B sejtek és a B sejt – közvetített immunválasz Pállinger Éva
IMMUNVÁLASZ VELESZÜLETETT
HUMORÁLIS
CELLULÁRIS
SZERZETT
HUMORÁLIS
CELLULÁRIS
A SZERZETT HUMORÁLIS IMMUNVÁLASZT A PLAZMASEJTEK ÁLTAL TERMELT IMMUNGLOBULINOK KÖZVETÍTIK
Emlékeznek?
Nehézlánc (H): IgG, IgM, IgA, IgE, IgD Könnyűlánc (L): k. l
VARIÁBILIS RÉGIÓ
KÖNNYŰ LÁNCOK
Ag-kötőhely (idiotípus)
KONSTANS RÉGIÓ
SZÉNHIDRÁT
Biológiai aktivitást meghatározó rész (izotípus)
SZÉNHIDRÁT
NEHÉZ LÁNCOK
Ig DOMÉNEK
DISZULFID HIDAK
Emlékeznek?
Immunglobulin allotípus Izotípuson belüli allérvariációk. Nem befolyásolja sem az antigén kötést sem az effektor funkciót.
1. személy
2. személy
Immunglobulin idiotípus Az immunglobulin egyedi Ag determinánsa; a hipervariábilis régióval függ össze
1. személy
2. személy
Epitópok típusai Konformációs epitóp
Neoantigén epitóp
Lineáris epitóp Hozzáférhető determináns
Proteolízis lehetséges helye
Nem-hozzáférhető determináns
Denaturáció
Denaturáció
Hiányzó determináns
Denaturáció Új determináns
Immunglobulin izotípus
A nehézlánc (a,g,d,m,e) a biológiai effektor funkciót határozza meg.
Az ellenanyagok effektor funkciói
NEUTRALIZÁCIÓ (mikrobák, toxinok) OPSZONIZÁCIÓ (fagocitózis elősegítése FcR)
ADCC (At-függő citotoxikus reakció)
CITOLÍZIS OPSZONIZÁCIÓ (fagocitózis elősegítése CR) KOMPLEMENT AKTIVÁCIÓ
GYULLADÁS
Az emberi immunglobulin izotípusok funkciói
Szolubilis IgD
1. T sejt függő válasz: Mucosa Dc sejtek aktiválják a Th sejteket lokálisan Th sejtek aktiválják az IgM+/IgD+ B sejteket a follikulusban (CD40-CD40L; IL-2; IL21) 2. T sejt független B aktiváció: A mikrobiális termékek hatására a természetes immunválasz sejtjei BAFF, APRIL, IL-2 és IL-15 szabályozó molekulákat termelnek szolubilis IgD termelés megkötik a légúti antigéneket kötődnek a basophil sejtekhez basophilok a lokális nyirokszövetekbe vándorolnak. Effektor funkciójuk: BAFF, APRIL, stb termelés
Hogyan alakulnak ki az ellenanyagok ? Ag felismerés
B sejt aktiváció Th stimuláció
B sejt differenciálódás IgM
At szekréció
Klonális
felszaporodás IgG+ B sejtek
IgG
Izotípus váltás antigén
Nyugvó IgM+/IgD+ érett B sejtek
Aktivált B sejtek
Affinitás érés IgG+ B sejtek (magas affinitású)
IgG
Memória B sejtek kialakulása
Az antitest válasz kinetikája Primer ellenanyag válasz
2. Ag expozició
Szérum At titer
1. Ag expozició
Szekunder ellenanyag válasz
Idő (hét)
IgM = friss fertőzöttség IgG = lezajlott fertőzés, ill. védettség
A humorális immunválasz fázisai
Ag expozició
Elsődleges
Másodlagos
5-10 nap
1-3 nap
kisebb
nagyobb Több IgG
Válasz amplitúdó Antitest izotípus
IgMIgG
Antitest affinitás
Kisebb átlag affinitás, nagyobb variabilitás
(bizonyos esetekben IgA, IgE)
Nagyobb átlag affinitás (affinitás érés)
A B SEJTEK KÉPZŐDÉSE
haemopoieticus állomány az erek között
csontvelő
vörös csontvelő medulla ossium rubrum
sárga csontvelő medulla ossium flavum
vörös csontvelő megakaryocyta
www.bio.davidson.edu16
CSONTVELŐ B sejtvonal lymphoid progenitor T sejtvonal thymus
haemopoieticus őssejt dendritikus sejt monocita myeloid progenitor
makrofág
granulocita eritrocita
megakariocita
perifériás szövetek
vörös csontvelő 17
Csontvelő
A B sejtvonal iránti előköteleződést az EBF, a E2A és a Pax-5 transzkripciós faktorok közvetítik.
A B lymphocyta fejlődés lépései
B sejt diverzitás A B sejtek azon képessége, hogy különböző specifitású ellenanyag létrehozására képesek. A poliklonális B sejtek több, mint 1010 különféle specifitású ellenanyagot képesek előállítani. DE: minden individuális B sejt klón egyetlen specifikus ellenanyagot hoz létre..
Emlékeznek?
SZOMATIKUS GÉNÁTRENDEZŐDÉS VDJ rekombináció 65
27
6
EMBRIONÁLIS (GERMLINE) DNS
LEHETSÉGES mRNS (3 KÜLÖNBÖZŐ B SEJT KLÓNBAN)
1 V, 1 J és (ha van) 1 D szegmens kiválasztódása A VDJ rekombináció FÜGGETLEN FOLYAMAT az immunglobulinok nehéz (H) és a könnyű láncaiban (L).
Emlékeznek?
RAG1 és RAG2 enzimek szabályozzák
EMBRIONÁLIS (GERMLINE) DNS
DNS ÁTRENDEZŐDÉS
PRIMER RNS TRANSZKRIPTUM
mRNS
ÉRETT FEHÉRJE
Emlékeznek? 1. 2. 3. 4.
RAG1 és RAG2 enzimek működése
A V, J és D exonok határán konszenzusszekvenciák (RSS – Recombination Signal Sequence) találhatók. Az RSS a RAG enzimek szubsztrátja Minden RSS egy heptamer és egy nonamer szekvenciát tartalmaz, amelyeket egymástól meghatározott számú nukleotid (12 bp vagy 23 bp) választ el. A 12 bp-ral elválasztott szekvenciák (1 turn signal) csak a 23 bp-ral elválasztottakkal (2 turn signal) kerülhetnek kölcsönhatásba. Ez biztosítja, hogy csak a megfelelő rekombinációs események játszódhassanak le.
RAG DNS valamelyik hepatamernél felhasad Hajtű struktúrák képződése DNS függő protein kináz hatására a hajtű kinílik és a RAG enzim leválik Szabad végeken: A) TdT nukleotid beépülés B) Endonukleázok: rövidülés Ligáció: a V, D, J szakaszok összekapcsolódása Az RSS régiók kapcsolódása gyűrűvé zárja a nem kódoló génszakaszokat.
Emlékeznek?
Junkcionális (kapcsolódási) diverzitás
A RAG enzimek által elvágott DNS szakaszok pontatlan összeillesztésének korrekciója: NUKLEOTIDOK ADDÍCIÓJA 1. TdT: max. 20, nem templát által kódolt nukleotid (=N-nukleoitd) beépülése 2. A rekombináció során képződő hajtűkanyart érintő repair során a nem kódoló szakaszból P-nukleoitidok kerülhetnek a kódoló DNS-szálra.
Emlékeznek?
k
l
Allélikus exklúzió: csak egy allél expresszálódik Nehéz lánc
Mi történik a csontvelőben?
1. B sejt receptorok (BCR-ek) keletekezésének a szabályozása 2. Egyféle specifitás biztosítása 3. Autoreaktív B sejtek kiiktatása 4. Hasznos B sejtek perifériára juttatása 5. Antitest termelés, memória sejtek helye
A B sejt fejlődés korai szakaszai a csontvelői stroma sejtektől függenek Elkötelezett limfoid progenitor
Vascular Cell Adhesion Molecule
Korai pro-B sejt
Késői pro-B sejt
Pre-B sejt
Éretlen B sejt
Ig génátrendeződés a B sejt fejlődés során
Cél: B sejt receptorok (BCR) keletkezésének a szabályozása
Határkövek a B sejt fejlődésben
SZELEKCIÓS FOLYAMATOK A CSONTVELŐBEN
Cél: A saját antigének felismerésére képes BCR-t expresszáló klónok (autoreaktív B sejtek) eliminációja A sajátot toleráló B sejtek kijutnak a perifériára, a sajáttal reagáló klónok a csontvelőben maradnak
A csontvelőben az autoreaktív klónok új rekombinációval újraszerkeszthetik a BCR-t
receptor editing
5 x 107 B sejt / nap, de csak 5 x 106 B sejt / nap jut ki a keringésbe.
Receptor editing Az újabb könnyűlánc megmentheti az autoreaktív sejteket, ha az újrarendeződött L lánc gének megváltoztatják a receptor specificitását
Az IgM és IgD koexpressziója
http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/2011_0001_524_Immunologia/ch11s03.html
A primer RNS alternatív hasításával létrejön a μ-mRNS, illetve a δ-mRNS, ugyanabban a B-sejtben. Mindkét esetben azonos a VDJ-exon, azaz a sejtfelszínen megjelenő kétféle izotípusú ellenanyag (IgM és IgD) specificitása
azonos.
Az autoreaktív B sejtek eliminációjának lehetséges módjai 1. Klóndeléció apoptózissal 2. Receptor átszerkesztés (editing) 3. Az autoreaktív B sejt klónok anergiássá válása 4. A saját struktúrák rejtett lokalizációja miatt nincs B sejt aktiváció
B SEJT AKTIVÁCIÓ
B sejt receptor
BCR keresztkötés
B sejt komplement receptor expresszió
BCR jelátvitel
Antigén keresztkötés Fyn és Lyn (Src kinázok) aktiválódása az ITAM motívumok (a és b láncok) foszforilációja Syk (tirozin kináz) dokkolás Grb2 és PLCγ aktiváció a DAG és az IP3 útvonalak aktivációja PKC aktiváció ic Ca2+ ; NFAT útvonal aktivációja
Antigén Extrafollikuláris T-independens
IgM
Marginális zóna
IgM IgM IgM
B
APC
Follikuláris T-dependens
IgM
Follikuláris dendritikus sejt
Follikulus MHC-II – peptid komplex
TM
Th
CD40-CD40L komplex citokinek
Memória sejtek
Follikuláris Th sejt
IgM
B
affinitás érés osztályváltás
IgG
B
IgG
IgG
IgG IgG
IgG
Bmemória
T sejt –függő és T sejt – független stimuláció T sejt – független Protein, poliszaccharid, lipid Nincs izotípus váltás: IgM Szomatikus mutáció alacsony rátával Rövid élettartamú plazmasejtek
T sejt – függő Protein Izotípus váltás: IgG Szomatikus mutáció magas rátával Hosszú élettartamú plazmasejtek
T-sejt független antigének a B sejteket a BCR direkt aggregációjával aktiválják pl. poliszacharid antigének
T helper sejtek - B sejtek interakciója
Aktivált B
CD40 MHC-II
CD4 TCR
CD40L
Th
Th –B interakció
BCR-Ag felismerés Ag felvétel
Ag bemutatás MHC-II molekulák révén Th aktiváció
Kostimulációs szignálok: CD40-CD40L; citokinek B aktiváció; Plazmasejt differenciáció
Th –B interakció
Th – függő B sejt aktiváció CXCR5, CCR7
CXCR5 , CCR7
Emlékeznek?
paracortex, interfollikuláris tér T sejtek dendritikus sejtek
NYIROKCSOMÓ kéreg B sejtek makrofágok
folliculus B sejtek
centrum germinativum osztódó B sejtek plazmasejtek makrofágok follikuláris dendritikus sejtek
medulla plazmasejtek makrofágok
A centrum germinativumban plazmasejtté differenciálódás és memória sejtek kialakulása zajlik Aktiváció
Klonális expanzió Affinitásérés
1. Plazma sejtek
Differenciálódás antitestek
2. Memory cells 2. memória sejtek
A T-B INTERAKCIÓ KÖVETKEZMÉNYEI 1. IZOTÍPUS VÁLTÁS 2. AFFINITÁS ÉRÉS
Emlékeznek?
Az ellenanyag repertoire kialakulása: Szomatikus hipermutáció – affinitás érés
Th sejtek citokin termelése a naiv B sejtek V gén mutációja fokozódik (1000x) (szomatikus hipermutáció) Azok a B sejt klónok, amelyek ennek eredményeként jobban kötik az Ag-t, kiszelektálódnak (pozitív szelekció) és osztódni kezdenek
Emlékeznek?
Az ellenanyag repertoire kialakulása: Izotípus váltás A csontvelői B sejtek érés során a konstans régió átírása a m és a d láncok promoterénél kezdődik A naiv B sejtek IgM és IgD immunglobulinokat expresszálnak.
Th sejtek citokin termelése az aktivált B sejtekben beindul az AID (aktiváció indukált deamináz) enzim működése Szabályozza konstans régiókat kódoló genomiális gén szakaszok átíródását
Izotípus váltás: rekombináció specifikus „switch”szignálok között
Nehézlánc gének IgM-et expresszáló sejtben
1. Minden nehézlánc gén 5’ végén van „switch” régió (S), kivéve a d (az IgD alternatív splicing-gal jön létre)
CD40L, citokinek
deléció Switch-rekombináció az S régióknál (Kettős szálú DNS törés)
2. S régió: repetitív szekvenciákat tartalmaz – transzkripció indul 3. Fúzió az 5’ S régió -3’ S régió között 4. Activation induced cytosine deamináz (AID) függő (RAG nem)
Nehéz lánc gének IgA-t expresszáló sejtben
5. CD40-CD40L kölcsönhatást igényel
A T sejtek által termelt citokinek szabályozzák az osztályváltást
IL-5
IL-13
Hyper IgM szindróma
CD40L hiány vagy defektus
Activated B
CD40
A CD40L hiányában az izotípus váltás zavart. A beteg csak IgM termeléssel válaszol a B sejt aktivációra.
X
CD4 TCR
CD40L
Th
Kezelés: IVIG: intravénás immunglobulin 3 - 4 hetente
A B sejt aktiváció downregulációja
Az immunválasz fázisai
Emlékeznek?
Felismerés
Aktiváció
Effektor válasz
Retrakció
Memória
B sejt alpopulációk
B-1 B sejtek (CD19+/CD5+/IgM++/IgD+) • differenciálódás a magzati májban • önmegújító képesség • alacsony affinitású autoantitest termelés, • mell- és hasüregi megtelepedés • relatív túlsúly újszülöttekben • B-CLL Marginális zóna B-sejtek (B2) (CD19+/IgM++/IgD+/CD21++/CD23+/-) • Differenciálódás a csontvelőben • Megtelepedés a lépben • nem migrálnak Konvencionális follikuláris B-sejtek (B2) (IgM+/IgD++/CD21+/CD23++) • recirkulálnak Regulatórikus B sejtek (CD19+/CD24+/CD38+) • Differenciálódás a konvencionális B sejtekből • IL-10 termelés
B sejt alpopulációk
FL HSC – Fetal Liver Hematopoetic Stem Cell B-1 sejtek (CD5+ B) BM HSC – Bone Marrow Hematopoetic Stem Cell B-2 sejtek 1) follikuláris B-sejtek (folyamatosan keringenek), 2) marginális zóna B-sejtek (elsődlegesen a lépben telepszenek meg)
Regulatórikus B sejtek
1. 2. 3. 4.
CD4+, CD8+ és NKT sejtek gátlása (TGFb; IL-10) Treg differenciálódás elősegítése APC gátlás (kostimulációs molekulák gátlása) Gátló makrofágok indukciója
Ellenanyagok – terápiás lehetőségek
Monoklonális antitest terápia Direkt citotoxicitás
Immunválasz moduláció
„Csupasz mAt”
Enzim
Bispecifikus At
Célsejt
*Radioaktív izotóp
Y Immunliposzóma
At-ligand Fúziós fehérje
Effektor sejt
Monoklonális antitestek előállítása egy kis ismétlés…..
Immunizáció Antigén beadás
Aktivált lépből izolált B sejtek At termelés Korlátozott osztódás
Mieloma sejtek Korlátlan osztódás
Fúzió
Nem fúzionált B sejtek
Fúzionált sejtek
Szelekció
In vitro mAt „gyártás”
Nem fúzionált mieloma sejtek
Klónozás
Hibridoma sejtek mAt termelés Korlátlan osztódás
In vivo mAt „gyártás”
Anti-B sejt terápiás lehetőségek
Nature Clinical Practice Neurology (2008) 4, 557-567
Terápiás anti-CD40 monoklonális ellenanyagok (Non-Hodgkin’s or Hodgkin’s Lymphoma )
CD40 fokozottan expresszálódik aktivált B sejteken és malignusan transzformálódott B sejteken. Lucatumumab* (HCD122 - Novartris) = teljes, humán mAt Hatásmechanizmus: 1.Gátolja a CD40-CD40L interakciót sejtosztódás gátlás, apoptózis indukció. 2. Az aktivált T sejteken expresszálódó CD40L-hoz kötődve fokozza az effektor funkciót (antibody-dependent cell toxicity: ADCC).
„CD40 ligands as vaccine adjuvants?”
Nature Medicine 13, 248 - 250 (2007)
Rituximab (anti-CD20) anti-B sejt terápiás antitest agresszív B- sejtes lymphomák (pl.: diffúz nagy B sejtes lymphoma) autoimmun betegségek (RA, SLE, MS) Komplement függő citolízis
ADCC
FcR/CR mediált fagocitózis
Direkt apoptózis indukció
Immunszubsztitució intravénás immunglobulinok adásával
IVIG: intravénás immunoglobulin (polivalens IgG > 1000 egészséges donorból)
AZ IVIVG HATÁSMECHANIZMUSA
