ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Ανοσολογία. Ανοσολογική ανοχή Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Θυφρονίτης

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ανοσολογία Ανοσολογική ανοχή Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Θυφρονίτης

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Ανοσολογική ανοχή

4 Στόχος του µαθήµατος Τι είναι η Ανοσιακή Ανοχή; Μηχανισµοί Τ κυτταρικής Κεντρικής Ανοσιακής Ανοχής Μηχανισµοί Τ κυτταρικής Περιφερικής Ανοσιακής Ανοχής Ανέργια Απόπτωση Ρυθµιστικά Τ κύτταρα Μηχανισµοί Β κυτταρικής ανοχής

5 Ορισμός Ανοσολογικής Ανοχής Ορίζεται σαν η μη απαντητικότητα σε Ag (ανοχογόνα, tolerogens) στα οποία ο οργανισμός έχει ήδη εκτεθεί. Η ανοχή στα εαυτά Ag είναι βασική ιδιότητα του ανοσοποιητικού συστήματος και ονομάζεται εαυτή ανοχή (self-tolerance). Αποτυχία της εαυτής ανοχής έχει σαν αποτέλεσμα την πρόκληση αυτοάνοσων νοσημάτων. Η ανοχή δεν αφορά μόνο τα εαυτά Ag, μπορεί να προκληθεί επίσης έναντι εξωγενών αντιγόνων. Η ανοσολογική ανοχή είναι ενεργητική κατάσταση του ανοσοποιητικού συστήματος και όχι παθητική. Η ανοχή είναι αντιγονοειδική

6 Ανοσολογική ανοχή Fates of lymphocytes after encounter with antigens. In a normal immune response, microbes stimulate the proliferation and differentiation of antigen-specific lymphocytes. (Microbial antigens are typically recognized by lymphocytes in the presence of costimulators and innate immune responses, which are not shown.) Self antigens may induce functional unresponsiveness or death of antigen-specific lymphocytes or a change in the specificity of the receptors, making these cells incapable of responding to the antigen (self-tolerance).

7 Πειραματική απόδειξη της ειδικότητας της Ανοσολογικής Ανοχής Ποντίκι A δέχεται μόσχευμα από Β (αλλογενικό) απόρριψη Νεογνό Α δέχεται λεμφοκύτταρα από Β Στην ενήλικη ζωή δεν απορρίπτει μόσχευμα από Β. Απορρίπτει μοσχεύματα από όλα τα άλλα μη ιστοσυμβατά ποντίκια. Peter Medawar et al in the 1950s

8 Ενεργοποίηση/ανοχή στο ανοσοποιητικό σύστηµα ενεργοποίηση ανοχή Φυσιολογική λειτουργία Αυτοανοσία? Καρκίνος

9 Μηχανισμοί της ανοσολογικής ανοχής Κεντρική ανοχή Αναπτύσεται στα κεντρικά λεμφικά όργανα. Τα λεμφοκύτταρα που αναγνωρίζουν εαυτά Ag με υψηλή συγγένεια απαλείφονται μέσω του μηχανισμού της αρνητικής επιλογής (negative selection). Περιφερική ανοχή Πρόκειται για τον μηχανισμό μέσω του οποίου τα ώριμα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν Ag στα περιφερικούς ιστούς και εν συνεχεία γίνονται ανίκανα να απαντούν στα Ag αυτά. Κύριοι μηχανισμοί της περιφερικής ανοσ. ανοχής Αποπτωτικός θάνατος Λειτουργική αδρανοποίηση των λεμφοκυττάρων, ονομάζεται και ανέργεια (anergy) Καταστολή της ενεργοποίησης των λεμφοκυττάρων από ρυθμιστικά T κύτταρα (Treg)

10 Μηχανισμοί της ανοσολογικής ανοχής Central and peripheral tolerance to self antigens.immature lymphocytes specific for self antigens may encounter these antigens in the generative lymphoid organs and are deleted, change their specificity (B cells only), or (in the case of CD4 + T cells) develop into regulatory lymphocytes (central tolerance). Some self-reactive lymphocytes may mature and enter peripheral tissues and may be inactivated or deleted by encounter with self antigens in these tissues, or are suppressed by the regulatory T cells (peripheral tolerance). (Note that T cells recognize antigens presented by antigenpresenting cells, which are not shown.)

11 Μηχανισμοί κεντρικής ανοχής σε Τ κύτ H αναγνώριση εαυτών Ag από Τ κύτ με υψηλή συγγένεια κατά το στάδιο «διπλά αρνητικά» (CD4-CD8-)επάγει τον θάνατό τους (αρνητική επιλογή). Παραγωγή ρυθμιστικών Τ κυττάρων (T regulatory, T reg) με φαινότυπο CD4 + CD25 +. Στο θύμο αδένα εκφράζονται εαυτά Αg διαφόρων περιφερικών ιστών. Η έκφραση των εαυτών Ag στο θύμο ρυθμίζεται από το γονίδιο AIRE (autoimmune regulator). Η απουσία του AIRE (ΚΟ) έχει σαν αποτέλεσμα την ανάπτυξη αυταονοσίας έναντι διαφόρων ενδοκρινών αδένων (autoimmune polyendocrine syndrome).

12 Μηχανισμοί κεντρικής ανοχής σε Τ κύτ Παραγωγή ρυθμιστικών κυττάρων (CD4+CD25+) στο θύμο αδένα Central T cell tolerance. Recognition of self antigens by immature T cells in the thymus may lead to death of the cells (negative selection, or deletion) or the development of regulatory T cells that enter peripheral tissues.

13 Μηχανισμοί περιφερικήςανοχής 1. ανέργεια Πρόκειται για τον μηχανισμό μέσω του οποίου τα ώριμα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν Ag στα περιφερικούς ιστούς και εν συνεχεία γίνονται ανίκανα να απαντούν στα Ag αυτά (απουσία πολλαπλασιασμού, παραγωγής κυτταροκινών). Ανέργεια μπορεί να αναπτυχθεί και έναντι ξενοαντιγόνων εάν αυτά χορηγηθούν με τρόπο που επιτρέπει αναγνώριση Ag από τα Τ κύτταρα απουσία φλεγμονής ή συνδιέγερσης.

14 Ενεργοποίηση/Ανέργια B7 Αντιγόνο CD28 TCR CD3 CD40L Ενεργοποίηση MHC APC CD28 TCR CD3 Ανέργια

15 Μηχανισμοί περιφερικήςανοχής 1. ανέργεια Όταν παρουσιαστεί Ag στα Τ κύτταρα από APCs που δεν εκφράζουν συνδιεγερτικά μόρια, τα κύτταρα δεν απαντούν στο Ag και χάνουν την ικανότητά τους να απαντήσουν σε μελλοντικούς ερεθισμούς. Κλώνοι Τ κυττάρων στα οποία παρουσιάζεται Ag από APCs που δεν εκφράζουν Β7 Ανοσοποίηση με Ag σε υδατική φάση ή απουσία ενισχυτών (απουσία φλεγμονής). Πείραμα: Διπλά διαγονιδιακά ποντίκια που εκφράζουν ιικό Ag στις β νησίδες του παγκρέατος και τα Τ κύτταρά τους εκφράζουν διαγονιδιακό TCR που αναγνωρίζει το ιικό Ag, δεν απαντούν in vitro στο Ag αυτό. Πιθανός ρόλος των δενδριτικών κυττάρων (ανώριμα DCs που εκφράζουν μειωμένα επίπεδα συνδιεγερτικών μορίων) Ανέργεια μπορεί να επαχθεί αν κατά την αντιγονοπαρουσίαση το 2 ο μήνυμα προέρχεται από τον ανασταλτικό υποδοχέα CTLA-4 Ποντίκια ΚΟ για το CTLA-4 αναπτύσσουν αυτοανοσία. Τα Τ κύτταρα ποντικών που δεν εκφράζουν CTLA-4δεν γίνονται ανεργικά.

16 Μηχανισμοί ανέργειας Mechanisms of T cell anergy. T cell responses are induced when the cells recognize an antigen presented by a professional antigen-presenting cell (APC) and activating receptors on the T cells (such as CD28) recognize costimulators on the APCs (such as B7). If the T cell recognizes a self antigen without costimulation, the T cell becomes unresponsive to the antigen because of a block in signaling from the TCR complex, or engagement of inhibitory receptors (such as CTLA-4). The signaling block may be the result of recruitment of phosphatases to the TCR complex, or the activation of ubiquitin ligases that degrade signaling proteins. Regardless of the mechanism, the T cell remains viable but is unable to respond to the self antigen.

17 In vitro πειραματικά μοντέλα ανέργειας

18 Διαγονιδιακόμοντέλο ανέργειας T cell tolerance induced by a self antigen in a transgenic mouse model.two sets of transgenic mice are created, one that expresses a TCR specific for a viral glycoprotein antigen and another that expresses the antigen in the β cells of pancreatic islets. When these two mice are interbred, in the F 1 offspring the T cells encounter this islet self antigen but do not attack the antigen- expressing islet cells. If the T cells are recovered and challenged with the viral antigen, the cells fail to respond, indicating that the cells became anergicin vivo. In some similar experiments, the T cells fail to respond in vivo but remain functionally responsive, indicating that they have ignored the presence of the self antigen. Although the T cells are shown recognizing the antigen directly on islet β cells, it is possible that the antigen is recognized on dendriticcells in the islets or in draining lymph nodes.

19 Μηχανισμοί περιφερικής ανοχής 2. απόπτωση T κύτταρα που αναγνωρίζουν Ag απουσία φλεγμονής ή δέχονται πολλαπλές εκθέσεις σε Ag πεθαίνουν με απόπτωση. Πολλαπλές εκθέσεις σε Ag ή υψηλές δόσεις Ag επάγουν την έκφραση του FasL.Η πρόσδεση του FasL στον συνδέτη του Fas προκαλεί κυτταρικό θάνατο μέσω απόπτωσης. Πολλαπλή in vitro διέγερση Τ κυττάρων με αντιγόνο Ανοσοποίηση ποντικών που εκφράζουν διαγονιδιακό TCR με υψηλές δόσεις του αντίστοιχου Ag. T κύτταρα που αναγνωρίζουν Ag χωρίς συνδιέγερση ενεργοποιούν την αποπτωτική πρωτεΐνη Bimμε αποτέλεσμα αποπτωτικό θάνατο.

20 Επαγωγή απόπτωσης Self antigen-induced death of peripheral T lymphocytes. In response to immunogenic antigens and growth factors, lymphocytes express anti-apoptotic proteins that promote their survival and allow immune responses to develop (top panel). Self antigens may kill T cells by inducing an excess of pro-apoptotic proteins (middle panel), or by coexpression of Fas and FasL and engagement of Fas (lower panel).

21 Μηχανισμοί απόπτωσης

22 Μηχανισμοί περιφερικήςανοχής 3. Ρυθμιστικά Τ κύτταρα (φυσικά) Ανοσ. απαντήσεις μπορεί να κατασταλούν από ρυθμιστικά Τ κύτταρα. Η πλειοψηφία των ρυθμιστικών κυττάρων εκφράζει υψηλά επίπεδα της ααλυσίδας (CD25) του υποδοχέα της IL-2 (φαινότυπος CD4+CD25+). Απαλοιφή CD4+CD25+ κυττάρων σε ποντίκι επάγει αυτοάνοσες ασθένειες. Μεταφορά CD4+CD25-κυττάρων σε ποντίκι που δεν έχει Τ κύτταρα επάγει αυτοάνοσες ασθένειες. Τα ρυθμιστικά κύτταρα αναπτύσσονται κυρίως στον θύμο αδένα(φυσικά ρυθμιστικά Τ κύτταρα). Η ανάπτυξή τους και η λειτουργία τους εξαρτάται από τον Μ.Π. Foxp3. Έλλειψη του Foxp3 προκαλεί αυτοάνοσες ασθένειες (ΙPEX).

23 Μηχανισμοί περιφερικήςανοχής 3. Ρυθμιστικά Τ κύτταρα (φυσικά) Η IL-2 παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και λειτουργία των ρυθμιστικών Τ κυττάρων. Ποντίκια ΚΟ για την IL-2 δεν έχουν ρυθμιστικά Τ κύτταρα και αναπτύσσουν αυτοάνοσες ασθένειες. Ο μηχανισμός δράσης των ρυθμιστικών κυττάρων δεν είναι καλά γνωστός.

24 Οι κατασταλτικοί μηχανισμοί δράσης των ρυθμιστικών Τ λεμφοκυττάρων ομαδοποιούνται σε 3 κατηγορίες κατασταλτικών κυτταροκινών (IL-10, TGF-β), μέσω κυτταρικής λύσης (περφορίνη, granzyme A και Β), μέσω μεταβολικoύ ανταγωνισμού (πρόσδεση IL-2 με υψηλή συγγένεια στον IL-2Rα, οπότε η IL-2 στερείται από τα υπόλοιπα Τ κύτταρα, που αποπίπτουν) μέσω τροποποίησης της ωρίμασης ή λειτουργίας των δενδριτικών κυττάρων (CTLA-4/B7).

25 Μηχανισμοί περιφερικήςανοχής 4. Ρυθμιστικά Τ κύτταρα (επαγώμενα) Εκτός των φυσικών Τ ρυθμιστικών κυττάρων πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει την ύπαρξη των «επαγώγιμων Τ ρυθμιστικών κυττάρων (Τr). Τα Τr δεν έχουν το φαινότυπο CD4+CD25+. Ορισμένα μόνο εκφράζουν τον ΜΠ FoxP3. Ιn vitro Tr κύτταρα επάγονται μετά από καλλιέργεια με IL-10 ή TGF-β. Πιστεύεται ότι τα κύτταρα αυτά παίζουν σημαντικό ρόλο στην ομοιόσταση και μη αντιδραστικότητα σε επωφελή ξενοαντιγόνα (π.χ. τροφικά)

26 Μηχανισμοί Β κυτταρικής ανοχής Οι μηχανισμοί Β κυτταρικής ανοχής είναι απαραίτητοι ώστε τα Β κύτταρα να μην απαντούν σε εαυτά Τ ανεξάρτητα Ag. Β κύτταρα που αναγνωρίζουν αντιγόνα με υψηλή συγγένεια στο μυελό τον οστών αποπίπτουν ή αλλάζουν ειδικότητα (receptor editing). Β κύτταρα που αναγνωρίζουν Ag σε περιφερικούς ιστούς απουσία βοήθειας από Τ κύτταρα γίνονται λειτουργικά ανενεργά.

27 Μηχανισμοί Β κυτταρικής ανοχής Central and peripheral tolerance in B cells. Immature B cells that encounter self antigens in the bone marrow die by apoptosis or change the specificity of their antigen receptors (receptor editing). B cells that encounter self antigens in peripheral tissues become anergic, are excluded from lymphoid follicles, or die by apoptosis.

28 Πειραματικό μοντέλο Β κυτταρικής ανοχής B cell tolerance in a transgenic mouse model.a transgenic mouse expressing an Igspecific for the antigen HEL is bred with another transgenic mouse that produces HEL as a self antigen. In the "double- transgenic" F 1 mouse, most B cells express HEL-specific receptors that recognize the self HEL. When immature B cells recognize the antigen in the bone marrow, the B cells may change their receptors, be deleted by apoptosis, or leave the bone marrow with greatly reduced levels of receptor expression.

29 Ομοιόσταση στο Ανοσ. Σύστημα Η ανοσιακή απάντηση σε ξενο-ag αυτοπεριορίζεται. T κύτταρα CTLA-4 Fas-FasL Ρυθμιστικά CD4+CD25+ Τ κύτταρα Β κύτταρα Αντισωματική ανάδραση

30 Τέλος Ενότητας

31 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

32 Σημειώματα

33 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

34 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Θυφρονίτης. «Ανοσολογία. Ανοσολογική ανοχή». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

35 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]