T lymfocyty, vývoj, povrchové znaky, subpopulace T lymfocytů a jejich funkce

Lymfoidní buňky periferní krve Kmenová buňka – lymfoidní prekurzor T lymfocyty CD3: - Th CD3, CD4 : Th 1 (INF- γ) (pomocné) Th 2 (IL-4) Tr (IL-10, TBF-β) - Tc CD3, CD8 (cytotoxické/supresorové) B lymfocyty CD19, 20 NK buňky CD 16, 56

Funkce LYMFOCYTY: - B lymfocyty- produkce protilátek - T lymfocyty- produkce cytokinů (Th), zabíjení infikovaných buněk (Tc, NK buňky)

Povrchové znaky T lymfocytů CD (cluster of differentiation)= proteinové molekuly na povrchu buněk- určení typu, diferenciačního stadia a dalších charakteristik buněk TCR = receptor pro Ag MHC gp I. a II. třídy

CD CD 3 = přenos signálu z TCR do nitra buňky- asociovaná s TCR CD 4,8 = exprese na subpopulacích T lymfocytů, účast na prezentaci exogenních Ag v komplexu s MHC proteiny II.tř. (CD4) a I. tř.(CD8) CD 45- exprese na všech hematopoetických buňkách kromě trombocytů a erytrocytů (CD45RA = naivní T lymfocyty, CD45RO paměťové a aktivované T lymfocyty) CD 28- kostimulační molekula T lymfocytů (vazba na CD80- APC, B lymfocyty= 2.signál- aktivace)

Hlavní charakteristiky vývoje T lymfocytů Diferenciace T lymfocytů (morfologické změny, změny povrchové výbavy) Vznik repertoáru TCR (přeskupení genových segmentů, proliferace prekurzorů T lymfocytů) Indukce tolerance vlastního (pozitivní a negativní selekce)

VÝVOJ T LYMFOCYTŮ Probíhá v thymu, kam přicházejí prekurzory T lymfocytů z kostní dřeně = pro-thymocyty 1. přeskupování genů pro receptor TCRβ a TCRδ = na povrchu se objeví komplex pre-TCR (pre-TCRβ a CD3)= pre-thymocyty 2.přeskupování genů pro TCRα = vznik defin.TCR (řetězec α a β a CD3)= thymocyty thymocyty nesou na povrchu i koreceptory CD4 a CD8

Receptor TCR KOMPLEX TCR= komplex CD3 (asoc. proteiny)+ modul rozeznávající Ag (řetězce α a β 95% = vazba Ag,přenos signálu) rozpoznávání Ag - spolupráce s koreceptory CD4, CD8 - vazba komplexu peptid- MHC glykoproteiny I.tř. pomocí koreceptoru CD4 a II.tř. CD8 řetězce komplexu CD3 = transmembránové proteiny- intracelul. část je asoc. s protein-tyrosin-kinázami aktivace kinázových kaskád vede k buněčnému dělení nebo aktivaci efektorových mechanizmů T buněk úplná aktivace T lymfocytu = při spolupůsobení receptoru kostimulačníh signálu CD28 (rozeznává na povrchu APC kostimulační molekuly CD80 a 86)

Funkce T lymfocytů Subpopulace T lymfocytů – dělení podle CD klasifikace a funkce Cytotoxické Tc lymfocyty = CD8+ - rozpoznávají cizí epitopy v asociaci s MHC gp I. třídy Pomocné Th lymfocyty = CD4+ - rozpoznávají epitopy v asociaci s MHC gp II. třídy

Cytotoxické T lymfocyty Aktivita proti nádorovým buňkám, viry- infikovaným buňkám, transplantované alogenní tkáni uvolnění TNF - útlum proteosyntézy Likvidace buňky uvolněním perforinů (póry v buněčné membráně- únik cytoplazmy) a granzymů (degradace esenciálních makromolekul) Způsobují lýzu cílové buňky

Pomocné T lymfocyty Spolupráce s B lymfocyty a makrofágy v protilátkové odpovědi Spolupráce s jinými T lymfocyty- zesílení produkce Tc lymfocytů Subsety : Th1 (sekrece INF- γ - potlačení odpovědi Th2 buněk,IL-2, TNF, IL-3, GM-CSF) Th2 (IL-4, 5, 6, 3, GM-CSF, IL-10 – suprese Th1 odpovědi)

Paměťové buňky Vznikají během primární imunitní odpovědi Rozpoznávají specifické Ag Podílejí se na anamnestické odpovědi Většina CD4+, CD45RO+

Úloha thymu, pozitivní a negativní selekce T lymfocytů

ÚLOHA THYMU Pro- T lymfocyty migrují vlivem chemokinů do kortexu thymu, v průběhu diferenciace prostupují přes kortikální oblast do dřeně thymu pro diferenciaci thymocytů - mikroprostředí: - humorálními faktory (= thymové hormony tvořené epitelovými buňkami thymu- thymulin, thymopoetin, thymosin) - membránovými interakcemi mezi vyzrávajícími T lymfocyty a rezidentními buňkami thymu v thymu se thymocyty zmnožují, probíhá přeskupování genových segmentů- vede ke vzniku receptorů pro antigen na T lymfocytech - TCR

VÝVOJ T LYMFOCYTŮ Pro-thymocyty tvoří většinu buněk v thymu (korové thymocyty) Probíhá proces negativní selekce: eliminace autoreaktivních buněk (thymocyt váže TCR silně komplex MHC proteinů s normálními peptidy) pozitivní selekce: eliminace buněk s nefunkčním TCR (nejsou schopny rozeznávat MHC proteiny)

VÝVOJ T LYMFOCYTŮ Zachovány jsou thymocyty, které v thymu s nízkou afinitou rozeznávají MHC proteiny exprimují CD4 nebo CD8 = zralé T lymfocyty (dřeň thymu) opouštějí thymus a usídlují se sekundárních lymfoidních orgánech 98% pro- thymocytů během vývoje hyne pokud autoreaktivní T lymfocyt přežije, nedostane po rozpoznání autoAg potřebný kostimulační signál APC - anergie

Th1 reakce = princip IV. typ IP reakce –opožděná Základní princip- spolupráce s makrofágy a jejich stimulace do aktivované formy Makrofág infikovaný intracelul. parazitem- produkuje fragmenty proteinů parazita- MHC II.tř.- rozeznání Th přes TCR + pomocná vazba ligandů CD86 (makrofág) + CD28 (T lymf.) Makrofág produkuje IL-12- diferenc. faktor pro Th1…pomnožení klonu s příslušnou specifitou, diferenciace v efektorové buňky…ty secerují na makrofágy INF-gama- přeměna na aktivovanou formu Th 1 sekretují i IL-2- autokrinní růstový hormon

Th2 reakce: Cytokiny IL- 4, 5, 6 (sekretované Th2) + přímý mezibuněčný kontakt (B-lymf.= CD40+ povrch. aktivovaných Th2 lymf.=CD40L) APC (HLA II.tř.+Ag) se setkává s prekurzorem Th lymf. + IL-4 APC (dendr.bb.) = CD80,86 Th2 (TCR, CD28), rec. pro IL-4, rec. pro IL-2 = opak. buněčné dělení + diferenciace na zralé efektorové Th2 pokud B lymf. rozeznává přes BCR stejný Ag jako APC, které vyvolaly tvorbu Th2….B lymf. Ag pohltí, rozštěpí…vystaví na povrchu v komplexu s HLA II.tř.- TCR Th2 bb je rozeznává- poskytuje specif. pomoc B lymf.- pak není nutný kostimulační signál pokud B lymf. nerozeznaly stejný Ag a nemají na svém povrchu komplexy MHC s peptidy- nutný kostimulační signál – CD40-40L= nepřímá pomoc

Tc reakce: Tc rozeznávají MHC I s peptidy na APC+ kostimulační signály CD80/28 Th pomáhají stimulovat Tc (přes kontakt CD40L na povrchu aktivované Th a CD40 na povrchu dendr. bb)- signály zvyšují expresi CD80,86 na dendr. bb.+ sekrece IL-1,12- stimulace Tc Cytotox. mechanismy Tc: granzymy+ perforiny na povrchu Tc = Fas-ligand- po vazbě na Fas na povrchu různých bb- apoptosa sekretované produkty Tc= lymfotoxin, TNF-beta- apoptosa

Protilátková odpověď Založeno na rozeznání antigenu B lymfocytem – BCR Spolupráce s Th Pomnožení stimulovaných B lymfocytů stejné specifity a diferenciace v plazmatické buňky

PROTILÁTKOVÁ ODPOVĚĎ Vyvolaná antigeny nezávislými na T lymfocytech Bakteriální lipopolysacharidy- nespecifická stimulace B lymfocytů+ produkce Ab nezávisle na jejich Ag-ní specifitě Polymery – např. povrchové polysacharidy mikrobů- reagují s velkým počtem BCR, shlukují je, dochází k buněčnému dělení a diferenciaci na plasmatické buňky bez pomoci Th

PROTILÁTKOVÁ ODPOVĚĎ Vyvolaná antigeny závislými na T lymfocytech Vznikají paměťové buňky a vysokoafinní protilátky v procesu afinitní maturace

Primární fáze protilátkové odpovědi První setkání s antigenem (imunizace nebo infekce) Stimulace B lymfocytu vazbou Ag na BCR Pohlcení Ag APC + prezentace peptidů s MHC II.tř. prekurzorům Th- vznik antigenně specif. Th2 Th2 spolupracují s B lymfocyty – diferenciace na plazmatické bb., sekrece protilátek (IgM; nízká afinita) Část B lymfocytů – paměťové buňky

Sekundární fáze protilátkové odpovědi Další kolo množení a diferenciace B lymfocytů s mutacemi V segmentů genů pro H a L řetězce Zahájení procesu závislé na přímém kontaktu B lymfocytů a Th buněk (rec CD40/40L) Vznik klonů B lymfocytů s odlišným BCR Přežívají ty, které váží s dostatečnou afinitou Ag přes BCR Proces probíhá v sekundárních lymfoidních folikulech- zárodečné centrum= germinální reakce – výsledek = afinitní maturace Dochází ke změně afinity a izotypovému přesmyku

Efektorové funkce protilátek Neutralizace (blok aktivity toxinů vazbou na epitopy) Opsonizace- umožnění jejich pohlcení fagocyty Aktivace komplementu – klasická cesta….opsonizace, chemotaxe fagocytů

24. Fyziologické imunitní regulační mechanizmy

Imunitní regulační mechanizmy Antigeny Antagonistické peptidy Protilátky Cytokiny a mezibuněčný kontakt T lymfocyty (suprese) Neuroendokrinní regulace

REGULACE ANTIGENEM Antigenní kompetice – peptidy z různých Ag kompetují o vazebná místa na MHC gp, tedy Ag je schopen potlačit prezentaci 2.Ag Síla vazby peptidu na MHC gp II Prahová hustota – povrchová hustota komplexů peptid-MHC gp II na povrchu APC nutná k dosažení odpovědi Ukončení odpovědi po vymizení Ag- krátká doba života efektorových lymfocytů - apoptóza)

ANTAGONISTICKÉ PEPTIDY Agonista-peptidový fragment daného Ag, dobrá vazba s MHC gp, s dostatečnou afinitou rozeznáván klony T lymfovytů- vyvolává plnou odpověď T lymfocytů Částeční agonisté -kvalitativně odlišné reakce T lymf.( např. sekrece jen někt. cytokinů)- peptidy sekvenčně podobné, s dobrou vazbou na MHC gp, ale slabší nebo silnější interakce s T lymf. Antagonisté- vyvolávájí anergii T lymfocytů

REGULACE PROTILÁTKAMI Protilátky- efektorové a regulační funkce Sekretované Ab- kompetice s BCR o Ag= negativní regulátor stimulace B buněk IK (Ab-IgG+Ag)- vazba na povrch B lymfocytů- shlukují mol. BCR a Fcgama-receptor-dojde k interakci signalizačních molekul (protein-kinázy, protein-fosfatázy)= BLOK AKTIVACE B LYMFOCYTŮ Idiotypová síť- idiotopy protilátek vyvolávají tvorbu Ab- antiidiotypové Ab- regulační funkce

REGULACE CYTOKINY A MEZIBUNĚČNÝM KONTAKTEM Působení cytokinů brání – endocytóza receptorů nebo vazba inhibitorů na receptory Inhibiční receptory-brání příliš snadné aktivaci T lymfocytů Apoptotický receptor Fas + ligand FasL na aktivovaných T lymfocytech- negativní regulace Interakce APC- T; Th1- makrofágy; Th2- B buňky

NEGATIVNÍ REGULACE zprostředkovaná T lymfocyty Vzájemná negativní regulace Th1-Th2 Th2 bb- produkce IL-4, IL-10- potlačují IR založené na Th1 buňkách Suprese T lymfocytů po setkání s Ag na jiných bb než APC (nejsou kostimulační signály) CD8+ T bb- sekrece rozpustné formy TCR- kompetice s TCR na povrchu jiných T bb - blok Regulační Tr1 lymfocyty (CD4+)- IL-10-protizánětlivé, tolerance k autoAg

NEUROENDOKRINNÍ REGULACE Neurotrasmitery působí na leukocyty přes příslušné receptory (noradrenalin) Přímý kontakt nerv. zakončení a mastocytů- degranulace KS, růst. hormony, thyroxin, endorfiny-půs. na leukocyty prostř. receptorů Leukocyty produkují endorfiny, TSH, růst. hormon, vit. D3, ACTH Cytokiny působí i na nerv. systém (IL-1, IL-6, NF) Vliv emoc. stresu na IS- KS-aktivita fagocytů,NK

OSTATNÍ FAKTORY tentýž Ag může vyvolat aktivní imunitní odpověď nebo stav aktivní tolerance v závislosti na: stavu IS (nezralost, oslabení IS) vlastnostech Ag (velikost molekuly, prost. usp.) dávka Ag (velmi nízké a velmi vysoké dávky-tolerogenní) způsob podání Ag (s.c.-imunogenní, p.o. a i.v.-tolerogenní)

Cytokiny (přehled, rozdělení podle funkce)

CYTOKINY Humorální faktory- zajišťují mezibuněčnou komunikaci v rámci IS + komunikaci mezi IS a dalšími soustavami Proteiny sekretované leukocyty (aj.bb.IS) Působí prostřednictvím receptorů na různé bb.IS, větš. v kaskádě - autokrinně, parakrinně, endokrinně Formy- sekretované - membránové Účinky- pleiotropní (1 cytokin – několik fyziologických účinků) Cytokinová signální síť- udržuje homeostázu

Funkce cytokinů Aktivační signály pro buňky – aktivace, regulace buněčného cyklu, mitotická aktivita Způsobují změny membránové výbavy buněk- zvýšení exprese receptorů pro cytokiny Podíl na reparaci tkání v terminální fázi zánětu Regulace proliferace a diferenciace buněk IS v krvetvorných orgánech Ovlivňují cílenou migraci buněk IS

KLASIFIKACE CYTOKINŮ- funkce Prozánětlivé Protizánětlivé S aktivitou růstových faktorů S uplatněním v humorální imunitě S uplatněním v buněčně zprostředkované imunitě S antivirovým účinkem

PROZÁNĚTLIVÉ IL-1 α a β – produkce monocytomakrofágy; aktivita endogenního pyrogenu - aktivátor T lymfocytů; modulace exprese adhezivních molekul na leukocytech a endotelových buňkách IL-6 – produkce T a B lymfocyty, monocyty; regulace diferenciace a proliferace B lymfocytů, syntézu protilátek; stimulace hepatocytů k tvorbě proteinů akutní fáze IL-8 – produkce monocyty, makrofágy, endotelové buňky; působí prostřednictvím receptoru na neutrofily- chemotaxe

Prozánětlivé - TNF TNF α - produkce monocytomakrofágy +T a B lymfocyty, NK bb.,neutrofily,.. po aktivaci- lipopolysacharidy ve vazbě na krevní bílkovinu- komplex se váže na CD14 na povrchu makrofága- uvolnění TNF α TNF α – časné fáze zánětu, indukce exprese adhezivních molekul na endotelových bb. a leukocytech; stimulace tvorby prozánětlivých bílkovin; stimulace katabolických procesů TNF β- produkce jen T a B lymfocyty; účinky podobné

PROTIZÁNĚTLIVÉ IL-10 – produkce Th2, monocyty,, makrofágy, aktivované lymfocyty B; inhibice produkce cytokinů Th1, Tc, NK bb.; inhibice syntézy prozánětlivých cytokinů makrofágy TGF-β – růstový aktivátor i inhibitor různých buněčných typů Regulace obnovy poškozených tkání: stimulace syntézy molekul mezibuněčné hmoty, modulace exprese tkáňových metaloproteináz a tkáňových inhibitorů proteolytických enzymů; regulace adheze buněk; chemoatraktant fibroblastů; inhibice proliferace T a B lymfocytů IL-4

CYTOKINY s aktivitou RŮSTOVÝCH FAKTORŮ IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-9, IL-14, LIF SCF- stimulace proliferace kmenových buněk, jejich uvolnění do periferní krve IL-3 (T lymfocyty a NK buňky)- vyzrávání všech krvetvorných linií IL-7 – růstový faktor lymfocytů T IL-11 – růstový faktor pro megakaryocyty IL-15 – indukce proliferace mastocytů, Th, Tc

CYTOKINY s aktivitou RŮSTOVÝCH FAKTORŮ G-CSF, M-CSF, GM-CSF – stimulují proliferaci a diferenciaci granulocytů, monocytomakrofágových buněk či obou linií + prodloužení přežívání, zvýšení funkční kapacity v průběhu zánětu EPO = erytropoetin- diferenciace červené řady

CYTOKINY s uplatněním v HUMORÁLNÍ IMUNITĚ- Th2 IL-4 – produkce Th2 lymfocyty, mastocyty a basofily; stimulace proliferace B lymfocytů, produkce IgM,G1,E; stimulace proliferace T lymfocytů; aktivace makrofágů; růstový faktor mastocytů IL-13 – viz IL-4 + chemotaxe monocytů, makrofágů IL-5 – produkce Th2 lymfocyty a mastocyty; aktivace a stimulace proliferace B lymfocytů a eosinofilů, stimulace Tc

CYTOKINY s uplatněním v buněčně zprostředkované imunitě Th1 IL-2 – produkce Th po Ag-ní stimulaci; působí autokrinně na Th lymfocyty; aktivační podnět pro Tc lymfocyty a NK bb.; 2. signál pro aktivaci a diferenciaci B lymfocytů IL-12 – produkce monocyty, makrofágy; stimulace vyzrávání Th0 do Th1; aktivace NK bb.; stimuluje produkci INF- γ Th1 lymfocyty; inhibice sekrece IgE IFN-γ, GM-CSF, LT

CYTOKINY s ANTIVIROVÝM účinkem Interferony- protivirový, antiproliferativní IFN-α, IFN-β-produkovány jadernými buňkami po předchozí stimulaci – viry- INF po vazbě na receptor indukují v infikované buňce rozklad virových NK, zásah do translace virových proteinů IFN- α - v rekomb. formě – terapie chron. aktivní hepatitidy B, hepatitidy C

CYTOKINY s ANTIVIROVÝM účinkem IFN-β – indukce protizánětlivých cytokinů- útlum nežádoucí reakce Th1 IFN- γ – produkce Th1 bb. po Ag-ní stimulaci, NK bb.; protinádorové účinky, obrana proti intracelulárním parazitům

Regulace lokální koncentrace cytokinů Biologické účinky jsou neutralizovány vazbou na přirozené inhibitory a solubilní formy receptorů pro cytokiny Uvolnění z lokálních rezervoárů enzymy, z molekul mezibuněčné hmoty MMP (matrixovými metaloproteinázami) Elastázy uvolňují navázané cytokiny