PREZENTACE ANTIGENU A REGULACE NA ÚROVNI Th (A DALŠÍCH) LYMFOCYTŮ
PREZENTACE ANTIGENU Podstata prezentace antigenu (MHC restrikce) byla objevena v roce 1974 V současnosti je zřejmé, že to je jeden z klíčových mechanismů vzniku specifické imunity.
B lymfocyty rozpoznávají (většinou) antigen přímo svým receptorem pro antigen (BCR)
T lymfocyty rozpoznávají antigen také svým receptorem (TCR) ale prostřednictvím prezentace antigenu jinými buňkami!
ZÁKLADNÍ KOMPONENTY Prezentace antigenu se účastní molekuly MHC I exprimované na somatické buňce nebo molekuly MHC II na buňce prezentující antigen imunogenní peptid vzniklý naštěpením antigenu receptor pro antigen na T lymfocytu (TCR) případně BCR na B lymfocytu
Prezentace antigenu se uskutečňuje i prostřednictvím molekul CD1 nevyznačují se polymorfismem jako MHC slouží k prezentaci hydrofobních peptidů, lipidů a glykolipidů
HLAVNÍ HISTOKOMPATIBILITNÍ SYSTÉM Hlavní histokompatibilitní systém (major histocompatibility complex – MHC) je soubor molekul , který zajišťuje významné imunologické děje – prezentaci antigenu T lymfocytům molekuly MHC I zajišťují i histokompatibilitu – t.j. odlišení buněk vlastního organismu od buněk cizích
Organizace MHC MHC kóduje větší soubor genů, který je rozdělen do tří tříd MHC I. a II. třídy zajišťuje prezentaci antigenu, geny MHC III. třídy kódují různé molekuly, které slouží imunitním i jiným funkcím geny MHC jsou polymorfní s řadou alel a vykazují vysokou mírou heterozygotnosti výsledkem je vysoký počet MHC molekul, určité molekuly jsou charakteristické pro různá plemena, jsou asociovány s některými chorobami apod.
CHARAKTERISTIKA MHC MOLEKUL MHC I. třídy dvouřetězcový heterodimer – je tvořen polymorfním „těžkým“ transmembránovým řetězcem a nepolymorfním β2makroglobulinem vyskytuje se na všech jaderných buňkách antigenní peptid (12 – 25 aminokyselin) váže ve štěrbině mezi α2 a α3 doménou
MHC II. třídy dvouřetězcový heterodimer – je tvořen dvěma polymorfními řetězci α a β vyskytuje se na antigen prezentujících buňkách – dendritických b. a makrofázích (B lymfocytech, epitelových b. thymu aj.) antigenní peptid (8 – 11 aminokyselin) váže ve štěrbině mezi α a β řetězcem
MOLEKULY MHC MHC I
MHC II α1
-S-S-
-S-S-
-S-S-S-S-
α3
β1
β2 mikroglobulin
α2
-S-S-
-S-S-
α1
β
-S-S-
α2
-S-S-
α
β2
DVĚ CESTY PREZENTACE ANTIGENU Prezentace antigenu endogenní cestou slouží k prezentaci peptidů vzniklých uvnitř buňky (napadené virem, nádorové apod.) jsou prezentovány prostřednictvím MHC I. třídy, které se vyskytují na všech jaderných buňkách jsou prezentovány především cytotoxickým Tc lymfocytům, koreceptorem této prezentace je CD8
Prezentace antigenu exogenní cestou slouží k prezentaci peptidů vzniklých naštěpením vnějšího antigenu pohlceného endocytózou jsou prezentovány prostřednictvím MHC II. třídy, které se vyskytují na dendritických buňkách, makrofázích, příp. B lymfocytech jsou prezentovány především pomocným Th lymfocytům, koreceptorem této prezenrtace je CD4
ZPRACOVÁNÍ ANTIGENU ENDOGENNÍHO
EXOGENNÍHO
MHC I
exogenní antigen peptidy
CLIP natrávený invariantní řetězec
Golgiho komplex endoplazmatické retikulum proteasom
invariantní řetězec
TAP calnexin
endogenní antigen
MHC I
MHC II
jádro
UKOTVENÍ ANTIGENNÍHO ŠTĚPU NA MOLEKULE MHC -
H3N - V - G - P - Q - K - N - E - N - L - COO
-
H3N - S - G - P - R - K - A - I - A - L - COO
-
H3N - V - G - P - S - G - K - Y - F - I - COO
-
H3N - S - G - P - E - R - I - L - S - L - COO
-
H3N - S - Y - F - P - E - I - T - H - I - COO
-
H3N - T - Y - Q - R - T - R - A - L - V - COO
-
H3N - S - Y - I - G - S - I - N - N - I - COO
DALŠÍ VAZBY - AKTIVACE T LYMFOCYTU Pro uskutečnění vazby jsou nutné adhezivní molekuly LFA1 - ICAM 1 LFA2 - CD2
K aktivaci T lymfocytu je třeba „druhý signál“ pomocí kostimulačních molekul CD28 - B7 (CD80, CD86)
Další signály přicházejí prostřednictvím cytokinů ILIL-12, ILIL-4 ILIL-2
PREZENTACE ANTIGENNÍHO ŠTĚPU NA POVRCHU BUŇKY Th
CD3
CD28
LFA1 CD11a/CD18
CD2
TCR antigenní peptid
MHC II
CD4
APC
LFA3 CD58
B7
ICAM CD54
CROSS PREZENTACE
PŘENOS SIGNÁLU Z TCR DO NITRA BUŇKY Prezentace antigenního peptidu TCR + druhý signál Fosforylace cytoplazmatických motivů ITAM na CD3 Aktivace proteinkináz Aktivace dalších enzymů a signalizačních molekul a následně aktivace transkripčních faktorů Transkripce genů Výsledkem je diferenciace, prolifereace buňky, produkce cytokinů apod.
PŘENOS SIGNÁLU Z TCR DO NITRA BUŇKY antigenní peptid navázaný na molekulu MHC I/ MHC II
kostimulační molekuly a adaptorové proteiny
TCR
CD3
CD4/CD8
cytokin
cytokinový receptor
ITAM
fosfolipáza C
proteinkinázy
JAK kinázy
fosfatidylinositolová cesta +2 Ca
proteinkináza C
MAP kinázy
kalcineurin
transkripční faktory (NFAT, STAT aj.) přepis cytokinů
REGULACE IMUNITNÍ ODPOVĚDI Hlavní regulační buňkou specifické imunitní odpovědi je pomocný Th lymfocyt V roce 1986 byla poprvé popsán dvojí typ regulačních reakcí zprostředkovaný Th1 nebo Th2 lymfocyty
REGULACE IMUNITNÍ ODPOVĚDI O typu odpovědi rozhoduje určitou měrou charakter antigenu (exogenní - endogenní) a jeho typ prezentace exogenní antigeny vyvolávají protilátkovou imunitu (nejen ji) endogenní antigeny aktivují cytotoxické lymfocyty Tvorbu protilátek mohou vyvolat dva typy antigenů T dependentní potřebují spolupráci Th lymfocytů T independentní vyvolávají aktivaci a proliferaci B lymfocytů přímo Ve většině případů je imunitní odpověď komplexní, zahrnující buněčnou i protilátkovou složku s různými, vzájemně provázanými efektorovými mechanismy
TH1 - TH2 LYMFOCYTY Do primární imunitní reakce vstupují naivní Th0 lymfocyty
pod vlivem cytokinů z makrofágů, NK buněk a γδ lymfocytů nastává diferenciace a vznik
Th1 nebo Th2 lymfocyty neliší se morfologicky a fenotypicky (stejné CD znaky) liší se produkcí cytokinů
převaha Th1 nebo Th2 lymfocytů ovlivňuje charakter imunitní reakce - vznik protilátkové nebo buněčné imunity, vznik přecitlivělosti nebo autoimunity atd. systém Th1 a Th2 je v regulaci imunitní odpovědi klíčový, ale není jediný – rozlišujeme i další lymfocytární subpopulace, které zajišťují směrování imunitní odpovědi Tzv. Th3 lymfocyty regulují na sliznicích (ve střevě) tvorbu protilátek typu IgA, signálním cytokinem je TGFβ β
ROZDÍLY Th1 a Th2 ODPOVĚDI Th1
Th2
vyvolávající cytokin
IL12
IL4
produkované cytokiny
IL IL--2, IFN IFNγγ
IL IL--4, ILIL-5, IL IL--6, IL IL--10 IL IL--4
aktivující cytokin
IL IL--2
inhibující cytokin
IL IL--10
IFNγ IFNγ
převažující odpověd
buněčná
protilátková
ovlivňuje buňky
makrofágy
žírné buňky, eosinofily
uplatní se při infekci
intracelulární
extracelulární
hypersenzitivita
IV. typu
I. typu
SCHÉMA TH1 A TH2 ODPOVĚDI buňka prezentující antigen
makrofág Th
Th1
CELULÁRNÍ ODPOVĚĎ
IL-12 B
NK buňka prezentující antigen
Th
Th2
eosinofilie
B
žírná buňka
CYTOKINOVÉ REGULACE TH1 A TH2 ODPOVĚDI
APC THO
TH1
IFN-γ
TH2
IL-10 IFN-γ IL-2
M φ aktivace zánět
IL-4 IL-5 IL-6 IL-10 tvorba protilátek
DALŠÍ REGULAČNÍ BUŇKY Th17 lymfocyty mají charakter Th (pomocných) lymfocytů výrazně produkují IL-17 mají prozánětlivé účinky stimulují obranu proti extracelulárním patogenům negativně se uplatňují v zánětech proti vlastním antigenům v autoimunitních reakcích
Treg lymfocyty jsou fenotypicky odlišitelné od Th lymfocytů – mají CD25 a FoxP3 jejich hlavní funkcí je regulace zánětlivé odpovědi, hrají roli v kontrole průběhu autoimunitních reakcí.
