II - immunologi T-celler

forskel på adaptive og innate immunforsvar?

innate: reagere hurtigt, genkender DAMP og PAMP via PRR, begrænser infektionen + aktiverer det adaptive respons og det har ikke klonalt dannede antigenreceptorer som BCR og TCR

adaptive: udvikles langsommere, genkender antigener via BCR og TCR, udvikler histologisk hukommelse og forstærker effektormekanismer

hvordan hænger det innate og adaptive sammen?

Hvis det medfødte mangler, så kan man ikke tænde det adaptive.

Hvis det innate virker så kan det holdes lidt nede og der er bekæmpelse når det adaptive sættes i gang.

hvordan genkender TCR og BCR antigener/forskellen på de to receptorer?

TCR: Sidder på T-celler. Kan ikke genkende et frit/intakt antigen direkte. Antigenet skal først nedbrydes til peptider og præsenteres på MHC.

BCR: Sidder på B-celler. Kan genkende antigenet direkte i sin intakte form → behøver ikke MHC.Når B-cellen bliver til en plasmacelle, producerer den en udskilt version med samme specificitet: antistoffer.

hvilke typer T-celler findes og deres receptorer?

CD8-T-celle → genkender peptid + MHC I.

CD4-T-celle → genkender peptid + MHC II.

hvordan bringer den dendritske celle information fra væv til lymfeknudens T-celler?

• dendritske celle optager antigen i vævet

• genkendelse af PAMP og DAMP modner dendritcellen

• den migrerer gennem lymfekar til knuden

• dendritcellen præsenterer peptid-MHC for naive T-celler

• men kun T-cellerne med en passende TCR kan genkende komplekset

hvordan behandles antigenet og præsenteres det for MHC i dendritcellen når det gælder cytosoliske proteiner?

Det er proteiner, der befinder sig inde i cellens cytosol, fx virusproteiner hvis cellen er virusinficeret.

• proteinet nedbrydes af proteasomet til små peptider

• peptidet bindes til MHC-I

• MHC-I + peptid transporteres til celleoverfladen og genkendes af CD8-T-cellen

hvordan behandles antigenet og præsenteres det for MHC i dendritcellen når det gælder ektracellulære proteiner?

her kommer antigenet udefra, feks et bakterieprotein

• dendritcellen optager antigenet i en vesikel

• antigenet nedbrydes til peptider

• peptiderne bindes til MHC-II

• MHC II + peptid sendes til celleoverfladen og genkendes af CD4-T-cellen

hvordan behandles antigenet ift B-cellen?

B-cellen kan genkende antigenet direkte i dets intakte form med sin BCR. Det behøver altså ikke først være blevet nedbrudt og præsenteret på MHC.

→ BCR binder intakt antigen

→ B-cellen optager antigenet

→ antigenet nedbrydes til små peptider inde i B-cellen

→ peptider sættes på MHC II

→ MHC II + peptid vises på B-cellens overflade

→ en CD4-T-hjælpercelle/ Tfh-cellen kan genkende det

→ T-hjælpercellen giver aktiveringssignaler til B-cellen

→ B-cellen kan aktiveres og bl.a. udvikle sig til antistofproducerende plasmaceller.

hvilke trin findes indenfor T-cellens livsfoløb? navne

knoglemarv - dannelse, thymus - TCR-dannelse og kontrol, priming, Tfh-celler, effektorfunktion

beskriv dannelsen

der dannes forløbere til T-celler i knoglemarven som vandrer til thymus

beskriv TCR-dannelse og kontrol

i thymus dannes T-cellens TCR. T-cellen bliver derefter kontrolleret:

• TCR skal kunne genkende kroppens egne MHC-molekyler

• den må ikke reagere for kraftigt på kroppens egne antigener

altså er den funktionel og genkender sig selv?

T-cellerne som består kontrollen forlader thymus som funktionelle og naive T-celler

beskriv primingen

• Den naive T-celle ved endnu ikke, om dens specifikke TCR nogensinde bliver relevant. Derfor cirkulerer den rundt mellem blod og sekundære lymfoide væv, fx lymfeknuder.

• Her kan den møde en dendritisk celle, som præsenterer et antigenpeptid på MHC.

• Hvis TCR'en passer til netop peptid-MHC-komplekset + T-cellen får co-stimulation og cytokinsignaler → bliver T-cellen primet.

så priming er den første fulde aktivering af en naiv T-celle

hvad sker der med T-cellen efter primingen

den deler sig, klonal ekspansion og differentiere til effektorceller

beskriv trinnet med Tfh-celler

Nogle aktiverede CD4-T-celler bliver Tfh-celler → de hjælper B-celler i sekundært lymfoidt væv → fx med at danne et effektivt antistofrespons.

beskriv trinnet med effektorfunktion

Andre effektor-T-celler forlader lymfeknuden → bevæger sig til det inficerede/inflammerede væv → udfører deres funktion dér.

hvad sker der med TCR når T-celleforløberne er vandret til thymus?

1. I thymus sker der gen-rearrangering/TCR-rekombination → forskellige T-celler får forskellige TCR'er

2. de bliver kontrolleret: positiv selektion: kan TCR genkende kroppens eget MHC, negativ selektion: reagerer TCR for kraftigt på kroppens egne antigener?

hvad består TCR af?

• består af en alfa- og betakæde

• variable del af TCR binder til kombinationen af peptid og MHC

• konstante del forankrer receptoren i cellemembranen

• alfakædens variable del dannes af V- og J-segmenter

• betakædens variable del dannes af V-, J og D-segmenter

hvordan foregår TCR-rekombinationen i thymus?

• RAG1 og RAG2 klipper DNA ved udvalge V-, J og D-segmenter

• alfakæden samler segmenter og betakæden samler segmenter

• sammenføjningen er derfor upræcis og hver TCR er unik

hvad er dårligt ved TCR dannelsen og rekombinationen?

Fordi TCR dannes tilfældigt, kan der tilfældigvis dannes en TCR, som genkender kroppens egne antigener meget kraftigt. Derfor skal T-celler efterfølgende kontrolleres i thymus, så stærkt autoreaktive T-celler fjernes.

bliver CD4-T-celler som reagere på kroppens eget bare fjernet?

Nej, nogle CD4-T-celler, som faktisk reagerer lidt på kroppens eget, bliver ikke nødvendigvis fjernet. De kan i stedet udvikles til regulatoriske T-celler (Treg), som dæmper immunreaktioner og hjælper med at forhindre autoimmunitet.

hvad er central tolerance?

den selektion, der sker i thymus for at fjerne autoreaktive T-celler. altså c

hvad er T-cellens modning i thymus trin for trin?

1. T-cellen starter som dobbelt-negativ → den har hverken CD4 eller CD8.

2. β-kæden til TCR dannes først → hvis β-kæden fungerer, får cellen lov til at fortsætte.

3. Cellen bliver dobbelt-positiv → den udtrykker både CD4 og CD8.

4. α-kæden dannes → nu har cellen en færdig αβ-TCR

5. positiv selektion: kan TCR genkende egne MHC, ja? overlever, nej? dør

6. afgøres om den er CD4 eller CD8

7. negativ selektion: binder TCR for kraftigt til kroppens peptid + MHC? så fjernes den ved apoptose

8. godkendte T-celler forlader thymus som naive CD4- eller CD8-Tceller

hvad er positiv og negativ selektion

• Positiv selektion = man udvælger de T-celler, der skal have lov til at overleve. Hvis TCR kan binde passende/svagt til selv-peptid-MHC → positivt overlevelsessignal → T-cellen beholdes.

• Negativ selektion = man udvælger de T-celler, der skal fjernes. Hvis TCR binder for stærkt til selv-peptid-MHC → T-cellen er for selvreaktiv → den fjernes ved apoptose.

hvorfor skal TCR igennem positiv og negativ selektion men ikke PRR?

fordi der dannes helt nye og forskellige variationer af TCR under rekombinationen

hvad sker der under priming af T-cellerne?

T-cellen og TCR er dannet. vandret ud af thymus og er nu i lymfeknuden. De møder en dendritcelle med MHC+peptid og genkender det.

For at prime T-cellen skal dendritcellen ikke kun vise antigenet. Den giver også co-stimulation, fx:

CD80/86 på dendritcellen → binder CD28 på T-cellen.

Det er med til at fortælle: “Der er faktisk fare – du skal aktiveres.”

CD4-T-celler kan desuden hjælpe med at gøre CD8-responsen stærkere, men CD4-cellen er ikke altid nødvendig for selve primingen af CD8.

hvilke typer signaler kræves af primingen af T-celler?

1. Signal 1 – “Hvad er det?”
   TCR på T-cellen genkender det specifikke peptid på MHC.
   CD4-T-celle → derfor peptid + MHC II.

2. Signal 2 – “Er der fare?”
   Hvis den dendritiske celle er blevet aktiveret af fx en infektion, opregulerer den CD80/CD86.
   CD80/86 → binder CD28 på T-cellen → co-stimulation.

→ Det fortæller T-cellen, at den faktisk skal aktiveres. Peptidgenkendelse alene er ikke nok.

3. Signal 3 – “Hvilken type respons skal vi lave?”
   Den dendritiske celle frigiver cytokiner → cytokinerne binder receptorer på T-cellen.

hvordan foregår signal 1?

Når en dendritisk celle skal prime en naiv T-celle:

1. TCR genkender et bestemt peptid + MHC
   TCR'en binder altså ikke bare peptidet. Den genkender kombinationen af:
   → det rigtige peptid + kroppens eget MHC.

Det kaldes MHC-restriktion.

1. CD4/CD8 hjælper med at stabilisere kontakten

• CD4 binder til MHC II

• CD8 binder til MHC I

1. CD3 sender signalet ind i T-cellen
   TCR er god til at genkende peptid-MHC, men kan ikke selv sende signalet ordentligt ind i cellen.

Derfor sidder CD3 sammen med TCR:

TCR genkender peptid-MHC → CD3 sender beskeden ind i T-cellen: “Mit specifikke antigen er blevet genkendt.”

hvordan foregår signal 2?

1. Hvis den dendritiske celle registrerer fx PAMPs via sine PRR'er → bliver dendritcellen aktiveret.

2. Den aktiverede dendritcelle opregulerer CD80 og CD86 på sin overflade.

3. CD80/CD86 binder til CD28 på T-cellen.

→ Dette er co-stimulation = signal 2.

hvad sker der når T-cellen både får signal 1 og 2?

Når T-cellen får både signal 1 + 2 → begynder den bl.a. at producere IL-2 og opregulere CD25.

IL-2 fungerer som et vækstsignal for T-cellen → hjælper den med at overleve og dele sig → klonal ekspansion.

hvad sker der under signal 3?

Den dendritiske celle har registreret, hvilken type påvirkning/infektion der er, og frigiver derfor bestemte cytokiner.

Cytokinerne binder til receptorer på den naive T-celle → ændrer dens genekspression → bestemmer, hvilken type effektor-T-celle den differentierer til.

hvilke effektorceller kan CD4-T feks blive?

For CD4-T-celler kan det fx blive:

• Th1, Th2 eller Th17 → forskellige typer effektorceller, der er gode til forskellige typer immunrespons.

• Tfh → bliver især i lymfoidt væv og hjælper B-celler.

• Treg → regulatorisk T-celle, der dæmper immunrespons og bidrager til tolerance.

hvordan giver forskellige infektioner forskellige typer CD4-T-celler?

Det starter med det medfødte immunforsvar:

1. Forskellige mikroorganismer har forskellige PAMPs → vævsskade kan samtidig give DAMPs.

2. PRR'er på fx dendritiske celler genkender disse.

3. Afhængigt af hvad der genkendes, dannes forskellige cytokiner.

4. De cytokiner bliver signal 3 til den naive CD4-T-celle.

5. Derfor differentierer CD4-T-cellen forskelligt afhængigt af typen af infektion.

hvad sker der hvis signal 1 mangler?

TCR genkender ikke sit peptid-MHC → T-cellen aktiveres ikke og forbliver naiv.

hvad sker der hvis signal 1 er til stede med 2 mangler?

T-cellen genkender antigenet, men får ingen co-stimulation → den kan gå i anergi.

hvad betyder anergi?

T-cellen kommer gennem alle trin men mangler signal 2 og så bliver funktionelt “slukket” og reagerer meget dårligt på antigenet fremover.

hvordan bidrager anergi til perifer tolerance?

Det bidrager til perifer tolerance, fordi selvreaktive T-celler, der er sluppet ud af thymus, dermed kan “slukkes” i stedet for at angribe kroppens eget væv.

hvordan primes CD8-T-celler? og hvordan er de tre signaler?

1. Signal 1 – genkendelse
   TCR genkender det specifikke peptid på MHC I, mens CD8 binder til MHC I og stabiliserer kontakten.

2. Signal 2 – co-stimulation
   CD80/CD86 på dendritcellen binder CD28 på CD8-T-cellen → hjælper med fuld aktivering.

3. Signal 3 – cytokiner
   Fx type I-interferoner og IL-12 påvirker CD8-T-cellens videre udvikling og funktion.

hvad sker der med CD-8-celler efter priming?

Efter priming:

→ klonal ekspansion

→ cytotoksiske CD8-effektorceller, der kan dræbe inficerede celler

→ nogle bliver hukommelses-CD8-T-celler.

hvad er forskellen så på CD4 og 8 ift priming og efter signalerne?

Forskellen fra CD4 er især, at signal 3 ikke skal vælge mellem en masse forskellige Th-programmer som Th1, Th2, Th17 og Treg. CD8's hovedopgave er at blive cytotoksisk og dræbe inficerede celler.

hvordan kan dendritske celler udvise krydspræsentation?

Normalt:

• ekstracellulært antigen → MHC II → CD4

• intracellulært antigen → MHC I → CD8

Men ved krydspræsentation kan en dendritisk celle tage et antigen op udefra og alligevel præsentere det på MHC I → så kan den prime en CD8-T-celle.

hvorfor er krydspræsentation smart?

Forestil dig en virusinficeret celle. Dendritcellen behøver ikke selv være inficeret. Den kan:

virusinficeret celle/cellerester → dendritcellen optager virusantigen → lægger peptidet på MHC I → viser det til en naiv CD8-T-celle → CD8-T-cellen primes.

→ Derefter dannes cytotoksiske CD8-T-celler, som kan gå ud og dræbe de rigtige virusinficerede celler.

hvordan kan CD4-celler styrke CD8-responet?

CD4-T-celle producerer bl.a. IL-2 som bidrager til CD8-cellens ekspansion og differentiering. dog kan CD8-celler også selv producere IL-2 så CD4-cellerne er ikke helt nødvendige til dette.

hvordan kommer effektor-T-celler ud af blodet til inflammeret væv?

• Rulning → E- og P-selectiner får T-cellen til at bremse og rulle langs karvæggen.

• Kemokiner → binder T-cellens kemokinreceptorer og aktiverer T-cellen.

• Fast adhæsion → LFA-1 på T-cellen binder stærkt til ICAM-1 på endotelet → T-cellen stopper.

• Diapedese → T-cellen går mellem endotelcellerne og ud i vævet.

• Den følger kemokiner hen mod inflammationen.

hvad benyttes CD4- og 8-effektor-T-celler til overordnet?

• CD4-T-efektorceller: frigiver cytokiner, som aktiverer og rekrutterer fx makrofager og neutrofile og dermed forstærker immunresponsen.

• CD8-effektor-T-celler → kan direkte dræbe inficerede celler.

hvad kan makrifagen i dette tilfælde?

Makrofagen har to roller her:

1. Den kan præsentere peptid på MHC II til en CD4-effektor-T-celle.

2. CD4-effektor-T-cellen genkender peptid-MHC II → frigiver cytokiner, fx IFN-γ → aktiverer makrofagen endnu mere.

hvilke typer effektor-t-celler findes?

• Tfh: hjælper B-celler

• Th2, Th17,Th1: understørrer forsvaret, rekruttere NG og aktivere makrofager

• Treg: begrænser immunreaktioner og bidrager til tolerance

hvordan hjælper en Tfh-hjælpercelle en B-celle?

Forløbet er:

1. En B-celle genkender et intakt antigen med sin BCR → optager det → nedbryder det → præsenterer peptid på MHC II.

2. En Tfh-celle genkender dette peptid-MHC II med sin TCR.

3. Tfh-cellen giver derefter “hjælp” til B-cellen via især CD40L som binder til på B-cellen CD40

4. Det får B-cellen til at proliferere og udvikle sig videre.

Tfh hjælper dermed B-cellen med:

• klasseskift → fx fra IgM til IgG, IgA eller IgE

• affinitetsmodning → antistofferne binder antigenet bedre

• dannelse af plasmaceller → producerer store mængder antistof

• dannelse af hukommelses-B-celler

beskriv Th2-cellens funktion

I lymfeknuden: En naiv CD4-T-celle møder en dendritisk celle → bliver primet → differentierer til Th2.

1. Th2-cellen går ud i blodet og vandrer til det inflammerede væv.

2. I vævet: Th2-cellen skal genkende det samme antigen igen på en lokal antigenpræsenterende celle som har optaget antigenet, nedbrudt det til peptid og præsenteret til MHC-II → Th2-cellens TCR genkender peptid-MHC II → Th2-cellen aktiverer sin effektorfunktion → frigiver IL-4, IL-5 og IL-tretten.

hvilken funktion har IL-4, 5 og 13 samlet?

sikrer forsvar mod helminter og ekstracellulære parasitter og baskyttelse + reparation af barrierevæv

beskriv Th17-cellens funktion

• Priming i lymfeknuden
  En naiv CD4-T-celle møder en dendritisk celle, som præsenterer det relevante peptid på MHC II. Den får signal 1, 2 og 3 → aktiveres og differentierer til en Th17-effektorcelle.

• Migration
  Th17-effektorcellen forlader lymfeknuden → går via blodet → vandrer ud i det inflammerede væv.

• Reaktivering i vævet
  Her møder Th2-cellen en lokal antigenpræcenterende celle, som præsenterer det samme peptid-MHC II → TCR genkender det igen → Th17-cellen begynder at udføre sin effektorfunktion og frigiver IL-17, IL-22.

hvad er IL-17 og 22’s samlet funktion?

forsvar mod mange ekstracellulære bakterier og svampe

beskriv hvordan Th-1 cellen aktivere makrofagen

Forløbet:

1. Makrofagen har fagocyteret en mikroorganisme, fx en bakterie, men har ikke nødvendigvis kunnet dræbe den ordentligt.

2. Makrofagen præsenterer peptid fra bakterien på MHC II.

3. En Th1-effektorcelle genkender peptid-MHC II med sin TCR.

4. Th1-cellen frigiver især IFN-γ og bruger CD40L til at binde CD40 på makrofagen.

5. Det aktiverer makrofagen kraftigere → den bliver bedre til at dræbe de mikroorganismer, den allerede har fagocyteret, bl.a. via ROS og NO.

hvordan bekæmpes virus over de forskellige dage?

Tidligt – ca. dag 1–4:

• Virus genkendes af PRR → der produceres type I-interferoner (IFN-α/β) → gør celler mere antivirale og øger MHC I.

• NK-celler dræber allerede virusinficerede celler.

• Dendritiske celler optager virusantigen og tager til lymfeknuden for at starte det adaptive respons.

Senere – ca. dag 5–10:

• Dendritcellen primer CD8-T-celler → de bliver cytotoksiske effektor-CD8-T-celler.

• Effektor-CD8 går ud i vævet → genkender viralt peptid på MHC I på inficerede celler → dræber cellerne.

• Th1/CD4 kan hjælpe CD8-responsen, bl.a. med IL-2.

• B-celler laver antistoffer, fx IgG → neutraliserer frie viruspartikler og kan opsonisere dem.

hvordan kan en cytotoksisk T-celle dræbe flere celler efter hinanden?

• Genkendelse → TCR på CD8-T-cellen genkender det specifikke virale peptid på MHC I på den inficerede celle.

1. Immunologisk synapse → CD8-T-cellen binder tæt til målcellen.

2. Cytotoksiske granula frigives → især perforin og granzymer frigives målrettet mod målcellen.

3. Granzymer kommer ind i målcellen og udløser apoptose → programmeret celledød.

4. CD8-T-cellen slipper målcellen, før den nødvendigvis er helt død.

5. Den kan derefter finde en ny inficeret celle og gøre det samme igen.

hvilke forskellige måder, kan en CD8-effektor-T-celle få en inficeret celle til at begå apoptose?

to måder:

• Perforin + granzymer: CD8-T-cellen genkender peptid + MHC I på den inficerede celle → Den frigiver perforin og granzymer → Perforin hjælper granzymer med at komme ind i målcellen → Granzymer aktiverer caspaser → apoptose.

• FasL + Fas: FasL sidder på CD8-T-cellen → Fas sidder på målcellen → FasL binder Fas → signal sendes ind i målcellen → caspaser aktiveres → apoptose.

hvordan kan en T-celle differentiere til en regulerende celle/Treg efter priming osv?

1. En naiv CD4-T-celle genkender peptid-MHC II på en dendritisk celle.

2. Men der er ikke stærke inflammatoriske/fare-signaler → altså ingen kraftig infektion/inflammation.

3. I stedet er der især TGF-β og IL-2 i miljøet.

4. TGF-β + IL-2 får T-cellen til at udtrykke transkriptionsfaktoren FoxP3.

5. FoxP3 får CD4-T-cellen til at differentiere til en Treg-celle.

6. Treg-cellen dæmper immunrespons og skaber tolerance, så immunforsvaret ikke reagerer unødvendigt.

hvilke Treg findes og hvad gør de?

• Thymisk Treg (tTreg): dannes i thymus. De hjælper især med tolerance over for kroppens egne antigener → beskytter mod autoimmunitet.

• Perifert induceret Treg (pTreg): dannes fra naive CD4-T-celler ude i perifere væv/sekundære lymfoide organer, fx når antigen mødes uden kraftig inflammation.

hvad er fælles for tTreg og pTreg?

 → hæmmer andre T-celler og immunceller

→ producerer bl.a. IL-10 og TGF-β

→ dæmper inflammation og begrænser vævsskade.

hvad sker der når infektionen er ovre?

Når infektionen er over:

• De fleste effektor-T-celler dør ved apoptose.

• Nogle overlever og bliver hukommelses-T-celler.

• De kan leve længe ved hjælp af bl.a. IL-7 og IL-15.

hvilke typer hukommelses-T-celler findes?

De tre typer:

• Tcm = findes især i sekundært lymfoidt væv og kan dele sig meget.

• Tem = cirkulerer mellem blod og perifert væv og kan hurtigt blive effektorceller.

• Trm = bliver permanent i bestemte væv og kan reagere lokalt med det samme.

hvordan kan hukommelses-T-celler være til fordel ved næste infektion?

Ved næste infektion med samme antigen reagerer hukommelses-T-cellerne hurtigere, fordi:

• der allerede findes mange T-celler, som genkender antigenet

• de har lavere aktiveringstærskel og kræver mindre co-stimulation

• nogle (Trm) sidder allerede ude i vævet og kan reagere med det samme.

hvis man skal lave en opsummering af hele T-cellens forløb, hvad skal så inddrages?

opsummering af hele T-cellens forløb:

1. TCR-dannelse → hver T-celle får en tilfældig og unik TCR.

2. Thymusselektion → man beholder T-celler, der kan genkende kroppens MHC, men ikke reagerer for kraftigt på selv.

3. Priming → en dendritisk celle møder den naive T-celle og giver signal 1, 2 og 3.

4. Klonal ekspansion → den aktiverede T-celle deler sig → mange T-celler med samme specificitet.

5. Effektorfunktion → cellerne udfører deres funktion, fx:

   • Th1 → aktiverer makrofager

   • Th2 → bl.a. forsvar mod helminter

   • Th17 → rekrutterer/styrker bl.a. neutrofile

   • CD8 → dræber inficerede celler

6. Hukommelse → nogle bliver hukommelses-T-celler og reagerer hurtigere næste gang.