CHAPTER 3 — THE INDUCED RESPONSE OF INNATE IMMUNITY

Wat zijn PRRs?

Pattern recognition receptors zijn innate (aangeboren) immuunreceptoren die PAMPs herkennen.

Wat zijn PAMPs?

pathogen-associated molecular patterns, zijn patronen van repeterende structuurmotieven van lipiden of carbonhydraten die voorkomen op verschillende types van pathogenen.

Hoe kunnen fagocyten (zoals macrofagen, ..) pathogenen herkennen?

Receptoren op fagocyten herkennen oppervlaktemoleculen van pathogenen of complementfactoren gebonden op pathogenen.

Wat als macrofaag een pathogen herkent?

Leidt tot fagocytose → fagosoom + lysosoom → fagolysosoom.

Wat is het verschil tussen receptoren van innate (aangeboren) vs adaptive (aangeworven) immuunsysteem?

Receptoren van het innate zijn in staat om verschillende pathogenen te herkennen terwijl het adaptive enkel 1 type pathogen zal herkennen.

Wat herkennen Toll-like receptoren?

Ze herken zowel PAMPs van bacteriën als van virussen.

Waar zijn toll-like receptoren gelokaliseerd?

Ze zijn gelokaliseerd in celmembraan van bv. macrofagen en dendritische cellen maar ze kunnen ook intracellulair voorkomen op membraan van endosomen die enkel moleculen van pathogen detecteren na afbraak van pathogen of als het pathogen intracellulair voorkomt zoals een virus.

Vergelijk de gram-positieve bacteriën vs gram-negatieve bacteriën

Gram-positieve bacteriën bestaan uit een celwand die bestaat uit een matrix van peptidoglycaan. Hierin zijn bacteriële celwandeiwitten gelegen. Lipoteichoic acid verbindt de peptidoglycaan matrix met de bacteriële celmembraan.

Gram-negatieve bacteriën : celwand bestaat uit een binnenste dunne laag van peptidoglycaan en een buitenste lipidenmembraan bestaande uit lipopolyssacharide (LPS) en eiwitten.

Hoe werkt het LPS (lipopolyssacharide) signaal?

In het plasma wordt LPS gebonden aan het 'LPS-binding protein' (LBP), welke dan LPS oplaadt op de CD14 receptor.

Het LPS-CD14 complex associeert met Toll-like receptor 4 (TLR4) waardoor die gestimuleerd wordt.

Uiteindelijk wordt transcriptiefactor NFkB geactiveerd -> inductie gentranscriptie en activering van de cel.

Wat is het verband tussen LPS + TLR4/CD14 met langerhanscellen.

Dus het LPS + TLR4/CD14 induceert macrofagen tot productie van cytokines en chemokines.

Induceert langerhanscellen tot migratie naar drainerende lymfeknoop en tot maturatie. In de huid zijn langerhanscellen immatuur en kunnen ze fagocyteren en macrospinocyteren.

Na migratie naar de lymfeknoop zijn ze matuur en kunnen ze AG-presenteren aan T-cellen.

Geef 2 voorbeelden van Toll-like receptoren

Binding van dubbelstreng viraal RNA aan TLR3 leidt tot TLR3 dimerisatie. Uiteindelijk wordt interferon-bèta geinduceerd.

Binding van enkelstreng viraal RNA aan TLR7 leidt tot TLR7 dimerisatie. Hierdoor wordt interferon-bèta en interferon-alpha geïnduceerd.

Wat zijn NOD eiwitten?

Groep van moleculen in inactieve toestand in de cel?

Wat als NOD eiwitten worden geactiveerd?

Als NOD eiwitten worden geactiveerd zullen ze dimeriseren waardoor cel actief wordt en verandering in gentranscriptie optreedt.

Wat herkent de NOD1 receptor?

Het herkent y-glutamyl diaminopimelic acid (iE-DAP), een afbraakproduct van de celwand van gram-negatieve bacteriën.

Wat herkent de NOD2 receptor?

herkent 'Muramyl dipeptide' (degradatie van bacteriële peptidoglycanen)

Wat zijn NOD1 en NOD2?

Het zijn intracellulaire 'sensoren' van bacteriën. Activatie van deze receptoren leidt tot activatie van NFkB en uiteindelijk tot expressie van inflammatoire cytokines.

Wat doet de NLRP3 receptor bij bv. celschade?

Stel dat er celschade is door bv. bacteriële toxines zal dit leiden tot K+ ionen efflux. Hierdoor zullen de chaperones van de NLRP3 dissociëren zodat de verschillende NLRP3 molecules kunnen agrergeren. Dit leidt tot activatie van caspase, dat op zijn beurt pro-inflammatoire cytokines zoals IL_1 en IL-18 zal activeren door klieving.

Wat zijn cytokines?

Het zijn kleine eiwitten gesecreteerd door cellen. Cytokinen induceren een respons door binding aan specifieke receptoren.

Wat zijn chemokines?

Het zijn chemoattractantische cytokines.

Wat zijn interleukines (IL)?

zijn cytokines gesecreteerd door en inwerkend op leukocyten.

Hoe kan een infectie lokaal worden gehouden?

Verwijding van bloedvaten waardoor bloed minder snel zal stromen; op endotheel worden receptoren tot expressie gebracht en zullen ze zorgen dat immuuncellen blijven hangen op plaats van infectie + bloedstolling zorgt voor verhindering van verdere verspreiding van pathogenen via bloed.

Door wat worden cytokines gesecreteerd?

Ze worden gesecreteerd door geactiveerde macrofagen.

Wat zijn de voordelen van koorts?

- lagere replicatie van bacteriën en virussen; verhoogd adaptief immuunantwoord en gastheercellen zijn beter beschermd tegen de nadelige effecten van TNF-alpha.

Wat is TNF-alpha?

Het is een cytokine dat belangrijk is als een afweersysteem en het gaat andere immuuncellen activeren.

Wat is IL-8 (interleukine)?

Chemokine dat zal zorgen dat andere immuuncellen zullen worden aangetrokken naar plaats van infectie

Wat is IL-12?

NK activatie & Th1 differentiatie.

Welke types oppervlakte moleculen kunnen op de bloedvaten geïnduceerd worden?

- Selectines : P & E

- Integrinen : LFA-1

- Ig superfamilie : ICAM-1 en ICAM-2

Wat zijn selectines?

P- en E selectines worden geïnduceerd op endotheel, vooral door TNF-alfa en C5a.

Ze binden specifieke suikers.

Wat zijn integrinen?

LFA-1; conformationele verandering geïnduceerd door chemokines.

Wat is Ig superfamilie?

ICAM-1 en ICAM-2; expressie geïnduceerd door TNF-alpha.

Waarvoor staat LFA?

Lymphocyte function-associated antigen

Waarvoor staat ICAM?

Intercellular adhesion molecule.

Wat is extravasatie?

Treedt op bij infectie.

= omvat heel het proces van migratie van leukocyten uit de bloedbaan.

Wat is diapedesis?

'kruipen' van leukocyten tussen endotheelcellen.

Wanneer is er geen interactie tussen leukocyten en endotheel?

In rustfase (geen infectie)

Leg extravasatie uit bij infectie.

1) inductie van expressie van P-en E-selectines door TNF-alpha of C5a. Dit leidt tot een kortstondige binding van leukocyten (rolling)

2) TNF-alpha induceert ICAMs op endotheel, en IL-8 en andere chemokines zorgen voor conformationele wijziging van LFA-1 op leukocyten waardoor dit leidt tot sterke binding van de leukocyten op endotheel

3) Diapedesis

4) gerichte migratie oiv chemokine gradiënt, bv. van IL-8.

Wat doen bloedklonters in kleine bloedvaten?

Verhinderen verspreiding

In wat resulteert verhoogde toevoer van lymfe?

In afvoer van antigenen & antigenpresenterende cellen naar drainerende lymfeknoop.

Wat induceren IL-1, IL-6 en TNF-alpha

Ze induceren acute-fase proteïnen in de lever.

Wat zijn acute-fase proteïnen?

- C-reactieve protëinen : dit bindt fosforylcholine van lipopolysacchariden van bepaalde bacteriën en schimmels, maar niet fosforylcholine zoals het voorkomt op gastheercellen.

-> leidt tot opsonisatie van bacteriën en schimmels

-> activering complement.

- Mannose-bindend lectine

-> opsonine voor monocyten welke geen mannose receptor hebben

> activering complement

Door wat worden IFN-alpha en IFN-bèta geproduceerd?

Ze worden geproduceerd door viraal-geïnfecteerde cellen. De stimulus is enkel of dubbelstrengig RNA dat de cellen activeert via TLR3 en TLR7.

Wat is de functie van IFN-alpha en IFN-bèta? (3 functies)

- induceren resistentie tegen virale replicatie in (nog) niet-geïnfecteerde cellen door activering van genen die resulteren in mRNA afbraak en door inhibitie van translatie van virale en sommige gastheer eiwitten.

- induceren MHC klasse I expressie

* in geïnfecteerde cellen leidt dit tot betere herkenning door CD8 T-cellen

* in niet-geïnfecteerde cellen leidt dit tot resistentie tegen killing door NK cellen (natural killer cellen)

- activering NK cellen, macrofagen en dendritische cellen.

Wat zijn NK cellen?

lymfoïde cellen die cellen rechtstreeks gaan doden.

Door wat worden IFN-gamma geproduceerd?

Door lymfocyten, niet als gevolg van virale infectie.

Welke rol heeft IFN-gamma?

Het heeft een belangrijke rol in de geïnduceerde immuunreactie tegen intracellulaire pathogenen.

Wat is het eerste immuunantwoord bij virusinfectie?

Productie van ILN-alpha, ILN-bèta, TNF-alpha en IL-12 + activatie van NK cellen

Zijn deze (ILN-alpha, ILN-bèta, TNF-alpha en IL-12) voldoende om het virus te klaren?

Nee, volledige eleminatie van het virus door werking van geactiveerde, virusspecifieke CD8 cytotoxische T-lymfocyten.

Wat zijn NK cellen (eigenschappen)?

ze zijn constitutief cytotoxisch, maar de cytotoxiciteit wordt sterk verhoogd door IFN-alpha, IFN-bèta of IL-12; IL-12 geactiveerde NK-cellen zijn een belangrijke bron van IFN-gamma; NK cellen zijn niet alleen belangrijk bij virale infecties, ook bij de immuunafweer tegen tumorcellen.

Wat expresseren NK cellen?

Ze expresseren zowel activerende als inhiberende receptoren.

Wat als inhibitorische receptoren MHC klasse I op andere cel herkennen?

MHC klasse I zal de NK cel inhiberen waardoor er geen cytotoxische activiteit is.

Als de cel geïnfecteerd is of het is een tumorcel dan heeft deze minder MHC klasse I expressie en zo kan de NK cel de tumorcel/virale cel doden.

Leg de activerende NK receptoren uit vs de inhiberende NK receptoren

De activerende NK receptoren hebben een kort cytoplasmatisch gedeelte. Ze associëren met eiwitten die een lang cytoplasmatisch deel hebben. Deze eiwitten hebben een 'ITAM' (immunoreceptor tyrosine-based activation motif). Bij binding van ligand aan activerende receptor zullen de tyrosines van het ITAM gefosforyleerd worden en zo zal de intracellulaire cascade starten.

De inhiberende NK receptoren hebben een lang cytoplasmatisch gedeelte met ITIM motief (Immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif)

Na ligand binding wordt ITIM gefosforyleerd en bindt het met fosfatasen.