Előadók: Dr.Bajtay Zsuzsa, Dr. Erdei Anna, Dr.Józsi Mihály, Dr. Prechl József, Dr. Papp Krisztián

Átírás

1 VELESZÜLETETT IMMUNITÁS, AZ IMMUNRENDSZER EVOLÚCIÓJA Keddenként ig (5-202-es szeminárium szoba) Előadók: Dr.Bajtay Zsuzsa, Dr. Erdei Anna, Dr.Józsi Mihály, Dr. Prechl József, Dr. Papp Krisztián Szept.20. Szept. 27. Okt.4. Okt. 11. Okt.18. Okt.25. Nov.1. Nov.8. Nov.15. Nov.22. Nov.29. Dec. 6. Dec szünet: UNESCO sportnap - Bevezetés - a veleszületett és az adaptív immunitás jellemzői, összefonódása - Molekuláris felismerési mechanizmusok - Gyulladás, akutfázis reakció, plazma enzimrendszerek - Neutrofil granulociták - Komplementaktiválás, a C3 komplementfehérje szerkezete és működése - Tanítási szünet - Komplementrecerptorok fajtái és szerepük az immunválasz során - Mintázatfelismerő receptorok megjelenése, szerkezete és funkciója - A hivatásos antigénbemutató sejtek jellemzői és szerepük az adaptív immunválasz során - NK-sejtek és veleszületett limfociták - Az immunrendszer evolúciója - konzultáció

2 tartalom/tamop425/2011_0001_524_ Immunologia/adatok.html Medicina Kiadó

3 MTA Tudomány Napja - film

4 A veleszületett immunitás nélkülözhetetlen a magasabbrendű szervezetek védelmében veleszületett immunrendszer nélkül (IFNg KO) a kórokozók száma adaptív immunrendszer nélkül (IL-12 KO) egészséges egerek Charles A. Janeway Jr. 1 hét 2 hét a fertőzés időtartama

5 Két egymásra épülő immunrendszerünk van veleszületett (öröklött) immunitás első immunológiai védelmi vonal: azonnal működő, pusztító mechanizmusok

6 A veleszületett immunrendszer elemei IFN TNF citokinek IL fagociták makrofágok, granulociták NK sejtek dendritikus sejt (DC) Komplement-rendszer Anti-bakteriális peptidek

7 Két egymásra épülő immunrendszerünk van veleszületett (öröklött) immunitás első immunológiai védelmi vonal: azonnal működő, pusztító mechanizmusok szerzett (adaptív) immunitás második immunológiai védelmi vonal: 1-2 hét alatt kialakuló, memóriát biztosító mechanizmusok

8 T- és B-limfociták T-sejt alpopulációk limfociták T c V TCR V T h TCR V T reg BCR Y B T c T h T reg Y B Y Y Y Y Y Y sejtpusztító molekulák aktiváló, szabályozó limfokinek gátló, szabályozó limfokinek Y ellenanyagok

9 A veleszületett és a szerzett immunitás jellemzői Mindkét rendszer képes felismerni az idegent

10 A veleszületett és az adaptív immunrendszer idegent (nem saját struktúrát) felismerő receptorai

11 1.3. ábra A veleszületett és az adaptív immunrendszer receptorainak jellemzői

12 A veleszületett immunitás humorális tényezői

13 Defenzinek - antimikrobiális peptidek - kis méretű ( as), kationos peptidek; - konzervált ciszteinek (6-8) jellegzetes szerkezet; - pórust-formálnak a mikroba felszínén; - hatékonyak baktériumok, gombák, egyes vírusok ellen; - antibiotikum-szerű hatásuk miatt gyakorlati hasznuk lehet

14 15.2. ábra A Drosophila zsírtestje által termelt gomba-pusztító és antibakteriális peptidek

15 Emlősök defenzin molekulái α-defenzinek: - elsősorban neutrofilek és NK-sejtek szekretálják; - egyes T-alpopulációkban, Paneth-sejtekben is kifejeződnek; - a bélüreg mikrobiális egyensúlyát biztosítják β-defenzinek: leggyakoribbak - neutrofil granulociták, epithelsejtek szekretálják - nyelv, bőr, vese, tüdő, légutak etc. védelmében fontosak; - az anyatejben is jelen van.

16 Defenzinek hasonló harmadlagos szerkezete növény Figure 15-2 rovar emlős Raphanus sativus Drosophila Homo sapiens

17 Vad retek Raphanus sativus

18 Emlősök defenzin molekulái (a, b, t) főként granulociták termelik Kis méretű, kationos peptidek, antibiotikum-szerű hatásúak, kemokin-receptorokhoz kötődhetnek (kemokinek antimikrobiális peptidek - adaptív iv.!) adjuváló hatásúak

19 Defenzinek kemokinek átfedése szerkezet és funkció Aminosav-szinten nincs homológia?evolúciós rokonság? konvergens evolúció MIP3 b-defenzin harmadlagos szerkezet

20 Pentraxinok a gyulladás biomarkerei, - akut fázis fehérjék Rövid pentraxinok: - C-reaktív protein (CRP) - Serum Amyloid P (SAP) Hosszú pentraxin - PTX3

21 A SAP CRP jellemzői májsejtek termelik, egérben a makrofágok is a pentraxin ( 5 bogyó ) fehérjecsalád tagja pentamer vagy dekamer szerkezet, kalciumfüggő ligandumkötés számos ligandumát leírták valamennyi amyloid depozitumban előfordul kötődik az influenzavírus HA-hoz és megakadályozza a fertőzést egérben a SAP, emberben a CRP akut fázis fehérje gyulladásos marker

22 Pentraxinok opszonizálás, komplement aktiválás (elpusztult sejtek, részecskék, etc. eliminálása) májban termelődik gyulladásos szövetekben termelődik szisztémásan - vérben lokálisan - szövetekben rövid pentraxinok: CRP, SAP hosszú pentraxin: PTX3 Martine Szyper Kravitz and Yehuda Shoenfeld Nature Clinical Practice Rheumatology (2006) 2,

23 Kollektinek MBL Mannose Binding Lectin HIV St. aureus Str. Pneumoniae C.Albicans HSV-1 fikolin Gram+ baktériumok Salmonella typhimurium Escherichia coli Fujita, 2002, Nat.Rev.

24 4.5. ábra CLR (C-type Lectin Receptors), C-típusú lektinreceptorok szolubilis

25 Az MBL szénhidrátfelismerése mintázat-felismerés (Pattern recognition) Kötődik N-acetilglukózaminhez, glukózhoz, fukózhoz, mannózhoz: LPS-hez, lipoteikolsavhoz, mannánhoz A kötődésben részt vesznek: a terminális cukormolekula C3 és C4 atomjainak OH csoportjai Nem kötődik: sziálsavhoz, galaktózhoz : emlős glikoproteinek jellemző utolsó/utolsó előtti cukra

26 Komplementfehérjék, komplementrendszer

27 Baktérium, vírussal fertőzött sejt lízise komplement által Komplement aktiválás Kórokozó, fertőzött sejt pusztulása

28 7.2. ábra A komplementrendszer aktiválása

29 17.7. ábra A komplementrendszer aktiválódása vírusfertőzés során a veleszületett és az adaptív immunválasz során mannóz-függő és alternatív út klasszikus út

30 Citokinek

31 A veleszületett immunrendszer citokinjei A veleszületett immunitásban és gyulladásos folyamatokban résztvevő citokinek IFNa, IFNb, IFNg, TNFa, TNFb, IL-1a, IL-1b, IL-6, IL-10, IL-12, MIF, kemokinek

32 17.7. ábra A vírusfertőzés alatt lezajló veleszületett és adaptív immunreakciók időkinetikája

33 Interferonok (IFN) vírussal fertőzött sejt interferonok a környező sejtekben anti-virális rezisztenciát indukálnak a fertőzött sejtben apoptózist indukálnak fokozzák az MHCI expressziót, citotoxikus (CD8+ T-ly) keletkeznek aktiválják az NK-sejteket a vírussal fertőzött sejtek pusztítása

34 5.8. ábra Az interferonok forrása és antivirális hatása IFNa/b (I-es típusú, virális) IFNg (II-es típusú, immun) bármely vírussal fertőzött sejt termelheti főként NK-sejtek és T-limfociták termelik

35 5.9. ábra Az IFNα és β hatásai

36 5.1. ábra Az IL-1 autokrin, parakrin és endokrin hatása

37 ábra Gyulladási citokinek kaszkádja Gram-negatív bakteriális fertőzést követően Makrofágok, erek endotélsejtjeink aktiválása Szisztémás hatás: szeptikus sokk

38 5.12. ábra Az akutfázis válasz kiváltásában fontos citokinek ( gyulladási citokinek ) és átfedő hatásaik

39 A veleszületett immunitás sejtmembrán receptorai Mintázatfelismerő receptorok: PRR (Pathogen Recognition Receptors)

40 Felismerő és felismert struktúrák mintázatfelismerés a sejt felszínén: PRR: Pathogen Recognition Receptors fagocita a felismert molekuláris mintázat a patogén felszínén: PAMP: Pathogen Associated Molecular Pattern baktérium PRR PAMP

41 1.4. ábra Patogénnel asszociált molekuláris mintázatot (PAMP) felismerő receptorok (PRR)

42

43 Toll Like Receptorok (TLR) (jelátvitel, NFκB akt., gyulladási citokinek) NFkB - transzkripciós faktor NFkB aktiválás kulcsfontosságú, univerzális számos védelmi rendszer aktiválását indítja el

44 A TLR-ek, NLR-ek klinikai szerepe -Túlzott aktiválás TLR-okon keresztül szerepet játszik számos autoimmun betegség kórfejlődésében, - TLR-aktiválás fokozza az autoantitestek termelését, - túlzott / szisztémás TLR-szignalizáció (LPS TLR4) döntő szerepű a szepszis kórélettani folyamatában, - NLR inflammaszóma gyulladás létrejötte

45 Gyulladás - inflammaszóma

46 8.3. ábra Az inflammaszóma a kaszpáz-1 aktiválása révén segíti a gyulladási citokinek szekrécióját Inflammaszóma - molekuláris állványzat a kaszpáz-1 aktiválásához - Az NLR nekrotizált sejteket, idegen anyagokat (pl. ureát kristály) ismernek fel; gyulladás-keltés. A gyulladási citokinek termeléséhez 2 jel szükséges - Egyes komponenseinek mutációja az öröklött auto-inflammatórikus szindrómát okozza (láz,bőr-elváltozás, etc.) kontrollálatlan IL-1 termelés; IL-1 agonista hatékony

47 Az inflammaszóma aktiválódása gyakori gyulladásos betegségek során Köszvény, álköszvény; Ureát kistályok felsmerése; IL-1 mediált akut gyulladás Metabolikus szindróma; Lipidek és szabad zsírsavak felismerése; IL-1 termelés, inzulin rezisztencia 2-es típusú diabetes? Koleszterolkristályok felismerése; gyulladás szerepe az atherosclerosis kialakulásában? Abnormális fehérje-depozitumok felismerése; Alzheimer-kór? Terápia: a gyulladás gátlása és a - limfocita aktiválás megakadályozása Abbas, A. nyomán 2013.

48

49 3.5. ábra Mintázatfelismerő és fagocitótikus receptorok kifejeződése fagocitákon

50 2. Mannóz receptorok (MR) (fagocitózis)

51 4.5. ábra CLR (C-type Lectin Receptors), C-típusú lektinreceptorok makrofágokon, dendritikus sejteken A patogének szénhidrátmintázatát ismerik fel Carbohydrate Recognition Domain

52 Mannóz receptor (MR) család Multilektin receptorok 8-10 lektin-szerű domén -szénhidrát kötés makrofágokon, dendritikus sejteken A patogének szénhidrátmintázatát ismerik fel Részt vesznek a sejtek lipid-metabolizmusában, Modifikált LDL-t kötnek Cystein-rich domain Fibronectin typeii domain Carbohydrate binding domains Mannose receptor PLA2 receptor DEC 205 Mannose Receptor X Stahl and Ezekowitz, 1998.)

53 3. Scavenger-receptorok (SR) (fagocitózis)

54 Scavenger receptorok (SR) makrofágokon, dendritikus sejteken, epitélsejteken, etc.. Ligandumok: LTA LPS Gram+bact. Gram- bact. Bacterial DNA Cystein-rich E.coli S.aureus C-type lectin E.coli S.aureus collagenous a-helix E.coli S.aureus SCR E.coli S.aureus apoptotikus sejtek, megváltozott saját molekulák felvétele, eliminálása Részt vesznek a sejtek lipid-metabolizmusában, modifikált LDL-t kötnek Receptor neve SR-A SR-A? SR-C SR-E (Peiser and Gordon, 2002)

55 A PRR-ek döntő szerepe az adaptív immunválasz kialakításában

56 1.5. ábra Mintázatfelismerő receptorok (PRR) szerepe fagociták aktiválásában, az adaptív válasz elindításában

57 1.7. ábra A PRR-ok szerepe az adaptív immunválasz kialakításában

58 Az adaptív immunválasz kulcsszereplői: a B- és a T-limfociták

59 T- és B-limfociták T-sejt alpopulációk limfociták T c V TCR V T h TCR V T reg BCR Y B T c T h T reg Y B Y Y Y Y Y Y sejtpusztító molekulák aktiváló, szabályozó limfokinek gátló, szabályozó limfokinek Y ellenanyagok

60 Az antigén-specifikus limfocita-klón (B-sejt klón) szelekciója Y Y Y Y Y Y ag Y Y B Y BCR Y Y Y ag Yag Y Y B YY ag Y Y ag Y ag Bm a kórokozót felismerő ellenanyagok

61 3.24. ábra A limfocitaklónok szelekciója negatív szelekció pozitív szelekció

62 Repertoár: Klónszelekció, specificitás baktérium Poliklonális válasz

63 Monoklonális ellenanyagtermelés - egyetlen ag-determinánssal reagáló klónt szelektálunk in vitro Fontos eszköz: -Diagnosztikum -Klinikum - terápia -Kutatás-fejlesztés különböző antigének/ kórokozók YY YYY YY Y

64 1.6. ábra A limfociták aktiválásához legalább két jelre van szükség Patogén/ antigén A veleszületett immunrendszer által indukált kostimulátor vagy ligandum 1. jel 2. jel limfociták klonális osztódás, az adaptív válasz beindítása

65 1.1. ábra A veleszületett és az adaptív immunrendszer együttműködik az immunhomeosztázis fenntartásában A veleszületett immunrendszer elemei nélkül nem jön létre az adaptív immunválasz

66 1.8. ábra A veleszületett és az adaptív immunrendszer együttműködése a kórokozó ellen kialakuló immunválasz során

67 15.5. ábra A veleszületett és az adaptív immunrendszer legfontosabb molekuláinak megjelenése az evolúció során

68 Veleszületett immunrendszer veleszületett immunitás a fertőzések kivédésre alacsonyabbrendűekben csak ez van születéstől fogva jelen van kisebb mértékű fajlagosság többszöri találkozás után nem javul a válasz nincs mermória sejtes és humorális elemeket tartalmaz A gerincesek adaptív immunválaszának kialakításában fontos szerepet játszik; e nélkül nincs adaptív válasz!

69 Adaptív immunrendszer A fertőzések leküzdésére kialakult immunitás tanulás eredménye nagy mértékű fajlagosság többszöri találkozás után hatékonyabb memóriát biztosít sejtes és humorális elemeket tartalmaz a veleszületett immunrendszer nélkül nem hatékony A szervezetben jelenlévő antitestek tükrözik s fertőzéseket, amelyeket az adott egyed leküzdött (mikroba-ellenes ab) - diagnosztikai jelentőségű