Innate immunity Flashcards
defensin
- Antimicrobial peptides抗菌生肽 (O2-independent)
- 插入病原的細胞膜，擾亂其完整性
- 會導致病原體滲透壓失衡，進而被lysis
- defensin: 製造防禦素的細胞：neutrophil granules、小腸的Paneth cells (α)、上皮細胞(β)、非人靈長類的neutrophils (θ)
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cathelicidin
- Antimicrobial peptides抗菌生肽 (O2-independent)
- 插入病原的細胞膜，擾亂其完整性
- 會導致病原體滲透壓失衡，進而被lysis
- 製造Cathelicidins的細胞：neutrophil granules
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NADPH oxidase(NOX)
- enzyme involved in Oxygen-dependent killing：需氧的毒殺(需超氧分子or自由基)
- NADPH phagosome oxidase (phox)
- 此酵素位於phagocyte的phagolysosomal membrane上產生ROS
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iNOS(NOS2)
- enzyme in oxygen dependent killing
- M1 cell (macrophage type I)才有NOS2製造出RNS
- 全名Inducible nitric oxide synthetase
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For ROS and NOS,
i. site of synthesis
ii. enzymes
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ROS: phagolysosomal membrane / NADPH oxidase
NOS: cytosol / iNOS (NOS2)
Respiratory burst
the oxygen consumed by phagocytes to support ROS production by NADPH oxidase (NOX) or NADPH phagosome oxidase (phox), a multisubunit enzyme that is assembled in activated phagocytes mainly in the phagolysosomal membrane
吞噬球把微生物吞進來之後利用ROS殺菌的過程
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起始反應物 of NOS
Nitric oxide(NO) or L-arginine
使吞噬細胞不受到過氧化物(自由基)傷害的抗氧化物(anti-oxidant)
Glutathione(解毒還原劑) / Superoxide dismutase(SOD) / VitC and VitE
major basic protein(MBP)
emitted by eosinophils
MBP功能和perforin相似，會在寄生蟲體表打洞，造成滲透壓失衡而被lysis
what are the 3 吸引發炎 fragments of complement
Biologically active fragments：C3a、C5a、C5b67(趨化因子)，可趨化neutrophil and eosinophil
Acute phase proteins
- 是一大群蛋白質的統稱。有發炎反應時於liver合成; soluble (Pattern recognition receptors (PRRs)
- C-reactive protein (CRP) and mannose-binding lectin (MBL)：活化補體
- lipopolysaccharide(LPS)-binding protein (LBP)：附著病原細胞膜，專一性抓住細菌LPS
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C-reactive protein (CRP)
- Acute phase proteins (APP): 是一大群蛋白質的統稱。有發炎反應時於liver合成
- indicator of inflammation as it occurs in very short time
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Scavenger receptors
Receptor found on cell membrane of macrophages (Pattern Recognising Receptor)
負責回收
induce endocytosis and phagocytosis
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- Pathogen-associated molecular patterns (PAMPs)
- 會被PRRs辨認 (pattern recognising receptor)
- 為外來病原(細菌、病毒核酸)
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Alarmins
- Damage-associated molecular patterns (DAMPs) =alarmins警示素
- 和PAMPs一樣會被PRRs辨認
- 由受傷、死亡或是將死的細胞和組織釋放，
- 也可能會由哨兵細胞Sentinel cell（macrophages、DC、mast cells）釋放
- 具有antimicrobial propetires，主要用來：Recruit and activate cells of Innate immune system的細胞–> adaptive immunity promoted
- 如：High mobility group box protein-1 (HMGB1)：平常細胞內就有，當細胞受傷時，會被丟出來，被PRR辨識。
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IL-8
neutrophil chemotactic factor (可召集neutrophils)
secreted by macrophage
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3 major proinflammatory cytokines
TNF-α, IL-1, IL-6 (may addig IL-8)
CD31
圖為Macrophages監控Neutrophil的機制，透過Neutrophil CD31的表現量，得知其是否健康，決定是否將其吞噬
enough expression of CD31 –> healthy —> not being phagocyzed
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complement activation, pathyways and mechanisms
how C4bBP(C4b-binding protein)、complement receptor type Ⅰ (CR1)、membrane cofactor protein(MCP) regulate complement activation?
Block the formation of C3 convertase (C4b2a)
by 結合C4b，形成Inhibitor-bound C4b。使之無法和C2a結合形成C3 convertase
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C1 inhibitor (C1inh)
Block the formation of C3 convertase (C4b2a)
by 結合C1r2s2, causing dissociation from C1q
Which cleaves the inhibitor-bound C4b?
ps inhibitor: C4bBP(C4b-binding protein)、complement receptor typeⅠ (CR1)、membrane cofactor protein_(MCP)_
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Factor I
The complex is cleaved into C4c and C4d
complement receptor type I (CR1)、membrane cofactor protein (MCP)、Factor H
- Inhibitor of C3 convertase
- block the formation of C3 convertase (C3bBb) by binding to C3b (inhibitor-bound C3b)
- Factor I 再切Inhibitor-bound C3b，形成C3f+iC3b
- Note: CR1 and MCP also used in classical pathway
- factor H: unique to alternative pathway
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what do S protein and HRF/CD59 do?
both are used in regulation of assembly of MAC
S protein: soluble protein that prevent the insertation of C5b678 complex onto the membrane
HRF/CD59: homologeous restriction factor, a membrane- bound protein that prevent the binding of poly-C9 onto the complex
CD55
Decay-accelerating factor
membrane bound protein in regulation of complement activation
causing dissociation of C3 convertase
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What are the chemotaxis factor originated from complement?
C3a, C5a, C5b67
- induce leukocytes to adhere to vascular endothelial cells, extravasate through the endothelial lining of the capillary and migrate toward the site of C’ activation in the tissues.
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which complements belong to anaphylatoxins?
C3a, C4a and C5a
CR1/CD35
complement receptor: 和C3b結合
- Clearance of immune complex
- 參與Opsonization調理作用
G
M
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Y
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CR2
= CD 21
complement receptor: binds to Epstein-Barr virus(人類皰疹病毒第四型)、 C3d
Coreceptor of B cell (CD21+CD19+CD81)
G
M
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cytokines responsible for humoral immunity mainly
IL-4 , IL-5 , IL-6
what cytokines needed for survival of T cells?
CD4＋: IL-7
CD8+: IL-7, IL-15
both of them could live 8~15 years!!!
Comparing naive and effector T-cells
Costimulatory signal 重點！
- Naïve T cell需要接收到signal 1, 2, 3才能活化
-
Effector T cell只需要signal 1就可以作用，
- signal則可以提升Effector T cell的能力
Cell adhesion molecules
- Naïve T cell因為還沒開始作用，
- adhesion molecules較少
- Effector T cell因為需要透過molecules尋找
target cellsex.
- adhesion molecules
Trafficking patterns
- Naïve T cell
- secondary lymphoid tissue內（主要是 Lymph node）的HEVs
*HEVs : high-endothelial venules(post-capillary venules)
- Effector T cell
* Tertiary lymphoid tissue（指某一位點持續被感染，形成granuloma）、inflammatory sites
* CD45 isoformsupporting molecule
Bull’s eye synapse
The only synapse available on T cells
-
Supramolecular activation cluster (SMAC)：一群molecules在細胞surface分佈，依分布位置分為：
- Central SMAC
- Peripheral SMAC
cSMAC
- Bull’s eye synapse：Th1只有一個major synapse
-
Supramolecular activation cluster (SMAC)：一群molecules在細胞surface分佈，依分布位置分為：
- Central SMAC
- Peripheral SMAC
- 涵括signal 1＆signal 2，(for cell cycle)
功能：與APC對接，主導活化的過程
- Signal 1
- [Th] TCR-CD3, CD4
- [APC] MHC II + peptide
Signal 2
[Th]CD28
[APC] CD80, CD86
記：CD80(B7-1)、CD86(B7-2)皆為B7 family
Which cytokines inhibit Th1/Th2?
The most important cytokine of Th2
Th1: inhibited by IL-4/IL-10, TGF-b
Th2: TGF-b
TGF-β抑制兩者：Th1 & Th2
IL-10 is the most important cytokine of Th2
Phenotype of T reg
- 若要辨認一個T cell是否為Treg cell，此T cell需擁有：
- CD4（所有Th cell都有）
- High IL-2 receptor (CD25) (Treg cell表現高量IL-2 receptor以競爭IL-2，使Effector T cell & Naïve T cell因缺乏IL-2的訊號而無法活化)
- Low IL-7 receptor
- Foxp3 transcription factor：最重要！表現Foxp3後Naïve T cell才能被活化成Treg
- 小結：CD4 & CD25像是Treg cell表面的身份識別證，而Foxp3是Treg cell的核心
CD25
receptor for IL-2, which is involved in signal 3 in T cell activation
also higly expressed in Treg!!! to compete for IL-2 –> regulating immune response
Foxp3
****transcription factor of Treg：最重要！表現Foxp3後Naïve T cell才能被活化成Treg
pSMAC
- Guarding: 保護cSMAC不被游離的phosphatase影響，讓signal 1、signal 2正常傳遞訊息
- 穩定synapse結構(想像成柱子撐起來)
- inner
[Th] CD2
[APC] CD48(rodent) or CD58(nonrodent)
- Outer
[Th] LFA-1
[APC] ICAM-1
☞此二為adhesion Molecule
Multifocal synapse
Synapse in Th2
- Multifocal synapse：由許多synapse組成(與Th1相同)，分成很多小群，但做相同事情
nTreg
- 個體發育時，有一群Treg cell會從胸腺被製出，稱為Natural Treg cell ( nTreg )
- T cell成熟過程中需要recognition of self-antigen
儲存在peripheral tissues：避免對自身有害的反應產生
iTreg
- 位於peripheral tissues的CD4 T cell需暴露在持續有antigens的環境下，才會成熟 →有一群Treg cell會被induced，稱為Inducible Treg cell (iTreg)
- 能調控自身免疫，避免過度免疫反應
- iTreg可以在體外人工製出：刺激CD4 T cells需要 IL-2 ＆ TGF-β
What cytokiens released by Treg?
TGF-β、IL-35、IL-10 (Th-1 inhibitor)
stat5
signal protein in Treg production
- 要有IL-2＆TGF-β活化stat5 signal protein→ stat5 signal protein dimerize後進入細胞核內調控Foxp3(transcription factor)的產生→誘導naïve T cell變為iTreg cell→製造Cytokines：TGF-β、IL-35、IL-10
RORγt
Transcription factor for Th17 (主導以neutrophil為主的反應，對抗胞外病原
過多會造成自體免疫)
T-bet
transcription factor of Th1
對抗胞內病原，過多會造成自體免疫
GATA-3
transcription factor of Th2
對抗胞外寄生蟲，過多造成發炎、氣喘
Orgin of CD8+ T cytotoxic cell (Tc)
CTL precursors ( CTL-Ps )或Tc cells分化而來
活化CTLs方式
- simply activated by mature dendritic cells (DCs) （例：some virus, tumor cells）
- 透過signal 1-3來活化（大部分病毒皆屬此類）
- signal 1：TCR complex (Naïve CTL-P) + peptide-MHC I complex (licensed APC)
- signal 2：CD28 (CTL-P)＋B7 family (licensed APC)（與T cell的signal 2相同）
- signal 3：IL-2（與T cell的signal 3相同）→ CTL-P分化、增生 → Effector CTL
- Activation induces a CTL-P to express the IL-2R and to a lesser extent IL-2
- Naïve CTLs要變成effector CTLs時，IL-2 receptor表現量會變高，對IL-2變得更敏感
Licensed APC
- 取得License ( licensing )的兩種方式：
- 與Th1有過signal 1 & signal 2的互動（紅框）
- APC上的Toll-like receptor曾經跟microbial products有過接觸（粉框）
- 綠框：目前還不知道Naïve CTL-Ps與APC作用時是否需要Th1在一旁
Memory CTL-Ps的活化
- Memory CTL-Ps的活化不需要Th1 cells的幫助，也不一定需要signal 2（CD28-B7）才能活化，只需要signal 3（IL-2）即可，且為Autocrine
CD95
[CTL] FasL ( CD95L ) + [Target cell] Fas ( CD95 )à trigger target cell apoptosis
CD95L (FasL) is found in central zone 2 (cSMAC) of CTL cell! for killing target cell
note*** activated T cell also cause apoptosis by expressing Fas/FasL !!
granulysin
CTL cell 的武器！
(a) 為cytolytic granule protein
(b) 同時具備打洞及trigger apoptosis的功能
antimicrobial activity：與細菌細胞壁、膜作用→增通透性→lysis
TNF-β
(a) 作用方式與FasL (CD95L)相似：
TNF-β+ TNF-β receptor→活化caspase 8→活化caspase 3→trigger apoptosis
NK-lysin (NKL)
antimicrobial peptide 抗菌胜肽，lyse target cell
CTL 的武器 lethal hit!
Lethal hit
(1) CTLs被活化→藉vesicle丟出soluble factors直接作用在target cell上→造成滲透壓失衡或誘導Target cell apoptosis
(2) Soluble factors：Granulysin, Perforin, granzymes, TNF-β, NK-lysin (NKL)
caspase-3
once activated, apoptosis is triggered! possible mechanism
1. exogenous cell apoptosis
i. when FasL (CD95L) of CTL binds to Fas (CD95) of target cell, it activates FADD, and then caspase-8, and then caspase-3
ii. lethal hit of CTL: soluble TNF-β+ TNF-β receptor→活化caspase 8→活化caspase 3→trigger apoptosis (similar to FasL)
2. Endogenous cell apoptosis
i. Granzyme作用在mitochondria →破壞後的mitochondria釋出cytochrome c → 活化caspase-9
→活化caspase-3 → trigger apoptosis
MICA & MICB
- Signal 2 for activation of NK cells：不正常細胞（Stressed, virus infected or tumor cell）表現出stress-related molecules
- then, it activates NK cells
CD152
CTLA-4
- [activated T cell] CTLA-4與CD80/86 (B7 family) 結合→ inhibitory signals → 抑制T cell活化→ lymphocytic homeostasis
- Treg cell其中一個機制是trigger T cell表現CTLA-4 (CD152) 來停止T cell immunity
- note it is only expressed on activated T cells!!!
bax
- anti-bcl-2
- inducing apoptosis! pro-apoptotic protein
What activates / enhance NKT?
IL-15
co-stimulation function
- NKT cells
- 兼具NK cell及T cell的特性：
- 具有NK cell上的receptors
- 大多具有invariant TCR complex
- Receptor與TCR構型相似，但不像T cell的TCR一樣具有多形性（Polymorphism）
- NKT的TCR為不變的(invariant) => 屬於Innate immunity
e. g. human Vα24-Jα18; Vβ11, referred to as invariant NKT (iKNT)
1. invariant TCR能辨識CD1d (nonpolymorphic)所呈現的glycolipid：
invariant TCRDCsKupffer cellsendothelial cellshepatocytes()complex (CD1dGlycosphingolipid)CD4 or CD8
- 由thymus製造
- 分佈位置：30%在liver的sinusoids
- 僅佔血液中mononuclear cells 的0.5-1%
- 活化需要IL-15：增強NKT cell的能力 (co-stimulation function)
- 屬於innate immunity：作用在T cell之前、沒有記憶性
- NKT cell不需經抗原刺激即可活化→因此反應速度較T cell快，並分泌IFN-γ and IL-4
- 缺乏CD4、CD8 *negative
- 目前對於NKT cell只有在人類及小鼠有較深入的了解
- 並不是所有哺乳類都有functional NKT cells
- 連結innate immunity & adaptive immunity
，NK cell上有三種重要受器
MHC I receptor
- 用來接MHC class I，在不同物種有分killer-cell Ig-like receptors (KIR)＆Ly49兩種
- 與MHC I結合後會抑制NK cell活性
NKG2D
- 與MICA、MICB結合會活化NK cell
- 如果MHC I receptor沒成功接上MHC I ( loss of inhibition )→NKG2D又與MICA或MICB結合
→ NK cell被充分活化
CD16
- 即是Fc receptor，與IgG結合→ADCC
NKG2D
- 與MICA、MICB結合會活化NK cell
- 如果MHC I receptor沒成功接上MHC I ( loss of inhibition )→NKG2D又與MICA或MICB結合
→ NK cell被充分活化
CD16
即是Fc receptor，與IgG結合→ADCC
Ly49
- Receptor found on NK cell
- 用來接MHC class I，在不同物種有分killer-cell Ig-like receptors (KIR)＆Ly49兩種
與MHC I結合後會抑制NK cell活性
