T lymfocyty Jan Novák

Imunitní systém Obrana proti infekčním agens Eliminace poškozených, apoptotických a nebezpečných buněk organismu Regulace imunitní odpovědi

Imunitní systém Nespecifické obranné mechanismy Vrozený imunitní systém Získaná imunita

Získaná imunita T lymfocyty – buněčný typ imunitní odpovědi B lymfocyty – humorální typ imunitní odpovědi

T lymfocyty Centrální postavení v imunitním systému Koordinace imunitní odpovědi Cytotoxické funkce Regulace (suprese) imunitní odpovědi

T lymfocyty versus B lymfocyty Minimální morfologické rozdíly Odlišení na základě detekce povrchových znaků (CD) B lymfocyty: CD19, B220, T lymfocyty: TCR, CD3, CD4, CD5, CD8 atd.

T cell receptor (TCR) Rozpoznání antigenu (ab + CD4/8 – MHC I/II. třídy) Signalizace (CD3 transmembránový komplex) defosforilations Proliferace, diferenciace, efektorové funkce

Fenotyp T lymfocytů T cell receptor (TCR) Receptory pro rozpoznání antigenu a signalizaci (CD4, CD8, CD3) Receptory a molekuly nutné pro migraci T lymfocytů Receptory pro cytokiny Aktivační znaky (CD25, CD28, CD69)

T lymfocyty ab - T lymfocyty gd T cells CD4 helpers Th1 Th2 Th3 Th17 CD4+CD25+ CD8 cytotoxické T lymfocyty iNKT (CD4+CD8- a CD4-CD8-) gd T cells

Vývoj T lymfocytů 1. Bone marrow All the cells of the immune system are derived from stem cells in the bone marrow. The bone marrow is the site of origin of red blood cells, white cells (including B and T lymphocytes and macrophages) and platelets. T-cell originates from bone marrow but all the important events in their development occurs in the thymus. Thymus dependent lymphocytes = T lymphocytes. Thymus Thumus localised above the heart. In the thymus gland lymphoid cells undergo a process of maturation and education prior to release into the circulation. This process allows T cells to develop the important attribute known as self tolerance. The thymus varies in size and undergoes structural alterations with age. It undergoes rapid growth until the end of the second year, after which time the rate of growth slows until approximately the fourteenth year. After this, the thymus begins to involute or decrease in size, and, gradually, the lymphatic tissue is largely replaced by fat and connective tissue. In old age, very little thymic tissue may be present. Removal of the thymus after puberty is not associated with any loss of T-cell function. Thus it seems that once the T-cell repertoire is establish, immunity can be substained without the production of significant number of new T-cell; The pool of peripheral T-cell is maintained by the division of mature T-cell. 3.DiGeorge syndrome DiGeorge syndrome, which is a birth defect that affects in particularthe immune system.The syndrome is marked by absence or underdevelopment of the thymus and parathyroid glands. It is named for the pediatrician who first described it in 1965. Children born with complete DiGeorge Syndrome often face a host of medical challenges that can include heart problems, developmental disorders and deafness, but without treatment, infection resulting from immune deficiency is by far the factor that most often causes these children to die. DiGeorge syndrome is caused by inheritance of a defective chromosome 22 -- from the mother in most cases. The third and fourth pharyngeal pouches fail to develop normally during the 12th week of pregnancy, which results in completely or partially absent thymus gland and parathroid glands. The child is born with a defective immune system and an abnormally low level of calcium in the blood. These defects usually become apparent within 48 hours of birth. The infant's heart defects may lead to heart failure, or there may be seizures and other evidence of a low level of calcium in the blood (hypocalcemia).The prognosis is variable; many infants with DiGeorge syndrome die from overwhelming infection, seizures, or heart failure within the first year. Advances in heart surgery indicate that the prognosis is most closely linked to the severity of the heart defects and the partial presence of the thymus gland. In most children who survive, the number of T cells, a type of white blood cell, in the blood rises spontaneously as they mature. Duke University Medical Center physicians have reported in the Aug. 1, 2003 issue of the journal Blood, successfully treating the immune disorder complete DiGeorge Syndrome in seven of 12 children who underwent an experimental thymus transplantation procedure. As many as one in 4,000 children in the United States are born each year with varying degrees of DiGeorge Syndrome, a condition in which the body does not produce adequate quantities of T cells, the cells that help the body fight infections. Between five and 10 children are born in the United States each year with complete DiGeorge Syndrome, a condition in which babies' immune systems do not develop at all because they are born without a thymus. Without intervention, few children with complete DiGeorge Syndrome live to age 1, and none survive past 3 years of age. The seven surviving Duke patients are all well and living at home two to 10 years after receiving their transplants. Five patients in this study died, all from underlying congenital problems. Transplantation is made possible because a small amount of thymus tissue is ordinarily discarded during neonatal heart surgeries. It must be excised in order for surgeons to expose the heart. Markert asks parents of babies undergoing heart surgery for permission to use any discarded thymus tissue to help a child with DiGeorge Syndrome. The thymus tissue is then sliced thinly and cultured, and tested for any abnormalities or diseases. After preparing the tissue, surgeons implant the slices of thymus tissue into the quadriceps muscles of both legs of the complete DiGeorge Syndrome baby. Without an immune system, the body cannot reject new organs. Therefore, matching the donor thymus tissue to the complete DiGeorge Syndrome baby is not necessary.

Thymus

Today Mention gd lineage decision to be discussed at end Thursday

Vývoj TCR Formování nekonečného repertoáru TCR „Jeden“ TCR „jednoho“ T lymfocytu rozpoznává „jeden“ antigen Repertoár TCR jednoho jedince má teoreticky schopnost rozeznat jakýkoliv antigen

Formování repertoáru TCR Organizace genů kódujících TCR je podobná genům kódujících imunoglobuliny Genové komplexy TCR (TCR)  genové komplexy pro IgH Genové komplexy TCR (TCR)  genové komplexy pro IgL

Vývoj TCR TCR je kódováno několika genovými segmenty V - variability D - diversity J - joining C - constant

Vývoj TCR Náhodná rekombinace segmentů V,D,J a C Rekombinace genových segmentů D-J, V-D Proces rekombinace kontrolován RAG

Vývoj TCR Rekombinace genových segmentů pro  řetězce Exprese pre-TCR  řetězec CD3 komplex pre- řetězec Rekombinace genových segmentů pro  řetězce Formování definitivního TCR

Vývoj T lymfocytů T lymfocyty vznikají z lymfoidního prekurzoru v kostní dřeni Transport do thymu Vývoj a selekce

Centrální edukace/eliminace

Udržování tolerance T lymfocytů k vlastním tkáním na periferii

T lymfocyty ab - T lymfocyty gd T cells CD4 helpers Th1 Th2 Th3 Th17 CD4+CD25+ CD8 cytotoxické T lymfocyty iNKT (CD4+CD8- a CD4-CD8-) gd T cells

CD4+ T lymfocyty CD4+ T cell APC HLA II. třídy – TCR-CD4 interakce Costimulace CD80/86-CD28

CD4+ T lymfocyty – T helpers IL-12 Th0 Th0 IL-4 Th2 APC TGF-b Interakce TCR – MHC Naivní Th0 lymfocyt Th3 Cytokinové prostředí

Th1 lymfocyty Zánětlivé buňky Sekrece cytokinů: interferon (IFN) – g interleukin (IL) – 2 tumor necrosis factor (TNF) - a

Th1 lymfocyty Pomoc makrofágům (M) Aktivace M (IFN–g) Stimulace lytických aktivit Eliminace intracelulárních patogenů Pomoc T lymfocytům Diferenciace do Th1 profilu (prostřednictvím IL-12 produkce by APC) Sekrece autokrinního růstového faktoru T lymfocytů (IL-2)

Th1 lymfocyty Eliminace intracelulárních patogenů Pozdní typ přecitlivělosti (n. 4) Autoimunitní onemocnění

Th2 lymfocyty Produkce cytokinů IL-4 IL-5 IL-6 IL-13

Th2 lymfocyty Pomoc B lymfocytům Produkce protilátek B lymfocyty „je“ závislá na pomoci Th2 lymfocytů Pomoc závislá na cytokinech: IL-4 Pomoc závislá na mezibunčných kontaktech: interakce CD40 (B lymf) - CD154 (T lymf) Th3

Th2 lymfocyty T T APC APC B B Th3 Specifická (přímá) pomoc Nespecifická (nepřímá) pomoc T T APC APC B B Th3

Th2 lymfocyty Obrana proti extracelulárním agens Alergické reakce Th3

Kompetice Th1 – Th2 Th1 cytokiny inhibují rozvoj Th2 odpovědí

Th3 lymfocyty Vývoj v přítomnosti TGF-b, IL-10 a IL-4 Produkují TGF-b a IL-10 Indukovány orálně podaným antigenem, hrají roli v rozvoji orální tolerance Th3

Cytotoxické CD8+ T lymfocyty Eliminace nebezpečných buněk Přímé ničení buněk infikovaných intracelulárními patogeny Eliminace poškozených buněk Eliminace nádorových buněk

Cytotoxické CD8+ T lymfocyty Rozpoznání antigenu CD4 pomoc CD4 CD8 HLA I. třídy - TCR CD8 APC Aktivace APC Somatická buňka

Cytotoxické funkce CD8+ lymfocytů Systém perforin-granzyme (degranulace, perforace, apoptóza) Interakce Fas-FasL (apoptóza) Cytotoxicita závislá na cytokinech – lymphotoxin, TNF-, IFN- (apoptóza) CD8 Somatická buňka

Cytotoxicita CD8+ lymfocytů – systém perforin-granzym

Cytotoxicita CD8+ lymfocytů – dráha Fas – FasL

CD8+ T lymfocyty v imunitních reakcích Eliminace infikovaných buněk – viry, baktérie, parazity) Eliminace nádorových buněk ve spolupráci s NK buňkami Eliminace umírajících a poškozených buněk

Studijní materiály Přednášky a semináře CBO Hořejší, Bartůňková – Základy imunologie. TRITON. Immunobiology – The immune system in health and disease: Charles A. Janeway Jr., Garland Publishing, 2001 The autoimmune diseases: Noel A. Rose, Academic Press – Third edition, 1998 Medical Immunology: Tristam G. Parslow, Lange – Tenth edition, 2001 Nature Reviews Immunology

novakjan@centrum.cz