Immunológia alapjai 11-12. előadás
T-sejt differenciálódás T sejt szelekció a tímuszban: a mikrokörnyezet és szolubilis faktorok szabályozó szerepe
A limfocita fejlődés lépései Recirkuláció a periférián
Korai érés és növekedési faktor által szabályozott osztódás
A limfocita repertoir szelekciója és funkcionális kompetencia Primer limphoid szövetekmegszerzése (Csontvelő és tímusz)
Effektor funkció
Perifériális lymphoid szervek és szövetek
TcR és BcR
T-Sejt Receptor komplex CD4
T-sejtTípusok:
1. 2.
PeptidPeptide/MHC kötőhely binding site
CD8
V
V
C
C
TCR TCR
CD3 complex of signalling molecules
CD3 Komplex
T-sejt T cell
T-sejt irányú elkötelezettség: hely és idő B-sejt prekurzor
Hemopoietikus Ős sejt (HSC)
Közös (common) lymphoid progenitor (CLP) Korai (early) T-sejt prekurzor (ETP)
Notch-1 receptor: ligand kötés (Delta-1) Visszafordíthatatlan T-sejt irányú elkötelezettséget indukál
DC/T
NK/T
Cél gén: pT
T-sejt lineage
Szabályozó faktorok, amelyek a tímusz epitélium differenciálódását befolyásolják •FGF & receptorok: fibroblast growth factor-ok (20 ligand, 4 receptor) •BMP/TGF- család tagjai: bone morphogenic protein/transforming growth factor- (több mint 30 ligand, 2 receptor)
•Wnt: 19 szekretált glykoprotein, 10 Frizzled receptor
•Hedgehog (Shh) és Patched/Smoothened receptor
Fő transzkripciós faktor:
FOXN1
T-sejt forrás: tímusz • Tímusz: elsődleges T-sejt forrás • Tímusz hiány – nude egér (FoXN1) Ektodermális (bőr) és endodermális fejlődési rendellenességek. Erősen lecsökkent T-sejt állomány. • Tímuszon kívüli T-sejt fejlődés: „cryptopatch” a bélben (c-kit+, CD44+, IL7R+, CD25- fenotípusú sejtek), érés MLNban és PP-ben (RAG-expresszió alapján). • Második tímusz
A tímusz szerkezete
A tímusz stróma alakítja ki a T-sejt fejlődéshez szükséges mikrokörnyezetet
Tímusz mikrokörnyezet szerepe a T-sejt fejlődésben 1. Vándorlás: Kemokinek hatására 2. Proliferáció:
IL-7
3. Differenciáció • TcR- átrendeződés • Fenotípus kialakulása 4. Szelekció: apoptózis
T sejt differenciálódás stádiumai
Chemokinek irányítják a T-sejt prekurzorokat a tímuszba
A tímusz által termelt chemokinek: CCL21, CCL25, CXCL12 Receptorok a timocitákon: CCR7, (CCR9)
TcR-génátrendeződés I. TcR Lánc Gén
Variable (V) Szegmens
Diverzitásszegmens (D)
Joining (J)
Konstans (C)
Szegmens
Szegmens
RAG-1, RAG-2 Komplett átrendezés
TCR Protein
A preTCR szerkezete, szerepe
TcR Génátrendeződés II. TcR Lánc
Variable (V) Szegmens
1. /Átrendeződés 2. / Átrendeződés
Joining (J) Szegmens
Konstans (C) Szegmens
Komplett átrendeződés
TCR Protein
A TcR és BcR diverzitás alapjai • A TcR αβ és γδ láncokat kódoló gének az Ig génekhez hasonló struktúrát mutatnak (multiplex V, D, J és C szegmentumok), hasonló lépések kapcsán alakul ki a génátrendeződés is (a RAG1 és a RAG2 szerepe) • Nagyszámú V, D és J szegmentum szabad rekombinációja • A TdT (Terminal deoxynucleotidyl Transferase) szerepe a rekombináció során CDR3 magas variabilitás
• A TcR αβ és γδ láncok random kombinációja (hasonlóan az Ig H/L láncokhoz)
T-sejt fejlődés a tímuszban Timociták:
Szubkapszuláris régió
DN: 2-5 %
Kortex
DP: 70-80%
CD4 SP: 10-15% CD8 SP: 5-8%
Korticomedullaris határ
Éretlen CD3-CD4-CD8Double Negative Thymociták
STROMA
IL-7 Proliferációt indukál
Kortikális epitheliális sejt Pozitív szelekció
Éretlen CD3+CD4+CD8+ Double Positive Timociták
Dendritikus sejt Negatív szelekció Érett CD3+CD4+ vagy CD3+CD8+ Timociták
Medulláris epitheliális sejt Makrophág
Fiatal egérben: naponta 5x107 T-sejt (Az összes thymocyta 25%-a) A szelekció alatt a timociták 98 %-a apoptózissal elpusztul Naponta 1-2 x 106 érett T-sejt vándorol a perifériára
Döntéshozatal a T-sejt fejlődés során
~1-2%
~85-90%
~3-6% (CD4) ~2-4% (CD8)
Timociták megoszlása a sejtfelszíni markerek alapján
Timociták
Sejtek
Timociták
Teljes Repertoár: TCR ,: 1015 TCR ,: 1016
DN DP
SP
T-sejt érés lépései a tímuszban 1. TCR vagy / lánc génjeinek átrendeződése.
2. pT/TCR/CD3 (pTCR) kialakítása, allelic exclusion, IL-7függő proliferáció - -szelekció. 3. TCR gén átrendeződésének megkezdése. 4. TCR / gén átrendeződés befejeződése, CD4/CD8 molekulák expressziója. 5. MHC/peptide komplexek felismerése a tímusz kortikális epitéliumok felszínén – pozitív szelekció. 6. MHC/peptide komplexek felismerése a tímusz APC/medulláris epitheliélis sejteken – negatív szelekció. 7. Az erős, folyamatos jel hatására: elkötelezettség a CD4 vagy Treg (CD4/CD25+) altípus felé.
CD4 sejtek perifériás differenciálódása
The generation of thymic Treg seems to be independent from TGF- . In contrast, the maintenance of the peripheral Treg pool is regulated by TGF- : TGF- signaling in Treg is required for their expansion in the setting of inflammation; in addition, TGF- is able to convert naive CD4+CD25- T cells into Treg and to induce the expression of Foxp3.
In vivo suppression induced by Treg. Treg are able to directly suppress CD4+ as well as CD8+ effector T cells. TGF- seems to be involved in the suppression but the exact mechanism and origin of TGF- needs to be clarified. More data are needed on the potential in vivo induction of T cells with a regulatory phenotype by Treg. Indirectly, Treg may be able to confer suppressor activity to conventional CD4+ T cells by the induction of a Tr1-like, Th3-like or Treg-like phenotype.
Perifériás CD8 T sejt differenciálódás
During the first week of infection naïve antigen-specific CD8 T cells undergo antigen-driven proliferation and differentiation into effector CD8 T cells. If antigen is cleared (i.e., acute infection) 5–10% of CD127Hi effector CD8 T cells survive and undergo further antigen-independent differentiation, resulting in the generation of memory CD8 T cells that have acquired three defining memory T cell properties: (i) long-term antigen-independent persistence, (ii) homeostatic proliferation in response to IL-7 and IL-15, and (iii) rapid recall responses including vigorous antigen-driven proliferation, secretion of cytokines (IFN-γ, tumor necrosis factor α, and IL-2), and acquisition of cytotoxicity (2, 12–14) (Upper). In contrast, if antigen persists past the effector stage and a chronic infection ensues (Lower) the antigenindependent phase of memory CD8 T cell differentiation does not occur and the resulting CD8 T cells do not optimally develop the three main memory T cell properties.
