Az immunrendszer sejtjei, differenciálódási antigének Immunológia alapjai – 2. hét Immunológiai és Biotechnológiai Intézet
Az immunrendszer sejtjei Természetes/Veleszületett Immunitás: • Granulociták (Neutrofil, Eozinofil, Bazofil) • Monociták, Makrofágok • Dendritikus sejtek • Follikuláris dendritikus sejtek(FDC) • NK-sejtek
Adaptív immunitás : • B-limfociták (Plazmasejtek) • T-limfociták: helper Tsejtek, citotoxikus Tsejtek
Veleszületett (innate) immunitás • Evolúciósan ősi (szivacsok, csalánozók) • Azonnali reagálás a kórokozóra (perceken-órákon belül) • Nem antigén-specifikus reakció • Mintázat-felismerő receptor, széles pathogén-specificitás • Nem-klonális receptorexpresszió jellemző • Receptor „germ-line” kódolt a genomban • Nincsen immunológiai memória
Adaptív immunitás • Evolúciósan újabb (gerincesek) • Késleltetett reagálás a kórokozóra (napok-hetek alatt) • Antigén-specifikus reakció • Antigén-specifikus receptor szűk pathogén-specificitás • Klonális Ag receptorexpresszió jellemző • Receptor szomatikus génátrendeződés eredménye • Immunológiai memória kialakulása
Vérképzés az embrionális életben
Aszimmetrikus
A vér összetevői
Buffy coat
Vérplazma: alvadásgátolt vér felülúszója Vérszérum: alvadt vér felülúszója
A perifériás vér sejtes összetétele Qualitatív vérkép
A perifériás vér sejtes összetétele Qualitatív vérkép Név
%
Abszolút szám
Neutrofil
55-70
2200-6300
Pálcikaforma
3-5
120-450
Szegmentforma
50-70
2000-6300
Eozinofil
2-4
80-360
Bazofil
0-1
<90
Monocita
2-6
80-540
Limfocita
25-40
1000-3600
(db/µl)
Sejtfelszíni markerek: CD nevezéktan • A sejtek különböző (al)populációi nem mindig különíthetőek el morfológiai jegyek alapján (pl. T és B limfociták) • Különböző funkciójú (sejtfelszíni) molekulák expressziós mintázata teszi lehetővé az egyes sejtpopulációk elkülönítését • Az egyes sejtfelszíni molekulák azonosítását a velük specifikusan reagáló monoklonális ellenanyagok kifejlesztése tette lehetővé • Egységes nevezéktan bevezetése: CD („cluster of differentiation”) + szám • A különböző CD markerek megléte/hiánya teszi lehetővé az egyes sejtpopulációk azonosítását. Például: T helper sejtek: CD3+CD4+CD8- sejtek.
Sejtfelszíni markerek: CD nevezéktan • Sejtvonal markerek (lineage markers): ezek a molekulák kizárólag egyes sejttípusokon jelennek meg (pl. CD3, CD19) • Érési markerek: ezek a molekulák egyes sejttípusoknak csak bizonyos érettségi állapotára jellemzőek. (pl. CD10 (CALLA) megjelenik éretlen B-sejteken és bizonyos B-sejtes leukémiákon) • Aktivációs markerek: nyugvó sejteken nem vagy alacsony szinten, aktivált sejteken magas szinten expresszálódó molekulák. (pl. CD25, CD80, CD86)
Neutrofil granulocita Arányuk a perifériás vérben: 50-60% A neutrofil granulociták alkotják az gazdaszervezet védekezésének az első vonalát, elsőként ezek a sejtek veszik fel a harcot a kórokozókkal. • Élettartamuk csak 4-6 óra Számos granulumot tartalmaznak: • enzimeik: neutralis proteázok: Elastase, Kollagenase, Neuramidase; Defenzin, Hydrolázok, Mátrix Metalloproteinase) • toxikus proteázaik segítségével képesek baktériumok elpusztítására • Oxidatív burst: toxikus O2 szabadgyökök segítségével pusztítják a kórokozókat • CD markereik: CD16, CD32 (FcγR-ok)
Eozinofil granulocita Arányuk a perifériás vérben: 3-5% • Az eozinofilek legnagyobb számban a nyálkahártyákban vannak • Vezikulumokban proteinek: antimikrobiális hatás • Prostaglandinok és proinflammatorikus citokinek termelése (IL-1, TNFα) • IgE-receptorokkal rendelkeznek • részt vesznek a paraziták elleni immunválaszban -degranuláció • Allergiás, asztmás reakciókban is fontos szerepet játszanak • Megnövekedett számuk a parazitafertőzés egyik jele lehet
Bazofil granulocita Arányuk a perifériás vérben: <2% • Histamint és heparint tartalmazó granulumaik vannak • Prostaglandinok és proinflammatorikus citokinek termelése (TNFα) • Enzimek (tryptase, protease) • IgE receptorokkal rendelkeznekparazitaellenes hatás. • Allergiás reakciók effektor sejtje • Memória típusú immunválaszban fontos szerep: sejtfelszíni IgE-vel nagy affinitással a keringésben levő Ag-t megköti • Citokinek (IL-4, IL-6) termelése a memória típusú immunválaszban
Hízósejtek (angol: mast cells)
IgE-t kötő hízósejt
• Mieloid(?) eredetű sejtek • A hízósejtek a szövetek között találhatóak • Granulumaikban hisztamin, heparin, proteolitikus enzimek (chymase, tryptase) • Aktiváció során leukotriéneket, prosztaglandinokat, cytokineket, egyéb faktorokat termelnek • Felszínükön nagy affinitású FcεRek vannak IgE kötésére • Érett sejteken c-kit receptor • Allergiás, atópiás reakciókban vesznek részt • Granulumokban preszintetizált TNFα tárolása, azonnali gyulladásos reakció (pl. bakteriális fertőzés esetén)
Hízósejt degranuláció
Monocita - Makrofág Arányuk a perifériás vérben: 3-8%
Monocita – vérben Makrofág – szövetekben Fagocitózis, antigén prezentáció Baktériumok, kórokozók, apoptotikus sejtek Gyulladásos citokinek szekréciója Konstitutív MHC II expresszió
Monocita - Makrofág - DC
Makrofág sejtfelszíni molekulák
• Makrofág receptorok: • PRRs: pattern recognition receptorok • Ligandok: Konzervatív pathogén-strukturák (PAMP: pathogen associated molecular pattern) • CD14: LPS receptor (szolubilis és sejtfelszíni) • Mannóz receptor, Glukán receptor • Toll-like receptorok (TLR) • Sejtfelszíni és intracelluláris receptorok is vannak közöttük • TLR2: bacteriális peptidoglikán, TLR3: dsRNS, TLR4: LPS, TLR5: flagellin, TLR7, TLR8: ssRNS, TLR9: CpG-DNS
• Makrofág receptorok: • Scavenger receptorok • Homotrimer receptorok, cisztein-gazdag és kollagénszerű domének • Rendkívül széles ligand-specificitás • Ligandok: pl. anionos polimerek (oxidált/acetilált LDL) • Atherosclerosis pathogenezisében nagyon fontos szerepe van az érfali makrofágoknak (foam cells) Ctrl
LPS
Szialoadhezin/MARCO – SR-AI-szerű
Makrofág aktiváció • „Danger signal”: ha a PRR ligandkötésbe kerül, akkor a makrofág aktiválódik. • Termelt citokin-mintázat változás: (Gyulladásos citokinek termelése, oxigén-szabadgyökök termelése, proteázok termelése) • Kemokinek termelése: többi fehérvérsejtet odavonzzák • Megnövekedett fagocitózis • Antigén prezentáció: MHC II expresszió ↑ • Kostimuláció: CD40, CD80, CD86 expresszió ↑
Dendritikus sejtek Humán Dendritikus sejtek (DC)
Mieloid DC (mDC vagy DC1): Mieloid eredetű sejtek CD11c+
Plazmocitoid DC (pDC vagy DC2) Limfoid eredetű sejtek CD11cIFNγ fő forrása
Dendritikus sejtek • DC: szövetek között mindenhol előfordulnak • Antigén felvétel, fagocitózis a periférián. • A DC-k a regionális nyirokcsomókba vándorolnak az afferens nyirokereken át. • Nyirokcsomókban: antigénprezentáció a T-sejtek számára. Zöld-MHC-II Vörös: lizoszómák
Dendritikus sejtek: fő APC • Hasonlóan a makrofágokhoz, a DC-k is expresszálnak PRR-eket (mannóz receptor, glukán receptor, TLR-ek) • DC-ken nincsen scavenger receptor • Ha nincsen „danger signal”: éretlen fenotípus: MHC-IIloCD80loCD86lo • Éretlen fenotípusú DC: tolerogén hatás • „Danger signal” esetén: érett fenotípusú DC: MHC-IIhiCD80hiCD86hiCD40+ • Érett fenotípusú DC: aggresszív immunválaszt vált ki az antigén eliminálása céljából
Follikuláris dendritikus sejtek (FDC)
CR1/2
FDC-M1
• Nem bizonyított az FDC hemopoetikus eredete • Follikulusokban rezidens sejttípus • Kemokinek termelése, B és T-sejtek odavonzása • Antigének TÁROLÁSA natív formában (iccosoma) • CR-ok, FcγR-ek immunkomplexek formájában tárolják az antigént • Immunológiai memória • Ig affinitásérés • CD35, CD21, CD16, CD32
FDC kemokintermeléssel irányítja a follikulus szerveződését Kemokin/Receptor kapcsolat: CXCL13(FDC) - CXCR5(Ly) CXCL12(Stroma) – CXCR4(Ly)
Nem proliferáló B-sejtek Intenzíven proliferáló B-sejtek
Limfociták
T-sejtek γδ T-sejtek
B-sejtek
αβ T-sejtek B-1 B sejtek
Tc sejtek
Th1
NK sejtek
Th sejtek
Th2
B-2 B sejtek
Follikuláris B-sejtek
Th17
Treg
MZ B-sejtek
T-sejtek • T-sejt prekurzorok a csontvelőben képződnek • Az éretlen T-sejt előalakok a thymusba vándorolnak • T-sejt receptor génátrendeződés • T-sejt receptorok: γδ és αβ • γδT sejtek elhagyják a thymust • Az éretlen αβ T-sejt előalakok szelekciós folyamaton esnek át a thymusban, melynek során kb. 90%-uk elpusztul • Antigén-felismerés: MHC restrikció jellemző • Sejtvonal marker: CD3 – mindenfajta T-sejten megtalálható, semmilyen más sejten nincs
Citotoxikus T-sejtek (Tc) • Sejtfelszíni markerek: CD3+CD4-CD8+ • MHC-I – en keresztül prezentált endogén antigén felismerése • a perifériás vér T-sejtek 1/3át alkotják • vírusfertőzések, tumorsejtek, intracelluláris kórokozók elleni védelem Tc sejt elpusztít egy tumorsejtet
T helper sejtek (Th) • Sejtfelszíni markerek: CD3+CD4+CD8• MHC-II– n keresztül prezentált exogén antigén felismerése • a perifériás vér T-sejtek 2/3-át alkotják • Th1 és Th2 szubtípus • citokinek termelése, az immunválasz irányítása • Th17 sejtek: gyulladásos betegségekben citokinek ermelése, az immunválasz irányítása • Regulátoros T-sejtek: (Treg) antigén-specifikus szupresszió DC és 2 Th sejt
γδ T-sejtek • Keveset tudunk róluk az αβ T-sejtekhez viszonyítva • Thymusból kilépve a perifériára vándorolnak • Perifériás vérben nagyon alacsony számban vannak jelen • Nagy számban vannak a mucosában, mint IEL (intraepitheliális lymphocyta) • MHC-független antigén-felismerés • főleg lipid antigénekre reagálnak
NK sejtek (Natural Killer)
NK sejtek elpusztítanak egy tumorsejtet
• Arányuk a perifériás vérben 10-15% • Természetes (innate) immunrendszer részei • Nagy, granuláris limfocita • CD3- sIg- CD16+ CD56+ • Granulumok citotoxikus fehérjéket tartalmaznak • KIR és KAR receptorok • MHC-független citotoxicitás
B-sejtek • Keletkezés és elsődleges érés a csontvelőben – naív B-sejtek • Natív antigén felismerés, nincs MHC-restrikció • Antigéninger hatására további differenciáció a follikulusokban – másodlagos érés • Másodlagos érés eredménye lehet plazmasejt vagy memória B-sejt • Klonális eloszlású B-sejt receptor (sIg) • Sejtvonal marker: CD19 – minden B-sejten megtalálható, semmilyen más sejten nincs.
B-1 B-sejtek • Fenotípus jellemzők: sIgMhi sIgDlo CD5+CD21-CD23int • A perifériás vérben keringő B-sejtek 10%-a • Főleg a serosus hártyakon helyezkednek el • Fiziológiás autoimmunitásban játszanak szerepet • Alacsony affinitású, konzervált szerkezetű autoantigéneket felismerő IgM izotípusú, autoantitestek termelése
B-2 B-sejtek • „Konvencionális” B-sejtek, főleg follikulusokban találhatóak • Fenotípus jellemző: sIgMlo sIgDhi CD5-CD21loCD23hi • A perifériás vér limfociták kb. 10%-a B sejt, ennek 90%-a B-2 B sejt • Naív B-sejtek: IgM/IgD a sejtfelszínen • Memória B-sejtek: más izotípusú sejtfelszíni Ig, CD27+
Marginális zóna (MZ) B-sejtek
IgM/Szialodhezin
• A lép vörös pulpa és a follikulusok között helyezkedik el a MZ, itt szesszilis makrofágok és MZ B-sejtek vannak • MZ B sejtek fenotípus jellemzői: sIgMhi sIgDlo CD5CD21hiCD23lo CD27+ • Fontos szerep a bakteriális CHO antigének (TI-2 ag) felismerésében és immunválaszban
Limfocita-populációk megoszlása vérben és nyirokszervekben Perifériás vér
Nyirokcsomók
Lép
Th sejtek
50-60%
50-60%
35-40%
Tc sejtek
20-25%
15-20%
10-15%
B-sejtek
10-15%
20-25%
40-45%
NK sejtek
~10%
Igen kevés
~ 10%
