Fogalmak, témakörök: Az antigén fogalma és sajátságai Antigén determináns (epitop) Haptén, hordozó (immunizációval kapcsolatban) B és T sejtek antigénfelismerése Szuperantigének Akut gyulladás, akut fázis válasz AZ ANTIGÉN

AZ ANTIGÉN FOGALMA ÉS SAJÁTSÁGAI IMMUNOLÓGIAI FOGALOM az adaptív (antigén specifikus) immunválasz fogalomköre Bármilyen kémiai szerkezet Oldott vagy részecske természetű Egyszerű vagy összetett Szervezetben képződő vagy külső környezetből bejutó Genetikailag saját vagy nem saját Természetes vagy mesterséges

Antigén (Ag) - bármely olyan anyag, amelyet az érett immunrendszer felismer és vele szemben specifikus, fajlagos módon reagál. kötődési képességeAntigenitás – az antigén specifikus kötődési képessége a TCR-hoz vagy BCR-hoz vagy ellenanyaghoz –immunogenitás – az antigén képessége az (adaptív) immunválasz beindítására –tolerogenitás – az antigén képessége az immunológiai tolerancia kiváltására, specifikus „immun-nemválaszolás” DEFINÍCIÓK

A szervezet szempontjából: Genetikai háttér (idegen/saját) –faji hovatartozás (filogenetikai távolság: rokon fajoknak hasonlóak a fehérjéi) –egyéni különbségek (pl. MHC molekulák eltérései) Életkor (újszülött – még nincsenek reagáló sejtjei, időskor – nem képződnek új limfociták) A szervezet fiziológiai állapota (pl. immunodefficiencia, éhezés) AZ IMMUNOGENITÁST BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK I.

Az antigén szempontjából: Az antigén fizikai-kémiai sajátságai –méret/komplexitás (nagyobb antigén  több epitóp, „hordozó” szerepe) –korpuszkuláris (sejt, kolloid) vagy oldott állapot –denaturált vagy natív (epitópok!) –lebonthatóság (antigén prezentáció APC által) Hozzáférhetőség (saját szemlencse krisztallin fehérjék elzártak az immunrendszertől) AZ IMMUNOGENITÁST BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK II.

Immunizálási szempontból: Dózis Bevitel módja és útja –Intradermális/szubkután > intravénás > orális > intranazális (a sorrend függ az antigéntől is!) Adjuvánsok –fokozzák az immunrendszer antigén ingerre adott válaszát, de maguk nem immunogének pl: aluminiumsók, Freund-adjuváns, TLR ligandumok AZ ADJUVÁNS HATÁS ÖSSZETETT: depó hatás  az antigén hosszantartó jelenléte a természetes immunitás aktiválása járulékos sejtek aktivációja AZ IMMUNOGENITÁST BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK III.

T B A B- és T-sejtek antigén felismerése BCR (membrán Ig) Ellenanyagok (szérum Ig) TCR APC MHC B sejtek natív antigént ismernek fel T sejtek feldolgozott antigént ismernek fel Antigén

Az antigén azon része, mellyel a kötésben résztvevő immunglobulin (B-sejt receptor vagy ellenanyag), vagy T-sejt receptor közvetlenül érintkezik. Antigén determináns (epitop) Az antigén receptorhoz közvetlenül kapcsolódó rész

B-sejt epitop T-sejt epitop (B-sejtek ismerik fel) fehérjék szénhidrátok lipidek DNS szteroidok stb. - mesterséges vegyület is lehet! szöveti (kötött) vagy oldott állapot (T-sejtek ismerik fel) peptidek (8-23 aminosav) (szigorú méretbeli kötöttség!) APC által történő bemutatás szükséges (MHC molekulákon) glikolipidek (poláros része) – CD1 (MHC szerű molekulán prezentálva) (T sejtek néhány százaléka) Az antigén fragmentum és a bemutató molekula egy része együtt tekintendő epitópnak

A mikroorganizmusoknak számos különböző sejtfelszíni epitópjuk van

Antigén determináns (avagy epitop) az antigén azon része, amelyet egy adott immunglobulin (B-sejt receptor, ill. ellenanyag), vagy T- sejt receptor felismerni képes A KOMPLEX ANTIGÉNEK ELVI FELÉPÍTÉSE „Hordozó” az immunglobulinnal vagy T-sejt receptorral közvetlenül nem reagáló rész Ezek a fogalmak csak az antigén és egy adott immunglobulin vagy T-sejt receptor viszonylatában értelmezhetők!

Epitop és „hordozó” Ellenanyag 1. Ellenanyag 2. Epitop 1. „hordozó” (1.) Epitop 2. „hordozó” (2.) Antigén

Ab1 Ab2 rejtett/feltárt determináns denaturáció új/neoantigén determináns konformációs determinánsok hasítás konformációs/lineáris determinánsok AZ ANTIGÉN DETERMINÁNSOK TÍPUSAI lineáris determináns konformációs determináns (TCR, BCR, Ig)(BCR, Ig) sejtfelszíni/hozzáférhető determináns

Az LPS antigén vagy PAMP? Antigén ha antigénreceptor v. ellenanyag ismeri fel PAMP ha mintázat felismerő receptor ismeri fel LPS Fc Az LPS molekula egy glükózamin epitopját specifikusan felismerő ellenanyag Fab

ANTIGÉN FELISMERÉS ≠ SEJT AKTIVÁLÁS

aktiválás felismerés APC A kostimuláció a naiv T-sejtek számára nélkülözhetetlen

A B sejtek aktivációjához sok esetben T sejtek segítségére is szükség van. A felismert antigén prezentációja a segítő T sejtek (T H ) aktivációjával is jár. Vannak olyan antigének (pl. poliszaharidok) amik nem prezentálódnak citokinek B sejt aktiváció, izotípus váltás, memória CD40 T-SEJT FÜGGŐ B-SEJT AKTIVÁCIÓ T dependens antigén CD40L

B SEJT T INDEPENDENS ANTIGÉN TI-1 T INDEPENDENS ANTIGÉN TI-2 A B SEJTEK AKTIVÁLÁSA A T SEJTEK KÖZREMŰKÖDÉSE NÉLKÜL – „Tímusz independens antigének” Az antigén különböző részei a BCR-hez és más sejtfelszíni receptorokhoz (pl. LPS-kötő receptor /CD14) egyidejűleg kötődnek Sűrűn elhelyezkedő, ismétlődő, azonos epitópok (pl. szénhidrát komponensek a mikroorganizmusok falában) BCR keresztkötéseket hoznak létre B SEJT AKTIVÁCIÓ (extra aktivációs szignál)(extenzív receptor aggregáció, klasztering)

B-sejt aktiváció(?) aktiváció nincs aktiváció T-SEJTEKTŐL FÜGGETLEN B-SEJT AKTIVÁLÁS

hordozó + haptén Kis méretű molekulák, amelyek önmagukban nem képesek immunválaszt indukálni (ilyenek lehetnek egyes gyógyszerek is) haptén (i.e. DNP: dinitrofenil) - + HAPTÉNEK Az immunizálás fogalmai: A „hordozó” ebben a kontextusban nyeri el a jelentésének értelmét

szabad hapténhordozóhoz kötött haptén Limfocita aktiváció sajátságai Az antigén receptorokhoz asszociált Src típusú protein kinázok aktivációjának első lépése „auto”foszforiláció. A receptoroknak egymás közelébe kell kerülniük (antigén általi keresztkötés/aggregáció) 0

hordozó specifikus haptén specifikus hordozó+haptén specifikus (konformációs epitop) hordozó+haptén ellenanyag/antitest A HORDOZÓHOZ KÖTÖTT HAPTÉNEK ELLEN IRÁNYULÓ ELLENANYAGOK TÍPUSAI

Hordozó, epitop, T independens és T dependens antigének Egy gyakorlati példa

Baktériumok elleni immunizálásnál problémát jelent, hogy a vakcinában felhasználandó tisztított bakteriális poliszaharidok nem aktiválnak T sejteket, így nem jön létre memória B sejt válasz Ezért a poliszaharid vakcinában a cukorláncokat fehérje hordozóhoz konjugálják, hogy T sejt dependens választ tudjon kiváltani. Egy ilyen célra használt fehérje a CRM197  módosított diftéria toxin (toxoid) (az eredeti fehérje egy aminosavát kicserélték (Glu  Gly) ami így nem toxikus) A toxoid megőrzi az immunogenitását és önmagában is képes lehet toxin ellenes blokkoló antitestek indukciójára. Gyakorlati példa (pl. Prevenar - pneumokokkusz vakcina) pneumokokkusz törzsekből származó poliszaharidok toxin Glu  Gly toxoid Komplex vakcina antigén toxoid +

B sejt poliszaharid T sejt toxin/toxoid epitop specifikus BCR TCRMHCII citokinek, CD40-CD40L toxoid fehérjéből származó peptid A poliszaharid epitopot felismerő B sejt képes a hordozó fehérje peptidjeit prezentálni a T sejteknek poliszaharidot felismerő memória B sejtek (  ellenanyag termelő effektor sejtek) toxoid bakteriális poliszaharid felismerő

SZUPERANTIGÉNEK (mikrobiológia fogalomköre) Olyan mikrobiális fehérjék, melyek több – hasonló TCR-t hordozó – T- sejthez tudnak kötődni és aktiválják azokat, s ezáltal poliklonális aktiválást eredményeznek

SZUPERANTIGÉNEK (mikrobiológia fogalomköre) Olyan mikrobiális fehérjék, melyek több, azonos szerkezetű TCR-t hordozó T-sejthez kötődnek  poliklonális aktivációt eredményeznek. A kapcsolódás független az MHC molekula peptidkötő zsebében prezentált antigéntől. LÁZ HIPOTENZIÓ HÁMLÁS KIÜTÉS

Szuperantigének Konvencionális Antigén Monoklonális/Oligoklonális T sejt válasz 1: :10 5 (10 7 / Szuperantigén Poliklonális T sejt válasz 1:4 - 1: / ) Fehérjék, melyek több – megfelelő TCR-t hordozó – T-sejthez tudnak kötődni és aktiválják azokat. aktivált T sejt

SZUPERANTIGÉNEK OsztályozásForrás Endogén Exogén B sejt 1.Mouse mammary tumor virus (MMTV) 2.Epstein-Barr virus (EBV  HER-K18) 1.Staphylococcal enterotoxins (SEs): A, B, C1 to C3, D, E, G to Q 2.Staphylococcal toxic shock syndrome toxin-1 (TSST-1) 3.Staphylococcal exfoliative toxins: exoliatin A, exfoliatin B 4.Staphylococcal enterotoxin-like toxins formed due to recombination within enterotoxin gene cluster: U2, V 5.Streptococcal pyrogenic exotoxins (SPEs): A1 to A4, C, G to M 6.Streptococcal mitogenic exotoxins: SMEZ 7.Streptococcal superantigen :SSA 8.Yersinia pseudotuberculosis: Yersinia pseudotuberculosis-derived mitogen (YAM) 9.Mycoplasma species: Mycoplasma arthritidis-derived mitogen (MAM) 10.Cholera toxin: subunit A of cholera toxin 11.Prevotella intermedia* 12.Mycobacterium tuberculosis* 13.Viral superantigens: (a) Mouse leukemia virus (b) IDDMK1222- Ppol-ENV-U3 (c) HIV-Nef (d) Rabies virus-nucleoside protein 1.Staphylococcal protein A 2.Protein L 3.Protein Fv (PFv)

AZ AKUT GYULLADÁS ÉS AZ AKUT FÁZIS VÁLASZ

A GYULLADÁS Egészséges bőr, nincs gyulladás Sérülés, a baktériumok inváziója aktiválja a rezidens effektor sejteket amelyek citokineket termelnek Az erek átmérője és áteresztőképessége nő; folyadék, fehérjék és sejtek áramlanak a vérből a szövetkárosodás helyére Gyulladás kialakulása a fertőzött szövetben: bőrpír, melegség, duzzanat, fájdalom

AKUT GYULLADÁS A szervezet gyorsan kialakuló válasza valamilyen szövetkárosító hatásra. Célja hogy a védekezés fontos elemei, a leukociták és a plazma fehérjék eljussanak a károsodás helyszínére.

 Fertőzések  Trauma  Fizikai és kémiai ágensek (égés, fagyás, sugárzás, vegyszerek)  Szöveti nekrózis  Idegentestek (szálka, szennyeződés, varratok)  Túlérzékenységi, vagy autoimmun reakciók 1.Vaszkuláris fázis:  vazodilatáció  fokozott véráramlás  endotél sejtek aktivációja  megnövekedett permeabilitás  folyadék és plazmafehérjék kilépése a szövetekbe  ödéma  sejtadhéziós molekulák fokozott expressziója (pl. E-selectin, ICAM-1) 2.Sejtes fázis:  Leukocita migráció (diapedézis / extravazáció), toborzódás, effektor funkciók A GYULLADÁSOS FOLYAMATOK FŐ KOMPONENSEI: AKUT GYULLADÁST KIVÁLTÓ TÉNYEZŐK:

- pír (rubor) - duzzanat (tumor) - melegség (calor) - fájdalom (dolor) - funkcióvesztés (functio laesa) AZ AKUT GYULLADÁS KLASSZIKUS TÜNETEI

NEUTROFIL GRANULOCITA NEUTROFIL GRANULOCITA (emlékeztető) vérben legnagyobb számban (a keringő leukociták 68%-át teszik ki, a keringő granulociták 99%-át alkotják) fagocitózisra képesek egészséges szövetben nem jellemző szöveti sérülés hatására vándorlás, kórokozók eliminálása (enzim, reaktív oxigén intermedier) az akut gyulladásos folyamatok fő sejtes résztvevői

A NEUTROFIL GRANULOCITÁK MIGRÁCIÓJA A VÉRBŐL A GYULLADT SZÖVETEKBE guruló adhézió diapedezismigráció szoros kőtődés gyenge sejt-sejt közötti kölcsönhatás  guruló adhézió

NEUTROFIL KEMOTAXIS acPGP: N-acetyl Prolin-Glycin-Prolin – neutrofil kemoattraktáns MMP: mátrix metalloproteináz

A NEUTROFIL GRANULOCITÁK MIGRÁCIÓJA

Neutrofil granulociták átlépése az érfalon (diapedezis)

A genny sárgásfehér, sárga vagy barnássárga váladék, ami a gerinceseknek gennykeltő baktériummal történő fertőzése során termelődik. A genny fehérjében gazdag (liquor puris), rengeteg elhalt sejtet tartalmaz. GENNY (Pus)

NAPOK

 Vazodilatáció prosztaglandinok (PG..), nitrogén-monoxid (NO), vazoaktív aminok (hisztamin, szerotonin),  Fokozott érfal permeabilitás C3a és C5a (komplement), bradykinin, leukotriének (LT..), PAF  Kemotaxis és leukocita aktiváció C3a és C5a, LTB4, kemokinek (pl. IL-8)  Láz IL-1, IL-6, TNFα, PGE2  Fájdalom Prosztaglandinok, bradykinin  Szövetkárosodás neutrofilek és makrofágok által termelt: lizoszomális enzimek oxigén metabolitok nitrogén monoxid (NO) KÉMIAI MEDIÁTOROK nem szteroid gyulladásgátlók: COX-1 és COX-2 gátlása  nincs prosztaglandin termelés nem szteroid gyulladásgátlók: COX-1 és COX-2 gátlása  nincs prosztaglandin termelés

AZ AKTIVÁLT MAKROFÁGOK ÁLTAL TERMELT CITOKINEK LOKÁLIS ÉS SZISZTÉMÁS HATÁSAI Szisztémás hatás Helyi hatás Aktivált makrofágok citokin szekréciója Láz Metabolitok felsz. Szeptikus sokk Láz, Akut fázis fehérjék termelése Láz IL-6 termelés Érfal sejtjeinek aktivációja, limfociták aktivációja, helyi szöveti destrukció, effektor sejtek aktivációja Érfal sejtjeinek aktivációja, permeabilitásá- nak növelése, ami fokozza a komple- ment és az IgG szövetekbe jutását és a nyirokkerin- gést Limfociták aktivációja, ellenanyagterme- lés fokozódása Neutrofilek bazofilek és T sejtek kemotaxisa a fertőzés helyére NK sejtek aktivációja, CD4+ T sejtek T H 1 sejtekké történő differenciálása Szisztémás hatás

AKUT-FÁZIS REAKCIÓ (1.) proinflammatorikus citokinek hypothalamikus hőközpont ‚set-point’ érték megemelése láz

Máj IL-6 Mannóz kötő lektin/fehérje MBL/MBP Fibrinogén, véralvadási rendszer egyes fehérjéi Szérum amiloid protein P & A (SAP, SAA) C-reaktív protein (CRP) AKUT-FÁZIS REAKCIÓ (2.) IL-6 HATÁSÁRA A MÁJ AKUT FÁZIS FEHÉRJÉKET TERMEL Ezek jelentős része közvetetten, vagy közvetlenül antimikrobiális hatású Komplement fehérjék

AKUT-FÁZIS REAKCIÓ Pentraxin család: CRP – opszonizáció, komplement aktiváció SAP – opszonizáció, komplement aktiváció, mannóz/galaktóz kötése Collectin család : MBL – a komplementrendszer része (SP-A/D – tüdőben termelődő kollektinek) Complement fehérjék (C1-C9) Fibrinogén  véralvadás

AZ AKUT GYULLADÁS KIMENETELE (gyógyulási folyamatok) nekrotikus szövet neutrofil törmelék fibroblasztok új vérerek monocita érés neutrofil apoptózis vér nyirok sebgyógyulás folyadék és fehérjék makrofág növekedési faktor

SZEPTIKUS SOKK Kiváltó tényezők: Szisztémás fertőzések (bacteraemia) Bakteriális sejtfal termékek és/vagy toxinok felszabadulása Eredmény: Neutrofilek és makrofágok szisztémás aktiválódása  Nagymennyiségű citokin (TNF-alfa) termelés : „citokinvihar”  Túlfokozott gyulladásos válasz

SZEPTIKUS SOKK a folyamat kulcsmolekulája a TNF-alfa TNF-alfa és más gyulladásos citokinek Kapilláris permeabilitás fokozódás, vérnyomásesés DIC Magas láz (jellegzetes lázmenet) és „multiorgan failure” Disszeminált intravaszkuláris koaguláció (terápia: TNF-alfa közömbösítése pl. TNF-alfa elleni antitestekkel)

DIC: disszeminált intravaszkuláris koaguláció a véralvadási kaszkád először kóros mértékben aktiválódik majd a véralvadási rendszer kimerül, vérzékenység és vérzések jelentkeznek egyéb okok: kígyómarás, szeptikus abortusz, akut szülészeti komplikációk, malignus tumorok, leukémiák, vírusok (Ebola, Marburg)

A DIC klinikai manifesztációi