ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ανοσολογία Ωρίμανση Β και Τ λεμφοκυττάρων Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Θυφρονίτης
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.
Ωρίµανση Β και Τ λεµφοκυττάρων
Στόχοι του µαθήµατος Στάδια ωρίμανσης των λεμφοκυττάρων Επιλογή λεμφοκυττάρων -Θετική επιλογή -Αρνητική επιλογή
Ωρίμανση λεμφοκυττάρων (γενικά) Πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα συνιστούν τους προγόνους όλων των κυττάρων του αιμοποιητικού συστήματος. Η λεμφική σειρά δίνει γένεση στα Β, Τ και ΝΚ κύτταρα. Η ωρίμανση των Β κυττάρων πραγματοποιείται στο μυελό των οστών. Η ωρίμανση των Τ κυττάρων πραγματοποιείται στο θύμο αδένα. Και οι δύο τύποι κυτ αναπτύσσονται µέσω παρόµοιων σταδίων ωρίµανσης. Η IL-7 είναι σηµαντικός παράγοντας για τον πολλαπλασιασµό και την ωρίµανση των Τ και Β κυττάρων. Η έκφραση του αντιγονικού υποδοχέα (ΤCR ή BCR) είναι απαραίτητο στάδιο για την ωρίµανση των λεµφοκυττάρων.
Σύνοψη της ωρίμανσης Δέσμευση Κυτταρικού τύπου Πολλαπλασιασμός Ανασυνδυασμός του κυτταρικού υποδοχέα (TCR ή BCR) Επιλογή
Στάδια ωρίμανσης των λεμφοκυττάρων Stages of lymphocyte maturation. Development of both B and T lymphocytes involves the sequence of maturational stages shown. B cell maturation is illustrated, but the basic stages of T cell maturation are similar.
Regulation of early thymocyte development by transcription factors. Naito T et al. Int. Immunol. 2011;23:661-668 The Japanese Society for Immunology. 2011. All rights reserved. For permissions, please e- mail: journals.permissions@oup.com
Fig. 1 Schematic of B cell development. Designations of the stages of B lymphopoiesis are indicated above each cell Stages at which various V(D)J rearrangements of Ig heavy (H) or light (L) c... Kara Lukin, Scott Fields, Jacqueline Hartley, James Hagman Early B cell factor: Regulator of B lineage specification and commitment Seminars in Immunology, Volume 20, Issue 4, 2008, 221-227 http://dx.doi.org/10.1016/j.smim.2008.07.004
Ανασυνδυασμός του Ag υποδοχέα Tα ανασυνδυαστικά γεγονότα που οδηγούν στην παραγωγή των αντιγονικών υποδοχέων είναι ανεξάρτητα από την παρουσία Ag.
Ανασυνδυασμός του Ag υποδοχέα Υπάρχουν δύο σηµεία ελέγχου για την επιτυχή παραγωγή λειτουργικών υποδοχέων. Τα κύτταρα που δεν περνούν τον έλεγχο πεθαίνουν µε απόπτωση. Στην αρχική φάση ωρίμανσης τα pre-b/tκύτταρα εκφράζουν την μία αλυσίδα του υποδοχέα ( την βαριά (Η) τα Β, την TCRβ τα Τ κύτταρα) σε συνδυασμό με μια μη πολυμορφική αλυσίδα. Το στάδιο έκφρασης του ανώριμου αυτού υποδοχέα είναι υποχρεωτικό ειδάλλως τα κύτταρα πεθαίνουν με απόπτωση. Σε 2 ο στάδιο τα κύτταρα εκφράζουν τον πλήρη Ag υποδοχέα. Αν ο ανασυνδυασµός του DNA δεν καταλήξει σε λειτουργικό υποδοχέα τα κύτταρα πεθαίνουν.
Ωρίμανση των Β κυττάρων Ωρίμανση στο ήπαρ στα έμβρυα και στο μυελό των οστών μετά τη γέννηση. Προ-Β στάδιο. Ανασυνδυασμός των D και J γονιδίων και εν συνεχεία του V με το DJ, με αποτέλεσμα την δημιουργία του VDJ γονιδίου.έκφραση των Igα και Igβ αλυσίδων μετάδοσης μηνύματος. Πρε-Β στάδιο. Μεταγραφή και έκφραση της ανασυνδυασμένης μ βαριάς αλυσίδας που συνδέεται με την μη πολυμορφική ελαφριά αλυσίδαυποκατάστασης (Surrogate).Ο ανασυνδυασμός λαμβάνει χώρα μόνο στο ένα αλληλόμορφο (αποκλεισμός αλληλομόρφων, allelic exlusion). Ανώριμα Β κύτ. Ανασυνδυασμός της κ ή λ αλυσίδας, μεταγραφή της και σύνδεση με την βαριά μ αλυσίδα και έκφραση IgM αντιγονικών υποδοχέων. Ώριμα Β κύτ. Μεμβρανική έκφραση IgM και IgD αντιγονικών υποδοχέων. Αρνητική επιλογή των αυτοαντιδραστικών Β κυττάρων γίνεται στα ανώριμα Β κύτταρα. Αυτά που έχουν υψηλή συγγένεια για εαυτά αντιγόνα πεθαίνουν με απόπτωση.
Ωρίμανση των Β κυττάρων
Ωρίμανση των Τ κυττάρων Η ωρίμανση των Τ κυττάρων λαμβάνει χώρα στο θύμο αδένα (θυμοκύτταρα). Επιθηλιακά κύτταρα και DCτου θύμου εκφράζουν υψηλά επίπεδα μορίων MHC I και MHC IIπου είναι απαραίτητα για την ωρίμανση των Τ κυττάρων. Έντονος πολλαπλασιασμός των Τ κυττάρων επάγεται από κυτταροκίνες με κύρια την IL-7. Tα πλέον ανώριμα θυμοκύτταρα βρίσκονται στο φλοιό και δεν εκφράζουν TCR, CD3, CD4/8 ή ζ αλυσίδα. Ονομάζονται προ-τ ή διπλά αρνητικά.στο στάδιο αυτό ανασυνδυάζονται τα Dβ και Jβ γονίδια. Το πρε-τ στάδιο είναι παρόμοιο με αυτό των Β κυτ: ανασυνδυασμός Vβ μετο DβJβ, έκφραση της β αλυσίδας σε συνδυασμό με την μη πολυμορφική πρε-τ αλυσίδα, έκφραση του CD3 και της ζ αλυσίδας, αλληλικός αποκλεισμός. Στο επόμενο στάδιο τα θυμοκύτταρα εκφράζουν τα μόρια CD4 και CD8, διπλά θετικά, ανασυνδυάζουν την α αλυσίδα και εκφράζουν λειτουργικό TCR. Tα διπλά θετικά παύουν να εκφράζουν και τα δύο μόρια και μετατρέπονται σε CD4+ ή CD8+ μονο-θετικά θυμοκύτταρα.
Ωρίμανση των Τ κυττάρων
Εικόνα FACS Θυμοκυττάρων
Διαδικασία επιλογήςτων Τ κυττάρων Θετική επιλογή (positive selection). Oνοµάζεται η επιλογή των Τ κλώνων των οποίων ο υποδοχέας αναγνωρίζει MHC µε µικρή συγγένεια. Η απουσία αναγνώρισης του MHC προκαλεί θάνατο µε απόπτωση. Αρνητική επιλογή (negative selection). H διαδικασία µέσω της οποίας αποµακρύνονται οι κλώνοι που αναγνωρίζουν εαυτά αντιγόνα µε υψηλή συγγένεια.
Αναγνώριση MHC-πεπτιδίου από TCR
Επιλογή των Τ λεμφοκυττάρων Όταν διπλά θετικά θυμοκύτταρα CD4+CD8+ εκφράζουν τονtcr έρχονται σε επαφή με εαυτά πεπτίδια που παρουσιάζονται από MHC. Θετική επιλογήείναι ο μηχανισμός μέσω του οποίου κύτταρα που αναγνωρίζουν MHC-πεπτίδια με χαμηλή συγγένεια επιβιώνουν. Κύτταρα που δεν αναγνωρίζουν MHCπεθαίνουν με απόπτωση. Ανάλογα με το MHC Ι ή ΙΙ που αναγνωρίζουν διαφοροποιούνται σε CD4+ ή CD8+. Πειράματα με χιμαιρικά ζώα. Πειράματα με διαγονιδιακά ζώα. Αρνητική επιλογή είναι ο μηχανισμός μέσω του οποίου κύτταρα που αναγνωρίζουν MHC-πεπτίδια με υψηλή συγγένεια απαλείφονται. Πειράματα με διαγονιδιακά ζώα. Μέσω της αρνητικής επιλογής απομακρύνονται τα ισχυρά αυτοαντιδραστικά Τ κύτταρα με στόχο την αποφυγή αυτοάνοσων αντιδράσεων. Ο μηχανισμός αυτός ονομάζεται κεντρική ανοχή. (βλέπε ανοχή).
Επιλογή των Τ λεμφοκυττάρων A. Positive selection. If the thymocyte TCR engages in a low-affinity interaction with a self MHC molecule on a thymic epithelial cell, it is rescued from programmed cell death and continues to mature. B. Lack of positive selection. If the thymocyte TCR does not engage in any interactions with peptide-mhc molecule complexes on thymic epithelial cells, it will die by a default pathway of programmed cell death. C. Negative selection. If the thymocyte TCR binds peptide-mhc complexes on a thymic antigen-presenting cell with high affinity or avidity, it is induced to undergo apoptotic cell death.
Πειραματικό μοντέλο επιλογής Τ κυτ. T cell maturation and selection in a TCR transgenic mouse model. In the experiment depicted, a transgenic mouse expresses a TCR specific for an H-2D b -associated H-Y (malespecific) antigen, which is, in effect, a foreign antigen for a female mouse. In female mice expressing the D b MHC allele, mature T cells expressing the transgenic TCR do develop because they are positively selected by the self MHC molecules. The T cells recognize self MHC, presumably weakly and with some self antigen (not H-Y). These T cells do not mature in male H-Y-expressing mice because they are negatively selected by strong H-Y antigen recognition in the thymus. Furthermore, mature T cells do not develop in female mice that express D k but do not express the D b allele because of a lack of positive selection of the D b -restricted TCR-expressing T cells. APC, antigen-presenting cell.
Πειραματικό μοντέλο επιλογής Τ κυττάρων Τα Τ κύτταρα εκπαιδεύονται να αναγνωρίζουν τα MHC του επιθηλίου του θύµου αδένα.
Πειραματικό μοντέλο επιλογής Τ κυτ. (ρόλος του αντιγονικού πεπτιδίου) Ιn the experiment shown, thymuses are removed from fetal mice and cultured in vitro (fetal thymic organ cultures). If the thymuses are removed early enough in gestation, they contain only immature thymocytes that have not yet undergone positive selection, and therefore subsequent maturation events can be followed under varying in vitro conditions. In thymuses from wild-type (normal) mice, both CD4 + CD8 - and CD8 + CD4 - T cells will develop. TAP-1- deficient mice cannot form peptide-class I MHC complexes on thymic epithelial cells, and there is little development of CD8 + CD4 - T cells in the thymuses from these mice because of a lack of positive selection of class I-restricted thymocytes. However, the addition of peptides to the culture medium surrounding the TAP-1- deficient thymuses permits the formation of peptide-class I MHC complexes on the surface of thymic epithelial cells, and this restores maturation of CD8 + CD4 - T cells.
Επιλογή Β κυττάρων Μόνο αρνητική επιλογή έναντι εαυτών Ag. Αυτοαντιδραστικά Β κύτταρα µπορούν να διασωθούν µέσω επεξεργασίας της ελαφριάς αλυσίδας (επεξεργασία του γονιδίου) µε συνέπεια την αλλαγή ειδικότητας..
Πειραματικό μοντέλο αρνητικής επιλογής Β κυττάρων
Τέλος Ενότητας
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.
Σημειώματα
Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1174.
Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Θυφρονίτης. «Ανοσολογία. Ωρίμανση Β και Τ λεμφοκυττάρων». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1174.
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] https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/.