ANTIGÉN: Mindazon struktúrák (sejtek, molekulák), amiket az érett immunrendszer felismer, és vele fajlagos, specifikus módon reagál. Immunválaszt vagy toleranciát eredményez. Ag-ről csak egy adott egyed vonatkozásában beszélhetünk antigenitás - specifikus reakcióképesség az immunrendszer sejtjeivel vagy molekuláival immunogenitás – immunválaszt kiváltó képesség tolerogenitás – toleranciát kiváltó képesség PATOGÉN: A szervezetet károsító, kórokozó hatású, fertőzést, betegséget okozó antigén (vírus, baktérium, gomba, protozoonok, férgek) NEM MINDEN ANTIGÉN PATOGÉN! !

AZ ELLENANYAGOK SZERKEZETE Könnyű lánc (L) Nehéz lánc (H) VL CL VH CH Szimmetrikus molekula  két azonos könnyű lánc, két azonos nehéz lánc Konstants és variábilis domének ! ! ! A könnyű és nehéz láncok variábilis doménjei együtt alakítják ki az antigén kötő zsebet Egy ellenanyag két azonos antigén kötő zsebbel rendelkezik

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

ellenanyag BCR (B-sejt receptor) ! !

Ellenanyag közvetített funkciók: Sejtfelszíni: B-sejtek felismerő 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) !

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 Bivalencia 2

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 2.A specifikus (felismerő) B-sejt klonálisan osztódik 3.Differenciálódik, ellenanyag termelő plazmasejté vagy memória sejtté alakul 4.A saját-nem saját elkülönülés a B-sejtek érése során ‘tanulódik’, a sajátfelismerő sejtek szelekciójával Aktivált B-sejtek Ellenanyag termelő plazmasejtek Ag

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?

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

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 VCVVV CSÍRAVONAL A V és C gének csak a B-sejtekben kerülnek egymás mellé C V VV B-SEJT Fehérje GénGénGénGén 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 !

Az Ig gének szekvenálása tovább bonyolította a képet A csíravonal VL (könnyű lánc variábilis domén) gének szerkezete hasonló volt a V  és and V könnyű láncok esetében (két féle könnyű lánc variáció létezik, két külön kromószómán helyezkedik el. Csak az egyik írodik át funkcionálisan) A csíravonal és az átrendezett DNS nem volt azonos Honnan származik a 13 extra aminosav? CLCL VLVL ~ 95as~ 100as CLCL VLVL ~ 95as~ 100as JLJL Az aminosavak egy része a kis számú J (Joining) régiókból származik CLCL VLVL ~ 208as

B-limfocita fejlődés során JkJκJκJκJκJκJκVκVκVκVκVκVκ B-sejt 1 JκJκVκVκ B-sejt 2 40 Vκ 5 Jκ5 Jκ5 Jκ5 Jκ VκVκVκVκVκVκVκVκ JκJκ JκJκ JκJκ JκJκ Csíravonal A KAPPA (κ) LÁNC GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE DNS !

pACk E JJ VkJk VkVκVκ 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

B-SEJT AKTIVÁCIÓ (HOL ÉS HOGYAN TÖRTÉNIK?)

Efferens nyirokkér

Az antigén a szövetek közül a nyirokcsomóba kerül (Főként a DC-ek által), ahol a FDC-ek felszínén ‘tárolódik’.

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

Az antigén a follikuláris dendritikus sejtek (FDC) felszínéhez kötődik (Az FDC felszínén állandóan jelenlevő Fc és komplement recepotrokon keresztül)  Az FDC-ek immun komplexeket kötnek ( Ag-Ab)  Az antigén ingert követően 12 hónappal is kimutatható az FDC-ek felszínén  Egyetlen sejt sokféle antigént köthet A B sejtek az FDC felszínén ismerik fel az antigént Develop from fibroblast-like cells FDC fugg a TNFa, Lta, LTb jelenlététől !

A germinális centrum (csíra központ) szerkezete FDC Szomatikus hypermutáció DZ LZ LZ: világos zóna DZ: sötét zóna FDC: follikuláris dendritikus sejt

1.A B-sejtek ‘versengenek’ az antigénért A nagy affinitású B-sejtek nagyobb valószínűséggel jutnak antigénhez !

„Nagy találkozás” a perifériás nyirokszervekben Az antigént kötő B sejtek a T-sejt területen akadnak fenn Az antigént kötő B sejtek az aktivált T- sejtekkel lépnek kapcsolatba

Az antigén megkötése a B-sejt receptor által kiváltja 1.a B-sejt aktivációt 2.Az antigén felvételét (endocitózisát) és ezáltal MHCII általi prezentációját A prezentáció következtében ugyanazat az antigént felismerő B és T-sejtek válogatódnak ki. A T-sejtek segítő és túlélő jeleket biztosítanak a B-sejtek számára Antigén feldolgozás és bemutatás A T-sejtek antigén felismerése A B-sejtek antigén prezentációja !

Antigén prezentáció A poliszaharidok nem prezentálódnak! +++

2. A B-sejtek ‘versengenek’ A T-sejtek segítő szignáljáért A nagy affinitású B-sejtek nagyobb valószínűséggel prezentálnak antigént !

B-sejtek bemutatják a T- sejteknek az antigént. Azoknak a B- sejtek van a legnagyobb esélye a T-sejt ‘helpre, amik ugyanazt az antigént ismerik fel, mutatják be, mint amit a DC-k)

A sikeres B-sejtek a T- sejttel való találkozás után újra kezdik a ciklust 1.Osztódnak 2.Szomatikus mutációs lépéseken esnek át. 3.versengenek az antigénért, 4. Újra versengenek aT- sejtek segítő szignáljáért. A ciklusok során a szomatikus mutációnak és a szelekciónak köszönhetően a sejtfelszíni ellenanyag affinitása nő—affinitás érés A ciklus ismétlődik vagy a B-sejtek kilépnek a ciklusból. Plazma vagy memória sejtté differenciálódnak

Szomatikus mutáció és affinitás érés A proliferációs lépések során (több ciklus) a BCR szomatikus mutációkon esik át. Amennyiben a mutáció növeli a BCR affinitását, az új klón jobb eséllyel vesz részt az antigénért, illetve a T-sejt segítő szignálért zajló versenyben. (affinitás érés) !

A CDR1 és a CDR2 régiókat a V-gének kódolják A könnyűlánc CDR3 régióját a V és J gének kódolják A nehézlánc CDR3 régióját a V, D és J gének kódolják Antigén determináns CDR1 CDR2 CDR3 CDR1 CDR2 CDR3 H L

CDR1 CDR2 CDR3 Könnyű lánc Nehéz lánc CDR1 CDR2 CDR3 VLCL KÖNNYŰ LÁNC Diszulfid hidak FR1 FR2 FR3 FR4 Hipervariábilis régiók

Clone 1 Clone 2 Clone 3 Clone 4 Clone 5 Clone 6 Clone 7 Clone 8 Clone 9 Clone 10 CDR1CDR2CDR3 6. nap CDR1CDR2CDR3CDR1CDR2CDR3CDR1CDR2CDR3 8. nap 12. nap 18. nap Hátrányos mutáció Előnyös mutáció Semleges mutáció Kisebb affinitás – Nincs klonális szelekció Nagyobb affinitás – Klonális szelekció Azonos affinitás – Nem hat a klonális delécióra A szomatikus hipermutáció affinitás éréshez vezet A hipermutációs folyamat aktivált T limfociták közreműködését igényli A mutáció ‘hot spots’ (CDR régiók) körül halmozódnak, amit a kettős láncú töréseket követő hiba javító DNS repair enzim állít helyre

A szomatikus mutáció következtésben az ellenanyagok affinitása megnő (kiszelektálódnak az előnyös mutációk) A memória válasz nagyobb affinitású ellenanyagok at eredményez Első immunizálás utáni 7. nap Első immunizálás utáni 14. nap Második immunizálás Harmadik immunizálás !

Kis affinitású ellenanyag Nagy affinitású ellenanyag

Csak a nagy affinitású B-sejtek élnek túl Csak a nagy affinitású B-sejtek jutnak antigénhez és mutatják azt be a T- sejteknek Különböző affinitású szomatikus mutáción és izotípus váltáson átesett B-sejtek B-sejt aktiváció fehérje antigénekkel és T-sejt segítő szignálokkal

A B-sejt aktiváció fő lépései FELISMERÉS AKTIVÁCIÓ PROLIFERÁCIÓ/DIFFERENCIÁCIÓ Ea termelés Izotípus váltás Szomatikus mutáció- Affinitás érés Memória B sejt Klonális szaporodás Segítő T A sikeres –szelekción átesett- B-sejtek plazmasejtekké vagy memória sejtekké differenciálódnak

Fogalmak: Szomatikus génátrendeződés (rekombináció) Klonális osztódás Szomatikus mutáció Afiinitás érés Izotípus váltás

T independens válasz

B sejt epitópT 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!) APC által történő bemutatás szükséges (MHC) ! !

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) !

Antigén determináns C3d A CR2 (CD21) KOMPLEMENT RECEPTOR A B – LIMFOCITÁKON KO-STIMULÁLÓ SZEREPET TÖLT BE ANTIGÉN CR2/CD21 CD19 YYYY TAPA=CD81 Fokozott B-sejt aktiválás B-SEJT

A B-SEJT RECEPTORON ÁT KÖZVETÍTETT JELET A CD22 NEURAMINSAV RECEPTOR GÁTOLJA B-SEJT Antigén Testi sejtek Baktérium Mannóz CD22 Sziálsav, glikokonjugátumok, T sejt CD45 ITIM/ITAM

TULAJDONSÁGOKTD- ANTIGÉNEKTI- ANTIGÉNEK Kémiai jellemzők fehérjék polimerek, poliszachridok, glikolipidek, nukleinsavak Ellenenyag tímusz nélküli egérben nincsvan Ellenanyag T-sejt mentes sejtkultúrában nincscsökkent Izotípusváltásvanáltalában nincs Affinitásérésvannincs Memória B-sejtvannincs Másodlagos válasz: DTH indukálása vannincs !

Macfarlane Burnet ( ) Macfarlane Burnet ( ) KLÓN SZELEKCIÓS ELMÉLET I. A limfociták sokfélék és egymástól eltérő specificitású antigén felismerő receptorokat hordoznak Az „idegen anyagok” (antigének) belépve a perifériás nyirokszervekbe vagy a lépbe szembesülnek ezzel a már létező limfocita készlettel (repertoire) Az egyes antigének a rendelkezésre álló készletből válogatják ki a nekik legmegfelelőbb limfocita klónokat A klonálisan megosztott antigén felismerő receptorok mintegy ~10 7 – 10 9 eltérő antigén specificitást képviselnek

Macfarlane Burnet ( ) Macfarlane Burnet ( ) KLÓN SZELEKCIÓS ELMÉLET II. -Minden egyes limfocita csak egyféle specificitással rendelkező receptort hordoz (monospecifikus) -Az antigén és az antigént felismerő receptor kapcsolata a limfocita aktiválásához vezet -Az aktivált limfocitákból differenciálódó sejtek az elődsejttel azonos antigénspecificitással rendelkeznek -Azok a limfociták, amelyek a fejlődésük mikrokörnyezetében jelen lévő saját strukturákat ismerik fel, a limfoid sejtek kialakulásának korai fázisában elpusztulnak, és ezért nincsenek jelen az érett limfociták populációjában

FcRAffinity for ImmunoglobulinCell DistributionFunction FcγRI (CD64)High (K d < M); binds IgG1 and IgG3, can bind monomeric IgG Macrophages, neutrophils; also eosinophils Phagocytosis; activation of phagocytes FcγRIIA (CD32)Low (K d > M)Macrophages, neutrophils; eosinophils, platelets Phagocytosis; cell activation (inefficient) FcγRIIB (CD32)Low (K d > M)B lymphocytesFeedback inhibition of B cells FcγRIIC (CD32)Low (K d > M)Macrophages, neutrophils, NK cells Phagocytosis, cell activation FcγRIIIA (CD16)Low (K d > M)NK cellsAntibody-dependent cell-mediated cytotoxicity FcγRIIIB (CD16)Low (K d > M); GPI-linked protein NeutrophilsPhagocytosis (inefficient) FcΕRIHigh (K d > M); binds monomeric IgE Mast cells, basophils, eosinophils Cell activation (degranulation) FcΕRII (CD23)Low (K d > M)B lymphocytes, eosinophils, Langerhans cells Unknown FcαR (CD89)Low (K d > M)Neutrophils, eosinophils, monocytes Cell activation?