Specifická buněčná imunitaSpecifická buněčná imunitaT-lymfocytyT-lymfocyty

SPECIFICKÁ (ADAPTIVNÍ) SPECIFICKÁ (ADAPTIVNÍ) IMUNITAIMUNITA

Ve fylogenezi známá až u obratlovcůVe fylogenezi známá až u obratlovcůReaguje na každou cizorodou strukturu Reaguje na každou cizorodou strukturu prostřednictvím vysoce specializovaných prostřednictvím vysoce specializovaných molekulmolekul– Protilátky (imunoglobuliny)Protilátky (imunoglobuliny)– Antigenně specifické receptory na T-lyAntigenně specifické receptory na T-ly

Mechanismy specifické imunityMechanismy specifické imunity– Humorální (protilátky)Humorální (protilátky)– Buněčné (T-ly, B-ly)Buněčné (T-ly, B-ly)

Specifická imunitní odpověď…až po Specifická imunitní odpověď…až po setkání s Ag, není připravená předemsetkání s Ag, není připravená předem

Imunologická paměťImunologická paměť – část populace T a – část populace T a B-ly se po setkání s Ag mění na paměťové B-ly se po setkání s Ag mění na paměťové buňky….sekundární (anamnestická) buňky….sekundární (anamnestická) odpověďodpověď

Aktivace spec. im. odpovědi založena na Aktivace spec. im. odpovědi založena na klonálním (anticipačním) principuklonálním (anticipačním) principu

Klonální princip aktivaceKlonální princip aktivace::– V organismu předem připraveno množství V organismu předem připraveno množství

odlišných typů T a B-ly (různé receptory pro odlišných typů T a B-ly (různé receptory pro Ag)Ag)

– Ag v organismu…setká se s odpovídajícím Ag v organismu…setká se s odpovídajícím lymfocytemlymfocytem

– Tento lymfocyt se pomnoží – vytvoří klon Tento lymfocyt se pomnoží – vytvoří klon (dokáže Ag odstranit)…(dokáže Ag odstranit)…imunitní systém je imunitní systém je schopen předvídat (anticipovat) setkání s schopen předvídat (anticipovat) setkání s jakýmkoliv Agjakýmkoliv Ag

Aby lymfocyt vytvořil klon – potřebuje Aby lymfocyt vytvořil klon – potřebuje dvadva signály:signály:– 1)1) cizorodý Agcizorodý Ag– 2)2)pomocný (kostimulační) signálpomocný (kostimulační) signál od jiných buněk od jiných buněk

imunitního systému (APC)…zajišťuje, aby imunitního systému (APC)…zajišťuje, aby nedocházelo k příliš snadné aktivaci lymfocytůnedocházelo k příliš snadné aktivaci lymfocytů

Existence pouze Existence pouze 1.1.signálu…anergie, apoptózasignálu…anergie, apoptóza

Nutnost odstranit autoreaktivní klony = zajištění Nutnost odstranit autoreaktivní klony = zajištění tolerance k vlastním buňkámtolerance k vlastním buňkám

Vývoj T-ly v thymuVývoj T-ly v thymu

T-ly z prekurzorových buněk v kostní T-ly z prekurzorových buněk v kostní dřeni, další vývoj v thymudřeni, další vývoj v thymu

Thymus – dva lalokyThymus – dva laloky– Kortex (kůra)Kortex (kůra)– Dřeňová oblast (medula) – zde vyzrálejší Dřeňová oblast (medula) – zde vyzrálejší

buňkybuňky– Mezi: kortikomedulární spojeníMezi: kortikomedulární spojení

T-ly do thymu – chmotaktické látky, zde T-ly do thymu – chmotaktické látky, zde pak diferenciace pod vlivempak diferenciace pod vlivem– Humorálních faktorů: thymosin, thymopoetinHumorálních faktorů: thymosin, thymopoetin– Kontaktu s buňkami: epitelie thymu, Kontaktu s buňkami: epitelie thymu,

makrofágy, DCmakrofágy, DC

Vyzrávání spojeno s změnou v expresi Vyzrávání spojeno s změnou v expresi povrchových molekul povrchových molekul

Dvojitě pozitivní T-ly Dvojitě pozitivní T-ly CD4+CD8+CD4+CD8+ …plně …plně vyjádřený komplex vyjádřený komplex TCR/CD3TCR/CD3 = = chatakteristický pro T-lychatakteristický pro T-lyT-ly CD4+CD8+ reagují v thymu s DC T-ly CD4+CD8+ reagují v thymu s DC (nebo s thymovými epitelovými buňkami), (nebo s thymovými epitelovými buňkami), které prezentují vlastní Ag na HLAkteré prezentují vlastní Ag na HLA– T-ly reagují silně s HLA – odstraněny = T-ly reagují silně s HLA – odstraněny =

NEGATIVNÍ SELEKCENEGATIVNÍ SELEKCE– T-ly reagují slabě (nebo vůbec)- odstraněny = T-ly reagují slabě (nebo vůbec)- odstraněny =

POZITIVNÍ SELEKCEPOZITIVNÍ SELEKCE

Zároveň:Zároveň:– T-ly, které reagují s T-ly, které reagují s HLA I.třHLA I.tř – snižují expresi – snižují expresi

CD4+ a zvyšují expresi CD4+ a zvyšují expresi CD8+CD8+– T-ly, které reagují s T-ly, které reagují s HLA II.třHLA II.tř – snižují expresi – snižují expresi

CD8+ a zvyšují expresi CD8+ a zvyšují expresi CD4+ CD4+

Tyto dva popsané procesy zajišťujíTyto dva popsané procesy zajišťují– odstranění autoreaktivních klonů T-lyodstranění autoreaktivních klonů T-ly a a

zároveň dostatečný předpoklad pro reaktivitu zároveň dostatečný předpoklad pro reaktivitu proti Ag ( do další diferenciace jsou puštěny proti Ag ( do další diferenciace jsou puštěny jen T-ly se střední afinitou k HLA)jen T-ly se střední afinitou k HLA)

– Vyzrávání dvou základních typů T-lyVyzrávání dvou základních typů T-ly: : CD4+ = pomocné, induktorovéCD4+ = pomocné, induktorové

CD8+ = tlumivé, cytotoxickéCD8+ = tlumivé, cytotoxické

Rozpoznávání Ag T-lymfocytemRozpoznávání Ag T-lymfocytem

T-ly rozpoznávají Ag prostřednictvím T-ly rozpoznávají Ag prostřednictvím TCRTCR (T-cell receptor) – je charakteristický pro (T-cell receptor) – je charakteristický pro T-lyT-ly– Heterodimer, vštšinou řetězce alfa+beta Heterodimer, vštšinou řetězce alfa+beta

(menší podíl T-ly gama+delta)(menší podíl T-ly gama+delta)– Cytoplazmatická část krátká – proto asociace Cytoplazmatická část krátká – proto asociace

s CD3s CD3– Receptor pro Ag = komplex TCR/CD3Receptor pro Ag = komplex TCR/CD3

Nutný předpoklad pro rozpoznání Ag = Nutný předpoklad pro rozpoznání Ag = prezentace na APC prostřednictvím prezentace na APC prostřednictvím HLA (v konrextu s HLA):HLA (v konrextu s HLA):– Ag + HLA II.tř…..spolupráce TCR s CD4Ag + HLA II.tř…..spolupráce TCR s CD4– Ag + HLA I.tř……spolupráce TCR s CD8Ag + HLA I.tř……spolupráce TCR s CD8

Průběh kontaktu T-ly + APCPrůběh kontaktu T-ly + APC– Adhezivní molekulyAdhezivní molekuly– TCR + Ag = 1.signálTCR + Ag = 1.signál– Kostimulace CD28 + CD80(86) = 2.signálKostimulace CD28 + CD80(86) = 2.signál

Specifická imunitní odpověď…anticipační Specifická imunitní odpověď…anticipační (je schopna předvídat)……obrovské (je schopna předvídat)……obrovské množství TCR množství TCR – Genetická informace pro TCR v genových Genetická informace pro TCR v genových

segmentechsegmentech– Během vyzrávání v thymu…přeskupování Během vyzrávání v thymu…přeskupování

genových segmentů =genových segmentů =>> 10 1015 15 různých TCRrůzných TCR

Rozdělení T-lymfocytůRozdělení T-lymfocytů

T-ly nesoucí TCR alfa/beta: většinový typ, T-ly nesoucí TCR alfa/beta: většinový typ, vývoj v thymu, rozpoznávají Ag + HLAvývoj v thymu, rozpoznávají Ag + HLA

T-ly nesoucí TCR gama/delta: menšina, T-ly nesoucí TCR gama/delta: menšina, vývoj mimo thymus, jsou CD4-CD8-vývoj mimo thymus, jsou CD4-CD8-

T-ly intraepiteliálníT-ly intraepiteliální

NKT-ly NKT-ly

T-ly nesoucí TCR alfa/betaT-ly nesoucí TCR alfa/beta

Dva základní typy: CD4+ a CD8+Dva základní typy: CD4+ a CD8+

T-ly CD8+T-ly CD8+ : reagují s Ag na HLA I.tř : reagují s Ag na HLA I.tř– Většinou prekurzory cytotoxických buněk (Většinou prekurzory cytotoxických buněk (TcTc) )

nebo paměťové Tcnebo paměťové Tc– Dříve = supresory (potlačují imunitní reakci)Dříve = supresory (potlačují imunitní reakci)– Dnes = regulační – s ohledem na typ Dnes = regulační – s ohledem na typ

cytokinů, které produkujícytokinů, které produkují

T-ly CD4+T-ly CD4+ : reagují s Ag na HLA II.tř : reagují s Ag na HLA II.tř – Většinou prekurzory pomocných T buněk (Th Většinou prekurzory pomocných T buněk (Th

= helper), podle produkce cytokinů se dělí na:= helper), podle produkce cytokinů se dělí na:Th1Th1….IL-2, INFgama….IL-2, INFgama

Th2Th2….IL-4, IL-5, IL-6, IL-10….IL-4, IL-5, IL-6, IL-10

Th0….směs cytokinů Th1 + Th2Th0….směs cytokinů Th1 + Th2

Th3…TGFbeta (transformující růstový faktor)Th3…TGFbeta (transformující růstový faktor)

– Rozdělení Th1 – Th3 nestáléRozdělení Th1 – Th3 nestálé

„„Nezpochybnitelné“ typy T-ly: Th1, Th2, TcNezpochybnitelné“ typy T-ly: Th1, Th2, Tc

Imunitní reakce typu Th1 – Imunitní reakce typu Th1 – zánětlivá reakcezánětlivá reakce

Základní funkce Základní funkce Th1Th1 = spolupráce s = spolupráce s makrofágymakrofágy a jejich přeměna na a jejich přeměna na aktivované makrofágyaktivované makrofágyIntracelulární mokroorganismy přežívají ve Intracelulární mokroorganismy přežívají ve fagozómech…k jejich zničení je nutná fagozómech…k jejich zničení je nutná přeměna makrofágu na aktivovaný přeměna makrofágu na aktivovaný makrofág…nutná přítomnost cytokinů Th1makrofág…nutná přítomnost cytokinů Th1Pro pomnožení Th1 nutné cytokiny Pro pomnožení Th1 nutné cytokiny aktivovaného makrofáguaktivovaného makrofágu

Infikovaný makrofág vystavuje na svém Infikovaný makrofág vystavuje na svém povrchu Ag parazita v asociaci s HLA II.tř, povrchu Ag parazita v asociaci s HLA II.tř, vazby vazby makrofág + T-lyCD4+ :makrofág + T-lyCD4+ :– HLA II.tř. + TCRHLA II.tř. + TCR– ICAM-1 + LFA-1ICAM-1 + LFA-1– CD86 + CD28CD86 + CD28

Tyto vazby vedou k aktivaci T-lyTyto vazby vedou k aktivaci T-ly

Infikovaný makrofág produkuje IL-12Infikovaný makrofág produkuje IL-12

Th1 prekurzor, který rozpoznal aktivovaný Th1 prekurzor, který rozpoznal aktivovaný makrofág, dostáva soubor signálů přes:makrofág, dostáva soubor signálů přes:– TCRTCR– CD28CD28– Receptor pro IL-12Receptor pro IL-12– Adhezivní molekulyAdhezivní molekuly

Tyto signály vedou k pomnožení klonu a Tyto signály vedou k pomnožení klonu a diferenciaci na diferenciaci na efektorovou Th1 buňkuefektorovou Th1 buňku, , která produkuje:která produkuje:– INFgama…aktivuje makrofágINFgama…aktivuje makrofág– IL-2…autokrinní růstový faktorIL-2…autokrinní růstový faktor

Aktivovaný Aktivovaný makrofágmakrofág produkuje: produkuje:– IL-1, TNF…stimulace T-ly a lokálního zánětuIL-1, TNF…stimulace T-ly a lokálního zánětu

Th1 se označují jako zánětlivé T buňkyTh1 se označují jako zánětlivé T buňky

Reakce Th1 + makrofág = základ Reakce Th1 + makrofág = základ imunopatologické reakce (přecitlivělosti) imunopatologické reakce (přecitlivělosti) opožděného typu (DTH=delayed type opožděného typu (DTH=delayed type hypersensitivity), Thypersensitivity), TDTH DTH

Tuberkulinový testTuberkulinový test

Imunitní reakce Th2 – pomoc B-Imunitní reakce Th2 – pomoc B-lymfocytůmlymfocytům

Základní fce Th2 = spolupráce s B-ly Základní fce Th2 = spolupráce s B-ly (stimulovány Ag)(stimulovány Ag)

B-ly se pomnoží…palzmatické buňky (Ig B-ly se pomnoží…palzmatické buňky (Ig proti danému Ag)proti danému Ag)

Pomoc Th2 + B-lyPomoc Th2 + B-ly– Produkce IL-4, IL-5, IL-6Produkce IL-4, IL-5, IL-6– Adhezivní molekulyAdhezivní molekuly– CD40L(CD154) + CD40CD40L(CD154) + CD40

Th2 pomáhá dvěma typům B-ly:Th2 pomáhá dvěma typům B-ly:– B-ly, které rozpoznaly B-ly, které rozpoznaly stejný Agstejný Ag jako aktivovaný Th2 jako aktivovaný Th2

(APC) = (APC) = přímá specifická pomocpřímá specifická pomoc, kontakt T + B-, kontakt T + B-ly….TCR, adhezivní mol…produkce cytokinůly….TCR, adhezivní mol…produkce cytokinů

– B-ly, které rozpoznaly B-ly, které rozpoznaly jiný Agjiný Ag než Th2 (APC) = než Th2 (APC) = nepřímánepřímá pomocpomoc („bystander help“), kontakt T + B- („bystander help“), kontakt T + B-ly…CD40+CD40L, adhezivní mol…produkce ly…CD40+CD40L, adhezivní mol…produkce cytokinů, může vést ke stimulaci autoreaktivních B-lycytokinů, může vést ke stimulaci autoreaktivních B-ly

Optimální stimulace: APC + Th2 + B-lyOptimální stimulace: APC + Th2 + B-ly

Vzájemná regulace Th1 + Th2Vzájemná regulace Th1 + Th2

Prekurzorové CD4+Th buňky…Th1 nebo Prekurzorové CD4+Th buňky…Th1 nebo Th2, o směru vývoje rozhoduje poměr Th2, o směru vývoje rozhoduje poměr koncentrace IL-12 : IL-4koncentrace IL-12 : IL-4– IL-12IL-12 : produkován : produkován makrofágymakrofágy a DC, které a DC, které

fagocytovaly mikroorganismusfagocytovaly mikroorganismus– IL-4IL-4 : produkován hlavně : produkován hlavně bazofilybazofily a a

mastocyty (častá aktivace alergenem, IgE)mastocyty (častá aktivace alergenem, IgE)

Začátek imunitní reakce uZačátek imunitní reakce u– Makrofágů, produkují IL-12…stimulace Th1Makrofágů, produkují IL-12…stimulace Th1– Bazofilů, produkují IL-4…stimulace Th2Bazofilů, produkují IL-4…stimulace Th2

Dále:Dále:– Th1..produkce INFgama = další podpora Th1..produkce INFgama = další podpora

Th1, inhibice Th2Th1, inhibice Th2– Th2..produkce IL-4, IL-10 = další podpora Th2..produkce IL-4, IL-10 = další podpora

Th2, inhibice Th1Th2, inhibice Th1

Započne-li Th1 odpověď, má tendenci se Započne-li Th1 odpověď, má tendenci se automaticky stabilizovat a potlačovat automaticky stabilizovat a potlačovat konkurenční odpověď Th2 (a naopak) = konkurenční odpověď Th2 (a naopak) = jeden z jeden z nejdůležitějších nejdůležitějších imunoregulačních mechanismů imunoregulačních mechanismů Antagonismus Th1 x Th2 není absolutní Antagonismus Th1 x Th2 není absolutní (např. IL-2 z Th1 stimuluje i Th2)(např. IL-2 z Th1 stimuluje i Th2)Při obraně proti infekci se do určité míry Při obraně proti infekci se do určité míry podílejí jak Th1, tak i Th2-lypodílejí jak Th1, tak i Th2-ly

Imunitní reakce založené na Tc-ly Imunitní reakce založené na Tc-ly

Tc rozeznávají buňky infikované viry (nebo Tc rozeznávají buňky infikované viry (nebo intracelulárními parazity)intracelulárními parazity)

Ničí je bezprostředním kontaktem, nebo Ničí je bezprostředním kontaktem, nebo cytokinycytokiny

Tato obranaTato obrana– RadikálníRadikální: ničí cílovou buňku: ničí cílovou buňku– RiskantníRiskantní: může poškodittkáně víc, než : může poškodittkáně víc, než

vlastní virová infekcevlastní virová infekce

Zahájení Tc odpovědi: Tc musí rozpznat na Zahájení Tc odpovědi: Tc musí rozpznat na povrchu APC Ag + HLA I.tř.povrchu APC Ag + HLA I.tř.

APCAPC– Infikované virem, nebo fagocytovaly fragmenty Infikované virem, nebo fagocytovaly fragmenty

infikované (jinak změněné) buňkyinfikované (jinak změněné) buňky– Vyjádřené adhezivní molekulyVyjádřené adhezivní molekuly– Vyjádřené kostimulační molekuly (CD80, CD86)Vyjádřené kostimulační molekuly (CD80, CD86)

Kontakt Tc+Ag+HLA I.tř. na jiných buňkách (než Kontakt Tc+Ag+HLA I.tř. na jiných buňkách (než APC)….utlumení Tc (pouze 1. signál přes TCR)APC)….utlumení Tc (pouze 1. signál přes TCR)

Účinný kontakt Tc+APC (v uzlinách)…Účinný kontakt Tc+APC (v uzlinách)…proliferace prekurzorů Tc a diferenciace na zralé proliferace prekurzorů Tc a diferenciace na zralé efektorové Tc (CTL)efektorové Tc (CTL)Proces probíhá za pomoci Th1,které produkují Proces probíhá za pomoci Th1,které produkují IL-2:IL-2:– Proliferace TcProliferace Tc– Exprese CD86, CD80 na APCExprese CD86, CD80 na APC– Sekrece IL-1, IL-12…stimulují TcSekrece IL-1, IL-12…stimulují Tc

Kontakt Th1+APC (přes CD40)…stimuluje APC Kontakt Th1+APC (přes CD40)…stimuluje APC (exprese CD80, CD86) (exprese CD80, CD86)

Zralé Tc roznášeny z uzlin do tkáníZralé Tc roznášeny z uzlin do tkání

Nepotřebují už kostimulaci přes CD28, stačí Ag Nepotřebují už kostimulaci přes CD28, stačí Ag + TCR+ TCR

Machanismy cytotoxického působení Tc – tři Machanismy cytotoxického působení Tc – tři způsobyzpůsoby– Tc v cytoplazmě granula, perforin+granzymyTc v cytoplazmě granula, perforin+granzymy– Na povrchu Tc Fas-ligand, váže se na apoptotický Na povrchu Tc Fas-ligand, váže se na apoptotický

receptor Fas(CD95,na mnoha buňkách)receptor Fas(CD95,na mnoha buňkách)– Cytokiny = lymfotoxinCytokiny = lymfotoxin

Aktivace T-ly spuštěná Aktivace T-ly spuštěná superantigenysuperantigeny

Superantigeny: mikrobiální produkty Superantigeny: mikrobiální produkty (toxiny stafylokoků)(toxiny stafylokoků)– Dvě vazebná místaDvě vazebná místa

Pro HLA II.tř.Pro HLA II.tř.

Pro TCRPro TCR

Superantigen je schopen rychle propojit Superantigen je schopen rychle propojit APC + T-ly…rychlá aktivace T-ly a APC + T-ly…rychlá aktivace T-ly a produkce cytokinů…šokový stavprodukce cytokinů…šokový stav