hematopoeza

HEMATOPOEZA
PODSTAWY IMMUNOLOGII 2009
dr hab. Nadzieja Drela
dr Ewa Kozłowska
MIEJSCA RÓŻNICOWANIA KOMÓREK
UKŁADU ODPORNOŚCIOWEGO
PODCZAS ŻYCIA PŁODOWEGO
WORECZEK ŻÓŁTKOWY
WĄTROBA PŁODOWA
PO URODZENIU
*SZPIK KOSTNY I GRASICA
RÓŻNICOWANIE
KOMÓREK W
SZPIKU KOSTYM
LT-HSC
POTENCJAŁ
DO SAMOODNOWY
W TRAKCIE CAŁEGO
ŻYCIA ORGANIZMU
ST-HSC
MPP
CLP
CMP
B/MΦ
bipotent
GMP
Pro T
Pro NK
MEP
Pro B
Meg
progenitor
T
NK
B
LINIA LIMFOIDALNA
MΦ
Meg
Ert
Gr
LINIA MIELOIDALNA
Wg. Annu.Rev.Immunol. 2003 21:759
LT-HSC
Lin-sca-1+c-kit+Thy-1-/lo IL7R-Flt3-CD34+Mac1-
ST-HSC
Lin-sca-1+c-kit+Thy-1lo IL7R-Flt3+CD34+Mac1lo
MPP
Lin-sca-1+c-kit+Thy-1- IL7R-Flt3+CD34+Mac1lo
CLP
CMP
Wg. Annu.Rev.Immunol. 2003 21:759
CLP
CMP
Lin-sca-1lo c-kitlo Thy-1- IL7R+
Flt3+CD34+CD27+CD43+TdT+
Lin-sca-1-c-kit+Thy-1- IL7RFlt3-CD34+CD16+
B/MΦ
bipotent
B220-CD19+
CD24+CD43+
AA4.1+IL7R+
Pro NK
NK1.1+IL2R+
Pro T
Lin-
B220+CD19+CD24+
CD43+AA4.1+IL7R+
CD44+c-kit+Thy1lo
IL7R+ CD34+
Lin-Sca1-c-kit+Thy1IL7R-CD34+CD16lo
Meg
progenitor
Lin-Sca1+c-kit+Thy1IL7R-CD34loCD16loCD9+
grasica
T
GMP
Lin-c-kit+
Thy1-L7RCD34+CD16+
Pro B
CD4-/loCD25-
MEP
NK
B
LINIA LIMFOIDALNA
MΦ
Meg
Er
Gr
LINIA MIELOIDALNA
Wg. Annu.Rev.Immunol. 2003 21:759
Udział czynników transkrypcyjnych w różnicowaniu
NATURE 2000,Vol 404 :193
UDZIAŁ CYTOKIN W RÓŻNICOWANIU
A.K.ABBAS,A.H.LICHTMAN ,,Cellular and Molecular Immunology”2003
RÓNICOWANIE KOMÓREK IN VITRO
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
RÓŻNICOWANIE KOMÓREK IN VITRO
CFU-GEMM
BFU-E
CFU-GM
Pre-B
RÓŻNICOWANIE LIMFOCYTÓW B
ETAPY
RÓŻNICOWANIA
LIMFOCYTÓW B
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
WYBRANE CECHY PRZECIWCIAŁ
-108-109 specyficzności antygenowych
-łańcuchy zawierają region zmienny i stały
-przeciwciała o tej samej specyficzności
antygenowej mogą należeć do różnych
izotypów- IgM, IgG, IgA, IgE.
SCHEMAT BYDOWY PRZECIWCIAŁA
ŁAŃCUCH CIĘŻKI
µ.δ,γ,ε.α
ŁAŃCUCH LEKKI
Κ Lub λ
region
zawiasowy
Wiązanie
antygenu
Aktywność
biologiczna
Wg.R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology”2003
ORGANIZACJA GENÓW
IMMUNOGLOBULINOWYCH
DNA- ŁAŃCUCH LEKKI λ
DNA- ŁAŃCUCH LEKKI κ
DNA- ŁAŃCUCH CIĘŻKI
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
ŁAŃCUCH CIĘŻKI
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
ŁĄŃCUCH LEKKI
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
MECHANIZM PRZEŁĄCZANIA KLAS
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
ŹRÓDŁA RÓŻNORODNOŚCI PRZECIWCIAŁ
wiele wariantów dla każdego z segmentów
genów immunoglobulinowych
rekombinacja segmentów V(D)J
zmienność na złączach
hypermutacje somatyczne regionu zmiennego
różnorodność połączeń łańcuchów lekkich i
ciężkich
Liczba wariantów poszczególnych segmentów
genów immunoglobulinowych u myszy
V
D
J
C
Lλ
3
-
4
4
Lκ
85
-
5
1
H
51
27
6
-
WYKLUCZENIE ALLELICZNE
DZIEDZICZENIE
ŁAŃCUCHÓW LEKKICH I CIĘŻKICH
PRZECIWCIAŁ
B
B
B
B
WYŁĄCZANIE ALLELICZNE
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
SYNTEZA
SKŁADANIE
I WYDZIELANIE
PRZECIWCIAŁ
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
Do różnicowania limfocytów B niezbędny jest
ich kontakt z komórkami stromalnymi
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
NIEZALEŻNE
I ZALEŻNE OD
ANTYGENU
RÓŻNICOWANIE
LIMFOCYTÓW B
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
RÓŻNICOWANIE NAIWNYCH LIMFOCYTÓW B
W PLAZMOCYTY
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
NEGATYWNA SELEKCJA LIMFOCYTÓW B
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
PRODUKCJA LUDZKICH PRZECIWCIAŁ
Humanizowane przeciwciała na
wektorach ekspresyjnych
Biblioteki ludzkich przeciwciał na
wektorach ekspresyjnych
Myszy transgeniczne produkujące
ludzkie przeciwciała
OTRZYMYWANIE
HUMANIZOWANYCH
MYSICH
PRZECIWCIAŁ
HYBRYDOWYCH
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
CHARAKTERYSTYKA ETAPÓW RÓŻNICOWANIA
LIMFOCYTÓW B
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
PRZERWA
Rozwój limfocytów T w grasicy (tymopoeza)
1.
Budowa grasicy
2.
Komórki progenitorowe limfocytów T
3.
Rozwój limfocytów Tαβ i Tγδ (tymopoeza)
4.
Kodowanie TCR
5.
Selekcja negatywna i pozytywna
6.
Udział cytokin i hormonów w dojrzewaniu tymocytów
Budowa grasicy
Rozmieszczenie
tymocytów w
grasicy
Główne etapy rozwoju tymocytów
Tγδ
γδ
CD4CD8CD4CD8-
Tαβ
αβ
CD4+
CD8+
ok. 95% ulega apoptozie
CD4+
Tαβ
αβ
CD8+
ok. 5% różnicuje do
CD4+ i CD8+
Rozmieszczenie tymocytów w grasicy w zależności
od stadium rozwoju
Charakterystyka limfocytów T αβ i γδ
CD1
Brak grasicy uniemożliwia rozwój limfocytów T
Mysz scid/scid
Mysz nu/nu
Brak grasicy
uniemożliwia
rozwój
limfocytów T,
c.d.
Receptor dla antygenu na limfocytachT
•TCR występuje jedynie w formie błonowej
• TCR są swoiste dla kompleksu MHC-Ag
(peptyd)
• interakcja TCR-MHC/peptyd jest słaba
• TCR nie podlega mutacjom somatycznym
Rearanżacja genów TCR
Ułożenie mysich segmentów genowych
TCR α, δ, β, γ
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
Rearanżacja genów kodujących TCRαβ
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
Lokalizacja regionów superzmiennych (CDR) w
genach łańcuchów α i β TCR
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
Schemat rozwoju tymocytów
Pro-T CD44+25-
CD44+25DN1
IL-7Rα
α high
Tγδ
γδ
Tγδ
γδ
Pro-T
Pre-T CD44-25+
DN2
Pro-T
Pro-T
Tγδ
γδ high
DN3
CD44+25+
IL-7Rα
α
NKT, IEL, CD8 Treg
low
Pre-T CD44-25-
DN4
Tc
Tαβ
αβ high
TCRβ
βlowCD4+CD8+
Th
DP
Treg
cortex
medulla
Potencjał rozwojowy tymocytów DN
DN1
DN2
DN3
Li B, Li T, NK, DC,
komórki mieloidalne
Li T, NK, DC,
komórki mieloidalne
Li T
Selekcja pozytywna i
negatywna tymocytów
Selekcja pozytywna
skutkuje restrykcją
MHC
Selekcja negatywna
skutkuje tolerancją na
własne białka
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
Rozpoznanie antygenu-restrykcja MHC
Li T CD8+
Li T CD4+
CD8
CD4
α2
α3
α1
TCRαβ
αβ
TCRαβ
αβ
Ag
Ag
MHC kl.I
β2-mikroglobulina
APC
β1
α1
MHC kl.II
β2 α2
APC
Powinowactwo TCR
Zależność losu limfocytów T w grasicy od
powinowactwa receptorów TCR do kompleksu
MHC-własny peptyd
Negatywna
selekcja
Konwersja
do Treg
Pozytywna
selekcja
Zaniedbanie
Los tymocyta w przebiegu rozwoju w grasicy
Antygeny własne prezentowane tymocytom
podczas ich rozwoju w grasicy
leukocyty,
naskórek,
tarczyca,
nerki,
gruczoły
mlekowe,
żołądek,
język,
serce,
jądra,
płuca,
trzustka,
gruczoły ślinowe,
szpik kostny,
sródbłonek, erytrocyty
c
inne
wątroba
mózg
jelita
prostata, łożysko, mięśnie
szkieletowe, macica, płód,
oko,tkanka tłuszczowa,
oocyty, woreczek żółciowy,
przytarczyce
B. Kyewski, J. Derbinski, Nature, 2004
Znaczenie MHC klasy I i II w
rozwoju tymocytów
+
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology” 2003
Rola CD4 i
CD8 w
różnicowaniu
tymocytów SP
R.A.GOLDSBY,T.J.KINDT,B.A.OSBORNE,J.KUBY ,,Immunology”2003
Rola cytokin i hormonów w rozwoju tymocytów
Tγδ
γδ
A. Cytokiny
DN1
DN2
DN3
DN4
IL-7
Cytokiny common g: IL-7,
IL-2, IL-4, IL-15
B. Hormony grasicy:
tymozyna, tymulina,
tymopoetyna
HPA, HPG, HPT
DP
IL-2
SP