Immunsystemets rolle er at forebygge og/eller eliminere allerede etablerede infektioner.

Transkript

1 KAPITEL 1 Thomsens Immunologi-kompendium jan Noterne til dette kapitel er mere overordnede, idet kapitlet berører emner, som gennemgås grundigt og detaljeret i senere kapitler. Immunsystemets rolle er at forebygge og/eller eliminere allerede etablerede infektioner. Immunitet = resistens mod infektiøse sygdomme Immunsystemet = de celler, væv og molekyler, som medierer resistensen Immunrespons = immunsystemets koordinerede reaktioner mod en infektiøs mikrobe INNAT OG ADAPTIV IMMUNITET Forsvarsmekanismer mod given infektion består i et initialt, hurtigt respons medieret af det innate immunsystem og et langsomt udviklende adaptivt immunsystem, som medierer det senere, mere effektive forsvar. Innat immunitet: altid tilstede i raske individer og klar til at blokere og eliminere mikrober. Komponenter: epithelial barriere, fagocytter, dendritceller (DC), complement-systemet, NKceller Reagerer mod mikrober (=pathogener) men ikke mod non-infektiøse fremmede substanser Fremmer adaptivt immunrespons (se kap. 2) Pga. mikrobers resistensudvikling er der behov for det adaptive immunrespons Adaptiv immunitet: stimuleres af mikrober, som passerer den epitheliale barriere og transporteres til lymfoide organer. Forsvaret adapterer sig til mikrobens tilstedeværelse og udvikler det bedst tænkelige forsvar mod denne. Komponenter: B-lymfocytter og T-lymfocytter (+ deres produkter, fx antistoffer) Stor specificitet Bekæmper forskellige typer infektion: antistoffer fra aktiverede B-lymfocytter eliminerer mikrober, som befinder sig extracellulært. Aktiverede T-lymfocytter eliminerer mikrober, som opholder sig intracellulært. Der foregår et samspil mellem det innate og det adaptive immunrespons. Det innate immunsystem fremmer det adaptive immunsystem, som igen benytter sig at komponenter fra det innate immunsystem til at eliminere en given mikrobe. TYPER AF ADAPTIV IMMUNITET Humoral immunitet: Antistoffer fra aktiverede B-celler mod extracellulære mikrober, som herved neutraliseres og elimineres. Celle-medieret immunitet: aktiverede T-celler som bl.a. via fagocytter eller celledrabsmekanismer eliminerer intracellulære mikrober T-celler genkender kun protein-antigen. B-celler genkender både protein, sakkarider, lipider. Aktiv immunitet: immunitet pga. infektion eller vaccination à udvikler immunologisk hukommelse mod den givne mikrobe 1

2 Passiv immunitet: immunitet pga. overførte antistoffer/lymfocytter groet i et andet individ. à der udvikles ingen hukommelse mod mikroben. DET ADAPTIVE IMMUNRESPONS EGENSKABER Specificitet Diversitet Hukommelse (primært respons à sekundært respons) Klonal ekspansion Specialisering contraction and homeostasis non-reaktivitet mod selv-antigener CELLER I DET ADAPTIVE IMMUNSYSTEM (fig. 1-9, s. 10) Lymfocytter: o B-celler: modnes i knoglemarv og aktiveres i perifere lymfoide organer til plasmaceller, som producerer antistoffer. o T-celler: modnes i thymus til enten CD4+ eller CD8+. Aktiveres i perifere lymfoide organer til hhv. T-hjælper celler (T H 1, T H 2, T H 17, T reg ) eller CTLs (cytotoxic T lymfocytes). Obs: T-celler er MHC-restrikterede o NK-celler: del af det innate immunrespons Antigenpræsenterende celler (APC): DC, makrofager, follikulære DC (FDC) Effektorceller: T-celler, makrofager, granulocytter CD = cluster of differentiation. Nomenklatur for overfladeproteiner på lymfocytterne IMMUNSYSTEMETS VÆV Primære lymfoide organer: modning af lymfocytter o Knoglemarv (B-celler) o Thymus (T-celler) De sekundære lymfoide organer: aktivering af adaptive immunresponser. En vigtig funktion er, at bringe sjældent forekommende celler sammen, på en sådan måde at interaktionen er produktivt. o Lymfeknuder: indskudt i lymfecirkulationen Follikler (i cortex): B-celle zone og indeholder FDCs Primære Sekundære (= follikel m. germinalcenter) Paracortex: T-celle zone og indeholder modne DCs o Milt: indskudt i blodbanen Rød pulpa Hvid pulpa m. PALS (T-celle zone) og follikler (B-celle zone) o Kutan og mukøs lymfoidt system: i epithel, GI- og respirations-kanal Pharyngeale tonsiller Peyerske plaques 2

3 Lymfocyttens recirkulation og migration ind i væv Thomsens Immunologi-kompendium jan Dette er mest relevant for T-cellen, idet denne skal migrere til infektionssite for at udøve sine effektorfunktioner, hvorimod B-cellen blot secernerer antistoffer som via blodet føres til infektionssite. Naiv T-celle udtrykker L-selektin à gnm. HEV i lymfeknude til paracortex à naiv T-celle scanner området for antigener à to udfaldsveje: 1. Genkender specifikt antigen på DC à aktiveres, prolif. og diff. til effektor T-celle à nedregulerer L-selektin og opregulerer sphingosine-1-phosphat à migrerer ud til blodbanen og hen til infektionssted 2. Genkender intet antigen à føres tilbage til det lymfoide kredsløb og recirkulerer OVERSIGT OVER IMMUNRESPONS MOD MIKROBE Det tidlige innate immunrespons o Bremser mikrobe via epithelial barriere o Hvis mikrobe kommer over epithelial barriere à fagocytter, NK-celler, complement forsøger at eliminere mikrobe og initierer adaptiv immunitet. Det adaptive immunrespons (benytter sig overordnet set tre mekanismer): o Aktiverede B-celler (=plasmaceller) secernerer antistoffer o Aktiverede CD4+ T-celler (hjælper T-celler) fremmer fagocyttens mikrobielle drab o Aktiverede CD8+ T-celler (=CTLs) inducerer apoptose af inficerede værtsceller Capture og præsentation af mikrobielle antigener DCs fagocytterer mikrobe, der er kommet over den epitheliale barriere à DC migrerer til lymfeknude og præsenterer mikrobiel antigen på MHC-molekyle à naiv T-celle genkender antigen-mhc komplex og aktiveres. (Også B-celler kan genkende protein-antigener og desuden polysaccharid- og nonprotein-antigener) DC vil under sin modning begynde at udtrykke costimulatorer og secernere cytokiner, som yderligere stimulerer den naive T-celle til prolif. og diff. OBS: der skal altså to signaler til T-celle aktivering: signal 1 = antigen og signal 2 = cytokiner, costimulatorer og andre molekyler fra det innate immunsystem. Herved sikres at det kun de fremmede og farlige substanser udløser et immunrespons. Aktivering af T-cellen fører til øget transkription af cytokiner, cytokin-receptorer og effektormolekyler. Celle-medieret immunitet: aktivering af T-lymfocytter og eliminering af celle-associerede mikrober Naiv T-celle aktiveres à effektor-t-celle o Naive CD4+ T-celler aktiveres til T-hjælper celler o Naive CD8+ T-celler aktiveres til cytotoxisk T-celler (=CTLs) 3

4 Effektor T-cellen migrerer via blodbanen til infektionssite og vil her blive reaktiveret af antigen. Den kan nu udføre sine funktioner. T-hjælper-celler: secernerer cytokiner à binder til B-celler og makrofager og fremmer hhv. Antistofproduktion og makrofagens mikrobe-drab CTLs: dræber direkte inficerede værtsceller Humoral immunitet: aktivering af B-lymfocytter og eliminering af extracellulære mikrober Naiv B-celle aktiveres à prolif. og diff. à plasmacelle med antistofproduktion o Fuld B-celle aktivering kræver hjælp fra CD4+ T-celler B-cellen er også en APC og vil altså optage, processere og præsentere antigen på MHC til T- hjælper-celler. Ved genkendelse vil T-hjælper-cellen secernerer cytokiner og overfladeproteiner, som aktiverer B-cellen. Polysaccharid- og lipidantigener vil udløse sekretion af IgM. Proteinantigen vil stimulere T-hjælper-celler, som igen vil stimulere B-cellen til isotype switch (til IgG, IgA el. IgE) og affinitetsmodning (øget antigenspecificitet) Antistofferne vil neutralisere og opsonisere mikroben, og de vil aktivere complementsystemet Immunresponsets tilbage-fald og immunologisk hukommelse: Størstedelen af effektor-cellerne dør ved apoptose, når mikroben er elimineret. Herved vender det adaptive immunsystem tilbage til sin basale hvile-stadie (homeostase). Specielt for det adaptive immunsystem er udvikling er immunologisk hukommelse. Memory-celler er en gruppe antigenspecifikke lymfocytter som lever længe efter mikroben er elimineret, og som reagerer hurtigere og mere effektivt end naive celler ved gentagen exponering til det specifikke antigen. Dette fænomen benyttes ved vaccination. KAPITEL 2 Det innate immunsystem er det tidlige respons mod mikrober og kan i nogle tilfælde nå at eliminere mikroben helt, inden det adaptive når at sætte ind. Fælles karakteristika for komponenterne i det innate immunsystem: Genkender og reagerer mod mikrober, men ikke mod non-mikrobielle substanser Kan aktiveres af værtsceller, som er beskadiget af mikrober DET INNATE IMMUNSYSTEMS GENKENDELSE AF MIKROBER 1 Specificitet: PAMPs = pathogen associated molecular patterns. 1 For sammenligning ml. det innate og det adaptive immunsystem se fig. 2-1, s. 25 4

5 o Strukturer fælles for en klasse mikrober, men som ikke findes på vores egne værtsceller à target for det innate immunsystem o Typisk essentielle for mikrobens funktion og overlevelse herved kan mikroben ikke ved mutation af target undgå det innate immunsystem o fx: LPS, mannose, dobbeltstrenget RNA, umethyleret CpG oligonukleotider PRR = pattern recognition receptors o Receptorerne, der genkender PAMPs DAMPs = damage associated molecular patterns. o Molekyler frigjort fra stresset/nekrotisk celle og som aktiverer det innate immunsystems komponenter Receptorer: PRR kodes i germline-celler (kimceller) og har derfor begrænset diversitet, da der ikke sker nogen form for rekombination. Genkender < 10 3 forskellige PAMPs Non-klonalt distribuerede Til forskel herfor er det adaptive immunsystem, som ved genetisk rekombination kan producere en enorm receptor-diversitet under modningen af lymfocytterne. Genkender > 10 9 forskellige antigener Klonal receptordistribuering dvs. hver lymfocytklon, sin receptorspecificitet. Det innate immunsystem skelner ml. selv og non-selv PRRs specificitet er mod molekyler typisk kun er udtrykt på mikrober. I tilfælde af binding til selv-celle forhindres aktivering vha. regulatoriske proteiner. Det innate immunsystem har samme respons mod mikrobe ved gentagne exponeringer. Modsat hertil ses, at det adaptive immunsystem vil udvikle et kraftigere og mere effektivt respons ved gentagen exponering af samme mikrobe. Det adaptive immunsystem har altså hukommelse og adapterer Immunologisk hukommelse ses ikke i det innate immunsystem De to typiske reaktioner udløst ved aktivering af det innate immunsystem: Inflammation: aktivering og rekruttering af leukocytter Antiviralt forsvar: primært via NK celler og interferoner mod intracellulære vira. Cellulære receptorer (PRRs) mod mikrober Lokalisering: Cellemembran-overflade, endosom (sendt fra ER), cytoplasma TLRs er specifikke for forskellige komponenter i mikroben o TLR-1, -2, -6: peptidoglykaner, lipoproteiner o TLR-4: gramnegative LPS (endotoxin) 5

6 o TLR-5: bakterielle flagelliner o TLR-3, -7, -8, -9: mikrobielle nukleinsyrer Ved binding af PAMPs til TLR aktiveres transkriptionsfaktorer (NFκB eller IRF-3) som fører til expression af gener kodende for cytokiner, kemokiner, adhæsionsmolekyler, costimulatorer og interferoner alle sammen proteiner involverede i fagocytters og DCs antimikrobielle funktioner. N-formyl methionyl receptor genkender peptider med formyl-methionin i N-terminalen Mannose-receptor genkender terminale mannoser Cytoplasmatiske receptorer genkender bl.a. nukleinsyrer og bakterielle peptider KOMPONENTER I DET INNATE IMMUNSYSTEM Epithel: hud, GI, respirationsveje Fysisk og kemisk barriere o Peptid antibiotika produceret af epithelet o Intracellulære γδ-t-lymfocytter Cirkulerende phagocytter: rekrutteres à fagocytterer og laver intracellulært drab Neutrofile: Fra knoglemarv, stimuleret af colony stimulating factors til proliferation og modning. Første celletype ved infektion, især ved bakteriel og svampeinfektion. Dør ved fagocytose Monocytter differentierer til makrofager: overlever i lang tid. Foruden fagocytose secernerer makrofagen også cytokiner, vækstfaktorer, stimulerer T-lymfocytter og fremmer det adaptive immunsystem. Migration fra cirkulationen til extravaskulær infektion af phagocytterne foregår ved: Rolling, adhæssion og migration: 1. Mikrobe gennembryder epithelial barriere og findes nu i vævet 2. Residente makrofager fagocytterer mikrobe og secernerer cytokinerne TNF-α og IL-1 3. Epithelceller udtrykker E- og P-selektin (adhæsionsmolekyler) à binder løst leukocytterne (neutrofil + monocyt) à rolling 4. Residente makrofager secernerer desuden Kemokiner à øger affitinitet af integriner på leukocyt (lav-affin à høj-affin integrin), som nu kan binde højaffint til integrin-ligand på endothelcelle à adhæsion 5. Kemokinerne stimulerer desuden leukocyt-motilitet à migration vha bla PECAM1 Sekvensen af selectin-medieret rolling, integrin-medieret adhæsion og chemokin-medieret motilitet fører til migration af leukocytten til det extracellulære infektionssite og dette fører til: Inflammation = akkummulering af leukocytter, øget væskeudtrængning og proteinudtrængning på extracellulær infektionssite. Forskellige receptorer på leukocytten er involverede i de forskellige trin: TLRs, N-formyl-methionyl receptor, cytokinreceptorer: aktivering af leukocyt Mannosereceptor og scavenger receptor: fagocytose 6

7 Opsonisering = coating (complement el. antistof) af mikrobe, som fremmer fagocytose Fagocytose: binding af mikrobe til PRR à extension af membran à endocytose à phagosom phagosom + lysosom = phagolysosom phagolysosom danner: ROS, NO og lysosomale proteaser à nedbryder mikrobe Dendritceller: producerer cytokiner og rekrutterer leukocytter. Danner bro mellem adaptivt og innat immunsystem. NK-celler (=lymfocyt): Udfører celledrab og secernerer IFN-γ. IL-15 for udvikling og modning af NK IL-12 (fra makrofag) fremmer dræberfunktion af NK Vigtig ved virusinfektion, hvor man har en intracellulær mikrobe Cytotoxiske granulae fra NK transporteres ind i inficeret host-celle à enzymaktivering à apoptose Producerer IFN-γ à makrofagaktivering, som vil øge sin sekretion af IL-12, som iden vil aktivere NK og herved fås at positivt aktiverings-loop. Aktivering af NK-cellen afhænger af en balance ml. aktiverende og inhiberende receptorer: Aktiverende receptorer: har ITAMs, som ved fosforylering bevirker IFN-γ produktion og frigivelse cytotoxiske granula o NKG2D: MHC I genkendelse o Fc-receptor binder Fc del af IgG, som har bundet mikrobe (ADCC reaktion) Inhiberende receptorer: Er specifikke for MHC I molekyler og har ITIMs o KIRs og andre: genkender self-mhc I à blokerer NK-celles aktivitet Det smarte ved inhibering-/aktiverings-balancen er i de tilfælde hvor MHC I er muteret grundet virus à kan ikke genkendes af CD8+ CTLs, men vil her så aktivere NK-celler i stedet og apoptose induceres alligevel. Andre typer af lymfocytter: der forekommer nogle lymfocytter, som egentlig tilhører det adaptive immunsystem, men som at egenskaber fra innat immunitet, som fx hurtigt respons, lille diversitet. Det drejer sig om γδ-t-celler: tilstede i epithelet NK-T-celler: tilstede i epithel og lymfoide organer B-1 celler: i peritoneum og mucosa Marginalzone B-celler: i lymfoide follikler i bl.a. milt Komplement: cirkulerende og membranassocierede proteiner, som ved aktivering fører til inflammation, opsonisering og celle-lysis Tre pathways: alternativ, klassisk og lectin pathway C3b: opsonisering og phagocytose C3a og C5a: chemoattraktanter, som fremmer inflammation 7

8 MAC: lysis C3d: second signal til aktivering af B-celler Thomsens Immunologi-kompendium jan Cytokiner: stoffer ansvarlige for kommunikation ml. leukocytter og andre celler (fig. 2-13) primær cytokin-kilde i det innate immunsystem: DC og makrofager secerneres når bakterielle komponenter binder til TLRs binder til højaffine receptorer på målcelle (oftest parakrint el. autokrint) TNF-α, IL-1 og chemokiner = primære cytokiner involveret i rekruttering af neutrofile og monocytter til infektionssite. En kort oversigt over hvilke cytokiner, der secerneres fra tre centrale celler: Makrofag: IL-1, IL-6, IL-10, IL-12, IL-15, IFN-α, chemokiner, TNF-α Dendritcelle: IL-10, IL-12, chemokiner, IFN-α NK-celle: IFN-γ Andre plasmaproteiner i den innate immunitet: MBL, surfactant, CRP. Indgår i akut fase responset under infektion. Opsamling: Det innate immunsystem reagerer på den mest effektive måde mod en mikrobe. Extracellulære bakterier og fungi elimineres af fagocytter, complementsystemet og akutfaseproteiner, mens intracellulært lejrede bakterier og vira elimineres af fagocytter, DC og NK-celler samt cytokiner. MIKROBERS UNDDRAGELSE AF DEN INNATE IMMUNITET: Pathogener har udviklet sig til på forskellige måder at undgå det innate immunsystem. Pneumokok: resistens over for phagocytose (vha. polysakkarid-kapsel) Stafylokok: resistens overfor ROS (vha. catalase) Streptokok: resistens overfor komplement (ved hæmning af C3- og C5-convertasen) DET INNATE IMMUNITETS ROLLE I DET ADAPTIVE IMMUNRESPONS Husk på, at fuld aktivering af antigen-specifikke lymfocytter kræver to signaler: Signal 1: antigen Signal 2: enten: o Det innate immunrespons på mikroben (fx costimulatorer, cytokiner) o Mikroben selv o Værtsceller, som pga. Mikroben, er beskadigede. 8

9 To eksempler: Thomsens Immunologi-kompendium jan Cellemedieret: Mikrober eller IFN-γ fra NKcellerne, som respons på mikroben, stimulerer dendritceller og makrofager til at producere to typer second signals, der vil aktivere T- lymfocytter 1. Costimulatorer på celleoverflade à binder til naiv T-celle, som aktiveres 2. IL-12, som stimulerer differentiering af naive T-celler til effektor T-celler Humoralt medieret: Blodbårne mikrober aktiverer komplementsystemet via alternative pathway. B-celler genkender komplementproteiner bundet til mikrober og dette vil få B-cellen til at differentierer til plasmaceller (antistof-secernerende). Adjuvant: substans som hæftes på antigen ved fx vaccination, og har til virkning af udløse samme innate immunrespons (dvs udtrykke costimulatorer), som mikroben egentlig ville have udløst. Hvorfor er second signal vigtigt: Stimulerer adaptive immunsystem Er afgørende for hvilken type adaptivt immunrespons, der aktiveres. o Blodbårne mikrober à antistoffer o Intracellulære mikrober à cellemedieret. KAPITEL 3 B-celler genkender: protein, polysaccharid, lipid, nukleinsyrer T-celler genkender: protein præsenteret på MHC molekyler MHC: genetisk locus, hvis produkt primært præsenterer peptid fra antigen APC = specialiseret celle, som fagocytterer mikrobe og præsenterer dem for Tcellen. Mest potente er dendritcellen (DC) ANTIGENER GENKENDT AF T-LYMFOCYTTER MCH restriktion = T-celler kan kun se antigenpeptid, når det er præsenteret på MHC TCR genkender både 1) fremmed peptid og 2) eget MHC Naiv Tcelle skal præsenteres for antigen-mhc komplex før der kan ske klonal expansion Effektor Tcelle skal igen præsenteres for antigen-mhc komplex for at aktivere Tcellens effektor-funktion på det humorale og celle-medierede immunrespons CAPTURE AF PROTEIN-ANTIGEN AF APCs 1. umoden DC i epidermis (Langerhans celler) fanger mikrobe vha. PRRs à endocytose 2. samtidig stimulerer mikrobe innat immunsystem ved binding til TLRs à TNF og IL-1 à inflammation 3. Kombinationen af TLRsignal og cytokiner aktiverer DC à ændring i funktion og fænotype 4. aktiveret DC mister epitheladhæsion og begynder at udtrykke CCR7, som er specifik for kemokiner udtrykt i T-celle-zonen i lymfeknuden 9

10 5. DC migrerer til lymfeknude og modner undervejs til APC med evne til at stimulere Tcelle 6. proteinantigenerne koncentreres altså i de områder, hvor der findes Tceller. Naive Tceller udtrykker også CCR7, således at de fra cirkulationen kommer ind i lymfeknuden APCs (alle nukleære celler kan præsentere antigen fra mikrobe i cytoplasma, til Tcelle) DC: Initierer Tcelle respons Directs diff. af CD4+ Tceller til hhv Th1, Th2, Th17 Desuden involveret i initiering af respons fra CD8+ Tcelle på intracell. mikrober Follikulære dendrit celler (FDC) præsenterer antigen til aktiverede Bceller. Antigenerne er i dette tilfælde coated med IgG eller complement Makrofagen: Fagocyterer mikrobe og præsenterer antigen til effektor-t-celle à aktivering af makrofag til drab af mikroben B-cellen: Optager antigen og præsenterer det til T-celler i lymfoidt væv (vigtigt for udvikling af humoralt respons) CROSS PRESENTATION: DC optager inficeret celle (fx virus) og præsenterer antigen til T-celle Problematikken er, at virus kan inficere alle celler også dem, som ikke er APCs. Så hvordan skal CTL blive alarmeret om, at der skal sættes et immunrespons i gang? Dette hjælper DC med. DC præsenterer antigen fra anden celle (inficeret) og aktiverer naive Tceller, som så kan dræbe inficeret celle uden behov for DC. DC kan samtidig aktivere CD4+ T-celler. Dette er smart fordi aktivering af CD8+ celler til effektor CTLs mange gange kræver hjælp fra CD4+ celler. STRUKTUR OG FUNKTION AF MHC (=HLA) MHC er et membranprotein på APC. Præsenterer antigen til T-celler Laves i ER MHC I og MHC II: indeholder kløft til antigenbinding. Dannet af 2 α-helices med en β-pleated sheat. Struktur af MHC I: transmembran α-tungkæde bundet til extracellulær β 2 -mikroglobulin o Individuelle forskelle i MHC ligger i α-kæden (α1 og α2 domæne = antigenbinding) o α3 er invariant. Binder CD8 coreceptor på Tcelle o Kun CD8+ Tceller responderer på antigen i MHC I 10

11 Struktur af MHC II: 2 transmembrane kæder: 1 α-kæde (α1 og α2) og 1 β-kæde (β1 og β2) o Antigenbinding sker ved 1-enden o β2 domænet binder CD4 coreceptor på Tcelle o Kun CD4+ T-celler responderer på antigen i MHC II MHC I udtrykt på alle celler med kerne (vigtigt da alle disse kan blive inficeret med virus), MHC II kun på DC, makrofag og B-celle 3 polymorfe MHC I gener: HLA-A, HLA-B, HLA-C à man arver et sæt gener fra hver forælder à celle kan udtrykke 6 forskellige MHC I molekyler I MHC II, arves 1 par HLA-DP gener, et par HLA-DQ gener, et par HLA-DRα gen og et eller to HLA-DRβ gener à en celle kan udtrykke ml. 6-8 MHC II molekyler (3 eller 4 fra hver forældre), det kan blive væsentligt højere antal end 6 Hvert MHC molekyle kan kun præsentere ét peptid ad gangen, men har evnen til at præsentere mange forskellige peptider. o Vigtigt! Idet man kun har få forskellige MHC molekyler, som skal præsentere en bred variation af antigener MHC molekylet får sit peptid fra antigen undervejs i syntesen og samles altså inde i cellen. Der præsenteres kun peptid fra mikrober, som er inde i værtscellen MHC I: peptid fra endogent produceret (cytosol) protein MHC II: peptid fra exogent optaget protein beliggende i intracellulære vesikler. Kun stabilt, når det har bundet peptid à kan så indsættes i membran og sidde der i dage Ifm. transplantation: hvis individer adskiller sig på MHC vil graft afstødes. Vigtigst er MHC I forlig Karakteristika for MHC: (s. 56) Bred specificitet, da det binder mange forskellige peptid-slags Præsenterer KUN peptid og kun ét peptid ad gangen Peptid er acquired under den intracellulære samling af MHC For stabil MHC molekyle kræves det at peptid er bundet Langsom off-rate MHC præsenterer både selv- og ikke-selv-antigen T-cellens negative selektion sikrer at der ikke udvikles autoimmunitet Der skal kun meget lidt MHC-antigen komplex til for at initiere immunrespons, og derfor er det ikke et problem at MHC også præsenterer selv-peptider, som der jo oftest er mest af 11

12 PROCESSING AND PRESENTATION AF PROTEIN ANTIGENS se s. 59, fig Immunodominant epitop = de få peptider ud af et helt antigen, som kan binde sig til MHC og derved stimulere immunrespons. 1. Extracellulære proteiner internaliseres af APC à processeres i vesikler à præsenteres på MHC II Internalisering: mikrobe binder til PRR, eller mikrobe opsoniseres og binder til FcR (gælder for B-celle) eller complementreceptorer. Endosom: nedbrydes af proteaser à peptid dannes I ER sker MHC syntese. Nysyntetiseret MHC har optages sin kløft med CLIP ( invariant chain ) à begynder trsp i vesikler mod overflade à fusionerer med endosom à DM protein fjerner CLIP fra MHC II à MHC II er nu ledig for peptid à ved binding stabiliseres komplex og kommer til celleoverflade 2. Protein i cytosol à processeres i cytoplasma à præsenteres på MHC I Antigen-protein kan i cytosol stamme fra virus, fra fagocyteret mikrober som lækker fra vesikel eller fra muteret DNA, som i tumor. Protein unfoldes à tagges med ubiquitin à degraderes i proteasom TAP (trsp-protein) sidder i ERmembran à binder peptid fra cytoplasma à pumper det over ER membran og interiort, hvor MHC I venter, bundet til indside af TAP Hos MHC I er der ikke et tilsvarende CLIP bundet. Hvis peptid fitter à komplex stabiliseres og trsp til overflade. VIRUS STRATEGI FOR AT BLOKKE MHC I PATHWAY: Fjerner nysyntetiseret MHC fra ER Hæmmer MHC transkription Blokker TAP-funktion, så peptid ikke kan komme ind til MHC I i ER Favorabelt for virus at inhibere MHC I pathway, så præsetation af dens antigen til CD8+ celler reduceres. Denne strategi modkæmpes dog af NKceller som genkender celler uden MHC I expression. FYSIOLOGISK VIGTIGHED MHC kan kun loades med peptid inde i cellen. T-cellen genkender derfor kun fagocyterede og intracellulære mikrober, hvilke er de typer af mikrober, som skal bekæmpes med et T-celle medieret immunrespons. CD4+ genkender MHC II-antigen-komplex à udvikles til T-hjælper-celler à hjælper B-celle med antistofproduktion og hjælper phagocytter med at destruere optagede mikrober. Altså aktiveres de to bedste mekanismer til at eliminere extracellulære og optagede mikrober CD8+ genkender MHC I-antigen-komplex à udvikles til CTLs à dræber celle og fjerner infektion Når bakterie optages af APC, vil endotoxin (LPS) fra bakterien virke på TLR og inducere expression af costimulatorer og cytokinsekretion 12

13 KAPITEL 4 ANTIGEN RECEPTORER PÅ LYMFOCYTTER Thomsens Immunologi-kompendium jan To funktioner for lymfocytreceptor: specifik antigengenkendelse og signaltransduktion B-cellers antigenreceptors: genkender lipid, kulhydrat, protein og nukleinsyrer o membranbundet antistof: genkender antigen og aktiverer Bcelle til antistof-sekretion o secerneret antistof: neutraliserer og eliminerer mikrober og toxiner (effektor-fase) T-celler antigenceptorer: genkender peptid præsenteret på MHC molekyle på APC Antigenreceptorens opbygning: Variabel region (V): antigenbinding o Hypervariable regioner = CDRs, hvori variabilitet ligger Constant region (C) Antigenreceptor er nonkovalent bundet til andre invariante molekyler der formidler signalkaskaden. Når nærliggende antigenreceptorer binder til to eller flere antigener, trækkes receptorer sammen til et aggregat (= crosslinking) ANTISTOFFER Består af 4 kæder (2 heavy chains og 2 light chains) Light chain har 1 V og 1 C region (husk: ingen forbindelse til cellemembran) o To typer: κ og λ (forskel i C regionen, men ikke i funktion). B-cellen har enten κ el. λ Heavy chain har 1 V og 3 eller 4 C regioner o 5 typer: µ, δ, γ, ε, α (forskel i C region) Enhver lightchain kan kombineres med enhver heavychain Hver V region i både H- og L-chain indeholder 3 CDRs. I CDR3 ved junktion ml. V og C findes den største variabilitet Fab = antigen genkendelse = hele light-chain + heavy chains V og første C region Fc = resterende heavy chain Imellem Fab og Fc er hængelsesregion hinge Ig molekylet har to identiske Fab regioner, som begge binder antigen og én Fc region, som er ansvarlig for aktivitet og effektorfunktionen af antistoffet. BCR = Ig-molekyler + Igα og Igβ Isotype switch: ændring af heavy chain C-region. Specificitet opretholdes idet Vregionen forbliver uændret, men effektorfunktionen ændres. Undergår desuden affinitetsmodning Antigen binder nonkovalent og reversibelt til antistof. Genkender epitop af antigen baseret på linearitet eller konformation 13

14 Affinitet: styrke hvorved antistof binder et antigen Aviditet: hvor mange epitoper et antistof kan binde til pr. gang. Fx: IgG: 2 og IgM: 10 Monoklonale antistoffer: én B-celle klon laver antistof med én og kun én specificitet T-CELLE-RECEPTORER (TCR) FOR ANTIGENER TCR = membranbundet heterodimer med en α-kæde og en β-kæde, som begge har en V- og en C-region o V-regionen: 3 CDR, med CDR3 som den mest variable o Både α-kæde og β-kæde er membranforankret Få TCR består af γδ kæder (findes især i epithel) og har anden specificitet (uden MHCkomplex). TCR komplex = TCR + CD3 + ζ (som er en homodimer) Desuden behøver TCR sin co-receptor hhv. CD4 el. CD8, der også transmitterer aktiverende signaler Undergår ikke affinitetsmodning MATURATION AF LYMFOCYTTER 3-trins proces for modning: 1. Proliferation af immature celler 2. Expression af antigenreceptor-gener 3. Selektion af lymfocytter som udtrykker brugbar antigenreceptor Proliferation: stimuleres af IL-7 fra stromale celler i knoglemarv og thymus. behøves fordi dannelse af effektive antigenreceptor er ineffektiv og der behøves en stor pool af celler. Expression af antigenreceptor-gener: Diversiteten dannes primært ved at variere nukleotidsekvensen mellem V, D og J. PRODUKTION AF FORSKELLIGE ANTIGENRECEPTORER Somatisk rekombination af gensegmenter, som koder for variable regioner. Under denne proces dannes også diversiteten. o Ml. V-gener og C-gener findes J-gener (joining) og D-gener (diversity) à D gener kun i heavy-chain for Bcelle og β-kæde for TCR Den udviklende B-celle vil rekombinere én af sine Ig V H gensegmenter med ét D og et J segment. Dvs. at den nu har et rekombineret V-D-J gen i heavy chain locus. Det første Ig protein, som syntetiseres er µ-heavy chain VDJrekombinase medierer somatisk rekombination: RAG-1 og RAG-2 er en del af VDJrekombinasen og genkender DNA sekvens, som sidder på alle V, D og J segmenter à bringer VDJ tættere på hinanden à man får et rekombineret VJ eller VDJ gensegment. Diversitet i antigenreceptorer laves ved 1. Kombinatoriske diversitet = kombination af forskellige V, D og J gensegmenter 14

15 2. junktional diversitet = ændring af nukleotidsekvens ml. V, D og J gensegmenter ved indsætning af P- og N-nukleotider 3. kombination af tunge/lette kæde 4. somatisk hypermutation Først DJ rekombination og så V-DJ rekombination MODNING OG SELEKTION AF B-CELLER Pro-B-celle à præ-b-celle à immatur B-celle (IgM)à matur B-celle (IgM og IgD) Præ-B-celle består af: cytoplasmic µ protein + noget µ-protein som sammen med surrogat lightchain indsættes i cellemembran à associerer med Igα og Igβ à danner pre-bcr = første checkpoint i B-celle modning. Når dette sker, så vil præ-bcr og µ-protein gøre to ting: 1. lukke for rekombinationen af heavy-chain gener på det andet kromosom = allelic exclusion. Således kan Bceller kun udtrykke Ig fra ét af dens to parentale kromosomer 2. starte rekombination af light chain lokus (først κ, så γ) à dannet light chain associerer med µ-protein à dannet komplet membranbundet IgM antigen receptor. à det sekundære checkpoint er godkendt og proliferation starter den immature Bcelle = IgM-expression B-celle Den videre modning kan enten ske i knoglemarv eller milt. De sidste modningstrin involverer: co-ekspression af IgD og IgM den mature B-celle = IgM+IgD+ B-celle Desuden haves negativ selektion af B-celler: Højaffin binding til antigen à apoptose eller receptor-editering De fleste mature B-celler er follikulære B-celler. MATURATION OG SELEKTION AF T-CELLER Stamcelle à dobbelt-negativ à præ-t-celle à dobbelt positiv à moden enkelt positiv T-celle (CD4+ el. CD8+) Den dobbelt negative progenitor expanderer under IL-7 påvirkning fra thymus. Der sker TCR β-gen rekombination à præ-tcelle T-cellen checker, at der er lavet en funktionel β-kæde ved at udtrykke den på overfladen med en surrogat α-kæde. Den dobbelt positive Tcelle differentieres således at ved: o Svag MHC II + peptid à singel positiv CD4+ Tcelle o Svag MHC I + peptid à singel positiv CD8+ Tcelle o Ingen genkendelse af MHC og peptid à apoptose o Kraftig binding til enten MHC I el. II + peptid à apoptose T-celle undergår både positiv og negativ selektion. 15