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

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

DC Hízó Sejt Granu locita NK sejt B-sejt T-sejt Komp lement Felis Monocita/makrofág DC Hízó Sejt Granu locita NK sejt B-sejt T-sejt Komp lement Felis merés kommunikáció 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 opszonizáló ellenanyaggal

AZ ANTIGÉN FOGALMA ÉS SAJÁTSÁGAI

Definíciók ! Antigén (Ag) - bármely olyan anyag, amelyet az érett immunrendszer felismer és vele szemben specifikus, fajlagos módon reagál. 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”

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

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

! ! 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) Egyes T-sejtek képesek felismerni nem konvenvionális MHC-molekulához (pl. CD1) kötött glikolipideket is

Az immunglobulinok szerkezete és funkciója

! ! ellenanyag BCR (B-sejt receptor)

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

! AZ ELLENANYAGOK SZERKEZETE A könnyű és nehéz láncok variábilis doménjei együtt alakítják ki az antigén kötő zsebet Egy ellenanyag két azonos antigén kötő zsebbel rendelkezik Effektor funkció—neutralizáció Effektor funkció KOMPLEMENT AKTIVÁCIÓ Fagocitózis ADCC (NK sejtek aktiválása) (LEBOMLÁS TRANSZPORT)

Az immunoglobulin szerkezete Könnyű és nehéz láncok Diszulfid hidak láncok közötti láncon belüli diszulfid híd komplement aktiváció szénhidrát Variabilis és konstans régiók Kapocs régió CH1 VL CL VH CH2 CH3 Domének VL & CL VH & CH1 - CH3 (CH4 pl. IgM) Oligoszaharid kapocs régió Fc receptorhoz kötés

Flexibility of antibodies TÁVOLI ANTIGÉN DETERMINÁNSOK KÖZELI ANTIGÉN DETERMINÁNSOK Flexibility of antibodies Csukló

Az IgG molekula szerkezete (Szalagszerkezet modell)

ANTIGÉNKÖTÉS

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

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

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

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

az F(ab’)2 fragmentum képes mi az az fab felismerni az antigént precipitálni az antigént (bivalencia!) blokkolni a toxinok vagy patogénnel asszociált molekulák aktív helyét (neutralizáció) blokkolni a gazda és a patogénnel-asszociált molekulák közötti kölcsönhatásokat az F(ab’)2 fragmentum képes mi az az fab

Bivalencia 1 Immunkomplex

Immunkomplex Komplement fehérjék

B-sejt aktiváció Bivalencia 2 B sejt BCR oligomerizációja okozza a B-sejt aktivációt

! NEUTRALIZÁCIÓ sejtkárosodás sejtvédelem

Miért szükséges az Fc régió? sejtekkel kapcsolatos gyulladásos és effektor funkciókat a komplement rendszer gyulladásos és effektor funkcióit fagocitózist és az azt követő antigén prezentációs folyamatokat

Az immunglobulinok enzimes hasítása segített a szerkezet és funkció sajátságainak vizsgálatában antigén- kötés komplement kötő hely placentális transzfer kötődés az Fc receptorokhoz

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

! ! OPSZONIZÁLÁS Megkönnyíti a patogén felismerését a természetes immunrendszer sejteinek Befolyásolja a válaszreakciót. OPSZONINNAL OPSZONIN NÉLKÜL Legfőbb opszoninok: Ellenanyag Komplement fragmensek Akut fázis fehérjék IDŐ IDŐ fagocitózis Fc vagy komplement receptor fagocitózis

Immunkomplex (1)antigén-(2)az ezt felismerő ellenanyag és (3)komplement fehérjék komplexe Komplement fehérjék

A KOMPLEMENT RENDSZER AKTIVÁLÁSA GYULLADÁSOS SEJTEK TOBORZÁSA PATOGÉNEK OPSZONIZÁCIÓJA PATOGÉNEK ELPUSZTÍTÁSA

Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity (ADCC) Az Fc-receptor keresztkötések aktiválják az NK sejt ölőmechanizmusait Az ellenanyag kötődis a sejtfelszíni antigénhez Az NK sejtek receptorai érzkelik a kötött ellenanyagokat A célsejt apoptózissal elhal NK CELL DEGRANULÁCIÓ Citotixikus granulumok tartalmának ürítése nagyméretű patogén ellenanyaggal borítva membránkárosodás és nekrózis a patogén puszulásához vezet

! ! Ellenanyag közvetített effektor funkciók: 1. Neutralizáció (variábilis domén) Fc rész: 2. Komplement aktiválás Opszonizáción keresztül: 3. Fagocitózis 4. ADCC (antitest függő celluláris citotoxicitás)

Az ellenanyag molekula által indukált kommunikáció

! GYULLADÁS – AKUT FÁZIS REAKCIÓ 1. A patogén mintázat vagy veszély jel felismerése (makrofág, DC) 2. Főként a makrofágok hatására a felismerés helyén, citokinek termelése, ezáltal Véráramlás fokozása Az immunrendszer sejtjeinek (elsőként és főként neutrofil granulocita) helyszínre toborzása, komplement aktiválás agy (pl láz) máj, (Akut fázis reakció) riasztása Csontvelő (leukocita termelés fokozása) Patogén elpusztítása Helyi gyulladás szisztémás hatás agy máj csontvelő TNFɑ, IL-1, IL-6 a lefőbb gyulladási citokinek

Gyulladásos funkciók A fagociták Fc receptorai vagy komplement receptorai a gyulladásos reakciókat is aktiválják Aktiváció

Antigén prezentáció (MHCII) Opszonizáció!!!

A receptor (Fc/komplement) mediált endocitózis segítí az antigénprezentációt Komplement fehérjék Fc és komplement receptorok MHC/peptid Receptor mediált endocitózis Makrofág, granulocita, DC

A konstans szekvenciákban található allélikus változatok OSZTÁLY/ALOSZTÁLY ANTIGÉNKÖTŐ HELY A H-lánc (nehézlánc) konstans régiójának típusai, eltérő aminosav szekvencia Ig osztályok: IgG, IgA, IgE, IgD, IgM; alosztályok: IgA1-2, IgG1-4 (könnyűlánc izotípusok: κ, λ) A konstans szekvenciákban található allélikus változatok IgG – Gm allélek A H- és L-lánc variábilis (V) régióinak egyedi szekvencia variabilitása (klón-specifikus) (Ez felel a sokféle antigén specifikus megkötéséért!) follicular lymphoma patients. Egyeden belüli különféle antigéneket felismerő változatok Egyeden belüli típusok Egyedek közötti változatok

A konstans szekvenciákban található allélikus változatok OSZTÁLY/ALOSZTÁLY ANTIGÉNKÖTŐ HELY A konstans szekvenciákban található allélikus változatok IgG – Gm allélek ugyanazt az antigént ismerik fel DE eltérő effektor funkciók Gm allotípusok kapcsolatban lehetnek egyes betegségekkel – pl. szklerózis multiplexszel Clin Immunol Immunopathol. 1985 Nov;37(2):143-53. IgG (Gm) allotypes and multiple sclerosis in a French population: phenotype distribution and quantitative abnormalities in CSF with respect to sex, disease severity, and presence of intrathecal antibodies. Sesboüé R, Daveau M, Degos JD, Martin-Mondiere C, Goust JM, Schuller E, Rivat-Peran L, Coquerel A, Dujardin M, Salier JP. --------------------------------------------- Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Jul 22;105(29):10131-6. Epub 2008 Jul 21. Plant-produced idiotype vaccines for the treatment of non-Hodgkin's lymphoma: safety and immunogenicity in a phase I clinical study. McCormick AA, Reddy S, Reinl SJ, Cameron TI, Czerwinkski DK, Vojdani F, Hanley KM, Garger SJ, White EL, Novak J, Barrett J, Holtz RB, Tusé D, Levy R. Plant-made vaccines have been the subject of intense interest because they can be produced economically in large scale without the use of animal-derived components. Plant-made therapeutic vaccines against challenging chronic diseases, such as cancer, have received little research attention, and no previous human clinical trials have been conducted in this vaccine category. We document the feasibility of using a plant viral expression system to produce personalized (patient-specific) recombinant idiotype vaccines against follicular B cell lymphoma and the results of administering these vaccines to lymphoma patients in a phase I safety and immunogenicity clinical trial. The system allowed rapid production and recovery of idiotypic single-chain antibodies (scFv) derived from each patient's tumor and immunization of patients with their own individual therapeutic antigen. Both low and high doses of vaccines, administered alone or co-administered with the adjuvant GM-CSF, were well tolerated with no serious adverse events. A majority (>70%) of the patients developed cellular or humoral immune responses, and 47% of the patients developed antigen-specific responses. Because 15 of 16 vaccines were glycosylated in plants, this study also shows that variation in patterns of antigen glycosylation do not impair the immunogenicity or affect the safety of the vaccines. Collectively, these findings support the conclusion that plant-produced idiotype vaccines are feasible to produce, safe to administer, and a viable option for idiotype-specific immune therapy in follicular lymphoma patients. különféle antigéneket felismerő változatok Egyedek közötti változatok

IZOTÍPUS VÁLTÁS

Izotípusváltás a B-sejt fejlődése során

Az ellenanyag izotípus váltás Az immunválasz során egy ellenanyag specificitása (VDJ és VJ) nem változik (az affinitás érés során változhat az affinitása) Az ellenanyagok végrehajtó (effektor) funkciói az immunválasz során jelentősen változnak Az ellenanyagok képesek a variábilis domén megtartása mellett más konstans régióra váltani, ami más effektor funkciókra teszi képessé az molekulát J regions Ca2 Ce Cg4 Cg2 Ca1 Cg1 Cg3 Cd Cm Az emberi nehéz lánc gének C régióinak sorrendje, ami meghatározza az izotípus váltás lehetőségeit

Humán Immunglobulin Osztályok ! Humán Immunglobulin Osztályok ! IgG - gamma nehézláncok IgM - mü nehézláncok IgA - alfa nehézláncok IgD - delta nehézláncok IgE - epszilon nehézláncok Izotípusok! könnyűlánc típusok kappa lambda

! Szabad IgM pentamer (”csillag”) Antigénhez kötött IgM (”rák”)

Az ellenanyag-antitest kötődés jellemzése Valencia: az antitestnek az antigénnel kialakított kapcsolatainak száma Affinitás: egy adott antigén és antigénkötő hely kapcsolatának erőssége Aviditás: az adott antitest összes kötőhelye affinitásainak „eredője” (nem az összege) sztérikus hatás

AZ IMMUNOGLOBULIN TERMELÉS

anyatej IgM anyai IgG IgG IgA SZÜLETÉS UTÁN 100% (felnőtt) 3 év 2 5 4 100% (felnőtt) 3 év 2 5 4 6 felnőtt 9 1 hónap anyai IgG SZÜLETÉS ELŐTT Születés elötti IgM a természetes ellenanyagtermelés termékei (CD5+ B1 sejtek – gyakran evol.konzervatív struktúrájú antigének felismerése, DNS, HSP, hisztonok – a VDJ átrendeződésnél általában az első? Szekvenciák kódolják) Az anyatejben található IgA áthidaló szerepű!

Passzív anti-D IgG

Az IgG placentális transzportja A neonatális Fcg receptor Humán FcgRn Humán MHC Class I A rágcsálók bélrendszerében az FcγRn megköti a kolosztrumból származó anyai eredetü IgG-t (pH6.5). A receptor ezután transzcitózissal átszállítódik az epitéliumon és a megváltozott kémhatás hatására (pH 7.4) az IgG felszabadul és bekerül az újszülött állat keringésébe. Egyes adatok szerint hasonló folyamat játszódik le a humán placentában, de a pontos mechanizmus még javarészt feltáratlan. (érdekesség- Az FcgRn és az MHC I molekula szerkezeti rokonságban áll.)

bélrendszer, légzőrendszer nyálkahártya felszín A poli Ig receptor, a szekretoros IgA és a transzcitózis J C S s A pIgR elhasadása teszi lehetővé az IgA leválását, ami a továbbiak során ezt a receptor darabot mint – szekretoros fragmentumot hordozza J C S s J C S s Az IgA és pIgR aktív folyamat révén vezikulákban átkerül az apikális felszínre J C S s Epitéliális sejt bélrendszer, légzőrendszer nyálkahártya felszín Ki kellene hangsúlyozni, hogy itt nem a placentáról van szó, hanem pl. bélrendszer, tüdő, tejtermelő mirigyek A pIgR és az IgA internalizációja A “poli Ig receptorok” (pIgR) az epiteliális sejtek bazolaterális felszínén találhatóak. Az itt található IgA (és IgM) ellenanyagokat szállítják az apikális felszínre J C S s B A szubmukóza B sejtjei dimer IgA-t termelnek

DC Hízó Sejt Granu locita NK sejt B-sejt T-sejt Komp lement Felis Monocita/makrofág DC Hízó Sejt Granu locita NK sejt B-sejt T-sejt Komp lement Felis merés kommunikáció Effektor funkció neutralizáció

! Ellenanyag közvetített funkciók: Sejtfelszíni: B-sejtek felismeréső receptora B-sejt aktiváció Szolubilis: MHCII függő antigénprezentáció (B-sejtek-BCR, fagociták -makrofág, Dc- Fc Receptorokon-on keresztül Fc Receptorokon-on keresztül: Monocita, makrofág, Dc, Hízósejtfunkció/citokin termelés effektor funkciók 1. Neutralizáció (variábilis domén) Fc rész: 2. Komplement aktiválás Opszonizáción keresztül: 3. Fagocitózis 4. ADCC (antitest függő celluláris citotoxicitás) !