T lymfocyty J Ochotn T lymfocyty T lymfocyty

T lymfocyty J. Ochotná

T lymfocyty § T lymfocyty patří mezi buněčnou složku antigenně specifických mechanismů, při vývoji opouštějí kostní dřeň a migrují do thymu, kde dozrávají § Existuje několik různých subpopulací T lymfocytů § Podílejí se na regulaci imunitních dějů, při likvidaci virem infikovaných buněk či nádorových buněk § Rozpoznávají antigen zpracovaný a prezentovaný APC; prostřednictvím TCR rozpoznávají komplex MHC gp-antigenní peptid § T lymfocyty jsou po aktivaci stimulovány k pomnožení a diferenciaci v efektorové buňky, část se diferencuje v paměťové buňky

Vývoj T lymfocytů § T lymfocyty vznikají v kostní dřeni a pak migrují do thymu, kde dozrávají ( T lymfocyty), konečná diferenciace probíhá až po aktivaci antigenem zpracovaným a prezentovaným APC § d. T lymfocyty se mohou vyvíjet i mimo thymus (jde o menšinovou populaci) Pluripotentní hematopoetická kmenová buňka Pro-thymocyt – dostává se z kostní dřeně do thymu, kde se začínají přeskupovat geny pro TCR , exprimuje na svém povrchu tzv. pre-TCR (složený z řetězce, pre-TCR a CD 3 komplexu), po té se začínají přeskupovat geny pro TCR Kortikální thymocyt – exprimuje na svém povrchu TCR (složený z řetězců a CD 3) a koreceptory CD 4 a CD 8; v této fázi dochází k selekci autoreaktivních buněk a buněk s nefunkčním TCR Medulární thymocyt (zralá T buňka) – zachovávají si expresi CD 4 či CD 8, usidlují se v sekundárních lymfoidních orgánech

Selekce T lymfocytů § Negativní selekce – eliminace autoreaktivních buněk Pokud thymocyt váže svým TCR dostatečně silně komplex MHCgp s normálními peptidy (z autoantigenů) se kterými se setká na povrchu thymových buněk dostane signály vedoucí k apoptotické smrti buňky PAE buňky (peripherial antigen expressing cells) § Pozitivní selekce – eliminace buněk s nefunkčním TCR Pozitivně selektovány jsou thymocyty, které s nízkou afinitou rozeznávají MHC gp, ty si pak zachovávají expresi CD 4 či CD 8 (váže-li příslušný TCR MHC gp I či II) – tyto zralé T bb. (medulární thymocyty) opouštějí thymus a usidlují se v sekundárních lymfoidních orgánech § 98% pro-thymocytů v thymu během svého vývoje zahyne

Povrchové znaky T lymfocytů § TCR – rozpoznává Ag peptid v komplexu s MHC gp § CD 3 – součást TCR, účast při přenosu signálu § CD 4 nebo CD 8 – koreceptory, napomáhají k vazbě na MHC gp § CD 28 – kostimulační receptor , váže CD 80, CD 86 § CTLA-4 (CD 152) – inhibiční receptor, váže CD 80, CD 86

Subpopulace T lymfocytů § ab-T lymfocyty – mají TCR , většinový typ (95%), k vývoji potřebují thymus, rozeznávají antigeny v komplexu MHC gp-peptid § gd-T lymfocyty – (5%) mohou se vyvíjet i mimo thymus, některé jsou schopny rozpoznat nativní Ag, uplatňují se při obraně kůže a sliznic § Intraepiteliální T lymfocyty § NK-T lymfocyty – rozeznávají komplexy CD 1 molekul s lipidy

ab-T lymfocyty Exprimující koreceptor CD 4 (koreceptor pro MHC gp II) Jde o prekurzory pomocných T buněk (TH), ty lze rozdělit podle produkce cytokinů na : TH 0 – produkují směs cytokinů jako TH 1 a TH 2 TH 1 – IL-2, IFN (pomoc makrofágům) TH 2 – IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 (pomoc B lymfocytům) TH 3 – TGF Treg – regulační T lymfocyty, vznikají v thymu z autoreaktivních lymfocytů, potlačují aktivitu TH 1 a částečně fungují jako TS, potlačování autoreaktivních klonů T lymfocytů

ab-T lymfocyty Exprimující koreceptor CD 8 (koreceptor pro MHC gp I) Jde o prekurzory cytotoxických T buněk (TC), či supresorových T buněk (TS) TC – rozeznávají buňky napadené viry či jinými intracelulárními parazity a některé nádorové buňky TS – potlačují funkce ostatních lymfocytů

TCR § TCR (T cell receptor) se skládá z modulu rozeznávajícího Ag a asociovaného CD 3 komplexu, který je nezbytný pro přenos signálu, je propojen s PTK (Src) § Modul rozeznávající Ag je tvořen 2 řetězci a ( , d), N-terminální části tvoří vazebné místo pro Ag § T lymfocyty ( ) rozeznávají komplex MHC gp-Ag peptid na povrchu APC, při rozpoznání spolupracuje TCR s koreceptory CD 4 (pomáhá vázat MHC gp II) nebo CD 8 (pomáhá vázat MHC gp I) § Aktivace přes TCR a CD 28 vede k proliferaci a diferenciaci v efektorové buňky § CD 28 – receptor kostimulačního signálu, váže ligandy CD 80 a CD 86, které jsou na povrchu APC

Spolupráce TCR s koreceptory CD 4 a CD 8

Vznik TCR § Obdoba s tvorbou BCR § Řetězce a d - odpovídají genovému komplexu Ig. H imunoglobulinů - V, D, J, C segmenty § Řetězce a - odpovídají genům pro L řetězce imunoglobulinů - V, J, C segmenty § Přeskupování genů probíhá podobně jako u BCR a provádějí je shodné rekombinázy § Zdroje variability – kombinace V(D)J, spojovací nepřesnosti, N -úseky, párování 2 řetězců; u genů pro TCR nedochází k somatickým mutacím a afinitní maturaci

TH 1 imunitní odpověď

TH 1 imunitní odpověď – zánětlivá reakce § Základní funkcí TH 1 buněk je spolupráce s makrofágy a jejich přeměna v aktivované, které jsou schopny produkovat NO, pomocí kterého likvidují své intracelulární parazity § Pro přeměnu makrofágů v aktivované jsou nezbytné cytokiny (IFN ) produkované TH 1 buňkami § Aktivované makrofágy secernují některé cytokiny ( IL-1, TNF…), které napomáhají ke stimulaci T buněk a stimulují lokální zánět, který napomáhá potlačení infekce § Vzájemné působení TH 1 buněk a makrofágů je základním mechanismem imunopatologické reakce opožděného typu (DTH- delayed type hypersensitivity)

§ Infikovaný makrofág produkuje fragmenty proteinů pocházející z intracelulárního parazita, některé jsou prezentovány na jeho povrchu pomocí MHC gp II § Makrofágy a dendritické buňky stimulované některými mikroorganismy produkují IL-12 § Prekurzor TH , který rozpozná infikovaný makrofág a obdrží signály přes TCR, CD 28 a receptor pro IL-12 a další adhezivní a signalizační molekuly proliferuje a diferencuje se na efektorové TH 1 buňky, které produkují IFNg a IL-2. § IFNg podporuje přeměnu makrofágů v aktivované IL-2 je autokrinní růstový faktor TH 1 lymfocytů.

Interakce mezi APC a prekurzorem TH

TH 2 imunitní odpověď

TH 2 imunitní odpověď – pomoc B lymfocytům § Základní funkcí TH 2 buněk je spolupráce s B lymfocyty (které byly stimulovány Ag) prostřednictvím cytokinů (IL-4, IL-5, IL-6) a přímého mezibuněčného kontaktu § Pro stimulaci B lymfocytů je většinou potřeba spolupráce mezi APC → TH 2 buňkou → B lymfocytem § V případě tzv. minimálního modelu, pokud se z B lymfocytu stane dobrá APC (CD 80, CD 86), stačí spolupráce mezi TH 2 buňkou → B lymfocytem

§ Prekurzor TH , který rozpozná infikovaný makrofág a dostane signály přes TCR, CD 28, receptor pro IL-4 a receptor pro IL-2 a další adhezivní a signalizační molekuly proliferuje a diferencuje se na efektorové TH 2, které poskytují B lymfocytům pomocné signály pomocí sekretovaných cytokinů IL-4, IL-5, IL-6 a prostřednictvím adhezivních molekul CD 40 L, které se váží se na kostimulační receptor B lymfocytů CD 40 § Interakce mezi CD 40 (B lymfocyt) a CD 40 L (TH 2 buňka) je nezbytná pro zahájení somatických mutací, izotypového přesmyku a vznik paměťových buněk § IL-4, IL-5, IL-6 : stimulace B lymfocytů

Pomoc B lymfocytům § Specifická přímá pomoc B lymfocytům: § TH 2 lymfocyt poskytuje pomoc B lymfocytům, které byly stimulovány stejným Ag, který vyvolal vznik TH 2 § Ke stimulaci sekrece cytokinů TH 2 buňce stačí signál přes TCR (signál přes kostimulační receptor CD 28 již není nutný) § Jeden klon TH 2 buněk může poskytovat specifickou pomoc B lymfocytům různých specifit (musí prezentovat příslušné Ag peptidy pomocí MHC gp II, které rozpoznáváTCR)

Pomoc B lymfocytům § Nepřímá pomoc B lymfocytům („bystander help“): § TH 2 lymfocyt poskytuje pomoc B lymfocytům, které byly stimulovány jiným Ag, než který vyvolal vznik TH 2 § Kontakt mezi TH 2 buňkou → B lymfocytem prostřednictvím adhezivních molekul, sekrece cytokinů, vazba CD 40 -CD 40 L § Nebezpečí aktivace autoreaktivních B lymfocytů

Vzájemná regulace aktivit TH 1 versus TH 2 § Zda se prekurzorové TH lymfocyty budou vyvíjet v TH 1 či TH 2 rozhodne poměr cytokinů IL-12 a IL-4 § IL-12 je produkován makrofágy a dendritickými buňkami stimulovanými některými mikroorganismy § IL-4 je produkován bazofily a mastocyty § Cytokiny produkované TH 1 (hlavně IFN ) inhibují vývoj TH 2 a stimulují vývoj TH 1 (IL-2 stimuluje i TH 2) § Cytokiny produkované TH 2 (IL-4, IL-10) inhibují vývoj TH 1 a stimulují vývoj TH 2 § Vývoj TH 3 je stimulován specifickým cytokinovým prostředím IL-4, IL -10, TGFb; TH 3 produkují TGFb, spolupracují s B lymfocyty v MALT

Imunitní reakce založená na TC

Stimulace cytotoxických T lymfocytů § TC rozeznávají buňky infikované viry či jinými intracelulárními parazity a některé nádorové buňky § Prekurzor TC , který rozpozná komplex MHC gp Iantigenní peptid na povrchu APC přes TCR a dostane signály přes CD 28 proliferuje a diferencuje se na klon zralých efektorových cytotoxických buněk (CTL); toto probíhá za pomoci TH 1 lymfocytů produkujících IL-2 § Efektorové TC jsou rozneseny krevním oběhem do tkání, k aktivaci cytotoxických mechanismů stačí signál přes TCR (signál přes kostimulační receptor CD 28 již není nutný)

§ Profesionální APC jsou dendritické buňky nebo makrofágy, které jsou infikovány virem, nebo pohltili antigeny z odumřelé virem infikované, nádorové nebo stresované buňky § Aby APC mohla aktivovat prekurzor TC , musí být sama stimulována kontaktem s TH buňkami přes CD 40, poté začne dendritická buňka exprimovat CD 80, CD 86 a sekretovat cytokiny (IL-1, IL-12) = přeměna klidové APC v aktivovanou

Efektorové mechanismy TC § Cytotoxická granula obsahující perforin a granzymy (perforin vytváří póry v cytoplazmatické membráně napadené buňky, v některých případech může dojít k osmotické lýze napadené buňky, vytvořenými póry se do buňky dostávají granzymy, které aktivují caspázy, což vede k apoptóze napadené buňky § Fas-ligand (Fas. L) – který se váže na apoptotický receptor Fas (CD 95) přítomný na povrchu mnoha různých bb. (i na povrchu TC) § TNFb

Imunitní odpověď založená na protilátkách

Protilátková reakce vyvolaná: § Antigeny nezávislými na T lymfocytech § Vyvolávají převážně tvorbu Ig. M protilátek § Jedná se zvláště o bakteriální polysacharidy, lipopolysacharidy a polymerní formy protein § Antigeny závislými na T lymfocytech § Reakce na tyto Ag probíhá ve dvou fázích – primární a sekundární odpověď § Tyto reakce mohou být od sebe odděleny či mohou na sebe bezprostředně navazovat § Vyvolávají tvorbu paměťových buněk a vznik vysokoafinních protilátek

Protilátková reakce vyvolaná antigeny závislými na T lymfocytech § Primární fáze protilátkové reakce - při prvním setkání s Ag § Probíhá v sekundárních lymfatických orgánech § Stimulace B lymfocytu vazbou Ag na BCR § Pohlcení Ag APC a jeho prezentace prostřednictvím MHC gp II prekurzorům TH buněk → vznik klonu antigenně specifických TH 2 buněk, které poskytují pomoc příslušným B lymfocytům, což vede k jejich proliferaci, diferenciaci na plazmatické bb (produkují Ab) a na paměťové bb § Plazmatické bb jsou rozneseny oběhovým systémem do organismu (zvláště kostní dřeně) § Protilátky produkované v primární fázi (za 3 -4 dny) jsou Ig. M a mají nízkou afinitu k Ag, s Ag tvoří imunokomplexy § Imunokomplexy jsou zachytávány v sekundárních lymfoidních orgánech na povrchu FDC (folikulárně dendritických bb) – bb prezentující Ag B lymfocytům

Protilátková reakce vyvolaná antigeny závislými na T lymfocytech § Sekundární fáze protilátkové reakce – po rozpoznání Ag na FDC § Vznikne-li dostatečné množství imunokomplexů na FDC a jsou-li rozpoznány paměťovými B lymfocyty § Pod vlivem signálů od FDC (Ag) a TH 2 bb (CD 40 L, cytokiny) dochází opět k proliferaci a diferenciaci B lymfocytů doprovázené somatickými mutacemi → vznik klonů B lymfocytů s novými BCR→ přežívají pouze B lymfocyty s BCR s nejvyšší afinitou k Ag = afinitní maturace protilátek § Dochází také k izotypovému přesmyku, jaké izotypy vzniknou určuje cytokinové prostředí

§ V sekundární fázi imunitní reakce vznikají protilátky s vyšší afinitou k Ag a s jinými efektorovými vlastnostmi závislými na izotypu, vznikají také paměťové bb pro další setkání s Ag § Protilátky v organismu po primární infekci přetrvávají po dlouhou dobu § Kontakt mezi CD 40 (B lymfocyt) a CD 40 L (TH 2 lymfocyt) je nezbytný pro zahájení somatických mutací, izotypového přesmyku a vznik paměťových bb.

Fyziologické imunitní regulační mechanismy

Regulace antigenem § Vyvolání a vyhasnutí imunitní odpovědi § Afinitní maturace B lymfocytů § Udržení imunologické paměti § Antigenní kompetice § Prahová hustota komplexu MHC gp II-Ag na APC

Regulace antagonistickými peptidy § Agonista - antigenní peptid, který vyvolá plnohodnotnou odpověď T buněk (proliferace, diferenciace T H či TC a stimulace efektorových funkcí) § Antagonista - (částečný agonista) peptid strukturně podobný antigennímu peptidu, který vyvolává kvalitativně jinou odpověď T lymfocytů (např. produkce jen některých cytokinů, nebo anergie. . . ) § Negativní signály vyvolané antagonistou mohou překonat pozitivní signály vyvolané agonistou, který je v organismu v nadbytku, toho využívají některé mikroorganismy

Regulace protilátkami § Protilátky kompetují s BCR o antigen (negativní regulátor stimulace B lymfocytů) § Imunokomplexy s Ig. G se váží na B lymfocyt na BCR a Fcg. R, důsledkem je blokování aktivace B lymfocytů § Zatím je nejasný význam regulace pomocí idiotypové sítě

Regulace cytokiny a mezibuněčným kontaktem § § § Interakce APC - T lymfocyt Interakce TH 1 – makrofág Interakce TH 2 – B lymfocyt Vzájemná regulace aktivit TH 1 versus TH 2 Vývoj subpopulací leukocytů § Negativní regulace efektorových lymfocytů: § § § CTLA-4 inhibiční receptor T lymfocytů, váže ligandy CD 80 a CD 86 Inhibiční receptory NK buněk Sebedestrukční interakce apoptotického receptoru Fas s ligandem Fas. L na povrchu aktivovaných T lymfocytů

Regulace cytokiny

Suprese zprostředkovaná T lymfocyty § Vzájemná negativní interakce TH 1 a TH 2 zprostředkovaná cytokiny (TH 2 lymfocyty produkují IL-4 a IL-10, které potlačují imunitní reakce založené na TH 1 buňkách) § CD 8+ TS - supresorové T lymfocyty se zatím nepodařilo izolovat jako samostatnou subpopulaci (částečně identické s TC ) - negativně regulují aktivaci jiných T buněk § Rozpustné supresorové faktory - některé CD 8+ T lymfocyty produkují rozpustnou formu TCR § Klonální eliminace či anergizace T lymfocytů po styku s antigenem na povrchu jiných buněk, než APC (chybí kostimulační signály § Regulační T lymfocyty (Tr 1 CD 4+; podobné TH 3) pomáhají udržet toleranci k autoantigenům

Neuroendokrinní regulace § Některé neurotransmitery působí na leukocyty (noradrenalin) § Přímý kontakt volných nervových zakončení s mastocyty (bolest při degranulaci mastocytů) § Některé endokrinní hormony působí na leukocyty (kortikosteroidy, růstový hormon, thyroxin, endorfiny. . . ) § Leukocyty produkují řadu hormonů (endorfiny, ACTH, TSH, růstový hormon. . . ) § Některé cytokiny působí na nervový systém (IL-1, IL-6, LIF, TNF) § Vliv emocionálního stresu na imunitní systém

Faktory ovlivňující výsledek imunitní odpovědi Tentýž antigen může navodit aktivní imunitní odpověď nebo stav aktivní tolerance, výsledek odpovědi závisí na mnoha faktorech: § Stavu imunitního systému § Vlastnostech antigenu § Dávce antigenu § Způsobu podání

Cytokiny ( tkáňové hormony )

Cytokiny § Regulační proteiny a glykoproteiny produkované leukocyty i jinými buňkami § Základní regulátory imunitního systému § Uplatňují se i mimo imunitní systém (angiogeneze, regenerace tkání, kancerogeneze, ovlivnění řady mozkových funkcí, embryoníální vývoj…) § Cytokiny - sekretované - membránové (zajištěno lokální působení; CD 80, CD 86, CD 40 L, Fas. L. . )

§ Pleiotropní účinek § Působí v kaskádě § Cytokinová síť § Cytokinový systém je redundantní § Působení cytokinů- autokrinní - parakrinní - endokrinní § Jsou označovány jako interleukiny (vyjímka: TNF, lymfotoxin, TGF, interferony, CSF a růstové faktory)

B lymfocyt komunikuje s makrofágem a T lymfocytem pomocí cytokinů

Přehled cytokinů § interleukiny ( IL-1 až IL-23 ) § chemokiny ( IL-8 a příbuzné molekuly ) § interferony ( IFN- , - ) § transformující růstové faktory ( TGF ��, TGF ) § faktory stimulující kolonie ( G-CSF, M-CSF, GM-CSF ) § faktory nekrotizující nádory ( TNF- , lymfotoxin ) § jiné růstové faktory (SCF, EPO, FGF, NGF, LIF )

Rozdělení cytokinů podle funkce a) Prozánětlivé cytokiny (IL-1 a , IL-6, 8, 12, 18, TNF) b) Protizánětlivé cytokiny (IL-1 Ra, IL-4, IL-10, TGF ) c) Cytokiny s aktivitou růstových faktorů hemopoetických bb. ( IL-2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 14, 15, CSF, SCF, LIF, EPO ) d) Cytokiny uplatňující se v humorální imunitě TH 2 ( IL-4, 5, 9, 13 ) e) Cytokiny uplatňující se v buněčně zprostředkované imunitě T H 1 ( IL- 2, 12, IFN , GM-CSF, lymfotoxin ) f) Cytokiny s antivirovým účinkem ( IFN- , IFN- ��, IFN- )

Receptory cytokinů § Jsou složeny ze 2 či 3 podjednotek § Jedna váže cytokin, další asociovány s cytoplazmatickými signalizačními molekulami (protein-kinázami) § Signalizační podjednotka bývá sdílena několika různými cytokinovými receptory – tzv receptorové rodiny § Signalizace přes tyto receptory může vést k proliferaci, diferenciaci, aktivaci efektorových mechanismů či zablokování buněčného cyklu a indukce apoptózy