Selbstmoleküle HLA oder MHC

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1 Grundlagen der Immunologie 5. Semester - Dienstags Uhr Ruhr-Universität Bochum, HMA 20 MHC, Immunologische Synapse, T-Zell-Programmierung und Transplantation Albrecht Bufe Selbstmoleküle HLA oder MHC 1

2 MHC I - T-Zellrezeptorkomplex Zellmembran b2-mikroglobulin a3 MHC I a1 a2 Peptid CD3 TCR CD3 e d g e Zellmembran APZ Intrazelluläres Antigen (Virus) T-Zell-Peptide MHC 1 T-Zelle 2

3 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 Figure 5-6 part aus Chaperon- 1 of 2 ß2-Mikroglobulin bindet MHC I a:ß2 Komplex löst sich von Kalnexin, bindet einen Komplex Proteinen (Calreticulin, Erp57) und bindet an TAP via Tapsin. 3

4 Zytosolische Proteine werden von Proteasomen (große Figure multikatalytische 5-6 part 2 of 2 Proteasen) zu Peptidfragmenten degradiert TAP leitet ein Peptid weiter, dass an MHC I bindet und dessen Faltung vervollständigt. Dieses MHC I löst sich von TAP und wird exportiert. MHC II - T-Zellrezeptorkomplex Zellmembran a2 b2 MHC II a1 b1 Peptid e CD3 d TCR CD3 g e D3 D4 Zellmembran 4

5 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

6 Ansäuerung der Vesikeln aktiviert die Proteasen zur Degradierung der Antigene in Peptidfragmente Vesikel mit Peptiden fusionieren mit MHC II enthaltenden Vesikeln. Figure 5-7 part 2 of 2 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

7 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 Antigen- Peptide binden. Transport des MHC II zur Zellmembran. Figure 5-10 part 2 of 2 Peptide an MHC II MHC I 7

8 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

9 Wie viele MHC-Moleküle besitzt ein Mensch? Antigen a-kette b 2 -Mikroglobulin a-kette b-kette MHC I MHC II Wie viele MHC-Moleküle besitzt ein Mensch? Polymorphismus Polygenie Beides 9

10 Immunologische Synapse Die Immunologische Synapse T Zelle Adhäsions Moleküle TCR CD4 CD28 MHC:Peptid 10

11 Die Aktivierung der T-Zelle ist von der Affinität der Bindung an MHC Komplex abhängig! a2 b2 a2 b2 MHC II D1 CD4 MHC II a1 b1 a1 b1 D2 CD3 TCR CD3 D3 CD3 TCR CD3 e d g e D4 e d g e Immunologische Synapse IL-12 Dendritische Zelle Adhäsion ICAM1 LFA1 B7 Spezifische Aktivierung CD28 a MHC II b TCR CD4 B7 CTLA4 ICAM1 LFA1 Und: OX40L ICOSL CD40 Kostimulation a b Adhäsion T-Zelle 11

12 Das war noch nicht kompliziert genug! Kostimulatorische Moleküle APZ T Zelle TNF - TNF-R Familie CD40 CD40 Ligand CD30 CD30 Ligand und und... CD28 - B7 Familie CD28 B7.1 und B7.2 ICOS 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

13 T Zell Aktivierungs Signale Dendritische Zelle ICOSL B7 CD40..und Zytokine ICOS CD28 CD40L T-Zelle Immunologische Synapse und T-Zellen Co-stim. Cytokine milieu MHC-TCR DC1 DC2 DC1 IL-12 (DC1), IFN-a (pdc2) CD40, CD80 + kurz T-naive oder hohe Affinität IL-10 (DC1) CD86, OX40L, ICOS-L + lang T-naive oder niedrige Affinität IL-10 (DC1), IFN-a (pdc2) + T-naive Th1 Th2 Treg 13

14 Efffektor Zellen T-naive Th1 Zelluläre Abwehr, Inflammation T-naive Th2 Humorale Abwehr, Inflammation T-naive Treg Toleranz, Anti-inflammation T-Zellsubtypen und Funktionen Tc1-Zelle Th1-Zelle Th2-Zelle Cytotoxine Cytokine TNF- Rezeptor TNF- Rezeptor CD40 Virusinfizierte Zelle Intrazelluläre Bakterien Antigen-spezifische B-Zelle 14

15 T-regulatorische Zellen T-naive Treg IL-10 und TGFß Inhibition Th1 Th2 Th17 Zellen IL-1ß/TGFß/IL23 T-naive Th17 IL-17, IL-21 und IL22 Neutrophiler Granulozyt 15

16 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 ste Lymphozyt erkennt das Antigen! Wie können seltene aufeinander passende Zellen miteinander interagieren? 16

17 LÖSUNG! Spezielle Treffpunkte, an denen sich Antigen, Dendritische Zellen, T Helfer Zellen und B Lymphozyten treffen Lymphozyten-Rezirkulation durch die LYMPHKNOTEN Transplantation 17

18 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 Verstorbene Organ- spender Pancreas- transplanta- tionen Lungen- trans- plantationen Herztrans- plantationen Lebertrans- plantationen Nierentrans- plantationen

19 HLA-Typisierung nach: Locus, Allelgruppe, Allelnummer, Polymorphismus im Exon Polymorphismus im Intron oder der flankierenden Region HLA-Typisierung mit Standard- Alloantikörpern von mehrfach schwangeren Müttern im Lymphozytotoxizitätstest: 19

20 Ergebnis einer HLA- Typisierung Screening nach HLA-Antikörpern mit dem Zytotoxizitätstest: Ähnliches Verfahren wie bei der HLA-Typisierung, hier nur Verwendung von Zell Panels mit bekanntem HLA- Typ zum Austesten von Emfängerseren. HLA-A3 Komplement Zytolyse HLA-B27 Keine Zytolyse Empfänger hat HLA-A3 Antikörper 20

21 Crossmatchtestung: Zellen oder Gewebe DNA Extraktion Zugabe der spezifischen HLA Primer Polymerase-Ketten Reaktion zur Vermehrung der DNA Gel-Elektrophorese 21

22 Abstoßreaktionen Primäre Abstoßreaktion CD4/Th1 CD8/Tc1 Dauer: Ca. 15 Tage Fremdorgan präsentiert Fremd-MHC 22

23 CD4/Th1 CD8/Tc1 Organabstoßung Perforin 1 Granzym Fas-Ligand CD4/Th1 Sekundäre Abstoßungsreaktion (nach zweiter Transplantation) CD8/Tc1 Dauer: ca. 6-8 Tage Fremdorgan präsentiert Fremd-MHC 23

24 Spender Host-versus-graft- Reaktion Emfänger CD4/Th1 CD8/Tc1 Graft-versus-host- Reaktion Spender Emfänger CD4/Th1 CD8/Tc1 CD4/Th1 CD8/Tc1 Organabstoßung Perforin 1 Granzym Fas-Ligand 24

25 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