Imunopatologie Osnova: 1. Shrnutí struktury a fyziologických mechanismů imunitního systému 2. Imunodeficience – definice a obecná charakteristika pojmu 3. Primární imunodeficience – genetika, projevy, diagnostika a terapie dělení primárních imunodeficitů: humorální a buněčné, poruchy fagocytózy, poruchy komplementu aj. 4. Sekundární imunodeficience – příčiny a mechanismy vzniku, projevy, terapeutické možnosti. Typy sekundárních imunodeficitů 5. Imunodeficity jako vedlejší účinky terapeutických zásahů (intenzívní medicína, imunosuprese, chemoterapie) 6. Interakce vybraných infekčních činitelů s imunitním systémem – HIV, EB virus, LB 7. Imunologické mechanismy vybraných onemocnění: endokrinního systému, nervového systému, ledvin, jater. Mechanismy vzniku onemocnění, projevy, diagnostika, terapie. 8. Vliv stresu na vzájemné vztahy imunitního – nervového – hormonálního – cytokinového systému. n Literatura: n Bartůňková J.: Imunodeficience n Krejsek J., Kopecký O.: Klinická imunologie n Fölsch, U. R., Kochsiek, K., Schmidt R. F.: Patologická fyziologie, Grada, Praha 2003 n Havrdová E. a kol.: Neuroimunologie, Maxdorf, 2001 n Nouza M., Nouza K.: Imunologie 98, Galén, 1999 n Svoboda J.: Imunologie v klinické praxi I, Marvil, 1996 Imunologicky významné geny na chromozomu X Vývoj počtu lymfocytů v ontogenezi Hladiny Ig v ontogenezi Přenos signálu BCR Přehled hlavních charakteristik imunodeficiencí Dělení imunodeficiencí: n Primární – poruchy genů kódujících proteiny s imunologickou funkcí Dělení podle fenotypových projevů: • Protilátkové • Buněčné • Fagocytární • Komplementové • Nezařazené – poruchy prezentace Ag poruchy apoptózy § Sekundární Diagnostika imunodeficitních stavů: Zdroj informací: n Rodinná anamnéza n Osobní anamnéza n Klinické vyšetření n Laboratorní testy Laboratorní vyšetření: n Krevní obraz n Elektroforéza bílkovin plazmy n Základní imunologická vyšetření: • Celkový IgG, IgM, IgA (sérový) • Anti A, anti B • Specifické protilátky proti očkovacím antigenům • Počet B lymfocytů • Komplement –konc. složek, hemolyt. Aktivita, alter. cesta • MBP • Buněčná imunita • Fagocytóza • Další – genová vyš. mikrobiální vyš., titr autoprotilátek • Prenatální diagnostika Léčba imunodeficitních stavů: q Kauzální (omezené možnosti): • Transplantace kmenových buněk • Genová terapie?! q Substituční terapie • Imunoglobuliny plus antimikrobiální léčba • Celková plasma q Další aspekty péče: • očkování • výživa • psychologie • sociální oblast Primární imunodeficience: genetické aspekty Hlavní příčina – mutace Typy mutací: a/ genové b/ chromozómové c/ genomové Projevy mutací: abnormality proteinů: - membránových (receptorů) - signálních (přenos signálů v buňce) - strukturních (stavebních) - serencovaných (glykoproteiny) - enzymatických Humorální deficience Příčina: Poruchy tvorby protilátek a diferenciace B lymfocytů Konkrétní dopady: Chybí nebo jsou sníženy: B lymfocyty všechny izotypy protilátek některé izotypy protilátek Pojmy: agamaglobulinemie, hypoglobulinemie, hyperglobulinemie Projevy: chronické opakované bakteriální infekce virové nákazy probíhají normálně, výjimkou pouze enteroviry! Příklady: Brutonova agamaglobulinemie: (a. vázaná na X chromosom) popsáno 1952, prevalence 1 na 50-100 000 obyvatel Selektivní deficit IgA: v séru méně než 0,05 g/l sekreční chybí úplně. frekvence 1 : 500, problém ochrany sliznic Humorální deficience – další příklady Buněčné a kombinované deficience Těžké kombinované defekty imunity (SCID – severe combined imunodeficiency) Incidence 1 na 50 – 100 000 porodů, bez léčby smrt do 1 roku. Do této souhrné skupiny patří: - defekty adenosindeaminázy: hromadění toxických produktů purinového metabolismu v lymfocytech a následná lymfopenie - defekty T, B lymfocytů: T + -B nejčastější – 60% všech SCID - Omennův syndrom: infiltrace kůže a sliznic střeva Th2 lymfocyty Kombinované defekty imunity (CID) Poruchy v antigenní prezentaci Di Georgeův syndrom – defekt 3. a 4. žaberního oblouku, delece na 22. chromozomu redukce thymu, morfolog. abnormality, srdeční vady Poruchy fagocytózy Neutrofily, monocyty, makrofágy Projevy: infekce stafylokoky, enterobakterie, plísně, mykobakterie Mechanismy: poruchy mikrobocidních mechanismů poruchy počtu a adheze neutrofilů Příklady: Vrozená agranulocytóza (Kostmannův syndrom) Chronická granulomatózní nemoc Defekty adhezívních molekul Poruchy komplementu a MBP nejčastěji postižena složka C2 Jiné projevy při defektech C1 – C4 C6 – C9 Nejvýznamnější: Hereditární angioedém Defekt MBP protein vázající manózu Poruchy obranyschopnosti vůči mykobakteriím Důležité: Interleukin-12, interferon γ Možné poruchy této aktivační kaskády: n recepror pro interferon γ n receptor pro Il -12 n Samotný Il-12 Projevy: n Zvýšená náchylnost vůči mykobakteriálním infekcím n Nebezpečné komplikace po očkování BCG vakcínou n Zvýšená náchylnost vůči salmonelám Pozor: Protein NRAMP – (natural rezistance-associated macrophage protein) ? Pravděpodobně ovlivňuje individuální vnímavost lidí k TBC ? Imunitiní reakce typu Th1 zánětlivá reakce Sekundární imunodeficity Poruchy primárních a sekundárních lymfatických orgánů: Kostní dřeň: selhání krvetvorby v důsledku vnějších vlivů pancytopenie trombocytopenie, neutropenie, anemie Příčiny: destrukce hematopoetických prekursorů působením: • léků a jejich metabolitů • cytopatickým účinkem virové infekce • imunologicky zprostředkovaná destrukce Léčba: febrilní neutropenie! širokospektrá antibiotika intravenózně, G-CSF, GM-CSF Pozn. buňky stromatu kostní dřeně aplastická anemie x perniciózní anemie Thymus: Možné příčiny dysfunkce: • vysoké dávky kortikoidů • ozařování v thymické oblasti • infekce HIV • thymom • thymektomie Slezina Splenektomie, hyposplenismus, (asplenismus). Projevy: těžké infekce (meningitidy, pneumonie, sepse) i po letech, velmi rychlý nástup ! Patogeneze: slezina působí jako "bakteriální filtr" a rezervoár lymfocytů Léčba: akutní stavy - antibiotika (u sebe) očkování nad rámec očkovacích schémat Sekundární protilátkové deficience Příčiny: • Ztráty Ig z plazmy postižení ledvin, ztráty proteinů trávicím traktem, popáleniny, krvácení • Snížení produkce Ig lymfomy, plazmocytomy, chronické lymfatické leukémie, léky a jijich metebolity Sekundární imunodeficity v důsledku: n malnutrice a hypovitaminóz n úrazů a operací Transplantační imunologie: n Historie: Experimenty na zvířatech už před 100 lety - 1902 – tr. ledviny u psa - 1952 – tr. ledviny u člověka - 1963 – tr. jater - 1967 – tr. srdce - 1968 – tr. kostní dřeně - V ČR: - 1961 – tr. ledviny - 1983 – játra - 1986 – rozvoj transplantačního programu Počty transplantací V ČR za rok 2005 Transplantace ledviny – kadaverózní 162 Transplantace ledviny – příbuzenské 20 Transplantace jater 61 Transplantace pankreatu 1 Transplantace pankreatu s ledvinou 17 Odběr orgánu - kadaverózní dárce 129 Odběr ledvin od příbuzenských dárců 20 Aloreaktivita při transplantacích solidních orgánů Mechanismy rejekce při alo- a xenotransplantacích Transfúze Vývoj krevních buněk Imunomodulační působení krevní transfúze Působení erytrocytů na imunitní systém Antigeny systému ABO Autoimunitní imunopatologické stavy Mirkobiální mimikry a šíření molekulárnách terčů – možné příčiny autoimunitní reaktivity Apoptóza jako induktor imunopatologické reaktivity n Apoptóza – fylogeneticky konzervovaný proces n Kaskádovitá aktivace určitých genů, která vede v konečném důsledku - k hydrolytickému štěpení cytoplazmatických molekul - porušení integrity membrán - zánik buňky cestou formování apoptotických tělísek. Apoptóza má dvě základní fáze. 1. Signalizační - proapoptotické podněty ( TNF a, mutace genů) - protiapoptické podněty ( růstové faktory) 2. Efektorová fáze - aktivace dosud latentních proteináz, které štěpí bíklovinný řetězec strukturních i signálních proteinů - kaspázy Důležitá role vnější mitochondriální membrány. DNA je štěpena endonukleasami na úseky cca 200 bazí. Příčiny apoptózy: n Genetické poškození n Infekce n Nádorové procesy n Metabolická a informační deprivace buněk a tkání n Vnější (fyzikální faktory) n Imunologická reakce – plánovitý zánik určitých typů buněk n Procesy ontogenetického vývoje jedince V procesu apoptózy jsou vytvářeny podmínky pro prolomení tolerance vlastních složek a následnou imunopatologickou reakci. ACAMP – Apoptotic Cell Asssociated Molecular Pattern – unikátní vzory proteinů, cukrů i lipidů na površích apoptotických buněk, resp. apoptotických tělísek. ACA – Apoptotic Cell Recepror – receptory na imunitních buňkách, které tyto vzory rozpoznávají Imunologická reakce na tyto vzory vede k tvorbě autoprotilátek, které mohou pronikat do normálních buněk a vyhledat zde příslušné terče. Prokázáno u antinuklearních protilátek. Mohou i indukovat samotnou apoptózu! Patogeneze vybraných autoimunitních imunopatologických stavů n Revmatiodní artritida - artropatie - terč imunopatologické reaktivity – synoviální membrána - asociace HLA DR 4, úsek mezi AK 67 – 74 na β řetězci HLA molekuly - podobnost s sekvencí v glykoproteinu EB, nebo hemolyzinu bakterie Proteus aj. - vliv stresových proteinů (mechanická zátěž ?) Fáze onemocnění: - Tvorba prozánětlivých cytokinů - Prezentace autoantigenů dendritickými buňkami v lymf. uzlinách - Návrat T a B lymfocytů z výstelky do kloubů a vznik chronického zánětu v synoviální membráně Hlavní příčina potíží: eroze chrupavčité výstelky a kostní hmoty proteolytickými enzymy (neutrofily a fibroblasty) © Krejsek, Kopecký, Klinická imunologie, 2004 n Lupus erytematodes Systémové onemocnění, typický výskyt antinukleárních protilátek různých typů – význam apoptózy. Asociace s HLA DR2, DR3. Předpokládaný mechanismus: Infekční podnět, xenobiotika – rozpad buněk – uvolnění jaderných antigenů – tvorba antiukleárních protilátek – vznik IMK ! – ukládání – aktivace komplementu – zánět v postižené oblasti. Příklady ukládání imunolomplexů: rozhraní dermis – epidermis pobřišnice, perikard bazální membrána glomerulů nervová soustava n Diabetes mellitus I. typu závislý na inzulínu - geografický gradient ?? - velmi rychlý nárust (v poslední dekádě) - včasný záchyt - progresívní destrukce β buněk Langerhansových ostrůvků pankreatu. - buněčná imunita- infiltrát pankreatu obsahuje T lymfocyty, makrofágy, dendritické buňky, B lymfocyty - terčový antigen – různé povrchové molekuly β buněk q Mechanismus: genetická dispozice, expozice virovým antigenům, časná expozice bovinnímu albuminu - podobnost s proteinem ICA 69 na β buňkách pankreatu q Transplantace pankreatu n Onemocnění ledvin - Relativně častá - Primární (postižen glomerulus), sekundární (ostatní části orgánu), např. vaskulitidy - Nálezy: infiltrace orgánu imunokompetentními buňkami - abnormální imunologické parametry v krvi - zlepšení po podávání imunosupresiv - Příklady: nefropatie IgA - poststreptokoková glomerulonefritida Antifosfolipidový syndrom n Často v souvislosti s opakovanými potraty n Při testování krve na Treponema pallidum (původce syfilis) byly objeveny protilátky proti fosfolipidovým antigenům ze srdeční svaloviny (kardiolipin) n Dnes mají antifosfolipidové protilátky význam pro diagnostiku, např.: - systémových autoimunit - těžších virových infekcí (HIV, hepatitidy, EBV) - bakteriálních infekcí protozoalních (Treponema, Borrelia, Mykobaktrie, Toxoplasma - nádorové bujení - po působení léků n Projevy antifosfolipidového syndromu Antifosfolipidové protilátky n heterogenní skupina protilátek IgM ale také IgG a IgA n u antifosfolipidového syndromu jsou tyto protilátky namířené proti např. kardiolipinu fosfatidyletanolaminu fosfatidylserinu kyselině fosfatidové n Roztroušená skleróza Zánětové neurologické onemocnění, infiltrace lymfocytů do CNS, destrukce myelinových obalů a vláken, ztráta oligodendrocytů, tvorba PLAKU Začátek: časná dospělost, relabující – remitující průběh Experimentální zvířecí model: parenterální aplikace myelinu geneticky vnímavým zvířatům Příčiny: genetická dispozice, environmentální faktory – infekce. Lokalizace terčových autoantigenů při RS Vaskulitidy Heterogenní skupina onemocnění Nekrotizující zánět cév – ischemie Dělení: n Primární – idiopatické –bez známé příčiny n Sekundární Projevy zpočátku nespecifické, pak se mohou koncentrovat na určitý orgán ( Wegenerova granulomatóza, Polyarteritis nodosa) Laboratorní testy Terapie Kawasakiho nemoc – akutní vaskulitida v raném dětství Základní principy léčby autoimunitních nemocí § Kauzální terapie není známa § Nespecifická imunosupresívní léčba Imunosupresiva - kortikoidy, cyklosporin A, azathioprin, cyklofosfanid, metotrexát, Nesteroidní antiinflamatorika Normální lidské gamaglobuliny § Nové trendy v terapii – perorální imunoterapie, MOP, cytokiny nebo antagonisté cytokinů Atopická reaktivita, alergie, alergické choroby zprostředkované IgE, alergický zánět n Pojmy a názvosloví n Historický vývoj a současný stav poznatků n Hlavní skupiny alergenů n Genetické faktory n Vlivy vnějšího prostředí (kojení, antibiotika, očkování, exhalace) n IgE, receptory, eozinofily n Možnosti terapie Receptory pro IgE Anafylaktická reakce Život ohrožující systémová reakce, akutní klinický stav. Příčiny: Navázání anfylaktogenního alergenu na mastocyty, jejich degranulace Neregulovaná masívní aktivace komplementového systému po vazbě imunokomplexů ! kontakt krve (plasmy) s umělými povrchy ! Cca 1/3 případů nejasné příčiny Klinické projevy: konstrikce bronchů, otok dýchacích cest, dilatace cév, pokles tlaku, arytmie (zvracení, průjem). (adenosin, histamin, tryptáza, heparin z mastocytů), Léčba: adrenalin perenterálně, antihistaminika, Prevence! Alergenová imunoterapie n Známo téměř 100 let n Praktické provedení n Mechnismus ne zcela jasný n Význam empirických poznatků Atopické astma n Histologické nálezy: plicní tkáň infiltrována eozinofily, neutrofily, mastocyty, hypertrofie bazální membrány, hyperplazie a hypertrofie buněk hl. svaloviny. n Epitelové buňky bronchiální sliznice aktivace: n viry, n polutanty životního prostředí n alergeny n Mastocyty – obsah proteolytických enzymů a cytokinů v granulích n Projevy: obstrukce dýchacích cest, dušnost, pískot a tlak na hrudi Po kontaktu s inhalačním alergenem, zproštředkováno IgE a mastocyty Neimunologické astma Léčba: bronchodilatantia, kortikoidy, imunoterapie, oxygenoterapie, mechanická ventilace. Autoimunitní imunopatologické stavy Reprodukční imunologie n Těhotenství: rozsáhlé fyziologické, neuroendokrinní i imunologické změny n Embryo – semialograft – nede HLA znaky pocházející od otce. n Kontakt: matka – plod deciduální tkáň - trofoblast sliznice děložní - extraembryonální tkáň zárodku NUTNÁ ROVNOVÁHA Imunologické mechanismy zajištění rovnováhy v placentě n Buňky trofoblastu neexprimují HLA A,B, mají naopak HLA E, G. Na buňkách trofoblastu hodně FasL A hodně regulačních molekul komplementové kaskády (CD 59, CD 55) Cytokinové prostředí: TGF beta podporuje tvorbu GM-CSF a IL-6, což celkově směruje IS matky k Th2. Dále účast progesteronu a HCG. Ontogenetický vývoj IS Období po narození a dětský věk n Různá dynamika vyzrávání a schopnosti aktivace: Monocyty – makrofágy, neutrofily, NK buňky, komplement Struktura lymfoidních orgánů, T a B lymfocyty a jejich kooperace, protilátky IgG, IgM. Současné trendy ovlivňující vývoj IS. Období stáří (imunosenescence)- nad 65 let, často: infekční choroby s abnormálním až fatálním průběhem výskyt autoprotilátek bez známek onemocnění choroby pramenící z poruch proliferace a diferenciace Ústní dutina a imunitní systém Zcela mimořádné podmínky – bariéra vůči zevnímu prostředí n Obranné mechanismy: - sliny - obnova epitelu - humorální imunita - buněčná imunita - přirozená mikroflóra n Přesto (nebo právě proto) existují: - infekční onemocnění ústní dutiny - imunopatologická a nádorová onemocnění ústní dutiny - možnost provádět imunoterapeutické zásahy přes ústní sliznici Přirozená mikroflóra ústní dutiny n Bakterie (300 druhů), viry, fungální agens, paraziti n Vztahy mezi MO: pozitivní – mutualismus komensalismus, synergismus negativní – kompetice, antagonismus n Mikrobiální biofilm – zubní plak Zubní kaz § Narušení skloviny mechanicky a chemicky § Účast baktérií: Streptococcus mutans Streptococcus sorbinus § Otázka vakcinace – aktivní X pasívní Zánětlivá onemocnění gingivitida, parodontitida § Podpůrné tkáně zubů § Mikrob. povlak a změna mikrob. osídlení § Poškození je dílem Mo i produktů zánětlivé reakce Recidivující afty § Ulcerozní defekty nekeratinizovaného epitelu Imunitní systém kůže n Ochrana před vlivy vnějšího prostředí - fyz., chem., mech. a také infekční agens n Struktura epidermis (stratum basale, s. spinosum, granulosum, lucidum, corneum. n Obranné bariéry: olupování, suchost, mazové žlázy, nízké pH, mikrobiální flóra ! n Imunologická bariéra: Buněčná složka i humorální složka Důležitá úloha keratinocytů (TNF alfa, IL-1, IL-6, IL-3, IL-12, interferony) Působení UV záření na IS kůže: n 200 – 400 nm – UV UVA 320 – 400 nm UVB 280 – 320 nm UVC 200 – 280 nm Vliv UV na imunitní systém: obecně útlum a tím náchylnost k infekcím, přesmyk k Th2 Mutace v DNA – dimerizace thyminu, mutace v genu pro p 53 – maligní transformace. Imunitní systém jater n Enormní expozice antigenům, které mohou specificky i nespecificky aktivovat IS n Regulační mechanismy nastaveny k indukci tolerance. n Pozn.: Dobré přežívání nekompatibilního transplantátu Asi existuje extrathymová diferenciace t lymfocytů v játrech Aplikace Ag do vena portae indukuje toleranci n Nejdůležitější buněčné populace: Kupfferovy buňky epitel jaterních sinusoid – endotelové b. buňky žlučových cest rezidentní a cirkulující buňky imunitní. Indukce imunologické tolerance v játrech: n Charakter APR buněk – Kupfferovy b. a endotel sinusoid n Působení Tr lymfocytů – utlun Ag specifických klonů n Interakce Fas (CD 95) na lymfocytech a FasL (CD178) na endotelu a hepatocytech n Problém – virová onemocnění jater.