B sejtek és a B sejt közvetített immunválasz. Pállinger Éva

Átírás

1 B sejtek és a B sejt közvetített immunválasz Pállinger Éva

2 IMMUNVÁLASZ VELESZÜLETETT SZERZETT HUMORÁLIS CELLULÁRIS HUMORÁLIS CELLULÁRIS

3 A SZERZETT HUMORÁLIS IMMUNVÁLASZT A PLAZMASEJTEK ÁLTAL TERMELT IMMUNGLOBULINOK KÖZVETÍTIK

4 Emlékeznek? VARIÁBILIS RÉGIÓ Ag-kötőhely (idiotípus) KÖNNYŰ LÁNCOK Nehézlánc (H): IgG, IgM, IgA, IgE, IgD Könnyűlánc (L): k. l KONSTANS RÉGIÓ Biológiai aktivitást meghatározó rész (izotípus) SZÉNHIDRÁT SZÉNHIDRÁT NEHÉZ LÁNCOK Ig DOMÉNEK DISZULFID HIDAK

5 Emlékeznek? Immunglobulin allotípus Izotípuson belüli allérvariációk. Nem befolyásolja sem az antigén kötést sem az effektor funkciót. 1. személy 2. személy Immunglobulin idiotípus Az immunglobulin egyedi Ag determinánsa; a hipervariábilis régióval függ össze 1. személy 2. személy

6 Epitópok típusai Konformációs epitóp Lineáris epitóp Hozzáférhető determináns Neoantigén epitóp Hiányzó determináns Nem-hozzáférhető determináns Proteolízis lehetséges helye Denaturáció Denaturáció Denaturáció Új determináns

7 Immunglobulin izotípus A nehézlánc (a,g,d,m,e) a biológiai effektor funkciót határozza meg.

8

9 Az ellenanyagok effektor funkciói NEUTRALIZÁCIÓ (mikrobák, toxinok) OPSZONIZÁCIÓ (fagocitózis elősegítése FcR) ADCC (At-függő citotoxikus reakció) CITOLÍZIS OPSZONIZÁCIÓ KOMPLEMENT AKTIVÁCIÓ (fagocitózis elősegítése CR) GYULLADÁS

10 Az emberi immunglobulin izotípusok funkciói

11 Szolubilis IgD 1. T sejt függő válasz: Mucosa Dc sejtek aktiválják a Th sejteket lokálisan Th sejtek aktiválják az IgM+/IgD+ B sejteket a follikulusban (CD40-CD40L; IL-2; IL21) 2. T sejt független B aktiváció: A mikrobiális termékek hatására a természetes immunválasz sejtjei BAFF, APRIL, IL-2 és IL-15 szabályozó molekulákat termelnek szolubilis IgD termelés megkötik a légúti antigéneket kötődnek a basophil sejtekhez basophilok a lokális nyirokszövetekbe vándorolnak. Effektor funkciójuk: BAFF, APRIL, stb termelés

12 Hogyan alakulnak ki az ellenanyagok? Ag felismerés B sejt aktiváció B sejt differenciálódás Th stimuláció Klonális felszaporodás IgM At szekréció IgG+ B sejtek IgG Nyugvó IgM+/IgD+ érett B sejtek antigén Aktivált B sejtek Izotípus váltás Affinitás érés IgG+ B sejtek (magas affinitású) IgG Memória B sejtek kialakulása

13 Az antitest válasz kinetikája Primer ellenanyag válasz Szekunder ellenanyag válasz 1. Ag expozició 2. Ag expozició Szérum At titer Idő (hét) IgM = friss fertőzöttség IgG = lezajlott fertőzés, ill. védettség

14 A humorális immunválasz fázisai Ag expozició Válasz amplitúdó Antitest izotípus Antitest affinitás Elsődleges Másodlagos 5-10 nap 1-3 nap kisebb IgM IgG Kisebb átlag affinitás, nagyobb variabilitás nagyobb Több IgG (bizonyos esetekben IgA, IgE) Nagyobb átlag affinitás (affinitás érés)

15 A B SEJTEK KÉPZŐDÉSE

16 haemopoieticus állomány az erek között csontvelő vörös csontvelő medulla ossium rubrum sárga csontvelő medulla ossium flavum vörös csontvelő megakaryocyta 16

17 B sejtvonal CSONTVELŐ lymphoid progenitor T sejtvonal thymus haemopoieticus őssejt myeloid progenitor monocita granulocita eritrocita megakariocita dendritikus sejt makrofág perifériás szövetek vörös csontvelő 17

18 A B sejtvonal iránti előköteleződést az EBF, a E2A és a Pax-5 transzkripciós faktorok közvetítik. Csontvelő

19 A B lymphocyta fejlődés lépései

20 B sejt diverzitás A B sejtek azon képessége, hogy különböző specifitású ellenanyag létrehozására képesek. A poliklonális B sejtek több, mint különféle specifitású ellenanyagot képesek előállítani. DE: minden individuális B sejt klón egyetlen specifikus ellenanyagot hoz létre..

21 Emlékeznek? SZOMATIKUS GÉNÁTRENDEZŐDÉS VDJ rekombináció EMBRIONÁLIS (GERMLINE) DNS LEHETSÉGES mrns (3 KÜLÖNBÖZŐ B SEJT KLÓNBAN) 1 V, 1 J és (ha van) 1 D szegmens kiválasztódása A VDJ rekombináció FÜGGETLEN FOLYAMAT az immunglobulinok nehéz (H) és a könnyű láncaiban (L).

22 Emlékeznek? RAG1 és RAG2 enzimek szabályozzák EMBRIONÁLIS (GERMLINE) DNS DNS ÁTRENDEZŐDÉS PRIMER RNS TRANSZKRIPTUM mrns ÉRETT FEHÉRJE

23 Emlékeznek? RAG1 és RAG2 enzimek működése 1. A V, J és D exonok határán konszenzusszekvenciák (RSS Recombination Signal Sequence) találhatók. 2. Az RSS a RAG enzimek szubsztrátja 3. Minden RSS egy heptamer és egy nonamer szekvenciát tartalmaz, amelyeket egymástól meghatározott számú nukleotid (12 bp vagy 23 bp) választ el. 4. A 12 bp-ral elválasztott szekvenciák (1 turn signal) csak a 23 bp-ral elválasztottakkal (2 turn signal) kerülhetnek kölcsönhatásba. Ez biztosítja, hogy csak a megfelelő rekombinációs események játszódhassanak le. RAG DNS valamelyik hepatamernél felhasad Hajtű struktúrák képződése DNS függő protein kináz hatására a hajtű kinílik és a RAG enzim leválik Szabad végeken: A) TdT nukleotid beépülés B) Endonukleázok: rövidülés Ligáció: a V, D, J szakaszok összekapcsolódása Az RSS régiók kapcsolódása gyűrűvé zárja a nem kódoló génszakaszokat.

24 Emlékeznek? Junkcionális (kapcsolódási) diverzitás A RAG enzimek által elvágott DNS szakaszok pontatlan összeillesztésének korrekciója: NUKLEOTIDOK ADDÍCIÓJA 1. TdT: max. 20, nem templát által kódolt nukleotid (=N-nukleoitd) beépülése 2. A rekombináció során képződő hajtűkanyart érintő repair során a nem kódoló szakaszból P-nukleoitidok kerülhetnek a kódoló DNS-szálra.

25 Emlékeznek? Allélikus exklúzió: csak egy allél expresszálódik k l Nehéz lánc

26 Mi történik a csontvelőben? 1. B sejt receptorok (BCR-ek) keletekezésének a szabályozása 2. Egyféle specifitás biztosítása 3. Autoreaktív B sejtek kiiktatása 4. Hasznos B sejtek perifériára juttatása 5. Antitest termelés, memória sejtek helye

27 A B sejt fejlődés korai szakaszai a csontvelői stroma sejtektől függenek Elkötelezett limfoid progenitor Korai pro-b sejt Késői pro-b sejt Pre-B sejt Éretlen B sejt Vascular Cell Adhesion Molecule

28 Ig génátrendeződés a B sejt fejlődés során Cél: B sejt receptorok (BCR) keletkezésének a szabályozása

29 Határkövek a B sejt fejlődésben

30 SZELEKCIÓS FOLYAMATOK A CSONTVELŐBEN Cél: A saját antigének felismerésére képes BCR-t expresszáló klónok (autoreaktív B sejtek) eliminációja A sajátot toleráló B sejtek kijutnak a perifériára, a sajáttal reagáló klónok a csontvelőben maradnak A csontvelőben az autoreaktív klónok új rekombinációval újraszerkeszthetik a BCR-t receptor editing 5 x 10 7 B sejt / nap, de csak 5 x 10 6 B sejt / nap jut ki a keringésbe.

31 Receptor editing Az újabb könnyűlánc megmentheti az autoreaktív sejteket, ha az újrarendeződött L lánc gének megváltoztatják a receptor specificitását

32 Az IgM és IgD koexpressziója A primer RNS alternatív hasításával létrejön a μ-mrns, illetve a δ-mrns, ugyanabban a B-sejtben. Mindkét esetben azonos a VDJ-exon, azaz a sejtfelszínen megjelenő kétféle izotípusú ellenanyag (IgM és IgD) specificitása azonos.

33 Az autoreaktív B sejtek eliminációjának lehetséges módjai 1. Klóndeléció apoptózissal 2. Receptor átszerkesztés (editing) 3. Az autoreaktív B sejt klónok anergiássá válása 4. A saját struktúrák rejtett lokalizációja miatt nincs B sejt aktiváció

34 B SEJT AKTIVÁCIÓ

35 B sejt receptor

36 BCR keresztkötés B sejt komplement receptor expresszió

37 BCR jelátvitel Antigén keresztkötés Fyn és Lyn (Src kinázok) aktiválódása az ITAM motívumok (a és b láncok) foszforilációja Syk (tirozin kináz) dokkolás Grb2 és PLCγ aktiváció a DAG és az IP3 útvonalak aktivációja PKC aktiváció ic Ca2+ ; NFAT útvonal aktivációja

38 Antigén Extrafollikuláris T-independens Marginális zóna B IgM IgM IgM IgM IgM Follikuláris T-dependens APC Follikuláris dendritikus sejt Follikulus MHC-II peptid komplex CD40-CD40L komplex citokinek Th Follikuláris Th sejt T M Memória sejtek B IgM affinitás érés osztályváltás B IgG IgG IgG IgG IgG IgG Bmemória

39 T sejt függő és T sejt független stimuláció T sejt független T sejt függő Protein, poliszaccharid, lipid Nincs izotípus váltás: IgM Szomatikus mutáció alacsony rátával Rövid élettartamú plazmasejtek Protein Izotípus váltás: IgG Szomatikus mutáció magas rátával Hosszú élettartamú plazmasejtek

40 T-sejt független antigének a B sejteket a BCR direkt aggregációjával aktiválják pl. poliszacharid antigének

41 T helper sejtek - B sejtek interakciója Aktivált B CD40 MHC-II CD40L TCR CD4 Th

42 Th B interakció BCR-Ag felismerés Ag felvétel Ag bemutatás MHC-II molekulák révén Th aktiváció Kostimulációs szignálok: CD40-CD40L; citokinek B aktiváció; Plazmasejt differenciáció

43 Th B interakció

44 Th függő B sejt aktiváció CXCR5, CCR7 CXCR5, CCR7

45 Emlékeznek? paracortex, interfollikuláris tér T sejtek dendritikus sejtek NYIROKCSOMÓ kéreg B sejtek makrofágok folliculus B sejtek centrum germinativum osztódó B sejtek plazmasejtek makrofágok follikuláris dendritikus sejtek medulla plazmasejtek makrofágok

46

47 A centrum germinativumban plazmasejtté differenciálódás és memória sejtek kialakulása zajlik Aktiváció Klonális expanzió Affinitásérés 1. Plazma sejtek antitestek 2. Memory cells 2. memória sejtek Differenciálódás

48 A T-B INTERAKCIÓ KÖVETKEZMÉNYEI 1. IZOTÍPUS VÁLTÁS 2. AFFINITÁS ÉRÉS

49 Emlékeznek? Az ellenanyag repertoire kialakulása: Szomatikus hipermutáció affinitás érés Th sejtek citokin termelése a naiv B sejtek V gén mutációja fokozódik (1000x) (szomatikus hipermutáció) Azok a B sejt klónok, amelyek ennek eredményeként jobban kötik az Ag-t, kiszelektálódnak (pozitív szelekció) és osztódni kezdenek

50 Emlékeznek? Az ellenanyag repertoire kialakulása: Izotípus váltás A csontvelői B sejtek érés során a konstans régió átírása a m és a d láncok promoterénél kezdődik A naiv B sejtek IgM és IgD immunglobulinokat expresszálnak. Th sejtek citokin termelése az aktivált B sejtekben beindul az AID (aktiváció indukált deamináz) enzim működése Szabályozza konstans régiókat kódoló genomiális gén szakaszok átíródását

51 Izotípus váltás: rekombináció specifikus switch szignálok között Nehézlánc gének IgM-et expresszáló sejtben CD40L, citokinek 1. Minden nehézlánc gén 5 végén van switch régió (S), kivéve a d (az IgD alternatív splicing-gal jön létre) Switch-rekombináció az S régióknál (Kettős szálú DNS törés) Nehéz lánc gének IgA-t expresszáló sejtben deléció 2. S régió: repetitív szekvenciákat tartalmaz transzkripció indul 3. Fúzió az 5 S régió -3 S régió között 4. Activation induced cytosine deamináz (AID) függő (RAG nem) 5. CD40-CD40L kölcsönhatást igényel

52 A T sejtek által termelt citokinek szabályozzák az osztályváltást IL-5 IL-13

53 Hyper IgM szindróma CD40L hiány vagy defektus A CD40L hiányában az izotípus váltás zavart. A beteg csak IgM termeléssel válaszol a B sejt aktivációra. CD40 CD40LX TCR Activated B CD4 Th Kezelés: IVIG: intravénás immunglobulin 3-4 hetente

54 A B sejt aktiváció downregulációja

55 Emlékeznek? Felismerés Aktiváció Az immunválasz fázisai Effektor válasz Retrakció Memória

56 B sejt alpopulációk B-1 B sejtek (CD19+/CD5+/IgM++/IgD+) differenciálódás a magzati májban önmegújító képesség alacsony affinitású autoantitest termelés, mell- és hasüregi megtelepedés relatív túlsúly újszülöttekben B-CLL Marginális zóna B-sejtek (B2) (CD19+/IgM++/IgD+/CD21++/CD23+/-) Differenciálódás a csontvelőben Megtelepedés a lépben nem migrálnak Konvencionális follikuláris B-sejtek (B2) (IgM+/IgD++/CD21+/CD23++) recirkulálnak Regulatórikus B sejtek (CD19+/CD24+/CD38+) Differenciálódás a konvencionális B sejtekből IL-10 termelés

57 B sejt alpopulációk FL HSC Fetal Liver Hematopoetic Stem Cell B-1 sejtek (CD5+ B) BM HSC Bone Marrow Hematopoetic Stem Cell B-2 sejtek 1) follikuláris B-sejtek (folyamatosan keringenek), 2) marginális zóna B-sejtek (elsődlegesen a lépben telepszenek meg)

58 Regulatórikus B sejtek 1. CD4+, CD8+ és NKT sejtek gátlása (TGFb; IL-10) 2. Treg differenciálódás elősegítése 3. APC gátlás (kostimulációs molekulák gátlása) 4. Gátló makrofágok indukciója

59 Ellenanyagok terápiás lehetőségek

60 Monoklonális antitest terápia Direkt citotoxicitás Immunválasz moduláció Csupasz mat Enzim Bispecifikus At Célsejt *Radioaktív izotóp Y Immunliposzóma At-ligand Fúziós fehérje Effektor sejt

61 Monoklonális antitestek előállítása Immunizáció egy kis ismétlés.. Antigén beadás Aktivált lépből izolált B sejtek At termelés Korlátozott osztódás Mieloma sejtek Korlátlan osztódás Fúzió Nem fúzionált B sejtek Fúzionált sejtek Nem fúzionált mieloma sejtek Szelekció Klónozás In vitro mat gyártás Hibridoma sejtek mat termelés Korlátlan osztódás In vivo mat gyártás

62 Anti-B sejt terápiás lehetőségek Nature Clinical Practice Neurology (2008) 4,

63 Terápiás anti-cd40 monoklonális ellenanyagok (Non-Hodgkin s or Hodgkin s Lymphoma ) CD40 fokozottan expresszálódik aktivált B sejteken és malignusan transzformálódott B sejteken. Lucatumumab* (HCD122 - Novartris) = teljes, humán mat Hatásmechanizmus: 1.Gátolja a CD40-CD40L interakciót sejtosztódás gátlás, apoptózis indukció. 2. Az aktivált T sejteken expresszálódó CD40L-hoz kötődve fokozza az effektor funkciót (antibody-dependent cell toxicity: ADCC).

64 CD40 ligands as vaccine adjuvants? Nature Medicine 13, (2007)

65 Rituximab (anti-cd20) anti-b sejt terápiás antitest agresszív B- sejtes lymphomák (pl.: diffúz nagy B sejtes lymphoma) autoimmun betegségek (RA, SLE, MS) Komplement függő citolízis ADCC Direkt apoptózis indukció FcR/CR mediált fagocitózis

66 Immunszubsztitució intravénás immunglobulinok adásával IVIG: intravénás immunoglobulin (polivalens IgG > 1000 egészséges donorból)

67 AZ IVIVG HATÁSMECHANIZMUSA