Az ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ

Az előadások a következő témára: "Az ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ"— Előadás másolata:

1 Az ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ

2 Tematika Bevezető, a hemopoetikus őssejtek fejlődése, transzkripciós faktorok B sejtek fejlődése a csontvelőben, az immunglobulin génátrendeződés. elmarad Az antigéntől függő B sejt fejlődés a lépben és a nyirokcsomóban. A T sejtek érésének elsődleges szervei. A T-sejt érés antigéntől független fázisai, a TCR gének átrendeződése. A T-sejt fejlődés elágazási pontjai és transzkripcionális szabályozásuk. A fejlődő T sejtek antigéntől függő szelekciója és differenciálódása. A B sejt receptor komplex (BCR) és az általa közvetített jelátviteli folyamatok, a B sejtek aktiválódása és a B sejt aktiválódás szabályozása A perifériás T alfa/beta-limfociták aktivációja. A TCR közvetített jelátvitel, T sejtek aktiválódása, és az aktiválódás szabályozása. A T sejtektől függő és a T sejtektől független humorális válasz. A konvencionális (B2) és a B1 sejtek összehasonlítása. tavasz szünet A regulátor B és T sejtek fejlődése elmarad A helper (CD4+) T limfociták polarizációja. Az adaptív immunválasz effektor fázisa, effektor funkciók. A B és T sejtes immunológiai memória kialakulása és fenntartása A mukózában zajló immunválasz elemei és szabályozása

3 A veleszületett és az adaptív immunválasz

4 Specificitás, immunológiai memória és az adaptív immunválasz lecsengése

5 Kialakul az antigén specifikus immunválasz
A klónszelekció a limfocita klónok érése a központi nyirokszervekben antigéntől független a sokféle, különböző antigénre specifikus érett limfocita klónok belépnek a nyirok szövetekbe az antigén-specifikus klónok az antigén által közvetített módon (szelekció) aktiválódnak Kialakul az antigén specifikus immunválasz

6 Az adaptív immunválasz típusai

7 A limfociták fajtái

8

9 Az adaptív immunválasz

10 A vér alakos elemeinek képződési helyei az élet folyamán
Lapos csontok: szegycsont, bordák, csigolyák, csípőcsont

11 A B és T limfociták érésének közös mozzanatai
CLP Antigéntől független Antigéntől függő

12 A csontvelő morfológiája

13 B sejt fejlődési helyek a csontvelőben B sejtek és prekurzoraik mozgása a csontvelőben - modell
LÉP In this model, the intermediate precursor cells between haematopoeitic stem cells (HSCS) — which are located near the osteoblasts endothelial cells  or CXC-chemokine ligand 12hi (CXCL12hi) reticular cells  — and pre-pro-B cells would move towards CXCL12hi reticular cells. Pre-pro-B cells associate with CXCL12hi reticular cells, whereas pro-B cells move away and instead adjoin interleukin-7 (IL-7)-expressing cells . Subsequently, pre-B cells leave IL-7-expressing cells . B cells expressing cell-surface IgM exit the bone marrow and enter the blood to reach the spleen, where they mature into peripheral mature B cells. End-stage B cells (plasma cells) again home to CXCL12hi reticular cells in the bone marrow Nagasawa Nature Reviews Immunology 6, 107–116 (February 2006) | doi: /nri1780

14 Korai B-sejt fejlődés és a szükséges környezeti faktorok a csontvelőben
Haematopoietic stem cells(HSCs) are highly purified as lineage (Lin)-B220-KIT+SCA1+ fms-related tyrosine kinase 3 (FLT3)-CD34- cells. Lin-B220-KIT+SCA1+FLT3-CD34+ cells are thought to be enriched for non-self-renewing haematopoietic multipotential progenitors (MPPs). Lin-B220-KIT+SCA1+FLT3+ cells lack erythro-megakaryocytic differentiation potential but retain myeloid-cell, B-cell and T-cell potential and are termed lymphoid-primed multipotential progenitors (LMPPs). Lin-KITlowSCA1lowinterleukin-7 receptor (IL-7R)+ cells can give rise to B cells and T cells but not myeloid-lineage cells, and are a common lymphoid progenitor (CLP) population. B-cell precursors, consisting of cells that are negative for cell-surface immunoglobulin (Ig) but positive for the B-cell-lineage marker B220 can be divided into four subsets according to their differential expression of a range of cell-surface markers during development. These four subsets are termed fractions A (pre-pro-B cells), B (pro-B cells), C (pro-B cells) and D (pre-B cells). Immature B cells, which are generated from fraction D cells, exit the bone marrow and reach the spleen, where they mature into peripheral mature B cells and plasma cells. CXC-chemokine ligand 12 (CXCL12) is essential for the generation of pre-pro-B and pro-B cells and for the homing of plasma cells to the bone marrow, but its requirement by LMPPs and CLPs has not been determined. FLT3 ligand (FLT3L) is essential for the generation of CLPs and pre-pro-B cells. IL-7 is essential for the generation of pro-B and pre-B cells but possibly not CLPs or pre-pro-B cells. IL-7 is required for B-cell differentiation potential of CLPs and pre-pro-B cells. Stem-cell factor (SCF) has an essential role in adults from the pro-B-cell stage. Receptor activator of nuclear factor- B ligand (RANKL) is involved in the generation of pre-B cells and immature B cells. ETP, early T-cell-lineage progenitor; NK, natural killer. önmegújító nem önmegújító LMPP, Lymphoid-primed Multipotential Progenitors ETP, early T-cell-lineage progenitor Nature Reviews Immunology 6,   (February 2006)

15 HEMOPOETIKUS ŐSSEJTEK (hemopoietic stem cell, HSC)
HSC : progenitor sejt kolóniák, amelyek önmegújító képességűek, és többféle sejt differenciálódhat belőlük („multi-lineage”)   (besugárzott egerek lépsejtjein végzett kezdeti vizsgálatok) Pluripotens ős-sejt Eredet, fejlődés: Intraembrionális eredet: szikzacskó előtt para-aortális szövetből kimutatták keringés elidul  szikzacskó, fötális lép, máj, Embriogenezis során mezenchimából származnak a HSC-k, limfoid, mieloid, eritroid vonal Születés után más hemopoetikus szerveket telepítenek be (csontvelő, Bursa Fabricius, Peyer plakkok)  folytatódik,  néhány hétig él  elpusztul

16 HEMOPOETIKUS ŐSSEJTEK (HSC)
Jellemző: önmegújíitó képességük heterogén:       - önmegújító, radioprotektív ( telomerase függő) nem radioprotektiv, önmegújító nem önmegujitó HSC, telomeráz negative  HSC  Limfoid progenitor  limfoid precurzor sejtek   HSC migrációja: ontogenezis alatt nincs felnőtt korban: BM -ből, citokin hatására Sejtciklus: Go vagy hosszú G1?, rendszeresen osztódnak! csak 3-4% S/G2/M fázisban Szignál: - Transzkripciós faktorok aktiválódása - limfoid v. mieloid elkötelezettség

17 HSC: a vérsejtek képződését fenntartják az egész életen át
A hemopoetikus szervekben fejlődnek és differenciálódnak – kedvező környezet önmegújításhoz, és a több irányú differenciálódáshoz –de nem ott keletkeznek  Egér embrionális fejlődés: 7.5 napon kialakul a szikzacskó (Yolk Sac, YS), és az embrió, Az embrióban: mezo+endoderma= splanchnopleura (Sp) ebből fejlődik ki az aorta. 10. napon: aorta-gonád–mezonephros (AGM)

18 A fötális májban történő hemopoézishez vezető fejlődési lépések
Az eritro-mieloid sejtek termelődését a szikzacskó eredetű prekuzorok tartják fenn Az első intra-embrionális hematopoietikus prekurzorok megjelenése A fötális máj betelepítése szikzacskó eredetű eritromieolid sejtekkel HSC képződés csúcsa az AGM-ben A fötális máj, timusz betelepítése az AGM-ből eredő sejtekkel Figure 1 | Main developmental events leading to fetal-liver haematopoiesis.   A comprehensive schematic of the events relating to haematopoietic development that occur before fetal-liver (FL) colonization in mouse embryos. The embryonic day (ED) of development at which these events occur and the timing of equivalent stages during human development are given. The stages that relate to the generation and differentiation of yolk sac (YS) haematopoietic precursors are in red, whereas events that relate to intra-embryonic HSC production are in yellow. Stages relating to the release of haematopoietic cells into the blood flow and to colonization are indicated in green, whatever the origin of the colonizing cells. AGM-ben a HSC képződés leáll, AGM visszafejlődik A hemetopoiezist a fötális máj eredetű prekurzorok tartják fenn AGM, aorta–gonad–mesonephros; HSC, haematopoietic stem cell; P-Sp, para-aortic splanchnopleura; Sp, splanchnopleura. Nature Reviews Immunology 2; (2002); doi: /nri857 THE HARE AND THE TORTOISE: AN EMBRYONIC HAEMATOPOIETIC RACE

19 Az első hemopoetikus sejtek a szikzacskóban (YS-ban) fejlődnek,
itt vérszigetek: magvas eritrociták fejlődnek Másik fejlődési hely: Sp/AGM -független az előzőtől.  A két populáció független egymástól, és különböznek abban a képeségükben is, hogy csak az Sp/AGM sejtek képesek letálisan besugárzott állat rekonstitúciójára (10.5 nap után)  YS eredetű HSC a fötális májat telepíti be – itt (csak itt) multipotens HSC-vé fejlődnek a sejtek.  A HSC-k az aorta körül találhatók nap között, ezekből fejlődnek ki a felnőtt hematopoezis sejtjei. Betelepítik a felnőtt nyirokszerveket, a transzkripciós faktorok, kemokinek, és adhéziós molekulák szerepe fontos a fejlődés során

20 A Runx1 transzkripciós faktor szerepe a HSC fejlődésben - modell
Mesenchimális „sub-aortic patches” aorta ventrális fala, kedvező a hemopoezis számára CD45- és CD45 + sejtek  Szoros kapcsolat a hemopoetikus és az endotél sejtek között a fejlődés korai szakaszaiban Model for Runx1 Function in HSC Emergence Runx1 expression (blue nuclei) is initiated in endothelial cells and mesenchymal cells in the ventral aspect of the dorsal aorta soon after it forms and later in CD45 intraaortic clusters that differentiate from the Runx1 endothelium. HSCs are found among the Runx1 endothelial, mesenchymal, and CD45 cell populations in Runx1lz/ embryos. The Runx1 endothelial and mesenchymal cells are present in the absence of functional Runx1, but intraaortic clusters fail to form. Runx1 function is also required to maintain Runx1 expression in the hemogenic endothelium (North et al., 1999). Runx1 kimutatható minden HSC-ben, az AGM-ban és az embrió artériák körül Egy heterodimer transzkripciós faktor DNS kötő alegysége Runx1 szükséges a HSC fejlődéshez, 7.5 naptól-8.5 napig van jelen Hiányában fötális máj hemopoezis nincs, YS van, – felnőtt hemopoezishez szükséges. Core-binding factor beta : (CBFbeta) (North et al., 1999)

21 Runx1 PU1, Ikaros Felnőtt kori PU1 Runx1 Embrió: nincs CLP Runx1
B sejtek T sejtek NK sejtek CLP Felnőtt kori HSC CMP eritroid és mieloid sejtek PU1 Unipotens progenitor Runx1 PU1? Ikaros? Primitív eritroid Schematic representation of the classical adult and proposed embryonic hematopoietic hierarchies. (a) In the adult, most of the lineage relationships (except for those in the gray box) between the founder HSC and the resulting differentiated hematopoietic cells have been established. HSCs have self-renewal ability and differentiate through several intermediates into all the lineages of the hematopoietic system. In the adult, the lymphoid lineage differentiates via the CLP, which can give rise to B, T and NK cells. However, the CLP has not been found in the developing embryo. (b) The major hematopoietic events occurring in the embryo include: the appearance of primitive erythroid cells at E7, precursors for multipotential (erythroid/myeloid/lymphoid) progenitors at E7.5 and fully competent adult-repopulating HSCs at E10. These cells arise independently and differentiate to the lineages indicated, although the intermediates in the pathway are not yet known. Vertical arrows indicate the cells in which there is a role (or potential role) for the Runx1, PU.1 and/or Ikaros transcription factors. Runx1 is important in the generation/expansion of the HSCs, whereas PU.1 is crucial to the differentiation of HSCs into the lymphoid lineages. PU.1 also affects myeloid but not erythroid lineages. Ikaros affects both T- and B-lymphoid lineages. Multipotens progenitor Eritroid, mieloid Limfoid Eritoid, mieloid Embrió: nincs CLP Runx1 Felnőtt-betelepítő HSC

22 Hemopoetikus sejtek koordinált fejlődésmenete
Transzkripciós faktorok hierarchiája HSC Progenitor sejtek Multipotens progenitor sejtek (MPP) Meg EGML GML IKAROS – Zn újj, hemopoetikus sejtekben fejeződik ki Domináns negatív mutánsa: T, B, NK sejtek nem fejlődnek ki (Rag1, TdT, IgH, mb1, CD3 delta gén szabályozása), mutáns elpusztul (B, T progenitorok eltűnnek, más progenitorok nem) PU.1 szabályozza? E ML G L M Érett sejtek B T

23 A HSC és utódsejtjeinek differenciálódása a csontvelőben
Differentiation of HSC and their progeny in the bone marrow (BM). Targeted deletion of each transcription factors results in interrupted differentiation at a specific stage. HSC (hematopoietic stem cell), MPP (multipotent progenitor), LMPP (lymphoid-primed MPP), ELP (early lymphoid progenitor), CLP (common lymphoid progenitor), Wang and Morse, Immunol Res. Author manuscript; available in PMC 2010

24 Az IRF8 szerepe a korai B sejt fejlődésben
A model of IRF8 function in early B cell development. IRF8 modulates expression of PU.1 and together with PU.1 restricts myeloid lineage differentiation while promoting B lineage differentiation by activating expression of EBF, E2A, and PAX5. By associating with IRF4, IRF8 regulates Igκ gene rearrangement and facilitates generation of immature B cells. Wang and Morse, Immunol Res. Author manuscript; available in PMC 2010

25 A B sejtek fejlődését szabályozó transzkripciós faktorok hálózata
Kis dózisban E2A, EBF és a Pax5 szinergiában aktiválják a B sejt specifikus program transzkripcióját és az Ig génátrendeződést. A Pax5 közvetíti a B sejt irányú elköteleződést elnyomva a promiszkus transzkripciót és differenciálódást a nem-B sejt sors felé. A regulatory network of transcription factors controls early B cell development. At low dosage, PU.1 activates transcription of genes required for defined stages of B cell development, including EBF and IL-7Ra (IL-7Ra is expressed on some cells lacking PU.1). EBF may autoregulate its own expression. EBF also influences expression of E2A in the B cell compartment, as evidenced by reduced expression of E2A in EBF-deficient B cell progenitors. E2A and EBF are necessary for the production of Pax5. These three factors synergistically activate transcription of the B cell-specific program and Ig gene rearrangements. Pax5 mediates B cell lineage commitment by inhibiting promiscuous transcription and differentiation to non-B cell fates (not shown).

26 Mechanism of action of PU.1.
The level of PU.1 protein is stable, probably because PU.1 can activate its own promoter elements in a self-regulatory loop. PU.1 is phosphorylated by casein kinase II. In order to be active, several promoters require PU.1 to be phosphorylated. PU.1 controls important genes required for the normal maturation and differentiation of B cells (e.g. immunoglobulins, MB1) and macrophages (M-CSF receptor), that are involved in maturation, differentiation and proliferation. PU.1 is not required in neutrophil differentiation but functional abnormalities appear when PU.1 is lacking. Abbreviations: CKII, casein kinase II; G-CSF, granulocyte colony-stimulating factor; M-CSF, macrophage colony-stimulating factor; gp91(phox), p47(phox), components of the NADPH oxidase of the respiratory burst; LPS, lipopolysaccharide; MB1, membrane protein 1; TPA, 12-O-tetradecanoylphorbol 13-acetate.

27 Transzkripciós faktorok hierarchiája
E2A: két izoforma: E12, E47, helix-loop-helix: DNS kötés: homo-, heterodimer forma mutáció: DH-JH átrendeződés Ig, Rag1, MB1, CD19,  nem expresszálódik EBF: (early B cell factor) Zn koordinációs motívum terminálisan differenciált plazmasejtekben nincs. Mb1 promoterhez kötődik mutáció: szelektiv B sejt hiány- funkció: B progenitor fejlődés BSAP/Pax-5: (B cell specific activator protein) pro, preB, érett B fejlődéshez nélkülözhetetlen kötődik: CD19, VpreB, IgH génekhez Okt: POU domén család Okt1, Okt2a, Okt 2b Ig promoter - oktanukleotid binding site NFB:L lánc p50 +p65 Rel család B differenciálódás késői szakaszában főleg

28 A fejlődési stádiumra specifikus kulcsfontosságú események a B-vonal felé való elkötelezettséghez
LMPP: lymphoid primed multipotent progenitor, CLP: common lymphoid progenitor, BCP: B lineage committed progenitor

29 Pax-5 hiányos B sejtek fejlődési lehetőségei
Developmental potential of the Pax5-deficient pro-B cell. Mature cells of different hematopoietic lineages can be derived from Pax5–/– pro-B cells by differentiation in the presence of the indicated cytokines (replacing IL-7). T cell development (in vivo in the thymus) was observed upon the injection of Pax5–/– pro-B cells into RAG2-deficient mice. B cell differentiation (in vitro) required restoration of Pax5 expression by retroviral transduction. The cytokine TRANCE is also known as OPGL, ODF or RANKL. DC, dendritic cell; G-CSF, granulocyte-CSF;GM-CSF, granulocyte/macrophage-CSF; MØ, macrophage; ST2, stromal feeder cell. Pax5 jelenléte elnyomja a nem B sejtek fejlődéséhez szükséges géneket

30 A T vagy a B sejtek irányába való elkötelezettséget a Notch jel
megléte, illetve hiánya szabályozza B sejtekben a Pax5: elnyomja a B sejteknek nem megfelelő gének expresszióját T sejtek: tímuszban a Notch jel elnyomja az E2A aktivitását E2A és EBF: kooperatív indukció, számos B specif. gén: λ5, VpreB, Igα, Igβ, RAG1, RAG2 Notch: átprogrammozza a génexpressziót; környezetből érkező jelek hatására (NotchR-Jagged, delta1)

31 Az elkötelezettség genetikai ellenőrzése a korai limfopoezis során
PU1 expresszió mennyisége meghatározza IL7R a mennyiségét, ezzel megszabja a limfoid (IL7Ra+), illetve mieloid progenitor sejtek fejlődését Ikaros Notch1 negatív regulátorai B sejt fejl. tímuszban

32 A B sejt differenciálódás szabályozása a PAX5 által
Transcription factors (PU.1, Ikaros, E2A, EBF, and Foxp1) chaperone uncommitted progenitors into the B cell pathway; however, Pax5 is required for B cell lineage commitment. An important function of Pax5 is the repression of non-B lineage genes in B cells, which are promiscuously expressed in Pax5’s absence. The lack of Pax5 results in increased plasticity, as demonstrated by the ability of Pax5-deficient pro-B cells to differentiate into cell types indicated at left. Expression of Pax5 in normal pro-B cells and progressive stages of development activates 170 genes involved in the processes indicated in the green box. Pax5 is also essential for activating expression of transcription factors necessary for germinal-center formation. As the gatekeeper of terminal B cell differentiation, downregulation of Pax5 is required to turn off expression of the early B cell program and to allow expression of the plasma cell program. Annu. Rev. Immunol :55–79

33 Negatív kereszt-reguláció a csíracentrum B sejtjei és a plazmasejtek fejlődése során
Bcl6: transzkripciós represszor, GC B sejtekben magas, elnyomja Blimp1-t ( B lymphocyte maturation protein 1); gátolja plazmasejtté való differenciálódási programmot. XBP1-nélkülözhetetlen plazmasejtté váláshoz; ATF6: ER stressz aktiválja

34 Expression pattern of transcription factors involved in B cell commitment and differentiation
(horizontal bars indicate active protein but not relative levels). Many factors, such as E2A and Pax5, are expressed and required at multiple stages. Most factors required for B cell specification, commitment and/or development are repressed during terminal differentiation when XBP-1 and Blimp-1 levels are high.