Τ ΛΕΜΦΟΚΥΤΤΑΡΑ.

Παρουσίαση με θέμα: "Τ ΛΕΜΦΟΚΥΤΤΑΡΑ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τ ΛΕΜΦΟΚΥΤΤΑΡΑ

2 Η αναγνώριση του αντιγόνου από τα Τ κύτταρα διαφέρει σε σύγκριση με την αναγνώριση από τα Β κύτταρα στο σημείο του περιορισμού μέσω των μορίων του MHC. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τόσο η ωρίμανση των προγονικών Τ κυττάρων στο θύμο, όσο και η ενεργοποίηση των ώριμων Τ κυττάρων στην περιφέρεια, επηρεάζονται από τα μόρια MHC. Η αντιγονική ποικιλότητα των Τ κυτταρικών πληθυσμών περιορίζεται κατά την ωρίμανσή τους μέσω μίας διαδικασίας επιλογής, με την οποία επιτρέπεται η ωρίμανση μόνο των Τ κυττάρων τα οποία αφενός 1) διαθέτουν υποδοχείς που περιορίζονται από τα μόρια του MHC και αφετέρου 2) δεν είναι αυτοδραστικά. Στα τελικά της στάδια, η ωρίμανση των περισσοτέρων Τ- κυττάρων μπορεί να ακολουθήσει δύο διαφορετικές εξελικτικές οδούς, με τις οποίες δημιουργούνται δύο λειτουργικά διακριτοί υποπληθυσμοί, των CD4+ και των CD8+ λεμφοκυττάρων, οι οποίοι περιορίζονται από τα τάξης ΙΙ και τάξης Ι μόρια MHC, αντίστοιχα

3 Ωρίμανση των Τ κυττάρων στο θύμο
Τα προγονικά κύτταρα της Τ σειράς αρχίζουν να μεταναστεύουν στο θύμο από τα αρχικά στάδια της αιμοποίησης, κατά την 11η ημέρα της εμβρυϊκής ζωής στο ποντίκι και κατά την 8η ή 9η εβδομάδα της κύησης στον άνθρωπο. Στο θύμο, τα αναπτυσσόμενα Τ κύτταρα, τα οποία ονομάζονται θυμοκύτταρα (thymocytes), πολλαπλασιάζονται και διαφοροποιούνται με εξελικτικές οδούς μέσω των οποίων παράγονται λειτουργικά διαφορετικοί υποπληθυσμοί ώριμων Τ κυττάρων.

4 Ο θύμος κατέχει κεντρικό ρόλο στη βιολογία των Τ κυττάρων
Ο θύμος κατέχει κεντρικό ρόλο στη βιολογία των Τ κυττάρων. Εκτός του ότι αποτελεί την κύρια πηγή όλων των Τ κυττάρων, είναι και το όργανο στο οποίο τα Τ κύτταρα διαφοροποιούνται και σχηματίζουν ένα αποτελεσματικό αρχικό ρεπερτόριο μέσω ενός θαυμαστού συνδυασμού διαδικασιών επιλογής.

5 Θετική επιλογή (positive selection), επιτρέπει την επιβίωση μόνον εκείνων των Τ κυττάρων που έχουν τη δυνατότητα να αναγνωρίζουν τα εαυτά μόρια MHC. Είναι, συνεπώς, υπεύθυνη για τη δημιουργία ενός ρεπερτορίου Τ κυττάρων με εαυτό MHC-περιορισμό. Με τη διαδικασία της αρνητικής επιλογής (negative selection), καταστρέφονται τα κύτταρα υψηλής συγγένειας για σύνδεση με τα εαυτά μόρια MHC, ή με τα μόρια MHC που παρουσιάζουν εαυτά πεπτίδια. Η ΑΡΝΗΤΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΕΊΝΑΙ ΕΞΕΧΟΥΣΑΣ ΣΗΜΑΣΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΠΑΡΘΕΝΩΝ Τ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΜΕ ΑΥΤΟΑΝΟΧΗ

6 ο Notch (προσδέτης του μεμβρανικού ΤCR )μπορεί να επανακατευθύνει τη διαφοροποίηση ενός πιθανού Β κυττάρου προς την Τ σειρά και επιβεβαιώνει ότι ο Notch είναι μια βασική πρωτεΐνη για τη διαφοροποίηση της Τ λεμφικής σειράς.

7 Όταν τα προγονικά κύτταρα της Τ λεμφικής σειράς φτάσουν στο θύμο, δεν εκφράζουν κανέναν από τους χαρακτηριστικούς επιφανειακούς δείκτες των Τ κυττάρων, όπως είναι ο υποδοχέας των Τ κυττάρων, το σύμπλεγμα CD3 ή οι συνυποδοχείς CD4 ή CD8. Όταν φτάσουν στο θύμο, τα προγονικά αυτά Τ κύτταρα εισέρχονται στον εξωτερικό φλοιό, όπου και πολλαπλασιάζονται με αργούς ρυθμούς. Κατά τη διάρκεια περίπου 3 εβδομάδων ωρίμανσής τους στο θύμο, τα Τ κύτταρα διέρχονται από διάφορα στάδια, τα οποία χαρακτηρίζονται από μεταβολές του ανοσοφαινοτύπου της επιφάνειάς τους.

8 Τα θυμοκύτταρα στην αρχή της οντογένεσης, δεν εκφράζουν τα CD4 και CD8 μόρια σε ανιχνεύσιμα επίπεδα. Λόγω του ότι τα κύτταρα αυτά είναι CD4–CD8–, ονομάζονται διπλά αρνητικά (double negative, DN) κύτταρα. Στην πραγματικότητα τα DN κύτταρα μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις υποπληθυσμούς (DN1-4) με βάση την παρουσία ή την απουσία επιφανειακών μορίων εκτός των CD4 και CD8, όπως: ο c-kit (υποδοχέας του αυξητικού παράγοντα των πολυδύναμων αρχέγονων κυττάρων-stem cell growth factor), το CD44 (ένα μόριο προσκόλλησης) και το CD25 (η α αλυσίδα του υποδοχέα της IL-2).

9

10 το στάδιο των διπλά θετικών (double-positive, DP) είναι μια περίοδος γρήγορου πολλαπλασιασμού.
Το κόστος της ωρίμανσης των Τ κυττάρων είναι υψηλό για τον ξενιστή. Υπολογίζεται ότι το 98% του συνόλου των θυμοκυττάρων δεν ωριμάζουν, αλλά πεθαίνουν με απόπτωση μέσα στο θύμο, είτε διότι δεν επιτεύχθηκε σε αυτά παραγωγική αναδιάταξη των γονιδίων του TCR, είτε διότι δεν κατόρθωσαν να περάσουν επιτυχώς από τη διαδικασία της επιλογής. Τα διπλά θετικά θυμοκύτταρα

11 Τα διπλά θετικά θυμοκύτταρα, π και κατορθώνουν να επιβιώσουν από τη διαδικασία της θυμικής επιλογής, εξελίσσονται προς ανώριμα μονά θετικά CD4+ (single-positive CD4+) ή μονά θετικά CD8+ (single-positive CD8+) θυμοκύτταρα. Αυτά τα μονά θετικά κύτταρα υφίστανται μία επιπλέον διαδικασία αρνητικής επιλογής και μεταναστεύουν από το φλοιό στο μυελό του θύμου, απ' όπου και περνούν στη κυκλοφορία.

12 ΔΥΟ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ
Τα θυμοκύτταρα υφίστανται στο θύμο δύο διαδικασίες επιλογής: Τη θετική επιλογή των θυμοκυττάρων που φέρουν υποδοχείς οι οποίοι έχουν την ικανότητα να συνδέονται με εαυτά μόρια MHC, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα τον MHC-περιορισμό (MHC restriction). Τα κύτταρα που δεν επιλέγονται κατά τη διαδικασία αυτή, πεθαίνουν μέσα στο θύμο με απόπτωση. Την αρνητική επιλογή, κατά την οποία εξαλείφονται τα θυμοκύτταρα που φέρουν υψηλής συγγένειας υποδοχείς είτε για εαυτά μόρια MHC χωρίς αντιγόνο, είτε για εαυτά αντιγόνα που παρουσιάζονται με εαυτά μόρια MHC, γεγονός που εξασφαλίζει την αυτοανοχή (self-tolerance).

13 θάνατος λόγω εγκατάλειψης (death by neglect).
Και οι δύο διαδικασίες είναι απαραίτητες για τη δημιουργία ώριμων Τ κυττάρων, τα οποία χαρακτηρίζονται από περιορισμό για τα εαυτά μόρια MHC και από αυτοανοχή. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, περίπου το 98% του συνόλου των θυμοκυττάρων, ή και περισσότερα, πεθαίνουν με απόπτωση μέσα στο θύμο. Το μεγαλύτερο ποσοστό αυτών των θανάτων, φαίνεται να οφείλεται στην αποτυχία της θετικής επιλογής, λόγω της αδυναμίας ειδικής αναγνώρισης ξένων αντιγόνων σε συνδυασμό με εαυτά μόρια MHC. Αυτά τα κύτταρα δε λαμβάνουν διεγερτικά αυξητικά σήματα και πεθαίνουν μέσω μιας διαδικασίας που είναι γνωστή ως θάνατος λόγω εγκατάλειψης (death by neglect).

14 Η αλληλεπίδραση των ανώριμων θυμοκυττάρων με τους πληθυσμούς των στρωματικών κυττάρων του θύμου
Τα στρωματικά κύτταρα του θύμου, περιλαμβανομένων και των επιθηλιακών κυττάρων, των μακροφάγων και των δενδριτικών κυττάρων, παίζουν σημαντικό ρόλο στη θετική και την αρνητική επιλογή. Τα κύτταρα αυτά εκφράζουν μόρια MHC τάξης Ι, καθώς επίσης και υψηλά επίπεδα μορίων MHC τάξης ΙΙ. Η αλληλεπίδραση των ανώριμων θυμοκυττάρων που εκφράζουν το σύμπλεγμα TCR-CD3 με τους πληθυσμούς των στρωματικών κυττάρων του θύμου, έχει ως αποτέλεσμα τη θετική και την αρνητική επιλογή, μέσω μηχανισμών που αποτελούν αντικείμενο εντατικής έρευνας

15 Η θετική επιλογή εξασφαλίζει τον MHC- περιορισμό
Η θετική επιλογή συμβαίνει στο φλοιό του θύμου και περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση των ανώριμων θυμοκυττάρων με τα επιθηλιακά κύτταρα του φλοιού. Έχει αποδειχθεί ότι οι ΤCRs των θυμοκυττάρων, καθώς και τα μόρια MHC των κυττάρων του φλοιού, έχουν την τάση να συναθροίζονται στα σημεία διακυτταρικής επαφής. Ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι οι αλληλεπιδράσεις αυτές επιτρέπουν στα ανώριμα θυμοκύτταρα να δεχθούν ένα προστατευτικό μήνυμα, το οποίο αποτρέπει τον κυτταρικό θάνατο. Τα κύτταρα των οποίων οι υποδοχείς δεν έχουν την ικανότητα να συνδέονται με μόρια MHC, δεν θα μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τα επιθηλιακά κύτταρα του θύμου και, συνεπώς, δεν θα λάβουν το προστατευτικό μήνυμα, με αποτέλεσμα να πεθάνουν με απόπτωση.

16

17 Η αρνητική επιλογή εξασφαλίζει την αυτοανοχή
Ο πληθυσμός των θυμοκυττάρων που περιορίζονται από το MHC και κατορθώνουν να επιβιώσουν από τη διαδικασία της θετικής επιλογής, περιλαμβάνει κύτταρα με υποδοχείς οι οποίοι έχουν από χαμηλή έως υψηλή συγγένεια για εαυτά αντιγόνα σε συνδυασμό με εαυτά μόρια MHC. Θυμοκύτταρα με υποδοχείς υψηλής συγγένειας υφίστανται αρνητική επιλογή, ως συνέπεια της αλληλεπίδρασής τους με τα στρωματικά κύτταρα του θύμου.

18 Η αρνητική επιλογή εξασφαλίζει την αυτοανοχή
Κατά την αρνητική επιλογή, δενδριτικά κύτταρα και μακροφάγα που εκφράζουν μόρια MHC των τάξεων Ι και ΙΙ, αλληλεπιδρούν με εκείνα τα θυμοκύτταρα που φέρουν υποδοχείς υψηλής συγγένειας είτε προς εαυτά αντιγόνα σε συνδυασμό με εαυτά μόρια MHC ή απλά προς εαυτά μόρια MHC. Τα κύτταρα που υπόκεινται σε αρνητική επιλογή παρατηρείται ότι πεθαίνουν με απόπτωση. Η ανοχή προς τα εαυτά αντιγόνα που παρατηρείται στο θύμο επιτυγχάνεται, συνεπώς, με την εξάλειψη των Τ κυττάρων που αναγνωρίζουν τα αντιγόνα αυτά.

19 Ενεργοποίηση των Τ κυττάρων
Το κεντρικό γεγονός τόσο της χυμικής όσο και της κυτταρομεσολαβητικής ανοσοαπόκρισης είναι η ενεργοποίηση και ο κλωνικός πολλαπλασιασμός των Τ κυττάρων. Η ενεργοποίηση των Τ κυττάρων ξεκινά με την αλληλεπίδραση του συμπλέγματος TCR-CD3 με ένα επεξεργασμένο αντιγονικό πεπτίδιο, προσδεδεμένο σε ένα μόριο MHC είτε της τάξης Ι (CD8+ κύτταρα) είτε της τάξης ΙΙ (CD4+ κύτταρα), στην επιφάνεια ενός αντιγονοπαρουσιαστικού κυττάρου.

20 TCR Ο TCR αποτελείται από μία κυρίως εξωκυτταρική υπομονάδα ένωσης με τον προσδέτη, μία κυρίως ενδοκυτταρική μονάδα μετάδοσης του μηνύματος, το σύμπλεγμα CD3, και το ομοδιμερές των αλυσίδων ζ. Πειράματα σε ποντίκια με τεχνητή εξάλειψη (knockout) των γονιδίων κάποιων από αυτά τα στοιχεία, έχουν δείξει ότι όλα τα συστατικά είναι απαραίτητα για τη μεταγωγή του σήματος.

21

22 Η αλληλεπίδραση αυτή και τα προκαλούμενα από αυτή διεγερτικά σήματα, εμπλέκουν επίσης ποικίλα επικουρικά μεμβρανικά μόρια του Τ κυττάρου και του αντιγονοπαρουσιαστικού κυττάρου. Η αλληλεπίδραση του Τ κυττάρου με το αντιγόνο σηματοδοτεί την έναρξη μίας σειράς βιοχημικών διεργασιών, οι οποίες οδηγούν τα Τ κύτταρα που βρίσκονταν σε φάση ηρεμίας να εισέλθουν στον κυτταρικό κύκλο, να πολλαπλασιαστούν και να διαφοροποιηθούν προς κύτταρα μνήμης ή ανοσοδραστικά κύτταρα.

23 Κατηγορίες γονιδιακών προϊόντων
Τα γονιδιακά προϊόντα που εκφράζονται κατά την αλληλεπίδραση του ΤΗ κυττάρου με το αντιγόνο μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες, ανάλογα με το πόσο νωρίς μπορούν να ανιχνευθούν μετά την αναγνώριση του αντιγόνου: ‑Άμεσα γονίδια (immediate genes), τα οποία εκφράζονται μέσα σε μισή ώρα από την αναγνώριση του αντιγόνου και κωδικοποιούν διάφορους μεταγραφικούς παράγοντες ‑Πρώιμα γονίδια (early genes), τα οποία εκφράζονται μέσα σε 1-2 ώρες από την αναγνώριση του αντιγόνου και κωδικοποιούν την IL-2, τον IL-2R (υποδοχέα της IL-2), την IL-3, την IL-6, την IFN-γ και πολλές άλλες πρωτεΐνες. Όψιμα γονίδια (late genes), τα οποία εκφράζονται σε περισσότερες από 2 ημέρες μετά την αναγνώριση του αντιγόνου και κωδικοποιούν διάφορα μόρια κυτταρικής προσκόλλησης.

24 Πόσα συμπλέγματα TCR πρέπει να συνδεθούν για να πυροδοτηθεί η ενεργοποίηση του Τ κυττάρου
Οι ερευνητές βρήκαν ότι ακόμη και ένα πεπτίδιο οδηγεί στην απελευθέρωση ιόντων ασβεστίου και ότι τα μέγιστα επίπεδα απελευθέρωσης ιόντων ασβεστίου επιτυγχάνονται στα CD4+ κύτταρα με τη σύνδεση μόλις 10 συμπλεγμάτων TCR. Παρόμοια ήταν τα αποτελέσματα με τα CD8+ κύτταρα.

25 Ca2+ Τα ιόντα ασβεστίου συμμετέχουν σε ένα ασυνήθιστα μεγάλο εύρος διαδικασιών, συμπεριλαμβανομένης της όρασης, της μυϊκής σύσπασης και πολλών άλλων. Αποτελεί σημαντικό στοιχείο πολλών Τ κυτταρικών λειτουργιών και η απελευθέρωση ασβεστίου από το ενδοπλασματικό δίκτυο έχει ως τελικό αποτέλεσμα τη φωσφορυλίωση ενός σημαντικού μεταγραφικού παράγοντα, του NFAT, η οποία κορυφώνεται με τη μετακίνηση του NFAT από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα . Στον πυρήνα, ο NFAT επάγει τη μεταγραφή των γονιδίων που απαιτούνται για την έκφραση των κυτταροκινών ΟΙ ΟΠΟΙΕΣ ΕΠΑΓΟΥΝ ΤΗΝ ΑΥΞΗΣΗ ΤΩΝ Τ ΚΥΤΤΑΡΩΝ, ΌΠΩΣ Η IL-2, Η IL-4 και άλλες

26 Για την πλήρη ενεργοποίηση του Τ κυττάρου απαιτούνται συνδιεγερτικά σήματα
Η ενεργοποίηση του Τ κυττάρου απαιτεί τη δυναμική αλληλεπίδραση πολλών μεμβρανικών μορίων, αλλά αυτή η αλληλεπίδραση δεν είναι αρκετή από μόνη της για την πλήρη ενεργοποίηση των παρθένων Τ κυττάρων. Τα παρθένα Τ κύτταρα απαιτούν περισσότερα του ενός σήματα για να ενεργοποιηθούν και, στη συνέχεια, να πολλαπλασιαστούν προς ανοσοδραστικά κύτταρα. Το Σήμα 1, το αρχικό σήμα, δημιουργείται από την αλληλεπίδραση του αντιγονικού πεπτιδίου με το σύμπλεγμα TCR-CD3. Ένα δεύτερο μη αντιγονοειδικό, συνδιεγερτικό σήμα, το Σήμα 2, παρέχεται κυρίως από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του CD28 του Τ κυττάρου και μελών της οικογένειας Β7 του αντιγονοπαρουσιαστικού κυττάρου

27

28 Υπάρχουν δύο συγγενικές μορφές του μορίου Β7, το Β7-1 και το Β7-2
Υπάρχουν δύο συγγενικές μορφές του μορίου Β7, το Β7-1 και το Β7-2. Τα μόρια αυτά είναι μέλη της υπεροικογένειας των ανοσοσφαιρινών. Και τα δύο μόρια Β7 εκφράζονται συνεχώς στα δενδριτικά κύτταρα, ενώ επάγεται η έκφρασή τους στα ενεργοποιημένα μακροφάγα και στα ενεργοποιημένα Β λεμφοκύτταρα. Οι προσδέτες των Β7 είναι το CD28 και το CTLA-4 (επίσης γνωστό και ως CD152) και τα δύο από τα οποία εκφράζονται στη μεμβράνη των Τ. Ανήκουν, όπως και το Β7, στην υπεροικογένεια των ανοσοσφαιρινών. Η σύνδεση του CD28 έχει ως αποτέλεσμα τη μετάδοση ενός θετικού συνδιεγερτικού σήματος στο Τ κύτταρο. Η μετάδοση σήματος μέσω του CTLA-4 αναστέλλει την ενεργοποίηση του Τ κυττάρου.

29 Η σημασία του CTLA-4 Η σημασία του CTLA-4 στη ρύθμιση της διέγερσης των λεμφοκυττάρων αποδεικνύεται, εν μέρει, από πειράματα σε ποντίκια με τεχνητή εξάλειψη (knockout) του γονιδίου του CTLA-4. Τα Τ κύτταρα των ποντικών αυτών πολλαπλασιάζονται μαζικά, γεγονός που οδηγεί σε λεμφαδενοπάθεια (μεγάλη αύξηση του μεγέθους των λεμφαδένων), σπληνομεγαλία (αύξηση του μεγέθους του σπλήνα) και θάνατο μέσα σε 3-4 εβδομάδες από τη γέννηση. Είναι φανερό ότι η παραγωγή ανασταλτικών σημάτων μέσω του CTLA-4 είναι σημαντική για την ομοιόσταση των λεμφοκυττάρων.

30 Η κλωνική ανέργεια επέρχεται απουσία συνδιεγερτικού σήματος
Η αναγνώριση του συμπλέγματος πεπτιδίου-MHC, από τα Τ κύτταρα, οδηγεί πολλές φορές σε μία κατάσταση μη απόκρισης, η οποία ονομάζεται κλωνική ανέργεια (clonal anergy) και χαρακτηρίζεται από την ανικανότητα των κυττάρων να πολλαπλασιάζονται παρά την παρουσία του συμπλέγματος πεπτιδίου-MHC. Η επαγωγή κλωνικής επέκτασης ή κλωνικής ανέργειας, εξαρτάται από την παρουσία ή την απουσία συνδιεγερτικού σήματος (σήματος 2), όπως είναι εκείνο που παράγεται από την αλληλεπίδραση του CD28 των Τ κυττάρων με το Β7 των αντιγονοπαρουσιαστικών κυττάρων (APCs).

31

32 Διαφοροποίηση των Τ κυττάρων
Τα CD4+ και τα CD8+ Τ κύτταρα εγκαταλείπουν το θύμο και εισέρχονται στην κυκλοφορία σε φάση ηρεμίας, δηλαδή στη φάση G0 του κυτταρικού κύκλου. Στην περιφέρεια, υπάρχουν περίπου δύο φορές περισσότερα CD4+ από ό,τι CD8+ Τ κύτταρα. Τα Τ κύτταρα που δεν έχουν ακόμη συναντήσει αντιγόνο (τα παρθένα Τ κύτταρα) έχουν συμπυκνωμένη χρωματίνη, πολύ λίγο κυτταρόπλασμα και χαμηλή μεταγραφική δραστηριότητα. Τα παρθένα κύτταρα επανακυκλοφορούν συνεχώς μεταξύ του αίματος και του λεμφικού συστήματος. Κατά την επανακυκλοφορία τους, τα παρθένα Τ κύτταρα εισέρχονται στους δευτερογενείς λεμφικούς ιστούς όπως οι λεμφαδένες.

33 Διαφοροποίηση των Τ κυττάρων
Αν ένα παρθένο Τ κύτταρο δεν συναντήσει το αντίστοιχο αντιγόνο στο λεμφαδένα, εξέρχεται από αυτόν μέσω των απαγωγών λεμφαγγείων και, τελικά, μέσω του μείζονος θωρακικού πόρου, επανέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος. Υπολογίζεται ότι κάθε παρθένο Τ κύτταρο επανακυκλοφορεί από το αίμα στους λεμφαδένες και το αντίστροφο, κάθε ώρες. Λόγω του ότι μόνο το 1 από κάθε 105 παρθένα Τ κύτταρα είναι ειδικό για ένα συγκεκριμένο αντιγόνο, η επανακυκλοφορία αυτή αυξάνει την πιθανότητα της συνάντησης ενός παρθένου Τ κυττάρου με το αντίστοιχο αντιγόνο.

34 Από τα ενεργοποιημένα Τ κύτταρα παράγονται ανοσοδραστικά κύτταρα και κύτταρα μνήμης
Αν ένα παρθένο Τ κύτταρο αναγνωρίσει ένα σύμπλεγμα αντιγόνου-MHC πάνω σε ένα κατάλληλο αντιγονοπαρουσιαστικό κύτταρο ή κύτταρο-στόχο, θα ενεργοποιηθεί, ξεκινώντας μία πρωτογενή ανοσοαπόκριση. Περίπου 48 ώρες μετά την ενεργοποίησή του, το παρθένο Τ κύτταρο διογκώνεται, λαμβάνει τη μορφή βλαστικού κυττάρου και αρχίζει να υφίσταται πολλαπλές διαιρέσεις. Όπως έχει περιγραφεί ήδη, η ενεργοποίηση εξαρτάται από την ύπαρξη ενός σήματος που προέρχεται από τον TCR και ενός δεύτερου συνδιεγερτικού σήματος που είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης CD28-Β7 (βλέπε Εικόνα 10-15).

35 Τα σήματα αυτά επάγουν την είσοδο του Τ κυττάρου στη φάση G1 του κυτταρικού κύκλου και, συγχρόνως, επάγουν τη μεταγραφή των γονιδίων της IL-2 και της α αλυσίδας του υψηλής συγγένειας υποδοχέα της IL-2 (CD25).

36 Η έκκριση της IL-2 και η πρόσδεσή της στον υψηλής συγγένειας υποδοχέα της, επάγει τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση του ενεργοποιημένου παρθένου Τ κυττάρου (Εικόνα 10-17). Τα Τ κύτταρα που ενεργοποιούνται με τον τρόπο αυτό, διαιρούνται 2-3 φορές την ημέρα για 4-5 ημέρες, δίνοντας γένεση σε έναν κλώνο κυττάρων που θα διαφοροποιηθούν σε ΚΥΤΤΑΡΑ ΜΝΗΜΗΣ και ΔΡΑΣΤΙΚΑ Τ ΚΥΤΤΑΡΑ

37

38 Λειτουργίες δραστικών Τ κυττάρων
Τα διάφορα δραστικά Τ κύτταρα έχουν συγκεκριμένες λειτουργίες, όπως η έκκριση κυτταροκινών και η βοηθητική δράση στα Β κύτταρα (ενεργοποιημένα CD4+ TH κύτταρα) και η κυτταροτοξική δράση (CD8+ CTLs). Μπορεί να προέρχονται είτε από παρθένα είτε από κύτταρα μνήμης μετά από αντιγονική διέγερση. Τα δραστικά κύτταρα έχουν σύντομο χρόνο ζωής, ο οποίος κυμαίνεται από λίγες ημέρες έως λίγες εβδομάδες. Οι πληθυσμοί των δραστικών και των παρθένων Τ κυττάρων εκφράζουν διαφορετικά μόρια στην κυτταρική τους μεμβράνη, τα οποία παίζουν ρόλο στον τρόπο της επανακυκλοφορίας τους.

39 CD4+ ανοσοδραστικά Τ κύτταρα
τα CD4+ ανοσοδραστικά Τ κύτταρα αποτελούνται από δύο υποπληθυσμούς, οι οποίοι διαχωρίζονται με βάση τις διαφορετικές ομάδες κυτταροκινών που εκκρίνουν. Ο ένας υποπληθυσμός, που ονομάζεται υποπληθυσμός ΤΗ1 (TH1 subset), εκκρίνει IL-2, IFN-γ και TNF-β. Τα ΤΗ1 κύτταρα είναι υπεύθυνα για τις κλασικές λειτουργίες της κυτταρομεσολαβητικής ανοσίας, όπως η επιβραδυνομένου τύπου υπερευαισθησία και η ενεργοποίηση των κυτταροτοξικών Τ κυττάρων. Ο άλλος, ο υποπληθυσμός ΤΗ2 (TH2 subset), εκκρίνει IL-4, IL-5, IL-6 και IL-10 και έχει αποτελεσματικότερο ρόλο στην ενεργοποίηση των Β κυττάρων.

40 Τ κύτταρα μνήμης Ο πληθυσμός των Τ κυττάρων μνήμης προέρχεται τόσο από τα παρθένα, όσο και από τα δραστικά Τ κύτταρα μετά την αναγνώριση του αντιγόνου. Τα Τ κύτταρα μνήμης δημιουργούνται παρουσία του αντιγόνου, έχουν μεγάλο χρόνο ζωής και βρίσκονται σε λανθάνουσα κατάσταση μέχρι την επόμενη εισβολή του ίδιου αντιγόνου, οπότε και εμφανίζουν αυξημένη δραστικότητα, δίνοντας γένεση στη δευτερογενή ανοσοαπόκριση. Ένας μεγάλος πληθυσμός Τ κυττάρων μνήμης φαίνεται ότι επιβιώνει για μεγάλο διάστημα μετά τη μείωση του αριθμού των δραστικών Τ κυττάρων.

41 Όπως τα παρθένα Τ κύτταρα, έτσι και τα περισσότερα Τ κύτταρα μνήμης βρίσκονται στη φάση G0 του κυτταρικού κύκλου, αλλά φαίνεται ότι η ενεργοποίησή τους δεν γίνεται με τόσο αυστηρές προϋποθέσεις, όσο εκείνη των παρθένων Τ κυττάρων. Τα παρθένα ΤΗ κύτταρα ενεργοποιούνται μόνο από τα δενδριτικά κύτταρα, ενώ τα Τ κύτταρα μνήμης μπορούν να ενεργοποιηθούν από τα μακροφάγα, τα δενδριτικά κύτταρα και τα Β κύτταρα.

42 Ένας υποπληθυσμός CD4+CD25+ Τ κυττάρων ρυθμίζει αρνητικά τις ανοσολογικές αποκρίσεις
Στις αρχές της δεκαετίας του 1970, οι ερευνητές περιέγραψαν για πρώτη φορά Τ κυτταρικούς πληθυσμούς που είχαν την ικανότητα να καταστέλλουν την ανοσολογική απόκριση. Τα κύτταρα αυτά ονομάστηκαν κατασταλτικά Τ κύτταρα (Ts) και θεωρείτο ότι ήταν CD8+ Τ κύτταρα. Πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι υπάρχουν, όντως, Τ κύτταρα που καταστέλλουν τις ανοσολογικές αποκρίσεις. Παραδόξως, όμως, τα κύτταρα αυτά φάνηκε ότι ήταν CD4+ και όχι CD8+ Τ κύτταρα.

43 Στον πληθυσμό των CD4+ CD25+ Τ κυττάρων υπάρχουν ρυθμιστικά Τ κύτταρα (T regulatory cells, Treg), τα οποία μπορούν να καταστείλουν in vitro τον πολλαπλασιασμό άλλων Τ κυτταρικών πληθυσμών.

44 Ρυθμιστικά Τ κύτταρα (T regulatory cells, Treg)
Μελέτες σε πειραματόζωα έχουν δείξει ότι ορισμένα CD4+CD25+ Τ κύτταρα αναστέλλουν την ανάπτυξη αυτοανόσων νοσημάτων, όπως είναι η πειραματικά προκαλούμενη φλεγμονώδης νόσος του εντέρου, η πειραματική αλλεργική εγκεφαλίτιδα και ο αυτοάνοσης αιτιολογίας σακχαρώδης διαβήτης. Η ύπαρξη ρυθμιστικών Τ κυττάρων, τα οποία καταστέλλουν με ειδικό τρόπο την ανοσολογική απόκριση, έχει κλινικές εφαρμογές.

45 Κλινικές εφαρμογές των ρυθμιστικών Τ κυττάρων
εξάλειψη ή αναστολή της δράσης αύξηση της κατασταλτικής δραστηριότητας Η εξάλειψη ή η αναστολή της δράσης των ρυθμιστικών Τ κυττάρων, ακολουθούμενη από εμβολιασμό, μπορεί να αυξήσει την ένταση της ανοσολογικής απόκρισης στα συνήθη εμβόλια. Με το ίδιο σκεπτικό, ορισμένοι έχουν προτείνει ότι η εξάλειψη των Τ κυττάρων που καταστέλ-λουν τις αποκρίσεις προς καρκινικά αντιγόνα, μπορεί να διευκολύνει την ανάπτυξη αντικαρκινικής ανοσίας. Αύξηση της κατασταλτικής δραστηριότητας των ρυθμιστικών Τ κυτταρικών πληθυσμών θα μπορούσε να φανεί χρήσιμη στη θεραπεία των αλλεργικών ή των αυτανόσων νοσημάτων. Η δυνατότητα ενίσχυσης της λειτουργίας των ρυθμιστικών Τ κυτταρικών πληθυσμών θα μπορούσε, επίσης, να χρησιμεύσει στην καταστολή της απόρριψης μοσχευμάτων οργάνων ή ιστών.

46 Τα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα έχουν χαρακτηριστικές συνδιεγερτικές ιδιότητες
Μόνο τα επαγγελματικά αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα (δενδριτικά κύτταρα, μακροφάγα, Β κύτταρα) έχουν τη δυνατότητα να παρουσιάζουν αντιγόνα με μόρια MHC τάξης ΙΙ και να παρέχουν το συνδιεγερτικό σήμα που είναι απαραίτητο για την πλήρη ενεργοποίηση των Τ κυττάρων, η οποία οδηγεί στον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίησή τους.

47 ΣΥΝΔΙΕΓΕΡΤΙΚΑ ΜΟΡΙΑ Τα κυριότερα συνδιεγερτικά μόρια που εκφράζονται στα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα είναι οι γλυκοπρωτεΐνες Β7-1 (CD80) και Β7-2 (CD82) (Εικόνα 10-14). Τα επαγγελματικά αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα διαφέρουν ως προς την ικανότητα παρουσίασης του αντιγόνου, αλλά και ως προς την ικανότητα μετάδοσης του συνδιεγερτικού σήματος (Εικόνα 10-18).

48

49

50 ΤΑ ΔΕΝΔΡΙΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΤΑ ΔΕΝΔΡΙΤΙΚΆ ΚΎΤΤΑΡΑ εκφράζουν σταθερά υψηλά επίπεδα μορίων MHC τάξεων Ι και ΙΙ, καθώς επίσης και υψηλά επίπεδα των Β7-1 και Β7-2. Για το λόγο αυτό, τα δενδριτικά κύτταρα αποτελούν ισχυρούς διεγέρτες των παρθένων, των δραστικών και των Τ κυττάρων μνήμης. Αντίθετα, σε όλα τα ΥΠΌΛΟΙΠΑ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΆ αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα, η έκφραση των συνδιεγερτικών μορίων Β7 στην επιφάνειά τους συμβαίνει μετά τη διέγερσή τους.

51 ΤΑ ΜΑΚΡΟΦΑΓΑ τα μακροφάγα που βρίσκονται σε κατάσταση ηρεμίας δεν έχουν την ικανότητα ενεργοποίησης των παρθένων Τ κυττάρων και ενεργοποιούν σε μικρό βαθμό τα δραστικά και τα Τ κύτταρα μνήμης. Τα μακροφάγα μπορούν να διεγερθούν είτε με φαγοκυττάρωση βακτηρίων ή βακτηριακών προϊόντων, όπως ο LPS, είτε μέσω της IFN-γ, μίας κυτταροκίνης που παράγεται από τα ΤΗ1 κύτταρα, οπότε αυξάνεται η έκφραση των μορίων MHC τάξης ΙΙ και των συνδιεγερτικών μορίων Β7. Έτσι, τα διεγερμένα μακροφάγα ενεργοποιούν συχνά τα δραστικά Τ κύτταρα και τα Τ κύτταρα μνήμης, αλλά θεωρείται μηδαμινή η ικανότητά τους να διεγείρουν παρθένα Τ κύτταρα.

52 Κυτταρικός θάνατος και πληθυσμοί Τ κυττάρων
Ο ρόλος του κυτταρικού θανάτου είναι πολύ σημαντικός στην ανάπτυξη όλων των πολυκύτταρων οργανισμών. Κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ζωής χρησιμοποιείται για να δίνει σχήμα στο έμβρυο, μέσω της αφαίρεσης των μη απαραίτητων κυττάρων. Σημαντικός, επίσης, είναι ο ρόλος του στην ομοιόσταση των λεμφοκυττάρων, επειδή, μετά τον επαγόμενο από αντιγόνο έντονο πολλαπλασιασμό, επαναφέρει τους αριθμούς των Τ και Β κυττάρων σε επιθυμητά επίπεδα

53 Η απόπτωση είναι, επίσης, σημαντική για την εξάλειψη των δυνητικά αυτοδραστικών θυμοκυττάρων κατά την αρνητική επιλογή και για την απομάκρυνση των αναπτυσσόμενων Τ κυττάρων που δεν έχουν την ικανότητα αναγνώρισης του εαυτού (αποτυγχάνουν κατά τη θετική επιλογή). Kαθαυτός ο κυτταρικός θάνατος αποτελεί μία εξαιρετικά συντηρημένη διεργασία στα σπονδυλωτά και τα ασπόνδυλα

54 κασπάσες (caspases). H επαγωγή του θανάτου των Τ κυττάρων μπορεί να γίνει με διαφορετικά σήματα, όπως η απομάκρυνση κάποιου αυξητικού παράγοντα, η θεραπεία με κορτικοστεροειδή και η σηματοδότηση μέσω του TCR. Κάθε ένα από αυτά τα μηνύματα χρησιμοποιεί διαφορετικές οδούς μεταγωγής, αλλά, σε όλες τις περιπτώσεις, εκείνες που ενεργοποιούνται τελικά είναι μία ομάδα πρωτεασών, οι οποίες ονομάζονται κασπάσες (caspases).

55 κασπάσες (caspases). Ο ρόλος τους ανακαλύφθηκε, αρχικά, κατά τη διάρκεια μελετών προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου κατά την ανάπτυξη του νηματώδους Caenorhabditis elegans, στον οποίο ο κυτταρικός θάνατος εξαρτάται αποκλειστικά από τη δραστικότητα ενός γονιδίου που κωδικοποιεί μία πρωτεάση κυστεΐνης με ειδικότητα για κατάλοιπα ασπαρτικού οξέος. Τώρα είναι γνωστό ότι στα θηλαστικά υπάρχουν τουλάχιστον 14 πρωτεάσες κυστεΐνης ή κασπάσες και ότι το μόνο που απαιτείται για τον κυτταρικό θάνατο είναι η ενεργοποίηση μίας τουλάχιστον υποομάδας των μορίων αυτών.

56 Γνωρίζουμε, επίσης, ότι, στην πράξη, κάθε κύτταρο του σώματος παράγει κασπάσες, γεγονός που σημαίνει ότι κάθε κύτταρο έχει την ικανότητα να επάγει το θάνατό του.

57 κασπάσες (caspases). Κάτω από φυσιολογικές συνθήκες, τα κύτταρα προστατεύονται από την απόπτωση διατηρώντας τις κασπάσες τους σε ανενεργή μορφή. Μετά τη λήψη του κατάλληλου αποπτωτικού σήματος, ορισμένες κασπάσες ενεργοποιούνται με πρωτεολυτική διάσπαση και στη συνέχεια, ενεργοποιούν άλλες κασπάσες, με τελικό αποτέλεσμα την ενεργοποίηση των κασπασών-τελεστών (effector caspases). Το τελικό στάδιο του καταρράκτη αυτού είναι ο κυτταρικός θάνατος

58 Παρόλο που υπάρχουν πολλοί τρόποι πυροδότησης του αποπτωτικού σήματος στα λεμφοκύτταρα, είναι φανερό ότι όλοι αυτοί οι μηχανισμοί κυτταρικού θανάτου έχουν ως κοινή κατάληξη την ενεργοποίηση των κασπασών. Η φάση αυτή της αποπτωτικής οδού, η δραστική φάση, είναι κοινή για όλους τους γνωστούς αποπτωτικούς μηχανισμούς, τόσο στα σπονδυλωτά όσο και στα ασπόνδυλα, γεγονός που δείχνει ότι η απόπτωση είναι μία αρχέγονη διεργασία, η οποία έχει διατηρηθεί εξελικτικά