ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Ανοσολογία

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ανοσολογία Δραστικοί μηχανισμοί κυτταρικής ανοσίας 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 ραστικοί µηχανισµοί κυτταρικής ανοσίας

4 Στόχος του Μαθήµατος: Τι είναι η ΚυτταροΔιαμεσολαβούμενη Ανοσία (Cell Mediated Immunity, CMI) Ποιοι λοιμογόνοι παράγοντες αντιμετωπίζονται Τύποι CMI Συνεργασία Τ κυττάρων με Μφ Δραστικά CD4+ Υποπληθυσμοί Th1/Th2 και ρόλος τους στην CMI Oι κυτταροκίνες στην CMI DTH (Επιβραδυνόμενου τύπου υπερευαισθησία ) Δραστικά CD8+ και μηχανισμοί κυτταροτοξικότητας

5 Γενικά Η κλασσική διάκριση µεταξύ χυµικής και κυτταρικής ανοσίας βασίζεται στην δυνατότητα µεταφοράς ανοσιακής προστασίας έναντι λοιµογόνων παραγόντων από ανοσοποιηµένο άτοµα σε παρθένα µε τη µεταφορά ορού η λεµφοκυττάρων αντίστοιχα. Χυμικήανοσία Αντισώματα αναγνωρίζουν και καταστρέφουν ή εμποδίζουν τη δράση εξωκυττάριων μικροβίων και τοξινών. Αντισώματα μέσω ενδοκυττάριων FcRπαρεμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό ιών. Κυτταρο-Διαμεσολαβούμενη Ανοσία (CMI) Ag ενδοκυττάριων μικροβίων παρουσιάζονται μέσω των MHC των μολυσμένων κυττάρων. Τα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν τα μολυσμένα κύτταρα και τα καταστρέφουν. Τ κύτταρα ενεργοποιούν Μφ τα οποία σκοτώνουν φαγοκυτταρομένα μικρόβια.

6 Κυτταρο-διαμεσολαβούμενηανοσία ανοσία (CMI) Κυτταρο-διαµεσολαβούµενη ανοσία (Cellmediated immunity, CMI) είναι ο δραστικός ανοσιακός µηχανισµός των Τ κυττάρων που λειτουργεί σαν µηχανισµός άµυνας έναντι ενδοκυττάριων µικροβίων.

7 ΤύποιCMI Τα διάφορα µικρόβια επάγουν διαφορετικούς τύπους κυτταρικής ανοσίας: Αντιγόνα μικροβίων που εγκαθίστανται στα φαγοσώματα φαγοκυττάρων αναγνωρίζονται από Τ κύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους ενεργοποιούν τα φαγοκύτταρα μέσω της IFN-γ.Τα ενεργοποιημένα φαγοκύτταρα καταστρέφουν τα μικρόβια, ενώ παράλληλα ΤΝFπαραγόμενος από Τ κύτταρα επάγει την επιστράτευση λευκοκυττάρων και τη φλεγμονή. Η προκαλούμενη από Μφ φλεγμονώδης αντίδραση και η επακόλουθη ιστική βλάβη ονομάζεται υπερευαισθησία επιβραδυνόμενου τύπου (delayed-type hypersensitivity, DTH) Μικρόβια που εγκαθίστανται στο κυτταρόπλασμα (κυρίως ιοί) καταστρέφονται από CD8+ κυτταροτοξικά Τ κύτταρα.

8 ΤύποιCMI Types of T cell-mediated immune reactions. A. CD4 + T H 1 cells and CD8 + T cells recognize class II MHC-associated or class I MHC-associated peptide antigens of phagocytosed microbes, respectively, and produce cytokines that activate the phagocytes to kill the microbes and stimulate inflammation. B. CD8 + CTLs recognize class I MHC-associated peptide antigens of microbes residing in the cytoplasm of infected cells and kill the cells.

9 Συνεργασία Τ κυττάρων και μακροφάγωνστην CMI Τα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν ειδικά το ενδοκυττάριο μικρόβιο και ενεργοποιούν τα μακροφάγα που το εξουδετερώνουν. Cell-mediated immunity to L. monocytogenes.immunity to L. monocytogenesis measured by inhibition of bacterial growth in the spleens of animals inoculated with a known dose of viable bacteria. Such immunity can be transferred to normal mice by T lymphocytes (A) but not by serum (B) from syngeneicmice previously immunized with killed or low doses of L. monocytogenes.in an in vitro assay of cellmediated immunity, the bacteria are actually killed by activated macrophages and not by T cells (C).

10 Επαγωγή και δραστική φάση της κυτταροδιαμεσολαβούμενης ανοσίας The induction and effector phases of cell-mediated immunity. Induction of response: CD4 + T cells and CD8 + T cells recognize peptides that are derived from protein antigens and presented by professional antigen-presenting cells in peripheral lymphoid organs. The T lymphocytes are stimulated to proliferate and differentiate, and effector cells enter the circulation. Migration of effector T cells and other leukocytes to the site of antigen: Effector T cells and other leukocytes migrate through blood vessels in peripheral tissues by binding to endothelial cells that have been activated by cytokines produced in response to infection in these tissues. Effector functions of T cells: Effector T cells recognize the antigen in the tissues and respond by secreting cytokines that activate phagocytes to eradicate the infection. CTLs also migrate to tissues and kill infected cells.

11 Δραστικά CD4+ T κύτταρα (Th1 και Th2) Tα CD4+ Τ κύτταρα μπορούν να διαφοροποιηθούν σε «υποπληθυσμούς» κυττάρων που παράγουν διαφορετικές ομάδες κυτταροκινών και έχουν διαφορετικές δραστικές λειτουργίες. Δύο τέτοιοι «υποπληθυσμοί» είναι τα Th1 (T helper 1) και Th2 (T helper 2)που διακρίνονται με βάση τις κυτταροκίνες που παράγουν. Τα μεν πρώτα παράγουν IFN-γ, τα δε δεύτερα IL-4, IL-5, IL-13.Στις περισσότερες περιπτώσεις παρουσιάζονται ενδιάμεσες καταστάσεις. Η πόλωση προς Th1 ή Th2 εμφανίζεται κυρίως σε χρόνιες λοιμώξεις.

12 Διαφοροποίηση των T κυττάρων σε Th1/Th2 Η πόλωση προς Th1 και Th2 ρυθμίζεται από τις κυτταροκίνες IL-12 και IL-4 αντίστοιχα. Η διαφοροποίηση προς Th1επάγεται από ενδοκυττάρια βακτήρια που διεγείρουν την παραγωγή IL-12 από Μφ. Listeria Leishmania Mυκοβακτηρίδια Επίσης: Μικρόβιο ΝΚ IFN-γ Μφ ΙL-12

13 Ισορροπία μεταξύ Th1 και Τh2

14 Th1/Th2/Th17

15 Διαφοροποίηση των Th1/Th2/Th17

16 Μεταγραφικοί παράγοντες που επάγουν τη διαφοροποίηση των Th1/Th2/Th17 γ β β γ α β World J Gastrointest Pathophysiol. 2011

17 Μεταγραφικοί παράγοντες που επάγουν τη διαφοροποίηση των Th1/Th2/Th17 Front. Microbiol., 2013

18 Role of IL-12 and IFN-γ in T H 1 differentiation and cell-mediated immunity. Antigen-presenting cells secrete IL-12 in response to microbial products such as lipopolysaccharide (LPS), IFN-γ produced by NK cells and T cells, and CD40 engagement by T cell CD40L. IL-12 stimulates the differentiation of CD4 + helper T cells to T H 1 effectors, which produce IFN-γ. IFN-γ then activates macrophages to kill phagocytosed microbes (and to secrete more IL-12).

19 Ρόλος των IL-12 και IFN-γ στην άμυνα έναντι ενδοκυττάριων μικροβίων. In this experiment, wild-type (normal control) mice and knockout mice lacking the p40 subunit of IL-12 or IFN-γ were infected with the intracellular bacterium M. tuberculosis by aerosol. Lungs were examined at different times after infection for the number of bacteria capable of forming colonies in culture. Normal mice control bacterial growth, mice lacking IL-12 have a reduced ability to control the infection (and die by day 60), and IFN-γ knockout mice are incapable of limiting bacterial growth (and die by day 30 to 35). Asterisks indicate the time of death.

20 Δραστικές λειτουργίες των Τh1 κυττάρων Δραστικά Τ κύτ εκφράζουν το μόριο CD40L. Η επαφή του Th1 κυτ και Μφ γίνεται μέσω της αντίδρασης μεταξύ των μορίων CD3- TCR/MHC-πεπτίδιο και CD40L/CD40. Αυτό επάγει την παραγωγή IFN-γ και σε συνέχεια την ενεργοποίηση των Μφ και τις δραστικές τους λειτουργίες. (ενεργοποίηση Μφ)

21 IL-12 Kύριος μεσολαβητής της πρώιμης α.α. σε ενδοκυττάρια μικρόβια και της κυτταρικής απάντησης της επίκτητης ανοσίας. Είναι ετεροδιμερές αποτελούμενο από την p35 και p40. Παράγεται κυρίως από Μφ και DC. Παράγεται μετά από λοίμωξη με βακτήρια, ενδοκυττάρια βακτήρια και ιούς. Τα Τ κύτταρα επάγουν την παραγωγή της από Μφ και DCκατά την αντιγονοπαρουσίαση. Η παραγόμενη από ενεργοποιημένα Τ κύτταρα και ΝΚ IFN-γ επίσης διεγείρει την παραγωγή της. Βιολογικές λειτουργίες: Η IL-12 επάγει την παραγωγή της IFN-γ από Τ κύτταρα και ΝΚ Ενισχύει την κυτταροτοξική δράση των ενεργοποιημένων CD8+ κυτταροτοξικών Τ κυττάρων και ΝΚ. Είναι σημαντικός σύνδεσμος μεταξύ φυσικής και επίκτητης ανοσίας. Μικρόβιο IL-12 IFN-γ (Τ, ΝΚ) Μφ (ενεργοποίηση) θανάτωση μικροβίων Ασθενείς με μεταλλάξεις στον υποδοχέα της IL-12 έχουν συχνές λοιμώξεις με ενδοκυττάρια βακτήρια.

22 Βιολογικές δράσεις της IL-12 IL-12 is produced by macrophages and dendriticcells that respond to microbes or to T cell signals such as CD40 ligand engaging CD40. IL-12 acts on T lymphocytes and NK cells to stimulate IFN-γ production and cytotoxicactivity, both of which function to eradicate intracellular microbes.

23 Η Th1 τύπου απάντηση προκαλεί Επιβραδυνόμενου Τύπου Υπερευαισθησία (DTH) DTHονομάζεται η φλεγμονή και η παράπλευρη ιστική βλάβη που προκαλείται από Th1 κύτ και ενεργοποιημένα μακροφάγα κατά την απάντηση σε μικρόβια ή σε παθολογικές καταστάσεις. Μετά από 24-48h ουδετερόφιλα,τ κύτταρα και Μφ συσσωρεύονται στο σημείο της χορήγησης του Ag. Παράλληλα ινοδογόνο απελευθερώνεται από τα αιμοφόρα αγγεία και μετατρέπεται σε ινική με αποτέλεσμα την δημιουργία οιδήματος και σκλήρυνσης του περιβάλλοντα ιστού. Σε ανθρώπους η DTH προκαλείται μετά από μικροβιακή λοίμωξη και επακόλουθη έκθεση σε μικροβιακά Ag.Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η αντίδραση σε Ag του Mycobacterium tuberculosis ατόμων που έχουν ήδη μολυνθεί από το μικρόβιο.

24 Χρόνια DTH Χρόνια DTH προκαλείται όταν τα ενεργοποιημένα Μφ δεν καταφέρνουν να απομακρύνουν το λοιμογόνο παράγοντα, με αποτέλεσμα την συνεχή παραγωγή κυτταροκινών. Σαν αποτέλεσμα προκαλείται τοπική ίνωση, ενώ τα Μφ διογκώνονται και συγχωνεύονται σε γιγαντιαία κύτταρα που περιβάλουν το Agκαι δημιουργούν κοκκιώματαπου μεταβάλουν την αρχιτεκτονική του ιστού. Κοκκιωματώδης φλεγμονή είναι το χαρακτηριστικό σύμπτωμα επίμονων λοιμώξεων όπως στην φυματίωση, όπου η ιστική βλάβη στονπνεύμονα προκαλείται από την αντίδραση του Ανοσ. Συστ. και όχι άμεσα από το μικρόβιο.

25 Δραστικές λειτουργίες των Τh2κυττάρων Πιθανός ρόλος η καταστροφή παρασίτων (?)μέσω της ενεργοποίησης των ηωσινόφιλων και των συτευτικών κυττάρων (μαστοκυττάρων) που απελευθερώνουν διαμεσολαβητές τοξικούς για τα παράσιτα. Τα ηωσινόφιλα ενεργοποιούνται από την IL-5, ενώ τα συτευτικά κύτταρα από την IgE (που επάγεται από την IL-4 και IL-13) μετά από την πρόσδεσή της στους Fcε υποδοχείς. Η ΙL-4 και IL-13 ενεργοποιούν Μφ και επάγουν την σύνθεση κολλαγόνου, την δημιουργία κοκκιωμάτων και ιστική ίνωση.

26 Δραστικά κυτταροτοξικάcd8+ κύτταρα (CTL) Tα CTLs είναι δραστικά λεμφοκύτταρα που εξαλείφουν ενδοκυττάρια μικρόβια σκοτώνοντας τα μολυσμένα κύτταρα. Η θανάτωση των κυττάρων στόχων είναι αντιγονοειδική και είναι απαραίτητη η σύζευξη μεταξύ CTL και κυττάρου στόχου. Τα CTLs ενεργοποιούνται μετά από πρόσδεση του TCR/CD8 με το MHC-πεπτιδίο και του LFA-1 με το ICAM-1 στα κύτταρα στόχους. Στη φάση αυτή δεν είναι απαραίτητα μηνύματα που παρέχονται από DCs ή άλλα APCs.

27 Φανάτωσητων των κυτστόχων από τα CTLs Δημιουργία ανοσολογικής σύναψης μεταξύ του CTL και του κυτ στόχου. LFA-1/ICAM-1 Aναδιοργάνωση του κυτταροσκελετού και των μικροσωληνίσκων. Κυτταροπλασματικά κοκκία μεταφέρονται κατά μήκος των μικροσωληνίσκων στην επιφάνεια επαφής με το κύτ στόχο. Εξωκυττάρωση των κοκκίων.

28 Φανάτωσητων των κυτστόχων από τα CTLs Τα κοκκία των CTLs περιέχουν διάφορες πρωτεΐνες που συμβάλλουν στην λυτική ικανότητα των CTLs. Θρυμματίνες (Granzymes)A, B, C πρωτεάσες σερίνης που πέπτουν πρωτεΐνες μετά από κατάλοιπα ασπαρτικού. Περφορίνη, μόριο ανάλογο του C9 του συμπληρώματος. Σεργλυκίνη, πρωτεογλυκάνη που προάγει την δημιουργία του συμπλόκου που περιέχει την περφορίνη και τις θρυμματίνες Η κύρια λειτουργία της περφορίνης είναι να διευκολύνει την είσοδο των θρυμματινών στο κυτοσόλιο των κυτ στόχων. Η περφορίνη δημιουργεί πόρους στη μεμβράνη. Το σύζευγμα ενδοκυτταρώνεται και η περφορίνη διευκολύνει την απελευθέρωση των θρυμματινών. Οι θρυμματίνες ενεργοποιούν διάφορα υποστρώματα που πυροδοτούν αποπτωτικό θάνατο.

29 Δημιουργία πόρων στο κύτταρο στόχο

30 Θανάτωση μέσω του Fas Δεύτερος μηχανισμός μέσω του οποίου CTLs καταστρέφουν κύτ στόχους είναι η θανάτωση μέσω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των μορίων FasL, που εκφράζουν τα CTLs μετά την ενεργοποίησή τους και του Fas που εκφράζεται σε διάφορα κύτ στόχους.

31 Συνεργασία των CD4+ και CD8+ κυττάρων στην άμυνα κατά ενδοκυττάριων μικροβίων(l. monocytogenes). Cooperation of CD4 + and CD8 + T cells in defense against intracellular microbes.intracellular bacteria such as L. monocytogenesare phagocytosedby macrophages and may survive in phagosomesand escape into the cytoplasm. CD4 + T cells respond to class II MHC-associated peptide antigens derived from the intravesicularbacteria. These T cells produce IFN-γ, which activates macrophages to destroy the microbes in phagosomes. CD8 + T cells respond to class I-associated peptides derived from cytosolic antigens and kill the infected cells.

32 Τέλος Ενότητας

33 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.

34 Σημειώματα

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

36 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Θυφρονίτης. «Ανοσολογία. Δραστικοί μηχανισμοί κυτταρικής ανοσίας». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

37 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]