ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ανοσολογία Μείζον σύστημα ιστοσυμβατότητας (MHC) 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.
ΑΝΤΙΓΟΝΟΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ Μείζον σύστηµα ιστοσυµβατότητας MHC (Major Histocomatibility Complex)
Στόχος του µαθήµατος Φυσιολογικός ρόλος του MHC Αντιγονοπαρουσίαση μέσω μορίων MHC Περιορισμός MHC Συνεργασία MHC-πεπτιδίου/TCR οµή µορίων MHC-I, MHC-II συνεργασία µε CD4, CD8 Επεξεργασία πρωτεϊνικών αντιγόνων
ΑΝΤΙΓΟΝΟΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ Παρουσίαση Αντιγόνου Τ κύτταρο Αντιγόνο TCR Επεξεργασία Αντιγόνου Ενεργοποίηση MHC LFA-1 APC Αντιγονοπαρουσιαστικό κύτταρο ( ενδριτικό, Μακροφάγο, κλπ) CD40L Επικουρικά µόρια Κυτταροκίνες Ενεργοποίηση: Β κυττάρων Μακροφάγων άλλων Τ κυττάρων https://www.youtube.com/watch?v=ro6qmpapydm http://highered.mcgrawhill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::535::535::/sites/dl/free/0072437316/120110/micro33.swf::interaction% 20of%20Antigen%20Presenting%20Cells%20and%20T-helper%20Cells
Αναγνώριση MHC-πεπτιδίου από TCR
Μείζον σύστημα ιστοσυμβατότηταςmhc (Major Histocomatibility Complex) (1) Ανακάλυψη του ΜΗC: εντόπιση γενετικού τόπου που ευθύνεται για την απόρριψη μοσχευμάτων. πειράματα: Δημιουργία ομομικτικών στελεχών ποντικών. Τα ζώα με το ίδιο γενετικό προφίλ δέχονται μοσχεύματα. Αλλογενικά ποντίκια δεν δέχονται μοσχεύματα. Φυσιολογικός ρόλος: παρουσίαση πεπτιδίων στα Τ κύτταρα ενεργοποίηση των Τ κυττάρων. πειράματα R. Zinkernagel, P. Doherty MLR (mixted lymphocyte reaction)
Συγγονικά/συγγενικά/αλλογενικά ζώα. Συγγονικά (syngeneic) λέγονται οµοµικτικά (inbred) ζώα που είναι γενετικά όµοια. Συγγενικά (congenic) ζώα που διαφέρουν µόνο σε ένα γονιδιακό τόπο. Αλλογενικά (allogeneic) είναι ζώα που εκφράζουν διαφορετικά αλληλόµορφα.
Ο γονιδιακός τόπος MHCείναι υπεύθυνος για την απόρριψη μοσχευμάτων
Αντιγονοπαρουσίαση Τα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν αντιγονικά πεπτίδια. Τα Τ κύτταρα ενεργοποιούνται μόνο από Ag πεπτίδια που είναι προσδεδεμένα στην επιφάνεια των APCs. Πειράματα Περιορισμός MHC. Τα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν Ag μόνο αν παρουσιάζεται από APC του ιδίου ή ομομικτικoύ ζώου (syngenic). Αυτό είναι αποτέλεσμα της επιλογής Τ κυττάρων στο θύμα αδένα. Μόνο Τ κύτ. που αναγνωρίζουν MHC ωριμάζουν, τα υπόλοιπα πεθαίνουν μέσω απoπτωτικών μηχανισμών.
Αντιγονοπαρουσίαση Επεξεργασία αντιγόνου και αντιγονοπαρουσίαση στα Τ κύτταρα Antigen-presenting cells are required for T cell activation. Purified CD4 + T cells do not respond to a protein antigen by itself but do respond to the antigen in the presence of antigen-presenting cells (APCs). The function of the APCs is to display peptides derived from the antigen to T cells.
Περιορισμός MHC MHC restriction of cytotoxict lymphocytes.virus-specific cytotoxict lymphocytes (CTLs) generated from virus-infected strain A mice kill only syngeneic(strain A) target cells infected with that virus. The CTLs do not kill uninfected strain A targets (which express self peptides but not viral peptides) or infected strain B targets (which express different MHC alleles than does strain A). By use of congenicmouse strains that differ only at class I MHC loci, it has been proved that recognition of antigen by CD8 + CTLs is self class I MHC restricted.
Τάξεις MHC (Major HistocomatibilityComplex) Τάξη Ι (ΜHC I) παρουσιάζoυν ενδοκυττάρια Ag στα CD8+ T κύτταρα (κυτταροτοξικά).τα μόρια CD8 αλληλεπιδρούν με τα μόρια MHC I. Εκφράζονται σε όλα τα εµπύρηνα κύτταρα. Τάξη ΙΙ (MHC II) παρουσιάζουν εξωκυττάρια Ag στα CD4+ T κύτταρα (βοηθητικά).τα μόρια CD4 αλληλεπιδρούν με τα μόρια MHC II. Εκφράζονται στα επαγγελµατικά APCs. Στον άνθρωπο ονομάζονται HLA (Human Leukocyte Antigens).
Δομή μορίων MHC Δοµή MHC I 2 αλυσίδες μη ομοιοπολικά συνδεδεμένεςακαιβ 2. Οι περιοχές α1 & α2 σχηματίζουν αύλακα (cleft) σύνδεσης του Ag (8-11 α.ο.). Περιοχή α3 σύνδεση με CD8. Η β 2 αλυσίδα (β 2 μικροσφαιρίνη) είναι μη πολυμορφική πρωτεΐνη που κωδικοποιείται από γονίδιο εκτός του MHC τόπου. Δοµή MHC IΙ 2 αλυσίδες α καιβ, α1 & β1 περιοχή αύλακα σύνδεσης Ag (10-30 α.ο.). Περιοχή β2 σύνδεση με CD4.
Δομή μορίων MHC Σύνδεση µε CD8 Σύνδεση µε CD4
Πρόσδεση πεπτιδίου στα MHC
Τα γονίδια MHC Ο γονιδιακός τόπος MHC έχει 2 οµάδες εξαιρετικά πολυµορφικών γονιδίων. Γονίδια που έχουν μόνο μία αλληλουχία ν.ο. σε όλο τον πληθυσμό ονομάζονται μη πολυμορφικά. Γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες με την ίδια λειτουργία αλλά που εκφράζονται σε διαφορετικές μορφές στον ίδιο πληθυσμό ονομάζονται πολυμορφικά. Συγγονικά/συγγενικά/αλλογενικά ζώα. Συγγονικά(syngeneic) λέγονται ομομικτικά (inbred) ζώα που είναι γενετικά όμοια. Συγγενικά (congenic) ζώα που διαφέρουν μόνο σε ένα γονιδιακό τόπο. Αλλογενικά (allogeneic)είναι ζώα που εκφράζουν διαφορετικά αλληλόμορφα.
Γενετικός τόπος MHC
Έκφραση MHC Συγκυρίαρχη έκφραση κληρονομούμενων γονιδίων. Τα MHC γονίδια είναι τα πιο πολυμορφικά του γονιδιώματος. ΜHC I, HLA-A, HLΑ-B, HLA-C 6 μόρια/άτομο. ΜΗC IΙ, ΗLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP λόγω πολυμορφίας & των δύο αλυσίδων έκφραση 10-20 διαφορετικών μορίων. ΜΗC Iέκφραση σε όλα τα εμπύρηνακύτταρα. Όλα τα εμπύρηνακύτταρα μπορούν να μολυνθούν από ιούς, άρα πρέπει να είναι ικανά να ενεργοποιήσουν κυτταροτοξικά Τ κύτταρα. ΜΗC IΙ έκφραση στα APCs. Μόνο τα APCs πρέπει να ενεργοποιούν τα βοηθητικά Τ κύτταρα. Αύξηση της έκφρασής τους από κυτταροκίνες(tnf, IFN-γ).
Λειτουργία MHC Για να είναι ανοσογόνοςμια πρωτεΐνη πρέπει να μπορεί να επεξεργαστεί σε πεπτίδια ικανά να προσδεθούν σε MHC μόρια. Τα ΜHC μόρια έχουν ευρεία ειδικότητα για πεπτίδια. Κάθε ανοσογόνοπεπτίδιο πρέπει να έχει α.ο. κατάλοιπα πρόσδεσης στην αύλακα του MHC και κατάλοιπα που προεξέχουν και αναγνωρίζονται από το Τ κύτταρο. Η σύνδεση πεπτιδίων MHC είναι χαμηλής συγγένειας. Εξασφαλίζεται η δυνατότητα σύνδεσης διαφορετικών πεπτιδίων στο ίδιο μόριο. Τα μόρια MHCδεν διακρίνουν τα εαυτά από τα μη εαυτά πεπτίδια. Η σύνδεση σε διάλυμα γίνεται με βραδύ ρυθμό (10-15 )και ο ρυθμός διάστασης με ακόμη βραδύτερο (ώρες-μέρες). Εξασφαλίζεται η δυνατότητα παρουσίασης για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Αντιγονοπαρουσίασηστα στα CD4+ T κύτταρα (MHC II)(1) Τα CD4+ T κύτταρα διεγείρονται μόνο από επαγγελματικά APCsπου εκφράζουν MHC II και παρέχουν διεγερτικά μηνύματα σε όλα τα κύτταρα του ανοσιακού συστήματος. Επεξεργασία Ag (Αg processing)ορίζεται ηδιεργασία μέσω της οποίας οι φυσικές πρωτεΐνες διασπώνται σε πεπτίδια ικανά να συνδεθούν με μόρια MHC.
Αντιγονοπαρουσίασηστα στα CD4+ T κύτταρα (MHC II)(2) Ag παρουσιάζουν τα DCsτα μακροφάγα και τα Β κύτταρα μέσω των MHC II. Τα DCsείναι τα πλέον αποτελεσματικά APCs, βρίσκονται στους λεμφαδένες, στα επιθήλια του δέρματος στο γαστρεντερικό και αναπνευστικό σύστημα και στα παρεγχυματικά όργανα. Δεσμεύουν Ag μέσω ειδικών υποδοχέων (πχ TLR) και τα μεταφέρουν στους παροχετευόμενους(προσαγωγούς) λεμφαδένες. Τα Μακροφάγαφαγοκυτταρώνουνμικρόβια κατά τη δραστική φάση της ανοσίας και παρουσιάζουν Ag στα Τ κύτταρα που με τη σειρά τους ενεργοποιούν τα μακροφ. για να καταστρέψουν τα μικρόβια. Τα Β κύτταρα προσδένουν Ag μέσω του BCR. Η παρουσίαση Ag από τα Β κύτταρα είναι σημαντική για την ανάπτυξη χυμικώναπαντήσεων.
Αντιγονοπαρουσίασηστα στα CD8+ T κύτταρα(mhc I) Όλα τα εμπύρηνα κύτταρα μπορούν να παρουσιάσουν MHC I προσδεδεμένα Ag στα CD8+ T κύτταρα. Κατά την δραστική φάση της α.α. τα CD8+που λειτουργούν ως CTLs αναγνωρίζουν Ag πεπτίδια προσδεδεμένα με MHC I και σκοτώνουν τα κύτταρα που τα εκφράζουν. Aν κατά την αρχική φάση της α.αοι ιοί δεν μολύνουν APCs,για να ενεργοποιηθούν τα CD8+ κύτταρα,apcsφαγοκυτταρώνουν μολυσμένα κύτταρα. και παρουσιάζουν Ag στα ακόμη μη ενεργοποιημένα CD8+ κύτταρα. Ο μηχανισμός αυτός αντιγονοπαρουσίασης ονομάζεται διασταυρούμενη αντιγονοπαρουσίαση.
Επεξεργασία πρωτεϊνικών Ag Οι εξωκυττάριες πρωτεΐνες που μεταφέρονται στο εσωτερικό των APCs μέσα σε κυστίδια επεξεργάζονται και παρουσιάζονται από μόρια MHC II. Οι πρωτεΐνες του κυτοσολίου (εαυτές ή ξένες) επεξεργάζονται και παρουσιάζονται από μόρια MHC I. http://www.youtube.com/watch?v=9blfcnzlrn0&feature=relmfu http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&nr=1&v=dw73pzjggja
Επεξεργασία πρωτεϊνικών Ag (πειράματα) Presentation of extracellular and cytosolicantigens.when a model protein ovalbuminis added as an extracellular antigen to an antigenpresenting cell that expresses both class I and class II MHC molecules, ovalbumin-derived peptides are presented only in association with class II molecules (A). When ovalbuminis synthesized intracellularlyas a result of transfectionof its gene modified to lack the N-terminal signal sequences (B), or when it is introduced into the cytoplasm through membranes made leaky by osmotic shock (C), ovalbuminderived peptides are presented in association with class I MHC molecules. The measured response of class IIrestricted helper T cells is cytokine secretion, and the measured response of class I-restricted CTLs is killing of the antigen-presenting cells.
Οδοί επεξεργασίας πρωτεϊνικών Ag
Επεξεργασία εξωκυττάριωνag
Επεξεργασία εξωκυττάριωνag
Επεξεργασία κυτοσολικούag
Επεξεργασία κυτοσολικούag
Ρόλος της Ag-παρουσίασης μέσω MHC Τα MHC μόρια παρουσιάζουν εξω-& ενδο-κυττάριαagστα Τ κύτταρα. Η παρουσίαση Ag μέσω MHC Iή MHC II καθορίζει ποιά κύτταρα θα ενεργοποιηθούν. Η παρουσίαση μέσω MHC II ενεργοποιεί τα βοηθητικά CD4+ T κύτμε αποτέλεσμα την ενεργοποίηση Β κυτκαι φαγοκυττάρων που απομακρύνουν εξωκυττάριαag. Ag που συντίθενται ενδογενώς δεν είναι εύκολα προσβάσιμασε σε Ab και σε φαγοκύτταρα. Η παρουσίασή τους μέσω MHC Iενεργοποιεί τα CD8+ CTLs που σκοτώνουν τα μολυσμένα κύτταρα. ΕΡΩΤΗΜΑ:Πωςδεν αναπτύσσονται ανοσιακέςαπαντήσεις έναντι των «εαυτών» Ag;
Χαρακτηριστικά και σημασία των ΜHC
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. Μείζον σύστημα ιστοσυμβατότητας (MHC)». 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/.