background image

Immunological Tolerance           

and                                       

Autoimmune Diseases

 


background image

Immunological Tolerance 

 

a state of specific  immunological 

unresponsiveness  to a particular 
antigen in a fully immunocompetent 
person 

 

- Immunogen 

- Tolerogen 

 

  

 


background image

Immunological Tolerance 

Types of tolerance: 

– Naturally acquired 

(Neonatal, self ,auto 

tolerance) 

      

Tolerance to self is initially induced 

during embryonic   life, and is maintained 

by antigen , continues to  occur at some 

level throughout life (as new 

lymphocytes   are produced  from bone 

marrow stem cells) 

– Specifically Induced 

 

 


background image

Induced Tolerance 

Therapeutic 

 Inducing tolerance may be exploited 

to prevent graft rejection, treat autoimmune and 
allergic diseases
 

-

T cells 

becomes tolerance quicker & last longer 

than B cells 
-

The simpler the Ag 

gets Better Tolerance 

because has less epitopes 

Can be achieved by  

Low Zone Tolerance 

High Zone Tolerance 


background image

Mechanisms of Immunological 

Tolerance - Overview 

• Central Tolerance                                

Through Clonal Deletion 

Clones of cells that have receptors for 

self-antigens are deleted during 
development (negative selection) 

 

• Peripheral tolerance 

 


background image

Peripheral Tolerance 

 

1-

 

Immunological ignorance 

to some self 

antigens  (anatomical barrier)

  

                                                                         

2- T-cell anergy                                                                         
a-

 signal block:    failure of APC to deliver a 

second signal during antigen presentation 
(example: B7-CD28 interaction) 

b-

 engagement of inhibitory receptors 

(CTLA-4)                             

 


background image

Peripheral Tolerance

 

3- Suppression of responses 

by regulatory 

T- cells (CD4+ CD25+) :                              
secretion of immunosuppressive cytokines                        
(IL-10 & TGF-B) 

 

4- Deletion 

(activation-induced cell death): 

  T- cell apoptosis by engagement of death 
receptors      (Fas-Fas L) 

 

 


background image

 

Central Tolerance 

Anti-self 

Lymphocyte 

Self Ag 

Clonal 

Deletion  

 

Anti-non-self 

Lymphocyte 

Activation 

Foreign Ag + second signal 

DEVELOPMENT                                 MATURITY 

Differentiation 


background image

Pathways to Peripheral Tolerance 


background image

Fas 

FasL 

cytokines 

Apoptosis 

Inhibition of  

proliferation & 

effector action 

Activated  

T cells 

Normal 

Response 

CD28  B7 

Proliferation & differentiation 

Antigen Recognition 
without co-stimulation 

Anergy 

CTLA4 

B7 

Functionally 

Unresponsive 

CTL4-B7 interaction

 

Fas-FasL interaction 

Cytokine-mediated suppression 

Activation 

induced cell 

death 

Cytokine 

regulation 

Pathways to Peripheral Tolerance 


background image

Properties of regulatory T cells Th 3 (T reg) 

• Phenotype

: CD4, high IL-2 receptor 

(CD25), low IL-7 receptor,  other 

markers 
 

• Mechanisms of action

: multiple 

– secretion of immune-suppressive cytokines 

(TGF

, IL-10, ), 

–  inactivation of dendritic cells or responding 

lymphocytes 


background image

Regulatory T cells

 

Functionally 

Unresponsive T cell 

Production of IL-10 or TGF-

 

Regulatory 

T cell 


background image

The Two Signal Hypothesis for T-cell Activation 

Mature  

Dendritic  

cell 

APC 

 T

H

  

 cell 

CD28 

B7  

MHC II

  

TCR  

Signal 2 

Signal 1 

 Activated  

T

H

  cell 


background image

Hypothetical mechanism of tolerance in mature T cells 

CD28 

Resting 

B-cell 

APC 

T

H0

 cell 

Tolerance (anergy or apoptosis)  

from lack of signal 2 

Signal 1 

Tolerant 

 T cell 


background image

Regulation by CTLA-4

 

CTLA4 

B7 

Functionally 

Unresponsive (Anergic) T cell 

CTLA4-B7 interaction

 

Activated T cell 


background image

Activated  

T cells 

Normal 

Response

 

CD28 

B7 

Proliferation & 
 differentiation
 

Summary: Lack of co-stimulation 

can lead to tolerance (anergy)

 

Antigen Recognition 
without co-stimulation
 

Anergy

 


background image

Generation of immune repertoires 

Central Tolerance 

Peripheral Tolerance 

Autoimmune Diseases 

Tolerance fails 

Wrong environment  

(viral infection?) 

Wrong genes  

or mutations 

Bone Marrow 

Thymus 

Self-reactive lymphocytes  

Deleted by negative selection 

 

 

 

 

Leakage of self-reactive  

lymphocytes controlled 

Tolerance: Establishment and Failure 


background image

Autoimmune Diseases 

• Immune reaction against self-antigen which       

      present in own tissues, they are 

characterized by tissue damage, disturbed 

physiological function,  chronicity & usually non 

reversible 

 

• Affect female > male 

 

• Usually started at 20-40 years of age 

                                                    
 


background image

Autoimmune Diseases 

Predisposing Factors: 

1- Advancing age 
 
2- Hormonal factors (more common in females) 
    Female: male ratio = 10 : 1 
   
3- Genetic predisposition 
 
4- Environmental factors (infection, drugs, U.V 

light, psychological stress, dietary factors) 

 
 


background image

Mechanisms of Autoimmune 

Disease (Loss of self-tolerance) 

1- Emergence of sequestered antigens (e.g., 

eye, brain ,thyroid , sperm ) 

 

2- Molecular mimicry 

–Microbes share epitopes with self-antigens 
Ex. Streptococci and rheumatic heart 
disease 

 

3- Polyclonal lymphocyte activation 

(Endotoxin, EBV , AIDS , CMV) 

     

         


background image

 

4- Alteration of normal proteins 

Procainamide induces SLE 

 

5- Inappropriate expression of class II MHC molecules 

Normally only on APC s 
After viral infection or trauma  the released gamma IFN 
leads to  

             expressing class II MHC  molecules    on some cells like 
              Pancreatic beta cells  ---
IDDM or thyroid cells 
 

6- Genetic predisposing  (association with MHC gene) 

Ankylosing spondylitis (HLA- B27) 

SLE DR- 2,3 

IDDM  DR- 3,4 

 
 
 


background image

7-Cytokine dysregulation &Break down 

(FAILURE) of suppressor mechanisms 
8-Thymus defect (Increasing with age) 
9-Hormonal factor ( more in females) 
10-Complement deficiency 
11- 

 

Idiotype antiidiotype network defect 

 


background image

Pathogenesis of autoimmunity

 

Susceptibility genes

 

Environmental trigger 

(e.g. infections, chemicals 

 tissue injury)

 

Failure of 

self-tolerance 

Activation of 

self-reactive  

lymphocytes 

Immune responses against self tissues

 

Persistence of functional 

self-reactive lymphocytes 


background image

-Clinical types of auto immune diseases  

       

Organ specific      

Graves’ disease    

                                      Myasthenia gravis                                     

        Systemic          

     SLE 

 
-Ab non specific but organ specific as 
primary biliary cirrhosis 
 

-Multiple autoimmune diseases can be 
occurred in the same patient

 

 


background image

• Type II — Antibodies react with cell-surface 

antigens in specific organs  

                                

Ex.

 

auto-immune Hemolytic anemia 

 

• Type III (Immune Complex) — IgM and/or IgG 

react with soluble cell material, complexes are 
deposited, initiate complement activation, 
inflammation

    

Ex. SLE 

 

• Type IV — Mediated by cytotoxic  & CD4 + T 

cells

                  

Ex. MS 

25 


background image

• Stimulating auto-

antibodies against 
growth receptors on 
thyroid gland  

• Cross reactive 

autoantigens in the 
eyes 

• Patients develop 

goiter, bulging staring 
eyes 

26 


background image

Systemic Lupus Erythematosus 

• Incidence 1:2500 
• Female: male 10:1 
• 2

nd

/3

rd

 decade of life 

• Skin, kidney, serosal membranes, joints, 

heart 

• Many autoantibodies 
• Failure to maintain self-tolerance 


background image

Anti-Nuclear Antibodies (ANA) 

 

• Abs to DNA 
• Abs to histone 
• Abs to non-histone proteins bound to RNA 
• Abs to nucleolar antigens 


background image

Systemic Lupus Erythematosus 

• Genetic factors 

– 30% concordance in monozygotic twins 
– Increased risk in family members 
– HLA-DQ & DR locus and SLE 

association 

– Complement deficiency 

• Non-Genetic factors 

– Drugs: procainamide, hydralazine 
– Sex hormones (estrogens>androgens)\ 
– UV light 


background image

• Auto-antibodies against nuclear 

components  

• RBC, Platelets, clotting factors  

 

• Immune complexes activate 

complement 

 
• Excess complexes are deposited in 

small blood vessels 

 
• Local inflammation in skin, joints and 

kidneys, multi-organ damage 

30 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 19 عضواً و 207 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