Transcript Aktivacija i regulacija B limfocita
Maturacija, aktivacija i regulacija T i B limfocita
Proces u kome se prekursori limfocita iz kosne sr ži konvertuju u zrele limfocite koji naseljavaju periferne limfne čvorove =
maturacija limfocita
Tokom maturacije sprovodi se program sinhrone ekspresije gena koji vodi ka proliferaciji ćelija, formiranju različitog repertoara, kao i promenama u fenotipu ćelija koje se razvijaju, koje su osnov za promenu njihove funkcije. Takodje, proces selekcije osigurava da limfociti koji nastanjuju periferna tkiva odgovaraju na strane antigene a ne na sopstvene antigene.
Maturacija B i T limfocita se sastoji iz nekoliko faza: rane maturacije – koja ukjlučuje “lineage commitment” i proliferaciju genska ekspresija receptora za antigene selekcija zrelog repertoara limfocita funkcionalne kompetencije limfocita
Rana maturacija limfocita
Pluripotentna stem ćelija kosne srži (ili fetalne jetre) daje sve loze ćelija krvi, uključujući i limfocite.
Limfoidne progenitorne ćelije se diferenciraju u B, T limfocite i NK ćelije (nema jedinstvenih fenotipskih markera za B i T prekursore ...... maturacija B progenitora u srži a zatim u timusu .) kosnoj srži a T progenitornih ćelija u kosnoj Rana maturacija B i T limfocita
visoka mitotička aktivnost ćelija, stimulisana
IL-7
veliko povećanje broja ćelija, što osigurava dovoljno veliki broj ćelija potreban da bi se obezbedila velika raznolikost antigen specifičog repertoara limfocita ..... Mutacije gena za IL-7 ili njegovog receptora smanjena maturacija T i B limfocita ......
Rekombinacija i ekspresija gena za antigene receptore
Ekspresija gena za antigene receptore je za maturaciju limfocita i formiranje velikog repertoara kao i za procese koji osiguravaju selektivno preživljavanje limfocita. 10 7 različitih B i T klonova ≠ velikom broju gena za antigene receptore
Procesi somatske rekombinacije
različitih (nasledjenih) segmenata gena
- spajanjem produkcija antigenih receptora koja nije zavisna od prisustva antigena... Antigeni receptori se ekspresuju pre susreta sa antigenom
hipoteza
Dreyer and Bennett 1965
. – svaki Ig lanac je kodiran sa bar 2 gena
jedan varijabilni i drugi konstantan, koji se spajaju na nivou DNA ili mRNA ----- funkcionalan Ig protein.
Više od dekade kasnije
Susumu Tonegawa
pokazao da je struktura Ig gena u ćelijama tumora koji produkuju Ag – mijeloma ćelije – različita od ćelija embrionalnog ili nelimfoidnih tkiva koje ne produkuju Ab.
Tokom Razvoja B ćelija
rekombinacija DNA sekvence u lokusima koji kodiraju teške i lake lance.
Rekombinacija Ig I TCR gena - specijalna rekombinacija DNA koja ukljucuje nehomologe genske segmente a odvija se koordinisanom aktivacijomnekoliko enzima, neki od njih su nadjeni samo u limfocitima u razvoju a drugi su “uobicajenji” enzimi koji obnavljaju DNA = V(D)J rekombinaze
Signali koji potiču od antigenih receptora su neophodni za preživljavanje limfocita u razvoju, za njihovu proliferaciju i dalju maturaciju Pre-B i pre T ćelije – nezreli receptor za antigene
lanac na pre-B i (= teški Ig TCR lanac na pre T ćelijama + invarijantni lanac signal za dalju maturaciju
U zrelijim formama limocita – zreli receptori za Ag
(= teški + laki Ig lanac na B i ćelijama) i TCR lanac signal za dalju na T maturaciju 90 95% nezrelih ćelija nije sposobno da ekspresuje funkcionalne Ig i TCR apoptoza
Maturacija B limfocita od progenitora (fetalna jetra, kosna srž) --- Ig-negative B ćelije ekspresuju IgM i IgD vezane za membranu ----- napuštaju kosnu srž i nastanjuju periferne limfne organe.
Pro B ćelija markere – ne ekspresuje Ig (ekspresuje površinske CD19 i CD10 ) --- prva rekombinacija u teškom lancu Ig Pre B ćelija – ekspresuje
m
teški lanac --- nadjene samo u hematopoetskim organima --- ne ekspresuje antigene receptore zato što ekspresija membranskih Ig zahteva teške i lake lance = NE MOGU DA PREPOZNAJU Ag.
teški lanac je povezan sa surogatnim invarijantnim lancima koji su strukturno slični
k
pre-B receptor i
lakim lancima = . Receptor je povezan sa Ig
i Ig
.
Pre-BCR –stimuliše proliferaciju i maturaciju. Btk (B cell tyrosine kinase) je povezana sa pre-BCR-om . (Kod ljudi mutacije btk gena = nedostatak u maturaciji B limfocita)
Sledeća faza = rearanžiranje k i
lakih lanca
i
povezivanje sa m teškim lanacima = IgM = nezreli B limfocit ---- njegova proliferacija i diferencijacija nije zavisna od Ag --- oni napuštaju kosnu srž i završavaju maturaciju i limfoidnim organima.
Zreli B limfocit – koekspresuje
m
i
teške lance povezane sa k ili
lakim lancima = IgM i IgD. Koekspresija IgM i IgD = imaju funkcionalne kompetencije IgM+IgD+ u cirkulaciji i u perifernim limfatičnim tkivima. Kod ljudi većina B limfocita su IgM+IgD+.
Pozitivna selekcija se vrši u kosnoj srži pre nastajanja zrelih ćelija. repertoara B ćelija Verovatno samo one ćelije koje ekspresuju funkcionalne membranske Ig nastavljaju maturaciju.
Negativna selekcija – - - receptori reaguju sa sopstvenim Ag velikim afinitetom – eliminišu se
Simplified schematic of lymphocyte terminal differentiation showing the inverse relationship in both lineages between B-lymphocyte-induced maturation protein 1 (BLIMP1) expression and proliferative potential. Activation of naive lymphocytes by antigen, Toll-like receptor (TLR) signals or cytokines promotes proliferation and ultimately results in the induction of BLIMP1 expression and effector function. Most effector cells in either lineage are short-lived and die through apoptosis. The appropriate transition of activated lymphocytes to short and long-lived effector cells requires BLIMP1 function.
Generalne karakteristike humoralnog imunog odgovora
• Aktivacija B ćelija se sastoji od serije odgovora koji vode ka ekspanziji antigen specifičnog klona tj. proliferaciji i diferencijaciji tj. nastajanju efektornih ćelija koje sekretuju antitela i memorijskih ćelija. Neke aktivirane B ćelije počinju da produkuju antitela koja su drugačija od IgM i IgD tj. da produkuju druge izotipove antitela – “heavy chain class/isotype switching”.
• CD4+ T ćelije pomoćnice prepoznaju proteinske antigene i imaju važnu ulogu u aktivaciji B limfocita. Termin “pomoćnice” proizilazi iz potrebe da ove ćelije stimulišu ili pomognu B limfocitima da produkuju antitela.
• Humoralni odgovor na neproteinske antigene, kao što su polisaharidi i lipidi, ne uključuje angažovanje antigen-specifičnih T ćelija pomoćnica.
• Aktivirane B ćelije se diferenciraju u ćelije koje sekretuju antitela (neke od njih produkuju antitela duži period) i dugoživeće memorijske ćelije.
• Humoralni odgovor na proteinske antigene koji uključuje “heavy chain class/isotype switching” je vezan za funkcije T ćelija pomoćnica.
• Primarni i sekundarni humoralni odgovor se razlikuje u kvalitetu i kvantitetu. Primarni odgovor nastaje nakon stimulacije naivnih B ćelija, dok sekundarni nastaje posle stimulacije memorijskih B ćelija. Sekundarni odgovor se brže razvija od primarnog i produkuje se veća količina antitela. U sekundarnom odgovoru se produkuje više izotipova antitela (heavy chain class/isotype switching).
AKTIVACIJA B LIMFOCITA
Vezivanjem za IgM ili IgD = BCR Dve ključne uloge: ● prepoznavanje Ag indukuje “clustering” i prenos signala ---- aktivacija limfocita ● receptor-Ag se internalizuje u endozomalnu vezikulu i ako je Ag protein, procesuje i prezentuje na membrani B ćelija kako bi bio prepoznat od T ćelija pomoćnica Da bi BCR imao signalnu funkciju 2 ili više receptora dovedu u vezu ili povezana multivalentnim Ag Signali se prenose preko Ig Ig + Ig i Ig + BCR = BCR kompleks
Signalni put BCR kompleksa
Tirozin kinaze vezane za BCR kompleks
Lyn
,
Blk
,
Fyn
fosforilišu ITAM Ig i Ig lanaca.
Syk
(ekv. ZAP 70 u T ćelijama) tirozin kinaza se vezuje za P-ITAM Ig i Ig Synk aktivira signalne puteve koji su regulisani adaptrnim proteinima
SLP-65
(adapt. prot) veže se sa izmenjivačima guanozin nukleotida , PLC i drugim SLP-65 aktivira Ras-MAP kinazni put SLP-65 aktivira PLC ---PIP2 = IP3 + DAG
Uloga komplementa u aktivaciji B limfocita – sekundarni signal Sistem komplementa se aktivira ili vezivanjem za Ag At (klasičan put aktivacije) ili se vezuju direktno za polisaharide ili pov. Mikroorganizma (alternativni/lektinski put).
Ključna komponenta je
C3 protein
a njegovo razlaganje dovodi do formiranja
C3b
koji se kovalentno veže za mikrob ili mikrob-At kompleks. C3b degradira u
C3d koji ostaje vezan za Ag
.
B ćelije ekspresuju receptore za C3d tzv.
receptori za komplement tipa 2
(
CR2
).
Kompleks C3d+Ag ili C3d+Ag-At se vezuje za BCR i CR2.
Kompleks koreceptora B ćelija
:
CR2 – CD19 –CD81
Rani dogadjaji u ćeliji inicrani signalnom transdukcijom aktiviranom BCR kompleksom, aktiviraju proliferaciju B ćelija i njihovu diferencijaciju, kao i pripremu za interakciju sa T ćelijama pomoćnicama.
Humoralni odgovor na proteinske antigene zahteva prepoznavanje antigena od strane T ćelija pomoćnica i kooperativnost izmedju antigen-specifičnih B i T limfocita
.
Ćelije pomoćnice stimulišu klonalnu ekpanziju B ćelija, ”isotype switching”, afinitetnu maturaciju, kao i direfencijaciju u memorijske B ćelije. početna faza se odvijaja na granici T ćelijama-bogate zone i primarnim folikulima, a rezultira proliferacijom B ćelija, inicijalnom sekrecijom antitela i malim brojem “isotype switching” procesa. Kasna faza T-zavisnog humoralnog imunog odgovora se odvija u mikrookruženju germinativnih centara u okviru limfoidnih folikula, a rezultira afinitetnom maturacijom, generisanjem B ćelija i većim brojem “isotype switching” procesa.
BCR vezuju nativne antigene, a zatim se kompleks internalizuje, procesuje u endozomalnim vezikulama, I peptidni fragmenti antigena iskazuju na membrani u kompleksu sa molekulima MHC klase II. B limfocit u „T ćelija – B ćelija konjugatu”, je izložen delovanju signala sa membrane T limfocita, kao i delovanju visokih koncentracija citokina produkovanih u T limfocitima tj. stimulisan je za proliferaciju i diferencijaciju. Sekretovana antitela su specifi čna za konformacionu determinantu antigena, zato što su membranski Ig B limfocita sposobni da vežu konformacione epitope nativnih antigena. Ovakva sposobnost prepoznavanja antigena odredjuje finu specifi čnost antitela, koja nije zavisna od T ćelija pomoćnica sposobnih da prepoznaju samo linearnu sekvencu antigena.
Vezivanje antigena za membranske Ig, pove ćava ekspresiju kostimulatora što povećava sposobnost B limfocita da aktiviraju T ćelije pomoćnice.
Kostimulatori koji se ekspresuju na aktiviranim B limfocitima su B7-2 i B7-1.
Obe ove molekule se vezuju za
CD28 na T ćelijama
pomo ćnicama. Na ovaj način, T ćelije pomoćnice se aktiviraju prepoznavanjem dva signala: antigen-MHC kompleksa (
signal 1
) i kostimulatora (
signal 2
), i ispoljavaju efektorne funkcije tj.
“pomažu” proliferaciju i diferencijaciju B limfocita.
Aktivacija B limfocita posredovana T ćelijama pomoćnicama: uloga interakcije CD40:CD40 ligand i uloga citokina.
Aktivirane T ćelije pomoćnice sekretuju citokine koji zajedno sa CD40L stimulišu proliferaciju I diferencijaciju B limfocita
. Citokini imaju dve osnovne funkcije:
stimulišu proliferaciju B ćelija (koja je inicirana CD40 signalima) stimulišu produkciju različitih izotipova antitela (haevy chain switching).
U zavisnosti od stimulacije citokinima i angažovanja CD40 molekula , neki od aktiviranih B limfocita koji ekspresuju IgM i IgD, ulaze u proces koji vodi ka izmeni teškog lanca (heavy chain isotype switching), tj. produkciji antitela koja u svom sastavu imaju teške lance razli čitih klasa kao što su
, lanci Neophodnost stimulacije B limfocita preko angažovanja CD40 signala je dobro dokumentovana kod miševa ili osoba koje nemaju CD40 ili ligand za CD40 = aktivirani B limfociti produkuju uglavnom IgM
Kasnije faze humoralnog odgovora zavisnog od T ćelija pomoćnica: reakcije germinalnog centra
Arhitektura limfoidnih folikula kao i reakcije germinalnog centra zavise od prisustva
folikularnih dendritskih ćelija (FDCs)
. FDCs ekspresuju receptore za komplement (
CR1, CR2 i CR3
) kao i
Fc receptor
(molekule uklju čene u selekciju B limfocita u germinalnim centrima).
FDCs ne ekspresuju molekule MHC klase II
. Poreklo ovih ćelija je nepoznato ( ne nastaju u kosnoj srži i značajno se razlikuju od dendritskih ćelija koje ekspresuju MHC II molekule koje prezentuju proteinske antigene CD4+ T ćelijama). FDCs imaju dugačke nastavke koji formiraju “mrežu” oko germinalnih centara.
“ Afinitetna maturacija ” je proces produkcije antitela pove ćanog afiniteta za odredjeni antigen (afinitet raste u kasnim fazama humoralnog odgovora).
Ona nastaje kao rezultat somatske mutacije gena za Ig teškog i lakog lanca („point mutation” tako da nastaju mutanti CDR regiona varjabilnog regiona molekule , pra ćene selektivnim preživljavanjem onih B ćelija koje produkuju antitela najvećeg afiniteta za antigen.
HUMORALNI ODGOVOR NA T-NEZAVISNE AG
Mnogi neproteinski antigeni, kao što su polisaharidi i lipidi, stimulišu produkciju antigena bez pomo ći T ćelija. Ovi antigeni se zovu
timus-nezavisni
ili
T-nezavisni antigeni
. Mnogi od ovih antigena, uklju čujući polisaharide, glikolipide i nukleinske kiseline su polivalentni, mogu da se multiplo vežu za membranske Ig na B ćelijama, i da aktiviraju komplement tj. mogu direktno da aktiviraju B ćelije bez pomoći T ćelija.
Uglavnom IgM ili/i male količine IgG.
Nema sekundarnog IO tj memorizujućih ćelija – zato što on podrazumeva aktivaciju CD4 T ćelija.
Regulacija humoralnog imunog odgovora preko Fc receptora
antigen-antitelo kompleksa koji se vezuje za receptor za antigene kao i za
Fc
receptore
na antigen specifi čnim B limfocitima Ovo je osnova za funkionisanje
negativne povratne sprege antitela
tj. smanjivanje sekrecije antitela. IgG inhibišu aktivaciju B ćelija formiranjem kompleksa sa antigenima i ovi kompleksi se preko Fc regiona IgG vezuju za
receptor Fc
II (CD32)
.
Citoplazmati čni domen ovog receptora sadrži motiv (6 aminokiselina: izoleucin-X-tirozin-X-X-leucin)
ITIM (engl.
immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif
) za koji je karakteristi čno da prenosi “negativne” signale. Aktivacija Fc receptora dovodi do fosforilacije tirozina koji se nalazi u sastavu ITIM a, što formira vezno mesto za inozitol-5-fosfatazu,
SHIP (engl. SH2 domain-containig inositol phosphatase)
.
Regrutovana SHIP hidroliti čki razlaže PIP3