Selbstmoleküle HLA oder MHC - Ruhr
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Grundlagen der Immunologie 5. Semester - Dienstags 11.15 Uhr Ruhr-Universität Bochum, HMA 20 MHC, Immunologische Synapse, T-Zell-Programmierung und Transplantation Albrecht Bufe www.ruhr-uni-bochum.de/homeexpneu Selbstmoleküle HLA oder MHC 1 MHC I - T-Zellrezeptorkomplex Zellmembran a3 b2-Mikroglobulin MHC I a1 a2 Peptid TCR CD3 CD3 e g d e Zellmembran APZ Intrazelluläres Antigen (Virus) T-Zell-Peptide MHC 1 T-Zelle 2 Peptide des MHC MHC I MHC II MHC I - Peptide Peptide werden über unveränderliche und variable Kontaktstellen stabil an die MHC-Moleküle gebunden Teilweise gefaltetes MHC I a Kette bindet an Calnexin bis ß2-Mikroglobulin bindet MHC I a:ß2 Komplex löst sich von Kalnexin, bindet einen Komplex aus ChaperonProteinen (Calreticulin, Erp57) und bindet an TAP via Tapsin. Figure 5-6 part 1 of 2 3 TAP leitet ein Peptid weiter, dass an MHC I bindet und dessen Faltung vervollständigt. Dieses MHC I löst sich von TAP und wird exportiert. Zytosolische Proteine werden von Proteasomen (große multikatalytische Proteasen) zu Peptidfragmenten degradiert Figure 5-6 part 2 of 2 MHC II - T-Zellrezeptorkomplex Zellmembran a2 b2 a1 b1 MHC II Peptid D3 TCR CD3 CD3 e g D4 d e Zellmembran 4 APZ Extrazelluläres Antigen T-Zell-Peptide MHC 2 T-Zelle Antigen wird in ein intrazelluläres Vesikel aufgenommen In frühen Endosomen mit neutralem pH sind die Proteasen inaktiv. Figure 5-7 part 1 of 2 5 Ansäuerung der Vesikeln aktiviert die Proteasen zur Degradierung der Antigene in Peptidfragmente Vesikel mit Peptiden fusionieren MHC II Figure 5-7 partenthaltenden 2 of 2mitVesikeln. „Invariant chain“ (Ii) formt einen Komplex mit MHC II, blockiert die Bindung von Peptiden und miss-gefalteten Proteinen. Ii wird in einem sauren Endosom gespalten, lässt kurze Peptid-Fragmente zurück, CLIP, die immer noch an MHC II gebunden sind. Figure 5-10 part 1 of 2 6 Das endozytierte Antigen wird im Endosom ebenfalls zu Peptiden fragmentiert, CLIP-Peptide blockieren die Bindung der Antigen-Peptide. HLA-DM bindet an MHC II, dadurch Freisetzung von CLIP. Jetzt können andere Peptide, sprich AntigenPeptide binden. Transport des MHC II zur Zellmembran. Figure 5-10 part 2 of 2 Peptide an MHC II MHC I 7 Verteilung der MHC-Expression Gewebe MHC I MHC II T-Zellen +++ +++ B-Zellen +++ +++ Makrophagen +++ ++ Andere APZ +++ +++ Thymusepithelzellen +++ +++ Neutrophile +++ - ++ - - - Alle kernhaltigen Zellen Erytrozyten Gene des Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) auf dem Chromosom 6 8 Wie viele MHC-Moleküle besitzt ein Mensch? Antigen a-Kette a-Kette b 2-Mikroglobulin b-Kette MHC I MHC II Wie viele MHC-Moleküle besitzt ein Mensch? Polymorphismus Polygenie Beides 9 Immunologische Synapse Die Immunologische Synapse Adhäsions Moleküle T Zelle TCR CD4 CD28 MHC:Peptid 10 Die Aktivierung der T-Zelle ist von der Affinität der Bindung an MHC –Komplex abhängig ! a2 b2 a2 MHC II CD4 D1 a1 b2 MHC II b1 a1 b1 D2 D3 TCR TCR CD3 CD3 e g d D4 e CD3 CD3 e g d e Immunologische Synapse Dendritische Zelle IL-12 Spezifische Aktivierung Adhäsion ICAM1 a B7 LFA1 CD28 ICAM1 b MHC II B7 TCR a Kostimulation CD4 CTLA4 – Und: OX40L ICOSL CD40… LFA1 b Adhäsion T-Zelle 11 Das war noch nicht kompliziert genug! Kostimulatorische Moleküle APZ • TNF - T Zelle TNF-R Familie CD40 CD30 • CD28 - CD40 Ligand CD30 Ligand und und.... B7 Familie CD28 ICOS B7.1 und B7.2 ICOS Ligand und und.... • SLAM Familie... Kostimulatorische Moleküle Manche sind konstitutiv exprimiert: z. B. CD28 auf T Zellen Manche werden induziert nach Aktivierung: ... und vermitteln positive Signale z. B. CD30, OX40 auf T Zellen z. B. CD40 auf dendritischen Zellen ... oder vermitteln negative Signale z. B. CTLA-4 auf T Zellen 12 T Zell Aktivierungs Signale Dendritische Zelle ..und Zytokine ICOSL ICOS B7 CD40 CD40L CD28 T-Zelle Immunologische Synapse und T-Zellen Co-stim. Cytokine milieu MHC-TCR IL-12 (DC1), IFN-a (pDC2) DC1 CD40, CD80 Th1 + T-naive kurz oder hohe Affinität IL-10 (DC1) DC2 CD86, OX40L, ICOS-L Th2 + lang T-naive oder niedrige Affinität IL-10 (DC1), IFN-a (pDC2) DC1 + Treg T-naive 13 Efffektor Zellen Th1 Zelluläre Abwehr, Inflammation T-naive Th2 Humorale Abwehr, Inflammation Treg Toleranz, Anti-inflammation T-naive T-naive T-Zellsubtypen und Funktionen Tc1-Zelle Cytotoxine Th1-Zelle Cytokine TNFRezeptor TNFRezeptor Virusinfizierte Zelle Th2-Zelle CD40 Intrazelluläre Bakterien Antigen-spezifische B-Zelle 14 T-regulatorische Zellen Treg T-naive IL-10 und TGFß Inhibition Th1 Th2 Th17 Zellen IL-1ß/TGFß/IL23 Th17 T-naive IL-17, IL-21 und IL22 Neutrophiler Granulozyt 15 Der Beginn einer Immunantwort (Beispiel: Antikörper Antwort) • Antigen-spezifische CD4 T Helfer Zellen werden auf dendritischen Zellen aktiviert – MHCII Antigen-Präsentation durch Dendritische Zelle • Aktivierte T Helfer Zellen aktivieren antigen-spezifische B Lymphozyten – MHCII Antigen-Präsentation durch B Zelle PROBLEM! • Höchstens jeder 10 000ste Lymphozyt erkennt das Antigen! • Wie können seltene aufeinander passende Zellen miteinander interagieren? 16 LÖSUNG! • Spezielle Treffpunkte, an denen sich Antigen, Dendritische Zellen, T Helfer Zellen und B Lymphozyten treffen Lymphozyten-Rezirkulation durch die LYMPHKNOTEN Transplantation 17 Transplantationen werden unterschieden in: • Autolog (das selbe Individuum) • Syngen (genetisch identische Individuen, z.B. eineiige Zwillinge) • Allogen (nicht verwandte Individuen) • Xenogen (verschiedene Spezies) Anzahl der Organ-Transplantationen in der EU 2008 und 2009 9152 8959 Verstorbene Organ- spender 779 756 Pancreas- transplanta- tionen 1418 1293 Lungen- trans- plantationen 2090 2011 Herztrans- plantationen 6687 6551 Lebertrans- plantationen 17886 17198 Nierentrans- plantationen 0 2000 4000 6000 8000 10000 2008 12000 14000 16000 18000 20000 2009 18 HLA-Typisierung nach: • • • • • Locus, Allelgruppe, Allelnummer, Polymorphismus im Exon Polymorphismus im Intron oder der flankierenden Region HLA-Typisierung mit StandardAlloantikörpern von mehrfach schwangeren Müttern im Lymphozytotoxizitätstest: 19 Ergebnis einer HLATypisierung Screening nach HLA-Antikörpern mit dem Zytotoxizitätstest: Ähnliches Verfahren wie bei der HLA-Typisierung, hier nur Verwendung von Zell Panels mit bekanntem HLATyp zum Austesten von Emfängerseren. HLA-A3 Komplement Zytolyse HLA-B27 Keine Zytolyse Empfänger hat HLA-A3 Antikörper 20 Crossmatchtestung: Zellen oder Gewebe DNA Extraktion Zugabe der spezifischen HLA Primer Polymerase-Ketten Reaktion zur Vermehrung der DNA Gel-Elektrophorese 21 Abstoßreaktionen Primäre Abstoßreaktion CD4/Th1 CD8/Tc1 Dauer: Ca. 15 Tage Fremdorgan präsentiert Fremd-MHC 22 CD4/Th1 CD8/Tc1 Perforin 1 Granzym Fas-Ligand Organabstoßung Sekundäre Abstoßungsreaktion (nach zweiter Transplantation) CD4/Th1 CD8/Tc1 Dauer: ca. 6-8 Tage Fremdorgan präsentiert Fremd-MHC 23 Host-versus-graft- Reaktion Spender Emfänger CD4/Th1 CD8/Tc1 Graft-versus-host- Reaktion Spender CD4/Th1 Emfänger CD8/Tc1 CD4/Th1 CD8/Tc1 Perforin 1 Granzym Fas-Ligand Organabstoßung 24 Nebenhistokompatibilitätsantigene CD4/Th1 CD8/Tc1 Dauer: ca. 60 Tage Fremdorgan präsentiert spezifische, fremde Peptide über verwandtes MHC Hyperakute Abstoßungsreaktion Dauer: Minuten bis Stunden Antikörper sind aus einer früheren Sensibilisierung schon vorhanden 25
