بيولوژي لنفوسيتهاي T

1. بيولوژي لنفوسيتهايT لنفوسيتهاي T نقش اساسي و محوري در پاسخ به آنتي ژنهاي پروتئيني دارند و به دليل وجود پروتئين در اكثر ارگانيسم هاي عفونت زا سلولهاي T اهميت زيادي در پاسخ به تمام آنتي ژنها و پاتوژنها دارند. شايد تكامل T سل ها براي برخورد با آنتي ژنهاي داخل سلولي باشد كه از حوزه دسترسي B سل ها در امان هستند. پاسخ T سل ها تنها با آنتي ژنهاي سطحي يا داخل سلولي به مكانيسم شناخت آنتي ژنها توسط اين سلولها بر مي گردد. گيرنده هاي T سل ها مثل BCR ها است با اين تفاوت كه BCRها مستقيما ولي TCRها تنها با واسطه MHC با آنتي ژن برخورد مي كنند.

2. نتايج شناسايي آنتي ژن بوسيله TCR و BCR : B سل:Activated B cell secreting Ab T سل: : Activated T cells do two functions 1.واسطه هاي محلول غير ايمونوگلوبوليني يا Cytokines 2. نابودي سلولهاي حاوي آنتي ژن بيگانه

3. Specificities مثل B سل ها گيرنده هاي مختلف براي كلونهاي مختلف T سل ها وجود دارد. • TCR هترودايمري دو زنجيره اي است كه توسط پيوندهاي گوگردي به هم متصل مي شود و داراي دو نوع متفاوت δ.γ و β:α مي باشد. • هر سلول فقط يك نوع را دارا است و از بيان همزمان آنها عاجز است.سلول بيان كننده ژن + و سلولي كه بيان نمي كند – است لذا T سلها يا -δγ و +αβ اند و يا +δγ و –βα ولي هرگز +γδ +αβ. • نقش اين هترو دايمرها اتصال به آنتي ژن است. TCR و BCR متعلق به Ig Superfamily هستند. • TCR هم يك مولكول غشايي است مثل Ig ها.

4. The TCR heterodimer comprises two transmembrane glycoproteins, the alpha and beta chains. There are two domains in the external part of each chain and these resemble Ig variable and constant regions. There is a short sequence similar to the Ig hinge region that connects the Ig-like domains to the transmembrane sequence. This contains cysteines that form a disulfide bridge. The hydrophobic transmembrane helical structures are unusual in that they contain positively charged amino acids (basic amino acids). The alpha chain has two positively charged residues while the beta chain has one.

5. The diversity of TCRs is estimated to be as high as 10 16!This is due to the many possibilities for combining V, D, and J regions, N-region diversification, joining-site variation and multiple D regions. This number is considerably higher than the number of T cells leaving the thymus, as is true for the number of possible Ig specificities relative to the number of B cells produced.

7. The receptor for antigens on the T cell surface comprises eight proteins. a) Two disulfide-bonded chains of the T cell receptor which form a heterodimer, recognizing peptides associated with MHC molecules. b) Four chains, collectively termed CD3, together with the two zeta chains which form a homodimer, associate with the TCR and participate in its transport to the surface of the cell and transduce the signal after binding peptide-MHC.

8. The three dimensional structure of the TCR has been determined by x-ray crystallography. It is a heterodimer of two polypeptide chains, alpha (40-50 kDa) and beta (35-47 kDa), covalently linked by a disulfide bond. Both chains similar to Igs, each consisting of a variable (V) and constant (C) region. The variable region also has a joining (J) segment, and for the beta chain only, a diversity (D) segment as well. Both chains contribute to the receptor formed by the V regions. There are hypervariable regions in the V regions; these contribute to the diversity of the TCR.

9. The cytoplasmic tail for each chain is short and not involved in signal transduction. The TCR is present on both helper and cytotoxic T cells. A given T cell expresses a TCR of only one specificity. The TCR recognizes portions of both the MHC molecule and the peptide bound in the groove.

10. There is also a small population of T cells that expresses a TCR comprised of completely different chains, the γ chain and the δ chain. These T cells are termed γδ T cells to distinguish them from the more prevalentalpha-beta T cells. Most gamma-delta T cells do not express CD4, characteristic of helper T cells, or CD8, characteristic of cytolytic T cells. They appear earlier in development than alpha-beta T cells and have a TCR that does not recognize MHC-peptide. The functions of gama-delta T cells is still being elucidated.

11. CD3 COMPLEX CD3 complex is a group of five proteins that are physically associated with the TCR. It consists of a γ chain, δ chain, 2 ε chains, and 2 chains ξ (زتا مخصوص TCR نبوده و در سطح ماستوئيد ها همراه IgE وجود دارد (. The γ , δ, and ε chains are produced by three closely linked genes and are highly homologous.

12. The ξ chain is the product of a single gene and is involved in signaling. All four are invariant and do not contribute to the specificity of binding of the TCR. Do not confuse the γ chains of the T cell receptor on TCR T cells with the γ chain and δ chain of the CD3 complex; they are distinctly different molecules.

13. The functions of the CD3 complex : To ensure the cell surface expression of the TCR (The synthesis of the TCR and the CD3 complex, their assembly, and surface expression are tightly coordinated). To transduce activating signals to the interior of the T cell when the associated TCR binds peptide-MHC. The CD3 complex thus performs a signaling function similar to that of the Ig-alpha and Ig-beta molecules associated with the Ig receptor on B cells.

14. CELL SURFACE MOLECULES INVOLVED IN CELL-CELL INTERACTIONSEngagement of a TCR and the peptide-MHC complex it recognizes is not sufficient to activate a T cell. Other cell surface molecules between the two interacting cells also engage. These form two groups termed accessory moleculesandcostimulatory molecules.

15. CD3 و ξ در هر دونوع سلول T يعني آلفا-بتا و گاما-دلتا وجود دارد. پلي پپتيد هاي گاما،دلتا واپسيلون و مولكولCD3 به نحو متعادلي در غشاء سلول قرار گرفته اند ولي زتا درون سلول و تقريبا 9 اسيد آمينه آن در خارج سلول قرار دارند. هر يك از زنجيره هاي ‍CD3 و و زنجيره هاي ξ مرتبط با يك پروتئين كيناز در داخل سيتوپلاسم هستند.اين پروتئينها به انتي ژن وصل نمي شوند اما زماني كه آنتي ژن به نواحي متغير (V)مولكولهاي αβ و γδ متصل مي شود تغييراتي در اين مولكولهاي همراه ايجاد كه موجب فعاليت كيناز مرتبط با آنها مي شود.پي امد اتصال به آنتي ژن فسفوريلاسيون اسيد آمينه هاي تيروزين در زنجيره ξ و فسفوريلاسيون سرين و تيروزين در زنجيره هايε،δ، γ از CD3 مي باشد.

16. اين فسفوريله شدن آغازگرآبشاري از وقايعي است درون سلولي كه منتهي به تغيير و تحول در كپي برداري از ژنهاي مختلف در هسته سلول T مي شود. CD3 و ξرا Transducer يا انتقال دهنده پيام فعال سازي به درون سلول T بعد از اتصال آنتي ژن به TCR نامند و مولكولهاي CD3 همتاي مولكولهاي همراه ايمونوگلوبولين يعني زنجيره هاي آلفا و بتا در سلولهاي B هستند.

17. 1.Accessory molecules When the TCR of a T cell recognizes the peptide-MHC molecule on another cell, the accessory molecules attach non-covalently to ligands on that cell.

19. Key points about accessory molecules: a. Non-polymorphic and invariant b. Increase strength of adhesion between a T cell and an antigen presenting cell or target cell c. May have increased expression in response of T cell to cytokines

21. 2.Costimulatory molecules Engagement of the TCR with peptide-MHC delivers one signal to the T cell that alone is insufficient to activate a T cell. Costimulatory molecules when bound to their ligand deliver a second signal required for the T cell to become activated. The most critical costimulatory molecule on the T cell is CD28, which binds to either B7-1 (CD80) or B7-2 (CD86). All three molecules are non-polymorphic and invariant.

22. سلولهاي T كه از αβ به عنوان TCR استفاده مي كنند مولكول غشايي ديگري بنام Correceptor ويا Accessory را بيان كنند كه پيوندي نزديك اما غير كووالان با TCR دارد. اين مولكول مي تواند ‍ِCD4 و يا CD8 باشد. چگونگي بيان، مولكول كمكي T αβ+ را به دو گروه عمده CD4+CD8- و يا CD4-CD8+ تقسيم مي كند.تنها سلولهاي T نابالغ +αβ درمرحله خاصي از تمايزشان در تيموس +CD4+CD8هستند.

23. غالب سلولهاي تيموس در يك پستاندار جوان CD4 و CD8را با هم بيان مي كنند. بعضي از سلولهاي Tγδ+مولكولهاي كمكي CD8 را بيان مي كنند اما تعداد خيلي كمي CD4 را بيان مي كنند. CD4 و CD8 به عنوان Adhesion مولكول با بخش خارج مولكولي خود به مولكولهاي MHC متصل مي شوند كه بدين شكل اتصال T را به APC ها مستحكم مي كنند. دومين وظيفه اين مولكولها انتقال پيام است كه پيشتر بحث شد.

24. ژنهاي رمز دهنده TCR 1.زنجيره هاي آلفا و گاما مانند زنجيره هاي سبك Ig توسط قطعات ژني VوJ رمز دهي مي شوند. 2.زنجيره هاي بتا و دلتا مانند زنجيره هاي سنگين به وسيله قطعات ژني V، DوJرمز دهي مي شوند. ژنهاي بتا و گاما هر يك بر روي كروموزوم جداگانه اي ولي آلفا و دلتا بر روي يك كروموزوم قرار دارند.ژنهاي رمز دهنده زنجيره دلتا درهر دو سري 5‘ و3‘ خود توسط ژنهاي رمز دهنده آلفا احاطه شده اند. 3. تعداد ژنهاي β Vو Vαبسيار بيشتر از ژنهاي γV و δV است. اصول اساسي بازآرايي ژني ايمونوگلوبولينها وT سلها مانند هم است

25. سلولهاي Tγδ سلولهاي T كه از آلفا-بتا يا گاما-دلتا به عنوان TCR استفاده مي كنند در تيموس تمايز مي يابند.رده هاي γδ و αβ در مراحل اوليه رشد از يكديگر جدا مي شوند. ويژگيها: تعداد آنها كمتر از αβ است ولي در همه پستانداران وجود دارند. در تيموس زودتر از Tαβ ظاهر مي شوند. عموما فاقد CD4 هستند كه در سلولهاي Tαβ وجود دارند.بعضي CD8 را بيان مي كنند. دو دسته از اين سلولها وجود دارد. واجد قابليت توليد ساتوكاين بوده(مانند Tαβ ) و ممكن است عملكردهاي ديگري مانند سيتوتوكسيسيته را نيز انجام دهند. بر خلاف Tαβ به آنتي ژنهاي كمپلكس با MHC پاسخ نمي دهند.

26. تمايز سلولهاي T در تيموس T اوليه بصورت germ line يا بازآرايي نشده وارد تيموس مي شود.سپس كمابيش همزمان دو دسته ژنهاي زنجير گاما و دلتا شروع به باز آرايي مي كنند.اگر ژنهاي دلتا با موفقيت بازآرايي شود ژنهاي زنجيره گاما شروع به بازآرايي مي كنند. اگر هردو ژن با موفقيت بازآرايي شود يعني رونويسي و تبديل به پلي پپتيد شوند بازآرايي ديگري رخ نداده وسلول بصورت Tγδ باقي مي ماند.پس اين سلولها زودتر بيان مي شوند. اما اگر بازآرايي گاما و دلتا فاقد عملكرد باشد بازآرايي αβ ادامه مي يابد كه با بازآرايي ژن بتا شروع مي شود. اگر ژنهاي αβ هم عملكرد نداشته باشند سلول مي ميرد.

27. يكي از سلولهاي واسطه اصلي تمايز αβ در تيموس سلولي نسبتا نابالغ است كه مقادير كمي از αβ ( lo(αβ را بهمراه CD3 در سطحش بيان مي كند.ويژگي منحصر به فرد اين سلول بيان همزمان CD4 و CD8 است كه آنرا loαβCD3+CD4+CD8+ نامند كه بيشتر درقشر تيموس و اكثرا لنفوسيتهاي موجود در تيموس يك حيوان جوان را تشكيل مي دهد. اين سلولها متحمل فرآيند انتخاب مي شوند(Positive or negative selection).نتايج اين انتخاب به صورت CD3+CD4+αβ hi و يا CD3+CD8+αβ hi مي تواند باشد.اينها تيموس را ترك كرده و رده سلولهاي بالغ CD4+ و CD8+ محيطي را تشكيل مي دهند. لذا بر اثر مراحل تمايزي داخل تيموس گنجينه سلولهاي بالغ T واجد TCR:αβ كه قادر به شناخت آنتي ژن هستند شكل مي گيرد.آنها وابسته به MHC و Self Tolerant هستند.

28. مولكولهاي مهم غشاء T سل

29. مهمترين اين مولكولها ‍CD28 سلول T وB7 سلول عرضه كننده آنتي ژن مي باشد كه هنگام تماس سلول T با APC به يكديگر متصل مي شوند.ظاهرا اين اتصال در تحريك توليد اينترلوكين 2 توسط سلول T در حال استراحت كه قبلا با آنتي ژن برخورد نداشته است اهميت دارد. CD28 مولكولي قرار گرفته در عرض غشاء و عضوي ازsuperfamilyIg بوده كه بر سطح درصد عمده اي از T سل هاي محيطي انسان وجود دارد. CDLA-4 كه رابطه نزديكي با CD28 دارد نيز در سلولهاي T فعال شده ظاهر مي شود ومانند CD28 باB7-1 و B7-2 بر سطح APC اتصال مي يابد.پيام منفي به سلول T و توقف توليد اينترلوكين 2 و محدوديت پاسخ از اعمال اين اتصال است.

30. CD28 مانند CD4 و CD8 منحصر به T سل است و ليگاند آن LFA-3(CD58) است كه در بسياري از سلولها يافت مي شود.واكنش بين اين دو به اتصال بين سلولهاي T به ساير سلولها كمك مي كند.در جريان تكامل T سل از اولين مولكولهايي مختص سلول T است كه بيان مي شود. مولكول ديگر LFA-1 يا CD11aCD18 با دو زنجيره پلي پپتيدي است كه منحصر به T سل نيست و به ICAM-1 يا ‌‍CD54 بر روي سلولهاي ديگر مي چسبد. CD40 (گليكو پروتوين 30-39 KD )غالبا بر روي سلولهاي T فعال شده بيان مي شود.كنش و واكنش بين CD40L در T سل و CD40 در B سل براي تغيير كلاس B سل از IgM به ساير ايزوتوپها مثل IgE لازم است.

31. ورود T به بافتها انتخابي است كه ناشي از واكنشهاي متعدد چسبندگي بين مولكولهاي چسبندگي لنفوسيتهاي در گردش و مولكولهاي سطحي آندوتليال عروق(HEV) است.سلولهاي TNaive در گره هاي لنفاوي محيطي جايگزين مي شوند تا بيشترين احتمال برخورد با آنتي ژن و فعال شدن را داشته باشند. سلولهاي خاطره اي و سلولهاي فعال شده به پوست و مخاط مهاجرت مي كنند. L-selectinيا MEL-14(CD62L) كه در سطح T بيان مي شود به ليگاند كربو هيدراتي خود در HEV متصل مي شود. اين اتصال واكنش بعدي يعني اتصال LFA-2 سلول T با ICAM-1 روي HEV را ممكن مي سازد. نتيجه استحكام اتصال T به HEV است كه با دياپدز سلول T از ميان اندوتليال به گره وارد مي شود.CD62L در T‌فعال شده و خاطره اي كم و در Naïve T زياد لذا Homing receptor نام دارد.