GASZTROINTESZTINÁLIS RENDSZER KÖRNYEZETTEL ÉRINTKEZŐ FELÜLETEK Fizikai, kémiai, biológiai határok Szájüreg Nyelőcső Gyomor Bélrendszer GASZTROINTESZTINÁLIS RENDSZER SZEM Arcüregek Légcső Tüdők LÉGZŐRENDSZER WALDEYER GYŰRŰ Garatmandula Szájpadmandulák Fülkürt mandulák Nyelvgyöki mandula BŐR Vese Hólyag Vagina UROGENITÁLIS RENDSZER Sérülés Fertőzés Nyálka glikoproteinek, proteoglikánok, enzimek

A TERMÉSZETES IMMUNITÁS VÉDELMI VONALAI ANATÓMIAI HATÁR Bőr Gátolja a patogén bejutását, pH 3 – 5 gátolja a szaporodást Nyálkahártya Normal flóra verseng a kötőhelyekért és tápanyagokért A nyálka elirányítja, a csillók eltávolítják a mikroorganizmusokat FIZIOLÓGIAI HATÁR Hőmérséklet A fiziológiás hőmérséklet és a láz gátolja egyes patogének növekedését Alacsony pH A gyomorban a legtöbb mikroorganizmus elpusztul Kémiai A lizozim enzim bontja a bakteriális sejtfalat Az I. típusú interferonok antivirális állapotot váltanak ki A komplement feloldja a mikroorganizmusokat és elősegíti a fagocitózist FAGOCITÓZIS/ENDOCITÓZIS Számos sejt receptorok segítségével felveszi és lebontja a mikroorganizmusokat A speciális hivatásos fagociták (monocita, neutrofil, makrofág) fagocitálják, elpusztítják és lebontják a mikroorganizmusokat GYULLADÁS A szöveti sérülés és fertőzés hatására az erekből anti-bakteriális fehérjéket és peptideket tartalmazó folyadék jut a szövetbe A véráramból fagocita sejtek lépnek át az érintett szöveti területre

AZ EPITÉLIUM FONTOS ELSŐDLEGES VÉDELMI VONAL EPITÉL SEJTEK A fertőzéssel szembeni védelmi mechanizmusok Az epitél sejtek szoros kapcsolata A levegő és folyadék hosszanti áramlása A nyálka mozgása a csillók által MECHANIKAI Zsírsavak Enzimek: lizozim (nyál, izzadság, könny), pepszin (bél) Alacsony pH (gyomor) Antibakteriális peptidek: defenzinek (bőr, bél) kriptidinek (vékonybél) KÉMIAI A normál mikrobiális flóra verseng a tápanyagokért (laktoferrin) és a kötőhelyekért, de anti-bakteriális anyagokat is termelnek MIKROBIOLÓGIAI

AZ IMMUNSEJTEK SZERVEZŐDÉSE Dendritikus sejt Epitél sejtek Paneth sejtek defenzint termelnek Stróma sejtek Granulocita Makrofág NK sejt NKT sejt DC PERIFÉRIÁS SZÖVETEK SEJTEK KÖZÖTTI SZÖVET-SPECIFIKUS KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOK PERIFÉRIÁS LIMFOID SZERVEK

MONOCITA – MAKROFÁG – DENDRITIKUS SEJT FAGOCITA RENDSZER GRANULOCITÁK MONOCITA – MAKROFÁG – DENDRITIKUS SEJT Fertőző betegségek elleni védelem Tumorok eliminálása Szervátültetés Házörző „gatekeeper” funkció Ártalmatlan és kórokozó mikróbák „érzékelése” A természetes immunitás gyors aktiválása Az adaptív immunválasz elindítása Saját struktúrákkal szembeni tolerancia fenntartása

A SZÖVETI MAKROFÁGOK ÉS DENDRITIKUS SEJTEK OLDOTT ANYAGOK ÉS RÉSZECSKÉK FELVÉTELÉRE KÉPESEK ION CSATORNÁK ABC TRANSPORTEREK SZÉNHIDRÁTOK FEHÉRJÉK C-TÍPUSÚ LEKTINEK MMR/CD206 DC-SIGN/209 Langerin/CD207 OPSZONIZÁLÓ RECEPTOROK FcR, CR FERTŐZÖTT ELHALT SEJTEK SCAVENGER RECEPTOROK CD36, SR-A LIPID RECEPTOROK LDL-R, CD91 LIPIDEK FELVÉTEL Makropinocitózis Receptor-közvetítette endocitózis Fagocitózis KÖRNYEZETI INFORMÁCIÓK ÖSSZEGYŰJTÉSE, KONCENTRÁLÁSA

FAGOCITÓZIS, FELISMERŐ RECEPTOROK, JELÁTVITEL, EFFEKTOR MECHANIZMUS MAKROFÁG NEUTROFIL

A VELESZÜLETETT/TERMÉSZETES IMMUNITÁS ÁLTAL FELISMERÉS A VELESZÜLETETT/TERMÉSZETES IMMUNITÁS ÁLTAL

TERMÉSZETES (VELESZÜLETETT) IMMUNITÁS Első védelmi vonal Soksejtűek (Metazoa) kialakulása óta létezik VÉDEKEZŐ MECHANIZMUSOK Enzimrendszerek FELISMERŐ RECEPTOROK Tengeri sün 600 millió év Toll-receptorok 700 millió év C. elegans Legyek komplement NÖVÉNYEK

A FAGOCITÁK KÉPESEK FELISMERNI A PATOGÉNEKET A makrofágok számos bakteriális alkotó felismerésére alkalmas receptort hordoznak Mannóz receptor Toll receptor Komplement receptor CR3 Toll receptor A FAGOCITÁK (makrofág, dendritikus sejt, neutrofil granulocita) MINTÁZAT FEISMERŐ RECEPTOROKKAL ISMERIK FEL A PATOGÉNEKET A FELISMERÉS NEM ELKERÜLHETŐ Makrofág, dendritikus sejt – SZÖVETI SZENZOROKKÉNT MŰKÖDNEK Neutrofil granulociták – VÉRBŐL A GYULLADÁS HELYÉRE VÁNDOROLNAK

TERMÉSZETES IMMUNITÁS Richard Pfeiffer, Robert Koch tanítványa - ENDOTOXIN Feltételezett endotoxin receptor (1892) Lipopolysaccharid (LPS) receptort sokáig nem tudták azonosítani A dorsoventrális reguláló gén kazetta Spätzle/Toll/Cactus elemei felnőtt Drosophilában a hatékony gomba ellenes immunválaszt szabályozzák Bruno Lemaitre, A Hoffmann et al, Cell, 1996 Spätzle: Toll ligand Toll: Receptor Cactus: I-kB Dorsal: NF-kB

A TOLL RECEPTOROK KÜLÖNBÖZŐ MIKROBIÁLIS SZERKEZETEKET ISMERNEK FEL Baktérium CpG DNA Vírus TLR3 dsRNA TLR9 TLR7 TLR8 ssRNS TLR2 Peptidoglycan Gram+ TLR5 Flagellin TLR4 LPS TLR6 Gram- IPC=pDC Interferon Producing Cell IFN Makrofág/Dendritikus sejt MINDEGYIK FELISMERT STRUKTÚRA ELENGEDHETETLEN A PATOGÉN SZÁMÁRA

A KONVENCIONÁLIS ÉS PLAZMACITOID DENDRITIKUS SEJTEK KÜLÖNBÖZŐ RECEPTOR KÉSZLETTEL RENDELKEZNEK 4 6 6 2 1 1 5 10 3 7 9 7 8 NLR RLH RLH LR NLR=NOD/NALP (IL-1β) RLH=RIG-1/MDA5 (IFN) pDS IFNαβ NK/DC IL-1β IL-12/23 IL-10 Th1/Th17/Th2 cDS TLR1 – bakteriális lipoprotein (TLR2-vel együtt) TLR2 – bakteriális lipoprotein, peptidoglikán, lipoteikol sav (TLR1 és TLR6 heterodimer) TLR3 – virális dsRNA TLR4 – bakteriális LPS TLR5 – bakteriális flagellin TLR6 – bakteriális lipoprotein (TLR2-veg együtt) TLR7 – virális ssRNA TLR8 – GU gazdag virális ssRNS, imidazoquinolin (antivirális szer) TLR9 – nem metilált CpG DNA TLR10 – módosított virális nukleotidok NLR mikrobiális termékek RLH dsRNA Benkő et al 2008

VESZÉLYT ÉRZÉKELŐ KONZERVÁLT RECEPTOROK TLR MEMBRÁN TLR3 Fibroblaszt Epitél sejt DC SEJT MEMBRÁN TLR baktérium INTRACELLULÁRIS VEZIKULÁRIS MEMBRÁNOK vírus

A VELESZÜLETETT/TERMÉSZETES IMMUNITÁS ÁLTAL JELÁTVITEL A VELESZÜLETETT/TERMÉSZETES IMMUNITÁS ÁLTAL

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 STAT1 IFN TLR3 TLR4 CD14 MyD88 NFkB IRAK Gyulladás Akut fázis reakció Veszély jel IL-6 Drosophila Makrofág

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

IL- 6 AZ AKUT FÁZIS VÁLASZ Mannóz kötő lektin/protein MBL/MBP KOMPLEMENT C-reaktív protein (pentamer) KOMPLEMENT Máj Fibrinogén Szérum Amyloid Protein (SAP) Mannóz/galaktóz kötés Kromatin, DNA, Influenza Az IL-6 a májban akut fázis fehérjék termelését váltja ki

Az LPS TLR4 receptor általi felismerése az NFkB transzkripciós faktor aktiválása révén citokinek termeléséhez vezet First panel: LPS is detected by the complex of TLR4, CD14, and MD2 on the macrophage surface. Second panel: the activated receptor binds the adaptor protein MyD88, which binds the protein kinase IRAK4. IRAK4 binds and phosphorylates the adaptor TRAF6, which leads via a kinase cascade to the activation of IKK. Third panel: in the absence of a signal, the transcription factor NFkB is bound by its inhibitor, IκB, which prevents it from entering the nucleus. In the presence of a signal, activated IKK phosphorylates IκB, which induces the release of NFκB from the complex; IκB is degraded. NFκB then enters the nucleus where it activates genes encoding inflammatory cytokines. Fourth panel: cytokines are synthesized from cytokine mRNA in the cytoplasm and secreted via the endoplasmic reticulum (ER). This MyD88-NFκB pathway is also stimulated by the receptors for cytokines IL-1 and IL-18.

A TLR4 aktiváció gyulladásos citokinek és I típusú interferonok aktiválásához is vezethez TLR4 can stimulate two different intracellular signaling pathways, depending on whether the adaptor protein MyD88 or TRIF is recruited to the activated receptor. TLR4 signaling through TRIF leads to activation of the transcription factor interferon response factor 3 (IRF3) and the production of type I interferons. Signaling through MyD88 leads to activation of the transcription factor NFκB and the production of inflammatory cytokines such as IL-6 and TNF-?. TLR3 also uses the TRIF pathway.

TOLL RECEPTOR ÁLTAL KÖZVETÍTETT JELÁTVITEL Új terápiás célpont Figure 3 The 'hourglass' shape of the innate immune response. Although microbial stimuli are chemically complex and although the innate immune response ultimately involves the activation of thousands of host genes, innate immune signals traverse a channel of low complexity. Ten Toll-like receptors (TLRs), four TIR (Toll/interleukin-1 receptor homologous region) adaptors and two protein kinases are required for most microbial perception. This circumstance lends itself to effective pharmacotherapeutic intervention. NF-B, nuclear factor-B; STAT1, signal transducer and activator of transcription 1.

A DENDRITIKUS SEJTEK KAPCSOLATAI Epitél sejtek Stróma sejtek Makrofág aktiváció Sejtpusztítás Neutrofil granulocita B Ag-specifikus B-sejt Eosinofil granulocita Granulocita Makrofág NK sejt NKT sejt Th17 Th2 Treg CTL Th1 DC SEJTEK KÖZÖTTI SZÖVET SPECIFIKUS KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOK PERIFÉRIÁS SZÖVETEK PERIFÉRIÁS LIMFOID SZERVEK