ΩΡΙΜΑΝΣΗ, ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ Τ ΚΥΤΤΑΡΩΝ 21, 22, 23, 24 / 28 & 30-11-2011 Ρ. Τσιτσιλώνη ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑ ΩΡΙΜΑΝΣΗ, ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ Τ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Εισαγωγικά στοιχεία Ωρίμανση των Τ κυττάρων στο θύμο Θυμική επιλογή Ενεργοποίηση των Τ κυττάρων Κλωνική ανέργια (anergy) Διαφοροποίηση των Τ κυττάρων Παρθένα Τ κύτταρα Δραστικά βοηθητικά Τ κύτταρα Δραστικά κυτταροτοξικά Τ κύτταρα Τ κύτταρα μνήμης Διαφορές στα συνδιεγερτικά σήματα μεταξύ των APC Κυτταρικός θάνατος (απόπτωση) των Τ κυττάρων

ΩΡΙΜΑΝΣΗ ΤΩΝ Τ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

Τα στάδια ωρίμανσης των λεμφοκυττάρων (Τ & Β) Θάνατος

αβ TCR+ Τ κυττάρων στο θύμο Ωρίμανση των αβ TCR+ Τ κυττάρων στο θύμο

Τα προτεινόμενα στάδια ωρίμανσης των Τ κυττάρων του ποντικού στο θύμο c-kit = υποδοχέας παράγοντα ανάπτυξης προγονικών κυττάρων CD44 = μόριο προσκόλλησης CD25 = υποδοχέας IL-2 (α-αλυσίδα) φλοιός αβTCR+CD4+ μυελός αβTCR+CD8+ γδTCR<5%

Τα στάδια ωρίμανσης των θυμοκυττάρων σε σχέση με τις αναδιατάξεις των γονιδίων του TCR CD3- CD4- CD8- TCR- αναδιατάξεις γ, δ, β-γονιδίων (???) TCR- TCR- γ/δ TCR+ CD3+ CD4- CD8- CD3+ CD4- CD8- CD3+ CD4- CD8- αναδιατάξη α-γονιδίου CD3+ CD4+ CD8+ α/β TCR low α/β TCR high α/β TCR high γ/δ TCR+ γ/δ TCR+ CD3+ CD4- CD8+ CD3+ CD4- CD8- CD3+ CD4+ CD8- CD3+ CD4- CD8+

Η δομή και οι λειτουργίες του προ-TCR στα θυμοκύτταρα Αλληλόμορφος αποκλεισμός

Ποσοστά CD3+ T κυττάρων στο θύμο κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη του ποντικού 90-95 %

H πειραματική απόδειξη της επιλογής των Τ κυττάρων στο θύμο Το πείραμα των Zinkernagel και συνεργατών: Ο θύμος επιλέγει τα Τ κύτταρα με TCR που αναγνωρίζουν αντιγόνα παρουσιαζόμενα από MHC μόρια ίδιου απλοτύπου με τον θύμο.

H πειραματική απόδειξη του MHC-περιορισμού στο θύμο Η προσθήκη αντισωμάτων έναντι των MHC τάξης Ι σε in vitro καλλιέργεια θυμοκυττάρων επιτρέπει την ωρίμανση μόνο CD4+ Τ κυττάρων. Αντίστοιχα, προσθήκη αντισωμάτων έναντι των MHC τάξης ΙΙ σε in vitro καλλιέργεια θυμοκυττάρων επιτρέπει την ωρίμανση CD8+ Τ κυττάρων.

ΚΟ ποντίκια για ΜΗC τάξης Ι ΚΟ ποντίκια για ΜΗC τάξης ΙΙ H παρουσία συγκεκριμένων υποπληθυσμών θυμοκυττάρων σε φυσιολογικά και Κnock-out (KO) ποντίκια Κυτταρικός τύπος Ποντίκια- μάρτυρες ΚΟ ποντίκια για ΜΗC τάξης Ι ΚΟ ποντίκια για ΜΗC τάξης ΙΙ CD4- CD8- + CD4+ CD8+ CD4+ - CD8+

Η «εκπαίδευση» των Τ λεμφοκυττάρων Θετική επιλογή (ΦΛΟΙΟΣ): επιλέγονται τα λεμφοκύτταρα που ο TCR τους αναγνωρίζει τα εαυτά MHC μόρια  MHC-περιορισμός Αρνητική επιλογή (ΜΥΕΛΟΣ): πεθαίνουν τα λεμφοκύτταρα που ο TCR τους αναγνωρίζει ισχυρά τα εαυτά MHC μόρια ή το σύμπλεγμα εαυτό MHC μόριο-εαυτό πεπτίδιο  Ανοχή εαυτού

Ποια εαυτά αντιγόνα παρουσιάζονται στα Τ λεμφοκύτταρα κατά την αρνητική επιλογή

Δύο μοντέλα κυτταρικής ρύθμισης στο θύμο Mosaic model Terminal differentiation model 2-4 cells per cluster short life 5-10 % self genes? T cell contact: 500 cells/h for ~5 days

Θετική επιλογή υπάρχει μόνο για τα Τ λεμφοκύτταρα

Τα χαρακτηριστικά της θυμικής επιλογής Εαυτός MHC-περιορισμός Ανοχή του εαυτού

Ο σημαντικός ρόλος των πεπτιδίων στην θυμική επιλογή Θετική επιλογή 

Οι θεωρίες για την επιλογή CD4+ ή CD8+ Τ λεμφοκυττάρων στο θύμο Το ‘διδακτικό’ μοντέλο Το ‘στοχαστικό’ μοντέλο

ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ Τ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

Στάδια ενεργοποίησης Τ λεμφοκυττάρων

Τόποι ενεργοποίησης Τ λεμφοκυττάρων 1 2

Γονίδια που εκφράζονται κατά την ενεργοποίηση των Τ λεμφοκυττάρων (Ι) Γονίδια άμεσης ενεργοποίησης (μέσα σε ½ ώρα) c-Fos, c-Myc, c-Jun (ογκογονίδια) 15-30 min NF-AT (μεταγραφικός παράγοντας) 20 min NF-κB (μεταγραφικός παράγοντας) 30 min Γονίδια πρώιμων σταδίων ενεργοποίησης (1-20 ώρες) IL-2 και IL-2R (κυτταροκίνη και υποδοχέας της) 45 min IFN-γ (κυτταροκίνη) 30 min IL-3, -6, -4, -5, TNF-β, TGF-β, GM-CSF (κυτταροκίνες) 1-20 h Κυκλίνη (πρωτεΐνη κυτταρικού κύκλου) 4-6 h Γονίδια όψιμων σταδίων ενεργοποίησης (μέχρι 15 ημέρες) VLA-4 (μόριο προσκόλλησης) 4 ημέρες HLA-DR 3-5 ημέρες VLA-1, VLA-2, VLA-3, κλπ (μόρια προσκόλλησης) 7-14 ημέρες

Γονίδια που εκφράζονται κατά την ενεργοποίηση των Τ λεμφοκυττάρων (ΙΙ)

Τα αρχικά στάδια της ενεργοποίησης του Τh λεμφοκυττάρου 1. Σύνδεση MHC μόριο-πεπτίδιο-TCR 2. Το CD4 ή CD8 ενεργοποιεί την Lck που φωσφορυλιώνει τα ITAM του CD3 και δημιουργεί κατάλληλες θέσεις πρόσδεσης για την ZAP-70 3. Η ZAP-70 φωσφορυλιώνει μόρια συνδέτες που επιστρατεύουν μόρια πολλών μονοπατιών σηματοδότησης

Τα αρχικά στάδια της ενεργοποίησης του Τh λεμφοκυττάρου (η συμμετοχή του CD45) 4. Η συμμετοχή του CD45 μορίου στην ενεργοποίηση της ΖΑΡ-70 φωσφορυλίωση της ZAP-70 (ζ-associated protein) φωσφορυλίωση των ITAM της ζ-αλυσίδας του CD3 μορίου

Η ενεργοποίηση της μεταγραφής του γονιδίου της IL-2 I. To μονοπάτι του NF-AT Ο ρόλος του NF-AT Gene trascriptional activation (IL-2, IL-4, etc)

II. Ta μονοπάτιa της φωσφολιπάσης C (a) και της πρωτεϊνικής κινάσης C (b) Ενίσχυση σήματος NFAT από NF-κB

III. To μονοπάτι της Ras/MAP κινάσης Ενεργοποίηση της μικρής G πρωτεΐνης Ras ενεργοποιεί το μονοπάτι των MAP κινασών, που οδηγεί στη σύνδεση Fos-Jun (AP-1)

Τα πολλαπλά μονοπάτια ενεργοποίησης των Τ κυττάρων Min: 10 MHC-πεπτίδιο+TCR πολλαπλά μονοπάτια ενίσχυση έκφρασης επαγωγή έκφρασης νέων γονιδίων

1 2 3 4

Η σημασία του δεύτερου σήματος CD28: επαγωγή ενεργοποίησης και πολλαπλασιασμού ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΤΙΚΑ ΜΟΡΙΑ CTLA-4 (CD152): αναστολή ενεργοποίησης και πολλαπλασιασμού

Η σημασία του δεύτερου σήματος/συνδιέγερση

Η σημασία του δεύτερου σήματος/συνδιέγερση

Ανεργικά Τ λεμφοκύτταρα + +

Η καταστολή του δεύτερου σήματος με χιμαιρικό αντίσωμα CTLA-4Ig - -

Η ενεργοποίηση των Τ λεμφοκυττάρων από υπεραντιγόνα μεμβρανο-συνδεδεμένα Και οι δύο τύποι υπεραντιγόνων αναγνωρίζουν τη Vβ (J) περιοχή του TCR. Γιατί ??

Γνωστά υπεραντιγόνα

ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ Τ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

Διαφοροποίηση των Τ κυττάρων Δύο κύριοι υποπληθυσμοί: βοηθητικά (CD4+, Th) κυτταροτοξικά (CD8+, Tc) + κατασταλτικά/ρυθμιστικά (CD4+, Ts/Tregs) Ο κάθε υποπληθυσμός διακρίνεται σε : παρθένα Τ κύτταρα (naive) δραστικά Τ κύτταρα (effectors) Τ κύτταρα μνήμης (memory)

Eνεργοποίηση παρθένων Τh ενεργοποιούνται από επαγγελματίες APC (πχ DC) σήμα 1 + σήμα 2 παράγουν IL-2 εκφράζουν IL-2R λεμφαδένες – ιστοί, μέσω αίματος + λέμφου ΔΡΑΣΤΙΚΑ και ΜΝΗΜΗΣ (και T regulatory?)

Ενεργοποίηση και διαφοροποίηση βοηθητικών Th (II) Th1 reg (IFN-γ, IL-10 low, no IL-2) Th2 reg (IL-10, no IL-4, no IL-2) IL-10 (low) Δραστικό Th APC IL-10

Ενεργοποίηση κυτταροτοξικών Tc (I) «ΒΟΗΘΕΙΑ» περφορίνη θρυμματίνες Fas-FasL

Eνεργοποίηση Τc με δύο τρόπους (II)

Ιδιότητες περιφερικών Τ κυττάρων   Ιδιότητες περιφερικών Τ κυττάρων   ΙΔΙΟΤΗΤΑ ΠΑΡΘΕΝΑ Τ-ΚΥΤΤΑΡΑ ΔΡΑΣΤΙΚΑ Τ-ΚΥΤΤΑΡΑ Τ-ΚΥΤΤΑΡΑ ΜΝΗΜΗΣ ΟΡΙΣΜΟΣ Ανενεργά κύτταρα που έχουν μεταναστεύσει από το θύμο και δεν έχουν έλθει σε επαφή με αντιγόνο Κύτταρα, που προήλθαν από παρθένα κύτταρα μετά την επαφή τους με αντιγόνο ή κύτταρα μνήμης δραστικά Κύτταρα που μπορούν να ενεργοποιηθούν μετά από δεύτερη επαφή με αντιγόνο ΔΡΑΣΕΙΣ Καμία Βοηθητικά, Κυτταροτοξικά Καμία (???) ΧΡΟΝΟΣ ΖΩΗΣ 5-7 εβδομάδες 2-3 μέρες Χρόνια (μέχρι 30) ΑPC Δενδριτικά κύτταρα Δενδριτικά κύτταρα, Β-κύτταρα, μακροφάγα L-σελεκτίνη ΝΑΙ ΟΧΙ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ Μεταναστεύουν από τους ιστούς στους λεμφαδένες, συνεχώς από το αίμα στη λέμφο Φεύγουν από τους λεμφαδένες προς θέσεις όπου υπάρχει αντιγόνο και μένουν εκεί. Δεν κυκλοφορούν συχνά στο αίμα. Μεταναστεύουν από το αίμα στους λεμφαδένες και επιστρέφουν μέσω λεμφικών αγγείων

Χαρακτήρες ενεργοποίησης Τ κυττάρων από APC

Ποιος ο ρόλος των κυττάρων μνήμης ?

Πόσες κατηγορίες κυττάρων μνήμης υπάρχουν?

ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ ΤΩΝ Τ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

Θάνατος των δραστικών Τ κυττάρων (Ι)

Θάνατος των δραστικών Τ κυττάρων (ΙΙ) Συμμετοχή των Fas-FasL Συμμετοχή των TCR-CTLA-4? Συμμετοχή των μιτοχονδρίων και του AIF (apoptosis inducing factor)

Αναστολή ενεργοποίησης δραστικών βοηθητικών T κυττάρων IL-10 (low) Th1 reg (IFN-γ, IL-10 low, no IL-2) Δραστικό Th Ενεργοποίηση CTL APC IL-10 Th2 reg (IL-10, no IL-4, no IL-2)

Ο ρόλος των ρυθμιστικών/κατασταλτικών κυττάρων

Επαγωγή ανασταλτικών μηνυμάτων από το CTLA-4 Ενεργοποιημένο Τ κύτταρο Παρθένο Τ κύτταρο (δεν εκφράζει CTLA-4) Ενεργοποιημένο Τ κύτταρο (εκφράζει CTLA-4)

Οι διαφορές απόπτωσης και νέκρωσης