T-SEJT DIFFERENCIÁCIÓ A PERIFÉRIÁN CD8 TCR APC CD8 TCR APC CD8 TCR APC CD4 TCR APC CD4 TCR APC CD4 TCR APC Ag Ag Memória T-sejt Aktivált T-sejt érett naív T-sejt

POTENCIÁLIS T-LIMFOCITA KÉSZLET A POZITÍV ÉS NEGATÍV SZELEKCIÓ EGYENSÚLYI SZEREPE A HOZZÁFÉRHETŐ T LIMFOCITA KÉSZLET KIALAKÍTÁSÁBAN POTENCIÁLIS T-LIMFOCITA KÉSZLET 1015 HOZZÁFÉRHETŐ T-LIMFOCITA KÉSZLET Homozigóta szülők Heterozigóta gyerek A különböző MHC molekulák száma Pozitív szelekció aránya A negatív szelekció aránya nő az MHC számmal A T-limfocita készlet szűkül – specificitás nő

PERIFÉRIÁS TOLERANCIA Az immunválasz nem indul el a perifériás szövetekben A normal szövetek nem fejeznek ki II típusú MHC II molekulákat NINCS 1. JEL a CD4+ segítő T sejtek számára A normál szövetek nem fejeznek ki kostimuláló molekulákat és nem termelnek a T sejt differenciációt biztosító citekineket NINCS 2. JEL a CD4+ segítő T sejtek számára A naiv T limfociták hozzáférése a normál szövetekhez korlátozott Az antigén prezentáló sejtek nem aktiválódnak a normál szövetekben NINCS 3. JEL a CD4+ segítő T sejtek számára A PERIFÉRIÁS SZÖVETEK TOLERALIZÁLJÁK MAGUKAT

KOSTIMULÁCIÓ

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

Veszély hipotézis és kostimuláció A T-LIMFOCITA FUNKCIÓK ÉS A SAJÁTTAL SZEMBENI TOLERANCIA A KOSTIMULÁLÓ MOLEKULÁK KIFEJEZŐDÉSÉNEK HELYÉTŐL ÉS IDŐPONTJÁTÓL FÜGG Saját antigéneket kifejező sejt APC Nincs veszély Apoptotikus sejthalál Ártalmatlan jelek nem aktiválják az APC-ket, így nincs immunválasz Fuchs & Matzinger 1995

VESZÉLY A veszély hipotézis APC Nekrotikus sejthalál Pl. szöveti károsodás, vírusfertőzés Patogén felismerés APC VESZÉLY A veszély jelet érzékelő APC-ek kostimulátor molekulákat fejeznek ki és aktiválják a T sejteket aktiválnak

Adheziós molekulák szerepe a T-sejt - dendritikus sejt kölcsönhatásban Az átmeneti kölcsönhatást an antigén megkötése stabilizálja B. FOLYAMATOSAN LÉTREJÖN A. Kezdeti kölcsönhatás 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.

A T SEJTEK CSAK KÉT JEL HATÁSÁRA AKTIVÁLÓDNAK T-sejt aktiválódás A T SEJTEK CSAK KÉT JEL HATÁSÁRA AKTIVÁLÓDNAK CD4 CD28 B7 Antigént nem prezentáló APC CD4 CD28 nem aktivált APC Aktivált APC B7 CD4 CD28 2 1 Ag specifikus T-sejt anergia 1 Ag specifikus Nincs hatás 2 ANTIGÉN SPECIFIKUS AKTIVÁCIÓ, ANERGIA VAGY NEGLEKCIÓ

1 Anergia Antigén Naive T sejt Csak 1. jel IL-2 IL-2R 1 Antigén Csak 1. jel Epitél sejt A T sejt nem képes IL-2 termelésre és ezért nincs proliferáció és klonális osztódás Az immunszuppresszív szerektől eltérően nem minden, csak az antigén-specifikus T-sejtek válaszképtelensége következik be Nem hivatásos APC által prezentált saját peptid

Th APC A segítő T-limfocitákat az aktivált APC-ek stimulálják Signal 1 antigén & antigén receptor AKTIVÁCIÓ Signal 2 B7 CSALÁD (CD80 & CD86) CD28 A hivatásos antigén prezentáló sejtek (dendritikus sejt, makrofág, B-sejt) aktiváció hatására kostimuláló molekulákat fejeznek ki. A szöveti sejtek nem fejeznek ki kostimuláló molekulákat

A KOSTIMULÁCIÓ SZEREPE A SEGÍTŐ T-LIMFOCITÁK AKTIVÁCIÓJÁBAN CD28 APC CD40 APC APC CD40L B7 AKTIVÁCIÓ

A NAGY AFFINITÁSÚ IL-2 RECEPTOR SZERKEZETE, MŰKÖDÉSE γ α β CITOSZKELETON Génátírás Proliferáció

AZ IL-2 RECEPTOR CSALÁD Affinitás alacsony közepes magas közepes Nagy affinitású Kis affinitású Affinitás alacsony közepes magas közepes nincs jel nincs jel jelátvitel jelátvitel α β γ α β γ α β γ γ γ γ IL-2R IL-15RI IL-7R IL-9R IL-4RI

A T SEJT PROLIFERÁCIÓ ELINDÍTÁSA adhézió kostimuláció felismerés A T SEJT PROLIFERÁCIÓ ELINDÍTÁSA IL-2Rβγ IL-2 IL-2Rα IL-1 IL-2R kis affinitás nagy affinitás IL-2 transferrin insulin PROLIFERÁCIÓ

A KOSTIMULÁCIÓ MECHANIZMUSA T SEJTEKBEN 1 Antigen IL-2R IL-2R IL-2 IL-2R IL-2 IL-2R Nyugvó T sejt 1. JEL NFAT kötődése az IL-2R a-lánc promoter régióhoz Nagy affinitású IL-2R megjelenése Nincs IL-2 termelés Kis affinitású βγ IL-2 receptor-

2 1 A KOSTIMULÁCIÓ MECHANIZMUSA T SEJTEKBEN 2. JEL Kostimuláció Antigén 2. JEL Az AP-1 és az NFkB aktivációja háromszorosára emeli az IL-2 gén átírást Az IL-2 mRNS stabilizálódik és a citokin életideje 20-30-szorosára nő Az IL-2 termelés összességében 100-szorosára nő IL-2 IL-2R Az immunszuppresszív szerek hatékonysága igazolja az IL-2 kiemelt szerepét az immunválaszban A Cyclosporin & FK506 gátolja az IL-2 szintézist (NF-AT) és ezáltal a TCR általi jelátvitelt A rapamycin gátolja az IL-2R általi jelátvitelt

A KOSTIMULÁCIÓ ELENGEDHETETLEN A NAIV T-LIMFOCITÁK AKTIVÁLÁSÁHOZ Az antigén-specifikus és kostimulációs jeleknek egy időben és egymással együttműködésben kell hatniuk ahhoz, hogy a T-sejt aktiváció elinduljon Az antigén-specifikus és kostimulációs jelek szimultán elindítását csak a hivatásos antigén prezentáló sejtek képesek közvetíteni Az antigén-specifikus és kostimulációs jeleket ugyanannak az antigén prezentáló sejtnek kell biztosítani

A ko-receptorok különböző intenzitású jeleket továbbítanak A veszély jelek erős ko-stimuláló jeleket közvetítenek Az egér kísérletek nem minden esetben elegendőek a humán felhasználás vizsgálatára

Suntharalingam G, Panoskaltsis N. A TGN1412 anti-CD28 monoklonális ellenanyag Fázis I. vizsgálata során észlelt „citokin vihar” Suntharalingam G, Panoskaltsis N. N Engl J Med. 2006 Sep 7;355(10):1018-28. Hat egészséges fiatal önkéntes férfit (egy kutatóhellyel kötött szerződés keretében) egy Fázis I. klinikai vizsgálatban a T-limfociták közvetlen aktiválására képes TGN1412 jelű, új szuper-agonista hatású anti-CD28 monoklonális ellenanyaggal kezeltek. Egyetlen intravénás adag beadását követően 90 perccel mind a hat kezelt egyedben a pro-inflammatórikus citokinek gyors indukciójával járó szisztémás gyulladási reakciót észleltek, melyet fejfájás, izomfájdalom, szédülés, hasmenés, kiütések, értágulat és vérnyomáscsökkenés kísért. Az infúziót követő 12 – 16 óra után mind a hat beteg kritikus állapotba került, amit a tüdők sejtes infiltrációja és károsodása, vese elégtelenség és általános intravaszkuláris koaguláció jellemzett, majd 24 órán belül a limfociták és monociták súlyos és váratlan eltűnése következett be. Mind a hat beteget intenzív osztályra szállították, ahol intenzív cardio-pulmonáris (beleértve a dialízist) ellátásban részesültek, magas dózisú metil-prednizolont és anti-IL-2 antagonista ellenanyagot kaptak. Két betegben elhúzódó kardiovaszkuláris sokk és akut légúti distress szindróma alakult ki, ők 8 és 16 napig tartó intenzív szervi kezelést igényeltek. A többféle citokin felszabadulásával járó szindróma evidens lefolyása ellenére mind a hat beteg túlélte a kritikus tüneteket. A klinikai tünetek lefolyásának 30 napig való követése patogének, endotoxin, vagy más kórkép jelenléte nélkül kialakult szisztémás gyulladásos válasz szindróma létrejöttét igazolták.

A CD28 ko-stimulációs útvonal modulációja Extrém válasz Az ellenanyag készítményt (TGN1412) a TeGenero német cég fejlesztette ki a tumor ellenes immunválasz fokozása illetve a gyulladásos betegségek (rheumatoid arthritis) gátlására. Az ellenanyag a gyulladásos T sejtek felszínén kifejeződő CD28 molekulával reagál. Nature March 17 2006 Szakemberek szerint a készítmény áltl kiváltott „több szövetet érintő károsodás” hátterében többféle mechanizmus állhat. Egyik lehetőség, hogy az ellenanyag kötődése óriás mértékű citokin választ váltott ki. Másik lehetőség, hogy az aktiváció mértéke miatt a szervezet saját sejtjeit védő toleranciát biztosító mechanizmusok átlépése miatt a T sejtek sejtpusztító hatása érvényesült.

NEM ANTIGÉN SPECIFIKUS A CIKLOSPORIN A ÉS AZ FK506/PROGRAF IMMUNSZUPPRESSZÍV SZEREK HATÁSMECHANIZMUSA TCR-CD3 Egyéb receptor Inaktív foszfatáz Aktív foszfatáz FK506 CSA A citoplazmatikus NF-AT defoszforilációja kiváltja a sejtmagba való transzlokációt FKBP2 isomerase Cycliphilin A isomerase Citokinek, aktivációs molekulák IL-2, IL-2R TGF NEM ANTIGÉN SPECIFIKUS

Dekapeptid talaj gombából A Cyclosporin A és a tacrolimus (FK506) gátolja a T-sejtek aktivációját A gátlás egy serine/threonine foszfatáz, a calcineurin gátlásán keresztül történik A cyclosporin A immunofilinekhez kötődik és gátolja a calcineurin calmodulin által aktivációját megakadályozva az NF-AT de-foszforilációját és a magi transzlokációt Calcium hatására a calmodulin aktiválja a calcineurin enzimet, ami az NF-AT defoszforilációja révén az NF-AT magi transzlokációját és IL-2 termelést váltja ki CSA/FK506 Dekapeptid talaj gombából Calcineurin enzim Ca++ activált calmodulin CSA/FKB6 kötődése az immunophilinekhez gátolja a calcineurin calmodulin által aktivációját és megakadályozza az NF-AT transcripciós faktor defoszforilációját Cyclosporin A and tacrolimus inhibit T-cell activation by interfering with the serine/threonine-specific phosphatase calcineurin. As shown in the upper panel, signaling via T-cell receptor-associated tyrosine kinases leads to opening of CRAC channels in the plasma membrane. This increases the concentration of Ca2+ in the cytoplasm and promotes calcium binding to the regulatory protein calmodulin (see Figure 7.16). Calmodulin is activated by binding Ca2+ and can then target many downstream effector proteins such as the phosphatase calcineurin. Binding by calmodulin activates calcineurin to dephosphorylate the transcription factor NFAT (see Section 7-12), which then enters the nucleus, where it activates genes required for T-cell activation to progress. As shown in the lower panel, when cyclosporin A or tacrolimus are present, they form complexes with their immunophilin targets, cyclophilin and FK-binding protein, respectively. These complexes bind to calcineurin, preventing it from becoming activated by calmodulin, and thereby preventing the dephosphorylation of NFAT.

MECHANISM OF THE ACTION OF THE IMMUNE SUPPRESSIVE DRUG CYCLOSPORIN A AND FK506/PROGRAPH TCR-CD3 Other receptors Inactive phosphatase Active phosphatase FK506 CSA Dephosphorylation of cytoplasmic NF-AT induces translocation to the nucleus FKBP2 isomerase Cycliphilin A isomerase Cytokines, activation molecules IL-2, IL-2R TGF NOT ANTIGEN SPECIFIC

A PERIFÉRIÁS TOLERANCIA MECHANIZMUSAI ANERGIA – Funkcionális válaszképtelenség, nincs IL-2 szekréció 1 JEL Az autoantigén felismerése a szöveti sejten 2 JEL A szöveti sejten nincs B7 és CD40 expresszió A szöveti hivatásos APC nem aktiválódnak 3 JEL A természetes immunválasz nem aktiválódik Nincs gyulladás KLONÁLIS DELÉCIÓ – Aktiváció indukált sejthalál Perzisztáló magas antigén dózis esetén – autoantigének nem eliminálhatók Fas – FasL kölcsönhatás SZUPPRESSZIÓ – Más sejtek aktivitása Citokinek által szabályozott egyensúly A T sejtek effektor funkcióit a reguláló T sejtek gátolják KLONÁLIS IGNORANCIA Nincs kapcsolat az immunrendszerrel Immunológiailag kitűntett helyek Központi idegrendszer, szem Nincs felismerés a periférián