Koncz Gábor konczgb@gmail.com

A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS SAJÁTSÁGAI Monociták/makrofágok, granulociták, dendritikus sejtek, NK sejtek, komplement rendszer B illetve T limfociták Természetes immunitás mechanizmusai Szerzett immunitás mechanizmusai Lassú válasz (napok, hetek) Gyors válasz (órák) Sokféle receptor Ugyanazok a receptorok Korlátozott számú specificitás Számos, szelektív specificitás Az immunválasz során nem változik Javul az immunválasz során KÖZÖS MECHANIZMUSOK A KÓROKOZÓK ELTÁVOLÍTÁSÁRA

+(érés/fejlődés, alosztályok/típusok, előfordulás, szám, életidő) Monocita/makrofág DC Hízósejt Granulociták NK-sejt B-sejt T-sejt Komplement felismerés kommunikáció effektor funkció +(érés/fejlődés, alosztályok/típusok, előfordulás, szám, életidő)

természetes adaptív természetes Aktiváció/ Aktiváció/ Antigén Másodlagos nyirokszerv aktiváció aktiváció természetes adaptív természetes Aktiváció/ citokin Aktiváció/ Citokin/adhézó.. Antigén prezentáció opszonizáció könnyebb felismerés Specifikus felismerés felismerés azonnali effektor funkció fokozott effektor funkció effektor funkció MEMÓRIA leállítás leállítás leállítás

AZ IMMUNSEJTEK VÁNDORLÁSA LIMFOCITA LETELEPEDÉS, KERINGÉS

A LIMFOCITÁK VÁNDORLÁSA A KÖZPONTI ÉS PERIFÉRIÁS NYIROKSZERVEK KÖZÖTT LÉP CSONTVELŐ TÍMUSZ VÉR MALT SALT BALT SZÖVETEK HEV NYIROKCSOMÓK Fő nyirokér Ductus thoracicus Nyirokerek A központi limfoid szervek nem kapcsolódnak a nyirokkeringéshez – elzártak a külső környezettől A lép nem rendelkezik nyirokkeringéssel – vérbe kerülő antigének elleni immunválasz HEV – High endothelial venules – a vérben keringő limfociták speciális belépési helye a perifériás nyirokszervekbe és szövetekbe 1 nyirokcsomó ciklus/óra, 25 milliárd (25x109) limfocita/nyirokcsomó/nap

A SZÖVETI FOLYADÉKOT A VENULÁK ÉS A NYIROK KAPILLÁRISOK GYŰJTIK ÖSSZE ! 7

a vérkeringésbe ‘ürül’ A nyirokkeringés a vérkeringésbe ‘ürül’ Major Vessels and Nodes of the Lymphatic System Lymphatic vessels and lymph nodes are named according to their location in the body. Lymph collected by smaller lymphatic vessels throughout the body eventually drains into larger lymphatic vessels called the thoracic duct (left lymphatic duct) and right lymphatic duct. The cisterna chyli is the base of the thoracic duct and drains the lumbar and intestinal lymphatic regions. Lymph flows from the thoracic duct and right lymphatic duct into the left and right subclavian veins, respectively, of the heart to re-enter the blood circulation. (Not all lymphatic vessels or lymph nodes are shown.)

Szelektinek: az endothél és a keringő leukociták kezdeti adhézióját biztosítják, alacsony affinitással. (C típusú lektinek-- carbohidrátokat kötnek- ca2+) Integrinek: sejt-sejt/ sejt extracell mátrix kapcsolat. Heterodimerek. 15 féle α és 7 féle β lánc. (kb 30 különböző dimer. –megfelelő szubsztrátokkal.) Mindkét fehérjelánc részt vesz a ligand kötésben. Intracellulársian aktin, miozin, tallin lépnek interakcióban. Mozgás, alak, fagocitózis befolyásolás.

Kemokin: 8-12kDa -50fehérje CC limfocita CxC neutrofil C Cx3C Receptor G fehérje (7 transzmembrán--- 950 Gprot receptor emberben) Átfedő funkció, sok féle receptor egy sejten, --receptor mintázat határozza meg melyik sejt melyik kemokinre válaszol Konstitutív termelődés—szöveti spec, stimulusra termelődés pl gyulladás A termelődött kemokin az endotél felszínére kötődhet, magas lokális koncentráció, integrin aktiválás. CCR7 DC-n felemegy ezrét kerül a nyirokcsomóba, naiv T sejten is ez van. (CCL19, CCL21)

Table 3-1. Major Leukocyte-Endothelial Adhesion Molecules Family Molecule Distribution Ligand (molecule; cell type) Selectin P-selectin (CD62P) Endothelium activated by cytokines (TNF, IL-1), histamine, or thrombin Sialyl Lewis X on PSGL-1 and other glycoproteins; neutrophils, monocytes, T cells (effector, memory)   E-selectin (CD62E) Endothelium activated by cytokines (TNF, IL-1) Sialyl Lewis X (e.g., CLA-1) on glycoproteins; neutrophils, monocytes, T cells (effector, memory) L-selectin (CD62L) Neutrophils, monocytes, T cells (naive and central memory), B cells (naive) Sialyl Lewis X/PNAd on GlyCAM-1, CD34, MadCAM-1, others; endothelium (HEV) Integrin LFA-1 (CD11aCD18) Neutrophils, monocytes, T cells (naive, effector, memory) ICAM-1 (CD54), ICAM-2 (CD102); endothelium (upregulated when cytokine activated) Mac-1 (CD11bCD18) Monocytes, dendritic cells VLA-4 (CD49aCD29) Monocytes, T cells (naive, effector, memory) VCAM-1 (CD106); endothelium (upregulated when cytokine activated) α4β7 (CD49dCD29) Monocytes, T cells (gut homing, naive, effector, memory) VCAM-1 (CD106), MadCAM-1; endothelium in gut and gut-associated lymphoid tissues Table 3-1. Major Leukocyte-Endothelial Adhesion Molecules CLA-1, cutaneous lymphocyte antigen 1; GlyCAM-1, glycan-bearing cell adhesion molecule 1; HEV, high endothelial venule; ICAM-1, intracellular adhesion molecule 1; IL-1, interleukin-1; LFA-1, leukocyte function-associated antigen 1; MadCAM-1, mucosal addressin cell adhesion molecule 1; PNAd, peripheral node addressin; PSGL-1, P-selectin glycoprotein ligand 1; TNF, tumor necrosis factor; VCAM-1, vascular cell adhesion molecule 1; VLA-4, very late antigen 4.

Table 3-2. Chemokines and Chemokine Receptors Original Name Chemokine Receptor Major Function CC chemokines CCL1 I-309 CCR8 Monocyte recruitment and endothelial cell migration CCL2 MCP-1 CCR2 Mixed leukocyte recruitment CCL3 MIP-1α CCR1, CCR5 CCL4 MIP-1β CCR5 T cell, dendritic cell, monocyte, and NK recruitment; HIV coreceptor CCL5 RANTES CCR1, CCR3, CCR5 CCL7 MCP-3 CCR1, CCR2, CCR3 CCL8 MCP-2 CCR3, CCR5 CCL9/CCL10   CCR1 CCL11 Eotaxin CCR3 Eosinophil, basophil, and TH2 recruitment CCL12 Unknown CCL13 MCP-4 CCR2, CCR3 CCL14 HHC-1 CCL15 MIP-1δ CCR1, CCR3 CCL16 HHC-4 CCR1, CCR2 CCL17 TARC CCR4 T cell and basophil recruitment CCL18 DC-CK1 ? Lymphocyte and dendritic cell homing CCL19 MIP-3β/ELC CCR7 T cell and dendritic cell migration into parafollicular zones of lymph nodes CCL20 MIP-3α CCR6 CCL21 SLC CCL22 MDC CCL23 MPIF-1 CCL24 Eotaxin-2 CCL25 TECK CCR9 Astrocyte migration CCL26 Eotaxin-3 CCL27 CTACK CCR10 Dermal cell migration CCL28 MEC CXC chemokines CXCL1 GROα CXCR2 Neutrophil recruitment CXCL2 GROβ CXCL3 GROγ CXCL4 PF4 CXC3B Platelet aggregation CXCL5 ENA-78 CXCL6 GCP-2 CXCR1, CXCR2 CXCL7 NAP-2 CXCL8 IL-8 CXCR1, CXCR-2 CXCL9 Mig CXCR3 Effector T cell recruitment CXCL10 IP-10 CXC3, CXCR3B CXCL11 I-TAC CXC3 CXCL12 SDF-1αβ CXCR4 Mixed leukocyte recruitment; HIV coreceptor CXCL13 BCA-1 CXCR5 B cell migration into follicles CXCL14 BRAK CXCL16 - C chemokines XCL1 Lymphotactin XCR1 T cell and NK cell recruitment XCL2 SCM-1β CX3C chemokines CX3CL1 Fractalkine CX3CR1 T cell, NK cell, and macrophage recruitment; CTL and NK cell activation Table 3-2. Chemokines and Chemokine Receptors

Inside-out szignál: Kemokinek vagy az antigén receptorok aktivációjának hatására az integrinek komformációja változik és a ligand kötés affinitása nő

Makrofág felismeri a patogént Citokin termelés Ér keresztmetszet nő Véráramlás lassul (alap 4000μm/sec--- 100*-osára lassul) szelektinek megjelenése az endotélen(kis affinitású—gördülés) Kemokin termelés, diffuzió, endotél felszínére kötődik, gördülő leukociták felveszik. Integrinaktiválás a leukocitákban Gyulladási citokinek hatására endotél felszínén integrin ligandok megjelenése Integrin szignál hatására a VE-cadherin endotél-endotél szoros kapcsolatért felel bomlik, sejtek között kilépés a vérből Integrin, szelektin hiány adhesion deficiency (LAD) neutrofil nem kerül a gyulladás helyére, ismételt bakteriális gombás fertőzések

Monocita-neutrofil időben és vagy térben eltérően jelenik meg a gyulladás helyén E,P,L szelektin ligand mindkettőn Neutorfil LFA1, MAC1 ---- ICAM1 integrinek Monocita LFA1, VLA4 -----ICAM1 VCAM1 Neutrofil CXCL 8 (IL-8 (makrofág) CxCR1 CxCR2 Monocita CCL2 (MCP1) CCR2

Homing--- Limfociták egy adott szövetbe lépnek be, de nem akármelyikbe -

A NYIROKCSOMÓ FELÉPÍTÉSE Vérkeringés afferens (bevezető) nyirokér KÉREG (B sejt régió) másodlagos tüsző a csíraközpontokkal KÉREG ALATTI (T sejt régió) elsődleges tüsző The Lymph Node The lymph node is composed of an outer capsule, subcapsular region, and specific microenvironments called the cortex, paracortex, and medulla. Lymphocytes enter a node through the afferent lymphatic vessels or by squeezing through specialized postcapillary venules. Once lymphocytes are in the node, they can either leave directly via the efferent lymphatic vessels or penetrate deeper into the node and interact with the different cell types that predominate in each region: B cells, macrophages, and follicular dendritic cells in the cortex; T cells and interdigitating dendritic cells in the paracortex; and plasma cells, T cells, and B cells in the medulla. Primary follicles composed of B cells, macrophages, and follicular dendritic cells are found in the cortex in the absence of antigen whereas secondary follicles with germinal centers develop only after lymphocyte activation by antigen. tok VELŐ (plazmasejt régió) tok alatti szinusz efferens (kivezető) nyirokér

Az endotél sejtek szerepe a limfocita vándorlásban és recirkulációban Az endotél sejtek részt vesznek a: vasomotoros tónus, vascularis permeabilitás és a coaguláció szabályozásában, a limfociták extravasaciójában és az immunmodulációban High endothelial venules Konstitutívan vannak jelen a másodlagos limfoid szövetekben Szükségesek a naiv limfociták belépéséhez Post capilláris venulák nem limfoid szövetekben Az endotél sejtek által kifejezett molekulák szabályozzák a limfocita vándorlást és recirkulációt a limfoid és nem limfoid szövetek között

2,5*109 lomfocita/ nyirokcsomó naponta Átlagosan minden limfocita minden nyirokcsomón áthalad naponta (1-szer) Gyulladás közeli nyirokcsomókban fokozódik a vérkeringés/a T-sejtek kilépése gátlódik

A LIMFOCITÁK VÁNDORLÁSA NAIV LIMFOCITÁK Lymfoid szövetekben A naiv limfociták homing receptora az L-szelektin – szénhidrát kötés HEV szelektin ligandjai - Mucin-szerű adresszin - CD34 and GlyCAM-1 - sulphated sialyl-LewisX Lymph node - PNAd Mucosa - MADCAM-1 HEV CD34 L-selectin Naív limfocita HIGH ENDOTHELIAL VENULES HEV A limfociták lelassulnak és kötődnek a HEV sejtekhez LFA-1 integrin – ICAM-1/2 Ig család CCL21 kemokin/CCR7 kemokin receptor

T-sejt kilépés az efferens nyirokéren keresztül S1P (Sphingosine 1-phosphat) ----S1PR1 receptor a T-sejteken Az S1P koncentrációja magas a vérben, illetve a nyirokban, de alacsony a szövetekben Ha a T-sejt több időt tölt a vérben az állandó S1P jelenlét miatt a receptor mennyiség csökken, ---pár óra a nyirokcsomóban, rec mennyiség nő Aktivációt követően a S1PR1 mennyiség pár napig alacsony marad---nem lép vissza keringésbe.

A klasszikus T-sejt válasz az érett dendritikus sejtek antigén prezentációját igényli DC-k Aktiválódása, érése DC-k Antigén felvétele ! DC vándorlása Érett DC-k Antigén prezentációja, A naiv T-sejteknek

ÉRETLEN/ÉRETT dendritikus sejtek A DC-eken aktiváció hatására nő az MHC mennyisége, kostimulátor molekulák jelennek meg, elengedi a környezetét Megjelenik egy kemokin receptor (CCR7) (A naiv T sejtek ugyanezt a kemokin receptort hordozzák, azaz az érett DC-k és a naiv T-sejtek egy helyre vándorolnak) A DC míg beér a nyirok csomóba érett DC-té differenciálódik Éretlen DC Érett Elsődleges funkció Antigén felvétel Antigén prezentáció Fc és mannóz receptor expresszió ++ - T-sejt kostimulátorok -, alacsony MHCII féléletidő szám 10óra 1M >100óra 7M

Szelektin- gördölés Kemokin-integrin aktiválás Integrin-erős kapcsolat Transzmigrálás Limfocita adhéziós receptorok (homing receptorok) Homing rec partner-- addressinek

A B LIMFOCITÁK LETELEPEDÉSE A NYIROKCSOMÓKBA A naiv B limfociták a véráramból a HEV átlépésével jutnak a nyirokcsomókba A B sejteket a véráramból a stroma sejtek által termelt CCL21 kemokin toborozza a HEV-hez A dendritikus sejtek által termelt CCL21 és CCL19 kemokinek a B limfocitákat a nyirokcsomókba irányítják

B-sejt Germinális centrumban CCL19/21, CCR7 CXCL13, CXCR5 CXCL12, CXCR4 For example, bone marrow-homing IgG-secreting plasma cells express VLA-4 and CXCR4, which bind respectively to VCAM-1 and CXCL12 expressed on bone marrow sinusoidal endothelial cells. In contrast, mucosa-homing IgA-secreting plasma cells express α4β7, CCR9, and CCR10, which bind respectively to MadCAM-1, CCL25, and CCL28, expressed on mucosal endothelial cells. IgG-secreting B cells are also recruited to chronic inflammatory sites in various tissues, and this pattern of homing can be attributed to CXCR3 and VLA-4 on these B cells binding to VCAM-1, CXCL9, and CXCL10, which are often found on the endothelial surface at sites of chronic inflammation.

Effektor T-sejtek

! Naiv T-sejt antigén felismerése a nyirokcsomókban T-sejt osztódás Differenciáció A differenciált effektor T-sejtek a keringésbe kerülnek Effektor T-sejtek felismerik az antigént A periférián (a naiv illetve az effektor T-sejtek más-más sejtfelszíni molekulákat, adhézios molekulákat, kemokin receptorokat fejeznek ki. ) Az effektor T-sejtek és leukociták a periférián az antigén helyére vándorolnak

Az effektor és naiv T limfociták adhéziós molekulái közti különbségek A TcR-hoz és a CD4 ko-receptorhoz kötődik Foszfatáz aktivitása csökkenti az aktivációs küszöböt CD45RA CD45RO A CD45 mRNS eltérő hasítása naiv és effektor CD4+ T sejtekben CD2 LFA-1 CD44 Adhéziós molekulák Letelepedés a nyirokcsomóba L-selectin VLA-4 Naív Aktivált + + + + + - - - ++ ++ ++ - + ++ Átjutás a gyulladt érfalon

Aktivált effector/memória limfocita EFFECTOR/MEMÓRIA LIMFOCITÁK Visszatérnek a stimuláció helyére (antigén) Mukozális felszín MADCAM-1 Visszatartás a lépben, nyirokcsomóban LFA-1 – ICAM-1/2 integrin – sejt és extracelluláris matrix Vándorlás a gyulladt szövetbe az aktivált endotél sejtek közt Lamina propria a bélben Mukózális epitélium Dermis a bőrben Aktivált effector/memória limfocita LFA-1 Az endotél sejteken és a T-limfocitákon megváltozik a sejtfelszíni adhéziós molekulák kifejeződése VLA-4 ICAM-1 VCAM-1 Aktivált endotél

L szelektin ligand-GlyCAM1, CD34 MadCAM1 (mucosal adressin cell adhesion molecule 1—csak a Peyer plakkokban) Differenciálodott effektor T-sejtek újra expresszálják a S1PR1-et CCR7, L szelektin expr csökken Különböző effektor T-sejtek különböző kemokin receptor/adhéziós molekula DC által termelt faktorok befolyásolják a Tsejtek kemokin rec mintázatát. CCL19 konstítutív

Citokinek/citotoxicitás Naiv T Effektor T AICD Citokinek/citotoxicitás Centrális memória T Lehet CD4+v. CD8+ Effektor T Citokinek/citotoxicitás NYIROKSZERVEK PERIFÉRIÁS SZÖVETEK Bőr dermisz, bél lamina propria, tüdő légutak Szövet specifikus vándorlás Effektor memória T Lehet CD4+v. CD8+ Effektor T Citokinek/citotoxicitás ANTIGÉN/GYULLADÁS HELYE

Citokinek tartják fenn: IMMUNOLÓGIAI MEMÓRIA – T SEJTEK Naiv T sejt Effektor T sejt citokin termelés citotoxicitás Centralis Memoria T sejt Effektor T sejt Citokinek tartják fenn: IL-7, IL-15 Előzetesen aktivált, részlegesen differenciált sejttípus CCR7+, keringésben (vér, limfoid szövetek) Aktivációra magas osztódó képesség Gyors differenciáció effektor sejtté Centrális memória T-sejt CD45RO+ CCR7+ L-szelektin+ Effektor memória T-sejt CD45RO+ CCR7- L-szelektin- Effektor Memoria T sejt Effektor T sejt Előzetesen aktivált, részlegesen differenciált sejttípus Legközelebb az effektor állapothoz CCR7-, vérben és szövetekben Lassú osztódó képesség, gyors effektor funkció

A mukózához kapcsolódó limfoid szövetekben aktiválódó, végrehajtó T-sejtek visszatérnek ugyanabba a szöveti környezetbe Naive T cell Activated T cell

Az effektor T sejtek „visszatérését” a lamina propriába adhéziós molekulák és kemokinek irányítják A bélben letelepedő effektor T- sejtek az endotéliumhoz kötődve lépnek be a lamina propriába A lamina propriában letelelepedő T sejtek a bél epitélium által termelt kemokinekhez kötődnek