ANTIGÉN, GYULLADÁS AZ ANTIGÉN FOGALMA ÉS SAJÁTSÁGAI IMMUNOLÓGIAI FOGALOM Bármilyen kémiai szerkezet Oldott vagy részecske természetű Egyszerű vagy összetett Szervezetben képződő vagy külső környezetből bejutó Genetikailag saját vagy nem saját Természetes vagy mesterséges

Definíciók Antigén (Ag) - bármely olyan anyag, amelyet az érett immunrendszer felismer és vele szemben specifikus, fajlagos módon reagál. antigenitás - specifikus reakcióképesség az immunrendszer sejtjeivel vagy molekuláival immunogenitás – immunválaszt kiváltó képesség tolerogenitás – toleranciát kiváltó képesség

A KOMPLEX ANTIGÉNEK (elvi) FELÉPÍTÉSE Antigén determináns az antigén azon része, amelyet egy adott immunglobulin (B-sejt receptor, ill. ellenanyag), vagy T-sejt receptor felismerni képes Hordozó az antigén immunglobulinnal vagy T-sejt receptorral közvetlenül nem reagáló része Ezek a fogalmak csak az antigén és egy adott immunglobulin vagy T-sejt receptor viszonylatában értelmezhetők!

AZ ANTIGÉN DETERMINÁNSOK TÍPUSAI lineáris determináns felszíni/hozzáférhető determináns konformációs determinánsok adott aminosav szekvencia Ab2 Ab1 hasítás denaturáció rejtett/feltárt determináns új/neoantigén determináns A lineáris determináns elég megtévesztő – itt is a konformáció a lényeg! Az APC-s ábra után vissza kellene térni ehhez az ábrához a neoantigének és a lineáris determinánsok miatt 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!) APC által történő bemutatás szükséges (MHC) glikolipidek – CD1 (MHC szerű)

Antigén prezentáció B aktiválás, B memória  A B sejtek által felismert antigének java része nem képes a B sejtek kellő aktiválására. Th sejtek segítsége szükséges az aktivációjukhoz, nélkülük nincs pl. izotípusváltás, memória sem. Az egyszerű bakteriális poliszaharid vakcinák nem képesek hosszútávú immunitást kialakítani. B aktiválás, B memória  A poliszaharidok nem prezentálódnak!

A B SEJTEK AKTIVÁLÁSA A T SEJTEK KÖZREMŰKÖDÉSE NÉLKÜL – „Tímusz independens antigének” T INDEPENDENS ANTIGÉN TI-1 T INDEPENDENS ANTIGÉN TI-2 B SEJT 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)

HAPTÉNEK Kis méretű molekulák, amelyek önmagukban nem képesek immunválaszt indukálni (pl. gyógyszerek, reaktív vegyületek) - haptén (i.e. DNP: dinitrofenil) 1. + Szerintem a + jel itt a reaktív ellenanyagok jelenlétét jelenti , nem feltétlenül azt, hogy az egér „új immunválaszt csinál” hordozó + haptén 2. + haptén immunizált

AZ EGYSZERŰ ANTIGÉNEK ELLEN IRÁNYULÓ ELLENANYAGOK TÍPUSAI hordozó+haptén ellenanyag/antitest hordozó specifikus haptén specifikus hordozó+haptén specifikus

Az immunogenitást befolyásoló tényezők I. Idegen-saját (filogenetikai távolság) Méret Genetikai háttér faji hovatartozás egyéni különbségek Életkor Fizikai állapot (pl. immunodefficiencia)

Az immunogenitást (immunizálást) befolyásoló tényezők II. Dózis Bevitel módja és útja Intradermális/szubkután > intravénás > orális > intranazális Adjuvánsok fokozzák az immunrendszer antigén ingerre adott válaszát (pl: aluminiumsók, LPS, Freund-adjuváns, TLR ligandumok) adjuvánsok - HATÁSUK ÖSSZETETT - depo hatás – lassú antigén felvétel az antigén prezentáló sejtek által a természetes immunitás aktiválása - Járulékos sejtek aktivációja

Az immunogenitást befolyásoló tényezők III. Fizikai állapot - részecske (sejt, kolloid) vagy oldott - denaturált vagy natív Lebonthatóság - antigén prezentáció APC által

Gyakorlati példa (pl. Prevenar - pneumokokkusz vakcina) Baktériumok elleni immunizálásnál problémát jelent, hogy a vakcinában felhasználandó tisztított bakteriális poliszaharidok nem aktiválnak T sejteket, így nem jön létre memória B sejt válasz Ezért sok poliszaharid vakcinában a cukorláncokat fehérjéhez konjugálják, hogy T sejt dependens választ tudjon kiváltani. Egy ilyen célra használt fehérje a CRM197  módosított diftéria toxin (toxoid) (az eredeti fehérje egy aminosavát kicserélték (Glu  Gly) ami így nem toxikus) A toxoid megőrzi az immunogenitását és önmagában is képes lehet toxin ellenes blokkoló antitestek indukciójára. Glu  Gly toxin toxoid toxoid toxoid pneumokokkuszból származó poliszaharidok

toxoidból származó peptid A poliszecharid epitopot felismerő B sejt képes a hordozó fehérje peptidjeit prezentálni a T sejteknek toxoidból származó peptid toxoid poliszaharid MHCII TCR BCR T sejt B sejt citokinek, CD40-CD40L poliszaharidot felismerő memória B sejtek ( ellenanyag termelő effektor sejtek) (SLE vonatkozás: bakteriális DNS-fehérje komplexek  anti-DNS ellenanyagok)

Szuperantigének Konvencionális Antigén Szuperantigén Fehérjék, melyek több – megfelelő TCR-t hordozó – T-sejthez tudnak kötődni és aktiválják azokat. Konvencionális Antigén Szuperantigén Részletek az előadáson Monoklonális/Oligoklonális T sejt válasz 1:104 - 1:105 (106 / 107 Poliklonális T sejt válasz 1:4 - 1:10 1010 / 1011) aktivált T sejt

A MIKROORGANIZMUSOK ÉS AZ IMMUNRENDSZER KAPCSOLATA

A MIKROORGANIZMUSOK, PATOGÉNEK ANTIGÉN SAJÁTSÁGAI és szerepük az immunitásban Együttélő, nem patogén mikróbák Mukózális membrán, bőr Baktériumok Gombák Protozoa Bélflóra – születést követő kolonizáció (hol és mivel?) 1012 baktérium/g béltartalom 1000 eltérő faj 100-szor több gén mint az eukariotákban Békés szimbiózis cellulóz emésztés vitaminok Versengés a külső mikroorganizmusokkal a helyért és a tápanyagokért – kiszorítás! (széles spektrumú antibiotikumok?) Kevés jut át a mukozális határon – lokális immunitás Mukózális és szisztémás immunrendszer fejlődése Bakteriális anyagok felszabadulása A perifériás nyirokszervek kialakulása Az immunrendszer alap aktiváltsági állapota Patogének Baktériumok Gombák Protozoa Vírusok Férgek ÖSSZETETT ANTIGÉNEK Nagy immunogenitásúak Hokl és mivel gonolom arra vonatkozik, hogy különböző földrajzi, kulturális helyeken más-más típusú baktérium flóra fog kolonizálni.

Steril környezet „Normál” környezet CD4+ sejtek a lépben (kis kép: CD4+ sejtek) CD4+ sejtek a bélben (kis kép: CD8+ sejtek) IgA jelenléte a bélben (kis kép: IgA a Peyer plakkokban) Steril környezet „Normál” környezet

Kedvező körülmények között a baktériumok 15-20 percenként osztódnak AZ IMMUN FELÜGYELET ÉLETET MENT Kedvező körülmények között a baktériumok 15-20 percenként osztódnak Az emberi testben az immunrendszer hiányában a feltételek kedvezőek – nincs védekező mechanizmus A PATOGÉNEK LEGGYAKORIBB BEJUTÁSI HELYEI A NYÁLKAHÁRTYA FELÜLETEK ÉS A BŐR

A SÚLYOS KOMBINÁLT IMMUNHIÁNYOS ÁLLAPOT (SCID)

                                                                                                                            Példák az újonnan, vagy ismételten megjelenő súlyos fertőző betegségekre

                                                                                                                            Földünkön 57 millió ember hal meg évente, ebből 15 millió (~25%) fertőző betegség következményeként

Legyengített (attenuált) patogén A vakcinák komponensei Legyengített (attenuált) patogén Elölt patogén Mikrobiális extrakt / termék Bakteriális fertőzés Typhoid láz (PO) BCG (M. bovis) Typhoid láz Kolera B. pertussis (DPT) Pestis (Y. pestis) Anthrax B. pertussis (DTPa) Diphtheria (toxin) Tetanus (toxin) *Meningococcal *Pneumococcal *H. influenzae b Vírus- fertőzés Kanyaró Mumps Rubeola Polio (Sabin - PO) Sárgaláz Polio (Salk) Hepatitis A Influenza Veszettség Japán encephalitis Hepatitis B Attenuated pathogen – más élőlényben/sejtkultúrában tenyészetett arra adoptálódott patogén(mutációk). Emberbe oltva nem képes tisztességes fertőzést csinálni. Multiples inside human host & provides antigenic stimulation. Provides prolonged immunity (yrs - life) usu > single dose. Vaccine often provides cell-meditated immunity. Killed pathogen (hővel, fixálószerekkel) Not multiply in human host- immune reponse determined by ag content of vaccine. Multiple doses of vaccine required c. subsequent booster doses. Provides little cell-mediated immunity. Microbial extract: Instead of using whole org – molecules can be extracted from pathogen, from an accellular (non-infectious) filtrate of the culture medium in which org grown, or prod by recominant DNA techniques. Vaccines can be prepared vs toxoids (derivatived of exotoxins). These are used when pathogenicity of org is due to the secreted toxin. Conjugated polysaccharide vaccines: Covalent binding (conjugation) of an antigenic polysaccharide to a protein which enhances the immune response to these vaccines, esp in kids< 2yrs

AZ AKUT GYULLADÁS ÉS AZ AKUT FÁZIS VÁLASZ

Akut gyulladás A szervezet gyorsan kialakuló válasza valamilyen szövetkárosító hatásra. Célja hogy a védekezés fontos elemei – leukociták és plazma fehérjék – eljussanak a károsodás helyszínére. Az akut gyulladás három fő komponense: (1) az érintett erek átmérője megnő, ami fokozott vérátáramlást eredményez (2) növekszik az érfal átjárhatósága (3) a leukociták kivándorlása a kis erekből, felhalmozódásuk és aktiválódásuk a károsodás területén

Akut gyulladást különböző hatások válthatnak ki: • Fertőzések (patogén mikrobák és mikrobiális toxinok) • Trauma (zúzódás és mélyreható sérülés) • Fizikai és kémiai ágensek (égés, fagyás, sugárzás, számos vegyi anyag a környezetünkben) • Szöveti nekrózis • Idegen test (szálka, varrat, stb.) • Immunreakciók (hiperszenzitivitási reakciók, autoimmun folyamatok)

Az akut gyulladás klasszikus tünetei: - pír (rubor) - duzzanat (tumor) - melegség (calor) - fájdalom (dolor) - funkcióvesztés (functio laesa)

KÉMIAI MEDIÁTOROK Vazodilatáció Fokozott érfal permeabilitás prosztaglandinok, nitrogén-monoxid Fokozott érfal permeabilitás vazoaktív aminok (hisztamin, szerotonin), C3a és C5a, bradykinin, leukotriének, PAF Kemotaxis és leukocita aktiváció C3a és C5a, LTB4, kemokinek A vazoaktív aminok általában preformáltan granulumokban vannak jelen és gyorsan felszabadulhatnak, a többire inkább az aktiváció hatására szintetizálódás jellemző (NO szabad gyök, ami katalízis nélkül viszonylag stabil - ezért kell katalizátor az autókba. Ált. az endothel szignalizál vele a simaizmok felé, hogy azok elernyedjenek) Szerotonin – triptofánból lesz, hisztamin – hisztidinből PAF – foszfolipid eredetű Prosztaglandinok, leukotriének – arachidonsav prekurzorból (ami foszfolipidekből)

KÉMIAI MEDIÁTOROK Láz Fájdalom Szövetkárosodás IL-1, IL-6, TNF, prosztaglandinok Fájdalom prosztaglandinok, bradykinin Szövetkárosodás neutrofilek és makrofágok által termelt: lizoszomális enzimek oxigén metabolitok nitrogén monoxid (NO) Bradikinin – nonapeptid (nincs köze a kininhez, ami bonyolult gyűrűs poliszaharid) (NO szabad gyök, ami katalízis nélkül viszonylag stabil - ezért kell katalizátor az autókba. Ált. az endothel szignalizál vele a simaizmok felé, hogy azok elernyedjenek) Milyen enzimek?

A PATOGÉNEKET A FAGOCITÁK BEKEBELEZIK ÉS INTRACELLULÁRISAN ELPUSZTÍTJÁK, LEBONTJÁK A baktériumok kötődnek a makrofág receptorokhoz, citokinek és lipid mediátorok felszabadulását váltják ki A megkötött baktériumokat a makrofágok bekebelezik és lebontják lipid mediátorok lizoszóma fagoszóma citokinek fagolizoszóma A baktériumok receptorhoz való kötődése a fagocita aktiválásához vezet. Ez citokinek szintézisét és szekrécióját váltja ki. A lipid mediátorok indukciója gyulladáshoz vezet. A baktériumok receptorokhoz való kötődése fokozza a fagocitózist és elősegíti a bekebelezett baktériumok elpusztítását a sejt speciális vezikulumaiban.

A MAKROFÁGOK RECEPTORAI, SEJTFELSZÍNI MOLEKULÁI LPS receptor (CD14) + TLR4 Scavenger receptor Mannóz receptor MHCI TLR – patogén mintázatok FcRI (CD64) Ag + IgG komplex FcRII (CD32) Peroxidáz Savas hidroláz MHCII FcRIII (CD16) LFA1 (CD11a/CD18) CR1 (CD35) CR3 (CD11b/CD18)

Az aktivált makrofágok által termelt citokinek lokális és szisztémás hatásai Helyi hatás Aktivált makrofágok citokin szekréciója Láz Metabolitok felsz. Szeptikus sokk Láz, Akut fázis fehérjék termelése IL-6 termelés Érfal sejtjeinek aktivációja, limfociták helyi szöveti destrukció, effektor sejtek aktivációja permeabilitásá- nak növelése, ami fokozza a komple- ment és az IgG szövetekbe jutását és a nyirokkerin- gést Limfociták ellenanyagterme- lés fokozódása Neutrofilek bazofilek és T sejtek kemotaxisa a fertőzés helyére NK sejtek CD4+ T sejtek TH1 sejtekké történő differenciálása Szisztémás hatás Szisztémás hatás

Mannóz kötő lektin/fehérje AZ AKUT FÁZIS REAKCIÓ TLR IL-6 Mannóz kötő lektin/fehérje MBL/MBP C-reaktív fehérje (CRP) Máj SAP, CRP – pentraxin család (5 korongszerű alegység) CRP – bakteriális foszforilkolint (tartalmú anyagokat) ismer fel a sejtfalban, opszonin, C1q-t köt kimaradt: SP-A, SP-D ”surfactant” fehérjék – kollektinek (mint MBL és C1q) de nem direkt komplement aktiválók, opszoninek SAP (SAA) – nem teljesen tiszta funkciójú még (kemotaxis, fagocitózis fokozás, leukocita endothel adhézió fokozás) Szérum amiloid protein (SAP) Fibrinogén IL-6 HATÁSÁRA A MÁJ AKUT FÁZIS FEHÉRJÉKET TERMEL

A NEUTROFIL GRANULOCITÁK MIGRÁCIÓJA Áramlás Bazális membrán A neutrofilek „gördülése” gyenge adhéziós kölcsönhatások mellett (szelektinek) VÉRBŐL „Gördülő adhézió” Diapedezis Migráció Szoros kőtődés S-Le x - szialil lewis - addressin (mucin) A GYULLADT SZÖVETEKBE

Neutrofil granulociták átlépése az érfalon (diapedezis)

Extravazációs jelenség

NAPOK

A teljes gyógyulás folyamata akut gyulladást követően vér nekrotikus szövet neutrofil folyadék és fehérjék monocita neutrofil apoptózis érés nyirok makrofág törmelék új vérerek növekedési faktor sebgyógyulás fibroblasztok

A szeptikus sokk kialakulásának folyamata Kiváltó tényezők: Szisztémás fertőzések Bakteriális sejtfal termékek és/vagy a fertőzés helyén termelődő toxinok Eredmény: Neutrofilek és makrofágok vándorolnak a fertőzés helyére  Nagy mennyiségű citokin (TNF-alfa) termelés: „citokinvihar”

A szeptikus sokk a folyamat kulcsmolekulája a TNF-alfa TNF-alfa és más gyulladásos citokinek DIC Kapilláris permeabilitás fokozódás, vérnyomásesés Magas láz (jellegzetes lázmenet) és „multiorgan failure” Disszeminált intravaszkuláris koaguláció terápia: TNF-alfa elleni antitestek

DIC: disszeminált intravaszkuláris koaguláció a véralvadási kaszkád először kóros mértékben aktiválódik majd a véralvadási rendszer kimerül, vérzékenység és vérzések jelentkeznek egyéb okok: kígyómarás, szeptikus abortusz, akut szülészeti komplikációk, malignus tumorok, leukémiák C1 inhibitor nem csak a C1-et, hanem a véralvadási kaszkád egyes elemeit is befolyásolja!, mint ahogy más komplement komponensek is – komplement kimerülésnek is szerepe lehet benne (lásd HANO)