Az immunológia alapjai (2018/2019. II. Félév)

Átírás

1 Az immunológia alapjai (2018/2019. II. Félév)

2 A HUMORÁLIS IMMUNVÁLASZ és az ELLENANYAGOK ÁLTAL KÖZVETÍTETT EFFEKTOR FUNKCIÓK

3 Humoral immunity is mediated by macromolecules (as opposed to cells) found in extracellular fluids such as secreted antibodies, complement proteins, and certain antimicrobial peptides. Humoral immunity is so named because it involves substances found in the humours, or body fluids (wikipedia).

4

5 B-sejtek érése a periférián A csontvelőben, a hemopoetikus őssejtből (HSC) kifejlődött, éretlen B-sejtek a periférára kerülve további érési folyamaton mennek keresztül. Ezt a fejlődési fázist a sejteknek csupán 5%-a éli túl; ezek alkotják az érett B-sejt-készletet. Az éretlen B-sejtek tranzicionális B-sejtekké (T) alakulnak, amelyeknek három további fejlődési formáit (T1/T2/T3) különböztetjük meg. A tranzicionális sejtekre jellemző, hogy csupán néhány napig élnek, és kétharmaduk negatív és pozitív szelekciós lépések során elpusztul, még mielőtt az érett stádiumba kerülne. A B-sejtek sorsát a BCR által közvetített jelek erőssége határozza meg; ettől függ, hogy a B-sejt túlél, nem differenciálódik tovább, vagy elpusztul. A gyenge, küszöb alatti jel nemcsak a folyamatos differenciálódáshoz elengedhetetlen a tranzicionális érési fázisban, de szükséges az érett, naiv B-sejtek életben maradásához is.

6 Az érett, naiv B-sejtek betelepítik a perifériás nyirokszerveket, ahol találkoznak az antigénnel. A B-sejtes (humorális) immunválaszt az antigénnel kölcsönhatásba került, aktiválódott B-sejtek utódsejtjei, illetve az azokból differenciálódott plazmasejtek által termelt ellenanyagok közvetítik. Az ellenanyagok közömbösítik az antigént, amely termelődésüket kiváltotta, és elősegítik elpusztítását, majd eltávolítását a szervezetből. Az egyes antigének eltávolításának módja az ellenanyag izotípusától függően eltérő lehet, és többféle effektor mechanizmus útján történik. A B-limfociták aktiválásától az ellenanyag-termelő plazmasejtek keletkezéséig lezajló folyamat több fázisra osztható: 1. antigén felismerése, 2. klonális expanzió, 3. differenciálódási fázis, 4. effektor fázis.

7 A humorális immunválasz jellemző sajátsága, hogy a különféle osztályokba tartozó ellenanyagok termelődése néhány, az antigént specifikusan felismerő IgM, vagy IgD típusú receptorral rendelkező, érett B-sejt aktiválódásának eredményeként indul el. Az antigént nagy affinitással kötő receptorral rendelkező B-sejtek pozitívan szelektálódnak, vagyis a túlélés és az osztódás során előnyt élveznek a kis affinitású receptorral rendelkező B-sejtekkel szemben. Ezt a folyamatot affinitásérésnek nevezzük. (Egyetlen B-sejtből hozzávetőlegesen 4000 ellenanyag-termelő plazmasejt jöhet létre néhány nap alatt, amelyek naponta ellenanyag-molekulát termelhetnek, így biztosítva a gyorsan szaporodó patogén mikrobák hatékony közömbösítését.) vet.uga.edu

8 A humorális immunválasz kialakulásának fázisai Az érett B-sejtek antigén-felismerő receptora a natív fehérjeantigéneket ismeri fel. A CD4+ Th-sejtekkel való kapcsolat és a Th-sejtek által termelt citokinek hatására aktivált B-sejtekké alakulnak, és a klonális expanziót a citokinek hatására bekövetkező differenciálódás fázisa követi. Végbemegy az affinitásérés és az izotípusváltás. A nagy affinitású BCR-t kifejező B-sejtekből ellenanyag-termelő plazmasejtek, valamint memóriasejtek differenciálódnak.

9 Az ellenanyagválasz általános sajátságai I. A fehérjeantigének önmagukban általában nem váltanak ki ellenanyag-termelést, ehhez szükség van a CD4+ Th-sejtek segítségére. Ezért a fehérjék ún. T-sejtektől függő (TD, T-dependens vagy tímusztól függő) antigének. A nyugvó, antigénnel még nem találkozott B-sejtek osztódásához és differenciálódásához két különböző jelre van szükség. Az első, az aktiválódást elindító jel az antigén kötődése az azt felismerő sejtfelszíni Ig-molekulához, míg a második jelet a Th-sejtek és az általuk termelt citokinek biztosítják. Az ellenanyagok izotípusváltása és affinitásérése, valamint a memóriasejtek képződése egyaránt a T-sejtektől függő immunválaszra jellemző. II. Nem fehérjetermészetű antigének, például bizonyos poliszaharidok és lipidek, a T- sejtek segítsége nélkül is képesek ellenanyag-termelést kiváltani, ezért ezeket T-sejtektől független (T-independens TI vagy tímusztól független) antigéneknek nevezzük. A T-sejtek közreműködését nem igénylő antigének általában többszörösen ismétlődő, azonos epitópokat tartalmaznak. Ilyenek például a bakteriális sejtfalantigének poliszacharid típusú determináns csoportjai.

10 A B-sejtek aktiválása T-dependens (TD) és T-idependens (TI) antigénnel I. A TD antigéneket (fehérjéket) a BCR felismeri, majd a BCR-antigén komplex internalizálódik. Ezt követően az endo-lizoszóma savas proteázai a fehérjéket peptidekre hasítják, amelyek az MHC-IImolekulákon bemutatásra kerülnek a T-sejtek számára. A BCR közvetíti az első, míg az aktivált T- sejten megjelenő CD40L jelenti a második aktivációs jelet a B-sejt számára. Az aktiválódott Th-sejtek által termelt citokinek a B-sejtek citokinreceptoraihoz kötődnek, ami további aktivációs jel. II. A TD-antigénekkel szemben a TI-antigénekre adott válaszhoz nincs szükség Th-sejtekre. A TI-1 antigének általában poliklonális B-sejtaktivátorok, amelyek kis koncentrációban az antigénfelismerő receptoron keresztül is aktiválnak, míg a TI-2-antigének többször ismétlődő epitópokat hordoznak, ígyképesek a BCR aggregálására. A TI-2- antigéneket az NK-sejtek és a makrofágok is felismerhetik, ami GM-CSF, TNFα és IL-12-termelést, majd az NK-sejtekből IFNγ-szekréciót vált ki. E citokinek által kiváltott második szignál szükséges a TI-2-antigénre adott válaszhoz.

11

12 Az elsődleges és a másodlagos immunválasz A B-sejtek nagyon hatékony antigén-prezentáló sejtek más APC-kel összehasonlítva már szor kisebb antigén-koncentráció is elegendő az idegen struktúra bemutatásához. Ennek oka az, hogy a B-sejt felszínén az Ig-molekulák specifikusan és nagy affinitással kötik az antigént, és a receptorközvetített endocitózis útján internalizálódott antigén feldolgozása és prezentálása sokkal hatékonyabb, mint a pinocitózis útján, vagy más, nem antigén-specifikus receptoron keresztül bejutott antigéné. Így tehát alacsony antigén-koncentráció esetében elsősorban a B-sejtek vesznek részt az adaptív immunválasz elindításában. Az antigén felvétele, lebontása és prezentálása in vitro körülmények között 1 6 órát vesz igénybe. A következő 8 24 órában a sejtek újratermelik a membrán Ig-t, és így ugyanaz a sejt további antigén-molekulák megkötésére képes.

13 Az elsődleges és a másodlagos immunválasz mind az ellenanyagok minőségét, mind a mennyiségét tekintve eltér egymástól. I. A primer immunválaszt az antigénnel még nem találkozott (szűz, naiv), főleg felszíni IgM-et hordozó B-sejtek indítják el, és a termelődött ellenanyagok zöme is az IgM-osztályba tartozik. Az elsődleges immunválasz során az ellenanyag-termelő sejtek kialakulásához általában 7 14 napra van szükség.

14 II. A másodlagos immunválasz sokkal gyorsabban alakul ki, és nagy mennyiségű, általában IgG-osztályba tartozó antitest termelésével jár. Ez a reakció a memóriasejtek aktiválódásának következménye. Ilyenkor az antigént felismerő memóriasejtek klónjai stimulálódnak, melyek főleg IgG, IgA és IgE termelésére képesek. Ezért a másodlagos immunválasz során a vérben, ill. a szekrétumokban az Ig nehézláncizotípusváltás következményeként az IgG, IgE és az IgA szintje az IgM-hez viszonyítva emelkedik. A keletkező ellenanyagok affinitásérésen mentek keresztül, ezért erősebben kötik az antigént, mint a primer immunválasz során képződő ellenanyagok. Az affinitásérés az Iggének szomatikus mutációjának, valamint annak a következménye, hogy az antigénért történő versengés eredményeként szelektíven aktiválódnak a legnagyobb affinitású receptorral rendelkező B-sejtek. Az affinitásérés megfigyelhető a memóriasejtek receptorain éppúgy, mint a szekretált ellenanyagokon. A növekvő affinitás az ismétlődő fertőzések során biztosítja az egyre hatékonyabb védekezést a kórokozókkal szemben. Mivel a memóriasejtek receptorainak nagyobb az affinitása, mint a naiv B-sejteké, a másodlagos immunválasz kiváltásához jóval kisebb mennyiségű antigén elegendő, mint a primer válasz elindításához.

15 A B-sejtek antigén-felismerő receptorai, amelyek a sejtfelszíni immunglobulin molekulákból és az ezekhez kapcsolódó Ig-α-Ig-β heterodimer láncokból állnak, két funkciót látnak el: közvetítik az aktivációt kiváltó jelet a B-sejtek számára, valamint megkötik, és receptorközvetített endocitózis útján továbbítják az antigént a sejten belüli feldolgozás helyszínére. Itt történik az antigén-ellenanyag komplexek lebontása peptidekre, majd a B-sejtek felszínére kijutó MHC peptid komplexek bemutatásra kerülnek a T- sejtek számára.

16 A BCR-en keresztül érkező stimulust és a B-sejtek általi antigén-prezentációt két további receptor is befolyásolja: a CR2 (CD21), amely a C3d-komplementfragmentumot köti meg és elősegíti a B-sejt aktiválódást azáltal, hogy csökkenti az aktivációs küszöbértéket. Az Fc RIIb, amely az IgG-tartalmú immunkomplexek Fc-részével kapcsolódik és gátolja a B-sejt-aktivációt, így az ellenanyag-termelést is.

17 Az antigén által indukált BCR-keresztkötés funkcionális következményei A naiv B-sejt a felismert antigént bekebelezi és feldolgozza. Ezzel egyidejűleg a B-sejt aktiválódik, klonálisan osztódni kezd és az utódsejtek a további aktiválódáshoz szükséges molekulákat fejeznek ki a felszínükön. Ezek közé tartoznak a kostimulátorok (B7-1, B7-2) és a citokinreceptorok, amelyek az aktivált Th-sejtek által termelt citokinek megkötésére képesek. A módosult CCR7- kemokinreceptor kifejeződés hatására a B-sejtek a nyirokcsomó T-sejtes régiójába vándorolnak.

18

19 A T-sejtektől függő B-sejt válasz eseményei a nyirokszervekben, a csíracentrumok kialakulása I. Az antigén a szervezetbe kerülve, 1-2 óra elteltével a másodlagos nyirokszervekben halmozódik fel, ahol a T-sejtekben gazdag zónában a makrofágok és a dendritikus sejtek prezentálják azt a naiv, antigén-specifikus CD4+ Th-sejtek számára. A TCR felismeri a prezentált antigént, és aktiválódási jelet közvetít a T-sejtbe. A dendritikus sejtek PRR-jaihoz kötődő patogén hatására megnő az APC-ken a B7-1 és a B7-2 molekulák expressziója, melyek a CD28-hoz kapcsolódva második aktivációs jelet biztosítanak a T-sejtek számára. Az aktivált T-sejtek membránján megjelenik a CD40 ligandum (CD40L), amely más sejtek CD40 molekuláihoz kötődik, és végül az aktivált Th-sejtek citokintermelő effektor-sejtekké alakulnak. A nyirokcsomó B- és T-sejtes zónáinak határán a B-sejtek szintén találkoznak az antigénnel, melynek felvétele és feldolgozása után prezentálják a peptid fragmentumokat az aktivált Th-sejtek számára. Az aktivált B- és T-sejtek egymás felé vándorolnak, majd miután a B-sejtek CD40- molekulája és az aktivált T-sejteken megjelenő CD40L összekapcsolódik, a kétféle sejt szoros kontaktusba kerül egymással.

20 A T-sejtektől függő B-sejt válasz eseményei a nyirokszervekben, a csíracentrumok kialakulása II. Ez a kapcsolat további aktivációs jeleket közvetít mind a B-, mind a T-sejtek felé, amelynek eredményeképpen a Th-sejtek citokineket kezdenek termelni. A Th-sejtekkel kialakult kontaktus és a B-limfocitákhoz kötődő citokinek biztosítják a B- sejtek számára szükséges segítséget, és elindítják az antigén-prezentáló B-sejtek klonális osztódását, majd ellenanyag-termelő plazmasejtekké történő differenciálódását. A B- és a T-sejtek egymás felé, majd a B-sejtek follikulusokba történő vándorlását is a kemokinek és kemokinreceptorok irányítják; az FDC-k és a strómasejtek CXCL13-at termelnek, ami a CXCR5 kemokinreceptor liganduma. Az aktivált B-sejtek elveszítik CXCR5 receptorukat, és a follikulusok széle felé vándorolnak, míg az antigénnel már találkozott T-sejtek CXCR5 expressziója nő, ezért ezek a sejtek a csíraközpontok felé vándorolnak. A későbbiek során a follikulusok mélyére vándorló, aktivált B-sejtek gyors osztódásba kezdenek, és centroblasztokká alakulnak. A másodlagos follikulusok sötét zónájából a világos zónába vándorló centrociták ismét erősen expresszálják a CXCR5-öt, melynek ligandumát itt az FDC-k termelik.

21 A B-sejtek migrációja és kölcsönhatása T-sejtekkel (a) Az egy adott epitópra specifikus B- és T-sejtek gyakorisága kicsi: 1: , ezért e sejtek találkozását kemokinek segítik elő. A kemokinreceptorok expressziója antigén hatására mind a B-, mind a T-sejteken megváltozik. Az aktiválódott B-sejtek osztódni kezdenek, felszínükön megnő a B7-1 és a B7-2 molekulák száma, továbbá megváltozik citokin- és kemokinreceptor-expressziós mintázatuk. A CXCR5 amely a follikulusokban tartotta a B-limfocitákat kifejeződése csökken, és megjelenik a sejtmembránon a CCR7, ami a nyirokcsomó T-sejtes zónáival határos területére irányítja ezeket a sejteket. Itt a B-sejtek kölcsönhatásba kerülnek az antigén-specifikus Th-sejtekkel, melyek éppen fordítva viselkednek; csökkentik a CCR7, és növelik a CXCR5 kifejeződését, majd a T-sejtes zónát elhagyva a follikulusok felé vándorolnak.

22 A B-sejtek migrációja és kölcsönhatása T-sejtekkel (b) A T-sejtekkel kapcsolatot létesítő antigén-bemutató DC-k B7-molekulái kölcsönhatásba lépnek a T- sejtek CD28-molekulájával. Ennek hatására a T-sejteken megjelenik a CD40L, amely kötődik a DC-n kifejeződő CD40-hez. A T-sejtek az aktivációs jelek hatására citokineket termelnek. A B-sejtek szintén bemutatják az antigénből származó peptidet a T-sejteknek, melyek CD40L-molekulája kötődik a B- sejtek CD40-éhez, és további aktivációs jelet közvetít. A T-sejtek által termelt citokinek osztódásra és differenciálódásra serkentik a B-sejteket.

23 Az adott antigénre specifikus B- és T-sejtek között kialakuló immunológiai szinapszis lehetővé teszi a CD40-ligandum és más, T-sejt-felszíni molekula kapcsolódását a B-sejtek megfelelő molekuláihoz, és így a hatékony jeltovábbítást az antigén-specifikus B-sejtek számára. Ugyanekkor a B- és a T-sejtek közötti szinaptikus résben lokálisan igen magas citokin koncentráció alakul ki, ami biztosítja, hogy elsősorban az antigént bemutató B-sejtek szaporodjanak és differenciálódjanak a T-sejtek által termelt citokinek hatására.

24 A csíraközpontok kialakulásához vezető sejtkölcsönhatások Szinapszisok Az aktivált B-sejtek többsége másodlagos follikulusokat képez, melyek sötét zónájában a centroblasztok intenzíven osztódnak. Ez a BCR variábilis régióinak gyakori szomatikus hipermutációját (SHM) váltja ki. A centroblasztokból centrociták fejlődnek, amelyek közül csak a nagy affinitású BCRrel rendelkező-sejtek maradnak életben. Ezek szelekciója az FDC-kel kialakított kölcsönhatás során megy végbe. A nem megfelelő affinitású receptort hordozó limfociták apoptózissal elpusztulnak, míg a nagy affinitásúakból memóriasejtek és hosszú életű ellenanyag-termelő plazmasejtek fejlődnek. Ez utóbbiak a csontvelőbe vándorolnak.

25 A csíraközpontban zajló folyamatok 1. A sötét zónában a sejtek rendkívül gyorsan szaporodnak; 6 12 óra alatt a B-limfociták száma megduplázódik, ami azt jelenti, hogy 5 nap alatt egyetlen B-sejtből 5000 utódsejt kelekezik, amelyek a világos zónába vándorolnak. 2. Az osztódó B-sejtekben az Igmolekulák V-génjei szomatikus hipermutáción mennek keresztül. Ennek eredményeképpen V-gén mutációk halmozódása figyelhető meg a proliferálódó B-sejt klónok utódsejtjeiben. A csíraközpontok világos zónáiban, az FDC-k részvételével zajlik a szomatikusan mutált V-génkészlettel rendelkezőb-sejtek szelekciója, az affinitásérés. 3. A differenciálódás befejeztével ellenanyag-termelő plazmasejtek és memória B-sejtek képződnek.

26 A V-gének szomatikus hipermutációja Egerek lépsejtjeiből hapténnel történő immunizálást követően a 7., 14. és újabb oltást követően a 21. napon hibridómákat hoztak létre, majd izolálták a hapténspecifikus klónokat. Az egyes klónok V-génjeinek nukleotidszekvenciáját meghatározták, és azonosították a mutációk helyét. Megfigyelték, hogy az idő előrehaladtával, illetve a második, emlékeztető oltást követően a mutációk száma úgy a könnyű-, mint a nehézlánc hipervariábilis régióiban (CDR1, 2, 3) nő, és ezzel párhuzamosan az ellenanyag-affinitása is növekszik. (C. Berek és C. Milstein, 1987., Immunol. Rev. 96., 23. alapján).

27 Az izotípusváltás mechanizmusa emberben A CD40 által stimulált jelek izotípusváltást eredményeznek a B- sejtekben, amely az aktivációindukált citidin-deamináz (AID) gén indukcióján keresztül valósul meg. Az AID kizárólag B-sejtekben fejeződik ki, és kulcsfontosságú szerepet játszik nemcsak az izotípusváltás, hanem a szomatikus hipermutáció létrejöttében is. Az AID-közvetített izotípusváltás célpontját az adott Ig-nehézlánc lókuszát a különböző citokinek hatására aktiválódott transzkripciós faktorok jelölik ki. A B-sejteknek az a képessége, hogy különböző izotípusú ellenanyagokat termelhetnek, a humorális immunválasz jelentős plaszticitását teszi lehetővé. Különböző típusú mikrobák eltérő izotípusú ellenanyagok termelését váltják ki, amit az egyes kórokozók által aktivált Th-sejtek határoznak meg.

28 Az izotípusváltás olyan, ún. switch-rekombináció eredményeként jön létre, melynek során a μ -,illetve δ -nehézlánctól eltérő izotípusú molekulák kerülnek expresszióra. Az izotípusváltás lényege, hogy a korábban átrendeződött VDJ génszegmens a Cµ vagy Cδ konstans doméneket kódoló gének helyett más izotípusú ellenanyagokat kódoló C-génekkel (γ, ε, α) kapcsolódik, a közbülső DNS-szakasz pedig kivágódik. DE, az izotípusváltás során az Ig-molekula variábilis szekvenciája így specificitása nem változik meg, tehát az antitest ugyanazt az antigént ismeri fel, de más effektor funkciók ellátására lesz képes.

29 Citokinek részvétele a nehézlánc izotípusváltásának létrejöttében

30

31 Functions of antibody isotypes Antibody Isotype IgG IgM IgA IgE IgD Isotype-Specific Effector Functions Opsonization of antigens for phagocytosis by macrophages and neutrophils Activation of the classical pathway of complement Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity mediated by natural killer cells Neonatal immunity: transfer of maternal antibody across the placenta and gut Feedback inhibition of B cell activation Activation of the classical pathway of complement Antigen receptor of naive B lymphocytes* Mucosal immunity: secretion of IgA into the lumens of the gastrointestinal and respiratory tracts Activation of complement by the lectin pathway or by the alternative pathway Mast cell degranulation (immediate hypersensitivity reactions) Antigen receptor of naive B lymphocytes*

32 A T-sejt független immunválasz

33 T-independens antigének I. A legtöbb T-sejttől független (T-independens TI) antigén poliszaharid vagy nukleinsav természetű. Ezeket a struktúrákat a hivatásos APC-k nem képesek feldolgozni, és MHC-II-molekuláikon prezentálni, ezért a T-sejtek ezeket az antigéneket nem ismerik fel. Jellemzőjük a polimer szerkezet, vagyis az, hogy számos azonos epitópot hordoznak. A TI-antigének közé tartozik a dextrán, a pneumococcus sejtfalában kifejeződő poliszaharidok, továbbá például a kísérletes körülmények között alkalmazott ficoll. Az ismétlődő epitópok a B-sejtek mig-jeit hatékonyan kapcsolják össze, és ez önmagában elegendő az aktivációhoz, nem szükséges a T-sejtek segítsége. A TI-antigének létezését a T-sejtekkel nem rendelkező, tímusz nélküli, ún. nude egerek vizsgálata bizonyította. Ezek az állatok T-sejtektől függő fehérjeantigénekre nem válaszolnak, míg számos, nem fehérjetermészetű antigén ellenanyag-termelést válthat ki bennük.

34 T-independens antigének II. A TI-antigénekre adott ellenanyagválasz során a B-sejtek proliferációjához, ill. differenciációjához esetenként szükség van második jelre is, mivel a TI-antigénekre kialakuló antitesttermeléshez is nélkülözhetetlen néhány makrofág és/vagy Th-ill. NK-sejt jelenléte. Ezek a sejtek termelik azokat a citokineket, amelyek azután második jelként elősegítik a B-sejtek ellenanyag-termelését. A TI-antigénekre adott immunválasz során általában kis affinitású, IgM-izotípusú ellenanyag termelődik, izotípusváltás és affinitásérés nem megy végbe, és memóriasejtek sem alakulnak ki. Néhány kivétel azonban ismert, például emberben a pneumococcus poliszaharidja főleg IgG2 ellenanyag-termelését indukálja ezt a jelenséget az antigén citokintermelést kiváltó hatásával magyarázzák. A TI-antigének gyakorlati jelentőségére utal az, hogy a B-sejtes immunválasz elsősorban bakteriális fertőzések ellen irányul, és éppen ezekre az antigénekre jellemző a TI epitópok jelenléte (pl. Pneumococcus, Meningococcus, Haemophilus baktérium fajok). Az egészséges egyénekben kimutatható ún. természetes ellenanyagokról azt tartják, hogy főként a bélflórában előforduló baktériumok elleni immunválasz termékei.

35 A különböző B-limfocita szubpopulációk eltérő sajátságú antigénekre válaszolnak elsődlegesen. A periférás nyirokszervek follikuláris (FO) B-sejtjei főleg fehérjeantigéneket ismernek fel, és aktiválódásukhoz a T-sejtek segítségére van szükség. A lép marginális zóna (MZ) B-sejtjei az ismétlődő epitópokkal rendelkező, multivalens TIantigénekre reagálnak, mint például a vér által szállított antigének cukoroldalláncai. A B1 B-sejtek elsősorban a nyálkahártyával borított szövetekben és a peritoneumban előforduló TI-antigénekre adnak választ.

36 A B1 B-sejtek fejlődése

37 A B1-vonal B sejtjei egérben főként, a peritoneumban találhatók, a lépben alig, a nyirokcsomókban pedig egyáltalán nem lelhetők fel normális körülmények között. Ezek a sejtek elsősorban kis affinitású szénhidrát-specificitású antitesteket, Ig-vel reagáló ellenanyagokat (ún. reumafaktorokat) és számos más autoantitestet termelnek. Eltérően a konvencionális B-sejtektől, a B1 B-sejtek önmegújulásra képesek, tehát aszimmetrikus osztódással képezik a populációt. Míg a konvencionális B-sejtek turnovere gyors, és repertoárjuk gyakorlatilag végtelen, addig a CD5+ B-sejtek készletének kialakulását olyan neonatális körülmények befolyásolják. Így ezeknek a B-sejteknek a szerepe különleges az immunrendszerben: az újszülött állat immunológiai tapasztalatait őrzik meg tartósan. A B1 B-sejtek nagy része a fötális májban előforduló hematopoetikus őssejtekből származik. A B1-sejtek gyors ellenanyagválaszt adnak mikrobiális antigénekre, ezzel biztosítva elsősorban a peritoneum védelmét bakteriális fertőzésekkel szemben. A nyálkahártyához kapcsolódó immunválaszban is részt vesznek, az IgA szekretáló sejtek mintegy felét adják. A B1-sejtek kismértékű ellenanyag-termelésének folyamatos stimulációjáért (természetes ellenanyagok) az emésztőrendszerben élő mikrobiális flórát (kommenzalista baktériumok) tartják felelősnek.

38 A marginális zóna (MZ) populációja A marginális zóna B-sejtek (MZB) elsődlegesen a lép marginális szinuszának közelében találhatók, és számos vonatkozásban nagyon hasonló szerepet töltenek be, mint a B-1-sejtek (korlátozott diverzitás, poliszacharid-specifikus, természetes ellenanyagok). A marginális zóna B-sejtek IgM- és CD21- molekulákat fejeznek ki. Figure 1. Schematic view of the mouse splenic marginal zone. A terminal arteriole branches from a central arteriole and opens into a sinus that is present at the margin of the B cell follicle, termed the marginal sinus. Gaps exist between cells lining the outer boundary of the sinus and blood that passes through these gaps filters by marginal zone (MZ) B cells (purple), macrophages (pink) and DCs (green) on its way to the red pulp. Marginal metallophilic macrophages (blue) on the inner side of the sinus are also considered part of the MZ. Follicular B cells are in green and T zone T cells are in red. Blood flow is indicated by arrows. Not shown are the many cells travelling from the blood into the tissue, the small number of MZ T cells and the non-hematopoietic stromal cells. See 7 for a detailed overview of marginal zone anatomy and function. ( Ezek a sejtek nagyon gyorsan képesek reagálni a vérbe került mikrobákkal és ún. rövid életű, IgM-szekretáló plazmasejtekké differenciálódnak. Bár általában T-sejt független (TI) immunválaszt alakítanak ki a keringő patogénekkel szemben, esetlegesen T- sejtfüggő (TD) immunválaszban is részt vesznek.

39 Az ellenanyagok által közvetített effektor funkciók Az aktivált B-sejtek által termelt ellenanyagok az antigénhez kötődve különféle effektor funkciókat indítanak be, amelyek végül az antigén elpusztításához, majd a szervezetből való eltávolításához vezetnek. A képződött izotípusok között munkamegosztás áll fenn: a különböző osztályba, ill. alosztályba tartozó ellenanyagok más-más effektor-funkciót látnak el, és eloszlásuk is eltérő a szervezetben. Az ellenanyagok közvetlenül a mikrobákhoz kötődve semlegesíthetik azokat (neutralizáció), míg az Fc-receptorokhoz való kötődésük fokozott fagocitózist, vagy ellenanyagtól függő citotoxikus reakciót válthat ki. Az immunkomplexek a komplementrendszert aktiválva a mikrobák lízisét okozhatják, vagy a keletkező nagyobb fragmentumok révén, (C3b) a megfelelő komplementreceptorokhoz kötődve fokozott fagocitózist válthatnak ki, míg a kis peptidek (C3a, C5a) gyulladást indukálhatnak.

40 Mikrobák és toxinok neutralizálása A neutralizáló ellenanyagok megakadályozzák a mikrobák kötődését a sejtekhez, így gátolják a fertőzést. A toxinokkal reagáló antitestek a káros anyag receptorhoz való kötődését gátolják, és így hatástalanítják azt.

41 Az ellenanyag-közvetített citotoxicitás (ADCC) A célsejt (pl. vírussal fertőzött vagy tumorsejt) felszíni antigénepitópjaihoz IgG kötődik, majd az így létrejött komplex az NK-sejtek aktiváló típusú FcγRIII-ához kötődve aktiválja az effektor sejtet. Ennek eredményeként az NK-sejt a granulumaiban preformáltan jelen lévő anyagokat (perforin, granzim) bocsát ki, melyekkel a célsejtet elpusztítja

42 Why babies are unresponsive to TI-2 antigens? (Memingococcal, Pneumococcal diseases, Haemophilus influenzae) TI-2 antigens have multiple repeating determinants; for example, bacterial polysaccharide capsules are TI-2 antigens. TI-2 antigens extensively cross-link BCR on specific B cells, stimulating them to produce IgM. In babies all B cells, B1 and B2, are immature. Antibody responses to polysaccharides are not made in infants, because their less mature B cells are inactivated (die by apoptosis) by BCR crosslinking.

43 Vaccine-induced humoral immunity Infectious Disease Vaccine Mechanism of Protective Immunity Polio Oral attenuated poliovirus Neutralization of virus by mucosal IgA antibody Tetanus, diphtheria Toxoids Neutralization of toxin by systemic IgG antibody Hepatitis, A or B Recombinant viral envelope proteins Neutralization of virus by systemic IgG antibody Pneumococcal pneumonia, Haemophilus Conjugate vaccines composed of bacterial capsular polysaccharide attached to a carrier protein Opsonization and phagocytosis mediated by IgM and IgG antibodies, directly or secondary to complement activation

44

45