Aktivacija i efektorski mehanizmi humoralnog imunskog odgovora

Παρουσίαση με θέμα: "Aktivacija i efektorski mehanizmi humoralnog imunskog odgovora"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Aktivacija i efektorski mehanizmi humoralnog imunskog odgovora

2

3 Cilj Upoznati se sa aktivacijom i tipovima humoralnog imunskog odgovora odgovorom B limfocita na T nezavisne antigene funkcijom CD4 T limfocita u odgovoru B limfocita na proteinske antigene regulacijom humoralnog imunskog odgovora efektorskim funkcijama antitela ulogom sistema komlementa

4 Humoralni imunski odgovor
komponenta adaptivnog imuniteta efektorski molekuli - antitela Prepoznavanje - ekstracelularnih MO sa kapsulama bogatim polisaharidima i lipidima, kao i polisaharidnih i lipidnih toksina aktivirani B limfociti se diferenciraju u efektorske ćelije, plazmocite, koje sekretuju antitela iste specifičnosti kao njihov BCR

5 Aktivacija B limfocita
Transport antigena u folikule perifernih limfoidnih organa Prepoznavanje antigena (BCR) – pokreće se signalizacija (2 signala) – aktivacija B limfocita – produkcija antitela Grupisanje 2 i više BCR aktivacija B limfocita

6 Koje procese pokreće aktivacija B ćelija?
Go -> G1 ćelijskog ciklusa povećanje ekspresije MHC klasa II kostimulatornih molekula (B7-2) adhezivnih molekula (ICAM-1) receptora za citokine (IL-2R) migracija ka T zoni promenjen odgovor hemokina, povećana ekspresija CCR7 postaju prijemčljivije za pomoć od strane T ćelija zaštita od Fas ulazak u mitozu ako je obezbeđena submitogena doza drugih stimulusa (LPS, CD40L, IL-4)

7 Promene tokom aktivacije B limfocita

8 Tip humoralnog imunskog odgovora
Zavisi od vrste antigena i potrebe za pomoć od CD4 T limfocita neproteinski antigeni (T nezavisni) indukuju proliferaciju/diferencijaciju samo preko BCR signalizacije i nije potrebna pomoć CD4 T limfocita. To su bakterijski polisaharidi, ponavljajući površinski molekuli virusa proteinski antigeni (T zavisni) aktivacija ide preko BCR ali zavisi od signala od CD4 T ćelija, bilo koji proteini većina patogena sadrži oba tipa antigena poliklonski mitogeni indukuju proliferaciju/diferencijaciju nezavisno od BCR visoke doze LPS, anti-CD40

9 Karakteristike primarnog i sekundarnog humoralnog imuskog odgovora
neki plazmociti migriraju u kostnu srž i preživljavaju duži period

10 Biohemijski signali u aktivaciji B limfocita

11 Uloga komplementa u aktivaciji B limfocita
tokom aktivacije komplementa stvaraju se brojni fragmenti komponenti komplementa C3d vezan za MO vezuje se i za receptor za C3d na B limfocitu (CR2, CD21) CR2 je tesno povezan sa CD19 i CD81 i zajedno čine koreceptore na B limfocitima istovremeno vezivanje BCR za specifičan antigen MO i CR2 za C3d koji je vezan za površinu istog MO obezbeđuje oba signala aktivacije Signal 1 - preko Ig- i Ig-β Signal 2 - preko CD19 posledica je aktivacija, proliferacija i diferencijacija B limfocita

12 Humoralni imunski odgovor na proteinske antigene
Faze: Aktivacija T limfocita proteinskim antigenom i diferencijacija u efektorske T limfocite Aktivacija B limfocita antigenom i prezentacija antigenskih peptida efektorskim T limfocitima Aktivacija B limfocita od strane efektorskih CD4 T limfocita Diferencijacija aktiviranih B limfocita u efektorske plazma ćelije Indukcija procesa promene klase teških lanaca Ig - izotipsko prekopčavanje Indukcija procesa sazrevanja afiniteta (afinitetno sazrevanje)

13 Mehanizmi migracije CD4 T i B limfocita u zonu oko ivica folikula

14 Prezentacija antigena CD4 T limfocita
od strane B limfocita CD4 T limfociti prepoznaju Ag peptide u sklopu MHC molekula II klase na B limfocitima (APĆ) Signal 1 - TcR/Ag peptid i MHCII Signal 2 - B7/CD28 nastanak efektorskih Th limfocita koji ispoljavaju CD40L i produkuju citokine interakcija limfocita koji imaju specifičnost za isti Ag B limfocit prepoznaje nativne (konformacione) epitope na protienskom Ag, dok CD4 T limfocit prepoznaje peptidne fragmente tog istog proteina

15 Mehanizmi aktivacije B limfocita posredovane CD4 T limfocitima

16 Uloga CD40 u aktivaciji B ćelija
TCR angažman povećava ekspresiju CD40L na T ćelijama CD40 signaling pokreće aktivaciju B ćelija Povećana ekspresija molekula ćelijskog ciklusa, molekula za preživljavanje, citokini, Pokretanje izotipskog prekopčavanja

17 Reakcija u germinativnom centru na proteinske antigene

18 Organizacija imunoglobulinskog lokusa i rekombinacija varijabilnih genskih segmenata za laki i težak lanac imunoglobilina

19 Promena klase teških lanaca Ig
VDJ 55 kb pomoć CD4 T ćelija (citokini, CD40L) IgG+ antigen memorijske ćelije IgM+ naivne B ćelije IgG produkujuće plazma ćelije

20 Mehanizam promene klase teških lanaca Ig
ligacija CD40 i citokini - rekombinacija prekopčavajućih (“switch”) regiona switch (S) regioni (S, S, S, S) - konzervisane sekvence nukleotida ispred odgovarajućih C gena S sekvencu nema jedino C nema u toku procesa prekopčavanja (primarni transkript) S se povezuje sa odgovarajućim S sekvencama drugih C gena (ostali nukleotidi između S sekvenci se uklanjaju)

21 Promena klase teških lanaca Ig

22 u humoralnom imunskom odgovoru
Sazrevanje afiniteta u humoralnom imunskom odgovoru Afinitetno sazrevanje pojavljuje se u germinalnim centerima i rezultat je somatskih hipermutacija Ig gena tokom proliferacije B ćelija i praćeno je selekcijom visoko afinitetnih ćelija pomoću antigena ispoljenih na folikularnim dendritskim ćelijama Visoko afinitetne B ćelije koje se javljaju u germinalnom centru postaju dugo živeće plazma ćelije i memorijske B ćelije

23 Sazrevanje afiniteta Ag Germinalni centar mutacije selekcija VH VL
B ćelija sa niskim afinitetom mutacije selekcija Germinalni centar VH VL Ag visokim afinitetom

24 Selekcija visokoafinitetnih B limfocita
pri produženom ili ponovljenom izlaganju proteinskom antigenu - povećanje afiniteta antitela – germinativni centar folikula perifernih limfoidnih organa i tkiva Tačkaste mutacije u hipervarijabilnim regionima V gena Ig - somatske hipermutacije češće nego tačkaste mutacije u mnogim drugim genima (1 mutacija na 103 baznih parova po deobi) Aktivirani B limfociti u folikulu ubrzano proliferišu - germinativni centar - zbog somatskih hipermutacija produkuju antitela različitog afiniteta vezivanja za antigen FDĆ - imunski kompleksi Samo B limfociti sa BCR visokog afiniteta za antigen se vezuju za FDĆ i preko CD40L dobijaju signal za preživljavanje B limfociti sa BCR niskog afiniteta za antigen umiru procesom apoptoze

25 Regulacija humoralnog imunskog odgovora
Faza homeostaze apoptoza plazmocita mehanizam povratne sprege posredstvom antitela Solubilna antitela (IgG) formiraju imunske komplekse sa preostalim Ag Imunski kompleksi reaguju sa BCR-om i receptora za Fc fragmenta antitela, FcRIIB (CD32) CD32 - fosfataze koje uklanjaju fosfatne grupe sa ITAM motiva Ig i Ig molekula - blokira se prenos signala preko BCR

26 Struktura imunoglobulina-veza sa funkcijom
Antigenski receptori na površini B ćelija Solubilna antitela Imunoglobulini su bifunkcionalni proteini vezivanje Ag vezivanje za Fc receptor ili za komplement vezujući protein

27 Zašto je antitelima potreban Fc region?
detektuje antigen precipitira antigen blokira aktivna mesta toksina ili molekula vezanih za patogene blokira interakcije domaćina i (Fab)2 fragment može da inflamatorne i efektorske funkcije posredovane ćelijama funkcije komplementa unošenje antigena i njihovu obradu ali ne može da aktivira

28 Karakteristike antitela koje određuju efektorske funkcije
Fab fragmentom antitela vezuju i blokiraju štetne efekte MO i njihovih toksina Fc fragmentom antitela aktiviraju različite efektorske mehanizme kojima se eliminišu MO i njihovi toksini Protektivna antitela se produkuju u toku primarnog imunskog odgovora, a u većoj koncentraciji u toku sekundarnog imunskog odgovora Mehanizmi promene klase antitela i afinitetnog sazrevanja povećavaju protektivne funkcije antitela i karakteristični su za odgovor na proteinske Ag

29 Antitela postoji 5 klasa imunoglobulina
Svaka klasa ima različitu ulogu u imunskom odgovoru IgG IgM IgA IgD IgE

30 Efektorske funkcije antitela
Zaštita od ekstracelularnih mikroorganizama i njihovih toksina: vezivanjem za mikroorganizme i toksine sprečava se infekcija i oštećenje ćelija; antitela su jedina komponenta specifičnog imuniteta koja sprečava infekciju Antitela pomažu u eliminaciji potencijalno štetnih mikroorganizama i agenasa Antitela obavljaju svoje efektorske funkcije udaljeno od mesta gde se stvaraju Imaju imunomodulatorno dejstvo Najveći broj vakcina se zasniva na indukciji specifičnog humoralnog imuniteta Posledice defekta humoralnog imuniteta su česte infekcije izazvane bakterijama, virusima i parazitima

31 Efektorske funkcije antitela
Neutralizacija MO i njihovih toksina Opsonizacija Ag i olakšana fagocitoza od strane makrofaga i neutrofila Citotoksičnost zavisna od antitela (ADCC) posredovana NK ćelijama i eozinofilima Aktivacija klasičnog puta komplementa Mukozni i neonatalni imunitet Regulacija humoralnog imunskog odgovora Reakcije rane preosetljivosti

32 1. Neutralizacija MO i toksina
Fab funkcija Antitela sprečavaju vezivanje MO za ćelije domaćina i tako se neutralizuje sposobnost MO da inficira ćelije domaćina Antitela inhibiraju širenje infekcije sa inficirane ćelije domaćina na drugu neinficiranu ćeliju C. Antitela sprečavaju vezivanje toksina za ćelije domaćina i tako onemugaćavuju patogene efekte toksina

33 Antitela inhibiraju širenje infekcije

34 2. Opsonizacija i olakšana fagcitoza MO
Fab/Fc funkcija Opsonizacija – oblaganje MO opsoninima, antitelom Fab (najčešće IgG) ili nekim drugim molekulom - priprema za fagocitozu Fagociti ispoljavaju receptor za Fc fragment IgG CD64 (FcRI); angažovanjem FcRI aktiviraju se fagociti nakon čega dolazi do fagocitoze i ubijanja fagocitovanih MO Značajan mehanizam odbrane od enkapsuliranih bakterija sa polisaharidnim zidom (npr. pneumococus)

35 3. Citotoksičnost zavisna od antitela (ADCC)
Fab/Fc funkcija Neke potklase IgG vezuju svojim Fab fragmentom antigene na ćelijama (npr. inficirane ćelije) NK ćelije ispoljavaju CD16 (FcRIII) kojim vežu Fc fragment antitela; angažovanjem CD16 aktivira se NK ćelija koja ubija ciljnu ćeliju IgE se vežu Fab fragmentom za antigene na površini parazita (helminata) Eozinofili ispoljavaju visokoafinitetne receptore za Fc fragment IgE (FcRI); njegovim angažovanjem eozinofili se aktiviraju i oslobađaju sadržaj granula (toksični medijatori granula ubijaju parazite)

36 Ćelijska distribucija
Receptori za Fc fragment imunoglobulina G (FcγR) Afinitet za Ig Ćelijska distribucija Funkcija FcγRI (CD64) visok makrofagi, neutrofili; eozinofili Fagocitoza; aktivacija fagocitoze FcγRIIA (CD32) nizak makrofagi, neutrofili; eozinofili, trombociti Fagocitoza; aktiavcija ćelije (nedovoljna) FcγRIIB (CD32) B limfociti Povratnom spregom inhibicija B limfocita FcγRIIIA (CD16) NK ćelija ADDC FcγRIIIB (CD16) Neutrofili, druge ćelije Fagocitoza (nedovoljna)

37 Uklanjanje parazita ADCC reakcijom
Afinitet za Ig Ćelijska distribucija Funkcija FcεRI visok Mast ćelija, bazofili, eozinofili Aktivacija ćelije (degranulacija) FcεRII (CD23) nizak B limfociti, eozinofili, Langerhansove ćelije Nepoznata

38 4. Aktivacija klasičnog puta komplementa
Istorijat otkrića komplementa Više od 30 solublnih i membranskih proteina Učestvuju u prirodnom i adaptivnom imunitetu Produkuju ih hepatociti (uglavnom), makrofagi jetre, monociti i epitelne ćelije gastrointestinalnog i urogenitalnog trakta Čine 5% (težine) serumske frakcije globulina Mnoge komponente su proenzimi (zimogeni), koji su funkcionalno neaktivni do proteolitičkog sečenja koje uklanja inhibitorni deo i oslobađa se aktivno mesto. Reakcija počinje enzimskom kaskadom. Jules Bordet 1890 Liza bakterija (Vibrio Cholerae) Hemoliza Paul Ehrlich Komplement “Aktivnost seruma koja kompletira delovanje antitela”

39 2. Opsonizacija, koja olakšava fagocitozu partikularnih Ag
Funkcije sistema komplementa 1. Liza ćelija, bakterija i virusa – glavni efektor humoralne grane imuniteta 2. Opsonizacija, koja olakšava fagocitozu partikularnih Ag 3. Vezivanje ze specifične receptore za komponente komplementa na imunskim ćelijama započinje inflamatorne kaskade 4. “Imunsko čišćenje” koje uklanja imunske komplekse iz cirkulacije i talože ih u slezini i jetri

40 Aktivacija sistema komplementa
Aktivacija sistema komplementa obuhvata kaskadu proteolitičke razgradnje proteina i amplifikaciju razgradnje Nekontrolisanu aktivaciju i sprečavanje oštećenja sopstvenih ćelija vrše regulatorni proteini komplementa Važna komponenta urođenog imuniteta je aktivacija sistema komplementa bez učešća antitela (ALTERNATIVNI I LEKTINSKI PUT) Važan efektorski mehanizam humoralnog imuniteta je aktivacija komplementa uz učešće antitela (KLASIČNI PUT) i predstavlja vezu oba imuniteta

41 Različiti putevi aktivacije sistema komplementa

42 Različiti putevi aktivacije sistema komplementa

43 Faze delovanja sistema komplementa
1. Faza prepoznavanja i aktivacije (inicijacija) 2. Faza amplifikacije 3. Terminalna faza/ faza ispoljavanja efektorskih funkcija

44 1. Faza prepoznavanja i aktivacije (inicijacija)

45 Rana faza aktivacije alternativnog puta komplementa

46 Aktivacija klasičnog puta aktivacije komplementa
Struktura C1 komponente

47 Aktivacija lektinskog puta aktivacije komplementa

48 2. Faza amplifikacije

49 Kasna faza aktivacije sistema komplementa
započinje aktivacijom C5 konvertaze i razgradnjom C5 komponente na C5a i C5b C5b započinje formiranje membranskog atakujućeg kompleksa (MAC) vezivanjem za C6 komponentu za koju se zatim vezuje C7 komponenta C7 omogućuje ugradnju MAC kompleksa u lipidnu membranu i vezivanje C8 komponente C8 omogućuje vezivanje C9 i njenu polimerizaciju Polimerizacijom C9 formira se funkcionalni MAC kompleks koji vrši perforaciju membrane ćelije i sledstvenu lizu ćelije

50 3. Terminalna faza/ faza ispoljavanja
efektorskih funkcija Opsonizacija i fagocitoza Stimulacija zapaljenske reakcije Komplementom posredovana citoliza Aktivacija humoralnog imuniteta: - Interakcija C3d sa CR2 receptorom na B- limfocitu. - Selekcija visokoafinitetnih B- limfocita (vezani proteini komplementa u sklopu imunskih kompleksa bivaju prepoznati od CR ispoljenih na FDC).

51 Striktna regulacija sistema komplementa
Nekontrolisanu aktivaciju i sprečavanje oštećenja sopstvenih ćelija vrše regulatorni proteini komplementa Pasivni mehanizmi regulacije: visoko labilne komponente sponatno se inaktivišu ako nisu stabilizovane reakcijom sa drugim komponentama regulatorni proteini vrše inaktivaciju različitih komponenti Tri nivoa regulacije: Pre formiranja konvertaza Posle formiranja konvertaza Formiranje MAC kompleksa

52 Regulatori aktivacije komplementa
Receptor Distribucija Interakcija sa Funkcija C1 inhibitor (C1 INH) protein plazme; konc. 200 μg/mL C1r, C1s Inhibitor serine proteaze; vezuje se za C1r i C1s i odvaja ih od C1q Faktor I protein plazme; konc. 35 μg/mL C4b, C3b Serine proteaze; seče C3b i C4b koristeći factor H, MCP, C4BP i CR1 kao kofaktore Faktor H protein plazme; konc. 480 μg/mL C3b Vezuje C3b i istiska Bb Kofaktor za faktor I posredovano sečenje C3b C4-binding protein (C4BP) protein plazme; konc. 300 μg/mL C4b Vezuje se za C4b i istiskuje C2 Kofaktor za faktor I posredovano sečenje C4b Membranski kofaktor za protein (MCP, CD46) Leukociti, epitelne i endotelne ćelije C3b, C4b Kofaktor za faktor I posredovano sečenje C3b i C4b Faktor ubrzanja razgradnje (DAF) Ćelije krvi, epitelne i endotelne ćelije C4b2b, C3bBb Istiskuje C2b od C4b i Bb od C3b (disocijacija C3 konvertaze) CD59 C7, C8 Blokira vezivanje C9 i sprečeva formiranje MAC

53 Regulacija aktivacije C1 komponente
C1 INH (C1 inhibitor) zaustavlja ranu aktivaciju klasičnog puta na nivou C1 HEREDITARNI ANGIONEUROTSKI EDEM: deficijencija C1 INH

54 Inhibicija formiranja C3 konvertaze
DAF (faktor ubrzanja razgradnje) sprečava vezivanje faktora B za C3b ili vezivanje C4b2a za C3b - zaustavljanje aktivacije alternativnog i klasičnog puta CR1 vrši obe funkcije koje imaju DAF i MCP

55 Regulacija formiranja C3 konvertaze
MCP (membranski kofaktorski protein): služi kao kofaktor sa faktorom I za proteolizu C3b na inaktivne fragmente PAROKSIZMALNA NOĆNA HEMOGLOBINURIJA: defekt u sintezi brojnih glikolipida uključujući i DAF i MCP

56 Regulacija formiranja MAC

57 Regulacija sistema komplementa

58 Receptori za fragmente C3 komponente
Struktura Ligandi Ćelijska distribucija Funkcije Komplementni receptor Tip 1 (CR1, CD35) kD; multipli CCPRs C3b > C4b > iC3b Mononuklearni fagociti, neutrofili, B i T limfociti, eritrociti, eozinofili, FDĆ Fagocitoza Čišćenje imunskih kompleksa, disocijaciju C3 konvertaze (kofaktor za sečenje C3b, C4b) Komplementni receptor Tip 2 (CR2, CD21) 145-kD; multipli CCPRs C3d, C3dg > iC3b B limfociti, FDC, nazofaringealni epitel Koreceptor za aktivaciju B ćelija Filter za Ag u germinalnim centerima Receptor za EBV Komplementni receptor Tip 3 (CR3, Mac-1, CD11b/CD18) Integrin, sa 165-kD α lanac i 95-kD β2 lanac iC3b, ICAM-1; takođe vezuje MO Mononuklearni fagociti, neutrofili, NK ćelije Fagocitoza Adhezija leukocita za endotel ( ICAM-1) Komplementni receptor Tip 4 (CR4, p150/95, CD11c/CD18) Integrin, sa 150-kD α lanac i 95-kD β2 lanac iC3b Fagocitoza, ćelijska adhezija?

59 5A. Mukozni imunitet Fab funkcija
U sluzokoži gastrointestinalnog i respiratornog trakta plazmociti (lamina propria) produkuju i sekretuju IgA i vezni (J) lanac za formiranje dimera Epitelne ćelije mukoze sekretuju poli-Ig receptor koji veže IgA (može i IgM) Kompleks IgA poli-Ig receptor se transportuje kroz epitelnu ćeliju; na površini epitelne ćelije dolazi do delimične proteolize poli-Ig receptora i transporta IgA dimera i dela poli-Ig receptora u lumen

60 5B. Neonatalni imunitet i imunitet novorođenčeta
(pasivni prirodni imunitet) Antitela majke (IgG) se aktivno transportuju kroz placentu do fetusa; ćelije placente sekretuju neonatalni Fc receptor (FcRn) i kroz epitel digestivnog trakta novorođenčeta Antitela majke (IgG) iz mleka se aktivno transportuju kroz epitel digestivnog trakta novorođenčeta; ćelije epitela digestivnog trakta novorođenčeta ispoljavaju Fc receptor kojim vezuju antitela iz majčinog mleka

61 Efektorske fukcije antitela
specifične za izotip IgG Opsonizacija Ag za fagocitozu od strane makrofaga i neutrofila Aktivacija klasicnog puta komplementa Citotoksičnost zavisna od antitela (ADCC) posredovana NK ćelijama Neonatalni imunitet: transfer majčinih At kroz placentu i creva Povratnom spregom inhibicija aktivacije B limfocita IgM Antigeni receptor na naivnim B limfocitima IgA Mukozni imunitet: sekrecija IgA u lumenu gastrointestinalnog i respiratornog trakta Aktivacija alternativnog ili lektinksog puta komplementa IgE Degranulacija mast ćelija (reakcija rane preosetljivosti tip I) Citotoksičnost zavisna od antitela (ADCC) posredovana eozionofilima IgD

62 Memorijske B ćelije Nastaju u germinalnim centrima
Stoga imamo samo jak humoralni memorijski odgovor na T zavisne antigene Male cirkulišuće ćelije često dolazi do izotipskog prekopčavanja (npr u IgG+ ili IgA+) Obično imaju veći afinitet za indukujući antigen Duže žive u odnosu na naivne B ćelije Perzistentno prisustvo memorijskih B ćelija nakon imunskog odgovora obezbeđuje povećan broj B ćelija specifičnih za antigen spremnih za odgovor pri ponovnom kontaktu sa istim antigenom