A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS SAJÁTSÁGAI Természetes immunitás mechanizmusai Szerzett immunitás Mechanizmusai Gyors válasz (órák) Lassú válasz (napok, hetek) Ugyanazok a receptorok Sokféle receptor Korlátozott számú specificitásSzámos, szelektív specificitás Az immunválasz során nem változikJavul az immunválasz során KÖZÖS MECHANIZMUSOK A KÓROKOZÓK ELTÁVOLÍTÁSÁRA !! Monociták/makrofágok, granulociták, NK sejtek, komplement rendszer dendritikus sejtek B illetve T limfociták

MIT ÉS HOGYAN ISMERNEK FEL A KÉT VÉDELMI VONAL SEJTJEI? Patogén csoportokra jellemző közös mintázat Pathogen-asszociated molecular pattern PAMP felismerő receptor Pattern Recognition Receptor PRR 9-13 különböző Toll-receptor Több millió különböző antigén receptor A patogének eltérő egyedi szerkezeti egységeit felismerő antigén receptor RECEPTOROK Veleszületett immunitás Ősrégi 450 millió éve Szerzett immunitás ! !

Monocita/ makrofág DCHízó Sejt Granu locita NK sejtB-sejtT-sejtKomp lement Felis merés komm unikáci ó APC Effektor funkció

A VELESZÜLETETT/TERMÉSZETES IMMUNITÁS ÖLŐ MECHANIZMUSAI Fagocitózis, Patogén elpusztítása oldott anyagokkal (reaktív oxigén gyökök, NO, lebontó enzimek) -- gazdaszervezet károsítása Természetes ölő sejtek aktiválása Komplement aktiválás ! Minden mechanizmus fokozható ellenanyaggal !

AZ ANTIGÉN FOGALMA ÉS SAJÁTSÁGAI

Definíciók Antigén (Ag) - bármely olyan anyag, amelyet az érett immunrendszer felismer és vele szemben specifikus, fajlagos módon reagál. kötődése Antigenitás – az antigén specifikus kötődése a TCR- hez vagy BCR-hez/ellenanyaghoz immunogenitás – az antigén képessége az (adaptív) immunválasz beindítására tolerogenitás – az antigén képessége az immunológiai toleranciát kiváltására, specifikus „immun-nemválaszolás” !

Az antigén azon része, melyet egy meghatározott immunglobulin (B sejt receptor vagy ellenanyag) vagy T sejt receptor ismer fel. Antigén determináns (=epitóp) !

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

B sejt epitóp T sejt epitóp (B sejtek ismerik fel) fehérjék szénhidrátok lipidek DNS szteroidok stb. - mesterséges vegyület is lehet! szöveti vagy oldott (T sejtek ismerik fel) peptidek (8-23 aminosav) (szigorú méretbeli kötöttség!) sejtek általi feldolgozás és bemutatás szükséges (MHC) ! !

Az immunglobulinok (antitest ellenanyag) szerkezete és funkciója

AZ ELLENANYAGOK SZERKEZETE Könnyű lánc (L) Nehéz lánc (H) VL CL VH CH Szimmetrikus molekula  két azonos könnyű lánc, két azonos nehéz lánc Konstans és variábilis domének ! ! !

Az immunoglobulin szerkezete Könnyű és nehéz láncok Diszulfid hidak – láncok közötti – láncon belüli C H1 VLVL CLCL VHVH C H2 C H3 kapocs régió szénhidrát komplement aktiváció Fc receptorhoz kötés Variabilis és konstans régiók Kapocs régió Domének – V L & C L – V H & C H1 - C H3 (C H4 pl. IgM) Oligoszaharid diszulfid híd

TÁVOLI ANTIGÉN DETERMINÁNSOK KÖZELI ANTIGÉN DETERMINÁNSOK Flexibility of antibodies Csukló

Az IgG molekula szerkezete (Szalagszerkezet modell)

ellenanyag BCR (B-sejt receptor) ! ! Jelátadó láncok Csak a B s Transzmembrán domén Sejtfelszíni Szolubilis Antigén felismerés, B-sejt aktiváció Antigén felismerés, effektor funkciók Csak a B sejtek felszínén csak plazmasejtek termelik

AZ ELLENANYAGOK SZERKEZETE A variábilis domének felelősek az antigén felismerésért A könnyű és nehéz láncok variábilis doménjei együtt alakítják ki az antigén kötő zsebet Egy ellenanyag két azonos antigén kötő zsebbel rendelkezik !!

B sejt B-sejt aktiváció BCR oligomerizációja okozza a B-sejt aktivációt, sejtosztódást, differenciációt !

AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE

Kb millió különböző ( ) antigén felismerő receptorral rendelkező egyedi B-limfocita klón Kb. 10 – 1000 millió különböző ( ) antigén felismerő receptorral rendelkező egyedi T-limfocita klón ADAPTÍV IMMUNITÁS SEJTJEI A LIMFOCITÁK SOKFÉLESÉGE Hányféle SPECIFICITÁS ?

AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE VL VH A sokféleség kialakulásának mechanizmusa? Más szabályok a variábilis és konstans régiók kialakulására.? S – S

Egymástól elválasztott gén-szegmensekből csak egy funkcionális B-sejt receptor szerelődik össze minden B sejten Hogyan képes a genom mintegy 20,000 génje több millió Különböző specificitású ellenanyag kódolására?

AZ IMMUNOGLOBULINOK MOLEKULÁRIS GENETIKÁJA Az egyetlen C régiót kódoló gén (szegmens) a csíravonalban (ivarsejtben levő örökítő anyag) el van választva a V régió génektől A V génekből többféle áll rendelkezésre Feltételezhető egy mechanizmus, amely a V és C géneket fúzionálja egy teljes immunglobulin génné Dreyer & Bennett feltételezése (1965) Egy adott izotípusú ellenanyag valószínűleg: A feltételezés ellentétben állt az akkor elfogadott nézettel, amennyiben a DNS (genetikai állomány) egy adott egyed minden sejtjében azonos

Sok variábilis gén szegmens van, de csak egy konstans gén szegmens VCVVVCSÍRAVONAL A V és C gének csak a B-sejtekben kerülnek egymás mellé C V VV B-SEJT FehérjeGén GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE –rekombinációja- EGY GÉNNÉ

A B sejt fejlődés során 65 VH 6 JH VH1VH3 DJH 27 D DDD JH DD A VH (nehéz lánc variábilis domén) GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE DD VH1VH2VH3 VH1VH2 JH !

A gén-szegmens pakliból véletlenszerűen kapcsolódnak össze az egyes leosztások— Sokféle variábilis domén képződik

B-limfocita fejlődés során JkJκ Vκ B-sejt 1 JκVκ B-sejt 2 40 Vκ 5 Jκ Vκ VκVκ Jκ JκJκ JκJκ Csíravonal A KAPPA (κ) LÁNC GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE DNS

pACk E JJ VkJk VkVκ P Primer RNS átirat Ck E JJVk Ck J Fehérje mRNACk J AAAA Transzláció A K-LÁNC KIFEJEZŐDÉSE A szomatikus génátrendeződés hatékonysága

VH D JH VLJL V-Domének C-Domének Néhány effektor funkció!! VH-D-JH VL-JL AZ ANTIGÉN RECEPTOROK SOKFÉLESÉGE Egy egyed különböző B limfocitái 1234 !

AZ IMMUNOGLOBULIN GÉN SZEGMENSEK SZÁMA Variábilis (V) Diverzitás (D)0027 Kapcsoló (J)546 Gene segmentsKönnyű láncNehéz lánc kappalambda Chromosome 2 kappa light chain gene segments Chromosome 22 lambda light chain gene segments Chromosome 14 heavy chain gene segments AZ IMMUNOGLOBULIN POLIPEPTID LÁNCOKAT TÖBB GÉN SZEGMENS KÓDOLJA AZ IMMUNOGLOBULIN GÉN SZEGMENSEK ELRENDEZŐDÉSE

A kombinációs sokféleség becslése A funkcionális V, D és J gének száma: 65 VH x 27 DH x 6JH = 10,530 kombináció 40 V  x 5 J  = 200 kombináció 30 V  x 4 J = 120 kombináció = 320 különböző könnyű lánc Amennyiben a H és L láncok véletlenszerűen párosodnak mint H 2 L 2 10,530 x 320 = 3,369,600 lehetőség Csak a KOMBINÁCIÓS sokféleség A valóságban bizonyos H + L kombinációk nem fordulnak elő, mert instabilak Bizonyos V és J gének gyakrabban fejeződnek ki, mint mások A KAPCSOLÁSI sokféleség tovább növeli a szekvenciák számát A POTENCIÁLIS B-SEJT KÉSZLET KIALAKULÁSA

OSZTÁLY/ALOSZTÁLY ANTIGÉNKÖTŐ HELY A nehézlánc esetében nem egy, hanem 5 fő konstans régió osztály létezik ugyanazt az antigént ismerik fel DE eltérő effektor funkciók különféle antigéneket felismerő változatok

ANTIGÉNKÖTÉS

AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE VL VH S – S

Az antigén determináns és az ellenenyag antigénkötő ”zsebe” közötti kölcsönhatás elve

HIPERVARIÁBILIS RÉGIÓK nehéz lánc hipervariábilis régiója könnyű lánc hipervariábilis régiója nehéz lánc könnyű lánc

Antigén determináns CDR1 CDR2 CDR3 CDR1 CDR2 CDR3 H L Antigén determináns vagy hipervariábilis régió (vagy Complementary Determining Region (CDR))

Complementary Determining Region (CDR) oldallánok száma az Ig-ban Variábilitás (a különböző oldalláncok száma)

AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE VL VH S – S Rengetegféle variábilis domén Néhány konstans régió

B-sejtek klonális szelekciója/osztódása

Ellenanyag két formája -sejtfelszíni -szolubilis (Plazma sejt felszínén nincs ellenanyag!!) A sejtfelszíni és a szolubilis ellenanyag ugyanazt az antigént ismeri fel Differenciáció Plazmasejt Ellenanyag Immuno- globulin (Ig) szekréció !

Egy B sejten több azonos sejtfelszíni immunglobulin, (kb ) de Mindegyik azonos specificitással. (ugyanazt az epitópot ismerik fel) ! !

B sejt B-sejt aktiváció BCR oligomerizációja okozza a B-sejt aktivációt

Aktiváció Klonális expanzió AZ ANTIGÉN KÖTŐDÉSE A KIVÁLASZTOTT B- LIMFOCITÁK FELISMERŐ RECEPTORÁHOZ KLONÁLIS OSZTÓDÁST VÁLT KI B SEJT Antigén felismerő receptor BCR Ag Klonálisan megjelenő antigénreceptorok kizárólag a T- és B-limfocitákon találhatóak. ! !

A B-LIMFOCITA KLÓNOK LEHETSÉGES SORSA Aktiváció Klonális osztódás Differenciáció Plazmasejt Ellenanyag termelés Memória sejt Cirkuláció Korlátozott élettartam (néhány nap) Homeosztázis Apoptózis Átmeneti, nem végleges differenciálódási stádiumban lévő sejtek !

Aktiváció 1. Klonális expanzió 2.Differen ciáció Plazmasejt MEMÓRIA B-SEJTEK AZ ANTIGÉN KÖTŐDÉSE A KIVÁLASZTOTT B- LIMFOCITÁK FELISMERŐ RECEPTORÁHOZ KLONÁLIS OSZTÓDÁST, DIFFERENCIÁCIÓT VÁLT KI !

A B-sejt fejlődés során a saját felismerő B-sejtek elpusztulnak vagy inaktiválódnak A periférián, -keringésben, másodlagos nyirokszervekben- elméletileg nincs aktív, sajátot felismerő B-sejt !

Az antigén azon része, melyet egy meghatározott immunglobulin (B sejt receptor vagy ellenanyag) vagy T sejt receptor ismer fel. Antigén determináns (=epitóp) !

A MONOKLONÁLIS ELLENANYAG VÁLASZ Immunszérum Monoklonális ellenanyag B-sejt készlet Aktivált B-sejtek Ellenanyag termelő plazmasejtek Antigén-specifikus ellenanyagok (Egy klón termékei!) Ag

A mikroorganizmusoknak számos különböző sejtfelszíni epitópjuk van

A POLIKLONÁLIS ELLENANYAG VÁLASZ Ag Immunszérum Poliklonális ellenanyag Ag B-sejt készlet Aktivált B-sejtek Ellenanyag termelő plazmasejtek Antigén-specifikus ellenanyagok (Több klón termékei!)

1.A sejtfelszíni BCR felismeri az antigént 1.A specifikus (felismerő) B-sejt klonálisan osztódik 1.Differenciálódik, ellenanyag termelő plazmasejté vagy memória sejtté alakul 1.A saját-nem saját elkülönülés a B-sejtek érése során ‘tanulódik’, a sajátfelismerő sejtek szelekciójával Aktivált B-sejtek Ellenanyag termelő plazmasejtek Ag !