background image

Immunology / Immune Tolerance and Autoimmunity 

                                                                                                       

 

                                                                           

 

Objectives                                                                              

 

The objectives of this lecture are to know  
1. Immune tolerance. 

2. The difference between self and induced tolerance. 

3. Autoimmunity and autoimmune diseases. 
4. Treatment of autoimmune diseases.  

 
Immune Tolerance and Autoimmunity 

Definitions 

Tolerance is a state of specific unresponsiveness (to a specific antigen).   

 

  Self-tolerance,  a  property  of  both  B  and  T  lymphocytes,  is  a  state  of 

specific unresponsiveness to self-antigen.  

 

  It occurs when the interaction of an autoantigen with self-antigen-specific 

lymphocytes fails to activate the lymphocytes.   Thus, to be tolerized, a 
cell  must  express  an  antigen-specific  receptor,  either  a  B-cell  receptor 
(BCR)  or  T-cell  receptor  (TCR).    In  normal  hosts,  tolerance  protects 
against autoimmune tissue injury. 

 

  Induced tolerance  in which tolerance to external antigens can be created 

by manipulating the immune system.  

 

  The antigen which causes the tolerance is called tolerogen.  

 

Central and peripheral tolerance 

 

         Both  B  cells  and  T  cells  can  be  made  tolerant,  but  it  is  more 

important to Tolerize T cells than B cells because B cells cannot make 
antibodies to most antigens without the help of T cells. 

             lect:3

 

     

Dr. Khalid Waleed

 

M.B.ch.B., Msc., PhD. Immunology 

 

 


background image

 

  central  tolerance  (occurs  in  the  primary  lymphoid  organs:  the  bone 

marrow for B cells and the thymus for T cells). 

 

          Because  central  tolerance  is  not  perfect  and  some  self-reactive 

lymphocytes find their way into the periphery. Thus Tolerance induced in 
mature lymphocytes is referred to as peripheral tolerance. 
 
T-cell central tolerance 

 

          T  cells  develop  in  the  thymus.      As  they  mature,  they  have  two 

chains  that  make  up  the  T-cell  receptor  for  antigen  (TCR).  There  is  a 
virtually  unlimited  repertoire  of  receptor  specificities  created  in  the 
population  of  T  cells  within  the  thymus.    In  the  thymus,  the  epitopes 
recognized by these receptors consist of: 

• A small molecule, usually a peptide of 6–8 amino acids derived from    
 body proteins; that is, "self" proteins 

• A histocompatibility molecule 

 

  o Class II for CD4+ T cells. 

 

  o Class I for CD8+ T cells.  

      T cells whose receptors bind these epitopes so tightly that they could 
attack the cell displaying them are deleted by apoptosis. 

 

  This  process,  called  clonal  deletion,  involves  the  killing  of  T  cells 

(“negative  selection”)  that  react  against  antigens  (primarily  self  major 
histocompatibility complex [MHC] proteins). 
 
T-cell peripheral tolerance 
Peripheral tolerance is necessary because some antigens are not expressed 
in the thymus and therefore some self-reactive T cells are not killed in the 
thymus.  T cells peripheral tolerance is achieved by: 


background image

1.  Clonal anergy is the term used to describe self-reactive T cells that 

are not activated because proper costimulation does not occur. 

2.  Clonal  ignorance  refers  to  self-reactive  T  cells  that  ignore  self 

antigens.  These  self-reactive  T  cells  are  either  kept  ignorant  by 
physical  separation  from  the  target  antigens  (e.g.,  the  blood–brain 
barrier)  or  ignore  self  antigens  because  the  antigens  are  present  in 
such small amounts. 

3.  Suppressed  by  regulatory  T  cells  (Treg)  producing  inhibitory 

cytokines. 

 

 

 

 


background image

 

Clonal  anergy  outside  the  thymus.  A:  B7  protein  on  the  antigen  presenting  cell 
interacts  with  CD28  on  the  helper  T  cell,  and  full  activation  of  the  helper  T  cell 
occurs.  B:  B7  protein  on  the  antigen-presenting  cell  is  not  produced;  therefore, 
CD28 on the helper T cell does not get a costimulatory signal. Anergy of the helper T 
cell occurs despite interaction of the T-cell receptor (TCR) with the antigen. 

 
Regulatory  CD4 T cells (TReg cells) 
In  T  cells,  a  third  mechanism  for  maintaining  tolerance,  is  through  the 
activity of regulatory T cells (TReg cells).   

 

  The TReg  can be divided into two groups: thymus-derived natural TReg 

(n TReg) cells and Periphery-induced adaptive TReg  cells. 

 

  Both  populations  express  FOXP3  and  suppress  immune  responses 

through  contact-dependent  mechanisms  and  the  production  of    soluble 
factors, including the cytokines transforming growth factor  (TGF)-β, IL-
10 and IL-35. 
 


background image

 

Regulatory  CD4 T cells (TReg cells) 

 

 


background image

B-cell tolerance  

 

  B cells become tolerant to self by two mechanisms:  

 

  (1) clonal deletion, while the B-cell precursors are in the bone marrow.         

B  cells  bearing  an  antigen  receptor  for  a  self  protein  can  escape  clonal 
deletion (apoptosis) underwent a process called receptor editing. In this 
process,  a  new,  different  light  chain  is  produced  that  changes  the 
specificity of the receptor so that it no longer recognizes a self protein. 
(2) clonal anergy of  B cells in the periphery. 

Notes  

•  T-cell tolerance is the most important.  

•  Tolerance in B cells is less complete than in T cells. 

•  It  is  estimated  that  as  many  as  50%  of self-reactive  B  cells  undergo 

receptor editing. 

•  T cells do not undergo receptor editing. 

•  Breakdown of self-tolerance results in autoimmunity. 

•  Most autoimmune diseases are mediated by antibodies. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Autoimmunity and Autoimmune Diseases 

Autoimmunity 

 

  Autoimmunity  is  defined  as  the  presence  of  autoreactive  T  and  /  or  B 

lymphocytes in the periphery.   

 

  It  is  mainly  caused  by  the  fact  that  the  central  tolerance  mechanisms, 

which are responsible for counter-selection of autoreactive lymphocytes, 
are not perfect. 

 

  A  limited  number  of  these  autoreactive  cells  can  mature  and  enter  the 

periphery  

 

   

Autoimmune diseases 

 

  Autoimmune  diseases  is  defined  as  a  clinical  syndrome  caused  by  

activation of  T cells or B cells, or both specific for self reactive antigens, 
that upon activation lead to chronic inflammation and often irreversible 
structural 
and functional damage. 

 

  There  are  two  types  of  autoimmune  diseases  including,  organ-specific 

(affect particular targets in the body),  whereas systemic diseases engage 
multiple organs.  
Factors that increases the risk for auto immune diseases 

•  Genetic and environmental influences 

•  Polymorphisms  associated  with  HLA,  autoantigens,  cytokines, 

cytokine receptors, etc..,  

•  Seventy five percent of autoimmune disease occurs in females. 

•  Twin  studies  reinforce  the  importance  of  genetic  contributions  but 

also indicate a strong environmental influence. 

•  Both  microbial  and  non-microbial  environmental  factors  are 

implicated. 

 


background image

Mechanisms Underlying Susceptibility to Autoimmunity 
1.  Incomplete  induction  of  tolerance  in  the  thymus  to  peripherally 

expressed autoantigens. 

2.  Impaired clearance and tolerance induction by apoptotic cells. 
3.  Defective production of regulatory T cells (FOXP3 deficiency). 
4.  Cytokine imbalances are often seen in autoimmune disease. 
5.  The  development  of  high  affinity  mutated  antibodies  and  immune 

responses. 

 

 

 


background image

Diagnosis of autoimmune diseases 
1. Complete blood counts and blood film.  
2. General inflammatory indices as ESR, CRP 
3. Serological  techniques:  detection  of  the  autoimmune  antibodies  by 
ELISA or Immunofluorescent and agglutination  tests. 
4. Immune histochemistry to stain the deposited immune complexes. 
5. Measurement of complement activity and complement factors . 
Treatment 

 

  Ideally, treatment for autoimmune diseases should reduce only the 

autoimmune response. 

 

  The current therapies to treat autoimmune disease fall into two categories:  

1.  Broad spectrum immunosuppressive treatments.  
2.  Cell-type-specific strategies  
Broad-Spectrum Therapies 

 

  Not  cures  but  merely  palliatives,  reducing  symptoms  to  provide  the 

patient with an acceptable quality of life.  

 

  Most  general  immunosuppressive  treatments      (e.g.,  corticosteroids, 

azathioprine, 

cyclophosphamide). 

Cell-type-specific strategies 

 

  Used  to  treat  autoimmune  disorders  target  T  cells  or  their  products 

because  these  cells  are  either  directly  pathogenic  or  provide  help  to 
autoreactive B cells. 

 

  Monoclonal  antibody  (mab)  against  the  B-cell-specific  antigen  CD20 

(Rituximab) depletes a subset of B cells and provides short-term benefit 
for RA.   

 

  Anti-TNF  alpha  mab(Infliximab).    Anti-IL2  and  anti-IL2R  mabs.  

Complement blocking as anti-c5 mabs.  

 

  Reference: Clinical immunology principle and practice 5

th  

Edition.  




رفعت المحاضرة من قبل: Yahia Ziead
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 82 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل