Immunologie Examenbundel PDF

Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie IMMUNOLOGIE – EXAMENBUNDEL ANTWOORDEN  Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 1 GEEF DE TWEE BELANGRIJKSTE TYPES VAN ADAPT...

Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie IMMUNOLOGIE – EXAMENBUNDEL ANTWOORDEN  Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 1 GEEF DE TWEE BELANGRIJKSTE TYPES VAN ADAPTIEVE IMMUNITEIT, BESPREEK AAN DE HAND VAN 5 KERNWOORDEN WELKE MICRO-ORGANISMEN DODEN ZE? (3X GEVRAAGD) Het adaptieve IS bestaat uit B- en T-lymfocyten en hun producten zoals AL en cytokines Welke micro-organismen doden ze? Adaptieve IS zal vooral microben en pathogenen die het aangeboren IS vermeiden aanvallen (bijvoorbeeld bij resistentie tegen fagocytose of complementpathway) TYPE 1: HUMORALE IMMUNITEIT = immuniteit overgegeven via vloeistoffen - B-lymfocyten maken AL en secreteren ze in plasma - Doden extracellulaire microben, kunnen intracellulair niets doen - Functies: blokkeren infectie en elimineren extracellulaire microben Wat met virale infecties? Hebben antilichamen effect? Een beetje: viruspartikels worden vrijgesteld via budding en dan kunnen de AL kunnen wel ingrijpen → ze kunnen dus de verspreiding inperken maar het virus niet elimineren We hebben twee types B-cellen - Naïeve B-cellen: rijpe B-cellen die hun antigen nog niet ontmoet hebben - Plasmacellen: hebben antigen wel ontmoet en maken en secreteren AL Waar komen B-cellen voor? In circulatie en mucosa TYPE 2: CEL-GEMEDIEERDE IMMUNITEIT = belangrijk bij het elimineren van intracellulaire microben Er zijn twee soorten T-cellen van belang - T-helpercellen CD4+: rekruteren en activeren fagocyten (bvb macrofagen om geïnfecteerde cellen en microben te vernietigen mbv producie cytokines  Functies: activatie macrofagen, inflammatie en activatie B-lymfocyten - Cytotoxische T-cellen CD8+: rechtstreeks toxisch voor de cel, zullen cellen doden!  Geïnfecteerde cellen elimineren - Regulerende T- cellen -> imuunrespons limiteren T-cellen herkennen antigenen enkel indien ze gepresenteerd worden door een APC met een MHC Major histocompatibility complex: eiwitten aan opp lichaamscellen -> bindt fragmenten microbe en presenteert aan T-cell Antigeen presenterende cell: bv dendritische cell, macrofaag -> gaat antigen presenteren aan T cell Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie GEEF DE PRIMAIRE EN SECUNDAIRE LYMFATISCHE WEEFSELS/ORGANEN + FUNCTIE (7X GEVRAAGD) GENERATIEVE/PRIMAIRE LYMFATISCHE ORGANEN Hier worden de lymfocyten gemaakt - Thymus: rijping T-cellen - Beenmerg: rijping B-cellen na geboorte (en voor) - Foetale lever: rijping B-cellen voor geboorte Functies - Differentiatie lymfocyten - Selectie en proliferatie - Maturatie SECUNDAIRE/PERIFERE LYMFATISCHE ORGANEN LYMFEVATENSYSTEEM = lymfeknopen verbonden met elkaar door lymfevaten, lopen parallel aan bloedbaan Netwerk van lymfevaten ‘draineert’ en filtreert interstitiële vloeistof, daarna terug in bloedcirculatie→ vocht, afval en antigenen afvoeren naar lymfeknopen plaats waar antigenen verzamelen -> lymfocyten antwoorden hierop Vb. stel wonde aan hand - Micro-organisme via lymfevaten tot drainerende lymfeknopen = eerste die wordt tegengekomen (wondje hand: drainerende lymfeknopen thv oksel) - In drainerende lymfeknopen eerste adaptieve immuunrespons Gevolgen wegnemen lymfeknopen (van bvb klieren in oksel) - Zwelling arm want minder vochtafvoer (lymfevaten drainerende lymfeknopen) - Ook iets meer kans om geïnfecteerd te geraken LYMFEKNOPEN Goed omkapseld orgaantje - Bloedtoevoer via arteriën, bloedafvoer via venen → via circulatie lymfocyten in lymfeknopen  Lymfocyten via high endotheliale venules in/uit bloedbaan naar interne weefsel lymfeknopen  Gespecialiseerd endotheel voor makkelijkere traffic - Via afferente lymfevaten komen antigenen binnen - Blauwe zones aan periferie = follikels: bevatten B-cellen → binnenin lichtere zone = kiemcentrum met prolifererende B- cellen - T-cel zone = T-cellen in zones onder follikels Belangrijk: B en T celen in verschillende zones, hoe weten de cellen naar waar ze moeten gaan? - HEV = speciaal endotheel dat lymfocyten toelaat om in lymfeknopen te gaan - Gele stipjes = B-cel specifieke chemokines (subfamilie cytokines) → chemo-attractief: trekken cellen aan naar plaats waar veel chemokine aanwezig is - Buurt follikels = veel B-cel specifieke chemokine, B-cellen hebben hier receptoren voor: gaan naar plaats met veel chemokines want worden aangetrokken en hebben receptor - In T-cel zone andere chemokines, eerder specifiek voor T-cellen en dendrieten  Waarom ook dendrieten? Dendritische cellen zullen optreden als APC’s → moet in contact komen met T-cel en moet dus in zelfde zone terecht komen MILT Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie = abdominaal orgaan, zeer fel doorbloed Delen milt - Rode pulp: bevat veel bloed in sinussen, hierin veel macrofagen - Witte pulp: sterk georganiseerde regio met veel lymfocyten - Marginale zone: zone tussen rode en witte pulp waar nog wel wat B-cellen zitten maar ook dendritische cellen  Productie IgM’s + APC’s, …  Hier ook gereguleerde migratie van lymfocyten net zoals bij lymfeknopen Functies milt oude - Verwijderen RBC uit circulatie + recycleren ijzer - Vangen en presenteren circulerende antigenen (blood-born antigens)  Bloed dat milt binnenkomt > antigenen eruit gehaald > door macrofagen en dendritische cellen geaccumuleerd in milt - Brug tussen adaptief en aangeboren immuunsysteem - Fagocyten die microben vernietigen Milt essentieel? Nee, we kunnen zonder → bij operatie preventie AB geven want verhoogde gevoeligheid voor infecties Pathologie milt - Splenomegalie = veel RBC, WBC, BP, … worden opgehouden → te weinig circulerende cellen - Hypersplenie = vergroting milt, complicatie van splenomegalie: functionele capaciteit milt neemt toe dus milt vergroot - Hyposplenie = miltfunctie gedaald, verkleinde milt - Sepsis = complicatie hyposplenie, er kan geen voldoende immuunrespons opgewerkt worden om micro-organismen uit de bloedbaan te verwijderen Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie CUTANE IMMUUNSYSTEEM Epidermis: - Aantal immuuncellen aanwezig (cytotoxische T-cellen) → huid niet steriel, aantal commensale microben: om te verhinderen dat pathogenen binnendringen via de huis immuuncellen in epidermis - Epidermale Langerhans cel = dendritische cel, antigeen presenterend - Micro-organismen en andere antigenen via lymfevaten vervoerd door Langerhans cellen > gedraineerd naar regionale lymfeknopen Epidermis: dermis - Aantal kleine bloedvaten + lymfevten - Ook lymfocyten: T-helpercellen - Dermale dendritische cellen: antigenen transporteren bescherming tegen microben van buiten MALT = mucosa associated lympoid tissue Wat houdt het in? - Aggregaten van ingekapseld en niet ingekapseld lymfatisch weefsel: bvb lamina propria en submucosale regio’s - Mucosa bevatten dendritische cellen voor opname, processing en transport van antigenen naar drainerende lymfeknopen - MALT-lymfocyten recirculeren voornamelijk binnen mucosaal systeem → nemen bloedstaal: geen goed beeld van wat er regionaal in bijvoorbeeld GI-stelsel gebeurd Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie Wat houdt het in? - GI-stelsel = GALT - Repiratoire tractus = BALT (bvb amandelen) - Genito-urincaire tractus bescherming tegen microben die via slijmvliezen binnendringen Organisatie: op de foto zien we GALT - Darmepitheel met villi en crypten: mooi afgelijnd door epitheelcellen met lymfocyten  Epitheel zal mucus uitscheiden = barrière tegen microbiële invasie  IEL of intra epitheliale lymfocyten  LPL of lamina propria lymfocyten - Lymfevaten voeren antigenen naar mesenterische lymfeknopen > geactiveerd > effectorplaats - Plasmacellen in lamina propria gaan IgA’s produceren = hoge concentratie - Platen van Peyer: goed georganiseerd lymfeweefsel en follikels met B-cel concentraten + dendrieten met lange uitlopers: scouten het darmlumen op antigenen M cel = gespecialiseerde epitheelcel, in staat om antigenen vanuit lumen te transporteren naar onderliggend lymfatisch weefsel Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie  NF-kB (nucleaire factor kappa B), wat een belangrijke transcriptiefactor is die betrokken is bij het reguleren van genexpressie van Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie ontstekingsmediatoren en cytokines. HOOFDSTUK 2 HOE GAAN FAGOCYTEN MICRO-ORGANISMEN DODEN? WAT IS DE ROL VAN T-CELLEN? WAT IS DE FUNCTIE VAN FAGOCYTEN EN HOE VERVULLEN ZE HUN FUNCTIE? FAGOCYTOSE UITLEGGEN AAN DE HAND VAN EEN FIGUUR HOE ACTIVEREN DE T-CELLEN MACROFAGEN: 5 KERNWOORDEN STELLING: MACROFAGEN BEHOREN TOT AANGEBOREN EN ADAPTIEVE IS: JUIST/FOUT VERKLAAR ADHV FUNCTIES (10X GEVRAAGD) Fagocyten: neutrofielen en monocyten/macrofagen → circuleren en zijn in weefsel aanwezig Functie: - Zullen uit bloedbaan treden om te worden gerekruteerd op plaats van infectie - Zullen hier microben herkennen: door toll like receptoren/nod like receptoren/… - En dan opnemen via endocytose voor intracellulaire doding Toll-like receptoren gaan cytokine aanmaak stimuleren via NF-kB → zorgen voor inflammatie + activeren adaptieve immuunrespons Door de endocytose zullen de macrofagen ook geactiveerd worden om cytokines te produceren: TNF en IL-1 → zorgt ervoor dat endotheel selectines en liganden voor integrinen tot expresse brengt Hierdoor kunnen neutrofielen uit de boedbaan treden en mee fagocyteren Mechanisme fagocytose en intracellulair doden micro- organismen - Microbe bindt aan receptoren fagocyt  Lectinereceptor die op suikerresidu’s microbe kan binden  Beklede microbe van complement pathway wordt beter herkend want ook receptoren voor C3 - Fagocytmembraan zal zich rond microbe sluiten = vorming fagosoom - Intracellulair smelt fagosoom samen met lysosoom (met hydrolytische enzymen) = fagolysosoom Wat gebeurt er in fagolysozoom? - Lysozomische proteases: breken microbiële antigenen af - Inducible nitric oxide synthetase of iNOS: conversie arginine in NO = microbicidaal - Fagocyt oxidase: zal moleculaire zuurstof omzeten in superoxide anionen en vrije radicalen, ROS = oxidatieve burst genoemd = toxisch voor microbe Wat wordt allemaal opgenomen? - Pathogenen - Doden cellen - Aangetast/beschadigd weefsel Fagocyt = opruimen! Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie ROL T-CELLEN (HOOFDSTUK 6) Klassieke activatie macrofagen door Th1 cellen: - Het antigen gepresenteerd door een APC wordt herkend door een naïeve T-cel > T-cel vormt zich om tot T-helpercel of CD4+ cel, meer bepaald een Th1 cel - De effector Th1 cel herkent de antigenen van de geïnfecteerde macrofaag  Hierdoor wordt de T-effectorcel geactiveerd en zal er een CD40-L tot expressie komen, deze kan een interactie ondergaan met CD40 op de macrofaag  Tegelijkertijd zal de T-cel interferon γ of IFN-γ secreteren: dit zal binden met IFN-γ-R op de macrofaag - Deze signalen resulteren in een activatie van de macrofaag  Trigger voor pathways voor synthese ROS, NO en lysozomale proteasen  Productie cytokines van aangeboren IS zoals TNF, IL-1 en IL-12 = stimuleren inflammatie IL 12: Th1 diff -> ifn gamma productie  Verhoogde expressie MHC en co-stimulatoren (B7): trigger voor verdere activatie T-cellen Macrofagen geactiveerd door de klassieke activatie = M1 macrofagen Alternatieve activatie door Th2 cellen - Th2 cellen zullen IL-4 en IL-13 produceren en zo M2 macrofagen activeren - M2 macrofagen zullen IL-10 en TGF-beta vrijstellen: anti-inflammatoire effecten, wondherstel en transforming growth factor fibrose Besluit: er is een zeer nauwe samenwerking tussen de T-cel en de macrofaag om een immuunantwoord te stimuleren Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie EFFECT AANGEBOREN IS OP ADAPTIEVE IS (4X GEVRAAGD) De activering van B-lymfocyten of antigen-specifieke lymfocyten vereist 2 signalen - Signaal 1: binding van microbieel antigen op antigen-receptor → dit is niet genoeg, we hebben een tweede signaal zodanig dat er niet teveel schade kan optreden, is een soort van veiligheid - Signaal 2: moleculen van aangeboren IS die antwoorden op microben en beschadigde cellen → soort co-stimulatie: zal naïeve lymfocyt op deze manier over drempel van activatie krijgen STIMULEREN CEL-GEMEDIEERDE IMMUNITEIT Microben en beschadigd weefsel zullen de dendritische cellen en macrofagen stimuleren om twee types van secundaire signalen te produceren die de T-cellen kunnen helpen activeren - Dendritische cellen zorgen ervoor dat co-stimulatoren tot expressie zullen komen (bvb. B7-1 en B7-2): deze zullen binden op de receptoren CD28 en CTLA4 van de naïeve T-cellen - Dendritische cellen en macrofagen secreteren cytokines zoals IL1, IL2, IL6: deze stimuleren de omzetting van de naïeve T-cel tot effectorcellen Remt activering & proliferatie ? STIMULEREN HUMORALE IMMUNITEIT Wat dan met de B-cellen? Complement activatie is zeer stimulerend: op de B-cellen zitten receptoren die gemaakt zijn voor complement activatie zoals CR2 complement receptor Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie SPECIFICITEIT AANGEBOREN EN ADAPTIEVE IS VERGELIJKEN: BESPREEK MINSTENS TWEE VOORBEELDEN + 3 KERNWOORDEN VERSCHIL TUSSEN RECEPTOREN BIJ ADAPTIEVE EN AANGEBOREN IS (6X GEVRAAGD) Aangeboren IS Adaptieve IS Herkent patronen: Herkent structurele details = antigenen PAMPS of Pathogen Associated Molecular Patterns DAMPS of Damage Associated Molecular Patterns Ongeveer 1000 patronen = gelimiteerder dan Meer dan 107 antigenen: specificiteit gigantisch adaptieve IS groot, groter dan bij aangeboren IS Receptoren die deze patronen herkennen = PRR of Receptoren die antigenen herkennen resultaat van Pattern Recognition Receptors recombinatie gensegmenten Deze receptoren zitten al gecodeerd in het DNA Receptoren specifiek voor structuren die meestal te Receptoren herkennen dus structurele details, maken hebben met binnendringen en overleven meestal niet echt een belangrijke functionele rol pathogenen Heel veel soorten receptoren Eigenlijk maar 2 soorten receptoren, met heel veel variaties erin Verdeling receptoren niet-klonaal Verdeling wel klonaal Hebben we een bepaalde TLR op een monocyt, dan Elke kloon heeft een welbepaalde specificiteit: we zal die identiek zijn op alle monocyten: vele cellen hebben heel veel verschillende klonen, maar in kleine herkennen en reageren op dezelfde microbe hoeveelheden We moeten ze eerst nog gaan proliferen voor ze kunnen reageren Hierdoor snelle reactie maar mindere specificiteit Hierdoor tragere reactie maar hogere specificiteit Reageert altijd op zelfde manier bij herhaalde Reageert steeds efficiënter bij herhaalde ontmoetingen (maar dit wordt nu wel in twijfel ontmoetingen door geheugencellen genomen, toch een soort geheugen maar niet Er is een geheugen hetzelfde als bij adaptieve IS) Kan niet tegen eigen gastheercellen reageren (indien Kan niet tegen eigen gastheercellen reageren (indien wel: auto-immuunziekte) wel: auto-immuunziekten) Komt door: Lymfocyten worden geïnactiveerd of sterven af als ze - Structuren zo ontwikkelt dat ze enkel in contact komen met eigen weefsel microbiële delen herkennen - Sommige PRR’s herkennen wel gastheerstructuren: worden dan ver weg gelokaliseerd van deel dat ze herkennen - Bepaalde regulatorische moleculen zullen immuunreacties tegen eigen weefsel tegengaan Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie WAT ZIJN CYTOKINES, WAT DOEN ZE? (1X GEVRAAGD) In respons op microben geven cellen cytokines af: oplosbare eiwitten met als functie het mediëren van veel immuunreacties en inflammatoire reacties - Kleine eiwitten die met hoge affiniteit binden aan specifieke receptoren van targetcellen - Bevorderen communicatie tussen moleculen = interleukines - Secretie in kleine hoeveelheden als antwoord op externe stimulus - Autocrien, paracrien en endocriene werking Als respons op microbes: dendritische cellen, macrofagen, mastcellen (deze 3 de voornaamste!) en andere cellen > cytokines secreteren > cellulaire reacties aangeboren systeem regelen In adaptieve IS vooral T-helpercellen Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie - Dendritische cellen: IL-12 voor aanmaak NK cellen - NK cellen: IFN-gamma voor aanmaak dendritische cellen - Macrofagen: TNF of tumor necrosis factor + interleukines + chemokines - Chemokines soort cytokines: trekken andere cellen aan - Cytokines kunnen endotheel activeren > WBC beter reageren met endotheel = uit bloedbaan treden Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie GEEF 4 CELTYPES VAN HET AANGEBOREN IS: FUNCTIE + ACTIVATIE CELLEN VAN AANGEBOREN IS EN BESPREEK 1 GRONDIG VERSCHILLENDE COMPONENTEN AANGEBOREN IS BESPREKEN (4X GEVRAAGD) BARRIÈRES EPITHEEL 3 meest gebruikte ingangen lichaam = huid, GI-stelsel en respiratoire stelsel → beschermd door epithelen, we hebben fysische en chemische barrières Fysische barrières = huid + mucosa epitheliale cellen van GI en respiratoir stelsel + keratine Chemische barrières - Speeksel: verschillende antimicrobiële eiwitten - Tranen en zweet: lysozymen zullen microbiële structuren afbreken - Maag: HCl - Vagina: melkzuur Samenvatting rol epithelen: 1. Fysieke barrière voor infecties: verhinderen dat micro-organismen binnen dringen 2. Doden microben dankzij intra-epitheliale lymfocyten (vaak CD8 = cytotoxische cellen) 3. Doden microben door aanmaak antibiotica CELLEN DENDRITISCHE CELLEN = schakel tussen aangeboren en adaptieve immuunsysteem: presenteren antigenen aan T-cellen Reageren op microben door produceren aantal cytokines die 2 hoofdfuncties hebben - Initiëren inflammatie - Stimuleren adaptieve immuunsysteem: hoofdtaak: antigentransport en presentatie Eigenschappen: - Kunnen micro-organismen opnemen maar zijn slecht in staat om ze te doden MEST CELLEN Eigenschappen: - Aanwezig in huid en mucosale weefsels - Worden geactiveerd door binden microbiële producten aan TLR’s of door speciaal antilichaam- afhankelijk mechanisme - Bevatten granules met  Histamine → vaso-dilatatie + verhoogde capillaire permeabiliteit  Proteolytische enzymen: doden bacterie + toxines microbe inactiveren - Sereteren lipiden (prostaglandines en leukotrienen) + cytokines (Tumor Necrosis Factor of TNF) INNATE LYMPHOID CELLS OF ILC’S = lymfocyt-achtige cellen, zien er gelijkaardig uit + voeren gelijkaardige functies uit Cytokine + antilichaam secretie; maar toch snel en gelimiteerde diversiteit van antigen herkenning → dragen bij tot vroege verdediging infecties geen T of B-cel receptor Ze bezitten somatisch herschikte antigenreceptoren maar hebben een gelimiteerde diversiteit: - γδ-T-cellen in epithelia Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie - NK-T cellen: aanwezig in epithelen en lymfoïde organen (herkennen microbiele lipiden gebonden aan klasse 1 MHC-gerelateerde moleculen) - B-1 cellen: peritoneale holte en mucosale weefsels, produceren antilichamen tegen microben en toxines die binnenkomen via darm - Marginale-zone (milt) B-cellen: aan de rand van lymfoïde follikels in milt en andere organen: betrokken in snelle antilichaam responsen tegen suikerrijke bacteriën FAGOCYTEN Worden aangemaakt in grote aantal in beenmerg Functie: worden gerekruteerd op plaats van infectie en zullen hier microben herkennen en opnemen voor intracellulaire doding ⇒ zowel monocyten als neutrofielen kunnen uit bloedbaan treden naar plaats infectie, micro-organisme opnemen en intracellulair doden Soorten fagocyten? - Polymorfonucleairen: neutrofielen - Mononucleairen: monocyten/macrofagen NEUTROFIELEN Worden aangemaakt in beenmerg als reactie op infectie: concentratie stijgt snel Productie gestimuleerd door cytokines zoals CSF’s colony stimulating factor -> stim prod en rijping imuuncel Eigenschappen - Belangrijk bij bacteriële en fungale infecties: linksverschuiving neutrofielen → zo snel zo veel neutrofielen aanmaken dat er meer onrijpe neutrofielen per ongeluk meekomen - Vroege verdedigers, maar leven niet lang dus zullen niet super lang verdedigen - Heel veel neutrofielen in het bloed! - Bevatten ook receptoren voor complement systeem + hoge concentraties aan antimicrobiële stoffen - ook degranulatie en ROS, fagocyten NETs of Neutrofiele Extracellulaire Traps: neutrofiel zal heel web spinnen van fibrillen dat micro-organisme zal afzonderen = minder verspreiding in lichaam MONOCYTEN Eigenschappen: - In veel mindere aantallen aanwezig dan neutrofielen - Leven veel langer (minstens enkele maanden) - Eens ze uit bloedbaan treden naar weefsels of dus extravasatie = omzetting naar macrofagen - Macrofagen 3 functies  Opnemen en vernietigen microben  Opruimen dode cellen en initiëren weefselherstel  Produceren cytokines: induceren en reguleren inflammatie Macrofagen ook belangrijke effectoren in cel-gemedieerde en humorale IS STADIA MATURATIE MONONUCLEAIRE FAGOCYTEN Homeostase, situatie bij volwassenen wanneer er niks aan de hand is, VS bij inflammatie (bovenaan) 1. Monocyt rijpt uit hematopoëtische stamcellen in beenmerg 2. Rijpe monocyt circuleert in bloedbaan Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie 3. Bij infectie: treden uit bloedbaan = omzetting naar macrofaag (monocyt en macrofaag fenotypisch ook verschillend) Bij foetus beetje anders, vorming weefselspecifieke macrofagen (onderaan) 1. In foetale hemapoëtische organen (dooierzak, lever, beenmerg): weefselmacrofaag precursoren (dus niet afkomstig uit normale bloedmonocyten!) 2. Eventueel hebben deze korte passage in bloedbaan 3. Vestigen zich dan ter hoogte van aantal weefsels 4. Resultaat: macrofagen in verschillende organen, hebben verschillende namen a. Hersenen: microgliacellen b. Lever: kupffer cellen c. Long: alveolaire macrofagen d. Milt: sinusoïdale macrofagen ⇒ Allemaal macrofagen die nu weefselspecifieke eigenschappen hebben ⇒ Belangrijk: niet afkomstig uit normale bloedmonocyten! Er kunnen nog altijd recent geactiveerde en gedifferentieerde macrofagen naar deze weefsels gaan indien er een infectie is, maar de macrofagen die we besproken hebben zitten er altijd Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie ACTIVATIE EN FUNCTIE MACROFAGEN Wat gebeurt er als microben/beschadigde cellen worden herkend door aangeboren IS? Binden aan PRR -> macrofagen geactiveerd Klassieke macrofaag activatie: verkrijgen M1 macrofagen 1. Toll-like receptoren gaan cytokine aanmaak stimuleren via NF-B → zorgen voor inflammatie + activeren adaptieve immuunrespons 2. Cytokine IFN-γ gemaakt door bvb andere cellen kunnen ingrijpen op de cytokine receptoren: fagocyt oxidase + induceerbaar NO-synthase = enzymen die ROS-intermediairen en NO maken → beiden dragen bij tot doden micro-organisme 3. Complement receptor bindt met fragment van complement: fagocytose van microben in fagosoom → draagt bij tot doden micro-organisme Fagosoom = samensmelting fagosoom en lysozoom, in lysozoom veel hydrolytische enzymen ⇒ taak macrofagen dubbel doel: enerzijds doden microben + anderzijds sturen en activeren adaptieve immuunsysteem Alternatieve macrofaag activatie: verkrijgen M2 macrofagen → in afwezigheid sterke TLR signaal - Activatie door cytokines IL13 en 4 - Macrofagen zullen vooral dienen voor weefselherstel en terminatie inflammatie Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie NK-CELLEN OF NATURAL KILLER CELLEN Herkennen geïnfecteerde en gestresseerde cellen: gericht tegen veranderende lichaamscellen Ontwikkeling en maturatie door IL-15 FUNCTIES A. NK-cellen zijn cytotoxisch = rol in eliminatie geïnfecteerde en beschadigde cellen → scheiden granules uit > komen binnen bij geïnfecteerde cel > activeren enzymes die apoptose induceren B. Samenwerking macrofagen: tijdens afbraak microbes maken macrofagen IL-12 > activeert NK-cel > NK cel produceert IFN-γ > IFN-γ activeert macrofaag om microbe te doden > … Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie BALANS TUSSEN STIMULEREN INHIBERENDE/STIMULERENDE RECEPTOREN → bepaalt of NK-cel tot doden doelwit cel overgaat NK-cellen oppervlakte moleculen die kunnen reageren met andere lichaamscellen → deze interactie: NK cellen geactiveerd of niet A. Inhiberende receptoren geactiveerd - Gezonde cellen brengen klasse 1 MHC moleculen tot expressie (remember: MHC = presenteerblaadjes op APC’s) - MHC wordt herkend door inhiberende receptoren op NK-cellen - NK cellen zullen dus geen gezonde cellen aanvallen - Gezonde cellen kunnen ook liganden tot expressie brengen voor activerende receptoren maar zullen toch niet aangevallen worden B. Inhiberende receptoren niet geactiveerd - NK-cellen worden geactiveerd door geïnfecteerde cellen - Hierop liganden voor activerende receptoren tot expressie gebracht - Klasse I MHC expressie gereduceerd dus inhiberende receptor niet gebonden - NK cellen actief: doden geïnfecteerde cel af OPLOSBARE ELEMENTEN Cytokines en complement systeem: zie volgende vragen Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOE HERKENT AANGEBOREN IS MICROBEN/ANTIGENEN/PATHOGENEN HOE WORDEN CELLEN AANGEBOREN IS GEACTIVEERD: 4 KERNWOORDEN + UITLEG (7X GEVRAAGD) Het aangeboren IS zal patronen van de pathogenen herkennen: PAMPS of Pathogen Associated Molecular Patterns en DAMPS of Damage Associated Molecular Patterns Deze worden herkend door PRR’s = Pattern Recognition Receptors, ze zullen zo’n 1000 patronen herkennen Twee soorten PRR’s - Cel-geassocieerde  Toll-like receptoren  C-type lectines: lectines zijn suiker bindende eiwitten  Scavenger receptoren  NLR’s of NOD like receptoren -> in cytoplasma  N-formyl methionine receptoren - Oplosbare  Pentraxines: voorbeeld = CRP = C-reactief proteine  Collectines: eiwitten met lectine en collegeen-achtig domein herkennen koolhydraten  Ficolines: eiwitten met fibrinogeen en collegeen-achtig domein PRR’s in aangeboren immuunsysteem: eigenschappen - Detecteren microben en beschadigde cellen - Tot expressie gebracht op fagocyten, dendritische cellen en andere celtypes aangeboren IS - Gelokaliseerd in versch cellulaire compartimenten waar microben/hun producten gevonden worden 3 belangrijke plaatsen waar cel-gebonden receptoren zich bevinden - Extracellulair  TLR zullen zich in membraan bevinden met bindingsdeel extracellulair gericht: herkennen lipiden bacteriële celwand - Cytosolisch  NLR of NOD-like receptoren: herkennen lipiden bacteriële celwand + producten van beschadigde gastheercellen  RLR of RIG-like receptoren: herkennen viraal RNA - Endosomaal  TLR: herkennen vaak nucleïnezuren die heel typisch zijn voor micro-organismen CEL-GEASSOCIEERDE TOLL-LIKE RECEPTOREN = bijzonder belangrijk in stimuleren aangeboren IS + sturen adaptieve IS Intussen 9 TLRs gevonden (links afbeelding) - Aantal bevinden zich op celmembraan en herkennen structurele elementen van gram positieve/gram negatieve bacteriën  Gram positieve bacteriën: herkennen peptidoglycaanlaag door TLR-2  Gram negatieve bacteriën: herkennen LPS door TLR-4 - Aantal bevinden zich in endosomen: herkennen microbiële DNA/RNA sequenties (bvb CpG sequentie) TLR3 DS DNA Functionele resultaat herkenning van bacteriële/virale molecule door toll-like receptor (rechts afbeelding) 1. Receptor-ligand interactie gebeurt 2. Receptor zal signalen geven = intracellulair aantal adaptormoleculen aantrekken 3. Activatie van belangrijke transcriptiefactoren: twee grote pathways Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie PATHWAY 1: NF-KB OF NUCLEAIRE FACTOR KAPPA B 1. Activatie van belangrijke transcriptiefactor NF-B 2. Wordt getransloceerd naar kern 3. Verhoogde expressie van heleboel moleculen die op hun beurt ook effect hebben: bvb aantal cytokines + aantal endotheliale adhesie moleculen + cofactoren 4. Gevolg: acute ontsteking + activatie adaptieve immuunsysteem Adhesie moleculen? Celoppervlakte moleculen essentieel bij cel-cel en cel-extracellulaire matrix contact Cofactoren? Moleculen die lymfocyten mee stimuleren PATHWAY 2: INTERFERON REGULERENDE FACTOREN OF IRF’S 1. Activatie van belangrijke transcriptiefactor IRF 2. Zorgen dat bepaalde eiwitten worden geproduceerd die we type 1 interferonen of IFN alfa en bèta noemen IFN alfa en bèta? Eerst ontdekte cytokines → bevorderen communicatie tussen cellen Waarom naam interferon? Interfereerden met virale infecties, boden bescherming hiertegen = antivirale status MAAR ook nog andere functies NOD-LIKE RECEPTOREN Nod- like recepor = belangrijke cytoplasmatische receptoren Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie In dit voorbeeld kijken naar best gekarakteriseerde NLRP: NLRP-3 = sensor voor bacteriële producten en schadelijke producten zoals kristallen = voelen DAMP en PAMPs (belangrijk om te weten dat het niet alleen getriggerd wordt door micro-organismen maar bvb ook door kristallen!) - Bvb bij afbraak DNA > ontstaan urinezuur = beperkte oplosbaarheid > vormen uraat kristallen > trigger voor NKPR-3 - Andere trigger: cholesterol derivaten bij hoge lipidenspiegel - Extracellulair ATP kan ook aan deze receptoren binden - Verlaagde intracellulaire K+ concentratie - ROS Mechanisme 1. NLRP3 sensor herkent DAMP of PAMP 2. Vormt complex met aantal adaptor eiwitten + caspase-1 (= de inactieve vorm van het protease) → vorming inflammasoom 3. Essentieel aan dit complex? Aantal multiproteïnecomplexen gevormd die caspase-1 gaan activeren tot caspase of intracellulair protease 4. Geactiveerd caspase zal op zijn beurt voorloper-cytokines activeren door ze te knippen (bvb prointerleukine 1) 5. Cytokines zorgen voor inflammatie + pyroptose (vorm van celdood) ⇒ inflammasomen blijken in vele aandoening een rol te spelen Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie ACUTE INFLAMMATOIRE/FASE RESPONS: 4 KENMERKEN EN LEG UIT GEEF INFLAMMATIE IN 5 KERNWOORDEN EN TEKENING (4X GEVRAAGD) Inflammatie is een reactie die ervoor zorgt dat eiwitten, cellen, mediatoren, … van het IS naar de infectiezone zullen migreren Vrijgave Histamine, TNF, prostaglandiden, … = toename lokale bloedflow + meer excudatie plasmaproteïnen Wat gebeurt er nu als er een micro-organisme binnentreedt? 1. Microbe doorbreekt beschermingslaag 2. Dit wordt opgemerkt door cellen aangeboren immuunsysteem: macrofagen, dendritische cellen, mestcellen, … = sentinelcellen 3. Sentinelcellen zullen inflammatoire mediatoren secreteren: cytokines, histamine, prostaglandines, … 4. Cytokines TNF en IL-1 zorgen voor endotheelcelactivatie door aantal moleculen op membraan endotheel tot expressie te brengen = hogere vasculaire permeabiliteit 5. Producten uit plasma kunnen uit endotheel passeren: complement, antilichamen en antimicrobiële eiwitten in weefsel → dragen bij aan doden microben 6. Inflammatoire mediatoren onder andere ook activatie adhesiemoleculen: betere interactie tussen cellen (zie afbeelding 2) 7. Chemokines gaan WBC aantrekken naar plaatsen waar veel chemokines aanwezig zijn → WBC (neutrofielen, …) uit bloedbaan en gaan microben doden ⇒ accumulatie fagocyten = doden micro-organisme Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie AFBEELDING 2: MEER DETAIL Rood = bloedbaan, blauw = weefsel met infectie - We vertrekken van opgenomen micro-organisme door macrofaag - Hierdoor zal macrofaag aantal mediatoren vrijstellen  Belangrijk deel van deze mediatoren = cytokinen  Ook chemokines (ook cytokines? Eigenlijk wel maar worden vaak apart vermeldt) Chemokines zullen zich vaak zetten op proteoglycanen op endotheel: kunnen goede gradiënt vormen = in hoge concentratie aanwezig op endotheel Adhesiemoleculen die tot expressie komen: - Chemokines + cytokines zorgen voor verhoogde expressie selectines We zien WBC in bloedbaan (neutrofiel, monocyt, leukocyt): selectines brengen selectine ligand tot expressie - Chemokines + cytokines zorgen voor verhoogde expressie integrine-ligand op endotheelcellen en integrine witte bloedcellen → integrines zorgen voor stevigere binding In eerste instantie: integrine onder lage affiniteit conformatie WBC met deze integrines interageren met chemokines, selectines en integrine liganden = zwakke binding → WBC rollen over endotheelwand Hoe meer integrines: conformationele verandering naar hoge affiniteitsstatus → ook signaal naar interne structuur cel = cytoskeletveranderingen Maakt uiteindelijk mogelijk dat WBC uit bloedbaan treedt = extravasatie, WBC kan dan bijdragen aan eliminatie microbe We zien ook fibrine: ook stollingscascade in gang gebracht = localiseren of ter plekke houden infectie Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOE VERDEDIGEN WIJ ONS TEGEN VIRALE INFECTIES? Antivirale acties van type I interferonen: 1. Virus-geïnfecteerde cel + dendritische cel: maken type I interferonen aan als antwoord tegen virlae nucleïnezuren 2. Type 1 interferonen werken in op receptoren v geïnfecteerde of gezonde naburige cellen 3. Binding zorgt voor… 1. Inhibitie proteïne via fosforylatie translatie synthese initiatiefactor 2. Inhibitie genexpressie en assembly virions 3. Degradatie van viraal RNA via RNAase DNA 4. Meer lymfocyten in lymfeknopen = verhoogde kans ontmoeting 4. Antivirale status = inhibitie van virale replicatie, cellen resistent tegen infectie via enzymen Binding zorgt ook voor verhogen cytotoxiciteit + meer NK-cellen (MHC1 sterker tot expressie) Cellen geïnfecteerd met virus kunnen worden afgebroken door NK-cellen Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 3 FOTO: BESPREEK (DENDRITISCHE CELLEN IN EPIDERMIS EN DENDRITISCHE CELLEN IN LYMFEKNOOP BENOEMD OP PRENTJE) (1X GEVRAAGD) Wat gebeurt er? - Ontmoeting dendritische cellen en microben: vangen antigenen - Activatie dendritische cel - Migratie naar lymfeknopen - Presentatie antigen aan T-cel A/ Dendritische cellen in huid = Langerhans cellen B/ Dendritische cellen in lymfeknoop voornamelijk te vinden in T-cel zone VEEL SUBPOPULATIES VAN DENDRITISCHE CELLEN 2 belangrijke subpopulaties: - Klassieke dendritische cellen - Plasmacytoïde dendritische cellen Klassieke dendritische cellen - Weefsels (huid + epidermis: Langerhans cellen) - Produceren cytokines: TNF, IL-6, IL-12 en IL-23 (onhouden!) - Induceren T-cel respons tegen antigenen = klassieke MHC Plasmacytoïde dendritische cellen - Weefsels + bloed - Produceren type I interferonen - Antivirale aangeboren immuniteit Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie BESCHRIJF ALLE ANTIGEN PRESENTERENDE CELLEN WELKE MOLECULEN ZIJN BETROKKEN BIJ AF VERWERKING EN PRESENTATIE? Dendritische cellen: - Presenteert antigen aan T-cel - Belangrijkste APC want gelocaliseerd aan ingangswegen microben + meest potente APCs - Waarom zo potent? In staat om naïeve T-cellen te activeren, dit vraagt extra stimuli = door costimulatoren CD28 en B1 B7-1 dat bindt op CD28 Macrofagen: - Presenteert antigen aan T-cel - Effector T-cel zal macrofaag ook helpen en zorgen dat ze beter microben kunnen doden via Th1 en Th2 activ B-cellen: - B-lymfocyten herkennen antigenen - B lymfocyt kan antigen opnemen via fagocytose > afbreken > in stukjes verwerken > presenteren in MHC - Interactie B en T cel zet B-cel ook aan om beter antigenen te maken (T-cellen = T-helpercellen) ⇒ professioneel antigeen presenterende cellen: expressie klasse II MHC (komt subiet terug) Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie FIGUUR VAN PROCESSING EN PRESENTATIE ANTIGENEN DOOR APC’S: SITUEER DEZE PRENT IN CURSUS EN GEEF BELANG IN IMMUNOLOGIE AFBEELDING VAN PROTEÏNE-ANTIGEN VERWERKING BIJ KLASSE II EN KLASSE I MHC: 4 KERNWOORDEN EN BELANG VOOR IS UITLEGGEN (PRINCIPE, GEVOLGEN, …) HOE WORDEN ANTIGEN OPGENOMEN EN GEPRESENTEERD? (3X GEVRAAGD + MCQ) Eerste aspect: hoe gebeurt antigen opname in cel? Tweede aspect: hoe gebeurt antigen processing? Derde aspect: waar gebeurt de MHC-biosynthese? Vierde aspect: hoe wordt MHC-peptide complex geladen? KLASSE 1 PATHWAY: ENDOGENE ANTIGENEN Eerste aspect: we hebben cytosolische proteïnen - Bijvoorbeeld virussen die eiwitten aanmaken in cel - Eiwitten in fagosomen kunnen ook ontsnappen naar het cytosol Tweede aspect: proteïne-antigenen worden verwerkt via proteasome - Proteolyse: ubiquitine proteasome pathway > proteasome breekt ontvouwde eiwitten af tot peptiden - We krijgen peptiden in het cytosol Derde aspect: in ER zullen peptiden associëren met vormende klasse I-MHC - MHC moleculen worden in ER geproduceerd, peptiden ziten in cytosol - Via transportereiwit naar ER = TAP: bindt peptiden in cytosol en brengt ze naar ER (zit op membraan Transporter associated with Antigen Processing ER) Vierde aspect: peptide-MHC complex komt tot expressie op celmembraan - Peptideloading stabiliseert klasse I MHC: transport naar celmembraan, MHC moleculen zonder peptide worden afgebroken in ER - Trasport naar membraan: ER > Golgi > vesikel - Op celmembraan kan dit complex interageren met CD8 leukocyten 1 eiwitantigen kan meerdere peptiden genereren die op andere MHC-moleculen binden Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie KLASSE 2 PATHWAY: EXOGENE ANTIGENEN Eerste aspect: we hebben proteïnen in extracellulaire component - Macrofagen en dendritische cellen: via fagocytose of receptor-gemedieerde endocytose opnemen - B-cellen: microben binden op antigenreceptoren, zo opgenomen Tweede aspect: proteïne-antigenen worden verwerkt in endosoom/fagosoom-lysosoom - Eiwitten in vesikels: endosomen of fagosomen die beide samensmelten met lysozomen - In vesikels afbraak eiwitten door proteolytische enzymen tot peptiden Derde aspect: peptiden binden aan nieuw gesynthetiseerde MHC-2 moleculen in gespecialiseerde vesikels - MHC ook gemaakt in ER: krijgen tijdelijk invariante keten in hun groeve voor stabilisatie = I i  CLIP die echt bindt met peptide-bindinggroeve: op deze manier bindt MHC-II in ER geen peptiden die voor MHC-I bedoelt zijn  Soort staart - Tijdens transport ER > golgi > endosomen/lysosomen: staart van invariante keten aangetrokken tot zure vesikels + in vesikels gedegradeerd = enkel nog CLIP - In vesikels: uitwisseling CLIP met peptiden die binden met hogere affiniteit door HLA-DM eiwit Vierde aspect: transport peptide-MHC complex naar celoppervlak - Peptideloading stabiliseert klasse I MHC: transport naar celmembraan, MHC moleculen zonder peptide worden afgebroken door lysosomale proteases - Op celmembraan kan dit complex interageren met CD4 leukocyten Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie EIGENSCHAPPEN KLASSE I EN II PATHWAY Samenstelling - MHC I: polymorfe alfa keten + bèta-2 microglobuline die niet betrokken is bij peptide binding - MHC II: beide ketens polymorf en betrokken bij peptidebinding Cellen die MHC tot expressie brengen - MHC I: alle cellen die kern bevatten - MHC II: dendritische cellen, macrofagen, endotheelcellen, thymus epitheelcellen B-cellen T-cellen die antwoorden - MHC I: CD8+, cytotoxische cellen - MHC II: CD4+, T-helpercellen Bron van eiwitten - MHC I: cytosolische eiwitten geproduceerd in cel - MHC II: endosomale/lysosomale proteïnen uit extracellulaire omgeving Enzymen belangrijk voor eiwit > peptiden - MHC I: proteases van proteasomen in cytosol - MHC II: endosomale en lysosomale proteases Plaats waar peptiden geladen worden op MHC - MHC I: ER - MHC II: endosomen en lysosomen Cellen die MHC tot expressie brengen - MHC I: TAP - MHC II: Invariante keten en DM Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie AFBEELDING VAN MHC-GENEN, BESPREEK VOORKOMEN + FUNCTIE (TRANSPLANTATIE) AFBEELDING HLA LOCUS (6X GEVRAAGD) MHC-moleculen = membraaneiwitten op APC Functie: presenteren peptiden antigenen aan T-cellen 1.1.1 GENETISCHE ORGANISATIE We hebben een klasse I en klasse II MHC locus - Klasse II MHC locus: MHC-DP, MHC-DQ en MHC-DR = 3 gensegmenten - Klasse I MHC locus: MHC-B, MHC-C en MHC-A = 3 gensegmenten - Tussen klasse I en II niet-polymorfe genen die coderen voor andere eiwitten: complementsysteem en cytokines Genen zijn sterk polymorf: kleine verschilletjes tussen verschillende organismen Eigenschappen belangrijk effect op immuunrespons! 1. MHC genen zijn polymorf: heel onwaarschijnlijk dat twee individuen volledig dezelfde MHC moleculen hebben Wat is het nut dat verschillende individuen verschillende allelen hebben? Er zal altijd wel een individu zijn in de populatie die een antigen kan presenteren met zijn MHC → verzekeren dat populatie elk soort microbe kan handelen want er zal altijd wel iemand een respons kunnen vormen 2. Allelen van beide ouders komen tegelijk tot expressie = co-dominante expressie Maximaliseert hoeveelheid HLA-eiwitten, we hebben zowel de HLA-eiwitten van de vader of moeder dus meer opties 3. Waar komen ze tot expressie? a. Klasse I: op alle cellen met een kern: alle cellen met kern kunnen interageren met cytotoxische T- cellen → cytotoxische cel kan als het moet elke cel aanvallen b. Klasse II: vooral op dendritische cellen, macrofagen en B-lymfocyten = professionele APC’s Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie STRUCTUUR EN FUNCTIE MHC Beide membraaneiwitten die extracellulaire peptide bindingsplaats bevatten Verschillen in subunit samenstelling, maar gelijkaardig in algemene structuur KLASSE I MHC Bestaat uit 2 ketens - Alfa keten = polymorfe keten: transmembraanketen met extracellulair globulair domein (alfa-3) = Ig- 𝛼-keten (polymorf domein of !) immunoglobulinedomein die niet-covalent gebonden is aan Beta 2-microglobuline De 𝛼-keten bestaat uit 3 extracellulaire domeinen, gevolgd door korte transmembranaire en  cytoplasmatische Kan een andere vorm aannemen = vormen peptidebindingsgroef bij alfa-1 en alfa-2 = domeinen 𝛼1 en 𝛼2 domeinen vormen hier polymorf, de peptide-bindende groeve. kunnen ze wat verschillen De ‘vloer’ van deze groeve is de regio die peptiden bindt om te tonen aan T-lymfocyten, De ‘muren’ zijn de regio’s dieWaarom contact metimmunoglobulinedomein? de CD8 T-cel receptor Globulaire structuur die we ook terugvinden bij Daaronder 𝛼-3 domein (bij elkaar antilichamen gehouden door disulfide brug) -> bindt cd8 terugvinden  Ig domein structuur van 100 AZ bij elkaar gehouden door disulfidebrug (vooral groef heeft variaties —> versch MHCs binden versch peptiden) Groeve is klein ->Interageert bindt peptidenmetvan CD88-9 moleculen = cytotoxische T-cellen aminozuren - Voor stabiliteit zal dit binden met invariante Ig keten: gecodeerd buiten MHC ⇒ onderkant peptidebindingsgroef bevat AZ-residu’s die binden met peptidedeeltje van antigen (aard peptiden: 8-11 AZ): relatief kort eiwit bindt in relatief gesloten groeve + bovenkanten binden met T-cel receptor Vooral variatie in deze ketens = onderkant groeve verandert: verschillende MHC moleculen kunnen verschillende peptiden binden KLASSE II MHC Bestaat uit 2 ketens - Beide transmembraanketens: alfa en bèta, elks hebben 2 domeinen - Bevatten beide ook Ig domein: alfa-2 en bèta-2 = niet polymorf + interageert met CD4 moleculen = T- Aminoterminale uiteinden van beide ketens: de 𝛼1 en B1 domeinen vormen een groeve à deze is groothelpercellen genoeg voor peptiden van 10-30 aminoresiduen lang! De - 𝛼2- en B2-domeinen Peptidebindende groeve gevormd door aminoterminale kanten van beide ketens (polymorf) → meer open: peptiden van 10-30 AZ kunnen binden + peptiden met afhangende eindjes receptor ⇒ belangrijk aspect: alfa 3 bindt met CD8. CD8 is een typische molecule voor de cytotoxische T- cel. Beta 2 bindt met de CD4 molecule en die vinden we terug op de helper T cel! Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie Eigenschappen belangrijk effect op immuunrespons! 4. MHC genen zijn polymorf: heel onwaarschijnlijk dat twee individuen volledig dezelfde MHC moleculen hebben Wat is het nut dat verschillende individuen verschillende allelen hebben? Er zal altijd wel een individu zijn in de populatie die een antigen kan presenteren met zijn MHC → verzekeren dat populatie elk soort microbe kan handelen want er zal altijd wel iemand een respons kunnen vormen 5. Allelen van beide ouders komen tegelijk tot expressie = co-dominante expressie Maximaliseert hoeveelheid HLA-eiwitten, we hebben zowel de HLA-eiwitten van de vader of moeder dus meer opties 6. Waar komen ze tot expressie? a. Klasse I: op alle cellen met een kern: alle cellen met kern kunnen interageren met cytotoxische T- cellen → cytotoxische cel kan als het moet elke cel aanvallen b. Klasse II: vooral op dendritische cellen, macrofagen en B-lymfocyten = professionele APC’s MHC-restrictie: T-cellen kunnen enkel reageren op cel-geassocieerde antigenen → we kunnen wel intracellulaire microben herkennen 2 pathways: toch reageren op zowel antigenen van binnen als buiten de cel (maar moeten wel altijd in cel komen) A/ Antigenen in cytoplasma > MHC-I pathway > herkenning door CD8+ cytotoxische T-cellen: geïnfecteerde cellen worden gedood CD8+ differentieert naar CTL of cytotoxische T-cellen: cellen afdoden B/ Antigenen extracellulaire microben > endocytose opgenomen in macrofagen en B-cellen > MHC-II pathway > herkenning door CD4+ T-helpercellen (niet effectief tegen intracellulaire microben) - Macrofagen stimuleren om gefagocyteerde microben te doden - B-cellen activeren om antilichamen aan te maken tegen microben - Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 4 IGM TEKENEN + BESPREEK DE STRUCTUUR EN DE FUNCTIES ( 6X GEVRAAGD) STRUCTUUR - Het bestaat uit 4 polypeptide ketens bestaande uit 2 zware ketens en 2 lichte ketens  De zware ketens zijn verbonden aan elkaar  De lichte ketens zij verbonden aan de zware  Zware ketens identiek, lichte ketens identiek - De zware keten heeft 4 constante domeinen (CH1-4) en een variabel domein (VH) - De lichte keten heeft 1 constant domein (CL) en 1 variabel domein (VL) - Elk domein is opgevouwen door een disulfidebrug en noemen we de Ig domeinen De variabele regio’s zijn altijd de meest N-terminale domeinen Bevatten 3 hypervariabele regio’s = CDR’s of Complementary Determining Regio’s, ze zijn complementair aan de antigenen die ze herkennen Hinge regio: zorgt ervoor dat de Fab regio’s onafhankelijk van elkaar kunnen bewegen. Antilichamen zijn bifunctioneel - Antigenbindend: ze hebben 2 Fab of antigenbindende domeinen waarmee antigenen gebonden kunnen worden - Effectorfuncties: Fc of het constante deel staat in voor de effectorfuncties en kan niet binden met antigenen IgM wordt uitgescheiden als een pentameer: 5 antilichamen verbonden via de J-keten of de junctionele keten = zo groot dat het niet door endotheel en weefsels kan dringen, het circuleert in het plasma We vinden ze als monomeer terug aan het oppervlak van rijpe, naïeve B-cellen FUNCTIE (HOOFDSTUK 8) Het zal een van de eerste antilichamen zijn die wordt aangemaakt bij een infectie - Het activeert het complement via de klassieke pathway - Naive B-cel receptor TEKENING Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie IGG TEKENEN + BESPREEK DE STRUCTUUR EN DE FUNCTIES (6X GEVRAAGD) STRUCTUUR - Het bestaat uit 4 polypeptide ketens bestaande uit 2 zware ketens en 2 lichte ketens  De zware ketens zijn verbonden aan elkaar  De lichte ketens zij verbonden aan de zware  Zware ketens identiek, lichte ketens identiek - De zware keten heeft 3 constante domeinen (CH1-3) en een variabel domein (VH) - De lichte keten heeft 1 constant domein (CL) en 1 variabel domein (VL) - Elk domein is opgevouwen door een disulfidebrug en noemen we de Ig domeinen De variabele regio’s zijn altijd de meest N-terminale domeinen Bevatten 3 hypervariabele regio’s = CDR’s of Complementary Determining Regio’s, ze zijn complementair aan de antigenen die ze herkennen Antilichamen zijn bifunctioneel - Antigenbindend: ze hebben 2 Fab of antigenbindende domeinen waarmee antigenen gebonden kunnen worden - Effectorfuncties: Fc of het constante deel staat in voor de effectorfuncties en kan niet binden met antigenen IgG komt voor als monomeer Er zijn 4 structurele subtypes met allemaal andere effectorfuncties FUNCTIE (HOOFDSTUK 8) Wat zijn de functies? - Neutralisatie van microben en toxines: AL blokkeren penetratie door epitheel, binding aan de cel en binding van het toxine aan de receptor - Opsonisatie: IgG bindt aan antigen microbe en Fc wordt dan herkend door Fc’gamma’RI van fagocyten - Antilichaam-afhankelijke cellulaire cytotoxiciteit door NK-cellen: IgG bindt aan antigen van microbe en Fc regio wordt herkend door Fc’gamma’RIII van NK-cellen - Neonatale immuniteit: IgG kunnen worden doorgegeven door de placenta > lange halfwaardetijd - Activatie complement systeem via klassieke pathway - FB inhibitie op B-cel activatie Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie TEKENING Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie IGA TEKENEN + BESPREEK DE STRUCTUUR EN DE FUNCTIES (2X GEVRAAGD) STRUCTUUR - Het bestaat uit 4 polypeptide ketens bestaande uit 2 zware ketens en 2 lichte ketens  De zware ketens zijn verbonden aan elkaar  De lichte ketens zij verbonden aan de zware  Zware ketens identiek, lichte ketens identiek - De zware keten heeft 3 constante domeinen (CH1-3) en een variabel domein (VH) - De lichte keten heeft 1 constant domein (CL) en 1 variabel domein (VL) - Elk domein is opgevouwen door een disulfidebrug en noemen we de Ig domeinen De variabele regio’s zijn altijd de meest N-terminale domeinen Bevatten 3 hypervariabele regio’s = CDR’s of Complementary Determining Regio’s, ze zijn complementair aan de antigenen die ze herkennen Antilichamen zijn bifunctioneel - Antigenbindend: ze hebben 2 Fab of antigenbindende domeinen waarmee antigenen gebonden kunnen worden - Effectorfuncties: Fc of het constante deel staat in voor de effectorfuncties en kan niet binden met antigenen IgA is het meest voorkomende antilichaam Er zijn 2 structurele subtypes Het komt voor in de gesecreteerde vorm: voornamelijk als dimeer = 2 antilichamen verbonden via J keten of junctionele keten (maar ook monomeer en trimeer) FUNCTIE (HOOFDSTUK 8) Mucosale immuniteit: secretie van IgA in het lumen van het GI-stelsel of ademhalingsstelsel om microben en toxinen te neutraliseren Actief transport voor epitheelcellen door IgA-specifieke Fc-receptor TEKENING Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie T- EN B-CEL ONTWIKKELING (ZEKER REPERTOIRE VERNOEMEN) 5 KERNWOORDEN (7X GEVRAAGD) + WAT/WELK MECHANISME ZORGT VOOR HET GROTE REPERTOIRE BIJ MAMMALIA HOE KOMT DAT ER EEN SPECIFIEK IMMUUNANTWOORD KAN GEGEVEN WORDEN AAN ENORM VEEL VERSCHILLENDE MICRO-ORGANISMEN (4X GEVRAAGD) We hebben een enorm immuun repertoire: heel veel lymfocyten die andere antigenen gaan herkennen Hoe kunnen we met onze beperkte genenset zo’n repertoire ontwikkelen? RIJPING LYMFOCYTEN Rijping B-cellen in beenmerg, T-cellen in thymus 1. Stamcel = pluripotent, kan oneindig prolifereren in alle richtingen > multipotente progenitoren = enkel nog differentiëren in bepaalde richtinge, = lymfatische progenitoren a. Op bepaald moment groeifactor-gemedieerd commitment = groeifactoren bepalen in welke richting de cel zal evolueren + initiatie vorming receptor (genherschikking) bv IL 7 2. Hematopoëtische progenitoren B en T-cellen (Pro B en Pro T cellen) zullen prolifereren 3. Brengen receptor tot expressie op membraan = pre-antigene receptor, dan hebben we Pre B en Pre T cellen a. Receptor: zware keten (indien we B-cellen hebben) of een bèta kenen (indien we T-cellen hebben) b. Bevat ook invariante keten = structuur die tot expressie komt op Pre-antigen receptor stabiel tot expressie te brengen Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie c. Cellen slagen er niet in om pre-receptor tot expressie te brengen? Celdood = selectie cellen die pre-antigen receptor kunnen expressen 4. Cel heeft pre antigen receptor: verdere proliferatie > tweede keten komt tot expressie a. Ontstaan lichte keten bij B-cellen of alfa-keten bij T-cellen b. We krijgen dus volledige receptor c. Cellen slagen er niet in om receptor tot expressie te brengen? Celdood 5. Positieve en negatieve selectie, heeft te maken met feit dat er maar 1 soort receptor op elke cel zit a. 1 receptor per cel wordt in stadia ervoor eigenlijk al bepaald, er is een mechanisme waardoor dat eens een receptor is gevormd er geen andere receptoren tot expressie komen b. Waarom selectie? Wanneer er een sterke herkenning is bij lichaamseigen antigenen dan wordt cel vernietigd via apoptose want gevaarlijk c. Positieve selectie: cellen kunnen microbiële peptiden herkennen gepresenteerd door MHC- moleculen op APC’s → we hebben liefst matig-zwakke herkenning d. Negatieve selectie = eliminatie cellen die eigen eiwitten herkennen of die MHC te hard herkennen (onafhankelijk van het gebonden peptide) 6. Gedifferentieerde effector lymfocyten: kunnen effectorfuncties uitvoeren ⇒ 1, 2 en 3 in beenmerg/thymus, rest in bloedbaan/perifere lymfoïde organen/weefsel en 4 Stamcellen, pro-lymfocyten en pre-lymfocyten geen antigen nodig Bij positieve/negatieve selectie eigen antigenen belangrijk > we moeten af van degene die eigen antigenen te sterk herkennen, degene die geen MHC herkennen ook niet nuttig Rijpe cel in periferie: vreemde antigenen ontmoeten  Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie PRODUCTIE DIVERSE ANTIGEENRECEPTOREN KIEMLIJNORGANISATIE VAN ANTIGEN RECEPTOR GENLOCI Vorming functionele genen die coderen voor B en T-cel antigen receptoren geïnitieerd door somatische recombinatie van gensegmenten die coderen voor variabele regio’s receptoren → diversiteit! In hematopoëtische stamcellen en vroege lymfoïde progenitoren loci of dus gensegmenten voor: - Ig zware (H) keten en lichte (x) keten (2 soorten lichte ketens: kappa en gamma) - TCR alfa en bèta keten ⇒ Verschillende variabele gensegmenten en paar constante gensegmenten: tussen de V en C regio’s zitten er korte sequenties = diversiteits (D) en joining (J) genen Enkel zware keten en TCR bèta-keten bevatten D gensegmenten, rest van genen komen wel overal voor Gescheiden gensegmenten kunnen niet coderen voor functionele receptoren → ze moeten bij elkaar gebracht worden zodanig dat lymfocyten kunnen gaan rijpen Exons = coderende gekleurde delen, introns = coderen niet, grijs SOMATISCHE RECOMBINATIE EN EXPRESSIE In lymfocyten recombinatie genen: in elke kloon gaan er andere gensegmenten herschikken Voorbeeld voor Ig zware keten leader variable, diversity , joining, constant (c mu) gwn lezen 1. We vertrekken vanuit kiemlijn DNA 2. Somatische recombinatie tussen random 1J en 1D segment: tussenliggende DNA wordt weggeknipt en de twee segmenten liggen vlak naast mekaar → we krijgen een gefuseerd DJ-complex 3. Dan recombinatie random 1V en DJ-segment: tussenliggende DNA wordt weggeknipt en de twee segmenten liggen vlak naast mekaar → we krijgen een gefuseerd VJD-complex 4. VDJ-gen ondergaat transcriptie en we krijgen een primair mRNA transcript met een VDJ-gen en wat verder ook alle C-fragmenten a. Gebeurt door VDJ recombinase 5. Door mRNA processing: gerecombineerde deel zal in contact komen met constant deel, in dit geval Cμ = zwarte keten van IgM → we krijgen μmRNA, het mRNA voor IgM 6. Als dit vertaalt wordt in eiwitketen krijgen we een IgM zware keten ⇒ we zien dat dit verschilt in het variabele deel naar gelang welke genen samenkwamen: we krijgen andere eindresultaten We zien ook dat er zich CDR regio’s bevinden in het V-domein = regio’s die contact maken met antigen → komen voor op plaats van recombinatie ! Lichte keten loci hebben geen D-segment: V recombineert rechtstreeks met J-segment Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOE KRIJGEN WE UITEINDELIJK ZOVEEL DIVERSITEIT? Hier zien we aantallen aan gensegmenten gekend bij de mens - Combinatoriale diversiteit: we vormen heel veel verschillende klonen gewoon door de VDJ-segmenten op verschillende manieren te combineren → is wel gelimiteerd door hoeveelheid beschikbare V, D en J segmenten - Junctionele diversiteit: telkens bij stappen recombinatie kunnen er een aantal nucleotiden weggehaald/toegevoegd worden → draagt enorm bij aan diversiteit Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie 1.1.2 RIJPING EN SELECTIE VAN B-CELLEN RIJPING B-CEL (in beenmerg) 1. Hematopoëtische stamcellen of HSC: kiemlijn DNA 2. Pro-B: beginnen met recombinatie van Ig zware keten genen: D naar DJ a. Enkel cellen die een Ig µ-zware keten eiwit kunnen maken worden geselecteerd > worden Pre- eiwitten 3. Grote Pre-B: V omzetten naar VDJ: pre B-cel receptor bestaat uit een membraan gebonden Igμ eiwit gebonden aan 2 ondersteunende lichte ketens 4. Kleine Pre-B: initiatie van de lichte keten genrecombinatie: V naar VJ 5. Onrijpe B: assembleren een complete IgM receptor 6. Mature B: op rijpe B-cel zowel IgD als IgG, maturatie door co-expressie met IgD Lymfocyten: enige cellen waarin zo’n herschikkingen kunnen gebeuren → komt omdat ze RAG of recombinatie activatie gen bevatten = cruciale sleutelenzymes SELECTIE MATURE B-CELLEN Positief: expressie volledig antigenreceptor Negatief - Onrijpe B-cel bindt aan antigenen in beenmerg met hoge affiniteit = herexpressie van VDJ- recombinase = additionele VJ-recombinatie voor lichte keten - Herkenning in beenmerg meestal zelf-herkenning = niet goed VERSCHILLENDE B-CEL POPULATIES Bij volwassenen: B-cellen aangemaakt in beenmerg Bij foetus: - B1-cellen: gemaakt in lever, hebben IgM op membraan + membraanmerker CD5 - B2-cellen: klassieke B-cellen, beenmerg afgeleid  Rijpen folliculair of marginaal uit Opmerking: we zeiden dat er maar 1 soort receptor per cel kon zijn, maar op foto IgM en IgD: we bedoelen eigenlijk dat er op 1 cel maar 1 soort specificiteit kan zitten: variabele regio moet identiek zijn Bij T-cellen geen verschillende klassen dus wel 1 soort Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie RIJPING EN SELECTIE VAN MHC-RESTRICTED T-CELLEN RIJPING T-CELLEN T-cel progenitoren migreren van beenmerg naar thymus waar de rijping zich verder zet 1. HSC > lymfatische progenitor 2. Dubbel negatieve Pro-T cell: betekent dat deze CD4 en CD8 negatief is: kan nog alle kanten uit (helpercel, cytotoxische cel) 3. Evolueert naar Pre-T cel wanneer T-cel receptor wordt aangemaakt: dit wilt zeggen dat erin de bèta keten iets is herschikt a. Ook invariante keten: vooral extra stabiliteit aan bèta keten 4. Evolueert naar dubbel positieve onrijpe T-cel = heeft volledig herschikte T-cel receptor, staat vast Dubbel positieve onrijpe T-cel vindt in thymus heel wat thymus-epitheliale cellen = cellen die gekenmerkt worden door heel veel expressie MHC2: worden eigenlijk allemaal getoond aan zich ontwikkelende T-cellen DOEL: lichaamseigen antigenen herkennen SELECTIE T-CELLEN Positieve selectie - Zwakke herkenning MHC II molecule - Zwakke herkenning MHC I molecule Negatieve selectie - Geen herkenning MHC moleculen - Sterke herkenning MHC moleculen ⇒ apoptose Zwakke herkenning = signaal tot uitrijping - MHC II molecule: positieve selectie CD4 - MHC I molecule: positieve selectie CD8 Operking: er bestaan naast T-helpercellen en cytotoxische cellen ook gamma-delta cellen: receptor bestaat uit gamma delta keten Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie WAT GEBEURT ER INTRACELLULAIR NA T -CEL ACTIVATIE, WELKE MOLECULEN KOMEN HIERVOOR BIJ EN WAT IS HET? Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie WELKE ANDERE MOLECULEN BUITEN TCR ZIJN TE VINDEN OP T -CELLEN Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 5 HOE VERDEDIGEN AL ONS TEGEN PATHOGENEN? Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie IgG - Neutralisatie van microben en toxines: AL blokkeren penetratie door epitheel, binding aan de cel en binding van het toxine aan de receptor - Opsonisatie: IgG bindt aan antigen microbe en Fc wordt dan herkend door Fc’gamma’RI van fagocyten - Antilichaam-afhankelijke cellulaire cytotoxiciteit door NK-cellen: IgG bindt aan antigen van microbe en Fc regio wordt herkend door Fc’gamma’RIII van NK-cellen - Neonatale immuniteit: IgG kunnen worden doorgegeven door de placenta > lange halfwaardetijd - Activatie complement systeem via klassieke pathway - FB inhibitie op B-cel activatie IgA Mucosale immuniteit: secretie van IgA in het lumen van het GI-stelsel of ademhalingsstelsel om microben en toxinen te neutraliseren Actief transport voor epitheelcellen door IgA-specifieke Fc-receptor IgM: Het zal een van de eerste antilichamen zijn die wordt aangemaakt bij een infectie - Het activeert het complement via de klassieke pathway IgE: immuniteit tegen heminthen + mast cel degranulatie (hypersensiviteit) Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie COSTIMULATIE? KLINISCH BELANG? (2X GEVRAAGD) Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 6 LEG T HELPERCELLEN UIT + FUNCTIE T -HELPERCELLEN (3X GEVRAAGD) GEEF ALLE TYPES T-HELPERCELLEN, WAT IS HET GROTE VERSCHIL TUSSEN DE TWEE: ILLUSTREER BELANG IN FARMACIE (2X GEVRAAGD) T-helpercel 2 en folliculaire T-helpercel behoren tot dezelfde groep aangezien ze samen interageren met B- cellen. De overige niet. Weer al die T helpercellen uitleggen zoals hieronder maar nog wel extra toevoegen hoe T-helpercel gelinkt is met de B-cel: Nl. ze zullen de B-cellen beïnvloeden. Vaak zijn het de T-cellen die in de lymfeknopen blijven. Ze maken dat de B- cellen een welbepaald type van Ig aanmaken. IL-4 gaat IgE producties stimuleren en eventueel ook IgG4 prodcuties (subpopulatie van IgG). Dus Th2 zal de IgE productie stimuleren. P 72 van 2 de SV T HELPERCELLEN HETEROGENE GROEP? WAAR/ONWAAR? 3 KERNWOORDEN (1X GEVRAAGD) De 3 kernwoorden: HETEROGEEN of INFlAMMATIE of INFECTIE – CYTOKINEN – VIER of SUBPOPULATIE De T-helpercellen zijn op functioneel vlak inderdaad heterogeen. We kunnen ze opdelen in verschillende subpopulaties en dit op basis van de cytokinen die ze produceren. We kunnen ze opdelen in 4 subpopulaties. We hebben T-helpercel 1, 2, 17 en de folliculaire T-helpercel. De T-helper 1 cel produceert het interferon gamma (definiërende cytokine). Inteferon-gamma beïnvloedt de macrofagen. Op deze manier kunnen de macrofagen de intracellulaire pathogenen vernietigen. Natuurlijk kan het ook fout lopen door bv een chronische activatie van de macrofagen na een infectie. Hierdoor kan er een auto-immuun ziekte of chronische inflammatie optreden. Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie De T-helper 2 cel synthetiseert een set van cytokinen waaronder IL-4, -5 en -13. Deze interleukinen zullen de eosinofielen gaan activeren. Eosinofielen zijn een subpopulatie van de granulocyten en zullen geactiveerd worden bij een worminfectie. Ze bevatten granulen die gebruikt worden bij het afdoden van de worm. Niet enkel de eosinofiel zal geactiveerd worden door deze interleukines. Ook de macrofaag is een doelwitcel en wordt op een andere manier geactiveerd. Wanneer de Th2 cel te fel geactiveerd wordt, treden er allergische reacties op De T-helper 17 cel produceert het interleukine 17. Naast IL-17 wordt ook IL-22 aangemaakt. Doelwitcellen van het IL-17 zijn de neutrofielen. De neutrofielen zullen in staat zijn om de fungi en extracellulaire bacteriën te fagocyteren. Naast fagocytose gaan de cytokines ook neutrofielen aantrekken naar de plaats van infectie en gaan ze inflammatie opwekken. De neutrofielen worden hier geactiveerd door de cytokines. Het kan hier ook fout lopen waardoor er een chronische inflammatie kan optreden. De folliculaire T-helpercellen blijven in de perifere lymfatisch vaten en interageren met de B-cellen. Ze maken IL- 21 aan, maar ook andere cytokines. B-cellen zijn hun doelwit en ze zullen op deze manier bijdragen tot de antilichaamproductie. Ze zullen niet enkel betrokken zijn bij de cellulaire immuniteit, maar ook bij de humorale immuniteit. Het speelt een centrale rol in de verdediging. Antilichaamproductie zal kwantitatief als kwalitatief ondersteund worden door deze cellen. Ook hier kan er iets fout lopen, wat bijdraagt tot een pathologische aandoening. Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 7 ISOTYPESWITCH: WAT IS HET, WANNEER GEBEURT HET? IMMUNOLOGISCH NUT? HOE GAAT MEN BEPALEN DAT DIT NIET KLOPT? WAT IS DE V-REGIO BIJ ISOTYPESWITCH (8X GEVRAAGD) Voor AL is de zware keten bepalend voor bij welke klasse het AL behoort: IgA, IgG, IgE, IgM verschillen namelijk van elkaar in structuur van zware keten Oorspronkelijk zal B-cel IgM aanmaken en deze zal dan nog tot de andere soorten moeten worden omgevormd Vorming antilichamen - Activatie van de B-cel zonder enige hulp van de T-cel zal aanleiding geven tot IgM = belangrijke rol bij complementactivatie - Indien B-cel geactiveerd is met hulp van de T-cellen zullen er bepaalde cytokines en CD40L (L = liganden) geproduceerd worden die bepalen welke klasse AL er tot stand zal komen  Cytokine IFN-gamma geeft aanleiding tot IgG (functies zie vraag bij H4)  Cytokine IL-4 geeft aanleiding tot IgE = immuniteit tegen heminthen + mast cel degranulatie (hypersensiviteit)  Cytokinen ter hoogte van mucosale oppervlakten zoals BAFF en TGF-beta zullen resulteren in secretie IgA B-cell activating factor en transforming growth factor-beta Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie Welk moleculair mechanisme zit nu achter deze switch? Switch recombination Een isotype-switch is een proces waarbij B-cellen de soort immunoglobuline veranderen die ze produceren, terwijl ze hetzelfde antigeen blijven herkennen. Dit proces vindt plaats tijdens de ontwikkeling van B-cellen na hun Bij de rijping activatie van door B- antigeen. een cellen, hebben we de VDJ herschikking gehad. Het variabele domein is al gevormd. Bij de rijping van de B-cellen, voor er antigen herkenning is, hebben we een VDJ herschikking: nu zijn er een De verandering aantal coderendevindt plaats in sequenties hetconstante voor constante domeinen gedeelte (Fc) van de en deze zwareafgewisseld worden keten van het antilichaam, door terwijl het switch regio’s variabele gedeelte (dat het antigeen herkent) hetzelfde blijft. ErEffectorenfuncties is een knipping vanvantussenliggend het immuunsysteem DNA zodatactiveert zonderkrijgen we codering de specificiteit voor eenvoor het antigeen bepaald te geen Ig’X’. Er is veranderen. wijzigingDit in biedt functionele diversiteit aan antilichamen, waardoor het immuunsysteem effectiever kan reageren op de variabele delen. Isotype switch heeft geen invloed op binding met het antigeen. verschillende soorten ziekteverwekkers. Isotype-switches worden gereguleerd door specifieke cytokines -> bepaalt Welk welke Ig’X’ gevormd wordtgeactiveerd transcriptiefactor is afhankelijk van het signaal wordt recombinatie van switch regios waardoor juiste C regio tot expressie komt NUT VOOR IMMUNOLOGIE? Het is een gerichte recombinatie want gestuurd door cytokine en ze maakt mogelijk dat een zelfde antigeen bindende regio als IgM worden aangemaakt of als IgG of als IgE, afhankelijk van de signalen van de T- helpercellen. Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie AFFINITEITSMATURATIE: GEEF 5 KENMERKEN EN LEG UIT FOTO AFFINITEITSMATURATIE: ZEGGEN WAT ER OP DE FOTO GEBEURT + UITLEGGEN PRINCIPE 4 KERNWOORDEN PUNTMUTATIES AL (10X GEVRAAGD) In het variabele deel, dat reageert met het antigen, is er een verhoogde frequentie van mutaties = random mutaties waardoor we hogere/lagere affiniteitsantilichamen gaan maken Vroeg in de immuunrespons worden er lage affiniteitsantlichamen geproduceerd. Tijdens de kiemcentrum reacties treedt er somatische mutatie op van de Ig genen en is er een selectie voor gemuteerde B-cellen met hoge affiniteit antigen receptoren. Dit resulteert in de productie van antilichamen met een hoge affiniteit voor hun antigen. Door overlevingssidgnalen aan bepaalde B-cellen te geven zullen enkel de hoge affiniteitsantilichamen behouden blijven Belangrijk: het zijn puntmutaties waardoor we geen hele wijziging gaan hebben in de specificiteit maar een affiniteitswijziging folliculaire zones van lymfenknoop Waar treedt affiniteitsmaturatie op? In kiemcentra van lyfmatische follikels Dit betekent dat de immunologische reactie al een tijdje bezig is – hierdoor Ag sterk verminderd in aantal en daarom moeten B-cellen een hogere affiniteit hebben: ze zullen nog beter kunnen binden met al de overblijvende antigenen die ook weggewerkt moeten worden Enkel B-cellen met hoge affiniteitsantilichamen op het membraan krijgen de kans om binding aan te gaan met het antigen dat op de folliculaire dendritische cel wordt gepresenteerd B-cellen met hoge affiniteit kunnen binden met antigen dat op dendritische cel voorkomt Binding van B-cel aan folliculaire dendritische cel: geeft overlevingssignalen en maakt dat er opnieuw interactie kan zijn met fillcul Sommige van de geactiveerde B-cellen migreren naar de follikels om kiemcentra te vormen, waar ze prolifereren en hierdoor krijgen ze mutaties in hun Ig V domeinen. Deze B-cellen produceren antilichamen met verschillende affiniteiten voor het antigen. Follikulaire dendritische cellen presenteren het antigen, en B-cellen die het antigen herkennen worden geselecteerd om te overleven. B-cellen gaan ook aan het antigen binden, het verwerken en het presenteren aan de follikulaire helper T-cel in het kiemcentrum. Signalen van de follikulaire helper T-cel zorgen voor de overleving van de B-cel. Telkens er meer antlichamen worden geproduceerd, daalt de hoeveelheid antigen, zodat enkel B-cellen met hoge affiniteitsreceptoren met het antigen kunnen binden, en geslecteerd worden om te overleven. Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 8 COMPLEMENT: ACTIVATIE EN REGULATIE HOE HELPT COMPLEMENT SYSTEEM ADAPTIEVE IS EN HOE IS HET NIET TEGEN EIGEN GASTHEER ANTIGENEN (8X GEVRAAGD) Grote groep plasmaeiwitten: verzameling circulerende en membraangebonden eiwitten belangrijk bij bescherming tegen microben + AL gemedieerde weefselbeschadiging ACTIVATIE COMPLEMENT: VROEGE STAPPEN Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie Deze stap kan op 3 manieren geïnitieerd worden: Eerst spontane hydrolyse -> splitst in C3a en C3b -> covalent aan opp microbe bv sachariden etc 1. Alternatieve pathway - Aan oppervlak microben kan een circulerend C3 eiwit covalent gaan binden - Hierdoor wordt een deel van het eiwit afgesplitst zodanig dat C3b overblijft bij de microbe  Afbraakproducten C3 zijn normaal gezien ontstabiel, maar door de binding tussen het microbiële eiwit is het wel stabiel en wordt het niet verwijderd  Covalente C3b eiwit is een ankerplaats voor factor B: door vasthechting factor B op C3b zal er een stukje van factor B verwijderd worden = ontstaan factor Bb  C3b + Bb: C3 convertase - C3 convertase zorgt ervoor dat C3 moleculen gesplitst worden in C3a en C3b - Deze geknipte C3b zal covalent binden aan de microbe: we krijgen het C5 convertase - C5 convertase zal C5 knippen in C5a en C5b 2. Klassieke pathway Geactiveerd door Ag-AL binding - IgG/IgM gaat een binden aan met een antigen op een microbe - Dit AL-Ag complex kan eiwit C1 activeren - C1 zal proteasen C4 en C2 kunnen splitsen naar C4b en C2a - C4b bindt covalent aan de microbe en C2a zal hiermee complexeren = vorming C3 convertase - Vanaf C3 convertase gevormd wordt gebeuren dezelfde stappen als in de klassieke pathway 3. Lectine pathway - Mannose bindend lectine associeert met protease dat in staat is om C4 en C2 te knippen in C4b en C2a - Door binding mannose bindend lectine aan mannose van microbe: mannose bindend lectine geactiveerd: C4 en C2 wordt geknipt in C4b en C2a en gecomplexeerd = vorming C3 convertase - Vanaf C3 convertase gevormd wordt gebeuren dezelfde stappen als in de klassieke pathway Alternatieve en lectine pathway = aangeboren immuniteit Klassieke pathway = adaptieve immuniteit met IgG/IgM ACTIVATIE COMPLEMENT: LATE STAPPEN Nu zullen er geen knippingen meer gebeuren, enkel nog complexaties C5a is afgeplitst en kan zorgen voor inflammatie; we gaan nu verder in uitleg met complex dat achterblijft Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie Het complex dat ontstaat nadat C5 is afgeknipt (dus C3b, Bb, C3b met daarop C5b) maakt dat eiwitten van het complement met elkaar kunnen complexeren op de microbiële membraan De overige componenten (C6, C7, C8) zullen sequentieel ook binden tot een complex aangedreven door C5b → finale proteïne C9 zal het complex polymeriseren waardoor een transmembraankanaal zal ontstaan Kanaal/complex uit C5-C9 = membrane attack complex of MAC genoemd Dit kan ervoor zorgen dat er water en ionen in de cel kunnen binnentreden wat de microbe kan vernietigen Let op: dit principe is enkel effectief tegen microben die dunne celwanden hebben en weinig of geen glycocalyx FUNCTIES COMPLEMENT SYSTEEM C3b = opsonisatie + fagcytose Microbe bedekken met C3b: microbe beter herkend door fagocyten want deze hebben C3b receptoren > snelle ingestie en afbraak door fagocyten na coating = opsonisatie C5a C3a en C3b: inflammatie Chemo-attractant voor leukocyten + Activator endotheelcellen en mestcellen Promoten beweging leukocyten en plasma-eiwitten in weefsels = inflammatie MAC: cytolyse MAC in celmembraan microbe zal zorgen voor een storing van de permeabiliteit waardoor we een osmotische lyse krijgen: ionen en water naar binnen gebracht, bacterie zal opzwellen en openbarsten Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie REGULATIE COMPLEMENT SYSTEEM/HOE IS COMPLEMENTSYSTEEM NIET TEGEN EIGEN GASTHEERCELLEN Cellen van zoogdieren: regulatoire eiwitten die complement activatie inhiberen > voorkomen complement- schade aan gastheercellen: uit elke familie 1 voorbeeld kunnen geven 1. Oplosbare factoren - AL is gecomplexeerd met antigen waardoor C1q kan binden met AL-Ag complex - Dit zorgt voor activatie proteasen C1R en C1S - C1 inhibitor, een serpine, is een regulerend eiwit en maakt dat de proteasen C1R en C1S niet actief kunnen worden - C1R en C1S zouden normaal zorgen voor initiatie klassieke pathway via C1, nu niet - Lichaamseigen cellen hebben dus de C1 INH, indien men dit niet heeft > overmatige complementactivatie en vasculaire verandering = oedeem Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie 2. Celmembraan gebonden factoren - C3 convertase wordt gevormd - Ter hoogte van lichaamseigen cellen bevindt zich een molecule = decay-accelerating factor of DAF DAF verbreekt binding van Bb aan C3b en ook binding van C4b aan C2a = blokkage C3 convertase formatie = blokkeren alternatieve en klassieke pathway - Factor niet aanwezig? activatie convertase thv lichaamseigen cellen Lichaamseigen cellen hebben dus DAF en C1 INH maar microben niet! HOE ACTIVEERT HET ADAPTIEVE IS B-cel en AL productie stimulatie via alternatieve route - Proteolyse van C3b geeft C3d - C3d bindt op CR2 op T-cel = stimulatie - Complement activatie is zeer stimulerend: op de B-cellen zitten receptoren die gemaakt zijn voor complement activatie zoals CR2 = tweede signaal dat B-cel nodig heeft om geactiveerd te worden Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie EEN BABY VAN ENKELE MAANDEN IS AL MEERDERE KEREN OPGENOMEN GEWEEST IN HET ZIEKENHUID VOOR INFECTIES, DE DOKTER WILLEN DE C3 BEPALEN WAT IS DIT EN WAAROM ZOU HET NUTTIG KUNNEN ZIJN? HOE DIAGNOSE STELLEN? (3X GEVRAAGD) WAT IS HET? C3 is een complementeiwit, een tekort aan C3 resulteert in een verhoogde vatbaarheid voor bacteriële infecties die op jonge leeftijd fataal kunnen zijn Het afweersysteem werkt niet optimaal waardoor het lichaam niet of niet voldoende in staat om infecties te voorkomen of te bestrijden De meeste complementdeficiënties worden veroorzaakt door een foutje op het erfelijke materiaal, dus op de genen. HOE DIAGNOSE STELLEN? De activiteit van complement en de individuele factoren worden in bloed gemeten. Het meten van de activiteit kan in ieder ziekenhuis plaatsvinden. De bepaling van de losse factoren kan niet in elk ziekenhuis gedaan worden en vindt plaats in een beperkt aantal laboratoria. Indien een tekort wordt gevonden, wordt in 2e instantie bloed afgenomen voor DNA-onderzoek om te kijken of een afwijkend gen aan te tonen is. Ook worden de familieleden getest. WAAROM IS HET NUTTIG? Geen idee. Het eventueel testen op een auto-immuunziekten? Of het testen op de aanwezigheid van een bacterie die resistent is tegen het complementsysteem. Maar een baby ontwikkelt over de jaren heen pas een adaptief immuunsysteem dus het moet ‘geholpen’ worden (DENK IK) Vaccin geven of AB als preventie, IG geven, complement therapie ` Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie HOOFDSTUK 9-11 IMMUNODEFICIËNTIES: LEG UIT EN BESPREEK DE GROEPERING (1X GEVRAAGD) = aandoeningen veroorzaakt door ontoereikende immuun-antwoorden. Niet noodzakelijk erfelijk. Kan ook verworven worden. We kunnen verschillende types onderscheiden. 1) Congenitale immuundeficiëntie = aangeboren Bv. Leukocyt adhesie deficiëntie type 1 - Functioneel defect: defecte leukocyt adhesie op endotheliale cellen en migratie in weefsel gelinkt aan afgenomen of afwezige expressie van bèta-2 integrinen: recurrente bacteriële en fungale infecties. - Mechanisme defect: mutaties in de coderende genen voor de bèta keten (CD18) of bèta-2 integrines. 2) Verworven immuundeficiëntie = verworven door een virus/therapie/orgaanverwijdering/… bv. HIV infectie - Depletie van CD4+ helper T-cellen. Bv. bestraling en chemotherapie - Afname beenmergprecursoren - Verminderde aanmaak van leukocyten Bv. immuunsupressiva = immuunsysteem onderdrukken (bv na een orgaantransplantatie) - Depletie of functionele verslechtering van lymfocyten Bv. Verwijderen milt - Verminderde fagocytose van microbe. Het is normaal de waakhond van de circulatie wat betreft infecties. Extra: AIDS = Aqcuired immunodeficiency syndrome De deficiënties kunnen we onderscheiden obv hun eigenschappen 1) We hebben deficiënties van de B-cellen - Afwezigheid of gereduceerde follicles en kiemcentra in de lymfoïde organen. - Gereduceerde serum Ig levels en dan hebben we een risico op - biogene (= ettervormende bacteriële infectie) - bacteriële. De bacteriële infecties staan hier centraal. - virale infectie (mogelijk omdat viruspartikeltjes zich gaan uitscheiden als ze van de ene cel naar de andere cel zullen springen. AL gaan dan kunnen binden met het virus. Ze gaan het virus niet kunnen afdoden, maar wel de verspreiding kunnen tegenhouden) 2) We hebben deficiënties van de T-cellen - verminderde ontwikkeling van T-cel zones in de lymfatische organen - gereduceerde DHT reacties (Delayed Type Hypersensitivity) tov veel voorkomende antigenen. - Verminderde T-cel proliferatieve respons tov mitogenen - Defecten T-cellen → geen goede proliferatie Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie En dan hebben we risico op/last van - Virale infecties - Intracellulaire microbiële infecties - Kankers minder bestreden/gevoeligheid voor bepaalde kankers neemt toe 3) Deficiënties in het aangeboren immuunsysteem bv complementdeficiëntiesyndroom - Variërend, afhankelijk van welk component van uw aangeboren immuunsysteem deficiënt is. 4) SCID = Severe Combined Immunodeficiency → zowel humorale als cellulaire immuniteit is aangetast. Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie IEMAND KRIJGT EEN WESPENSTEEK, NA EEN TIJDJE OPGEZWOLLEN LIPPEN, JEUK IN DE KEEL: WELK IMMUNOLOGISCH PROCES EN WAT IS BEHANDELING? (1X GEVRAAGD) Dit is een voorbeeld van een allergie. Het is een voorbeeld van een anafylaxis. Het is een ernstige, levensbedreigende, veralgemeende of systemische overgevoeligheidsreactie die snel optreedt en fataal kan zijn. De symptomen die tot anafylaxis behoren zijn: rash (jeukige), lage bloeddruk en keelzwelling. bronchoconstrictie Het kan een immunologische reactie zijn. Het kan IgE afhankelijk zijn, maar ook IgE onafhankelijk. Bij beide reacties spelen de mestcellen een belangrijke rol. Zij gaan degranuleren en een aantal vasoactieve stoffen vrijgeven die een hele cascade van vasodilatatie in gang zullen zetten. Hier zal het IgE afhankelijk zijn. Als iemand gestoken wordt door een wesp, kan die persoon een reactie doen op het insectengif. Het enzym dat hier verantwoordelijk voor zal zijn is phospholipase A. Bij een plotse opkomende allergie door een wespensteek is een epi pen om zo adrenaline toe te dienen (IM;) als je weet dat de persoon een zware allergie heeft voor wespen. Een behandeling die wordt toegepast is immunotherapie met insectengif. Epi pen : vasoconstrictie bloedvaten -> verhoogt bloeddruk , verwijding luchtwegen ( ademen) , minder zwelling P.A : breekt fosfolipiden af -> afgifte arachidonzuur -> prostaglandine + leukotrienen productie Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie IMMUUNTOLERANTIE, WAT IS DIT EN HOE ONTSTAAT HET? AFBEELDING OVER TOLERANTIE EN ONTSTAAN AUTO-IMMUUNZIEKTEN HOE PROBEERT LICHAAM AUTO-IMMUUNZIEKTEN TE VOORKOMEN? (4X GEVRAAGD) Wat is het? We reageren niet tov eigen antigenen, maar we zijn ook tolerant tegen goedaardig bacteriën, de commensalen/microbioom. Daarentegen gaan we geen immuun antwoord opwekken. De goedaardige bacteriën zijn vaak afgescheiden van ons immuunsysteem in de darm, omdat ze zich in het lumen bevinden. En meeste immuun-cellen gaan zich in de lamina propria bevinden. Er is nog heel wat te leren over waarom die goedaardige bacteriën goed getolereerd worden. Is belangrijke groep van antigenen die we goed tolereren. Er is nog een groep van antigenen die we tolereren, meer specifiek door de vrouwen nl. de zwangere vrouw die de paternale antigenen moet tolereren. Bv als het een jongetje is, moet het lichaam eraan wennen omdat het nieuwe soort antigenen zijn. Men heeft onderzoek gedaan naar herhaalde miskramen wat daar aan de basis kan liggen en men heeft een idee dat daar de immunologische tolerantie misschien een probleem kan zijn. We zijn tolerant tegen onze eigen antigenen, commensalen en tegen de foetale antigenen, vnl. van de paternale. =afwezigheid van een adaptief immuun-antwoord tov bepaalde antigenen, geïnduceerd door blootstelling van lymfocyten aan deze antigenen. Hoe ontstaat het? 2 types tolerantie: - Centrale tolerantie: wat er gebeurt in de primaire of generatieve lymfatische organen. Dat zijn de thymus en het beenmerg. o We hebben gezien dat bij ontwikkeling van lymfocyten dat wnr zij hun eigen antigen herkennen dat de cel in apoptosis kan gaan o wat bij B-cellen gebeurt is receptor editing ▪ er is een herschikking van Ig-receptor. ▪ Wanneer de resulterende B-cel receptor eigen Ag herkent, dan kan lichte keten terug een andere herschikking doen zodanig dat in het geheel er terug een B-cel receptor komt die een ander antigeen herkent. ▪ B-cel krijgt opnieuw tweede kans door receptor te wijzigen. o Andere mogelijkheid is dat een immature lymfocyt die eigen Ag herkent, zich gaat ontwikkelen tot regulerende T-lymfocyt. En de regulerende T-cellen zijn CD4 positief. Ze gaan naar de perifeer waar ze antwoorden van andere T-cellen gaan onderdrukken. Wanneer er toch een T- cel zou uitgegroeid zijn en die zou reageren tegen eigen antigenen, gaat die die dus onderdrukken. - Perifere tolerantie: in de periferie kan het zijn dat lymfocyten rijpen die hun antigeen niet hebben gezien in centrale thymus maar uiteindelijk in de periferie wel een lichaamseigen antigeen tegenkomen waartegen ze niet mogen reageren. o Cel kan functioneel inactief worden OF o cel gaat apoptosis ondergaan OF o ze is in staat om te antwoorden op antigeen, maar wordt ze onderdrukt door regulerende T- cel. Hanne Gagroo Examenbundel Immunologie TOLERANTIE IN DE T-CELLEN Centrale T-cel tolerantie: - negatieve selectie in thymus: sterke affiniteit van T-cel receptor voor peptide MHC in thymus dan gaat T-cel apoptosis ondergaan. - T-cellen kunnen ook gewoon verder matureren tot CD4 + regulerende T-cellen die typisch immuun- antwoorden van andere cellen gaan onderdrukken. via IL10 en TGFB Perifere T-cel tolerantie: - Herkenning hier zal niet resulteren in een normale activiteit waarbij er cellen ontwikkeld worden met een effectorfunctie. Aan de cellen hangen er geen co-stimulatoren. T-cellen gaan wel eigen antigen zien, maar het mist signaal 2. Er komen nl. te weinig co-stimulatoren tot expressie. APC heeft geen B7 -> niet op CD28 - Regulerende T-cel gaat actief onderdrukken is een tweede optie hier. - Inductie apoptose T-c