapsa Prepoznavanje membranskih proteina T ćelije i APĆ
Koncentriše seTCR u centru interakcije i stabilizuje kontakt. 2 zone: Centralni-supramolekularni aktivacioni kompleks (c-SMAC) Periferna zona (p-SMAC)
73
Imunološka sinapsa Pre-kontakt Nezrela sinapsa Zrela sinapsa
distribucija molekula Nezrela sinapsa c-SMAC: adhezivni molekuli (LFA-1) p-SMAC: TCR, signalni molekuli (lck, PKC) Zrela sinapsa c-SMAC: TCR, signalni molekuli (lck, PKC) p-SMAC: adhezivni molekuli (LFA-1) Redistribucija je izgleda posredovana CD2 molekulom
74
Imunološka sinapsa
75
Zrela imunološka sinapsa
76
Lipid Rafts Accumulate in c-SMAC of Mature IS
Membranski delovi bogati holesterolom, glikosfingolipidima i sfingomijelinom Sadržaj lipida mdfikuje signalne proteine Src kinaze (Lck) Glikosilfosfatidilinozitol (GPI)- vezani proteini (Ras proteini, G-proteini) Adaptorski proteini (LAT) Selectivno koncentrisanje membranskih proteina sa lipidnim usidravanjem saturisanih acil lanaca ICAM ukazuje na prisustvo LFA-1
77
Metaboličke promene karakteristične za aktivaciju T limfocita
Similar presentations
