ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ανοσολογία Ενεργοποίηση των Τ κυττάρων 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.
Ενεργοποίηση των Τ κυττάρων
Στόχος του µαθήµατος Στάδια ενεργοποίησης των Τ κυττάρων Συνδιέγερση (S1+S2) Ενεργοποίηση των CD8+ κυττάρων (CTL) Mετάδοση µηνύµατος από τον TCR
TCR και συνδιεγερτικά ή επικουρικά μόρια The principal T cell membrane proteins involved in antigen recognition and in responses to antigens are shown. The functions of these proteins fall into three groups: 1. antigen recognition, 2. signal transduction, 3. adhesion.
Γενικά για την ενεργοποίηση των Τ κυττάρων Παρθένα Τ κύτταρα αναγνωρίζουν Ag και ενεργοποιούνται στα περιφερειακά λεμφικά όργανα,με αποτέλεσμα την επέκταση των αντιγονοειδικώνκλώνων και τη διαφοροποίησή τους σε δραστικά και μνημονικά κύτταρα. Ενεργοποιημένα Τ κύτταρα εγκαταλείπουν τα λεμφικά όργανα και εισέρχονται στην κυκλοφορία. Αντιγονοπαρουσίαση. Η ενεργοποίηση των Τ κυττάρων απαιτεί την παρουσίαση Ag από APCs. Τα παρθένα Τ κύτταρα ενεργοποιούνται κυρίως από DCs. Τα δραστικά και μνημονικά Τ κύτταρα ενεργοποιούνται εξ ίσου καλά και από μακροφάγακαι Β κύτταρα. Δραστικά Τ κύτταρα μεταναστεύουν στα σημεία μόλυνσης. Τα CD4+ εκκρίνουν κυταρροκίνεςπου ενεργοποιούν μακροφάγαγια φαγοκυττάρωση και Β κύτταρα για να παράγουν Ab. Τα CD8+ διαφοροποιούνται σε CTLs που φονεύουν μολυσμένα κύτταρα στόχους. Η πλήρης ενεργοποίηση των Τ κυττάρων απαιτεί 2 µηνύµατα, ενεργοποίηση του TCR και των συνδιεγερτικών µορίων.
Στάδια Τ κυτταρικής ενεργοποίησης (1) Παραγωγή κυτταροκινών. Από τα πλέον πρώιμα γεγονότα της ενεργοποίησης είναι η παραγωγή του αυτοκρινούς παράγοντα IL-2. Η IL-2 βασικός παράγοντας για τον πολλαπλασιασμό των Τ κυττάρων. Έκφραση νέων μεμβρανικών πρωτεΐνων (δείκτες ενεργοποίησης) όπως η α αλυσίδα του υποδοχέα της IL-2 ή CD25 (αύξηση της συγγένειας του υποδοχέα). CD40L παρέχει βοήθεια στα Β κύτταρα και στα Μακροφάγα. Πολλαπλασιασμός. Απαραίτητη η Αg διέγερση. Επάγεται κυρίως από την IL-2 και από την ΙL-15 που παράγεται από APCs. Ένα μητρικό CD8+ κύτταρο μπορεί να δώσει μέχρι 50.000 απογόνους. Τα CD4+ δίνουν λιγότερους απογόνους. Ο ρυθμός πολλαπλασιασμού είναι 6h. Πειράματα με διαγονιδιακά ποντίκια. Διαφοροποίηση σε Δραστικά κύτταρα/μνημονικά κύτταρα Διαφοροποιημένα δραστικά CD4+ κύτταρα παράγουν διαφορετικές ομάδες κυτταροκινών (Th1, Th2, Th17). Τα CD8+ διαφοροποιούνται σε CTLs.
Στάδια Τ ενεργοποίησης (2) Μνημονικά κύτταρα. Συγκεντρώνονται κυρίως σε βλεννογόνους. Ο αριθμός τους αυξάνει με την ηλικία. Εκφράζουν σε υψηλά επίπεδα χαρακτηριστικά μόρια όπως CD44 και ιντεγκρίνες. Βρίσκονται σε κατάσταση ηρεμίας και δεν πολλαπλασιάζονται εκτός αν συναντήσουν Ag. Για την επιβίωση των CD8+μνημονικών κυττάρων είναι απαραίτητη η IL-15. Εξασθένηση της ανοσοαπάντησης. Η εξάλειψη του Ag και σαν συνέπεια η έλλειψη παραγόντων που διεγείρουν τα δραστικά Τ κύτταρα έχει ως αποτέλεσμα τον κυτταρικό θάνατο μέσω απόπτωσης. Η ανοσοαπόκριση εξασθενεί, επίσης, μέσω της έκφρασης ανασταλτικών υποδοχέων στα ενεργοποιημένα Τ κύτταρα.
Ενεργοποίηση των Τ κυττάρων
Συνδιεγέρτες και Τ κυτταρική ενεργοποίηση Για τη διέγερση των Τ κυτ είναι απαραίτητα 2 µηνύµατα. S1= διέγερση του TCR από το MHC-Ag. S2= ενεργοποίηση µη ειδικών επιφανειακών µορίων, συνδιεγερτικών. Το CD28είναι το κατ εξοχήν και το καλύτερα χαρακτηρισμένο συνδεργιετικό μόριο. Οι συνδέτες του Β7-1και Β7-2εκφράζονται στα APCs*(DCs, Mφ, B κύτ). Η έκφραση των Β7 αυξάνει από μικροβιακά προϊόντα όπως οι ενδοτοξίνες και από κυτταροκίνες που παράγονται κατά τη φάση της φυσικής ανοσίας (IFN). Το CD28 εκφράζεται στο 95% των Τ κυττάρων και είναι απαραίτητο για την πλήρη ενεργοποίηση τους, αυξάνει την παραγωγή της IL-2 και συμβάλει στην επιβίωση των Τ κυττάρων επάγοντας την έκφραση της αντιαποπτωτικής πρωτεΐνης Bcl-x. Στην οικογένεια του CD28ανήκουν τα μόρια ICOS(Inducible costimulator) και το CTLA-4που εκφράζεται σε ενεργοποιημένα κύτταρα.to CTLA-4 αναγνωρίζει επίσης τα μόρια Β7 αλλά αντίθετα από το CD28 επάγει μηνύματα τερματισμού της ενεργοποίησης. *Τα Β7 εκφράζονται μόνο στα επαγγελματικά APCs. Αν ο TCRαναγνωρίσει αντιγονικό πεπτίδιο απουσία Β7 δεν λαμβάνει το 2 ο μήνυμα. Στην περίπτωση αυτή αναπτύσσεται ανέργεια.
Η α αλυσίδα του υποδοχέα της IL-2 εκφράζεται µόνο στα διεγερµένα Τ κύτταρα. Η συγγένεια του υποδοχέα αυξάνεται κατά 100 φορές, εξασφαλίζοντας ότι µόνο τα ενεργοποιηµένα Τ κύτταρα απαντούν στην IL-2. h
-Τα δύο μηνύματα είναι απαραίτητα για την παραγωγή της IL-2 (d, e). -Αν τα Τ κύτταρα δεχθούν ένα μόνο μήνυμα (a, b) τότε δεν παράγουν IL-2, αλλά εγκαθίσταται ανέργεια (c).
Eξασθένιση της ανοσοαπόκρισης Τα ενεργοποιηµένα Τ κύτταρα εκφράζουν τον αποπτωτικό υποδοχέα FasL.
Eξασθένιση της ανοσοαπόκρισης Μηχανισµοί δράσης του ανασταλτικού υποδοχεά CTLA-4
Διασταυρούμενη παρουσίαση Ag στα CD8+ κύτταρα Mη επαγγελματικά APCsδεν εκφράζουν συνδιεγέρτες (B7) άρα δεν μπορούν να ενεργοποιήσουν παρθένα Τ κύτταρα. Μολυσμένα με ιούς μη επαγγελματικά APCs φαγοκυτταρώνονται από DCs. Τα ιικά αντιγόνα μεταφέρονται στο κυτοσόλιο και παρουσιάζονται μέσω MHC I στα CD8+ Τ κύτταρα.
Ενεργοποίηση CD8+Τ κυττάρων DCsέχουν κεντρικό ρόλο στην ενεργοποίηση των CD8+. Tα CD4+παρέχουν το 2 ο μήνυμα σε ασθενείς Τ κυτταρικές απαντήσεις (υποκλινικές λοιμώξεις, καρκινικούς όγκους) Κυτταροκίνες CD40/CD40L
Ενεργοποίηση CD8 + T κυττάρων Role of costimulation and helper T cells in the differentiation of CD8 + T lymphocytes. Differentiation of naive CD8 + T cells into effector cytotoxic T lymphocytes (CTLs) requires antigen recognition (signal 1) and additional stimuli such as costimulators or cytokines expressed by professional antigen-presenting cells (APCs) (A) or by cytokines produced by CD4 + helper T cells (B). CD4 + helper T cells may also activate APCs and make them able to stimulate CTL development, for example, by stimulating expression of costimulators or cytokines (C).
Διαφοροποίηση των CD8+ σε CTL Παραγωγή λυτικών πρωτεϊνών Περφορίνη Θρυμματίνες (granzymes) Παραγωγή κυτταροκινών IFN-γ TNF
CTLs επί τω έργω
Η Τ ανοσοαπάντησημε μια ματιά Εντοπισμός και αναγνώριση του Ag από τα Τ κύτταρα. Ανταπόκριση των κατάλληλων Τ κυττάρων (CD4 ή CD8) ανάλογα με τα MHC (IΙή Ι) που παρουσιάζουν το Ag πεπτίδιο. Απάντηση σε βλαβερά Ag αλλά όχι σε εαυτά εξασφαλίζεται μέσω των συνδιεγερτικών μορίων (2 ο μήνυμα). Εξασθένηση της ανοσιακής απάντησης.
Μετάδοση μηνύματος από τον TCR
Μετάδοση μηνύματος από τον TCR H ενεργοποίηση του TCR πυροδοτεί σειρά βιοχημικών διεργασιών με στόχο την συντονισμένη ενεργοποίηση γονιδίων τα προϊόντα των οποίων διαμεσολαβούν τις λειτουργίες των ενεργοποιημένων Τ κυτ. 1. Το πλέον πρώιμο γεγονός είναι η δημιουργία της ανοσολογικής σύναψης όπου επιτυγχάνεται ο σύνεγγυς και διατεταγμένος εντοπισμός των απαραίτητων για την μετάδοση μηνύματος μορίων, TCR-CD4/8-CD3-ζ και των υπεύθυνων ενζύμων και πρωτεϊνών συναρμογής (adaptors). 2. Τα κύρια σηματοδοτικά μονοπάτια που πυροδοτούνται από τον TCR είναι: PLC-γ1 Ras Ca++-καλμοδουλίνης. 3. Ενεργοποίηση μεταγραφικών παραγόντων. Οι ΜΠ συνεργάζονται για τη μεταγραφική ενεργοποίηση γονιδίων κυτταροκινών.
Immunological Reviews 2009 Vol. 229: 27 40 Σχηματική παρουσίαση της IS (SMAC supermolecular activation cluster)
Πρώιμα γεγονότα στην Τ κυτταρική ενεργοποίηση
Πρώιμα γεγονότα, p-tyr (Κινάσες τυροσίνης είναι ένζυµα που καταλύουν την αντίδραση φωσφορυλίωσης καταλοίπων tyr σε διάφορα πρωτεϊνικά υποστρώµατα) Η Lckείναι κινάση tyr που είναι συνδεδεμένη με τα μόρια CD4/CD8.Η σύνδεση του TCR με το MHC-Agκαι η παράλληλη σύνδεση του CD4/CD8 με την μη πολυμορφική περιοχή των MHC μορίων ενεργοποιεί την Lck που φωσφορυλιώνει τα ΙΤΑΜςτης ζαλυσίδας και του CD3. Οι φωσφορυλιωμένες tyr της ζαλυσίδας αποτελούν σημεία αγκυροβόλησης της κινάσης ZAP-70η οποία φωσφορυλιώνεται από την Lck και ενεργοποιείται.
Πρώιμα γεγονότα, p-tyr Η ΖΑΡ-70 φωσφορυλιώνει πρωτεΐνες συναρμογής(adaptors). (οι πρωτεΐνες συναρμογήςδεν έχουν ιδία ενζυμική δραστικότητα έχουν όμως μοτίβα αγκυροβόλησης διαφόρων ενζύμων με περιοχές SH2, SH3, PTB, PH) Κύρια πρωτεΐνη συναρμογής που φωσφορυλιώνεται από την Κύρια πρωτεΐνη συναρμογής που φωσφορυλιώνεται από την ZAP-70 είναι η LATπου αποτελεί σημείο αγκυροβόλησης πρωτεϊνών συναρμογήςκαι ενζύμων με SH2 περιοχές. Μεταξύ αυτών είναι η φωσφολιπάση γ (PLC-γ)ένζυμο κλειδί για την περαιτέρω σηματοδότηση και οι πρωτεΐνες συναρμογής SLP-76 και Grb-2.
Τoσηματοδοτικόμονοπάτι μονοπάτι Ras
Τoσηματοδοτικόμονοπάτι μονοπάτι του Ca++
Τoσηματοδοτικόμονοπάτι μονοπάτι του Ca++ Η ZAP-70p-λυώνει την PLC-γ1 που υδρολύει το μεμβρανικό λιπίδιο διφωσφορική φωσφατιδύλινοσιτόλη 4,5 (ΡΙΡ 2 )με αποτέλεσμα την παραγωγή δύο παραγώγων της 3- φωσφορικής ινοσιτόλης (ΙΡ3)και της διακυλγλυκερόλης (DAG). Η ΙΡ3 προσδένεται σε υποδοχείς του ενδοπλασματικού δικτύου με αποτέλεσμα την απελευθέρωση ιόντων Ca++ από ενδοκυττάριες αποθήκες Ca++. Επίσης ανοίγουν τα μεμβρανικά κανάλια ασβεστίου προκαλώντας εισροή εξωκυττάριου Ca++.
Ενεργοποίηση ΜΠ Intracellular signaling events during T cell activation. Binding of the TCR and coreceptors to peptide-mhc complexes on the antigenpresenting cell (APC) initiates proximal signaling events, which result in phosphorylation of the ζ chain, binding and activation of ZAP-70, phosphorylation of adapter proteins, and activation of various cellular enzymes. These enzymes then activate transcription factors that stimulate the expression of various genes involved in T cell responses.
Ενεργοποίηση ΜΠ
Ενεργοποίηση ΜΠ Οι σηματοδοτικές οδοί που πυροδοτούνται από τον TCR καταλήγουν στην ενεργοποίηση ΜΠ όπως του NFAT, NFkB,AP-1 που προσδένονται σε ειδικές θέσεις των επαγωγέων διαφόρων γονιδίων και διεγείρουν την έκφρασή τους. NFATΑπαραίτητος για τη μεταγραφή των IL-2, IL-4 και TNF. Βρίσκεται p-λυωμένος στο κυτταρόπλασμα στην ανενεργή του μορφή. Μετά από από-p-λύωση μετατοπίζεται στον πυρήνα όπου σε συνεργασία με άλλους ΜΠ διεγείρει επαγωγείς γονιδίων. Η ενεργοποίηση του NFAT αναστέλλεται από την κυκλοσπορίνη που προσδένεται στην πρωτεΐνη κυκλοφιλίνη και το σύμπλοκο αναστέλλει την ενεργοποίηση της καλσινευρίνης. Η κυκλοσπορίνη χρησιμοποιείται για την αναστολή αντιδράσεων έναντι μοσχευμάτων. ΑΡ-1 διμερές, από Fos και c-jun σε διάφορες ισομορφές, συνεργάζεται με τον NFAT. NFκΒ σε εν ηρεμία Τ κύτ βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα συνδεδεμένος με τον IκΒ. Η ενεργοποίηση του TCR επιφέρει την p-λυώση του ΙκΒ με αποτέλεσμα την αποδόμησή του και την απελευθέρωση του NFκΒ που μετατοπίζεται στον πυρήνα.
Ανασκόπηση οδών ενεργοποίησης των Τ κυτ TCR-CD4/8CD4/8 ITAM p Lck p IP3 ER Ca++ Ca++Calm Cn -p NFAT p PLC-γ1 PIP2 DAG PKC NFkB ZAP-70 LAT Allosteric p SLP-76 GDP/GTP Grb-2 Sos Ras vav Rac GDP/GTP Raf MEK1/2 Erk JNK p c-jun c-jun+fos = AP-1 ΙL-2 Elk Fos Allosteric p p p αυτοφωσφορυλίωση p Φωσφορυλίωση Αγκυροβόλιο Μπλε: µόριο συναρµογής
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. Ενεργοποίηση των Τ κυττάρων». 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/.