Johan Dahlin
9d186a13b2
22 KiB
4. Förvärvad immunitet, aktivering och effektorfunktioner.pdf
OCR Transcript
- Pages: 55
- OCR Engine: pymupdf
- Quality Score: 1.00
Page 1
Förvärvad immunitet: T-celler och B-celler: Aktivering och effektorfunktioner Davide Angeletti Avd för mikrobiologi och immunologi Davide.angeletti@gu.se Sidhänvisningar Wold/Mölne: Kap 4-6, kap 7 s. 96-99 Abbas: T-celler: Kap 5-6, B-celler och antikroppar: Kap 7-8 Om inget annat anges är bilderna hämtade från Janeway, ”Immunobiology”, Garland Science
Page 2
Innehåll i dagens föreläsning • Hur migrerar T-celler, B-celler och dendritiska celler i kroppen? T-celler: • Översikt • Hur aktiveras T-celler? • Hur bildas olika typer av hjälpar T-celler? • Vilka effektorfunktioner har T-celler? B-celler och antikroppar: • Översikt • Hur aktiveras B-celler? • Vilka effektorfunktioner har antikroppar?
Page 3
Blodcirkulation Benmärg Thymus Lymfnod Perifer vävnad Afferent lymfkärl Efferent lymfkärl Mjälte
Page 4
Antikroppars struktur •Den ickevariabla delen av tunga kedjan finns i fem varianter (isotyper): IgD, IgM, IgG, IgA, IgE •Den ickevariable delen av lätta kedjan finns i två varianter: lambda () och kappa ().
Page 5
T cells receptorn liknar en ”arm” hos en antikropp
Page 6
Klonal selektion Den genetiska rekombineringen gör så att varje individ får en pool av B- och T-celler med receptorer som har olika antigenspecificitet Självreaktiva celler elimineras under utvecklingen av cellerna. 3.Endast den B- eller T-cell som är specifik för visst främmande antigen aktiveras. 4.Den antigenspecifika cellen delar sig och ger upphov till en klon av celler med identisk antigen- specificitet. 1. 2. Sker i frånvaro av främmande antigen Sker i närvaro av främmande antigen Rekombinering och klonal selektion
Page 7
Blodcirkulation Benmärg Tymus Lymfknuta Perifer vävnad Afferent lymfkärl Efferent lymfkärl Mjälte
Page 8
- Efferent lymfa
- Blod- cirkulation Vissa T-celler hjälper B-celler i lymfknutan Abbas, ”Cellular and molecular immunology”, 6th ed, Saunders
Migration hos dendritiska celler, B-celler och T-celler i kroppen Migrationen styrs av uttrycket av homing- och kemokinreceptorer på cellerna (L-selektin, CCR7 mfl) Perifer vävnad Lymfknuta Perifer vävnad
Page 9
T-celler
Page 10
Benmärg Thymus Thymus Perifera lymfoida organ Vävnad T-cellens liv Aktivering Effektorfunk. Th Attack mot infektioner Rekombinering av T- cellsreceptorgener Positiv och negativ selektion Omogna T-celler Celler differentierar till cytotoxiska, hjälpar eller ”naturliga” Treg T-celler Naiva T-celler Effektor T-celler
- minnes T-celler
Hjälpar T-celler differentierar
till Th1, Th2, Th17, TFH eller
”inducerade” Treg T-celler
Page 11
Naiva T-celler och dendritiska celler möts i lymfknutorna Plasma cell zone Germinalcentrum Dendritiska celler som bär antigen Afferenta lymfkärl Efferenta lymfkärl Effektor T-celler och ej aktiverade naiva T-celler Naiva T-celler 1. 2. 3. HEV= High Endothelial Venules Germinalcentrum
Page 12
T-cellsaktivering i lymfknuta 1. 2. HEV= High Endothelial Venules i cortex Uttrycker adhesionsmolekyler och kemokiner som receptorer på naiva T- och B-celler binder till
Page 13
Klonal selektion och differentiering till effektorceller
Page 14
- Dendritisk cell tar upp extracellulärt antigen, bryter ned det i fagolysosomer och presenterar det på MHC II
- Dendritisk cell aktiverar T-cellen mha 2 signaler + cytokiner:
Signal 1: MHC II + peptid
Signal 2: Costimulering (CD80/86 på DC + CD28 på T-cell)
Cytokiner: • IL-2 (autokrint) • Andra cytokiner som styr differentieringen av hjälpar T-cellerna till Th1, Th2, Th17, TFH, Treg Aktivering av naiv hjälpar T-cell (CD4+) Uttryck av costimuleringsmolekyler på DC orsakas av att PAMPs binder till PRRs på DC
Page 15
- Dendritisk cell tar upp extracellulärt antigen, bryter ned det i fagolysosomer och presenterar det på MHC II
- Dendritisk cell aktiverar T-cellen mha 2 signaler + cytokiner:
Signal 1: MHC II + peptid
Signal 2: Costimulering (CD80/86 på DC + CD28 på T-cell)
Cytokiner: • IL-2 (autokrint) • Andra cytokiner som styr differentieringen av hjälpar T-cellerna till Th1, Th2, Th17, TFH, Treg 3) T-cellen delar sig och bildar effektor T-celler och minnes T-celler. (Vissa minnes T-celler bildas även från effektor T-celler.) Aktivering av naiv hjälpar T-cell (CD4+) Uttryck av costimuleringsmolekyler på DC orsakas av att PAMPs binder till PRRs på DC Brist på costimulering T-cellen blir anergisk
Page 16
Kräver två signaler samt cytokiner: Aktivering av naiva T-celler i perifera lymfoida organ CD80 och CD86 = B7-molekyler 1) T-cellsreceptorer binder till peptid-MHC-komplex
på dendritisk cell
2) Costimuleringssignaler skickas via
CD28 (T-cell) + CD80/86 (dendritisk cell)
Cytokiner:
• IL-2 från hjälpar T-celler driver delning hos både
hjälpar T-celler och cytotoxiska T-celler.
• Cytokiner från bla antigenpresenterande celler
orsakar differentiering av hjälpar T-celler till Th1, Th2,
Th17, TFH och inducerade Tregs.
CD4/CD8 stabiliserar bindningen mellan T-cellsreceptor och
MHC-peptidkomplex.
3
Page 17
”Immunologisk synaps” – kontakten mellan T-cell och antigenpresenterande cell •Signal 1 och 2 – krävs för aktivering av naiv T-cell •CD4/CD8 stabiliserar interaktionen mellan T-cellsreceptor och MHCII/I-molekyl •Övriga signaler (CD40/CD40L mfl) – bidrar till aktiveringen •LFA-1 + ICAM-1/2 samt LFA-3 + CD2: adhesionsmolekyler som håller ihop synapsen APC 1 CD40 L CD4+ hjälpar T-cell 2 Adapted from: www.immunopaedia.org
Page 18
Apoptiskt kroppseget material + Migration + T Kroppsegen-peptid specifik T cell T + T Mikrob Migration mha CCR7 +++ T T T T Mikrob-peptid specifik T cell DC Costimulatoriska molekyler Påminnelse: PAMPs stimulerar dendritiska celler att uttrycka costimuleringsmolekyler Anergi •Anergi = cellerna försätts i ett inaktivt tillstånd där de ej svarar på stimulering •Endast professionella antigenpresenterande celler uttrycker costimuleringsmolekyler efter interaktion med PAMPs. •Uttrycket av costimuleringssignaler hos antigenpresenterande celler ökar ytterligare genom interaktion med T-celler.
Page 19
Th cell Th1 Th2 iTreg Th17 TFH IL-21 + IL-6 IFN- IL-4 IL-21 IL-17 IL-10, TGF- • Hjälper makrofager att fagocytera och döda mikrober • Hjälper B-celler att producera antikroppar (ffa IgG – opsonisering) Försvar mot parasitinfektioner (Bidrar till allergier) Försvar mot ffa intracellulära infektioner •Aktiverar eosinofiler. •Stimulerar peristaltiken •Hjälper B-celler att producera IgE, som hjälper mastceller att aktiveras. •Hjälper B-celler att producera antikroppar i germinalcentrum. Försvar mot ffa extracellulära infektioner. Försvar mot ffa extracellulära infektioner •Rekryterar neutrofiler (via IL-8) •Ökar produktionen av antimikrobiella peptider. •Hjälper B-celler att producera antikroppar (ffa IgA – neutralisation) Bromsar immunsvar •Hämmar funktionen hos T- celler och andra immunceller Cytokiner styr T cells differentiering Olika typer av infektioner DC producerar olika typer av cytokiner olika effektor T hjälparceller bildas producerar olika effektorcytokiner DC
Page 20
- Hjälpar T-celler (Th): Th1: Hjälper makrofager att fagocytera och döda patogener Hjälper B-celler att producera antikroppar som hjälper till vid fagocytos
Th2: Hjälper B-celler att producera antikroppar mot parasiter (och allergener) Aktiverar eosinofiler och mastceller
Th17: Hjälper neutrofiler att hitta till inflammerad vävnad Ökar produktionen av antimikrobiella peptider Hjälper B-celler att producera antikroppar TFH (Follikulära hjälpar T-celler): Hjälper B-celler att producera antikroppar i
germinalcentrum i sekundära lymfoida organ
Effektorfunktioner hos T-celler Olika infektioner bekämpas av olika typer av T-celler:
Page 21
Påminnelse: Antigenresentation på MHC I och MHC II •MHC I: Presenterar ffa peptider från cytoplasman (intracellulära mikrober) – kan aktivera CD8+ cytotoxiska T-celler •MHC II: Presenterar ffa peptider från fagosomer (extracellulära mikrober) – kan aktivera CD4+ hjälpar T-celler
Page 22
- Dendritisk bryter ned antigen i cytoplasman och presenterar det på MHC I
- Dendritisk cell aktiverar T-cellen mha 2 signaler:
Signal 1: MHCI + peptid
Signal 2: Costimulering (CD80/86 på DC + CD28 på T-cell)
Cytokiner: IL-2 (parakrint - från aktiverade hjälpar T-celler) Aktivering av naiv cytotoxisk T-cell Uttryck av costimuleringsmolekyler på DC orsakas av:
- PAMPs binder till PRRs på DC
- Tidigare interaktion mellan hjälpar T-cell och DC
Page 23
- Dendritisk bryter ned antigen i cytoplasman och presenterar det på MHC I
- Dendritisk cell aktiverar T-cellen mha 2 signaler:
Signal 1: MHCI + peptid
Signal 2: Costimulering (CD80/86 på DC + CD28 på T-cell)
Cytokiner: IL-2 (parakrint - från aktiverade hjälpar T-celler) 3) T-cellen delar sig och bildar effektor T-celler och minnes T-celler (Vissa minnes T-celler bildas även från effektor T-celler.) Brist på costimulering T-cellen blir anergisk Aktivering av naiv cytotoxisk T-cell Uttryck av costimuleringsmolekyler på DC orsakas av:
- PAMPs binder till PRRs på DC
- Tidigare interaktion mellan hjälpar T-cell och DC Vissa virus kan dock ge en så stark signal 1 att signal 2 och cytokiner ej behövs för att aktivera cytotoxiska T-celler.
Page 24
Effektorfunktioner hos cytotoxiska T-celler (CD8+) Kill cells infected with viruses/ bacteria or tumour cells Tumours En cytotoxisk T cell kan endast döda en cell om den känner igen mikrobiella peptider eller tumörspecifika peptider som presenteras på målcellens MHC I-molekyler Targets
Page 25
Hur dödar cytotoxiska T-celler?
- Känner igen målcell via interaktion mellan T-cellsreceptor och MHC I + peptid.
- Proinflammatoriska cytokiner i inflammerad vävnad gör den cytotoxiska effektor T-cellen redo att döda (”armed cytotoxic T cell”).
- Dödar målcellen mha: A) Perforin + granzym (viktigast) B) Fas Ligand (activerad cytotoxisk T-cell) + Fas (målcell) C) Cytokiner (TNF, lymfotoxin, IFN-) Apoptos
Page 26
Hur dödar cytotoxiska T-celler? 1. 2. 3. Perforin Granzymer FasL (aktiverad T-cell) + Fas (målcell) TNF Lymfotoxin IFN- (indirekt verkan) MHCI MHCI MHCI Adapted from Mak & Saunders, ”Primer to the immune response”
Page 27
Centrering av granule hos cytotoxiska T-celler
Page 28
- Hjälpar T-celler (Th): Th1: Hjälper makrofager att fagocytera och döda patogener Hjälper B-celler att producera antikroppar som hjälper till vid fagocytos
Th2: Hjälper B-celler att producera antikroppar mot parasiter (och allergener) Aktiverar eosinofiler och mastceller
Th17: Hjälper neutrofiler att hitta till inflammerad vävnad Ökar produktionen av antimikrobiella peptider Hjälper B-celler att producera antikroppar TFH (Follikulära hjälpar T-celler): Hjälper B-celler att producera antikroppar i
germinalcentrum i sekundära lymfoida organ
- Cytotoxiska T-celler (CTLs): Dödar virusinfekterade celler och tumörceller
- Regulatoriska T-celler (Treg): Bromsar immunsvar mot självantigener, allergener, patogener mm Effektorfunktioner hos T-celler Olika infektioner bekämpas av olika typer av T-celler:
Page 29
Olika aktiveringskrav för naiva T-celler versus effektor och minnes T-celler • Naiva T-celler kräver costimulering för att aktiveras. • Effektor T-celler och minnes T-celler kan aktiveras mha mycket liten/ingen costimulering – dvs professionella antigenpresenterande celler krävs ej. • Aktivering av effektor och minnes T-celler går snabbare än aktivering av naiva T-celler. Costimulering minskar aktiveringstiden ytterligare.
Page 30
B-celler och antikroppar
Page 31
Rekombinering av B- cellsreceptorgener Negativ selektion Aktivering Klonal selektion B-cellens liv Benmärg Benmärg Perifera lymfoida organ Benmärg Perifera lymfoida organ Vävnad Antikroppsproduktion Omogna B-celler Omogna B-celler Naiva B-celler Effektor B-cell = plasmacell Antikropparna sprids i blodet och vävnaderna
- Minnes B-celler
Page 32
Plasma cell zone Germinalcentrum Lösligt antigen Afferenta lymfkärl Efferenta lymfkärl Plasmaceller och naiva ej aktiverade B- celler Naiva B-celler Naiva B-celler, antigen och effektor hjälpar T-celler möts i lymfknutorna HEV= High Endothelial Venules 1. 2. 3. Germinalcentrum
Page 33
Aktivering av naiv hjälpar T-cell:
- Dendritisk cell tar upp, bryter ned och presenterar extracellulärt antigen på MHC II
- Dendritisk cell + MHC II + peptid (signal 1) + costimuleringssignaler (signal 2) + cytokiner aktiverar hjälpar T-cell Aktivering av naiv B-cell av T-cellsberoende antigen:
- B-cell binder antigen via sin ytbundna antikropp (signal 1)
- B-cellen tar upp antigenet mha sin antikropp, bryter ned och presenterar antigenet på MHCII
- Aktiverad hjälpar T-cell binder via sin T-cellsreceptor till MHC II-peptid på B-cellen
- Den aktiverade hjälpar T-cellen ger costimulering till B-cellen via CD40L + CD40 (signal 2)
- T-cellen utsöndrar cytokiner som aktiverar B-cellen och styr isotypswitch mm (cytokiner/signal 3)
- B-cellen delar sig och bildar plasmaceller och minnes B-celler. (via germinalcentrum reaktion)
Hela processen: Aktivering av naiva hjälpar T-celler och naiva B-celler Brist på costimulering anergi
Page 34
•Vissa antigener med repetitiv struktur (polysackarider, glykolipider etc) kan aktivera B- celler utan hjälp av T-celler = T-cellsoberoende antigener (tymusoberoende antigener) •Antigenet binder då till många receptorer på B-cellen samtidigt, vilket ger en stark aktiveringssignal till cellen. •T-cellsoberoende antigener ger sämre/inget B-cellsminne och antikroppar med sämre affinitet. Ni får lära er mer om T-celloberoende antigener på termin 5! Aktivering av naiv B-cell av T-cellsoberoende antigen
Page 35
B-cellen fungerar som APC för den hjälpar T-cell som ska ge den costimulering •T-cellen ger B-cellen antigenspecifik hjälp men B-cellen och T-cellen kan känna igen olika epitoper från samma antigen/mikroorganism. •Möjliggör att B-celler som producerar antikroppar som är specifika för andra typer av molekyler än proteiner kan få T-cellshjälp. .
Page 36
Aktivering av B-cell i lymfknuta 1. 2. 1. B-celler kommer in i lymfknutan via HEV i T-cellsområdet 2. Om B-cellerna möter ett antigen som de kan binda till och om de får costimulering från hjälpar T-celler så bildas ett primärt foci av B-celler som delar sig i T-cellsområdet. Antikroppar med låg affinitet produceras. 3. Vissa av B-cellerna vandrar därefter mot B- cellsområdet 4. B-cellerna bildar germinalcentrum i B- cellsområdet. Antikroppar med högre affinitet produceras. Germinalcentrum Primärt foci
Page 37
Germinalcentrumreaktionen Somatiska hypermutationer – punktmutationer som ger ökad variation i antikroppens variabla delar Affinitetsmognad – selektion av antikroppar med hög affinitet för antigen Isotype switch – sker i germinalcentrum oberoende av affinitetsmognaden. Styrs av cytokiner från bla hjälpar T-celler. + FDC = Follikulära dendritiska celler TFH = Follikulära hjälpar T-celler
Page 38
Somatiska hypermutationer Möss immuniserade med en hapten kopplad till ett bärarprotein:
Page 39
Isotype switch En rekombinerad variabel del kan användas till olika konstanta delar.
Page 40
•Under ett immunsvar producerar en viss B-cell först IgM och IgD, men växlar sedan till övriga isotyper. Isotypval styrs av cytokinsignaler från bla T- hjälparceller. •Varje isotyp har specifika effektorfunktioner IgG1-4 IgA1-2 Antikropparnas Isotyper
Page 41
Germinalcentrumreaktionen Bildning av långlivade plasmaceller och minnes B-celler som kan producera antikroppar av olika isotyper med hög affinitet Somatiska hypermutationer – punktmutationer som ger ökad variation i antikroppens variabla delar Affinitetsmognad – selektion av antikroppar med hög affinitet för antigen Isotype switch – sker i germinalcentrum oberoende av affinitetsmognaden. Styrs av cytokiner från bla hjälpar T-celler. + FDC = Follikulära dendritiska celler TFH = Follikulära hjälpar T-celler
Page 42
Plasmaceller Kortlivade plasmaceller: •Half-life 3-5 dagar •Har inte deltagit i processerna i germinalcentrum •Producerar IgM antikroppar med låg affinitet Långlivade plasmaceller: •Har deltagit i processerna i germinalcentrum •Producerar IgA, IgG eller IgE antikroppar med hög affinitet •Migrerar till medullan i lymfknutan, till benmärgen, till mjälten eller till slemhinnan där de producerar antikroppar som kommer ut i kroppsvätskorna •Kan producera antikroppar i flera månader utan restimulering med antigen ”Superlånglivade plasmaceller”: •Kan producera antikroppar i flera år utan restimulering med antigen
Page 43
Antikropparnas effektorfunktioner •Neutralisation (alla isotyper) •Agglutination (IgM, IgA dimer) •Komplement aktivering (IgM, IgG1, IgG3) •Opsonisering (IgG1, IgG3) •ADCC (antibody dependent cellular cytotoxicity) (IgG1, IgG3, IgE) IgG1-4 IgA1-2
Page 44
Neutralisation Antikroppar förhindrar att patogener och toxiner binder till, infekterar och skadar celler. Alla isotyper Maket al., ”Primer to the immune response” or toxin
Page 45
Agglutination Antikroppar klumpar ihop antigener. IgM, IgA http://classes.midlandstech.com/carterp/Courses/bio225/chap18/ss3.htm IgM pentamer IgA dimer
Page 46
Komplementaktivering Antikroppar kan aktivera komplementsystemet via den klassiska vägen. IgM och IgG •Opsonization •Inflammation •Lysis of bacteria
Page 47
Opsonisering Opsonisering medieras av: •Antikroppar (ffa IgG) – binder till Fc- receptorer på fagocyter •Komplementfaktorer – binder till komplementreceptorer på fagocyter Underlättar fagocytos • Opsonisering är särskilt viktigt för att underlätta fagocytos av kapslade bakterier.
Page 48
Fc-receptorer
http://www.sinobiological.jp/Fc-Receptor-Proteins-a-72.html
• Fc-receptorer: Binder till IgG. Finns bla på makrofager, neutrofiler, NK-celler och
dendritiska celler. Medierar bla fagocytos och ADCC.
• Fc-receptorer: Binder till IgE. Finns bla på mastceller, eosinofiler och basofiler.
Medierar cellaktivering/degranulering.
• Fc-receptorer: Binder till IgA. Finns bla på makrofager, neutrofiler, eosinofiler. Relativt okända funktioner.
Fagocytos, immunreglering?
• Fc/µ-receptorer: Binder till IgA och IgM. Finns bla på makrofager och B celler. Medierar fagocytos.
• Fcµ-receptorer: Binder till IgM. Relativt okända funktioner.
• Olika Fc-recptorer (FcR) binder
specifikt till olika isotyper och
subklasser av antikroppar.
• Olika celltyper uttrycker olika Fc-
receptorer.
Page 49
Antibody dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) •NK-celler och eosinofiler kan döda stora patogener, virusinfekterade celler och tumörceller som är täckta av antikroppar genom att binda till antikropparna mha sina Fc-receptorer . •Immuncellerna utöndrar lytiska substanser från sina granule vilka dödar målcellen. IgG – NK celler IgE- eosinofiler
Page 50
Fc-receptorer på mastceller •Mastceller har Fc-receptorer som kan binda fria IgE-antikroppar med hög affinitet. •Gör mastcellen redo att reagera snabbt på antigener (allergener).
Page 51
IgA och IgM transporteras genom epitelet i slemhinnorna till lumen =sekretoriskt IgA IgA neutraliserar mikrober och toxiner i lumen Mikroorganismer Toxiner
Page 52
•Under ett immunsvar producerar en viss B-cell först IgM och IgD, men växlar sedan till övriga isotyper. Isotypval styrs av cytokinsignaler från bla T-hjälparceller. IgG1-4 IgA1-2 Serum Transport till foster Komplement- aktivering Fagocytos Neutralisation Antibody dependent cellular cytotoxicity Serum, slemhinnor, På naiva B- celler Komplement- aktivering (fagocytos, mikroblysering, cellrekrytering) Agglutination
På naiva B- celler Signalering i naiva celler Slemhinnor Transport till bröstmjölk Neutralisation Agglutination Bundet till mastceller Degranulering, Antibody dependent cellular cytotoxicity Antikropparnas effektorfunktioner
Page 53
Mjälten • Mjälten har inget tillflöde av lymfa. • Mikroorganismer i blodet kan aktivera T- och B-celler i mjälten (vit pulpa). •Gamla röda blodkroppar avlägsnas från blodet i mjälten (röd pulpa).
Page 54
Faser i det förvärvade immunsvaret •Långlivade minnesceller bildas parallellt med effektor T-celler och plasmaceller. Abbas, ”Cellular and molecular immunology”, Saunders Antal specifika lymfocyter
Page 55
Aktivering av B- och T-celler ger klonal expansion av de celler som verkligen behövs. T-hjälpar effektorceller styr immunförsvaret i olika riktningar (hjälper andra immunceller). Cytotoxiska T-effektorceller dödar infekterade celler och tumörceller. Plasmaceller producerar stora mängder antikroppar som cirkulerar med blodet och kan transporteras över epitel. Antikropparna har olika funktioner beroende på isotyp. Viktiga principer att minnas