Az immunrendszer sejtjei, differenciálódási antigének Immunológia alapjai 2. hét Immunológiai és Biotechnológiai Intézet
Az immunrendszer sejtjei Természetes/Veleszületett Immunitás: Granulociták (Neutrofil, Eozinofil, Bazofil) Monociták, Makrofágok Dendritikus sejtek Follikuláris dendritikus sejtek(fdc) NK-sejtek Adaptív immunitás : B-limfociták (Plazmasejtek) T-limfociták: helper T- sejtek, citotoxikus T- sejtek
Veleszületett (innate) immunitás Evolúciósan ősi (szivacsok, csalánozók) Azonnali reagálás a kórokozóra (perceken-órákon belül) Nem antigén-specifikus reakció Mintázat-felismerő receptor, széles pathogén-specificitás Nem-klonális receptorexpresszió jellemző Receptor germ-line kódolt a genomban Nincsen immunológiai memória Adaptív immunitás Evolúciósan újabb (gerincesek) Késleltetett reagálás a kórokozóra (napok-hetek alatt) Antigén-specifikus reakció Antigén-specifikus receptor szűk pathogén-specificitás Klonális Ag receptorexpresszió jellemző Receptor szomatikus génátrendeződés eredménye Immunológiai memória kialakulása
Vérképzés az embrionális életben
Aszimmetrikus
A vér összetevői Buffy coat Vérplazma: alvadásgátolt vér felülúszója Vérszérum: alvadt vér felülúszója
A perifériás vér sejtes összetétele Qualitatív vérkép
A perifériás vér sejtes összetétele Qualitatív vérkép Név % Abszolút szám (db/µl) Neutrofil 55-70 2200-6300 Pálcikaforma 3-5 120-450 Szegmentforma 50-70 2000-6300 Eozinofil 2-4 80-360 Bazofil 0-1 <90 Monocita 2-6 80-540 Limfocita 25-40 1000-3600
Sejtfelszíni markerek: CD nevezéktan A sejtek különböző (al)populációi nem mindig különíthetőek el morfológiai jegyek alapján (pl. T és B limfociták) Különböző funkciójú (sejtfelszíni) molekulák expressziós mintázata teszi lehetővé az egyes sejtpopulációk elkülönítését Az egyes sejtfelszíni molekulák azonosítását a velük specifikusan reagáló monoklonális ellenanyagok kifejlesztése tette lehetővé Egységes nevezéktan bevezetése: CD ( cluster of differentiation ) + szám A különböző CD markerek megléte/hiánya teszi lehetővé az egyes sejtpopulációk azonosítását. Például: T helper sejtek: CD3+CD4+CD8- sejtek.
Sejtfelszíni markerek: CD nevezéktan Sejtvonal markerek (lineage markers): ezek a molekulák kizárólag egyes sejttípusokon jelennek meg (pl. CD3, CD19) Érési markerek: ezek a molekulák egyes sejttípusoknak csak bizonyos érettségi állapotára jellemzőek. (pl. CD10 (CALLA) megjelenik éretlen B-sejteken és bizonyos B-sejtes leukémiákon) Aktivációs markerek: nyugvó sejteken nem vagy alacsony szinten, aktivált sejteken magas szinten expresszálódó molekulák. (pl. CD25, CD80, CD86)
Neutrofil granulocita Arányuk a perifériás vérben: 50-60% A neutrofil granulociták alkotják az gazdaszervezet védekezésének az első vonalát, elsőként ezek a sejtek veszik fel a harcot a kórokozókkal. Élettartamuk csak 4-6 óra Számos granulumot tartalmaznak: enzimeik: neutralis proteázok: Elastase, Kollagenase, Neuramidase; Defenzin, Hydrolázok, Mátrix Metalloproteinase) toxikus proteázaik segítségével képesek baktériumok elpusztítására Oxidatív burst: toxikus O 2 szabadgyökök segítségével pusztítják a kórokozókat CD markereik: CD16, CD32 (FcγR-ok)
Eozinofil granulocita Arányuk a perifériás vérben: 3-5% Az eozinofilek legnagyobb számban a nyálkahártyákban vannak Vezikulumokban proteinek: antimikrobiális hatás Prostaglandinok és proinflammatorikus citokinek termelése (IL-1, TNFα) IgE-receptorokkal rendelkeznek részt vesznek a paraziták elleni immunválaszban -degranuláció Allergiás, asztmás reakciókban is fontos szerepet játszanak Megnövekedett számuk a parazitafertőzés egyik jele lehet
Bazofil granulocita Arányuk a perifériás vérben: <2% Histamint és heparint tartalmazó granulumaik vannak Prostaglandinok és proinflammatorikus citokinek termelése (TNFα) Enzimek (tryptase, protease) IgE receptorokkal rendelkeznekparazitaellenes hatás. Allergiás reakciók effektor sejtje Memória típusú immunválaszban fontos szerep: sejtfelszíni IgE-vel nagy affinitással a keringésben levő Ag-t megköti Citokinek (IL-4, IL-6) termelése a memória típusú immunválaszban
Hízósejtek (angol: mast cells) IgE-t kötő hízósejt Mieloid(?) eredetű sejtek A hízósejtek a szövetek között találhatóak Granulumaikban hisztamin, heparin, proteolitikus enzimek (chymase, tryptase) Aktiváció során leukotriéneket, prosztaglandinokat, cytokineket, egyéb faktorokat termelnek Felszínükön nagy affinitású FcεRek vannak IgE kötésére Érett sejteken c-kit receptor Allergiás, atópiás reakciókban vesznek részt Granulumokban preszintetizált TNFα tárolása, azonnali gyulladásos reakció (pl. bakteriális fertőzés esetén)
Hízósejt degranuláció
Monocita - Makrofág Arányuk a perifériás vérben: 3-8% Monocita vérben Makrofág szövetekben Fagocitózis, antigén prezentáció Baktériumok, kórokozók, apoptotikus sejtek Gyulladásos citokinek szekréciója Konstitutív MHC II expresszió
Monocita - Makrofág - DC
Makrofág sejtfelszíni molekulák
Makrofág receptorok: PRRs: pattern recognition receptorok Ligandok: Konzervatív pathogén-strukturák (PAMP: pathogen associated molecular pattern) CD14: LPS receptor (szolubilis és sejtfelszíni) Mannóz receptor, Glukán receptor Toll-like receptorok (TLR) Sejtfelszíni és intracelluláris receptorok is vannak közöttük TLR2: bacteriális peptidoglikán, TLR3: dsrns, TLR4: LPS, TLR5: flagellin, TLR7, TLR8: ssrns, TLR9: CpG-DNS
Makrofág receptorok: Scavenger receptorok Homotrimer receptorok, cisztein-gazdag és kollagénszerű domének Rendkívül széles ligand-specificitás Ligandok: pl. anionos polimerek (oxidált/acetilált LDL) Atherosclerosis pathogenezisében nagyon fontos szerepe van az érfali makrofágoknak (foam cells) Ctrl LPS Szialoadhezin/MARCO SR-AI-szerű
Makrofág aktiváció Danger signal : ha a PRR ligandkötésbe kerül, akkor a makrofág aktiválódik. Termelt citokin-mintázat változás: (Gyulladásos citokinek termelése, oxigén-szabadgyökök termelése, proteázok termelése) Kemokinek termelése: többi fehérvérsejtet odavonzzák Megnövekedett fagocitózis Antigén prezentáció: MHC II expresszió Kostimuláció: CD40, CD80, CD86 expresszió
Dendritikus sejtek Humán Dendritikus sejtek (DC) Mieloid DC (mdc vagy DC1): Mieloid eredetű sejtek CD11c+ Plazmocitoid DC (pdc vagy DC2) Limfoid eredetű sejtek CD11c- IFNγ fő forrása
Dendritikus sejtek DC: szövetek között mindenhol előfordulnak Antigén felvétel, fagocitózis a periférián. A DC-k a regionális nyirokcsomókba vándorolnak az afferens nyirokereken át. Nyirokcsomókban: antigénprezentáció a T-sejtek számára. Zöld-MHC-II Vörös: lizoszómák
Dendritikus sejtek: fő APC Hasonlóan a makrofágokhoz, a DC-k is expresszálnak PRR-eket (mannóz receptor, glukán receptor, TLR-ek) DC-ken nincsen scavenger receptor Ha nincsen danger signal : éretlen fenotípus: MHC-II lo CD80 lo CD86 lo Éretlen fenotípusú DC: tolerogén hatás Danger signal esetén: érett fenotípusú DC: MHC-II hi CD80 hi CD86 hi CD40+ Érett fenotípusú DC: aggresszív immunválaszt vált ki az antigén eliminálása céljából
Follikuláris dendritikus sejtek (FDC) CR1/2 FDC-M1 Nem bizonyított az FDC hemopoetikus eredete Follikulusokban rezidens sejttípus Kemokinek termelése, B és T-sejtek odavonzása Antigének TÁROLÁSA natív formában (iccosoma) CR-ok, FcγR-ek immunkomplexek formájában tárolják az antigént Immunológiai memória Ig affinitásérés CD35, CD21, CD16, CD32
FDC kemokintermeléssel irányítja a follikulus szerveződését Kemokin/Receptor kapcsolat: CXCL13(FDC) - CXCR5(Ly) CXCL12(Stroma) CXCR4(Ly) Nem proliferáló B-sejtek Intenzíven proliferáló B-sejtek
Limfociták T-sejtek B-sejtek NK sejtek γδ T-sejtek αβ T-sejtek B-1 B sejtek B-2 B sejtek Tc sejtek Th sejtek Follikuláris B-sejtek MZ B-sejtek Th1 Th2 Th17 Treg
T-sejtek T-sejt prekurzorok a csontvelőben képződnek Az éretlen T-sejt előalakok a thymusba vándorolnak T-sejt receptor génátrendeződés T-sejt receptorok: γδ és αβ γδt sejtek elhagyják a thymust Az éretlen αβ T-sejt előalakok szelekciós folyamaton esnek át a thymusban, melynek során kb. 90%-uk elpusztul Antigén-felismerés: MHC restrikció jellemző Sejtvonal marker: CD3 mindenfajta T-sejten megtalálható, semmilyen más sejten nincs
Citotoxikus T-sejtek (Tc) Sejtfelszíni markerek: CD3+CD4-CD8+ MHC-I en keresztül prezentált endogén antigén felismerése a perifériás vér T-sejtek 1/3- át alkotják vírusfertőzések, tumorsejtek, intracelluláris kórokozók elleni védelem Tc sejt elpusztít egy tumorsejtet
T helper sejtek (Th) Sejtfelszíni markerek: CD3+CD4+CD8- MHC-II n keresztül prezentált exogén antigén felismerése a perifériás vér T-sejtek 2/3-át alkotják Th1 és Th2 szubtípus citokinek termelése, az immunválasz irányítása Th17 sejtek: gyulladásos betegségekben citokinek ermelése, az immunválasz irányítása Regulátoros T-sejtek: (Treg) antigén-specifikus szupresszió DC és 2 Th sejt
γδ T-sejtek Keveset tudunk róluk az αβ T-sejtekhez viszonyítva Thymusból kilépve a perifériára vándorolnak Perifériás vérben nagyon alacsony számban vannak jelen Nagy számban vannak a mucosában, mint IEL (intraepitheliális lymphocyta) MHC-független antigén-felismerés főleg lipid antigénekre reagálnak
NK sejtek (Natural Killer) NK sejtek elpusztítanak egy tumorsejtet Arányuk a perifériás vérben 10-15% Természetes (innate) immunrendszer részei Nagy, granuláris limfocita CD3- sig- CD16+ CD56+ Granulumok citotoxikus fehérjéket tartalmaznak KIR és KAR receptorok MHC-független citotoxicitás
B-sejtek Keletkezés és elsődleges érés a csontvelőben naív B-sejtek Natív antigén felismerés, nincs MHC-restrikció Antigéninger hatására további differenciáció a follikulusokban másodlagos érés Másodlagos érés eredménye lehet plazmasejt vagy memória B-sejt Klonális eloszlású B-sejt receptor (sig) Sejtvonal marker: CD19 minden B-sejten megtalálható, semmilyen más sejten nincs.
B-1 B-sejtek Fenotípus jellemzők: sigm hi sigd lo CD5+CD21-CD23 int A perifériás vérben keringő B-sejtek 10%-a Főleg a serosus hártyakon helyezkednek el Fiziológiás autoimmunitásban játszanak szerepet Alacsony affinitású, konzervált szerkezetű autoantigéneket felismerő IgM izotípusú, autoantitestek termelése
B-2 B-sejtek Konvencionális B-sejtek, főleg follikulusokban találhatóak Fenotípus jellemző: sigm lo sigd hi CD5-CD21 lo CD23 hi A perifériás vér limfociták kb. 10%-a B sejt, ennek 90%-a B-2 B sejt Naív B-sejtek: IgM/IgD a sejtfelszínen Memória B-sejtek: más izotípusú sejtfelszíni Ig, CD27+
Marginális zóna (MZ) B-sejtek IgM/Szialodhezin A lép vörös pulpa és a follikulusok között helyezkedik el a MZ, itt szesszilis makrofágok és MZ B-sejtek vannak MZ B sejtek fenotípus jellemzői: sigm hi sigd lo CD5- CD21 hi CD23 lo CD27+ Fontos szerep a bakteriális CHO antigének (TI-2 ag) felismerésében és immunválaszban
Limfocita-populációk megoszlása vérben és nyirokszervekben Perifériás vér Nyirokcsomók Lép Th sejtek 50-60% 50-60% 35-40% Tc sejtek 20-25% 15-20% 10-15% B-sejtek 10-15% 20-25% 40-45% NK sejtek ~10% Igen kevés ~ 10%