ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Παθοφυσιολογία Ι

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Παθοφυσιολογία Ι Ανοσολογία - Ρευματολογία Υπεύθυνος μαθήματος: Καθηγητής Παθολογίας/Ρευματολογίας, Αλέξανδρος Α. Δρόσος

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 Παρουσίαση του αντιγόνου Κλασικά αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα: Μονοπύρηνα φαγοκύτταρα ή μακροφάγα: προσλαμβάνουν Ag ή βακτήρια μέσω μη ειδικών υποδοχέων ή σαν Ag + Ab τα επεξεργάζονται και παρουσιάζουν πεπτιδικά Ag + MHC Β λεμφοκύτταρα: προσλαμβάνουν το Ag μέσω BCR (επιφανειακή ανοσοσφαιρίνη) Δενδριτικά κύτταρα προσλαμβάνουν Ag με μακροπινοκύττωση

4 1 Fc υποδοχέας μονοπύρηνα φαγοκύτταρα φαγολυσόσωμα Τ Η αντιγόνο τάξεως II 2 μη ειδικός υποδοχέας Β κύτταρα Τρόποι αντιγονοπαρουσίασης επιφανειακή Ig Ag Β Τ Η 3 πινοκύττωση δενδριτικά κύτταρα Τ Η

5 Επεξεργασία αντιγόνων Τα αντιγονικά πεπτίδια που προέρχονται από την επεξεργασία των ενδογενών πρωτεϊνικών αντιγόνων συνδέονται με MHC τάξεως Ι μόρια. Τα ενδογενή αντιγόνα είναι προϊόντα ιών ή βακτηριδίων και η παρουσίασή τους στην επιφάνεια του κυττάρου οδηγεί σε κυτταρόλυση από τα κυταροτοξικά CD8 + κύτταρα Εξωγενή αντιγόνα, προϊόντα βακτηρίων ή ορισμένων ευκαρυωτικών παρασίτων που εισέρχονται στο κύτταρο με φαγοκυτάρωση ή ενδοκυττάρωση παρουσιάζονται μετά από επεξεργασία μέσω MHC τάξεως ΙΙ μόρια

6 Επεξεργασία αντιγόνου αντιγόνο (Ag) είσοδος Ag μερική αποδόμηση στο φαγολυσόσωμα APC MHC μόριο επανέκφραση Ag στην κυτταρική επιφάνεια

7 Αποδόμηση αντιγόνων που παρουσιάζονται με MHC τάξεως Ι Πολυκαταλυτική πρωτεάση, το πρωτεόσωμα με υπομονάδες. Αποδομεί πεπτίδια με 5-15 Αα Μεταφορά πεπτιδικών τμημάτων στο ενδοπλασματικό δίκτυο μέσω ετεροδιμερούς πρωτεΐνης ΤΑΡ (transporter in antigen processing). Γονίδια για ΤΑΡ 1, ΤΑΡ 2 και 2 υπομονάδων πρωτεοσώματος εντός της περιοχής MHC τάξεως ΙΙ Σύνδεση α αλυσίδων του MHC Ι με β 2 μικροσφαιρίνη στο ενδοπλασματικό δίκτυο και με καλνεξίνη. Η καλνεξίνη συγκρατεί τα μόρια MHC μέχρι να συνδεθούν με τα πεπτίδια Σύνδεση πεπτιδίων με MHC μόρια, αποδέσμευση από καλνεξίνη και κυστιδιακή μεταφορά, δια της συσκευής Golgi προς την κυτταρική μεμβράνη

8 Σύνδεση ενδογενών πεπτιδίων με MHC τάξεως Ι μόρια ABC πρωτεόλυση ABC πεπτίδιο Ταπασίνη πρωτεόσωμα πρωτεΐνη αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο β 2 μικροσφαιρίνη τάξεως Ι α αλυσίδα μεταφορά στην κυτταρική μεμβράνη καλνεξίνη

9 Επεξεργασία και παρουσίαση εξωγενών αντιγόνων Σύνδεση Ag με τη μεμβράνη του APC άμεσα, ή με ειδικούς υποδοχείς Είσοδος Ag με φαγοκυττάρωση, ενδοκυττάρωση μεσολαβούμενη με υποδοχείς ή πινοκύττωση Ενδοκυττάρια κυστίδια με Ag συντήκονται με ενδοσωμάτια και λυσοσωμάτια. Με ph, πρωτεάσες, πεπτιδάσες τα Ag καταβολίζονται σε πεπτίδια Αα MHC τάξεως ΙΙ συντίθεται στα ριβοσωμάτια του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου. Μεταφορά μέσα σε κυστίδια δια της συσκευής Golgi στην επιφάνεια του κυττάρου Στην πορεία τους τα κυστίδια με MHC συντήκονται με τα ενδοσωμάτια που περιέχουν τα πεπτίδια

10 Το HLA-DΜ δρα σαν καταλύτης επηρεάζοντας τη σύνδεση του πεπτιδίου πεπτίδιο CLIP Ii CLIP πεπτίδιο τάξεως ΙΙ τάξεως ΙΙ DM τάξεως ΙΙ DM τάξεως ΙΙ ανακύκλωση

11 επιφανειακή έκφραση αντιγόνο κυτταρική επιφάνεια κυστίδιο μεταφοράς Τάξη I ενδοκυττάρωση πρώιμο ενδόσωμα επεξεργασία αντιγόνου όψιμο ενδόσωμα/ λυσόσωμα κυστίδιο αποθήκευσης τάξεως ΙΙ DM δίκτυο μεταφοράς συσκευής Golgi συσκευή Golgi MIIC κυστίδιο το αντιγόνο αντικαθιστά το Ii από το MHC μόριο Τάξη II Οι οδοί της ενδοκυττάριας μεταφοράς των μορίων MHC που εμπλέκονται στην αντιγονοπαρουσίαση κυτταροπλασματικό αντιγόνο ριβοσώματα ΕΔ πυρήνας

12 Ανεξάρτητη από το HLA παρουσίαση του αντιγόνου Μόρια CD1 σχετίζονται δομικά με MHC Ι. Βρίσκονται σε Β κύτταρα, δενδριτικά κύτταρα και άλλα APC. Αποτελούνται από μία διαμεμβρανική αλυσίδα που συνδέεται με τη β 2 μικροσφαιρίνη Γονίδια για το CD1 βρίσκονται εκτός MHC και δεν είναι πολυμορφικά Κωδικοποιούν μόρια: CD1a, CD1b, CD1c (1η ομάδα) και CD1d (2η ομάδα) 1η ομάδα CD1 παρουσιάζουν λιπιδικά και γλυκολιπιδικά Ag π.χ. (M leprae) 2η ομάδα CD1 έχει περιορισμένη ιστική κατανομή στο έντερο χωρίς σημαντική δράση

13 Συνδιεγερτικά μόρια TCR αναγνωρίζει MHC + πεπτίδιο Συνδιεγερτικά και αντιγονοειδικά σήματα πρέπει να είναι παρόντα Αντιγονοπαρουσίαση έχει 4 στάδια: προσκόλληση, ενεργοποίηση αντιγονοειδική, συνδιέγερση και σήματα από κυτταροκίνες 1ο σήμα: αλληλεπίδραση TCR με MHC + πεπτίδιο 2ο σήμα: έκφραση συνδιεγερτικών μορίων

14 Συνδιεγερτικά μόρια (Ι) Β7 (Β7-1 ή CD80 και Β7-2 ή CD86) υπεροικογένεια ανοσοσφαιρινών. Βρίσκονται σε δενδριτικά κύτταρα, αλλά και σε μονοκύτταρα, Β κύτταρα. Συνδέτες: το CD28 (διέγερση) ή το CTLA-4 (CD152) (αναστολή) στο Τ κύτταρο LFA-3 (CD58 lymphocyte function antigen 3) APCσυνδέτης CD2 στο Τ κύτταρο

15 Κύρια μόρια που εμπλέκονται στην αντιγονοπαρουσίαση CD2 LFA-1 T κύτταρο TCR p56lck CD28 IL-1 IL-6 TNFα IL-12 IL-15 CD4 IFNγ GM-CSF IL-4 TNFβ LFA-3 (CD48) ICAM-1 τάξη II APC B7-1/B7-2 (CD80/CD86)

16 Ρόλος του CTLA-4 στον έλεγχο της ενεργοποίησης των Τ κυττάρων Τ ενεργοποίηση διαίρεση απενεργοποίηση Τ + + Τ - + CD28 B7 B7 CTLA-4 APC APC

17 Συνδιεγερτικά μόρια (ΙΙ) CD4 Τ Η. Έχει 4 πεδία εξωκυττάρια, κυτταροπλασματική ουρά που καταλήγει στην LcK CD8 T C. Έχει 2 αλυσίδες καταλήγει στην Lck CD4, CD8: αυξάνουν την ευαισθησία των Τ κυττάρων για τα APC 100 φορές CD40 Ligand (T κύτταρα) CD40 (APC)

18 Κύρια μόρια που εμπλέκονται στην αντιγονοπαρουσίαση CD2 LFA-1 T κύτταρο TCR p56lck CD28 IL-1 IL-6 TNFα IL-12 IL-15 CD4 IFNγ GM-CSF IL-4 TNFβ LFA-3 (CD48) ICAM-1 τάξη II APC B7-1/B7-2 (CD80/CD86)

19 Ανοσολογική σύναψη ICAM-1 (CD54) B7-1/B7-2 (CD80/CD86) APC τάξη I CD58 ICAM-1 (CD54) LFA-1 CD28 TCR T κύτταρο CD8 CD2 LFA-1

20 Σήματα από κυτταροκίνες IL-2: προάγει διαίρεση Τ, συνθεσή της, ενεργοποίηση IL-1, IL-2: προάγουν έκφραση υποδοχέα IL-2 IL-12: προάγει παραγωγή IFNγ ΤΗ1 IFNγ, GM-CSF: ενεργοποίηση APC: έκφρασης MHC I και II, Fc υποδοχέων, συνδιεγεργικών μορίων, παραγωγή κυτταροκινών (π.χ. TNFα)

21 Ανοχή ανεργία κλώνου Αν λείπει το δεύτερο σήμα της συνδιέγερσης, τα Τ κύτταρα δεν απαντούν και περνούν σε κατάσταση που λέγεται ανοσολογική ανοχή Επίμονη ανοχή χωρίς κυτταρικό θάνατο λέγεται ανεργία κλώνου

22 a APC b άλλα «ίδια» κύτταρα c APC d MHC B7 B7 B7 TCR CD4/8 CD28 CD28 CTLA-4 Τ Τ Τ CD28 Τ ανεργία καμία επίδραση όχι αντιγόνο/tcr σήμα ενεργοποίηση IL-2R IL-2 Το δεύτερο σήμα είναι απαραίτητο για την πλήρη ενεργοποίηση των Τ κυττάρων Τ διαίρεση, διαφοροποίηση δραστικές λειτουργίες APC απενεργοποίηση

23 Ενεργοποίηση του Τ κυττάρου Φωσφορυλίωση των τυροσινικών ριζών μεμβρανικών και κυτταροπλασματικών πρωτεϊνών π.χ. ζ υπομονάδα TCR Οι φωσφορυλιώσεις καταλύονται από τις φωσφοτυροσινικές κινάσες ή ΡΤΚ Δύο οικογένειες ΡΤΚ: - Src οικογένεια στην οποία ανήκουν Lck, Fyn - ZAP-70 (Z associated protein 70 kda) και Syk οικογένεια

24 CD45 CD4 TCR σύμπλεγμα CD28 PLC Lck PI-3K αλληλουχίες φωσφατάσης ZAP-70 Fyn PLC-γ Ras PIP 2 IP 3 DAG PKC καταρράκτης ΜΑΡ κινασών Ενδοκυττάρια σήματα κατά την ενεργοποίηση των Τ κυττάρων Ca 2+ PKC καλσινευρίνη NF-AT P NF-KB AP-1 NF-AT IL-2 fos jun άμεσα πρώιμα γονίδια AP-1

25 Υποδοχέας IL-2 (IL-2R) Η έκφραση του IL-2R είναι βασική στην ενεργοποίηση του Τ κυττάρου IL-2R χαμηλής συγγένειας: 2 αλυσίδες: (β, γ) IL-2R υψηλής συγγένειας: 3 αλυσίδες: (α, β, γ)

26 Ο υψηλής συγγένειας υποδοχέας για την IL-2 στα Τ κύτταρα IL-2 α 55 kda β 75 kda γ 64 kda α συγγένεια 10-8 M α-β συγγένεια M β συγγένεια πολύ χαμηλή σε απομόνωση α-β-γ συγγένεια Μ μέσοι αριθμοί ανά κύτταρο α αλυσίδα β αλυσίδα γ αλυσίδα σε ηρεμία μέγιστη ενεργοποίηση ~5000

27 Αναστολή ενεργοποίησης Τ κυττάρου CTLA-4 ανασταλτική δράση στην ενεργοποίηση Τ κυττάρου Μετάδοση σήματος μέσω ΙΤΙΜ (immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif) που συγκεντρώνει ανασταλτικές φωσφατάσες (π.χ. SHIP) οι οποίες απομακρύνουν τις φωσφορικές ομάδες που είχαν προσθέσει οι πρωτεϊνικές κινάσες

28 Απάντηση Β κυττάρων σε ΤΙ αντιγόνα ΤΙ αντιγόνα: πολυμερή που προκαλούν γεφύρωση μεμβρανικών Ig Απαντήσεις Β κυττάρων σε ΤΙ Ag ασθενέστερες, κυρίως IgM Δευτερογενής απάντηση παρόμοια της πρωτογενούς ΤΙ Ag ενεργοποιούν CD5 + B κύτταρα Β κύτταρα προσλαμβάνουν Ag και το παρουσιάζουν σε Τ κύτταρα, παίρνοντας παράλληλα σήματα από αυτά για να διαιρεθούν και να διαφοροποιηθούν σε πλασματοκύτταρα και κύτταρα μνήμης Τα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν διαφορετικούς επιτόπους απ ό,τι τα Β κύτταρα

29 Τ κύτταρο εναρκτής αντιγόνο Τ APC Τ B Τ-Β συνεργασία T H T H B B διαίρεση B B B B B Κυτταρική συνεργασία για την αντισωματική απάντηση διαφοροποίηση πλασματοκύτταρο B M AFC AFC κύτταρο μνήμης AFC

30 Απάντηση Β κυττάρων σε TD αντιγόνα TD: πρωτεϊνικά Ag με περιορισμένο αριθμό επιτόπων, που δεν οδηγεί σε γεφύρωση μεμβρανικών Ig Σύνδεση Ig με TDAg, ενδοκυττάρωση Ag και παρουσίασή του σε Τ κύτταρα

31 Η ενεργοποίηση του Β κυττάρου Αλληλεπίδραση δισθενών ή πολυσθενών αντιγόνων με BCR συνεπάγεται τη γεφύρωση (cross-linking) των μεμβρανικών Ig Ενεργοποίηση κινασών Fyn, Lyn και Blk που φωσφορυλιώνουν τις ΙΤΑΜ μονάδες του BCR Syk κινάση (ανάλογη της ΖΑΡ-70) συνδέεται στις φωσφορυλιωμένες μονάδες ITAMS των Igα και Igβ Ενεργοποίηση κινασών, μετατόπιση πυρηνικών μεταγραφικών παραγόντων ανάλογων με αυτούς των Τ κυττάρων

32 Ενδοκυττάρια σήματα κατά την ενεργοποίηση των Β κυττάρων Ag Ig μεμβράνη Igα Igβ PIP 2 lck lyn fyn blk Syk PLC αλληλεπίδραση καταρράκτη κινασών IP 3 DAG

33 Το σύμπλεγμα του υποδοχέα του Β κυττάρου C3b σύμπλεγμα συν-υποδοχέων Β κυττάρου Ag CD21 mlg C3b CD19 CD81 Igα Igβ fyn/lyn Vav/PI-3K Syk

34 Μεμβρανικά μόρια που εμπλέκονται κατά την αλληλεπίδραση Β κυττάρων και Τ Η κυττάρων T κύτταρο B κύτταρο C CD28 (CTLA-4) CD80/CD86 CD40L CD40 D A TCR MHC class II E p56lck LFA-1 CD2 CD4 ICAM-1 ICAM-3 LFA-3 Ag Ag mlg B

35 Συνδιεγερτικά μόρια Αλληλεπίδραση CD40L/CD40 οδηγεί το Β κύτταρο σε κυτταρικό κύκλο και έκφραση Β7-1 και Β7-2 CD40 μεταβιβάζει σήμα για δημιουργία βλαστικών κέντρων και χυμικής απάντησης σε TD αντιγόνα

36 Κυτταροκίνες κατά την αλληλεπίδραση Τ και Β κυττάρων Καθορίζουν τύπο παραγόμενων Ab επάγοντας τη μεταστροφή τους προς διαφορετικούς ισότυπους βαριών αλυσίδων αφενός και προάγουν πολλαπλασιασμό και διαφοροποίηση Β κυττάρων IL-2 προάγει πολλαπλασιασμό Β κυττάρων IL-4 προάγει ενεργοποίηση και διαφοροποίηση Β κυττάρων Il-6 προάγει ενεργοποίηση και διαφοροποίηση Β κυττάρων IL-10 δρα σαν αυξητικός και παράγοντας διαφοροποίησης Β κυττάρων IL-13 προάγει την παραγωγή IgE

37 Πολλαπλασιασμός και διαφοροποίηση των Β κυττάρων στο λεμφαδένα Μετά από ενεργοποίηση τα ειδικά για το Ag Β κύτταρα: Πολλαπλασιάζονται και διαφοροποιούνται σε πλασματοκύτταρα στους λεμφαδένες ή στο λεμφοειδή ιστό γύρω από τα αρτηριόλια του σπλήνα. Ζουν περίπου 2 εβδομάδες και πεθαίνουν με απόπτωση Μεταναστεύουν στα παρακείμενα λεμφοζίδια και σχηματίζουν βλαστικά κέντρα πριν διαφοροποιηθούν σε κύτταρα μνήμης ή

38 Ανάπτυξη Β κυττάρων στα βλαστικά κέντρα βλαστικό κέντρο θυλακιώδες δενδριτικό κύτταρο αντιγόνο Τ B Μ B B bcl-2 έκφραση TCR MHC II CD40L CD40 B B B B B πλασματοκύτταρο πολλαπλασιασμός Ig υπερμετάλλαξη διάσωση μεταστροφή τάξης

39 Ανοσιακή μνήμη Προστατευτική ανοσία: αντισώματα, δραστικά Τ κύτταρα Ανοσολογική μνήμη ορίζεται η ικανότητα του ανοσιακού συστήματος να απαντά ταχύτερα και αποτελεσματικότερα ποιοτικά και ποσοτικά σε παθογόνα με τα οποία έχει έρθει σε προηγούμενη επαφή Τα Β κύτταρα μνήμης απαντούν σε μικρότερης έντασης επαναλαμβανόμενα αντιγονικά ερεθίσματα με την παραγωγή αντισωμάτων διαφορετικού ισότυπου και μεγαλύτερης χημικής συγγένειας προς το αντιγόνο

40 Οι διαφορές μεταξύ πρωτογενούς και δευτερογενούς ανοσιακής απάντησης Πρωτογενής Δευτερογενής Χρόνος εμφάνισης μετά από την ανοσοποίηση 5-10 ημέρες 1-3 ημέρες Μέγιστη ένταση βραχεία παρατεταμένη Συγκέντρωση ειδικών Β κυττάρων 1:10 4 1:10 3 Ισότυπος αντισωμάτων IgM>IgG IgG, IgA Χημική συγγένεια αντισωμάτων χαμηλή υψηλή Σωματικές υπερμεταλλάξεις λίγες πάρα πολλές Απαιτούμενη δόση αντιγόνου μεγαλύτερη μικρότερη Αντιγόνα που επάγουν όλα τα ανοσογόνα μόνο τα πρωτεϊνικά αντιγόνα

41 Τέλος Ενότητας

42 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.

43 Σημειώματα

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

45 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκοντες: Βούλγαρη Παρασκευή, Γουδέβενος Ιωάννης, Δαλαβάγκα Γιοβάννα, Δρόσος Αλέξανδρος, Ελισάφ Μωυσής, Καράσσα Φωτεινή, Κατσούρας Χρήστος, Κοραντζόπουλος Παναγιώτης, Κουλούρας Βασίλειος, Κωλέττης Θεόφιλος, Κωνσταντινίδης Αθανάσιος, Λιάμης Γεώργιος, Λυμπερόπουλος Ευάγγελος, Μηλιώνης Χαράλαμπος, Μιχάλης Λάμπρος, Νάκα Αικατερίνη, Νάκος Γεώργιος, Τσιμιχόδημος Βασίλης. Υπεύθυνος μαθήματος: Αλέξανδρος Α. Δρόσος, Καθηγητής Παθολογίας/Ρευματολογίας «Παθοφυσιολογία Ι. Ανοσολογία - Ρευματολογία». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

46 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]