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 – 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”

AZ IMMUNOGENITÁST BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK I. Idegen-saját (filogenetikai távolság) Méret Genetikai háttér faji hovatartozás egyéni különbségek Életkor Idegen-saját – annál erősebb, minél távolabb helyezkednek el az egyedek az evolúciós fán egymástól Méret – pl. haptének (túl kicsi a méretük ahhoz, hogy önmagukban immunválaszt indukáljanak) Genetikai háttér – egymáshoz közel álló fajok, illetve egyes fajokon belül az egyedek közötti különbségek Életkor – idős korban az immunrendszer főként az immunológiai memóriára hagyatkozik, nehezen küzd meg új keletű fertőzésekkel. Továbbá egyes vírusok, mint az Epstein-Barr vírus (EBV), mumpsz vírus okozta fertőzések által kiváltott immunválaszban különbség van csecsemő és felnőtt korban.

AZ IMMUNOGENITÁST BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK II. Dózis Bevitel módja és útja Intradermális/szubkután > intravénás > orális / intranazális Nem igaz az élő kórokozót tartalmazó vakcinákra (ld. Sabin-csepp) Adjuvánsok fokozzák az immunrendszer antigén ingerre adott válaszát (pl.: alumíniumsók, LPS, Freund-adjuváns, TLR-ligandumok) HATÁSUK ÖSSZETETT: depo hatás – elnyújtott antigén felvétel az antigén prezentáló sejtek által, lassabb lebomlás  nagyobb hatásfok 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

ANTIGÉN DETERMINÁNS (=EPITÓP) Az antigén azon része, melyet egy meghatározott immunglobulin (B-sejt receptor/ellenanyag) vagy T-sejt receptor ismer fel.

A B-sejtek natív antigént ismernek fel. A T-sejtek processzált antigént ismernek fel. Ig (ellenanyag BCR (mIg)

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

ANTIGÉN FELISMERÉS ≠ SEJT AKTIVÁCIÓ

A TCR-EN KERESZTÜLI ANTIGÉN FELISMERÉSHEZ SZÜKSÉGES AZ MHC-N KERESZTÜLI PREZENTÁLÁS Felismerés / nincs aktiváció Az érett naiv citotoxikus T-sejtek (Tc) az hivatásos antigén prezentáló sejtek (APC-k) felszínén lévő MHC I molekulához kötött antigént felismerve aktiválódnak, és ezután már képesek a többi sejt (HC = host cell = saját sejt) MHC I molekuláihoz kötött antigén felismerésére kostimulatorikus molekulák nélkül is. A CD4 molekula a helper T-sejtek (Th), míg a CD8 molekula a citotoxikus T-sejtek (Tc) koreceptorai. Felismerés / aktiváció

SZUPERANTIGÉNEK LÁZ Olyan mikrobiális fehérjék, melyek több, azonos szerkezetű TCR-t hordozó T-sejthez kötődnek  poliklonális aktivációt eredményeznek. A kapcsolódás független az MHC molekula peptidkötő zsebében prezentált antigéntől. A szuperantigének aspecifikus módon kapcsolódnak az MHC és TCR molekulákhoz, stabilizálják ezek kapcsolatát, ezáltal aktivációs szignalizáció indul meg a T-sejtekben HIPOTENZIÓ KIÜTÉS HÁMLÁS

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 - 1:105 107 / 1011 Poliklonális T-sejt válasz 1:4 - 1:10 1010 / 1011 aktivált T-sejt

SZUPERANTIGÉNEK Osztályozás Forrás Endogén Exogén B sejt   Exogén B sejt 1.Mouse mammary tumor virus (MMTV) Epstein-Barr virus (EBV) Staphylococcal enterotoxins (SEs): A, B, C1 to C3, D, E, G to Q Staphylococcal toxic shock syndrome toxin-1 (TSST-1) Staphylococcal exfoliative toxins: exoliatin A, exfoliatin B Staphylococcal enterotoxin-like toxins formed due to recombination within enterotoxin gene cluster: U2, V Streptococcal pyrogenic exotoxins (SPEs): A1 to A4, C, G to M Streptococcal mitogenic exotoxins: SMEZ Streptococcal superantigen :SSA Yersinia pseudotuberculosis: Yersinia pseudotuberculosis-derived mitogen (YAM) Mycoplasma species: Mycoplasma arthritidis-derived mitogen (MAM) Cholera toxin:  subunit A of cholera toxin Prevotella intermedia* Mycobacterium tuberculosis* Viral superantigens:  (a) Mouse leukemia virus                                         (b) IDDMK1222- Ppol-ENV-U3                                         (c) HIV-Nef                                         (d) Rabies virus-nucleoside protein Staphylococcal protein A Protein Fv (PFv) The superantigens can be broadly classified into following families: i. Endogenous superantigens: These superantigens are encoded by various viruses integrated into the genome. Examples are superantigens produced by mouse mammary tumor virus (MMTV) and Epstein-Barr virus (EBV) associated superantigen. ii. Exogenous superantigens: These include the exotoxins secreted by microorganisms. Examples are staphylococcal enterotoxins (A, B, C1 to C3, etc.), streptococcal pyrogenic exotoxins (A1 to A4, C, etc) and others (see Table 1) [7, 12-18]. iii. B-cell superantigens: Those superantigens which stimulate predominantly B cells. Examples include staphylococcal protein A and protein Fv.   .

T-SEJT-FÜGGŐ B-SEJT AKTIVÁCIÓ 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)

T-SEJTEKTŐL FÜGGETLEN B-SEJT AKTIVÁLÁS aktiváció nincs aktiváció aktiváció

A mikroorganizmusoknak számos különböző sejtfelszíni epitópjuk van

A KOMPLEX ANTIGÉNEK (elvi) FELÉPÍTÉSE HAPTÉN Olyan anyag, amely nem immunogén, de reagálni tud a specifikus immunválasz termékeivel. A haptének olyan kisméretű molekulák, melyek önmagukban nem váltanak ki immunválaszt, és csak egy hordozó molekulához kötődve indítanak be immunreakciót. Haptén / antigéndetermináns A komplex antigén azon része, amelyet egy adott immunglobulin (BCR/ellenanyag), vagy T-sejt receptor felismerni képes Hordozó az antigén azon része, mely az adott immunglobulinnal vagy T-sejt receptorral közvetlenül nem reagál Ezek a fogalmak csak az antigén és egy adott immunglobulin vagy T-sejt receptor viszonylatában értelmezhetők!

HAPTÉNEK Kis méretű molekulák, amelyek önmagukban nem képesek immunválaszt indukálni (pl. gyógyszerek, reaktív vegyületek) - + haptén (i.e. DNP: dinitrofenil) 1. hordozó + haptén 2. haptén immunizált

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

A MIKROORGANIZMUSOK ÉS AZ IMMUNRENDSZER KAPCSOLATA

A MIKROORGANIZMUSOK 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 mukózális 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

AZ IMMUNRENDSZER MEGFELELŐ FEJLŐDÉSÉHEZ SZÜKSÉG VAN EGÉSZSÉGES MIKROFLÓRÁRA CD4+ sejtek a lépben (kis kép: CD8+ sejtek) CD4+ sejtek a bélben (kis kép: CD8+ sejtek) IgA jelenléte a bélben (kis kép: IgA a Peyer-plakkokban) Steril környezet „Normál” környezet

AZ AKUT GYULLADÁS ÉS AZ AKUT FÁZIS VÁLASZ

ANATÓMIAI ÉS ÉLETTANI HATÁROK lizozim a könnyben és nyálban kötőhártya csillókkal bélelt légutak, köhögés, tüsszentés ép bőr gyomorsav nyálkahártya és mucin kommenzális baktériumok a bélben, a hüvelyben, a bőrön vizelés folyamata a húgyvezetékekben komplement molekulák a vérben A variety of anatomical and physiological body barriers prevent the majority of infectious agents from penetrating the body’s external and internal surfaces. Those pathogens that do manage to overcome these initial barriers are met by innate cells that provide the next line of defense. These cells circulate throughout the body and immediately respond to invaders by employing mechanisms of cellular internalization and inflammation.

A BŐR ÉS A NYÁLKAHÁRTYA, MINT TERMÉSZETES HATÁROK (A) The intact skin, a tough outer layer bathed in acid secretions, is normally an effective barrier to most pathogens. (B) Damaged skin allows pathogens easy access to the blood supply within the dermal layer and the tissues underlying the hypodermis (subcutaneous layer). (C) Invading pathogens are prevented from adhering to epithelial cells in the lung by mucus and cilia covering the surface of the epithelial cells. Cilia sweep the pathogens up to an area where they can be expelled, which in the case of the lung is the upper respiratory tract. (D) Where mucus is decreased, microbes can easily adhere to and infect the epithelium.

A GYULLADÁS oldott oldott mediátorok mediátorok aktivált endotél bakteriális fertőzés vagy trauma oldott mediátorok oldott mediátorok Tissue damage resulting from bacterial infection or trauma signals mediators of the plasma enzyme systems to increase endothelial cell permeability and adhesion and influx of leukocytes. A chemotactic gradient facilitates the migration of neutrophils, followed by macrophages, to the damaged site. Both types of innate cells non-specifically engulf and degrade foreign particles and secrete soluble mediators that recruit cells of the adaptive immune response to the site of tissue injury. The chemoattractant C5a is derived from complement activation. aktivált endotél

NAPOK

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: az érintett erek átmérője megnő, ami fokozott vérátáramlást eredményez növekszik az érfal átjárhatósága 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 (bármilyen eredetű) Idegen test (szálka, varrat, stb.) Immunreakciók (túlérzékenységi reakciók, autoimmun folyamatok) A felsoroltak természetesen nem érvényesek Chuck Norris-ra 

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

KÉMIAI MEDIÁTOROK I. 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 II. 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)

NEUTROFIL GRANULOCITA vérben legnagyobb számban (a keringő leukociták 68%-át teszik ki, a keringő granulociták 99%-át alkotják) fagocitózisra képesek egészséges szövetben nem jellemző szöveti sérülés hatására vándorlás, kórokozók eliminálása (enzim, reaktív oxigén intermedier) az akut gyulladásos folyamatok fő sejtes résztvevői Emlékeztető

A NEUTROFIL GRANULOCITÁK MIGRÁCIÓJA Áramlás Bazális membrán A neutrofilek „gördülése” gyenge adhéziós kölcsönhatások mellett (szelektinek) VÉRBŐL „Gördülő adhézió” Diapedezis Migráció Szoros kőtődés A GYULLADT SZÖVETEKBE

A NEUTROFIL GRANULOCITÁK MIGRÁCIÓJA

Neutrofil granulociták átlépése az érfalon (diapedezis)

ADHÉZIÓS MOLEKULÁK AZ ENDOTÉLEN A GYULLADÁS ALATT gyulladás előtt gyulladás során (A) The extent of leukocyte adhesion and expression of adhesion molecules on endothelial cells before and after inflammation. (B) Endothelial adhesion molecules and the moieties to which they bind on leukocytes. (C) The changes over time in expression of particular endothelial adhesion molecules following endothelial stimulation. CHO, Carbohydrate; HIMECs, human intestinal microvascular endothelial cells. Part C Haraldsen G. et al. (1996). Cytokine-regulated expression of E-selectin, intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), and vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) in human intestinal microvascular endothelial cells. With information from The Journal of Immunology 156, 2558–2565.

GENNY Genny = transzszudátum (liquor puris) + halott patogének + halott neutrofilek + halott szöveti sejtek A genny sárgásfehér, sárga vagy barnássárga váladék, ami a gerinceseknek gennykeltő baktériummal történő fertőzése során termelődik. A genny fehérjében gazdag (liquor puris), rengeteg elhalt sejtet tartalmaz.

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

AKUT-FÁZIS REAKCIÓ A gyulladáskeltő citokinek (IL-1, IL-6, TNFα) serkentik a májban a pozitív akut-fázis fehérjék termelését. A CRP termelésre főleg az IL-6 hat.

Mannóz kötő lektin/fehérje AKUT-FÁZIS REAKCIÓ IL-6 Komplement Máj C-reaktív protein (CRP) Mannóz kötő lektin/fehérje MBL/MBP Fibrinogén SAP, CRP – pentraxin család (5 korongszerű alegység) CRP – bakteriális foszforilkolint 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) IL-6 HATÁSÁRA A MÁJ AKUT FÁZIS FEHÉRJÉKET TERMEL

AKUT-FÁZIS REAKCIÓ

AKUT-FÁZIS REAKCIÓ

AZ AKUT GYULLADÁS KIMENETELE vér nekrotikus szövet neutrofil folyadék és fehérjék monocita neutrofil apoptózis érés nyirok makrofág törmelék új vérerek növekedési faktor sebgyógyulás fibroblasztok

SZEPTIKUS SOKK Kiváltó tényezők: Eredmény: Szisztémás fertőzések (bacteraemia) Bakteriális sejtfal termékek és/vagy toxinok felszabadulása Eredmény: Neutrofilek és makrofágok szisztémás aktiválódása  Nagymennyiségű citokin (TNF-alfa) termelés: „citokinvihar” Túlfokozott gyulladásos válasz

SZEPTIKUS SOKK a folyamat kulcsmolekulája a TNF-alfa TNF-alfa és más gyulladásos citokinek Többszervi elégtelenség (MOF) a szisztémás vazodilatáció miatt bekövetkező hipoperfúzió (sokk) és a DIC miatt kialakuló trombózisok következtében jön létre 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 Gyulladáskeltő citokinek (pl. IL-1, TNFα) és endotoxin (LPS) hatására a sejtekből szöveti faktor szabadul fel, mely beindítja a véralvadási kaszkádot. C1 inhibitor nem csak a C1-et, hanem a véralvadási kaszkád egyes elemeit is befolyásolja, mint ahogy más komplement komponensek is – a komplement rendszer kimerülésnek is szerepe lehet benne (lásd HANO).

DIC: Disszeminált Intravaszkuláris Koaguláció