Table of Contents Monday, May 27, 2013
5:27 PM
Ch. 1: Inleiding tot het Immuunsysteem Aangeboren (innate) en verworven (adaptive) immuniteit Types adaptieve immuniteit Karakteristieken van adaptieve immuunresponses Fases van immuunresponses Cellen Weefsels Ch. 2: Aangeboren Immuniteit Herkenning van microben Onderdelen Ontwijking door microben Rol in stimulatie van adaptief systeem Ch. 3: Antigen Opname en Presentatie aan Lymfocyten Antigenen herkend door T lymfocyten Vangen van eiwit-Ag's door APC's Structuur en functie van MHC moleculen Processing van proteïne-Ag's Functies van APC's naast Ag-presentatie Antigenen herkend door B lymfocyten Ch. 4: Antigen Herkenning in het Adaptief Systeem Antigen-receptoren van lymfocyten Ontwikkeling van immuun repertoires Ch. 5: Cel-Gemedieerde Immuunresponses Fases van T-cel responses Ag-herkenning en costimulatie Responses van T's op Ag's en costimulatie Biochemische paden voor T-cel activatie Ch. 6: Effector Mechanismen van Cel-Gemedieerde Immuniteit Types Migratie van effector T's naar infecties Effectorfuncties van CD4+ Effectorfuncties van CD8+ Resistentie van microben Ch. 7: Humorale Immuunresponses Fases en types Stimulatie door Ag's De functie van TH's AL-responses op T-onafh. Ag's Ch. 8: Effector Mechanismen van Humorale Immuniteit Kenmerken van AL'en bepalend voor hun effectorfuncties Neutralisatie van microben en toxines Activatie van het complementsysteem AL-functies op speciale locaties Ontwijking van humorale immuniteit Vaccinatie Ch. 9: Tolerantie en autoimmuniteit Tolerantie: significantie en mechanismen Autoimmuniteit: principes en pathogenese Centrale T-tolerantie Immunologie Page 1
Centrale T-tolerantie Perifere T-tolerantie B-tolerantie Genetische factoren in autoimmuniteit Rol van infecties in autoimmuniteit Ch. 10: Responses tegen tumoren en transplanten Responses tegen tumoren Responses tegen transplanten Ch. 11: Hypergevoeligheidsziekten Types Onmiddellijke hypergevoeligheid (type I) AL-gemedieerd + complexziekten (types II en III) T-cel gemedieerde ziekten (type IV) Ch. 12: Congenitale en verworven immuundeficiënties Congenitale (primaire) immunodeficiënties Verworden (secundaire) immunodeficiënties Definities
Immunologie Page 2
Belangrijke CD's maandag 3 juni 2013
10:19
CD18, CD11b
onderdeel van LFA-1 en Mac-1, integrines van leukocyten
CD62L
L-selectine van naïeve T's voor migratie door HEV's
CD206
mannose-receptor op macrofagen en DC's
CD1
nonpolymorfe MHC-like proteïnen, presentatie van Ag's door epitheel aan γδ-T's
CD16
FcγRIIIa, receptor op NK's die AL-beladen cellen herkent
CD21
CR2-receptor waarmee B's C3b herkennen
CD3
transmembranair signaaleiwit van T's (onderdeel van Ig-superfamilie)
CD4, CD8
co-receptoren van T's (onderdeel van Ig-superfamilie)
CD28
T-eiwit, receptor voor costimulatoren op APC's (CD80 en CD86)
CD80 (B7-1), CD86 (2) costimulatoire moleculen op APC's CD152 (CTLA-4)
T-eiwit, competitie met CD28 ⇒ afbouw van T-respons
CD19, CD21, CD81
onderdelen van BCR
CD40L
oppervlakte-eiwit van T-cellen ⇒ activeert B's, DC's en macrofagen
CD95 (Fas)
death receptor: activeert caspases
CD64
FcγRI receptoren op het oppervlak van ø (opsonisatie door Ig-binding)
FcεRI
receptor op mastcellen voor IgE
VLA-4, LFA-1, Mac1 • integrines van neutrofielen en monocyten • adhesiemoleculen van T-cellen (behalve Mac-1) VCAM-1
ligand voor VLA-4
ICAM-1
ligand voor LFA-1 en Mac-1
Notch-1, GATA-3
TF's voor T-cellen
EBF, E2A, Pax-5
TF's voor B-cellen
IL-15
groeifactor van NK's (en memory-lymfocyten)
IL-12
• stimuleert NK's tot productie van IFN-γ • stimuleert TH1-differentiatie
IL-2
auto-groeifactor van geactiveerde T-cellen
IL-4
van TH2's én mastcellen: Immunologie Page 3
IL-4
van TH2's én mastcellen: • stimuleert B's tot IgE-switching • auto-groeifactor van TH2's • gelinkt aan hypergevoeligheid
IL-13
analoog aan IL-4
IL-5
van TH2's: stimuleert eosinofielen
IL-7
induceren anti-apoptotische eiwitten in memory-T's
IL-17
van TH17's: rekrutering neutrofielen ⇒ inflammatie
IFN-γ
van TH1's én CTL's: stimuleert macrofagen
TGF-β
• van TH's: auto-inhibitie (oa. ook door tumoren) • isotype switching naar IgA
Immunologie Page 4
Aandoeningen maandag 3 juni 2013
10:39
type 2 leukocyt adhesie deficiëntie syndroom
neutrofielen hebben geen selectine-receptore
type 1 leukocyt adhesie deficiëntie syndroom
afwezigheid van β2 integrines (LFA-1, Mac-1, …)
chronisch granulomateuze ziekte
defect in oxidase-enzymen ⇒ verstoring fagocytose
staphylococcus aureus
super-Ag's ⇒ TSS = toxic shock syndroom (massale cytokinevrijgave; sepsis)
sepsis
macrofagen in lever en milt stellen massaal TNF, IL-1 en IL-6 vrij ⇒ vasodilatatie, hypotensie
Omenn syndroom
mutatie in RAG's ⇒ rode rash + quasi afwezigheid van lymfo's
Burkitt's lymfoom
verstoring c-myc, een regulatiegen voor TF's
X-linked agammaglobulinemie (XLA)
mutatie van Btk, gelinkt een pre-BCR ⇒ geen differentiatie
Apex syndroom
geen regulatoire T's
Job syndroom
weefselschade door verstoring van TH17's
B-cel lymfoom
allemaal hetzelfde idiotype (Tx: specifieke antistoffen)
X-linked CD40L deficiëntie
• onvoldoende activering van macrofagen • geen isotype switching meer (hyper IgM)
chronische DTH
T's en ø blijven actief ⇒ granuloma's + fibrosering
ALPS (auto-immune lymphoproliferative syndrome)
mutatie van Fas ⇒ geen apoptose (van lymfo's) meer: gezwollen lymfeklieren
mycobacteria
inhibiren fusie van fagosomen met lysosomen
herpes
inhibeert TAP
cytomegalovirus
verwijdert klasse I MHC's
Epstein-Barr virus
• productie IL-10 (inhibitie ø) ⇒ Burkitt's lymfomen • inhibitie proteasoom
Systemische Lupus Erythematosus
antistoffen tegen self-Ag's ⇒ vorming immuuncomplexen: • vestigen zich thv glomeruli en bloedvaten • typisch vlindervormige rash
subacute bacteriële endocarditis
immuuncomplexen vestigen zich thv hartkleppen
cryoglobulinemie (Hep. C)
immuuncomplexen vestigen zich thv glomeruli en bloedvaten
erfelijk angioneurotisch oedeem
deficiëntie in C1 INH ⇒ verhoogde afbraak van C2 en C4 ⇒ afbraakproducten veroorzaken oedeem
paroxismale nocturne hemoglobulinurie
CD59-deficiëntie ⇒ geen inhibitie van MAC ⇒ hemolyse
ziekte van Graves
AL'en stimuleren TSH-receptor
arthritis
autoreactieve T's tegen synovium
Hashimoto's thyroiditis
AL'en en T's tegen thyroid-Ag's
Type 1 diabetes
T's tegen pancreas-Ag's
MS
T's tegen brein-Ag's
SLE
AL'en en T's tegen DNA, chromatine, proteïnen, … Immunologie Page 5
SLE
AL'en en T's tegen DNA, chromatine, proteïnen, …
Sjögren's syndroom
AL'en en T's tegen ribonucleoproteïne-Ag's
AHUS
Atypical Hemolytic-Uremic Syndrome: verstoring Factor H van complementsysteem ⇒ thromboses
TBC
chronische respons geeft inflammatie thv infectie
hepatitis
CTLs tasten levercellen aan
anafylaxis
algemene degranulatie van mastcellen ⇒ oedeem, hypotensie
DiGeorge
onderontwikkeling thymus ⇒ verminderde T-maturatie
bare lymphocyte syndrome
mutatie in transcriptiefactoren voor o.m. klasse II MHC's
Wiskott-Aldrich syndroom (X-linked)
mutatie in gen bij hematopoëse
Chediak-Higashi syndroom
verstoorde fusie tussen fago- en lysosomen ⇒ reuze-granules
APECED
mutatie in AIRE
GVHD
graft-versus-host-disease: getransplanteerde donor-T's vallen hostsysteem aan
ataxia-telengiectasie
mutatie in proteïne voor DNA-herstel
Neisseria
inhibeert C3- en C5-convertasen (van nature in mucosa)
Poison Ivy
DTH thv de huid (inflammatie)
IPEX (X-linked)
mutatie in Foxp3
pemphigus vulgaris (type II)
activatie van proteasoom in epidermis
syndroom van Goodpasture (type II)
inflammatie in glomeruli en alveoli
acute rheumakoorts (type II)
post-streptococcus-inflammatie van myocard
myasthenia gravis (type II)
inhibitie ACh-receptoren
polyarteritis nodosa (type III)
post-Hep. B inflammatie van bloedvaten
serumziekte (type III)
serum als Tx van difterie ⇒ bevat AL'en
encephalomyelitis (type IV)
T's op myeline
coeliakie (type IV)
T's op glutenfragmenten
Immunologie Page 6
Ch. 1: Inleiding tot het Immuunsysteem Fysiologische functie: preventie en eradicatie van ziektes ⇒ belang voor oa. pokken, AIDS, orgaantransplantatie, oncologie, … Rol van het immuunsystem
Implicaties
verdediging tegen infecties
immuunziekten
herkenning van nieuwe weefsels en eiwitten barrière voor transplantatie en gentherapie verdediging tegen tumoren
oncologie
antilichamen
labo en onderzoek
Aangeboren (innate) en verworven (adaptive) immuniteit Types adaptieve immuniteit Karakteristieken van adaptieve immuunresponses Fases van immuunresponses Cellen van het immuunsysteem Lymfocyten Antigen-presenterende cellen (APC's) Effectorcellen Weefsels van het immuunsysteem Perifere lymfoïede organen Lymfocyten-recirculatie
Immunologie Page 7
Aangeboren (innate) en verworven (adaptive) immuniteit aangeboren: altijd aanwezig onmiddellijk oudst geen geheugen
• • • •
epitheel fagocyten NK-cellen plasma-eiwitten
1. herkenning en reactie tegen infectieuze microben (Pathogen Associated Molecular Patterns) ⇒ ruw onderscheid (gram-, gram+, protozoa, …) 2. voorbereiding adaptieve respons
verworven: na contact Ag traag specifiek geheugen
• lymfocyten • AL'en, ...
⇒ gespecialiseerde herkenning ⇒ kan aangeboren systeem activeren (eg. door binding AL'en)
⇒ zeer nauwe samenwerking!
Immunologie Page 8
Types adaptieve immuniteit Cel-gemedieerd
Humoraal Microbe
Extracellulair
Gefagocyteerd in ø
Intracellulair
Lymfo’s
B
TH
TC
Effectoren
AL’en
Functies
- Blokkeren infectie - Eliminatie microben
Activatie ø
- doden geïnfecteerde cel - eliminatie overblijfsels
humoraal: 1. extracellulaire Ag's (proteïnen, polysacchariden, lipiden) 2. AL'en in lichaamsvocht, gesecreteerd door B's 3. neutralisatie + eliminatie cel-gemedieerd: 1. intracellulaire organismen (virussen, bep. bacteriën) ⇒ ontoegankelijk voor AL'en 2. cel presenteert bep. microbiële Ag's (proteïnen), die worden herkend door T's ⇒ verschillende mogelijke reacties vormen van immuniteit: • actief: inductie door immuunrespons na infectie of vaccinatie ⇒ immuun (vs. naïef) individu • passief: transfer van specifieke AL'en of lymfocyten ⇒ snel, maar tijdelijk (eg. placenta, moedermelk)
Immunologie Page 9
Karakteristieken van adaptieve immuunresponses
SPECIFICITEIT 1. clonale receptoren maken onderscheid tussen > 109 Ag's 2. bij contact met Ag ⇒ proliferatie van clonen
GEHEUGEN 1. 1° respons: naïeve lymfocyten → inductie geheugenlymfocyten 2. 2° respons: geheugenlymfocyten → sneller en krachtiger ⇒ bij elke respons méér geheugencellen
SPECIALISATIE verschillende reactiemechanismen, afh. van de klasse microbe
TOLERANTIE (NONREACTIEF TEGEN EIGEN Ag's)
Immunologie Page 10
Fases van immuunresponses 1. herkenning: naïeve lymfo's herkennen Ag's van microben 2. activatie: a. clonale selectie + expansie b. differentiatie (AL'en, effector-T's) ⇒ vereist twee signalen: signaal 1 = Ag op Ag-receptor signaal 2 = extra molecule van microbe of innate systeem → verhindert reactie tegen niet-infectieuze Ag's
3. effector fase: ○ eliminatie van microbe, evt. samen met innate respons ○ humoraal of cel-gemedieerd 4. contractie / homeostase: apoptose (en fagocytose) van de meeste lymfo's 5. geheugen: enkelen blijven lange tijd in het lichaam aanwezig
Immunologie Page 11
Cellen Lymfocyten → enige cellen met specifieke receptoren voor Ag's gekenmerkt / gegroepeerd adhv. CD-opp.proteïnen, bepalend voor ○ cel-type ○ stadium van celdifferentiatie B-lymfocyten: AL'en op membraan herkenning van Ag's initiëren activatie van de cel humorale respons T-lymfocyten: TCR herkennen peptide-fragmenten van Ag's, gebonden aan MHC's van APC's cel-gemedieerde respons CD4+ T = TH ▫ helpen B's voor productie AL'en ▫ helpen fagocyten voor vernietiging microben CD8+ T = CTL ▫ lyseren cellen die microben bevatten regulatoire T ▫ suppressie van immuunrespons ▫ Apex-syndroom: géén regulatoire T's NK-cellen: mediatoren van innate respons (tegen virussen en intracellulaire microben) géén Ag-specifieke receptoren! Allen komen van hematopoëtische SC's in het beenmerg ⇒ rijping in generatieve lymfoïde organen oiv. cytokines: • B's: beenmerg • NK's: beenmerg • T's: thymus activatie: ze hebben zowel receptoren als co-receptoren Naïeve (rijpe) cellen circuleren enkele maanden in het lichaam • differentiatie gebeurt pas na Ag-contact (→ specialisatie van respons!): ○ effector B's secreteren AL'en (plasmacellen) ○ effector CD4+ T's produceren cytokines → activatie B's en ø ○ effector CD8+ T's doden geïnfecteerde cellen • enkele geprolifereerde naïeve cellen worden memory's → expressie van specifieke receptoren samenvatting kenmerken: naïeve cellen
effector cellen
geheugencellen
Ag-receptor
✓
B: weinig T: ✓
✓
levensduur
maanden
dagen
jaren
effectorfunctie
X
B: AL'en TH: cytokines
X (enkel na Ag-stimulatie)
Immunologie Page 12
TH: cytokines CTL: cytolyse speciale kenmerken: • B's ○ Ig-affiniteit ○ Ig-isotype
laag membraan (IgM, IgD)
variabel membraan + secretie (IgM, IgG, IgA, IgE)
hoog variabel
○ migratie
lymfeklieren
infectie-plaats
lymfeklieren + infectie
• T's
Antigen-presenterende cellen (APC's) functie: vangen Ag's en brengen ze naar perifere lymfeklierweefsels locatie: • huid • GI-tractus • luchtwegen vnl. DC's, maar ook ø (beiden afkomstig van monocyten) vnl. presentatie aan T's ⇒ voor B's: folliculaire DC's stimuleren proliferatie (zie Ch. 7)
professionele APC's: naast Ag-presentatie ook productie van opp.- en gesecreteerde proteïnen die fungeren als 2e signaal voor T-cel proliferatie en differentiatie
Effectorcellen elimineren microben • lymfocyten (B, T): adaptief systeem • nonlymfoïede leukocyten (granulocyten, ø, …): adaptief en innate systeem
Cytokines • regulatie van verschillende aspecten van innate en adaptieve respons • meestal de novo geproduceerd na activatie Mastcellen, basofielen en eosinofielen granules met histamine ⇒ inflammatie bel. bij worm-infecties en allergieën
myeloïde stamcellen ⇒ • monocyten ⇒ weefsels (macrofagen) • DC's ⇒ overal • neutrofiele granulocyten ⇒ bloed / weefsels Immunologie Page 13
• neutrofiele granulocyten ⇒ bloed / weefsels • basofiele, eosinofiele granulocyten
Immunologie Page 14
Intermezzo: monoclonale AL'en maandag 3 juni 2013
9:43
• functie: herkenning van membraaneiwitten (Ag's) • de merkers worden geclassificeerd in CD's ⇒ zowel receptoren als liganden! • monoclonale AL'en worden aangemaakt via fusie van B's met myeloma-cellen ⇒ bel. bij bv. 'drug delivery'
Immunologie Page 15
Weefsels • generatief (1°, centraal): maturatie • perifeer (2°): initiatie adaptieve respons
Perifere lymfoïede organen • lymfeknopen • milt • mucosale en cutane immuunsystemen lymfeknopen concentreren Ag, APC's en lymfocyten nota: lymfo's zijn zeer specifiek, dus meer heel weinig geschikte voor een bep. microbe
brengen lymfo's samen (bel. voor interactie, eg. tussen TH's en B's) bevatten vnl. naïeve cellen (effectorcellen migreren naar plaats van infectie)
1. lymfe van epitheel en bindweefsel stroomt door lymfeklieren 2. APC's in lymfeklieren filteren Ag's (+ perifere DC's brengen Ag's aan)
paracortex
chemokines trekken lymfo's met de juiste receptoren aan: • B's (CXCR5) in follikels (evt. met een germinaal centrum, na recente respons) ⇒ bevatten FDC's • T's (CCR7) in paracortex ⇒ bevat DC's
milt rode pulpa: 1. bloed stroomt door sinusoïden 2. Ag's worden geconcentreerd door DC's en ø 3. bevat veel fagocyten witte pulpa: • B's in follikels • T's in periarteriolaire lymfoïdeschedes
mucosale en cutane lymfoïede systemen onder epitheel van de GI/resp. tractus en de huid bevat veel naïeve lymfo's, CD8+ T's met γδ-TCR en macrofagen
Immunologie Page 16
T's en B's worden in verschillende compartimenten opgedeeld: ⇒ ze hebben receptoren voor chemokines om op hun plaats te blijven ⇒ na Ag-reactie nemen receptoren af → interactie + migratie
Lymfocyten-recirculatie ⇒ vnl. T's (B's blijven in organen en secreteren AL'en in het bloed) • naïeve T's: rijping in thymus ⇒ a. migratie naar lymfeknopen (entering doorheen HEV's dmv. L-selectine + aantrekking dmv. chemokines) b. blootstelling aan Ag's door prof. APC's (random) c. activatie: proliferatie + differentiatie d. verandering adhesie moleculen (minder L-selectine, meer CD44) en chemokine-receptoren e. in circulatie: migratie naar infectie • meeste T's circuleren door verschillende lymfeknopen / dag • memory-T's recirculeren door lymfeknopen ⇒ snelle 2e respons ⇒ B's: entering doorheen HEV's nota: milt heeft géén HEV's
• blijven in lymfeknopen!
adhesie-moleculen • selectines (CD62) ⇒ zwakke interactie tussen endotheel en leukocyten • integrines (CD11/LFA-1, CD49/VLA-4) ⇒ interactie met ECM ⇒ chemokines verhogen affiniteit chemokines • reguleren migratie ○ CC's rekruteren monocyten en lymfo's ○ CXC's rekruteren neutrofielen en lymfo's
Immunologie Page 17
Ch. 2: Aangeboren Immuniteit • enkel reactie tegen microben • kan ook gestimuleerd worden door geïnfecteerde / beschadigde hostcellen • geeft instructies aan adaptief systeem + wordt gebruikt door adaptief systeem voor eradicatie
Herkenning van microben Onderdelen van innate immuniteit Epitheliale barrières Fagocyten: neutrofielen en monocyten / macrofagen NK-cellen Het complementsysteem Cytokines van aangeboren immuniteit Andere plasma-eiwitten van aangeboren immuniteit Ontwijking van aangeboren immuniteit door microben Rol van aangeboren immuniteit in stimulatie van adaptief systeem
Immunologie Page 18
Herkenning van microben herkennen moleculaire patronen (PAMP's, structuren van klassen van microben), eg. • LPS • mannose-residu's van glycoproteïnen • dubbel RNA (→ viraal) • niet-gemethyleerde CpG-nucleotiden (→ bacterieel DNA) • DAMP's: moleculen die vrijkomen bij ongecontroleerde celdood ⇒ patroon herkenningsreceptoren (PRR's); induceren signaaltransductie nota: specifiek voor microben, maar toch soms binding op eigen cellen ⇒ dan wordt de activatie geblokkeerd door regulatoire moleculen opsonisatie: binden van eiwitten (opsonines, eg. lectines of complementfactoren) aan microben
herkennen vaak delen van microben die essentieel zijn voor de overleving ervan (itt. lymfo's: Ag's zijn niet cruciaal) receptoren zijn geëncodeerd in geslachtscellen ⇒ weinig diversiteit (< 1000) (itt. lymfo's: somatische recombinatie) niet clonaal gedistribueerd: identieke receptoren op verschillende cellen van hetzelfde type (eg. ø) (itt. lymfo's: clonaal) zelfde respons na herhaalde encounters (geen geheugen) (itt. lymfo's: elke keer efficiënter)
Immunologie Page 19
Onderdelen Epitheliale barrières • huid • GI-tractus • resp. tractus functies: • barrière (fysisch, chemisch en microbiologisch) • productie peptide antibiotica (defensines) • bevatten intraepitheliale lymfo's (Є T's), oa. γδ-T's, die minder specifiek zijn (herkennen CD1's) → analoog aan B-1 cellen in peritoneum (> IgM, die alg. bacteriële carbohydraten herkennen)
Fagocyten: neutrofielen en monocyten / macrofagen bloedcellen die microben intracellulair verteren neutrofielen: • 4-10,000 / mm3 • infectie → cytokines → verhoging (tot 20,000), in het beenmerg oiv. G-CSF • bacteriële en fungale infecties • meestal eerste reagerende cellen (dmv. granules) monocyten: • 500-1000 / mm3 • overleven lang in extravasculair weefsel ⇒ worden ø (itt. neutrofielen, die na enkele uren extravasculair sterven) nota: bloed-monocyten en weefsel-ø zijn verschillende stadia!
migratie naar extravasculair weefsel:
lokale ø aan de infectie produceren cytokines (eg. TNF, IL-1)
die activeren endotheliale cellen: • productie selectines (zwakke binding) ⇒ rolling • productie integrine liganden ⇒ sterke adhesie • productie chemokines (verhogen affiniteit integrines) ○ activeren neutrofielen ○ stimuleren migratie door endotheel
Immunologie Page 20
= INFLAMMATIE (op enkele min.)
herkennen microben (in het bloed of extravasculair) door opp.-receptoren specifiek voor microbiële producten: • Toll-like receptors ○ TLR-2 → bacteriële lipoglycanen ○ TLR-4 → LPS ○ TLR-5 → flagelline ○ TLR-9 → niet-gemethyleerde CpG-nucleotiden ⇒ activatie transcriptiefactor NF-κB, die productie stimuleert van cytokines, enzymes ea. proteïnen • NOD-like receptoren: induceert signaalcomplex (inflammasoom) ⇒ activatie caspase-1 ⇒ klieving van IL's • RIG-like receptoren: herkenning viraal RNA ⇒ IFN-productie • receptor voor N-formylmethionine bevattende peptides • receptor voor mannose • integrines Mac-1 • scavenger receptoren ⇒ activatie TF's (NF-κB, …) die expressie verhogen van cytokines (TNF, IL, …), chemokines (CCL, CXCL) en CAM's
ø hebben cytokine-receptoren, zoals voor IFN-γ (< NK's, TH1's) receptoren voor complement-eiwitten en AL'en (adaptief systeem) opsonisatie = coating van microben voor herkenning door fagocyten fagocytose:
① invaginatie van fagosoom → activatie enzymen in lysosomen
② vorming fagolysosoom
③ fagocyt oxidase: vorming toxische radicalen (ROI's) induceerbaar nitrisch oxidesynthase: vorming nitrisch oxide lysosomale proteasen: afbraak microbiële eiwitten
kunnen bij sterke reacties vrijkomen in het weefsel chronisch granulomateuze ziekte: deficiëntie oxidase → ophoping ø en lymfo's thv infectie (granuloma's)
specifieke functies van ø: • productie cytokines (oa. IL-1, TNF) en chemokines Immunologie Page 21
• productie cytokines (oa. IL-1, TNF) en chemokines ⇒ recruteren effector-T's, neutrofielen en monocyten • productie groeifactoren en enzymes voor weefselherstel (alternatieve activatie) ⇒ stimuleren fibroblasten en endotheelcellen • verhoging expressie van klasse II MHC's en costimulatoren ⇒ stimulatie T-respons
NK-cellen • 10% van de lymfo's • functies: ○ doden geïnfecteerde cellen ○ productie IFN-γ (stimulatie ø) • • • •
veel granules opp.-merkers, maar geen Ig's of TCR's herkennen geïnfecteerde hostcellen (zowel activerende als inhiberende receptoren) inhiberende receptoren verhinderen reactie tegen gezonde cellen; specifiek voor klasse I MHC's: ○ killer cell Ig-like receptor (KIR) ○ receptor met CD94 en NKG2
⇒ fosforylatie van immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs (ITIM's) op tyrosine-residu's activeert tyrosine fosfatase, dat bepaalde signaalmoleculen blokkeert ⇒ sommige virussen blokkeren klasse I MHC's om te ontsnappen aan CTL's (Ch. 6), maar hierdoor worden NK-cellen geactiveerd
• worden gestimuleerd door cytokines van ø, zoals IL-12 receptoren voor bepaalde IgG-AL'en (zie Ch. 8) • ADCC (AL-afh. cel-gemedieerde cytotoxiciteit): CD16 op NK's herkent AL-beladen cellen respons: i. vrijkomen granuleproteïnen (cf. CTL's) tasten plasmamembraan aan van geïnfecteerde cellen induceren apoptose ii. secretie IFN-γ activeren ø (die dan weer IL-12 secreteren) (cf. T's, zie Ch. 6)
Het complementsysteem circulerende en membraangebonden proteïnen (vnl. proteolytische enzymen) 1. activatie: ○ alternatieve weg: complementproteïnen op microben (zonder regulatoire) ⇒ innate systeem ○ klassieke weg: AL'en binden op microben ⇒ humoraal adaptief lectine weg: lectine bindt op terminale mannose residu's op glycoproteïnen Immunologie Page 22
2. 3. 4. 5.
○ lectine weg: lectine bindt op terminale mannose residu's op glycoproteïnen ⇒ innate systeem (geen AL'en) klieving van andere complementproteïnen, mn. C3 → C3b aanhechting C3b op microben (covalent) ⇒ opsonisatie + fagocytose klieving C5 → C5a ⇒ aantrekking neutrofielen en monocyten vorming C9 ⇒ insertie in microbiële membraan (→ barst door osmose)
C9
Cytokines van aangeboren immuniteit • mediëren immuunreacties + communicatie • vnl. interleukines, die komen van en inwerken op leukocyten • innate: vnl. geactiveerde ø (eg. door LPS) cel-gemedieerd: vnl. TH's • meestal kleine hoeveelheden • autocrien of paracrien effect
Immunologie Page 23
recrutering neutrofielen en monocyten
cytokine
oorsprong
effect
TNF
ø, T's
endotheel: activatie (inflammatie) neutrofielen: activatie apoptose
IL-1
ø, endotheel, epitheel
endotheel: activatie (inflammatie)
chemokines
ø, endotheel, T's
leukocyten: chemotaxis, activatie migratie
IL-6
ø, endotheel, T's
inflammatie
IL-15
ø
NK's en T's: proliferatie
IL-12
ø, DC's
NK's en T's: IFN-γ synthese, verhoogde cytolyse T's: TH1-differentiatie
IFN-γ
NK's, T's
ø: activatie AL'en: stimulatie
IL-10
ø, TH2
ø: inhibitie (IL-12, costimulatoren, klasse II MHC's ↘)
IFN-α en -β
controle virale infecties
TNF ↗↗ (door respons van ø op LPS) leidt tot • tromboses septische shock • lage BP (door vasculaire dilatatie)
acute fase respons: snelle toename van proteïnen na infectie (massale vrijstelling van TNF, IL-1 en IL-6)
responses: • extracellulaire bacteria en fungi: ○ fagocyten ○ complementsysteem ○ acute fase proteïnen • intracellulaire bacteria en virussen: ○ fagocyten cytokines (voor communicatie) ○ NK's
Immunologie Page 24
Ontwijking door microben
• verhinderen fagocytose • ontsnappen uit fagolysosomen ⇒ geen last meer van O- en NO • afbraak O• verhinderen fusie van vesikels met lysozomen • resistente celwand tegen complementeiwitten (cf. in adaptief systeem; zie Ch. 6 en Ch. 8)
Immunologie Page 25
pneumococcus listeria monocytogenes staphylococci mycobacteria streptococcus
Rol in stimulatie van adaptief systeem
productie moleculen als 2nd messengers (→ activatie T's en B's in aanwezigheid van Ag's) nota: vaccinatie ⇒ zowel Ag's als adjuvants (eg. dood LPS) toedienen! ⇒ zie Ch. 5 en Ch. 7 twee vbn: INTRACELLULAIR 1. microben (of IFN-γ van NK's met microben) 2. DC's en ø: expressie costimulatoren (B7) secretie IL-12 3. T-cel: proliferatie en differentiatie BLOOD-BORNE 1. microben in het bloed 2. activatie complementsysteem: productie C3d: hecht zich covalent op microbe 3. B-cel: activatie
Immunologie Page 26
Ch. 3: Antigen Opname en Presentatie aan Lymfocyten B's: verschillende macromoleculen en kleine stoffen, zowel opgelost als op celmembranen T's: enkel peptidefragmenten, en enkel wanneer gepresenteerd door APC's via MHC's barrières: • lage frequentie per Ag (< 1/105) • verschillende aanpak, afh. van microbe, stadium, locatie, …
⇒ gespecialiseerd systeem voor vangen en presenteren van Ag's (hier vnl. voor T's; bij B's veel minder gekend)
Antigenen herkend door T lymfocyten Vangen van eiwit-Ag's door APC's Structuur en functie van MHC moleculen Processing van proteïne-Ag's Processing van geïnternaliseerde Ag's voor presentatie door klasse II MHC's Processing van cytosolische Ag's voor presentatie door klasse I MHC's Fysiologisch belang van MHC-geassocieerde Ag-presentatie Functies van APC's naast Ag-presentatie Antigenen herkend door B lymfocyten
Immunologie Page 27
Antigenen herkend door T lymfocyten
MHC: genetische locus → producten functioneren als display-moleculen voor het immuunsysteem "MHC restrictie": meestal kunnen T's de peptiden enkel zien wanneer gepresenteerd door MHC's ⇒ TCR herkent tegelijk: residu's van AG residu's van Ag-presenterende MHC molecule
Zie Ch. 4 over hoe T's leren enkel peptiden te herkennen die worden gepresenteerd door MHC's.
APCs: cellen die microbiële Ag's vangen en presenteren aan T's. (Professionele APCs zijn vereist voor respons van naïeve T's.) self-MHC restrictie: je herkent enkel MHC's van jezelf
Immunologie Page 28
Vangen van eiwit-Ag's door APC's
Professionele APC's (behorende tot DC's) zitten in epithelia van • huid (Langerhans cellen) • GI-tractus • respiratoire tractus ⇒ zijn immatuur want kunnen geen T's stimuleren fagocytose pinocytose
macrofagen en epitheelcellen secreteren TNF en IL-1 (innate immunity) ⇒ DC's worden ronder en verliezen affiniteit voor epitheel (meer CCR7)
(via receptoren, oa voor mannose op microbiële glycoproteïnen)
- microben: DC's in epitheel - oplosbare Ag's: DC's in lymfe - bloed-Ag's: DC's in milt
DC's hebben receptoren voor chemokines → aantrekking T-rijke gebieden van lymfeklieren tijdens migratie: maturatie in APC's: • verhoogde synthese MHC • costimulatoren (wsl. als respons op microbiële producten)
T-cellen circuleren doorheen lymfeknopen ⇒ reactie max. 12-18h nadat microbe in lichaam komt verschillende APC's ⇒ verschillende functies: • DC's: activatie naïeve T's + invloed op soort respons (Ch. 5) ○ myeloide DC's ○ plasmacytoide DC's • macrofagen: presentatie aan effector T's ⇒ activeren macrofagen om microbe te doden (Ch. 6) • B's: presentatie aan TH's (humorale respons: Ch. 7) • alle cellen met nuclei kunnen Ag's van microben presenteren dmv MHC I en CTL's activeren Cross-presentatie: 1. host-cel geïnfecteerd door virus, maar geeft niet voldoende signalen voor T-activatie 2. prof. APC's ingesteren geïnfecteerde cellen en activeren CD8+ én CD4+ T's ⇒ beiden geactiveerd, vlak bij elkaar 3. differentiatie van naïeve CD8+ T's in effector CTL's (vereist hulp van CD4+ T's; zie Ch. 6) 4. CTL's doden geïnfecteerde cellen, enkel mbv. herkenning Ag's
Immunologie Page 29
Structuur en functie van MHC moleculen MHC moleculen: membraanproteïnen die Ag's presenteren aan T's MHC locus: verzameling genen, bestaande uit twee polymorfische sets (klasse I en II) e.a. nonpolymorfische genen nota:
• MHC bepaalt aanvaarding/rejectie van weefsel tussen individuen • bij de mens: Human Leukocyte Antigens (en HLA-locus)
structuur: TCR
CD8+ T-cellen
CD4+ T-cellen
8-11 AZ'en
aanhechting voor ankerresidu's
10-30 AZ'en
niet-covalente binding
• variabele regio's in α1 en α2 (polymorf) • α3 is invariant (bindingssite voor coreceptor CD8)
• variabele regio's α1 en β1 (polymorf) • β2 heeft bindingssite voor coreceptor CD4
nota: herkenning door coreceptor is noodzakelijk voor activatie Tcel (daarom enkel door MHC-moleculen!)
Eigenschappen: • codominante expressie ⇒ grote variëteit tussen cellen ○ 3 polymorfe klasse I-genen (A, B en C) ⇒ zes mogelijke moleculen (elke cel) ○ 3 polymorfe klasse II-genen (DR, DQ en DP), met elks een andere α- en β-keten ⇒ enkele 10'en • zeer polymorf (100'en allelen) ⇒ grote variëteit in populatie ⇒ belangrijk voor evolutie, maar probleem bij transplantaties • klasse I op alle cellen (met nucleus) (CD8+ CTL's kunnen alle viraal geïnfecteerde cellen doden) klasse II vnl. op APC's, macrofagen en B's (interactie met CD4+ TH's)
Interactie Ag-MHC: • (bijna) uitsluitend peptide-Ag's (en daarom CD4+ en CD8+ T's dus ook) • slechts één peptide tegelijk • veel verschillende peptiden mogelijk (zolang er maar één of twee residu's aanhechten in de cleft) ⇒ "brede specificiteit" (~ slechts weinig MHC's / individu) (geen structurele beperkingen) • lage affiniteit trage off-rate ⇒ eens gebonden wordt peptide langdurig gepresenteerd (uren tot dagen) Immunologie Page 30
• trage off-rate ⇒ eens gebonden wordt peptide langdurig gepresenteerd (uren tot dagen) • MHC moleculen krijgen peptide tijdens biosynthese (dus van microben in host-cellen; daarom zijn
T's cel-geassocieerd) ⇒ enkel stabiel mét peptide (en dan pas naar membraan) klasse I: van peptiden in cytosol klasse II: van peptiden in vesikels • binden álle peptiden (ook eigen) T's hebben maar 0,1 - 1% van MHC's op een APC nodig T's reageren niet op de MHC's met eigen peptiden (zie Ch. 9)
Immunologie Page 31
Processing van proteïne-Ag's MHC's kunnen geen ganse proteïne-Ag's presenteren ⇒ antigen processing
Processing van geïnternaliseerde Ag's voor presentatie door klasse II MHC's 1. synthese klasse II MHC's in ER 2. binding van proteïne (invariant
1. internalisatie microben door APC: • oppervlakte-receptoren voor microbiële producten chain) op MHC, met CLIP (class II • receptoren voor producten van complement-activatie • B's: Ag-receptoren (Ch. 7) invariant chain peptide) op cleft ⇒ • fagocytose of pinocytose zonder speciale herkenning blokkering 2. microbiële proteïnes komen in endo- of fagosomen (die 3. transport naar membraan in exocytose-vesikel eventueel fuseren met lysozomen) 3. proteïnes worden afgebroken door proteolytische enzymen 1. fusie tussen exocytose-vesikel en endosoom 2. endosomaal proteïne HLA-DM verwijdert CLIP 3. binding tussen MHC en immodominante epitopen van het Ag (meestal slechts enkele peptiden) • zonder binding wordt MHC afgebroken door endosomale proteases 4. complex gaat naar celoppervlak
Processing van cytosolische Ag's voor presentatie door klasse I MHC's 1. productie antigene proteïnen in cytoplasma • door virussen • door gefagocyteerde microben die uit hun vesikels zijn gebroken • door gemuteerde genen (tumoren) 2. proteolyse i. ontvouwing ii. ubiquitinatie iii. degradatie in peptiden door enzymen in proteasoom 3. TAP (licht gebonden aan klasse I MHC's) transporteert peptiden naar ER klasse II MHC's zijn gedesactiveerd door invariant chain
4. binding MHC aan peptide • zonder binding wordt MHC afgebroken 5. MHC is stabiel en gaat naar celoppervlak
Immunologie Page 32
Afweermechanismen van virussen: (zie ook Ch. 6) • verwijdering MHC moleculen uit ER (HCMV) • inhiberen binding peptide-MHC (adenovirus) • blokkeren peptide-transport door TAP (herpes) ⇒ geen presentatie aan CD8+ T's NK's herkennen geïnfecteerde cellen met deficiëntie in klasse I MHC expressie (Ch. 2)
Fysiologisch belang van MHC-geassocieerde Ag-presentatie T's reageren uitsluitend op cel-geassocieerde Ag's • MHC moleculen zijn membraan gebonden • MHC moleculen bevatten enkel intracellulaire pathogenen Twee pathways = twee immuunresponsen Klasse II (extracellulaire microben) ⇒ activatie CD4+ ⇒ TH's produceren cytokines: TH1 ⇒ B's: productie AL'en TH2 ⇒ fagocyten: opname microben
Klasse I (cytosolische microben) ⇒ activatie CD8+ ⇒ CTL's doden geïnfecteerde cellen
Immunologie Page 33
Immunologie Page 34
Functies van APC's naast Ag-presentatie expressie 2nd signals voor T-cel activatie eg. LPS of TNF activeren APC: ⇒ costimulatoren (oppervlakkte-proteïnen) ⇒ secretie cytokines
Immunologie Page 35
Antigenen herkend door B lymfocyten
veel bredere herkenning: proteïnen, lipiden, polysacchariden, … i. ii. iii. iv.
herkenning van Ag (in oorspronkelijke vorm) differentiatie secretie AL'en in circulatie en mucosa neutralisatie en eliminatie
⇒ geen antigen processing ⇒ geen APC's ⇒ wsl. minder gereguleerd dan bij T's lymfeklieren en milt hebben FDC's: i. binding Ag: □ Fc-receptoren: Ag's gecoat met AL'en □ C3d-receptoren: Ag's met complement ii. presentatie Ag's aan geactiveerde B's iii. selectie B's met grote affiniteit voor Ag's
Immunologie Page 36
Ch. 4: Antigen Herkenning in het Adaptief Systeem B's: membraangebonden AL'en T's: T cell receptors (TCR's)
• detecteren externe stimuli (grote diversiteit) ⇒ (hyper)variabele regio • initiëren interne respons (gelijk voor alle B's en T's) ⇒ constante regio "clonaal gedistribueerd": elke cloon heeft een unieke receptor
Antigen-receptoren van lymfocyten Antilichamen TCR's Ontwikkeling van immuun repertoires Maturatie van lymfocyten Productie van diverse Ag-receptoren Maturatie en selectie van B lymfocyten Maturatie en selectie van T lymfocyten
Immunologie Page 37
Antigen-receptoren van lymfocyten
Belangrijke eigenschappen: • herkennen verschillende structuren: ○ B's: verschillende moleculen, in oorspronkelijke vorm ○ T's: enkel peptiden, gebonden op MHC's van APC's (Ch. 3) • functies: AL'en (of Ig's): membraangebonden: initiatie humorale respons (via Igα en Igβ) gesecreteerd (bloed, mucosa): effectorfunctie (C-gedeelte bindt op fagocyten of complementproteïnen) TCR's: membraangebonden: activatie T's (via CD3 en ζ) ⇒ géén effectorfunctie! • structuur: verschillende domeinen ○ variabel (V): Ag-herkenning ⇒ geconcentreerd in hypervariabele regio's (of CDR's) AL'en: zware en lichte keten ⇒ 109 TCR's: α en β keten ⇒ 1011
○ constant (C): structuur en effectorfunctie (bij B's) • niet-covalente aanhechting aan intracellulaire, invariante signaalmoleculen B's: Igα- en Igβ-proteïnen T's: CD3- en ζ-proteïnen ⇒ geheel heet BCR- of TCR-complex ⇒ cross-linking: na Ag-binding komen receptoren in de buurt van signaalmoleculen (voor activatie-proces, zie Ch. 5 en Ch. 7)
Immunologie Page 38
Antilichamen
structuur: vormen multimeren variabele afstand vier polypeptideketens: • twee identieke lichte ketens • twee identieke zware ketens elke keten: • één variabele regio • één of meer constante regio's
2x
(fragment antigen binding) (fragment crystalline)
1x
binding via disulfidebruggen: • L-H (2x) • H-H
⇒ enkel C-domeinen
typisch secretie
Fab (2x, identiek) ⇒ Ag-herkenning Fc (1x) ⇒ effectorfunctie
Immunologie Page 39
Elke regio vouwt zich op in een typische structuur (Igdomein) met 2 β-platen (verbonden door disulfidebrug)
Elke variabele regio (VL of VH) heeft drie hypervariabele CDR's, waarvan vnl. CDR3 instaat voor Ag-binding
Twee soorten L: κ en λ (verschil in C) Vijf soorten H: μ, δ, γ, ε en α ⇒ kunnen met elkaar combineren ⇒ H bepaalt isotoop en functie van AL (zie Ch. 7) ⇒ na activatie (door IgD of IgM): evt. isotoop-switching (of class-switching, zie Ch. 7) ○ V-regio's veranderen niet (elke cloon behoudt haar specificiteit) ○ L's veranderen zowiezo niet
over Ag-binding: • epitopen (of determinanten) zijn de delen van Ag's die door AL'en worden herkend ⇒ een Ag kan verschillende epitopen hebben, afh. van sequentie (lineair) of conformatie ⇒ neodeterminanten: blootstelling na reconformatie • reversibele, niet-covalente bindingen • affiniteit: sterkte van interactie tussen één Ag en één AL ⇒ dissociatieconstante Kd = conc. Ag nodig om helft van AL'en te bezetten ⇒ primaire respons meestal 10-6 tot 10-9 ⇒ affiniteit maturatie: Kd wordt lager door herhaalde blootstelling (zie Ch. 7) • aviditeit is de totale sterkte van de binding (per Ig) ⇒ afh. van multimeren (eg. IgG = 2, IgM = 10) • cross-reactie: soms kunnen AL'en andere gelijkaardige Ag's binden
B-activatie enkel mits Igα of Igβ (zie Ch. 7):
Immunologie Page 40
monoclonale AL'en:
1. B's van een muis geïmmuniseerd tegen Ag X
2. fusie met myeloma cellen, gemuteerd zodat ze een enzyme ontbreken 3. B's bezitten enzyme ⇒ enkel gefuseerde cellen overleven (hybridomas)
4. selectie en clonen van specifieke B's 5. extra stap: enkel V-regio's behouden, en de rest vervangen door menselijke Ig's ⇒ verhindert immuun-respons
B-cel lymfoom: ongecontroleerde deling, maar allemaal dezelfde Ig ⇒ mogelijk om heel specifieke antistoffen te maken dmv idiotype
Immunologie Page 41
TCR's structuur: heterodimeer: • α- en β-keten • elks één V- en één C-regio • elke V bevat drie CDR's • beide ketens verankerd in membraan géén class switching géén affiniteit maturatie beide ketens zijn betrokken in herkenning, zowel van MHC als Ag elke TCR herkent slechts één tot drie residu's van peptide in MHC (en immunodominante epitopen zijn meestal ook beperkt, zelfs voor complexe microben) ⇒ zeer nauw onderscheid adhv slechts enkele AZ'en!
kleine hinge-regio met disulfidebrug
5-10% zijn γδ ipv αβ: • ook niet-proteïne Ag's (oa. lipiden) ook zonder MHC-presentatie • vnl. in epithelia < 5% zijn NK-T's: • wel αβ, maar herkenning ook non-proteïne Ag's • presentatie door nonpolymorfe MHC-like molecules (CD1)
T-activatie enkel mits: • CD3 of ζ-ketens (Ch. 5) • coreceptoren (CD4 of CD8) die reageren met MHC (Ch. 5) ⇒ geassocieerd aan signaalpeptide Lck
Immunologie Page 42
hoog laag
Immunologie Page 43
Ontwikkeling van immuun repertoires > 109 specificiteiten, vóór Ag-contact ⇒ nauw gelinkt met maturatie-proces
Maturatie van lymfocyten
(van immature cellen) vnl. oiv. IL-7
oiv. Ag-receptoren
van verschillende gen-segmenten + recombinatie
neg. selectie: herkenning self-Ag ⇒ apoptose
B's: beenmerg T's: thymus pos. selectie: herkenning self-MHC ⇒ proliferatie T's
Productie van diverse Ag-receptoren somatische recombinatie van gen-segmenten zorgt voor diversiteit in V-regio's: B-cellen
T-cellen
HSC's in beenmerg hebben Ig-loci met honderden V-genen en één of enkele C-genen, met ertussen J- (joining) en D- (diversity) segmenten heavy chain: één locus 1. één JH- naast één DH-segment (random)
lymfoïde progenitorcellen hebben TCR-loci met honderden V-genen en één of enkele C-genen vier TCR-genen: α, β, γ en δ (meestal enkel α en β) ⇒ analoog aan B-cellen • β-locus heeft V-, D- en J-segmenten • α-locus heeft enkel V- en J-segmenten in ER associatie met CD3 tot TCR-complex
2. één VH combineert met DJH (random)
3. transcriptie van ganse locus in pre-mRNA, met oa.
Immunologie Page 44
3. transcriptie van ganse locus in pre-mRNA, met oa. a. variabel VDJ-segment b. μ C-segment 4. splicing VDJ op μ C-regio (de eerste) tot μ mRNA 5. translatie in µ heavy chain light chain: twee loci (κ en λ) ⇒ identiek, maar géén D-segment in ER combinereren H- en L-chain tot Ig migratie naar membraan
recombinatie wordt geregeld door V(D)J recombinase, bestaande uit RAG-1 en RAG-2 proteïnen: 1. synapsis: herkennen RSS's rond V-, D- en J-segmenten en brengt ze bij elkaar ① "combinatorial diversity" 2. klieving: exconucleases klieven DNA 3. verwerking: nucleotiden aan de uiteinden ○ toevoegen: door TdT → "N-regio's" ○ afknibbelen: door exonucleasen ○ creatie open ruimte, die wordt opgevuld door "P-nucleotiden" ② "junctional diversity" (quasi onbeperkt) 4. verbinding: ligases brengen fragmenten samen ⇒ enorme diversiteit van V(D)J-junctie, die codeert voor CDR3 nota: ook veel dysfunctionele genen ⇒ apoptose (cf. selectie tijdens maturatie)
klinische test: southern blot ⇒ test somatische recombinatie (eg. bij B-lymfomen)
Maturatie en selectie van B lymfocyten Immunologie Page 45
Maturatie en selectie van B lymfocyten vnl. in beenmerg, uit stamcellen: 1. pro-B: proliferatie van precursorcellen oiv. IL-7 2. pre-B: translatie van μ heavy chain-proteïne a. vnl. in cytoplasma b. klein deel op membraan met L-achtige proteïnen (→ pre-BCR complex) (eerste selectie: zonder µ-keten ⇒ apoptose) ⇒ ander chromosoom uitgeschakeld (allelische exclusie) ⇒ trigger voor recombinatie van light chains (κ en λ) slechts één van de twee wordt geselecteerd
3. immature B: associatie H en L tot membraan-gebonden IgM (tweede selectie: IgM bevordert proliferatie) ⇒ recombinase-enzym uitgeschakeld, zodat altijd dezelfde L wordt aangemaakt negatieve selectie: hoge affiniteit voor self-Ag's ⇒ ○ apoptose ○ "receptor editing": heractivatie recombinase-enzyme ⇒ andere L ofwel verder gezet in beenmerg, ofwel migratie naar perifeer lymfeweefsel: 4. mature B: coexpressie van IgD (⇒ IgM+ IgD+ cel) (door andere splicing: de volgende C is een CD)
Maturatie en selectie van T lymfocyten progenitorcellen migreren naar thymus: 1. pro- of dubbel negatieve T (geen CD4, noch CD8): proliferatie iov. IL-7 2. pre-T: translatie van TCR β-gen (γδ bespreken we niet) a. expressie op membraan met invariante pre-Tα (→ pre-TCR complex) (eerste selectie: complex bevordert proliferatie) ⇒ allelische exclusie van andere TCR β ⇒ trigger voor recombinatie van α 3. dubbel positieve T (zowel CD4 als CD8): associatie β en α tot TCR (tweede selectie: zonder TCR ⇒ apoptose) positieve selectie: zwakke affiniteit voor MHC + peptide: ○ klasse II MHC ⇒ CD4+ ○ klasse I MHC ⇒ CD8+ nota: minder random dan B's; er moet altijd een zwakke aantrekking zijn voor self-peptiden
negatieve selectie: hoge affiniteit voor MHC + peptide ⇒ apoptose nota: dit gebeurt bv. bij herkenning van self-peptiden die abundant aanwezig zijn
kleine fractie wordt na herkenning met self-Ag's regulatoire T's
4. enkel positieve T: afh. van eerste reactie ⇒ ○ mature CD4+ klasse II MHC-restricted ○ mature CD8+ klasse I MHC-restricted ⇒ functionele segregatie: CD8+ kunnen enkel CTL's worden, CD4+ enkel TH's
Immunologie Page 46
Ch. 5: Cel-Gemedieerde Immuunresponses • gefagocyteerde microben (innate immunity) die resistent zijn aan microbicide (in vesikels) of uit de vesikels breken en in het cytoplasma prolifereren
• virussen die via receptoren in gewone cellen dringen (evt. met latente infectie: viraal DNA in genoom)
⇒ interactie tussen T-cellen enerzijds en fagocyten e.a. cellen anderzijds herinner: • CD4+ TH's helpen B's om AL'en te produceren • omwille van MHC's kunnen T's enkel reageren met Ag's die gebonden zijn aan andere cellen Fases van T-cel responses Ag-herkenning en costimulatie Herkenning van MHC-geassocieerde peptiden Rol van adhesiemoleculen in T-cel activatie Rol van costimulatie in T-cel activatie Responses van T's op Ag's en costimulatie Secretie van cytokines en expressie van cytokine-receptoren Clonale expansie Differentiatie van naïeve T's in effectorcellen Ontwikkeling van memory T's Afname van immuunrespons Biochemische paden voor T-cel activatie
Immunologie Page 47
Fases van T-cel responses algemeen: • naïeve T's: Ag-herkenning (lymfoïde organen) • effector T's: eliminatie microben (perifere weefsels)
naïeve T's circuleren door perifere lymfoïde organen: 1. activatie vereist twee factoren: ○ Ag's (via MHC's, zie Ch. 3) ○ extra microbiële signalen (of innate immuunreacties) 2. secretie cytokines (IL-2) ⇒ clonale expansie: proliferatie van Ag-specifieke T's 3. enkele geactiveerde T's differentiëren in effectorcellen: a. in lymfeklier: stimulatie B's tot secretie AL'en eliminatie lokale geïnfecteerde cellen b. migratie naar infectie (zie Ch. 6) c. memory T's (functioneel inactief) 4. na eradicatie infectie sterven meeste T's af
Immunologie Page 48
Ag-herkenning en costimulatie Initiatie vereist meerdere receptoren: • TCR: MHC-geassocieerde peptide-Ag's • CD4 of CD8 coreceptoren: MHC-moleculen • adhesie moleculen: versterken binding • costimulator-receptoren: 2nd signals van APC's
accessoire moleculen (invariant!)
Herkenning van MHC-geassocieerde peptiden TCR + CD4/8 ⇒ 1st signal herinner: • verschillende klassen MHC's • structuur TCR's • soorten T-cellen
TCR herkent: peptide-Ag MHC-molecule coreceptoren: • CD4 → klasse II MHC • CD8 → klasse I MHC ⇒ stimulatie van min. 2 TCR's en coreceptoren voor minstens enkele minuten voor een signaal-cascade
signaaltransductie door: • proteïnen rond TCR (CD3 + ζ) • CD4/8
"polyclonale activatoren": activatie door binding op vele TCR's en/of CD3's, onafh. van MHC (super-Ag's)
Immunologie Page 49
Rol van adhesiemoleculen in T-cel activatie herkennen liganden op APC's ⇒ stabiliseren binding herinner: T's worden enkel geselecteerd op reactie met self-Ag's → meestal slechts zwakke binding met microbiële peptiden
belangrijkste: integrines (m.n. LFA-1) verschillende stadia: 1. resting (naïeve T's): low-affinity 2. blootstelling aan chemokines (innate immuunrespons): high-affinity 3. Ag-herkenning: clustering (pos. feedback)
nota: integrines zijn belangrijk voor migratie van T's naar infectie (zie Ch. 6)
Rol van costimulatie in T-cel activatie ⇒ 2nd signals belangrijkste: B7-1 (CD80) en B7-2 (CD86), beide op prof. APC's ⇒ herkend door CD28 op T's (én door CTLA-4: inhibitie van T-respons) ⇒ verhoogt IL-2 productie accessoire molecule: CD40 ligand (CD154 of CD40L) op T's bindt op CD40 op APC's ⇒ activeert APC's (DC's) om meer B7's en IL-12 aan te maken
microben en cytokines stimuleren expressie van B7 op APC's zonder costimulatie worden T's onresponsief (anergie) (cf. belang van adjuvants bij vaccinatie)
activatie van CD8+ T's vereist soms costimulatie van CD4+ T's, dmv. cross-presentatie:
Immunologie Page 50
HIV doodt geen CD8+ cellen, maar wel CD4+'s
Immunologie Page 51
Responses van T's op Ag's en costimulatie • clonale expansie • differentiatie
Secretie van cytokines en expressie van cytokine-receptoren vnl. door CD4+ (en macrofagen) ⇒ mediatoren van immuniteit en inflammatie eigenschap
mechanisme
productie in respons op Ag's
TCR-signalen en costimulatie verhogen gentranscriptie
meestal autocrien of paracrien effect
verhoogde productie verhoogt tegelijk affiniteit van receptoren
meerde biologische functies (pleiotropisme)
cytokines kunnen binden op allerlei verschillende cellen
meerdere cytokines met dezelfde functie (redundantie)
conservatie van signalling pathways
belangrijkste is IL-2, geproduceerd door CD4+, 1 à 2h na activatie 1. door activatie wordt IL-2 receptor tegelijk vervolledigd tot high-affinity ⇒ IL-2 bindt autocrien 2. stimuleert proliferatie (groeifactor) ook regulerend effect op T-proliferatie
Clonale expansie na 1 à 2 dagen ⇒ proliferatie van Ag-specifieke cloons dmv. IL-2 • CD8+: tot 10,000x na één week • CD4+: 100-1000x (moeten enkel cytokines secreteren) bij complexe microben blijft expansie beperkt tot cloons specifiek voor enkele immunodominante peptiden
Differentiatie van naïeve T's in effectorcellen binnen 3 à 4 dagen, dmv. veranderingen in genexpressie: • voor cytokines (CD4+ en CD8+) • voor cytolytische proteïnen (CD8+) ⇒ migratie naar infectie
CD4+: productie oppervlakteproteïnen en cytokines ⇒ • cel-gemedieerd: activatie macrofagen
• humoraal: activatie B's
Immunologie Page 52
belangrijkste oppervlakteproteïne is CD40L (CD154): • activeert macrofagen en B's (zie Ch. 6-7) • activeert DC's (expressie costimulatoren ⇒ pos. feedback) CD4+'s kunnen heel verschillende reacties stimuleren, door differentiatie in subsets (polarisatie): • TH1: productie IFN-γ ⇒ cel-gemedieerde immuniteit (eg. tegen mycobacteria) ○ (master-regulator: STAT1 ⇒ T-bet) ○ stimuleert macrofagen ○ stimuleert productie AL'en die binden op fagocyt Fc-receptoren (zie Ch. 8) ○ stimuleert expressie van klasse II MHC's en B7-costimulatoren (amplificatie T-respons) • TH2: eosinofiel-gemedieerde immuniteit (eg. tegen helminthen) ○ (regulatie door STAT6 ⇒ GATA-3) ○ IL-4 ⇒ stimuleert isotype switching tot IgE ○ IL-5 ⇒ activeert eosinofielen ○ IL-4, -10 en -13: inhibitie macrofagen en TH1's ⇒ creëert een balans en gaat weefselschade tegen • TH17: thv GALT (bacteria en schimmels) ○ (regulatie door STAT3) ○ stimulatie door IL-1, -6 en -21 ○ inhibitie door IFN-γ en IL-4 ○ IL-17 ⇒ rekrutering neutrofielen en monocyten (inflammatie)
⇒ wsl. vormen de meeste T's een mengeling (geen duidelijke classificatie) ⇒ differentiatie is afh. van stimuli: • IL-12 (eg. van macrofagen) ⇒ TH1 (feedbackloop!) • IL-4 (door T's zelf, in afwezigheid van IL-12) ⇒ TH2 • DC's kunnen verschillende cytokines secreteren • auto-amplificatie (+ inhibitie andere subset) "cross-regulatie"
CD8+: TH1's induceren differentiatie in CTL's (dmv. cytokines of oppimpen van APC's) ⇒ doden geïnfecteerde cellen door secretie van proteïnen (Ch. 6) ⇒ • maken gaatjes in membraan • induceren DNA fragmentatie en apoptose
Ontwikkeling van memory T's inductie door TH1's • kleine fractie ⇒ circuleren in lymfeweefsel, mucosa en bloed • overleven langdurig ○ IL-7 en IL-15 receptoren ⇒ anti-apoptose eiwitten (eg. Bcl-2) • functioneel inactief (reactivatie na Ag-herkenning)
Afname van immuunrespons eradicatie van infectie betekent verdwijnen van overlevingsfactoren voor effectorcellen Immunologie Page 53
eradicatie van infectie betekent verdwijnen van overlevingsfactoren voor effectorcellen ⇒ apoptose binnen 1 à 2 weken
algemeen: verschillende barrières voor T-respons barrière
mechanisme
vinden van Ag's
concentratie door APC's
respons door correcte T-cellen
• specificiteit van coreceptoren voor MHC's • segregatie van proteïne-Ag's door APC's
bereiken van treshold voor activatie (duur van interactie met APC's)
stabilisatie door adhesiemoleculen
enkel respons tegen microbiële Ag's
costimulatoren, geïnduceerd door microben
beperkte Ag-herkenning moet worden omgezet amplificatie-mechanismen in een effectieve respons
Immunologie Page 54
Biochemische paden voor T-cel activatie Ag-herkenning triggert intracellulair biochemische signalen 1. activatie enzymen 2. aantrekking adapterproteïnen 3. productie actieve transcriptiefactoren (⇒ cytokines, cytokines-receptoren, CD40L, ...)
vorming immunologische synaps: • cross-linking TCR (nabij TCR-complex) • redistributie van membraanproteïnen, zowel in T-cel als APC
binding ZAP-70 (ook een tyrosinekinase) aan ITAMs + fosforylatie
clustering CD4/8 coreceptoren activeert Lck (een tyrosine kinase)
Lck fosforyleert tyrosineresidu's in ITAMs van CD3 en ζ ITAMs
ZAP-70 fosforyleert adapterproteïnen nabij TCR-complex
fosfolipase C
adapter proteïnen mediëren signaalcascades: calcium-NFAT pathway (Ca2+-afh.) 1. PLC katalyseert hydrolyse van inositol fosfolipiden op membraan 2. bijproduct IP3 stimuleert vrijgave Ca2+ 3. Ca2+ bindt op calmoduline en activeert calcineurine 4. calcineurine defosforyleert NFAT 5. NFAT gaat naar nucleus, en zorgt voor expressie IL-2 + receptor nota: medicijn cyclosporine inhibeert calcineurine (zie Ch. 10)
NF-κB activatie 1. diacylglycerol activeert proteïne kinase C (PKC, een serine-threonine kinase) 2. activatie transcriptiefactor nuclear factor-κB (NF-κB) door dissociatie van inhibitor IκB Immunologie Page 55
2. activatie transcriptiefactor nuclear factor-κB (NF-κB) door dissociatie van inhibitor IκB Ras/Rac-MAP kinase pathway 1. guanosine trifosfaat (GTP) bindt Ras/Rac (samen met adaptorproteïnen) 2. enzyme-cascade 3. activatie mitogen-activated protein (MAP) kinasen 4. de laatste daarvan (extracellular signal regulated kinase, ERK, en c-Jun amino(N)terminal kinase, JNK) bevorderen expressie van c-Fos en fosforylatie van c-Jun 5. c-Fos en c-Jun combineren tot de transcriptiefactor AP-1, die transcriptie van verschillende genen bevordert
Immunologie Page 56
T-cel signaal vermindering maandag 3 juni 2013
16:40
• inhibitoire receptoren van de CD28-familie ○ CTLA-4: competitieve binding met B7's ○ PD-1 • ubiquitine-afh. degradatie van signaalmoleculen ○ Cbl-b
Immunologie Page 57
Ch. 6: Effector Mechanismen van Cel-Gemedieerde Immuniteit Herinner: • functie van MHC-moleculen in Ag-presentatie (Ch. 3) • herkenning van Ag's door naïeve T's en ontwikkeling in effectorcellen (Ch. 5)
Types Migratie van effector T's naar infecties Effectorfuncties van CD4+ T cel-gemedieerde ø-activatie Eliminatie van microben door geactiveerde ø Rol van TH2-cellen in cel-gemedieerde immuniteit Effectorfuncties van CD8+ Resistentie van microben
Immunologie Page 58
Types
1. CD4+ T's activeren fagocyten tot vernietiging van microben in intracellulaire vesikels 2. CD8+ T's doden cellen met microben in het cytoplasma nota: scheiding is niet absoluut
Dubbele Ag-herkenning, dmv. MHC's: 1. naïeve T-cellen in lymfeknopen en milt herkennen Ag's op APC's (zie Ch. 5) 2. effectorcellen herkennen dezelfde Ag's overal in het lichaam
Immunologie Page 59
Migratie van effector T's naar infecties • effector-T's drukken andere adhesiemoleculen uit, met twee functies: ○ migratie uit lymfeknopen ○ binding op liganden op endotheel dat werd blootgesteld aan microben • chemo-attractieve cytokines van ø worden geproduceerd thv de infectie belangrijkste adhesiemoleculen: • glycoproteïneliganden voor E- en P-selectines • hoog-affiene integrines LFA-1 en VLA-4 • géén L-selectine meer (dat zorgt voor migratie van naïeve cellen naar lymfeknopen)
belangrijkste ø-cytokines: • TNF • IL-1 ⇒ stimuleren endotheel van kleine bloedvaten tot expressie van: ○ E- en P-selectines → lichte binding ○ integrine-liganden: ICAM-1 en VCAM-1 → sterke binding • chemokines (CXCL, CCL; verschillende nummerkes < 'imprinting') ⇒ trekken leukocyten aan (via oa. CXCR en CCR; nummerke bepaalt welke TH's) ⇒ geproduceerd door endotheelcellen → verhoging affiniteit ø → stimulatie motiliteit (doorheen epitheel) actieve leukocyten → aantrekking (dmv gradiënt)
"homing" (migratie) is niet-specifiek (want Ag-onafh.): alle geactiveerde T's gaan doorheen epitheel, máár enkel de Ag-specifieke blijven aanwezig (de andere keren terug in circulatie) mechanisme: 1. door Ag-herkenning wordt T geheractiveerd 2. verhoogde expressie van VLA-integrines 3. binden op ECM (oa. hyaluronzuur en fibronectine) Immunologie Page 60
3. binden op ECM (oa. hyaluronzuur en fibronectine) 4. blijven lang genoeg aanwezig om infectie uit te roeien
effector-T's zijn minder afh. van costimulatie (itt. naïeve cellen ⇒ prof. APC's nodig): activatie door eender welke cel die Ag's presenteert
Immunologie Page 61
Effectorfuncties van CD4+ T cel-gemedieerde ø-activatie TH1 subset: activatie van ø tot microbicide 1. Ch. 3: processing van Ag's voor presentatie door klasse II MHC's 2. CD4+ T's herkennen complex 3. respons: a. expressie CD40L, dat bindt op CD40 van ø → specificiteit (AP-ø) b. secretie IFN-γ → versterking respons 4. expressie van transcriptiefactoren (STAT1, NF-κB) in ø voor ○ lysosomale proteasen ○ enzymen voor synthese O- en NO
belangrijk voorbeeld van interactie tussen verschillende immuunsystemen (cf. Ch. 5)
andere functies van CD4+: • secretie van oa. TNF ⇒ stimuleert endotheel tot expressie van adhesiemoleculen ⇒ meer aantrekking van T's, neutrofielen en monocyten typisch voor INFLAMMATIE (cf. innate immuniteit) • stimuleren differentiatie van CD8+ in CTL's • stimuleren differentiatie van B's in AL-producerende cellen Soms kunnen CD8+ T's ø activeren, als microben uit vesikels breken ⇒ klasse I MHC's (eveneens dmv. CD40L en IFN-γ)
Immunologie Page 62
Eliminatie van microben door geactiveerde ø zie fagocytose in Ch. 2
Activatie door TH1 is cruciaal: • als ø niet worden geactiveerd door microben • als microben resistent zijn aan mechanismen van innate immunity
belangrijke immuniteitstest: delayed-type hypersensitivity (DTH) 1. injectie van huid met microbiëel proteïne, in geïmmuniseerd individu 2. 24-48h later: histologisch waarneembare reactie ○ infiltratie van T's en monocyten in huidweefsel ○ oedema ○ verhoogde vasculaire permeabiliteit, met afzetting van fibrine ○ weefselschade door ø (als toxische stoffen in ECM lekken) bij chronische infecties (eg. mycobacterieel) kan je ook weefselschade krijgen: T's en ø's proberen microben af te schermen door vorming van granuloma's met fibrose en weefselnecrose specifieke functies van ø
Rol van TH2-cellen in cel-gemedieerde immuniteit Zie Ch. 5: • eosinofiel-rijke inflammatie • beperken schadelijke gevolgen van ø-activatie (eg. TH1-gemediëerde DTH) ⇒ stimulatie van ø tot weefsel-herstel (fibrose) Dominantie van respons (TH1 vs TH2) bepaalt vaak het succes ervan:
Immunologie Page 63
Effectorfuncties van CD8+
1. Ag-herkenning via klasse I MHC's zorgen samen voor activatie ⇒ geen costimulatie of TH's nodig! 2. clustering van (co-)receptoren integrines verstevigen de binding
TWEE MECHANISMEN:
① vormen complex
⇒ induceren apoptose
②
Fas (= CD95, zie Ch. 9) ⇒ "death receptor" activeert caspases
Immunologie Page 64
Na apoptose worden cellen gefagocyteerd. Na detachment kunnen CTL's meerdere cellen doden. CD8+ secreteren IFN-γ ⇒ activatie ø CD8+ en CD4+ zijn vaak beiden noodzakelijk en werken nauw samen:
Immunologie Page 65
Resistentie van microben
eg. Mycobacterium tuberculosis Legionella pneumophila
⇒ lege MHC's zijn onstabiel!
NK's herkennen klasse Ideficiëntie (Ch. 2)
inhiberend cytokine!
leiden cytokines af van geïnfecteerde cel
HIV: infecteert en doodt CD4+ T's
Immunologie Page 66
Ch. 7: Humorale Immuunresponses dinsdag 30 april 2013
11:05
Verschillen met cel-gemedieerde respons: • AL'en • tegen extracellulaire microben • naast proteïnen ook herkenning van polysacchariden en lipiden
Fases en types Stimulatie door Ag's Ag-geïnduceerde signalen De rol van complement proteïnen Functionele consequenties van Ag-gemedieerde activatie De functie van TH's Activatie en migratie van TH's Ag-presentatie door B's aan TH's B-activatie door TH's Heavy chain class (isotype) switching Affinity maturation AL-responses op T-onafh. Ag's AL-feedback
Immunologie Page 67
Fases en types dinsdag 30 april 2013
11:13
Naïeve B's hebben twee membraangebonden AL'en: • IgM • IgD ⇒ Ag-binding (+ extra signalen) zorgt voor activatie: 1. clonale expansie 2. differentiatie in AL-secreterende effectorcellen: ○ zelfde specificiteit als naïeve B ○ heavy chain class (isotype) switching ⇒ andere klasse (eg. IgG) ○ high-affinity maturation ⇒ grotere capaciteit na herhaalde blootstelling
T-independent: vnl. polysacchariden en lipiden ⇒ weinig isotype switching en affinity maturation T-dependent: vnl. proteïnen ⇒ TH's cruciaal in differentiatie ⇒ vooral hier veel isotype switching en affinity maturation
secundaire respons is anders: • méér AL-secretie • bij proteïne-Ag's méér TH's ⇒ méér switching en maturatie
Immunologie Page 68
Stimulatie door Ag's dinsdag 30 april 2013
11:13
1. sommige Ag's worden getransporteerd naar de follikels (evt. dmv. FDC's) ⇒ niet goed begrepen 2. B's herkennen Ag's zonder processing, dmv Ig-receptoren 3. activatie vereist ook 2nd signals (vnl. van innate systeem)
Ag-geïnduceerde signalen 1. polysacchariden, lipiden, … hebben meerdere epitopen ⇒ binding op meerdere Ig's tegelijk
2. clustering Ig-receptoren = cross-linking 4. Igα en Igβ hebben ITAMs die worden gefosforyleerd door kinases ⇒ worden docking sites voor adapterproteïnen
3. Igα en Igβ zijn noncovalent gebonden aan IgM en IgD ⇒ BCR-complex
⇒ recruteren signaalmoleculen (analoog aan T's)
⇒ activatie van transcriptiefactoren, die genexpressie stimuleren voor proliferatie en differentiatie
Immunologie Page 69
De rol van complement proteïnen 1. Plasmaproteïnen die worden geactiveerd door microben (Ch. 8) 2. coating met C3 3. fragment C3d wordt door B's herkend door type 2 complement receptor (CR2, of CD21) 4. 2nd signal, stimuleert activatie
Functionele consequenties van Ag-gemedieerde activatie • initiatie van proliferatie (clonale expansie) en differentiatie ○ polysacchariden (T-independent): veel epitopen (cross-linking) ⇒ stimulatie IgM-productie en -secretie ○ proteïnen: weinig epitopen ⇒ zwakke activatie • voorbereiding op interactie met TH's (igv. proteïnen) ○ expressie B7 costimulatoren ○ expressie cytokine-receptoren ○ vermindering chemokine-receptoren (⇒ migratie naar paracortex)
Immunologie Page 70
De functie van TH's dinsdag 30 april 2013
11:15
zeer efficiëntie interactie: proteïne-Ag's wekken binnen 3 tot 7 dagen respons op • hoe vinden ze elkaar? • hoe weten ze met wie ze moeten interageren? • hoe stimuleren TH's AL-secretie, HC class switching en affinity maturation?
Activatie en migratie van TH's geactiveerde TH's interageren met gestimuleerde B's op de rand van de lymfefollikels zie Ch. 5
(APC) • klasse II MHC + Ag • costimulatoren
migratie: verandering in chemokines subsets (Ch. 5)
• T's: méér CXCR • B's: méér CCR
⇒ TFH's
Ag-presentatie door B's aan TH's
Immunologie Page 71
(heel hoge affiniteit ⇒ belangrijk bij lage concentraties)
proteïnen worden omgezet in peptiden die binden op klasse II MHC's
⇒ B-cel wordt APC (voor specifieke Ag's)
(Ag-specifiek)
• B herkent andere epitopen dan TH • B's drukken ook costimulatoren uit (eg. B7)
B-activatie door TH's expressie CD40L
secretie cytokines ⇒ analoog aan T cel-gemedieerde ø-activatie
Heavy chain class (isotype) switching Default secretie: IgM Immunologie Page 72
• proliferatie (Ag-specifiek!) • AL-secretie
• proliferatie • Ig-productie
Default secretie: IgM ⇒ verschillende isotypes voor verschillende soorten microben: • IgG1 en IgG3: opsonisatie van extracellulaire bacteria en virussen voor fagocytose (zie Ch. 8) • IgE: coating van helminthen met AL'en waarop eosinofielen binden CD40L en cytokines zorgen voor switching P: mutatie in CD40L-gen (op X-chr.) ○ X-linked hyper-IgM syndroom ○ Defectieve cel-gemedieerde immuniteit
moleculair: vóór switching: VDJ-gen naast Cµ
enzyme: activation induced deaminase
switch recombination: Sµ (switch region) reageert met andere S verderop en alles ertussen wordt gespliced
Cµ geeft IgM
⇒ wordt bepaald door cytokines: • IFN-γ (TH1): IgG • IL-4 (TH2): IgE • in mucosa: IgA
T's functioneren als master controllers AL-isotype Effectorfuncties IgG
opsonisatie van Ag's voor fagocytose activatie klassieke weg van complementsysteem AL-afh. cytotoxiciteit door NK-cellen neonatale immuniteit (via placenta) feedback-inhibitie
IgM
activatie klassieke weg van complementsysteem Ag-receptor van naïeve B's (membraangebonden)
IgA
mucosale immuniteit (in GI- en resp. tracti) activatie lectine- of alternatieve weg van complementsysteem
IgE
mestcel-activatie (onmiddellijke respons)
IgD
Ag-receptor van naïeve B's (membraangebonden)
Affinity maturation Immunologie Page 73
Algemeen: Complement activatie Opsonisatie Neutralisatie
Affinity maturation def: affiniteit neemt toe door langdurige of herhaalde blootstelling • mutaties in hypervariabele regio's van AL'en • komt enkel voor in respons op TH-afh. proteïne-Ag's
1. overgebleven Ag vormt complex met AL'en 2. activatie complement 3. binding FDC's: ○ Fc op AL ○ complement
4. complex reageert met B's
selectie door Agpresentatie door folliculaire DC's
somatische hypermutatie oiv enzyme activatiegeïnduceerd deaminase (1000x meer dan andere genen)
⇒ hoe minder Ag, hoe strenger de selectie!
proliferatie in germinale centra (verdubbeling /6u)
De stappen gebeuren in verschillende compartimenten: 1. Ag-herkenning in lymfefollikels ⇒ migratie naar de rand 2. interactie met TH's 3. initiatie van proliferatie en differentiatie ⇒ AL-secreterende cellen residueren buiten follikels ⇒ AL'en komen in het bloed 4. HC-class switching gebeurt buiten follikels 5. affinity maturation gebeurt in germinale centra in follikels 6. sommige migeren naar het beenmerg ⇒ overleven verschillende maanden of jaren ⇒ blijven AL'en secreteren (bel. voor geschiedenis van pt.) 7. kleine fractie wordt geheugencellen ⇒ circuleren in het bloed ⇒ géén AL-secretie
Immunologie Page 74
Immunologie Page 75
AL-responses op T-onafh. Ag's Tuesday, April 30, 2013
4:36 PM
• AL'en binden op capsulaire polysacchariden voor fagocytose • hypothese: extensieve cross-linking door lipiden of suikers activeert B's • weinig isotype switching en affinity maturation (T-afh.)
AL-feedback Soort negatieve feedback voor regulatie van immuunresponses bij voldoende hoeveelheden gesecreteerd IgG:
IgG bindt op Ag
complex reageert met B's
Fc-staart van IgG geeft een negatief signaal
Immunologie Page 76
Ch. 8: Effector Mechanismen van Humorale Immuniteit Tuesday, April 30, 2013
4:45 PM
AL'en beletten microben (en hun toxines) om cellen te infecteren en zorgen voor de verwijdering ervan uit het lichaam
Kenmerken van AL'en bepalend voor hun effectorfuncties Neutralisatie van microben en toxines Opsonisatie en fagocytose AL-afh. cellulaire cytotoxiciteit (ADCC) Activatie van het complementsysteem Wegen van complementactivatie Functies van het complementsysteem Regulatie van complementactivatie AL-functies op speciale locaties Mucosale immuniteit Neonatale immuniteit Ontwijking van humorale immuniteit Vaccinatie
Immunologie Page 77
Kenmerken van AL'en bepalend voor hun effectorfuncties Tuesday, April 30, 2013
5:09 PM
• AL'en kunnen functioneren ver van waar ze geproduceerd worden (in de lymfefollikels). • Productie begint binnen een week na infectie (of vaccinatie), en is hoger bij 2° respons. ○ Plasmacellen in het beenmerg secreteren kleine hoeveelheden AL'en voor lange tijd. ○ Geheugencellen secreteren geen AL'en, maar kunnen heel snel differentiëren in effectorcellen. • Ag-bindende Fab-regio's blokkeren microben (cf. Ch. 4) Fc-regio's activeren effectormechanismen (oa. fagocyten en complementsysteem) ⇒ uiteraard enkel mits Ag-binding! • isotype-switching en affinity maturation verbeteren de functie (vnl. bij proteïne-Ag's) ○ isotype-switching: andere Fc-regio's zorgen voor andere effectorfuncties ○ affinity maturation: verhoogt efficiëntie van Ag-herkenning • veel vaccins stimuleren AL-productie
Overzicht effectorfuncties (zie ook Ch. 7):
Immunologie Page 78
Neutralisatie van microben en toxines Tuesday, April 30, 2013
6:07 PM
AL'en binden op moleculen in microbiële envelope of celwand • verhindert infectie (in het begin) • verhindert verspreiding (wanneer microben naar buiten komen om naburige cellen te infecteren) • verhindert pathologische effecten van toxines
over super-Ag's: • activeren een groot aantal T's tegelijk ⇒ overvloed aan cytokines • gevaar op inflammatie en septische shock (Toxic Shock Syndroom)
Opsonisatie en fagocytose 1. AL'en (opsonines) coaten microben 2. uitstekende Fc-regio's (vnl. van IgG1 en 3) activeren neutrofielen en macrofagen via FcγRI (CD64) 3. ingestie van microbe in fagosoom 4. neutrofiel of ø produceert O-, NO en proteolytische enzymen • belangrijk voor bacteriën met een sterke celwand (eg. pneumococcus), die resistent zijn tegen normale fagocytose • milt speelt hier centrale rol
AL-afh. cellulaire cytotoxiciteit (ADCC) 1. IgG's hechten zich op geïnfecteerde cellen 2. NK-cellen hebben een Fc-receptor, FcγRIII (CD16) 3. NK's secreteren granules die cel aanvallen
speciale vorm: • opsonisatie van helminthen door IgE • eosinofielen hebben FcεRI • secretie van toxische granules herinner: belang van isotype switching (oiv. TH's) voor gepaste respons
Immunologie Page 79
Activatie van het complementsysteem Tuesday, April 30, 2013
8:42 PM
• activatie door microben (innate) • activatie door AL'en op microben
Wegen van complementactivatie Vroege stappen: centrale proteïne is het onstabiele C3, dat in het plasma gehydrolyseerd wordt tot verschillende moleculen alternatieve weg: 1. C3b wordt gestabiliseerd door microbiële proteïnen of polysacchariden nota: hostcellen hebben regulatoire moleculen die deze binding verhinderen
2. Factor B bindt op C3b, en wordt afgeknipt op Bb-fragment 3. C3bBb-complex breekt nog meer C3 af (C3 convertase) 4. complex functioneert als C5 convertase klassieke weg: 1. IgM (of IgG1 of 3) bindt Ag 2. C1 bindt op 2 nabije Ig's 3. C1 klieft C4 (C4b) en C2 (2a) 4. C4b2a hecht covalent nabij AL en functioneert als C3 convertase 5. C4b2aC3b wordt C5 convertase lectine weg: 1. plasma MBL bindt op microben 2. functioneert analoog aan C1 ⇒ microben worden covalent gecoat met C3b
INNATE
Immunologie Page 80
ADAPTIEF
INNATE
Late stappen: 1. C5 bindt op C5 convertase 2. proteolyse tot C5b 3. binding van C6, C7, C8 en C9 4. C9 polymeriseert tot membrane attack complex
Viktor: AHUS (Atypical Hemolytic-Uremic Syndrome) 1. CFH (complementsysteem) verstoord 2. C5b bindt op hostcellen 3. trekt neutrofielen aan 4. vorming thromboses: ○ hemolytische anemie ○ nierfalen Tx: medicatie bindt op C5 convertase en verhindert splitsing van C5
Functies van het complementsysteem 1. ANTIMICROBIEEL ⇒ belangrijkste!
C3b functioneert als opsonine en wordt herkend door type 1 complement receptor (CR1, of CD35) op fagocyten
MAC induceert osmotische lyse
Immunologie Page 81
kleine fragmenten van complementmoleculen trekken leukocyten aan voor inflammatoire respons
2. STIMULATIE HUMORALE RESPONS • afbraakproduct C3d wordt herkend door type 2 complement (CR2)-receptor op B's (zie Ch. 7) • gebonden complementproteïnen worden herkend door FDC's in germinale centra
Pathologieën: • C3-deficiëntie is meestal fataal • C2- en C4-deficiëntie niet (de klassieke en lectine weg zijn dus minder belangrijk) ⇒ ziektebeeld van SLE • C9- en MAC-deficiëntie ⇒ vatbaar voor Neisseria • AHUS (Viktor): Complement Factor H verstoord
Regulatie van complementactivatie Hostcellen hebben regulatoire proteïnen die complementactivatie inhiberen: • DAF (decay accelerating factor) verhindert Factor B-C3b-binding en C4b2a-C3b-binding • MCP (membrane cofactor protein) lyseert C3b (mbv Factor I) • CR1 (type 1 complement receptor) vervult beide functies • C1 INH (C1 inhibitor) verhindert C1-activatie ea. proteasen (oa. Factor XII) (vroeg) • CD59 inhibeert MAC-vorming
Pathologieën: • hypersensitiviteit: bij heel sterke coating van hostcellen met AL'en kunnen complementproteïnen toch geactiveerd worden (zie Ch. 11) • erfelijk angioneurotisch oedeem-syndroom: C1 INH-deficiëntie ⇒ excessieve C1-activatie • paroxysmaal nachtelijke hemoglobinurie: deficiëntie enzyme dat DAF en MCP verankert ⇒ lyse van erythrocyten
Immunologie Page 82
AL-functies op speciale locaties Wednesday, May 01, 2013
4:42 PM
Mucosale immuniteit 1. IgA-secretie in mucosale lymfoïede weefsels (in lamina propria) nota: 60 à 70% van totale AL'en! ⇒ isotype-switching door transforming growth factor-β 2. actief transport door epithelia (naar lumen) dmv. poly-Ig receptor, via vesikels (secretoire component) 3. tegen microben in GI- en resp. tracti Voorbeeld: immunizatie tegen poliovirus
Neonatale immuniteit • passieve immuniteit, dmv. IgG-AL'en van de moeder • foetus: Fc-receptoren (FcRn) in de placenta • neonaat: Fc-receptoren in intestinale epitheliale cellen (moedermelk)
Immunologie Page 83
Ontwijking van humorale immuniteit Wednesday, May 01, 2013
5:03 PM
• Ag-variatie: mutaties in oppervlakte-moleculen verhinderen herkenning ○ virussen: influenza, HIV (vnl. gp120), rhinovirus ○ bacteria: E. coli ○ parasieten: trypanosoma (glycoproteïnen) • inhibitie complementactivatie ○ allerlei bacteria (E. coli, S. aureus) • resistentie tegen O-/fagocytose ○ pneumococcus
Immunologie Page 84
Vaccinatie Wednesday, May 01, 2013
5:07 PM
definitie
stimulatie van adaptieve immuunresponses door blootstelling aan nonpathogene vormen van microben
voorbeelden
pokken (volledig uitgeroeid) polio (bijna)
types
verzwakte, niet-infectieuze microben microbiële proteïnen of polysacchariden (subunit vaccins) microbiële polysacchariden + chemische proteïnen voor TH-activatie (geconjugeerd) synthetische toxines en proteïnen
Veel moeilijker is stimulatie van cel-gemediëerde immuniteit: • incorporatie van Ag's in virale "vectoren" die hostcellen infecteren • injectie van microbiëel Ag-DNA via plasmiden
Immunologie Page 85
Ch. 9: Tolerantie en autoimmuniteit donderdag 9 mei 2013
9:55
Immunologische tolerantie: geen reactie tegen self-Ag's Autoimmuniteit: aanvalsreacties op hostcellen en -weefsels
Tolerantie: significantie en mechanismen Autoimmuniteit: principes en pathogenese Centrale T-tolerantie Perifere T-tolerantie Anergie Apoptose Suppressie B-tolerantie centrale B-tolerantie perifere B-tolerantie Genetische factoren in autoimmuniteit Rol van infecties in autoimmuniteit
Immunologie Page 86
Tolerantie: significantie en mechanismen donderdag 9 mei 2013
10:00
immunogene Ag's: induceren respons van lymfo's tolerogene Ag's: inactivatie of apoptose van lymfo's ignorantie: geen enkele reactie niet enkel Ag-afh. maar ook van lymfo's en presentatie
inductie van tolerantie: centrale tolerantie: reactie met self-Ag's in lymfeorganen (beenmerg en thymus) perifere tolerantie: reactie met self-Ag's in weefsels
Types van tolerantie: Centrale tolerantie deletie of editing van lymfo's die reageren met self-Ag's Ag-segregatie
Ag's geblokkeerd van lymfesysteem
Perifere anergie
inactivatie in afwezigheid van costimulatie
Regulatoire cellen suppressie van lymfo's die reageren met self-Ag's dmv cytokines
Cytokine-deviatie
differentiatie naar TH2 ⇒ afname inflammatoire cytokines
Clonale deletie
apoptose
Immunologie Page 87
Autoimmuniteit: principes en pathogenese vrijdag 10 mei 2013
9:30
Voornaamste factoren: • genetisch: falen van tolerantie • milieu/infectie: activatie auto-reactieve lymfo's ⇒ verder weinig bekend over etiologie (cf. Ch. 11)
Aanvalsmechanismen op het lichaam: zie Ch. 11 1. herkenning self-Ag's door autoreactieve lymfo's 2. activatie en differentiatie tot effectorcellen 3. weefselbeschadiging
epitoop-spreading: 1. auto-immuun reactie ⇒ weefselschade 2. nieuwe Ag's komen vrij 3. activatie van andere lymfo's ziekte van Graves
AL'en tegen TSH-receptor
arthritis
autoreactieve T's tegen synovium
Hashimoto's thyroiditis AL'en en T's tegen thyroid-Ag's Type 1 diabetes
T's tegen pancreas-Ag's
MS
T's tegen brein-Ag's
SLE
AL'en en T's tegen DNA, chromatine, proteïnen, …
Sjögren's syndroom
AL'en en T's tegen ribonucleoproteïne-Ag's
Immunologie Page 88
Centrale T-tolerantie vrijdag 10 mei 2013
9:42
Belangrijkste mechanisme: negatieve selectie van dubbel-positieve T's (zie ook Ch. 4) ⇒ activatie apoptose-eiwit Bim
⇒ sterke binding met self-Ag's die in hoge concentratie in thymus zitten (eg. plasmaeiwitten)
AIRE (autoimmune regulator): transcriptiefactor (van medullaire epitheelcel, MTEC) die zorgt voor expressie van self-Ag's in de thymus P: APECED autoimmune polyendocrinopathie met candidiase en ectodermale dysplasie (mutatie in AIRE-gen) Soms induceert reactie met self-Ag's geen apoptose, maar ontwikkeling in regulatoire T's (zie verderop)
⇒ komen in perifere weefsels terecht nota: niet bekend hoe wordt gekozen tussen apoptose of regulatoire T's
Immunologie Page 89
Perifere T-tolerantie vrijdag 10 mei 2013
10:00
Belangrijk voor self-Ag's die niet in de thymus circuleren, en als backup voor centrale tolerantie:
• herkenning self-Ag's in perifere weefsels: ○ anergie ○ apoptose • suppressie van self-reactieve T's door regulatoire T's
Anergie 1. APC's in rust drukken geen 2nd signals (costimulatoren) uit 2. ze presenteren wel à volonté self-Ag's ○ soms extra inhibitie dmv CTLA-4 (CD152) of PD-1 3. anergie = blokkage van signaaltransductie en/of ubiquitinylatie van signaal-proteïnen
Apoptose
Immunologie Page 90
1. herhaalde activatie van mature T's door self-Ag's (itt. microben, die snel worden uitgeroeid) 2. twee mechanismen: ○ productie van apoptotische proteïnen (Bim) nota: tegengewerkt door anti-apoptotische proteïnen (Bcl-2, Bcl-x), oiv. costimulatie (IL-2)
○ CD4+: expressie doodreceptor Fas (CD95) en FasL ⇒ interactie activeert caspases nota: wordt in de hand gewerkt door IL-2 (dus twee tegengestelde functies!)
autoimmuun lymfoproliferatief syndroom: mutatie in Fas ⇒ accumulatie lymfo's
Suppressie 1. reactie met self-Ag's 2. ontwikkeling in regulatoire T's 3. suppressie van andere self-reactieve lymfo's (eg. dmv cytokines als IL-10)
• meestal CD4+'s • hoge concentraties aan CD25 (deel van IL-2) en de TF Foxp3
IPEX: mutatie in Foxp3
Samenvatting: Self-Ag
micr. Ag
generatieve organen aanwezig in hoge concentratie afwezig (enkel in perifere) 2nd signals persistentie
-
+
herhaalde T-activatie
snel geëlimineerd
Immunologie Page 91
B-tolerantie vrijdag 10 mei 2013
11:51
⇒ analoog aan principes bij T-tolerantie
centrale B-tolerantie 1. self-Ag's in het beenmerg 2. twee reacties: a. apoptose (neg. selectie) b. receptor editing van Ig light chain (Ch. 4)
perifere B-tolerantie • hoge affiniteit: ○ apoptose (sterke binding) ○ anergie (herhaalde binding)
• lage affiniteit: ○ inhiberende receptoren (eg. CD22) ○ wering uit follikels (minder CXCR5)
Immunologie Page 92
Genetische factoren in autoimmuniteit vrijdag 10 mei 2013
12:05
vnl. gelinkt aan HLA-genen (meest klasse II), eg. • slechte presentatie van self-Ags ⇒ geen negatieve selectie • geen stimulatie van regulatoire T's (vnl. TH's) ook mutaties in niet-HLA genen: • CTLA-4 ○ autoimmune thyroiditis ○ type 1 diabetes • AIRE ○ autoimmuun polyendocrien syndroom • FoxP3 (X-linked) ○ IPEX • complementfactoren ○ lupus-like • Fas ○ lymphoproliferatie
Immunologie Page 93
Rol van infecties in autoimmuniteit vrijdag 10 mei 2013
12:36
• infecties induceren lokale innate responses ⇒ verhoogde expressie costimulatoren en cytokines ⇒ APC's stimuleren self-reactieve T's (doorbreken anergie) • molecular mimicry: sommige microbiële Ag's zijn analoog aan self-Ag's ⇒ activatie T's ⇒ aanval op self-Ag's • beschadiging van weefsels door infecties ⇒ vrijkomen self-Ag's die voor het immuunsysteem onbekend zijn
bep. regio's zijn vrij van immuuncellen: • hersenen • ogen • testes • uterus
Immunologie Page 94
Ch. 10: Responses tegen tumoren en transplanten vrijdag 10 mei 2013
12:42
Kenmerken: • respons op lichaamsvreemde noninfectieuze cellen (ipv. microben) • Ag's kunnen uitgedrukt worden door zowat alle celtypes • respons gebeurt vnl. door CTL's
Responses tegen tumoren Tumor Ag's Immuunmechanismen van tumorrejectie Ontwijking door tumoren Immunologische benadering voor kankertherapie Responses tegen transplanten Transplantatie Ag's Inductie van responses Afweermechanismen Preventie en behandeling van transplantaat-rejectie Transplantatie van bloed- en beenmergcellen
Immunologie Page 95
Responses tegen tumoren vrijdag 10 mei 2013
12:45
kanker: • oneindige groei • geen apoptose • angiogenese • metastasering • omzeiling immuunsysteem
immune surveillance: adaptief systeem verhindert uitgroei van abnormale cellen • zwakke vorm van immuniteit (snel overwoekerd door tumorcellen)
Tumor Ag's Mogelijkheden: • mutante proteïnen ○ vnl. bij chemisch geïnduceerde tumoren ○ meestal niet belangrijk voor tumorigenese • producten van oncogenen of gemuteerde tumor suppressiegenen • normale proteïnen, eg. ○ overexpressie ○ abnormale locatie (eg. in een ander weefsel) ○ abnormaal stadium (eg. embryonale proteïnen in volwassenen) • producten van oncogene virussen
Immuunmechanismen van tumorrejectie • vnl. CTL's specifiek voor tumor-Ag's (gepresenteerd dmv klasse I MHC's) • zonder costimulatie worden T's niet geactiveerd: cross-presentatie: APC's nemen tumorcellen op en presenteren Ag's + costimulatoren • eens gedifferentieerd herkennen CTL's tumorcellen, zonder costimulatie
Immunologie Page 96
Ontwijking door tumoren • vaak is de groei veel sneller dan de respons • tumor-Ag's zijn vaak zwak immunogeen (omdat ze zo sterk lijken op self-Ag's) • specifieke ontwijking: ○ antigen loss variants: geen expressie van herkende Ag's ○ geen expressie van klasse I MHC's (⇒ geen Ag-presentatie, maar wel NK-activatie!) ○ productie immuno-suppressieve cytokines (eg. TGF-β, IL-10, FasL)
Immunologische benadering voor kankertherapie Doel: specifieke behandeling (itt. chemotherapie en bestraling) • passieve immunizatie: toediening antitumor effectoren (AL'en en T's) • actieve immunizatie: ○ vaccinatie met tumorcellen of -Ag's ○ vaccinatie met tumor-pulsed DC's (in vitro blootgesteld aan tumorcellen) ○ injectie cDNA van tumor-Ag's in hostcellen • stimulatie immuunresponses: ○ toediening cytokines (eg. IL-2) ○ injectie van tumorcellen, behandeld met cytokine-genen ○ blokkeren van inhiberende TCR's (eg. CTLA-4)
Immunologie Page 97
Responses tegen transplanten vrijdag 10 mei 2013
16:45
syngeneïsch: identiek allogeneïsch: dezelfde soort (klinisch belangrijkst) xenogeneïsch: andere soort
⇒ altijd immuunreactie
Transplantatie Ag's vnl. MHC-proteïnen: • zeer polymorf (behalve HLA-C en HLA-DP) ⇒ altijd wel een paar proteïnen die lichaamsvreemd zijn • self-MHC restrictie van T's: selectie tijdens maturatie (Ch. 4) ⇒ toch herkenning van vreemde MHC's door cross-reactie
soms non-MHC: minor histocompatibility Ag's (normale cellulaire proteïnen) ⇒ minder sterke reactie • bloedtransfusie • beenmergtransplantatie
bij indirecte herkenning is MHC gewoon een vreemd peptide
Inductie van responses Herkenning: • direct: allogene MHC op allogene APC ⇒ CTLs • indirect: processing en presentatie allogene MHC door host-APC (cf. cross-presentatie van tumorAg's) ⇒ TH's + CTLs nota: niet bekend hoe CTLs dan de allogene MHCs herkennen ⇒ wsl. DTH door cytokines van TH's • mixed lymphocyte reaction (MLR): test in vitro van immuunrespons tegen transplanten
Afweermechanismen • hyperacuut: ○ zelden bij transplantaties (host wordt getest; cross-match) ○ binnen enkele min. ○ dmv. (natuurlijke) AL'en (evt. van vroegere transplanten): i. binden op Ag's in het vasculair endotheel ii. activeren complement en trombose-systemen Immunologie Page 98
ii. activeren complement en trombose-systemen ○ trombose van bloedvaten van transplant ⇒ ischemie / necrose • acuut: ○ dagen of weken ○ dmv. T's en AL'en: CTLs die weefsel vernietigen beschadiging bloedvaten (vnl. AL'en) ○ doelwit van immunosuppressieve therapie • chronisch: ○ maanden of jaren ○ mechanisme: fibrose vernauwing van bloedvaten (arteriosclerose) ○ vnl. T's dmv. cytokines ⇒ stimulatie fibroblasten en gladde spiercellen
Preventie en behandeling van transplantaat-rejectie • vnl. immunosuppressie: inhibitie van activatie en effectorfuncties van T's ○ cyclosporine: blokkeert T-fosfatase ⇒ inhibitie van NFAT (nodig voor transcriptie van cytokines) ○ corticosteroïden: inhibitie van NF-κB • voordeel: heel efficiënt: HLA matching is niet zo belangrijk meer • nadeel: inhiberen algemeen het immuunsysteem (⇒ meer infecties en tumoren) groot tekort aan donor-organen ⇒ xenotransplantatie • probleem: hyperacute reactie door "natuurlijke AL'en" (ie. afgescheiden zonder blootstelling)
Transplantatie van bloed- en beenmergcellen • transfusie: transplantatie van bloedcellen ⇒ bel. matching (ie. ABO; glycosfingolipiden op oa. RBC's en endotheliale cellen) • beenmergtransplantatie: hematopoëse-defecten ○ deel van het host-beenmerg moet worden vernietigd om plaats te maken ○ heel sterke immuunreactie ⇒ HLA-matching! ○ soms worden T's mee getransplanteerd ⇒ reageren tegen host-weefsels = graft-versus-host-disease (zeldzaam door immunosuppresie)
Immunologie Page 99
Ch. 11: Hypergevoeligheidsziekten zaterdag 25 mei 2013
8:49
veroorzaakt door overdreven of onaangepaste respons: • inflammatie • weefselschade Types • overreacties tegen microbiële Ag's • overreacties tegen ongevaarlijke Ag's (allergie) • overreacties tegen self-Ag's (autoimmuniteit)
Types Onmiddellijke hypergevoeligheid (type I) Productie van IgE-AL'en (1e blootstelling) Activatie van mastcellen (herhaalde blootstelling) Pathologie en therapie AL-gemedieerd + complexziekten (types II en III) Etiologie van AL-gemedieerde ziekten Mechanismen van weefselschade Klinische syndromen en therapie T-cel gemedieerde ziekten (type IV) Etiologie Mechanismen Klinische syndromen en therapie
Immunologie Page 100
Types zaterdag 25 mei 2013
8:51
• onmiddellijke hypergevoeligheid of allergie (type I): a. productie IgE tegen Ag's, oiv. TH2 ⇒ binden op mastcellen b. mastcellen stellen mediatoren vrij + 20%
• AL-gemedieerde hypergevoeligheid (type II): a. IgM of IgG reageren met weefsels b. trekken innate systeem aan
• immuun complexziekten (type III): a. AL'en vormen complexen met oplosbare Ag's b. veroorzaken inflammatie in bloedvaten
• T-cel gemedieerde ziekten (type IV): ○ T's die reageren tegen self-Ag's
Immunologie Page 101
Onmiddellijke hypergevoeligheid (type I) maandag 27 mei 2013
8:20
= allergie of atopie: 1. 2. 3. 4. 5.
Ag-reactie (op allergenen) ⇒ activatie TH2 + productie IgE's die binden op Fc-receptoren van mastcellen (FcεRI) cross-linking van IgE's met Ag's mastcellen secreteren mediatoren reactie: ○ direct: vasculair en gladde spieren (oedeem, vasodilatatie) ○ later (cytokines): inflammatie (recruteren van neutrofielen)
Productie van IgE-AL'en (1e blootstelling) 1. typisch voor allergische ptn. is een sterke TH2 respons op allergenen 2. TH2's secreteren IL-4 en IL-13 3. die stimuleren isotype switching naar IgE
Immunologie Page 102
Activatie van mastcellen (herhaalde blootstelling) 1. IgE's binden met hoge affiniteit op Fc-receptoren (FcεRI, voor ε heavy chain) 2. mastcellen worden zo gecoat met allergen-specifieke IgE's (sensitizatie) 3. bij blootstelling aan allergenen worden mastcellen geactiveerd: a. IgE en FcεRI worden cross-linked b. signaaltransductie 4. responses: ○ exocytose van granules histamine □ vasodilatatie □ contractie gladde spieren proteasen □ weefselschade ○ productie en secretie lipide mediatoren prostaglandines □ vasodilatatie leukotriënen □ contractie gladde spieren ○ productie en secretie cytokines (TNF, IL-5) ⇒ rekrutering leukocyten (late fase-reactie): eosinofielen en neutrofielen ⇒ inflammatie TH2's ⇒ extra stimulatie ook: eosinofielen ⇒ toxische mediatoren
Pathologie en therapie hooikoorts: 1. mastcellen in nasale mucosa 2. histamine stimuleert mucus-secretie 3. late fase: inflammatie voedselallergie: • histamine veroorzaakt peristalsis (contractie slokdarm) astma: 1. mastcellen in bronchi 2. leukotriënen veroozaken bronchocontrictie eosinofielen veroorzaken mucussecretie anafylaxis: • algemene degranulatie • oedema drop in BP
Therapie: • inhibitie degranulatie • antagonisatie mediatoren • vermindering inflammatie • desensitizatie (toedienen van allergenen) Medicatie: • hooikoorts: antihistamine • asthma: relaxatie van bronchiale spieren • anafylaxis: epinephrine, adrenaline Immunologie Page 103
• anafylaxis: epinephrine, adrenaline • inflammatie (incl. astma): corticosteroïden
Immunologie Page 104
AL-gemedieerd + complexziekten (types II en III) maandag 27 mei 2013
11:59
Type II: Ag's in ECM Type III: circulerende immuuncomplexen ⇒ recruteren innate systeem
Etiologie van AL-gemedieerde ziekten • bijna altijd reactie met self-Ag's: fout in self-tolerantie (Ch. 9) ⇒ verder niet veel over bekend • uitzondering: post-streptococcus-infectie ⇒ cross-reactie van AL'en met hart- (rheumakoorts) of niercellen (glomerulonephritis)
Mechanismen van weefselschade Algemeen: • IgG1 en 3 activeren neutrofielen en macrofagen • IgG1 en 3 en IgM activeren complementsysteem via klasssieke weg (⇒ extra stimulatie) leukocyten produceren reactieve O--intermediairen en lysosomale enzymes ⇒ weefselschade
type III: complexen in bloedvaten ⇒ interactie met Fc en complementfactoren (⇒ inflammatie)
AL'en binden op cellen ⇒ fagocytose
Immunologie Page 105
AL'en tegen bep. receptoren kunnen reactie verstoren • ziekte van Graves: AL'en op TSH-receptor (stimulatie) ⇒ stimulatie thyroïdcellen • myasthenia gravis: AL'en tegen ACh-receptor (inhibitie) ⇒ paralyse
immuuncomplexziekten: Ag-AL complexen (overproductie, geen afbraak, …) slaan neer (gewrichten, bloedvaten, …) ⇒ activatie van inflammatoire cellen dmv Fc
Klinische syndromen en therapie AL-gemedieerd autoimmune hemolytische anemie
fagocytose van RBC's
autoimmune thrombocytopenische purpura fagocytose van plaatjes pemphigus vulgaris
activatie van proteasen in epidermis (komt los)
syndroom van Goodpasture
inflammatie van glomeruli (nephritis) en alveoli
acute rheumakoorts
post-streptococcus-inflammatie van myocard
Myasthenia gravis
inhibitie ACh-receptor
ziekte van Graves
AL'en stimuleren FSH-receptor
immuuncomplexziekten systemische lupus erythematose
alg. inflammatie (nephritis, arthritis, vasculitis)
polyarteritis nodosa
post-Hep.B ⇒ inflammatie (vasculitis)
post-streptococcale glomerulonephritis
inflammatie (nephritis)
serumziekte
Tx van difterie met serum ⇒ bevat veel AL'en ⇒ immuuncomplexen (typische rash)
Therapieën: • tegengaan van inflammatie (corticosteroïden) • verminderen van circulerende AL'en en immuuncomplexen (plasmaferese) • inhibitie AL-productie (eg. door inhibitie van TH's via CD40L)
Immunologie Page 106
T-cel gemedieerde ziekten (type IV) maandag 27 mei 2013
13:19
Etiologie • oorzaak is meestal autoimmuniteit • vnl. tegen specifieke weefsels (niet systemisch) • weefselschade kan ook door normale T-respons: ○ TBC: chronische respons geeft inflammatie thv infectie ○ hepatitis: CTLs tasten levercellen aan
Mechanismen
Delayed Type: (DTH) 1. secretie cytokines (TH1, TH17) 2. rekrutering macrofagen 3. lokale inflammatie
Cytolyse: 1. CTLs specifiek voor self-Ag's 2. lyse van hostcellen
Klinische syndromen en therapie type I diabetes mellitus
Ag's thv eilandjes van Langerhans
rheumatoïde arthritis
Ag's in synovia
allergische encephalomyelitis myeline-proteïne coeliakie
T-respons op gluten-fragmenten
Therapieën: • reductie inflammatie ○ corticosteroïden ○ antagonisten cytokines (TNF) receptoren (voor IL-2) costimulatoren (B7) • inhibitie T-respons (immunosuppressie) ○ cyclosporine
Immunologie Page 107
Ch. 12: Congenitale en verworven immuundeficiënties maandag 27 mei 2013
13:37
3 types: • dominant • recessief • X-gebonden Congenitale (primaire) immunodeficiënties Defecten van lymfo-maturatie Defecten van lymfo-activatie en -functie Defecten van innate immuniteit Lymfocyt abnormaliteiten geassocieerd met andere ziekten Verworven (secundaire) immunodeficiënties
Immunologie Page 108
Congenitale (primaire) immunodeficiënties Monday, May 27, 2013
4:11 PM
+ 1/500! genetische defecten ⇒ verstoring maturatie of effectormechanismen complicaties: • B-deficiëntie: bacteriële infecties • T-deficiëntie: virale infecties en fungi • innate deficiëntie: vnl. bacteriële infecties
Defecten van lymfo-maturatie (SCID) SCID: zowel B's als T's óf enkel T's • 50% is X-linked ○ 50% door mutatie in γ-cytokine receptor (signaal-subunit van receptoren voor IL-2, 4, 7, 9 en 15) ⇒ geen proliferatie van pro-T's oiv. IL-7 (B's ook, maar in mindere mate) ⇒ verminderde overleving en maturatie tekort aan mature T's deficiëntie cel-gemedieerde immuniteit deficiëntie humorale immuniteit (door tekort TH's) ○ agammaglobulinemie: mutatie in Btk-gen (B tyrosine kinase) ⇒ geen maturatie van pre-B's ○ DiGeorge syndroom: onderontwikkelde thymus en parathyroïd (géén CD3) ⇒ verminderde T-maturatie • 50% is autosomaal ○ 50% door mutatie in ADA (enzyme voor purine-metabolisme) ⇒ opstapeling purines in vnl. prolifererende cellen (DNA-synthese) ⇒ toxische purines tasten vnl. T-maturatie aan ○ mutatie in een enzyme betrokken bij γc-signaling (zelfde symptomen) ○ zeldzame mutaties in RAG1- en RAG2-genen die coderen voor componenten van VDJrecombinase Therapie: • beenmergtransplantatie • toediening AL'en (passieve immuniteit) • antibiotica tegen infecties
Defecten van lymfo-activatie en -functie • X-linked hyper-IgM syndroom: mutatie in CD40L van TH's ○ verstoring isotype switching ○ verstoring ø-activatie • variabele immunodeficiëntie: verzameling van aandoeningen met verstoorde AL-responses • naakte lymfo-syndroom: mutatie in transcriptiefactoren voor o.m. klasse II MHC's Immunologie Page 109
• naakte lymfo-syndroom: mutatie in transcriptiefactoren voor o.m. klasse II MHC's ⇒ verstoorde maturatie en activatie van CD4+ T's
Defecten van innate immuniteit • chronische granulomateuze ziekte: mutatie in fagocyt oxidase (productie toxische radicalen) ⇒ gefagocyteerde microben kunnen niet gedood worden ⇒ accumulatie van meer en meer ø en T's rond infectie (granuloma's) • leukocyt adhesie deficiëntie: mutaties in integrines of enzymes voor expressie van selectineliganden (Ch. 2) ⇒ verstoring van rekrutering • deficiënties in complement proteïnen: ○ C3: fatale infecties (Ch. 8) ○ C2, C4: lupus-analoge ziektes (klassieke weg is betrokken bij opruimen van immuuncomplexen) • Chédiak-Higashi syndroom: verstoorde functie van lysosomale granules
Lymfocyt abnormaliteiten geassocieerd met andere ziekten • Wiskott-Aldrich syndroom (X-linked): mutatie in gen voor een proteïne van hematopoëse • ataxia-telangiectasie: mutatie in gen voor proteïne ivm. DNA-herstel
Immunologie Page 110
Verworven (secundaire) immunodeficiënties Monday, May 27, 2013
5:08 PM
HIV
depletie van CD4+ TH's
proteïne-calorie malnutritie inhibitie van lymfo-maturatie en -functie chemotherapie en straling
depletie van precursorsen in beenmerg
metastasering in beenmerg idem verwijdering milt
verminderde fagocytose
HIV is retrovirus: ○ genoom: gag, pol en env ○ RNA is tussenvorm ⇒ omgezet door reverse transcriptase
Infectie: 1. bindt op CD4 + chemokine-receptor 2. fusie 3. reverse transcriptase van RNA 4. integratie in genoom 5. activatie (dmv cytokines) activeert transcriptie ○ RNA ○ proteïnen ○ virion (soort nucleus) 6. budding Vermindering CD4+'s (eerst rechtstreeks, dan via senescentie): • minder cytokines • minder B-activatie • minder CTL-activatie • minder regulatie • … ⇒ vnl. thv GALT CD8+'s: exhaustion (door continue aanwezigheid van Ag's)
Immunologie Page 111
CTL's
latente geïnfecteerde cellen
belangrijkste Tx: HAART ⇒ inhibeert virale replicatie (doch niet de latent geïnfecteerde cellen) • profylactische vaccinatie: preventie dmv. AL-titers (klassiek) • therapeutische vaccinatie: inductie CTL's
Immunologie Page 112
Definities ADA
adenosine deaminase
APECED
autoimmune polyendocrinopathie met candidiase en ectodermale dysplasie (mutatie in AIRE-gen)
CDR
complementarity determining region
CDR3
meest variabele CDR, en belangrijkste voor Ag-herkenning
cloon
moedercel + dochtercellen
CTL
cytolytische / cytotoxische T-cel (ook CD8+)
DTH
delayed type hypersensitivity
FDC
follicular dendritic cell
HSC
hematopoëtische stamcel
ICAM-1
intercellular adhesion molecule-1 (ligand voor LFA-1)
Ig
immunoglobuline (antilichamen): • immuunproteïnen • mobiliteit van plasmaglobulines
ITAM
immunoreceptor tyrosine-based activation motif
LFA
leukocyte function-associated antigen
LFA-1
leukocyte function-associated antigen-1 (voornaamste adhesiemolecule op T's) ⇒ bindt met intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) op APC's
LPS
lipopolysaccharide (ook: endotoxine)
myeloma cellen
tumoren van plasmacellen
opsonisatie
coating van microben (eg. met IgG's of complementproteïnen)
professionele APC
• presenteren Ag's • additionele activatie-signalen (voor naïeve T's)
RAG
recombinase-activating gene
ROI
reactive oxygen intermediates
RSS
recombination signal sequence
TAP
transporter associated with antigen processing
TdT
terminaal deoxyribonucleotidyl transferase
TNF
tumor necrosis factor
VCAM-1
vascular cell adhesion molecule-1 (ligand voor VLA-4)
VLA
very late activation molecules (komen na LFA-1's in T-activatie)
Immunologie Page 113
