A TERMÉSZETES IMMUNITÁS EFFEKTOR MECHANIZMUSAI

A TOLL RECEPTOROK A TÖRZSFEJLŐDÉS SORÁN KONZERVÁLT JELÁTVITELI ÚTAT AKTIVÁLNAK Gomba Toll Kaktus Tube Spätzel Peptid Enzim Pelle Relish Baktérium LPS LPB CD14 TLR4 TRIF IRF3 IFN TLR3 TLR4 CD14 MyD88 NFkB IRAK TIR domain: Toll/Interleukin-1R (TIR) domain. MYD88: Myeloid differentiation primary response gene 88, an adapter that signals for all TLRs except TLR3 IRAK: interleukin-1 receptor-associated kinase TRIF: TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β IRF3: Interferon regulatory factor 3 Gyulladás Akut fázis reakció Veszély jel IL-6 Drosophila Makrofág

A TOLL RECEPTOROK ÁLTALI AKTIVÁCIÓ KÖZÖS ÚTVONALAI Mikrobiális molekulák összessége > 1000 TLR ligand >20 TLR 10 Adaptorok 4 ÚJ TERÁPIÁS CÉLPONTOK Primer kinázok 2 Másodlagos/harmadlagos események >1000 Szekunder kinázok >10 NFB és STAT1 válaszoló gének >500

Az enzimek inaktiválódnak, a rendszer kimerül KOMPLEMENT AKTIVÁLÁS A TERMÉSZETES IMMUNITÁS MECHANIZMUSAI Baktérium KOMPLEMENT Lektin út Alternatív út baktérium lízise Komplement-fehérjék Gyulladás kemotaxis komplement függő fagocitózis Antigén + ellenanyag SZERZETT IMMUNITÁS Néhány perc – 1 óra Az enzimek inaktiválódnak, a rendszer kimerül

A TERMÉSZETES IMMUNITÁS MECHANIZMUSAI GYULLADÁS – AKUT FÁZIS REAKCIÓ A TERMÉSZETES IMMUNITÁS MECHANIZMUSAI neutrofil TNF- VESZÉLY JEL AKTIVÁCIÓ PRR Baktérium LPS citokinek TNF- IL-1 IL-6 Néhány óra AKUT FÁZIS REAKCIÓ NK-sejt IL-12 makrofág IFN óra Plazma szint LPS (endotoxin) (Gram(-) baktérium TNF- IL-1 IL-6 A gyulladást kiváltó (pro-inflammatorikus) citokinek felszabadulásának kinetikája bakteriális fertőzést követően

A TERMÉSZETES IMMUNITÁS MECHANIZMUSAI FAGOCITÓZIS PRR baktérium Sejten belüli ölés Lebontás Fagocita sejt Felvétel NEUTROFIL GRANULOCITA – Lebontás, sejtölő funkció MAKROFÁG – Lebontás, sejtölő funkció DENDRITIKUS SEJT – Antigén bemutatás

A makrofágok aktivációja gyulladási citokinek szekrécióját váltja ki

A TNFa szükséges a gyulladás kialakulásához de szisztémás felszabadlása szeptikus sokkhoz vezethet Szeptikus sokk A TNFα (és IL1) lokális termelése véd a fertőzés ellen, de szisztémás felszabadulása halált okozhat Vérnyomás Disseminated intrvascular coagulation The panels on the left describe the causes and consequences of the release of TNF-α within a local area of infection. In contrast, the panels on the right describe the causes and consequences of the release of TNF-α throughout the body. The initial effects of TNF-α are on the endothelium of blood vessels, especially venules. It causes increased blood flow, vascular permeability, and endothelial adhesiveness for white blood cells and platelets. These events cause the blood in the venules to clot, preventing the spread of infection and directing extracellular fluid to the lymphatics and lymph nodes, where the adaptive immune response is activated. When an infection develops in the blood, the systemic release of TNF-α and the effect it has on the venules in all tissues simultaneously induce a state of shock that can lead to organ failure and death. H, heart; K, kidney; L, liver; S, spleen.

majd a szövetekbe lépnek (extravasatio) A gyulladási citokinek által aktivált endotélhez a neutrofilek kitapadnak majd a szövetekbe lépnek (extravasatio) Inflammatory mediators and cytokines produced as the result of infection induce the expression of selectin on vascular endothelium, which enables it to bind leukocytes. The top panel shows the rolling interaction of a neutrophil with vascular endothelium as a result of transient interactions between selectin on the endothelium and sialyl-Lewisx (s-Lex) on the leukocyte. The bottom panel shows the conversion of rolling adhesion into tight binding and subsequent migration of the leukocyte into the infected tissue. The four stages of extravasation are shown. Rolling adhesion is converted into tight binding by interactions between integrins on the leukocyte (LFA-1 is shown here) and adhesion moleules on the endothelium (ICAM-1). Expression of these adhesion molecules is also induced by cytokines. A strong interaction is induced by the presence of chemoattractant cytokines (the chemokine CXCL8 is shown here) that have their source at the site of infection. They are held on proteoglycans of the extracellular matrix and cell surface to form a gradient along which the leukocyte can travel. Under the guidance of these chemokines, the neutrophil squeezes between the endothelial cells and penetrates the connective tissue (diapedesis). It then migrates to the center of infection along the CXCL8 gradient. The electron micrograph shows a neutrophil that has just started to migrate between adjacent endothelial cells but has yet to break through the basement membrane, which is at the bottom of the photograph. The blue arrow points to the pseudopod that the neutrophil is inserting between the endothelial cells. The dark mass in the bottom right-hand corner is an erythrocyte that has become trapped under the neutrophil. Photograph (x 5500) courtesy of I. Bird and J. Spragg.

FAGOCITÓZIS A makrofágok hosszú állábaikkal bekebelezik a részecske természetű antigéneket, köztük a patogéneket. A felvett baktériumok lebontása a fagoszóma és a bontó enzimeket tartalmazó lizoszóma fúziójával létrejövő fago-lizoszómában történik.

A patogének vagy immunkomplexek receptor mediált fagocitózisa opszonizáció

Lizoszóma, fagolizoszóma Baktériumok elpusztítása neutrofilek által: azurofil és specifikus granulumok Lizoszóma, fagolizoszóma After phagocytosis (first panel), the bacterium is held in a phagosome inside the neutrophil. The neutrophil's azurophilic granules and specific granules fuse with the phagosome, releasing their contents of antimicrobial proteins and peptides (second panel). NAPDH oxidase components contributed by the specific granules enable the respiratory burst to occur, which raises the pH of the phagosome. Antimicrobial proteins and peptides are activated and the bacterium is damaged and killed. A subsequent decrease in pH and the fusion of the phagosome with lysosomes containing acid hydrolases results in complete degradation of the bacterium. The neutrophil dies and is phagocytosed by a macrophage. azurofil specifikus granulumok Lizozim NADPH oxidáz Defenzinek Lizozim Mieloperoxidáz Katepszin G elasztáz

Gyököket (ROI) termel amelyek károsítják a baktériumokat. A fagocitákban található fagocita-oxidáz (Phox) enzim komplex reaktív oxigéntartalmú Gyököket (ROI) termel amelyek károsítják a baktériumokat. In the absence of infection the antimicrobial proteins and peptides in neutrophil granules are kept inactive at low pH. After the granules fuse with the phagosome the pH within the phagosome is raised through the first two reactions, involving the enzymes NADPH oxidase and superoxide dismutase. Each round of these reactions eliminates a hydrogen ion, thereby reducing the acidity of the phagosome. A product of the two reactions is hydrogen peroxide, which has the potential to damage human cells. (In hair salons and the manufacture of paper it is used as a powerful bleach.) The third reaction, involving catalase, the most efficient of all enzymes, promptly gets rid of the hydrogen peroxide produced during the neutrophil's respiratory burst, raising the pH of the phagosome and enabling activation of the antimicrobial peptides and proteins.

Ha a fagocita sejtek reaktív oxigén gyök termelő képessége csökken, a baktériumok és gombák elleni védelem károsodik Krónikus granuloma betegség

OLDOTT FELISMERŐ MOLEKULÁK MANNÓZ BINDING LEKTIN

A FEHÉRJÉK GLIKOZILÁCIÓJA FAJONKÉNT ELTÉRŐ Eukarióták Prokarióták Mannose Glukozamin Galaktóz Mannóz Sziálsav

MINTÁZAT FELISMERÉS A MANNÁN KÖTŐ LEKTIN ÁLTAL Kollektin család: Baktérium CH-felismerés kollagén Mannán kötő lektin MBL (MBP) 6 CH-kötő hely lízis Komplement aktiválás Mannóz és fukóz Megfelelő elrendezés Mannóz és fukóz Nem megfelelő elrendezés Ca dependent binding to Streptococcus pneumonia Staphylococcus aureus E.coli, Salmonella sp. Mycobacteris Makrofág Fagocitózis Erős kötés Nincs kötés

A gyulladási citokinek szisztémás hatásai

C-reaktív protein (pentamer) IL- 6 AZ AKUT FÁZIS VÁLASZ C-reaktív protein (pentamer) Foszfokolin kötő KOMPLEMENT Mannóz kötő lektin/protein MBL/MBP KOMPLEMENT Máj Phosphocoline kötés Gomba és baktérium Sejtfalban. Fibrinogén C-reactive protein bound to phosphocholine on bacterial cell surfaces binds complement component C1, resulting in the cleavage of C4 and opsonization of the bacterial surface with C4b. Szérum Amyloid Protein (SAP) Mannóz/galaktóz kötés Kromatin, DNA, Influenza Az IL-6 a májban akut fázis fehérjék termelését váltja ki

A TERMÉSZETES IMMUNITÁS MECHANIZMUSAI ÖSSZEFOGLALÁS Fagocitózis Sejten belüli pusztítás FAGOCITÓZIS Fagocita baktérium NK-SEJTEK Vírussal fertőzött sejt NK-sejt A fertőzött sejt lízise GYULLADÁS baktérium LPS citokinek neutrofil NK-sejt makrofág TNF IL-12 IFN baktérium C-fehérjék baktérium lízise gyulladás komplement föggő fagocitózis KOMPLEMENT

Interferonok, interferon válasz Legelső citokin I, II (IFNα, β) és III típus (δ,κ,λ,ω) Vírus-ellenes immunválasz

AZ I. TÍPUSÚ INTERFERONOK HATÁSAI A plazmacitoid dendritikus sejtek (természetes interferon termelő sejtek, NIPC) 1000-szer több I. típusú interferont termelnek, mint az egyéb sejtek Vírus fertőzést követően a nyirokcsomók T-sejtes területein csoportosulnak NIPC TLR 6, 7, 9 ,10

VÍRUS INDUKÁLT INTERFERON TERMELÉS Testi sejti 1. típusú IFN receptor IFN válasz Vírus IFN NFB AP-1 IRF3 IFN parakrin IFN IRF7 autokrin Vírussal fertőzött sejt IFN válasz 22 típus IFN Autokrin feedback loop… mennyiségi és minőségi változást is hoz.

Interferon-stimulated genes I. típusú IFN receptor III. Típusú IFN receptor (IFNλ) II. Típusú IFN receptor IFNAR1/2 IFNLR1 IL-10R2 IFNAG1/2 TYK2 JAK1 TYK2 JAK1 JAK2 JAK1 Sejtmembrán Citoplazma STAT1 STAT1 STAT2 STAT1 STAT2 P STAT1 P IRF9 Interferon-stimulated genes sejtmag STAT1 P STAT1 STAT2 P ISG15, Mx, OAS and PKR Gamma-acrivált szekvencia IFN-stimulált reg. elem ISRE GAS – promoter elemek Antivirális immunitás Anti-mikobakteriális immunitás

INTERFERON KÖZVETÍTETT VÉGREHAJTÓ ÚTVONALAK A VÍRUS REPLIKÁCIÓ MINDEN PONTJÁN GÁTOL 1. Mx GTP-áz útvonal Vírusfehérjék aggregációja az ER-ban 2. 2',5'-oligoadenilát szintetáz (OAS) irányított ribonukleáz L útvonal Vírus RNS degradációja 3. Protein kináz R (PKR) útvonal Transzláció gátlása 4. ISG15 ubiquitin-szerű útvonal Fehérje funkció módosítása

MxA, OAS1 és PKR hatásmechanizmus hasított RNS Oligomer akkumuláció a citoplzma membranokban (ER) (Sejtmag) (Citoplazma) ISRE MxA MxA monomer MxA oligomer Befogott vírus komponensek MxA, OAS1 és PKR hatásmechanizmus (Sejtmag) (Citoplazma) ISRE PKR Inaktív PKR monomer Actív PKR dimer Vírus RNS indukálja EIF2a P Transzláció gátlása (Sejtmag) (Citoplazma) ISRE OAS1 Inaktív OAS1 monomer Vírus dsRNA indukálja Actív OAS1 tetramer szintetizált pppA(2’p5’A)n inactiv RNaseL monomer actív dimer hasított RNS Interferon-sensitive response element (ISRE)

NK-sejtek Limfociták 5-15 %-a a vérben Limfocitáknál kicsit nagyobbak LGL sejtek Funkciójuk hasonló a citotoxikus T limfocitákéhoz NK sejtek hiánya: perzisztens vírus fertőzések NK sejtek alap citotoxicitása 100X type I IFN Jelenlétében IL12, TNFα szintén aktiválja őket, serkenti citokin termelésüket (IFNγ) --- MF, DC aktiváció

Az NK-sejtek aktivitásának szabályozása

Egészséges sejtek esetében a gátló szignálok dominánsak