B celler og antistoffer

Transkript

1 Immunologi 3. semester, V2015 Forelesning 3: B celler og antistoffer Karl Schenck Institutt for oral biologi

2 I dag Innledning Struktur lymfeknuter og milt Migrasjon av leukocytter Primær og sekundær respons Generelle trekk ved B og T celle aktivering Struktur av BcR og antistoffer Aktivering av B celler Faser i humoral immunrespons B celle antigener T celle avhengige antigener T celle uavhengige antigener B celle aktivering Signal 1 T celle avhengig antistoffdannelse Signal 2 Affinitetsmodning Isotypeskifte T celle uavhengig antistoffdannelse Antistoffklasser og deres funksjon.

3 Naive lymfocytter migrerer primært gjennom sekundære lymfoide organer (har passende adhesjonsmolekyler). - Lymfeknuter: HEV - Milt: venøse sinuser Segregering i B og T cellesoner i sekundære lymfoide organer er formidlet av kjemokiner skilt ut av stromale celler. Struktur lymfeknute og milt

4 Hvordan havner hvite blodceller der de skal? Residensielle hvite blodceller i vev Lokal celledeling: populasjonen opprettholder seg selv, f eks Langerhanske celler. Rekruttering fra blodbanen: cellene har evne til å feste seg på endotelceller og diapedere inn i vevet, f eks monocytter. Naïve lymfocytter Migrerer først å fremst til sekundære lymfoide strukturer som lymfeknuter og milt. Har adhesjonsmolekyler som passer til spesialiserte endotelceller i disse vev (i lymfeknuter: high endothelial venules - HEV). Egnede kjemokinreseptorer dirigerer B celler til B celle områder og T celler til T celle områder. Effektor lymfocytter (og granulocytter) Under innflytelse av betennelse uttrykker endotelceller i infiserte områder et spesielt sett av adhesjonsmolekyler Effektor lymfocytter (og granulocytter) migrerer til infeksjonsfokuset fordi de har adhesjonsmolekyler som passer til dette settet. Egnede kjemokinreseptorer dirigerer cellene riktig vei.

5 Migrasjon og resirkulering av lymfocytter

6 Infeksjon i vev: kartet Kartet: vevet som kan bli infisert afferent lymfebane lymfeknuten: møtested av antigen og lymfocytter efferent lymfebane blodbanen det infiserte vevet

7 Infeksjon i vev: spillerne Residensielle celler i vevet som oppdager mikrobene og utløser betennelsessignaler: makrofager, mastceller, visse T celler, stromale celler Residensielle celler i vevet som fagocytterer antigen og frakter det til lymfeknuten: dendrittiske celler (DC) Endotelcellene av lymfebanen som tiltrekker DC Naïve B og T celler som kommer til lymfeknuten gjennom blodbanen for å bli aktivert av antigen Effektor B celler: plasmaceller i lymfeknutens medulla som sekreterer antistoff og plasmablaster som forlater lymfeknuten (+ hukommelse B celler) Effektor T celler: CD4 + T hjelper celler som (1) hjelper B celler i lymfeknuten og (2) forlater lymfeknuten og drar til infeksjonsstedet for å hjelpe bl a makrofager CD8 + cytotoksiske T celler som forlater lymfeknuten og skal angripe celler i vevet med intracellulær infeksjon Endotelcellene i blodbanen i det infiserte området: oppregulerer under innflytelsen av betennelsen adhesjons-molekyler som drar hvite blodceller fra blodbanen inn i vevet. Plasmablasts Antibodies

8 Infeksjon i vev: spillerne Residensielle celler i vevet som oppdager mikrobene og utløser betennelsessignaler: makrofager, mastceller, visse T celler, stromale celler Residensielle celler i vevet som fagocytterer antigen og frakter det til lymfeknuten: dendrittiske celler (DC) Endotelcellene av lymfebanen som tiltrekker DC Naïve B og T celler som kommer til lymfeknuten gjennom blodbanen for å bli aktivert av antigen Effektor B celler: plasmaceller i lymfeknutens medulla som sekreterer antistoff og plasmablaster som forlater lymfeknuten (+ hukommelse B celler) Effektor T celler: CD4 + T hjelper celler som (1) hjelper B celler i lymfeknuten og (2) forlater lymfeknuten og drar til infeksjonsstedet for å hjelpe bl a makrofager CD8 + cytotoksiske T celler som forlater lymfeknuten og skal angripe celler i vevet med intracellulær infeksjon Endotelcellene i blodbanen i det infiserte området: betennelsen oppregulerer adhesjonsmolekyler som drar hvite blodceller fra blodbanen inn i vevet.

9 Plasmablasts Antibodies

10 Primær og sekundær immunrespons

11 Generelle trekk ved B og T celle aktivering Aktivering av T celle: Signal 1: TcR binder til antigenpeptid presentert på MHC molekyler Signal 2: Ko-stimulering Aktivering av B celle: Proteinantigener: Signal 1: BcR binder nativt antigen. Signal 2: Hjelp fra T celler Multivalente antigener: Kan aktivere B celler uten T celle hjelp (ikke vist på denne figuren).

12 Struktur av BcR og antistoffer

13 Immunglobulin struktur Tunge kjeder: m, d, g1-4, a1-2, e Lette kjeder: k, l Membranbundet eller sekretert (FcR) Hengselregionen gir fleksibilitet. Domenene består av noen antiparalelle β-strands som danner to β- sheets som i sin tur folder sammen til et "smørbrød" av to β-sheets (immunglobulin folden). Domenstrukturen blir stabilisert av S-S broer (mørkeblått).

14 Hypervariable regioner i V domenene Hypervariabiliteten oppstår gjennom rekombinasjon og unøyaktig sammenføyning av gensegmenter som koder for den variable domenen av Ig kjedene (forrige forelesning). Hypervariabele regioner eller CDR (complementary determining regions)

15 B celle aktivering

16 B celle antigener B celler kan kjenne igjen og respondere på de fleste typer antigener: proteiner, polysakkarider, lipider, m. fl. B celler lager lite eller ingen antistoff mot proteinantigener hvis de ikke får T celle hjelp. Derfor deler man inn B celle antigener i 2 typer: T celle-avhengige antigener: Protein- antigener der T celler gir viktig hjelp. B cellen internaliserer og prosesserer antigen og presenterer det til T hjelper celler. B cellene som aktiveres er follikulære B celler (= B2 B celler). T celle-uavhengige antigener: antigener der B celle ikke trenger T celle hjelp. Ofte vil slike antigener være multivalente. B cellene som aktiveres finnes bl a i marginalsonene i milten og B1 B cellene i peritonealrommet og mukosalt vev.

17 B celle epitoper BcR (membranbundet Ig) binder til antigener i nativ (naturlig) form. Epitopene på antigen er enten konformasjonelle (3-dimensjonale) eller sekvensielle (lineære). På denne måten utvikles det plasmaceller som skiller ut antistoffer som kan binde til nativt (naturlig) antigen. Antigen = molekylet. Antigen determinant (epitop) = delen av antigenet der antistoffet binder. (TcR binder kun til en kombinasjon av lineære antigensekvenser og MHC molekyler) B cellen kan bli antigen-stimulert i paracortex og cortex av lymfeknuter eller i hvit pulpa i milten.

18 T avh og Tu avh B celleaktivering (signal 1) Aktivering av B celler er basert på fosforylering av tyrosiner på hjelpemolekyler (Iga og Ig ) som er en del av BcR komplekset. Signal til kjernen Til dette må det rekrutteres nok kinaser til BcR komplekset. Dette skjer hvis antigen minst kan kryssbinde 2 BcR på en celle = signal 1. Jo flere, jo bedre Hvis det er veldig mange kryssbindinger utgjør disse både signal 1 og 2 samtidig (T uavh antigener).

19 T avh og Tu avh Resultatet av B celle aktivering and costimulatory molecules

20 T avh B celler får T celle hjelp til videre differensiering (= signal 2, "første T hjelp") (T avh ) Mrk: selv om B og T celler kjenner igjen samme antigen vil epitopene være forskjellige. En B celle kan for øvrig presentere mange antigen-epitoper til forskjellige T celler og dermed øke sjansen for å få hjelp.

21 T avh B celler får T celle hjelp til videre differensiering (= signal 2, "første T hjelp") (T avh ) Dannelse av kimsenter (sekundær follikel)

22 T avh Affinitetsmodning i kimsentrene fh Igjen T celle hjelp: "andre T hjelp" av T fh (follikulær T hjelper celle) Fra paracortex Kuby Immunology, 2000

23 Isotype-skifte Chromosome 14 VDJ = ferdig rekombinert genkompleks for variabel domene C x = gener som koder for forskjellige konstante domener i tunge Ig kjeder S x = switching sequences IFN-g IL-4 Fig 7.10

24 Isotypeskiftet er styrt av T celler: "tredje T hjelp" av Th celler (CD40/CD40L og cytokiner)

25 T uavh T celle-uavhengig antistoffdannelse T celle-uavhengige antigener: antigener der B celle ikke trenger T celle hjelp. Cellene som aktiveres: bl a marginalsone B celler i milten. Siden T celler gir viktige signaler for klasse-switching, affinitetsmodning og dannelse av hukommelsesceller vil disse mekanismnen i liten grad opptre for T uavh antigener.

26 (B-2 B cells) Sammendrag

27 Primær og sekundær immunrespons

28 Antistoffklasser og deres funksjon

29 Klasser (isotyper) av sekreterte immunoglobuliner (Forekommer også som monomer i serum) (Membranbundet IgM er monomert)

30 Ig klasser (isotyper) IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 IgA1 IgA2 IgM IgE IgD Mol vekt (kda) / / Tung kjede g1 g2 g3 g4 a1 a2 m e d Serum nivå (mg/ml) ,5 3 0,5 1,5 0, Halveringstid (d) ,5 3 Komplement-aktivering + +/ Membranbundet på naïve B celler Binder til Fc reseptorer på ++ +/ (FcaR) + (FcaR)? - - fagocytter Diffusjon ekstravaskulært (mono) + (mono) +/- + - Mukosal transport Placental transport + +/

31 Binding av antigen til antistoff

32 Effektorfunksjoner av antistoffer

33 Effektorfunksjoner av antistoffer etter klasse IgG opsoniserer (gjennom FcgR på fagocytter) aktivering av komplementsystemet nøytralisering av bakterielle giftstoffer og enzymer kan via placenta overføres til barn i livmoren (neonatal FcR = FcRn) ADCC: antibody dependent cellular cytotoxicity (gjennom FcgR på NK celler)

34 Effektorfunksjoner av antistoffer etter klasse IgM aktivering av komplementsystemet agglutinerer IgA forekommer i sekreter (saliva, magesaft, morsmelk, osv) opsoniserer (gjennom FcaR på fagocytter) agglutinerer nøytralisering av bakterielle giftstoffer og enzymer hindrer bakteriefeste på slimhinneceller (S-IgA) hindrer virus å penetrere cellene våre IgE formidler binding mellom innvollsmark og mastceller/eosinofiler stimulerer mastceller til frigjøring av histamin