ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEK SZEREPE AZ IMMUNVÁLASZBAN Fertőző betegségek Szervátültetés Tumorok eliminálása Gatekeeper funkció Kórokozók „érzékelése” Adaptív immunválasz elindítása Saját struktúrákkal szembeni tolerancia fenntartása

A HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEK MHC I és II osztályba tartozó molekulákat is kifejeznek Kostimuláló molekuákat expresszálnak (B7, CD40) Képesek „exogén” antigének felvételére B sejt – oldott fehérjék, toxinok Makrofág – extracelluláris patogének, (baktérium, élesztő) – apoptótikus sejtek Dendritikus sejt – vírusok, apoptótikus sejtek

A HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEK PROFESSIONAL ANTIGEN PRESENTING CELLS MHC I és II osztályba tartozó molekulákat is kifejeznek Ko-stimuláló molekulákat expresszálnak (B7, CD40) Képesek „exogén” antigének felvételére B-sejtek – oldott fehérjék, toxinok ADAPTÍV – Ag specific ~25% Makrofágok – extracelluláris patogének baktérium, élesztő Dendritikus sejt – vírusok, apoptótikus sejt TERMÉSZETES IMMUNITÁS 3 – 6% ~1%

A HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEK SAJÁTSÁGAI Makrofág Dendritikus sejt B - limfocita Ag felvétel fagocitózis +++ fagocitózis +++ Ag-specifikus Ig vírus fertőzés ++++ ++++ MHC expresszió kiváltható +/+++ állandó ++++ állandó +++ baktérium, citokin éretlen/érett +++/++++ aktiváció ++++ Bemutatott Ag részecske Ag fehérje oldott fehérje intra/extracelluláris virus fehérje, allergén toxin patogének apoptótikus sejt Kostimuláció kiváltható +/++ állandó ++++ kiváltható +/+++ éretlen/érett +++/++++ Lokalizáció limfoid szövet limfoid szövet limfoid szövet kötőszövet kötőszövet perifériás vér testüregek epitélium Nyirokcsomó egyenletes éretlen – szövet tűsző érett – T-sejtes terület

A DENDRITIKUS SEJTEK EREDETE, FEJLŐDÉSE CSONTVELŐ CD34+ ŐSSEJT A DENDRITIKUS SEJTEK EREDETE, FEJLŐDÉSE LYMPHOID ? CLP CMP MYELOID CD34+ CLA- CD11c+ CD1a- Intersticiális CD34+ CLA+ CD11c+ CD1a+ Langerhans/LC DC1 Makrofág CD14+ Monocita DC2/plasmocitoid Pre-pDC CD4+ IFNα VÉR SZÖVET

Vírus, extracelluláris patogének, gyulladási citokinek (LPS, TLR) Monocita A SZÖVETI KÖRNYEZET VÁLTOZÁSA A MAKROFÁGOK ÉS DENDRITIKUS SEJTEK AKTIVÁCIÓJÁT VÁLTJA KI Aktivált makrofág Baktérium fagocitózis, degradáció (LPS, TLR) VESZÉLY JEL Makrofág Aktivált dendritikus sejt Vírus, extracelluláris patogének, gyulladási citokinek (LPS, TLR) VESZÉLY JEL Dendritikus sejt NYIROKSZÖVET VÉR SZÖVET

Végrehajtó és emlékező A DENDRITIKUS SEJTEK AKTIVÁLÓDÁSA ÉS VÁNDORLÁSA SZÖVET NYIROKCSOMÓ SZÖVET Végrehajtó és emlékező T sejtek NYIROKKERINGÉS Aktivált DS Gyulladás Kórokozó VÉRKERINGÉS Naiv T sejtek Szöveti DS DS ÉS T SEJT TALÁLKOZÁSA T SEJT AKTIVÁCIÓ ANTIGÉN

A Dendritic sejt „Őrszemek” aktivációt követő fenotípus Változása alkalmassá teszi őket a hatékony antigén prezentációra In these images of dendritic cells in peripheral tissue (top panels), lymph (middle panels) and lymph node (bottom panels), the left panels are fluorescent micrographs of several cells with MHC class II molecules stained green and a lysosomal protein stained red, and the right panels are scanning electron micrographs of single cells. The dendritic cell body is clearly seen in the top right panel, but in the top left panel the cell bodies are difficult to discern. The observed yellow staining shows endocytic vesicles within the dendrites that contain both MHC class II molecules and lysosomal proteins: the combination of the red and green stains gives the yellow color. On activation and passage to the lymph the morphology of the dendritic cell changes, as shown in the middle panels. Phagocytosis has now stopped, a change indicated in the middle left panel by a partial separation of the green MHC class II staining from the red lysosomal protein staining. This shows that peptide-loaded MHC class II molecules are moving out of the endocytic vesicles and onto the cell surface. On reaching the T-cell area of a lymph node (bottom panels), the now mature dendritic cells concentrate on antigen presentation and T-cell stimulation instead of the uptake and processing of antigens. Here the MHC class II molecules, which are at high density on the surface of the numerous dendrites, are completely separated from the lysosomal protein in the intracellular vesicles

INTERDIGITÁLÓ RETIKULÁRIS (ÉRETT DENDRITITKUS) SEJT A NYIROKCSOMÓ T SEJTES TERÜLETÉN INTERDIGITATING RETICULAR (MATURE DENDRITIC) CELL IN T CELL AREAS OF LYMPH NODES SEJTMAG T SEJT T SEJT CITOPLAZMA

Adheziós molekulák szerepe a T-sejt dendritikus sejt interakcióban Transient interactions are stabilized by Ag-binding B. A. Initial contact A) In the initial encounter of T cells with antigen-presenting dendritic cells, CD2, binding to LFA-3 on the antigen-presenting cell, synergizes with LFA-1 binding to ICAM-1 and ICAM-2. An interaction that seems to be exclusive to the interaction of naive T cells with dendritic cells is that between ICAM-3 on the naive T cell and DC-SIGN, a C-type lectin specific to dendritic cells, which binds ICAM-3 with high affinity. B) When a T cell binds to its specific ligand on an antigen-presenting dendritic cell, intracellular signaling through the T-cell receptor (TCR) induces a conformational change in LFA-1 that causes it to bind with higher affinity to ICAMs on the antigen-presenting cell. The T cell shown here is a CD4 T cell.

Huang et al Immunity 2004 Rapid DC Migration in the Subcapsular Space Capture of an Ag-Specific T Cell by an Ag-Bearing DC Bone-marrow derived DCs (either 5 µM CFSE, green) or (50 µM Cell Tracker Blue, blue) were injected into the footpad of a C57BL/6 mouse, followed 18 hours later by intravenous injection of freshly isolated polyclonal CD4+ T cells (5 µM SNARF, red) and CD8+ T cells (5 µM CFSE and 5 µM SNARF, yellow). The draining LN was removed 6 hours after injection Bone-marrow derived DCs (yellow) were pulsed with 1 µM Ova 4 peptide and 10 µM Ova for 1 hour at 37oC, then injected into the footpad of a C57BL/6 recipient. This was followed 6 hours later by i.v. co-injection of OT-I CD8+ T cells (5 µM CFSE, green) and OT-II CD4+ T cells (5 µM SNARF, red). Huang et al Immunity 2004

A DENDRITIKUS SEJTEK ÉS A T - LIMFOCITÁK KAPCSOLATA A NYIROKSZERVEKBEN Az aktivált dendritikus sejtek a nyirokszövetekben antigént bemutató sejtként működnek Szoros kapcsolatot teremtenek a specifikus T-limfocitákkal

A DENDRITIKUS SEJTEK FUNKCIÓI AKTIVÁCIÓ Antigén feldolgozás és bemutatás IDC SZÖVET Antigén felvétel MDC NYIROKSZERVEK MHC expresszió Kostimulációs molekulák

A plasmacytoid dendritikus sejtek morfológiai sajátságai Pre-pDC/IPC pDC monocita Scanning EM Transmission EM

A plasmacytoid dendritikus sejtek sokféle immunsejt működésére hatnak Az IFNα az SLE patho- Mechanizmusában elsődleges szerepet játszik A HIV fertőzi a pDC-ket is Szerepük van az immunválasz szabályozásában, az autoimmun betegségek pathomechanizmusában, és a tumor ellenes immunitásban

A PLAZMACYTOID DENDRITIKUS SEJTEK HIVATÁSOS I TÍPUSÚ INTERFERON SZEKRETÁLÓ SEJTKÉNT MŰKÖDNEK NK-sejtek citotoxikus aktivitása fokozódik TLR4 Vírus ferőzés TRAM TRIF TLR7 TLR8 TLR9 TLR3 TRIF MyD88 TANK IRAK-1  and γδ T-sejtek aktiválódnak TRAF-6 RIG-1 IKKε TBK1 IFN-β IFN-α1 Konvencionális dendritikus sejtek kereszt prezentáló képessége fokozódik IRF-3 IRF-5 IRF-7 IRF-7 B-sejtek Ig-termelése aktiválódik I típusú interferon receptor

A konvencionális és plazmacitoid dendritikus sejtek eltérő migrációs tulajdonságokkal rendelkeznek és másként jutnak el a nyirokcsomókba mDC: afferens nyirokér IPC: HEV Mindkét sejttípus a T-sejtes területekre vándorol

Az EGY, KETTŐ és a DANGER szignál hipotézis 1959 saját-nem saját Modell, SNS Idegen strukturák=antigének 1989 APC csak akkor stimulál ha előzőleg a PRR-által aktiválódik 1969 a B-sejtek T-helper aktiváció hiányában elpusztulnak 1994 Danger model Az APC-t belső veszély szignálok aktiválják, melyek a szöveti nekróziskor szabadulnak fel 1975 T-helper sejtek Ag. stimulus hatására elpusz-tulnak ha nincs kostimulá-ciós szignál (APC) Matzinger, P. Science, 296. 301- (2002)

A „DANGER” VESZÉLY ELMÉLET A teljes T sejt aktiváció lehetősége és a sajáttal szembeni tolerancia attól függ, hogy a kostimuláló molekulák hol és mikor fejeződnek ki Saját fehérjéket kifejező sejt APS Nincs veszély Apoptótikus sejtpusztulás Természetes, sokszor hasznos Az immunrendszer számára ártatlan változások nem aktiválják a hivatásos antigén prezentáló sejteket és így az immunrendszert sem Fuchs & Matzinger 1995

A „DANGER” VESZÉLY ELMÉLET ÉS A KOSTIMULÁCIÓ Nekrotikus sejthalál Szövet károsodás Vírus fertőzés stb. Patogén mintázatok Felismerése (abnormalis kémiai struktúrák, abnormális lokalizáció) APC DANGER A „VESZÉLY” jeleket érzékelő antigén prezentáló sejtek kostimuláló molekulákat fejeznek ki és ezáltal képessé válnak a naív T sejtek aktiválására

MIT ISMER FEL AZ IMMUNRENDSZER ? Idegen vagy veszélyes anyagokat? Danger of Stranger? Idegen és veszélyes anyagokat Pathogén ellenes válasz Saját de káros anyagokat Módosult fehérjék, nekrotikus sejtek veszély jeleket jelentenek Nem zárja ki a „saját” és „nem saját” megkülönböztetést 3. JEL 2. JEL kiváltása

A VESZÉLY ELMÉLET ALAPJAI Az újszülöttek nem érzékenyebbek a toleranciára A neonatális T sejteknek nem belső sajátsága a tolerancia iránti fogékonyság, hanem a neonatális környezet kedvez a tolerancia kialakulásának Az antigének attól függően váltanak ki toleranciát, hogy az immunrendszer mennyire képes őket „veszély” jelként érzékelni, és nem attól hogy mennyire viselkednek „sajátként” vagy „nem sajátként” Az ártalmatlan sejthalál, az apoptózis megakadályozza az autoimmun folyamatokat, mert az elöregedő és felesleges sejteket eltávolítja A tolerancia az immunrendszer egyik lehetséges válasza az antigénnel való találkozást követően Magyarázza, miért kell az immunizáláshoz a veszély jeleket pótló adjuvánst alkalmazni Nem zárja ki a „saját” és „nem saját” megkülönböztetést 3. JEL

A HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEK LOKALIZÁCIÓ ANTIGÉN FELVÉTEL MÓDJA MHC ANTIGÉN PREZENTÁCIÓ ANTIGÉN/ KÓROKOZÓ B-sejt nyirokszövet, perifériás vér BCR-közvetített endocitózis, pinocitózis MCII/CIIV Sejtfelszín (aktiváció) kis antigén dózis kostimuláció toxinok, vírusok, baktériumok, bármely fehérje Makrofág nyirokszövet, kötőszövet, testüregek fagocitózis FcgR, CR MCII Sejtfelszín (aktiváció) nagy antigén dózis intracelluláris baktériumok, egyéb patogének részecskék Éretlen DC epitélium, bőr, szövetek fagocitózis, Makro- pinocitózis, pinocitózis kismértékű vírusok, allergének, baktériumok, lipidek, bármely fehérje Érő DC afferens nyirok nem jelentős CIIV Érett DC Nyirokcsomó T-sejtes terület nincs sejtfelszín nagyon hatékony