Histokompatibilní systémHistokompatibilní systém

Buňky předkládající antigenBuňky předkládající antigen

HistorieHistorie

Struktura MHCStruktura MHC– Molekula HLA I.tř.Molekula HLA I.tř.– Molekula HLA II.tř.Molekula HLA II.tř.

Genová organizaceGenová organizace– Polymorfismus HLA systémuPolymorfismus HLA systému

Buňky předkládající antigenBuňky předkládající antigen– Dendritické buňkyDendritické buňky

HistorieHistorie

Počátek minulého století – Tyzzer a Loeb: Počátek minulého století – Tyzzer a Loeb: nádory A/A …A/A….rostou nádory A/A …A/A….rostou nádory A/A…B/B….odvrženynádory A/A…B/B….odvrženy1933 – Haldan: vnímavost k transplantátu závisí 1933 – Haldan: vnímavost k transplantátu závisí na povrchových strukturách buněčných na povrchových strukturách buněčných membrán membrán 1936 – Gorer: prokázal jejich existenci u 1936 – Gorer: prokázal jejich existenci u imbredních myší, protilátky proti tkáni dárceimbredních myší, protilátky proti tkáni dárceMedawar: mechanismus platí i při přenosu Medawar: mechanismus platí i při přenosu normální tkáně, reakce proti štěpu normální tkáně, reakce proti štěpu

1948 – Snell: povrchové struktury odpovědné za 1948 – Snell: povrchové struktury odpovědné za tkáňovou slučivost = tkáňovou slučivost = histokompatibilní histokompatibilní antigenyantigeny geny, které řídí jejich expresi = geny, které řídí jejich expresi = histokompatibilní geny (geny H)histokompatibilní geny (geny H)Geny způsobující rychlé odvržení štěpu (geny Geny způsobující rychlé odvržení štěpu (geny H2…AgII.) = H2…AgII.) = hlavní histokompatibilníhlavní histokompatibilní komplex komplex MHCMHC – – MMajor ajor HHistokompatibility istokompatibility CComplex omplex MHC člověka = MHC člověka = HLA systém HHLA systém Humanuman LLeukocyteseukocytes A Antigenntigen

Počátek 70.let: HLA systém určuje Počátek 70.let: HLA systém určuje individuální imunologickou reakciindividuální imunologickou reakci

Hlavní funkce HLA:Hlavní funkce HLA:– Umožňuje rozlišovat struktury cizí x vlastníUmožňuje rozlišovat struktury cizí x vlastní– Odpovídá za individuální reakci vůči Odpovídá za individuální reakci vůči

cizorodým i vlastním Agcizorodým i vlastním Ag– Předkládá antigen T-lymfocytům…spouští Předkládá antigen T-lymfocytům…spouští

specifickou imunologickou odpověďspecifickou imunologickou odpověď

Struktura MHCStruktura MHC

Glykoproteiny na membránách buněkGlykoproteiny na membránách buněk

MHC I.třídyMHC I.třídy: na všech buňkách, : na všech buňkách, tři izotypy: HLA-A, HLA-B, HLA-Ctři izotypy: HLA-A, HLA-B, HLA-C

MHC II.třídyMHC II.třídy: na buňkách imunitního : na buňkách imunitního systému (monocyty, makrofágy, systému (monocyty, makrofágy, dendritické buňky, B-lymfocyty), dendritické buňky, B-lymfocyty), tři izotypy: HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP tři izotypy: HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP

Neklasické HLA: HLA-E, -F, -G, CD1Neklasické HLA: HLA-E, -F, -G, CD1

Molekula HLA I.třídyMolekula HLA I.třídy

Transmembránový glykoprotein, Transmembránový glykoprotein, heterodimer, řetězce strukturně podobné heterodimer, řetězce strukturně podobné imunoglobulinůmimunoglobulinům– Alfa řetězec – membránově vázanýAlfa řetězec – membránově vázaný– Beta-2 mikroglobulin – navázaný na alfa, Beta-2 mikroglobulin – navázaný na alfa,

shodný pro všechny molekuly HLA, kódovaný shodný pro všechny molekuly HLA, kódovaný na 15.chromosomuna 15.chromosomu

Exprese na všech jaderných buňkáchExprese na všech jaderných buňkách– Nejvíce: buňky ISNejvíce: buňky IS– Méně: epitelie, hepatocyty, trombocyty, ledviny, CNSMéně: epitelie, hepatocyty, trombocyty, ledviny, CNS– Nejsou na erytrocytech Nejsou na erytrocytech

Exprese není konstitutivní, mění se působením Exprese není konstitutivní, mění se působením cytokinů – INFcytokinů – INF

Indukce cytotoxické imunitní odpovědiIndukce cytotoxické imunitní odpovědi

Rozdíly v expresi = imunobiologické důsledky Rozdíly v expresi = imunobiologické důsledky (buňka IS x hepatocyt x erytrocyt)(buňka IS x hepatocyt x erytrocyt)

Vazba peptidů na HLA I.tř. Vazba peptidů na HLA I.tř.

Endogenní AgEndogenní Ag : peptidy vzniklé : peptidy vzniklé uvnitřuvnitř buňky, vlastní i virovébuňky, vlastní i virové

Vazebné místo: uzavřené – pouze peptidy Vazebné místo: uzavřené – pouze peptidy 8-10 AK8-10 AK

Vznik Ag fragmentů pro vazbu na HLA I.Vznik Ag fragmentů pro vazbu na HLA I.– Protein + ubikvitinProtein + ubikvitin– Štěpení v proteazomuŠtěpení v proteazomu– Membránovými peptidovými pumpami (TAP) Membránovými peptidovými pumpami (TAP)

do endopalzmatického retikula (ER)do endopalzmatického retikula (ER)

V ER: syntéza řetězců HLA I. + vazba V ER: syntéza řetězců HLA I. + vazba fragmentů na HLA I.fragmentů na HLA I.Cestou přes Golgiho aparát na povrch Cestou přes Golgiho aparát na povrch buňkybuňky

Molekula HLA II.třídyMolekula HLA II.třídy

Transmembránový heterodimer, řetězce Transmembránový heterodimer, řetězce alfa+beta – oba ukotveny v membráněalfa+beta – oba ukotveny v membráněVazbné místo pro Ag je otevřené – vazba Vazbné místo pro Ag je otevřené – vazba delších peptidů (15-35 AK)delších peptidů (15-35 AK)Hustě exprimovány na buňkách Hustě exprimovány na buňkách předkládajících antigen : makrofágy, předkládajících antigen : makrofágy, monocyty, dendritické b., B-lymonocyty, dendritické b., B-lySlabá exprese na T-lySlabá exprese na T-lyJiné buňky molekuly HLA II.tř. nenesouJiné buňky molekuly HLA II.tř. nenesou

Vazba peptidů na HLA II.tř. Vazba peptidů na HLA II.tř.

Molekuly HLA II.tř. vážou Molekuly HLA II.tř. vážou exogenní Agexogenní Ag – – peptidové fragmenty pohlcených proteinůpeptidové fragmenty pohlcených proteinů– Endocytóza + lysozómy…endozómy…Ag fragmentyEndocytóza + lysozómy…endozómy…Ag fragmenty

Syntéza řetězců HLA II. V ER+ vazba na Syntéza řetězců HLA II. V ER+ vazba na invariantní řetězec (Ii)…přes Golgiho a. do invariantní řetězec (Ii)…přes Golgiho a. do endozómuendozómu

Oddělení Ii a vazba peptiduOddělení Ii a vazba peptidu

Vystavení na povrchu buňkyVystavení na povrchu buňky

Genová organizace HLA systémuGenová organizace HLA systému

HLA vysoce polymorfní = každý člověk HLA vysoce polymorfní = každý člověk nese na povrchu svých buněk unikátní nese na povrchu svých buněk unikátní sestavu molekul HLA I. a II. sestavu molekul HLA I. a II.

Molekuly HLA kódovány na krátkém Molekuly HLA kódovány na krátkém raménku 6.chromosomu = HLA komplexraménku 6.chromosomu = HLA komplex

Geny se člení do 3 tříd: HLA I., HLA II., Geny se člení do 3 tříd: HLA I., HLA II., HLA III. HLA III.

Geny HLA I. – 20 genůGeny HLA I. – 20 genů– Klasické: HLA-A, -B, -C…..kódují alfa řetězce HLA I.třKlasické: HLA-A, -B, -C…..kódují alfa řetězce HLA I.tř– HLA-E, -F, -G….jejich produkty inhibují aktivitu NK HLA-E, -F, -G….jejich produkty inhibují aktivitu NK

buněkbuněk

Geny HLA II.Geny HLA II.– Tři páry genů HLA-DR, -DP, -DQ….kódují alfa+beta Tři páry genů HLA-DR, -DP, -DQ….kódují alfa+beta

řetězce HLA II.tř.řetězce HLA II.tř.– LMP2, LMP7….bílkoviny štěpící proteiny pro HLA I.tř.LMP2, LMP7….bílkoviny štěpící proteiny pro HLA I.tř.– TAP…membránové transportéryTAP…membránové transportéry

(Geny HLA III. – C4, C2, TNF(Geny HLA III. – C4, C2, TNFalfa….)alfa….)

Polymorfismus HLA systémuPolymorfismus HLA systému

Na daném lokusu různé varianty genu = alelyNa daném lokusu různé varianty genu = alelyGeny v těsné vazbě – nepravděpodobný Geny v těsné vazbě – nepravděpodobný crossing-overcrossing-overKaždý jedinec: 1 sada HLA otce + 1 sada HLA Každý jedinec: 1 sada HLA otce + 1 sada HLA matkymatkyPestrost HLA výbavy zajištěna: Pestrost HLA výbavy zajištěna: – různou kombinací alfa a beta řetězcůrůznou kombinací alfa a beta řetězců– Množstvím alel jednotlivých genůMnožstvím alel jednotlivých genů

Ochranný význam pro jednotlivce i celou Ochranný význam pro jednotlivce i celou populacipopulaciProblémy při transplantacíchProblémy při transplantacích

Buňky předkládající antigenBuňky předkládající antigen

APCAPC (Antigen-presenting Cells)… (Antigen-presenting Cells)…monocyty/makrofágy, B-lymfocyty, monocyty/makrofágy, B-lymfocyty, dendritické buňkydendritické buňkyMakrofágyMakrofágy – ve všech tkáních těla – ve všech tkáních těla– Diferenciace v kostní dřeni – myeloidní řada – Diferenciace v kostní dřeni – myeloidní řada –

monocyt (CD14+HLADR+) – do periferní krvemonocyt (CD14+HLADR+) – do periferní krve– Změna exprese povrchových znaků – do tkání Změna exprese povrchových znaků – do tkání

–makrofág: identifikuje nebezpečné podněty, –makrofág: identifikuje nebezpečné podněty, vystavuje endogenní(HLA I.) i exogenní(HLA vystavuje endogenní(HLA I.) i exogenní(HLA II.) antigeny….aktivace T-lymfocytůII.) antigeny….aktivace T-lymfocytů

Dendritické buňky (DC)Dendritické buňky (DC) – informace z počátku – informace z počátku 70.let, studium umožněno až po kultivaci v 70.let, studium umožněno až po kultivaci v laboratořích (mono z PK, prekurzory z KD)laboratořích (mono z PK, prekurzory z KD)– Diferenciace z pluripotentních kmenových buněk Diferenciace z pluripotentních kmenových buněk

(CD34+)(CD34+)Lymfoidní větev (CD11c-)Lymfoidní větev (CD11c-)

Myeloidní větev (CD11c+)Myeloidní větev (CD11c+)

– Nejúčinnější APC, žijí 2-3 dnyNejúčinnější APC, žijí 2-3 dny– V organismu ve dvou formáchV organismu ve dvou formách

NezraléNezralé

zralézralé

Nezralé dendritické buňkyNezralé dendritické buňky – rozhraní – rozhraní organismus x okolní prostředí (kůže, sliznice), organismus x okolní prostředí (kůže, sliznice), pohlcují téměř všechno ze svého okolípohlcují téměř všechno ze svého okolí– Není přítomen patogen: fagocytují odumřelé buňky – Není přítomen patogen: fagocytují odumřelé buňky –

vystavují na svém povrchu, nemají kostimulační CD vystavují na svém povrchu, nemají kostimulační CD znaky (CD80-CD86-CD40-)…. znaky (CD80-CD86-CD40-)…. neaktivujíneaktivují T-lymfocyty T-lymfocyty – zajišťují autotoleranci– zajišťují autotoleranci

– Je přítomen patogen nebo zánětlivé cytokiny: Je přítomen patogen nebo zánětlivé cytokiny: dendritická b. začne dozrávatdendritická b. začne dozrávat

Zralé dendritické buňkyZralé dendritické buňky – přesun ze – přesun ze sliznic a kůže do lymfoidních tkání (uzliny)sliznic a kůže do lymfoidních tkání (uzliny)– Přestávají fagocytovatPřestávají fagocytovat– Vystavují na svém povrchu fragmenty Vystavují na svém povrchu fragmenty

pohlcených patogenůpohlcených patogenů– Exprimují kostimulační a adhezivní molekuly: Exprimují kostimulační a adhezivní molekuly:

CD80+CD86+CD40+CD80+CD86+CD40+– Poskytují T-lymfocytům 2.signál…. klonální Poskytují T-lymfocytům 2.signál…. klonální

expanze a efektorová aktivita T-lyexpanze a efektorová aktivita T-ly

Použití dendritických buněk v terapii Použití dendritických buněk v terapii nádorových onemocněnínádorových onemocnění– Rozdíl zralé x nezralé…..indukce: imunitní Rozdíl zralé x nezralé…..indukce: imunitní

odpovědi x imunitní toleranceodpovědi x imunitní tolerance– Izolace monocytů z PKIzolace monocytů z PK– Kultivace s růstovými faktory…nezralé Kultivace s růstovými faktory…nezralé

dendritické b.dendritické b.– Nezralé DC + nádorový Ag…vyzráváníNezralé DC + nádorový Ag…vyzrávání– Problém = nádorový AgProblém = nádorový Ag

Funkce APC:Funkce APC:– Spojují nespecifickou a specifickou imunitní řeakciSpojují nespecifickou a specifickou imunitní řeakci– Aktivují T-lymfocytyAktivují T-lymfocyty– Navozují imunitní odpověď vůčiNavozují imunitní odpověď vůči

VirůmVirům

BakteriímBakteriím

Nádorovým buňkámNádorovým buňkám

– Navozují toleranci vůčiNavozují toleranci vůčiVlastním antigenůmVlastním antigenům

transplantátutransplantátu