IMUNITA VROZENÁ Marcela Vlková Vrozená imunita Chemické bariéry pH (kůže 5,5, žaludek 1-3, vagina 4,5) sekrece antimikrobiálních peptidů (lysozym, defensiny, cathelicidiny…) Fyzikální bariéry Kůže Sliznice Respirační trakt Močový trakt Biologické bariéry Mikroorganismy fyziologické mikroflóry (komensální mikroorganismy) Celulární složky Makrofágy, neutrofily Mastocyty, eosinofily, bazofily Epitelové a endotelové buňky, erytrocyty, destičky NK-buňky Dendritické buňky Antimikrobiální peptidy •Endogenní antibiotika. •Charakterizováno asi 20 různých proteinů. •Tvořeny keratinocyty, mastocyty, buňkami ekkrinních žláz, ale též neutrofilními granulocyty a buňkami NK. •Spouštějí a koordinují aktivitu řady složek vrozeného a adaptivního imunitního systému • („alarminy“). •zajišťují integritu a růst epitelu, podporují angiogenézi. • Antimikrobiální peptidy v residentních kožních buňkách • • • •cathelicidiny (hCAP18/LL 37) keratinocyty • •b - defensiny (HBD - 2, HBD - 3) keratinocyty • •dermcidiny (DCD) ekkrinní potní žlázy • • • • What happens when the physical and chemical barriers are breached?DR.T.V.RAO MD 8 Vrozená imunita – charakteristické rysy •Vytvořila se k rozpoznávání cizích mikroorganismů, nikoliv vlastních molekul •Aktivace reakce nastává během několika minut po rozpoznání patogenu •Nevytváří imunologickou paměť •Je závislá na zárodečně kódovaných receptorech rozeznávajících struktury společné mnoha patogenům Vrozená imunita: charakteristické rysy •Specifičnost: •Jsou rozeznávány struktury, které jsou stejné •u řady cizorodých agens (u mikroorganismů •jsou to tzv. „pathogen associated molecular •pattern“, PAMP, např. v lipopolysacharidech •nebo peptidoglykanech). •Adaptivní imunitní systém naproti tomu •poznává a odlišuje epitopy antigenů (T-, B-) • PAMP „ Pathogen Associated Molecular Pattern“ •Patogenem asociované molekulové vzory •Vysoce konzervované struktury přítomny na rozsáhlých skupinách mikroorganismů, jsou esenciální pro jejich životní funkce •Nevyskytují se na hostiteli •Peptidoglykany, kyselina lipoteichová, lipopolysacharid bakteriální manany, glukany, •Bakteriální sekvence DNA tvořené cytosinem a quaninem (CpG) a dvoušroubovicovou DNA DAMP „Damage Associated Molecular Patterns“ •Vznikají při poškození infekcí, zánětem, chemickými toxiny, trauma, snížené krevní zásobování •Nesouvisí s buňkami v apoptóze PAMPs and DAMPs © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Vrozená imunita: charakteristické rysy •Receptory: •pro tyto molekulární struktury jsou •geneticky zakódovány - v DNA zárodečné •linie. Označují se jako „pattern recognition •receptors“, PRR. •Jsou jak na nebo v buňkách (např. TLR, •NLR), tak i solubilní (např.CRP, MBL). •Naproti tomu u adaptivní imunity receptory •lymfocytů T a B vznikají somatickým •přeskupováním genů. • Vrozená imunita: charakteristické rysy •Rozsah repertoáru: • •Poznávací schopnost PRR je omezená, •odhaduje se na cca 103 „molekulárních vzorců“, •zatímco adaptivní imunitní systém je •schopen odlišit (TCR, BCR lymfocytů) více než 10 7-8 •epitopů antigenů. • •Kromě součástí mikroorganismů poznává •vrozený imunitní systém také alterované buňky •hostitele (prostřednictvím např. heat shock •proteinů, membránových fosfolipidů, MHC) PRR- Pattern Recognition Receptors •Identifikace PAMP a solubilních složek imunity •Exprese receptorů není klonální – receptory přítomné na stejném typu buněk mají stejnou identitu •Připraveny okamžitě reagovat – není potřeba proliferace – rychlá odpověď •Schopny diskriminace mezi patogenními a nepatogenními mikroorganismy PRR- Pattern Recognition Receptors • © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Cell associated PRR • © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com PRR- Pattern Recognition Receptors •TLR (Toll-like receptor): TLR1 -11 • v buněčné membráně (např. TLR2, 4) • v endosomech ( TLR3, 7, 9) •RLR (RIG-I-like receptor): • intracelulární (reakce s viry, tvorba IFNa) •NLR (Nod-like receptors): např. NOD2,NALP3 • v cytoplasmě, složky inflamasomů •CLR (C-type lectin receptor) • poznávají nekrotické buňky, manosové zbytky Vrozená imunita •Humorální složky • •Mikrobicidní faktory (lysozym, defensiny, kathelicidiny a další) •Histamin, eikosanoidy •Komplementový systém •Pentraxiny (CRP, SAP, PTX3) •Kollektiny (MBL, SP-A, SP-B), Fikoliny •Cytokiny (Interferony a,b, g, TNFa, IL-1, IL-6, • chemokiny) • Solubilní PRR © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Vrozená imunita Humorální složky Pentraxiny (CRP, SAP – sérový amyloid P, PTX3) CRP a SAP – produkovány buňkami jater PTX3 produkován dendritickými buňkami, makrofágy a endotelem v odpovědi na vazbu na TLR a cytokiny CRP a SAP se váží na různá místa buněčných stěn bakterií plísní a apoptotických buněk obsahujících fodatidylcholin a fosfatidylmetanolamin PTX – vazba na vybrané typy gram-positivních i negativních bakterií, viry a plísně, apoptotické buňky Všechny tři aktivují komplement vazbou na složku C1q Vrozená imunita Humorální složky Kolektiny (MBL, SP-A, SP-D) MBL = Mannose binding Lectin - vazba manozových zbytků ve stěnách bakterí SP-A, SP-D = Surfactant protein A, Surfactant protein D – opsoniny, nacházejí se v plicních sklípcích, Funkce – inhibice růstu bakterií, spolupráce s alveolárními makrofágy Fikoliny – N-acetylglukosoamin a lipoteichová kyselina – součást buněčné stěny grampozitivních bakterií Cytokiny (Interferony a,b, g, TNFa, IL-1, IL-6, chemokiny) Komplementový systém - funkce •Skupina proteinů – proteolytickým štěpením dochází k aktivaci komplementové kaskády – vznik molekul s různými biologickými účinky: • Označení nebezpečných vzorů mikroorganismů - opsonizace (C3b, C4b) • Chemotaxe (C3a, C5a, komplex C567) • Tvorba anafylatoxinů (C3a, C4a, C5a • Osmotická lýza (komplex C5b-C9) • •Soustava asi 30 sérových a membránových proteinů •Hlavní složky 9 sérových proteinů C1-C9 •Kaskádovitá aktivace •C3 ústřední složka, C3b vazba na mikrobiální povrch •Terminální produkt komplementové kaskády C5b, C6, C7, C8 a C9 (MAC membrane attack complex) Komplementový systému F klasická - spouštěna vazbou C1q na Fc úsek molekuly IgG nebo IgM F alternativní - spouštěna bakteriálními produkty nebo jako následek spontánní hydrolýzy C3 složky komplementu regulačními faktory I a H F F lektinová - na C1q a na protilátce nezávislá, spouštěna vazbou MBL-mannan • Aktivace aneb cesty komplementového systému Aktivace komplementového systému © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Aktivace komplementového systému membranolytický komplex © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com anafylaxe zánět, přitahování fagocytů C4a, C3a, C5a Lytická cesta Formace komplexu atakujícího membránu, lýza patogenu C5b, C6, C7, C8, C9 opsonizace fagocytóza C3b Alternativní cesta Spontánní aktivace C3 C3b Bf Factor D Bb Lektinová cesta Vazba manózy MBL MASP-1 MASP-2 C4/C2 C4b/C2b Klasická cesta Vazba protilátek C1q/r2/s2 C4/C2 C4b/C2b C3 convertáza C3 C3a + C3b C3b/Bb C4b/C2b C4b/C2b C5 convertase C5 C5b Komplementový systém Biologicky aktivní produkty aktivace C •C2b, C2a •C3a, C3b •C4a, C4b •C5a, C5b •C5b679(n) •Ba, Bb • •adhese, chemotaxe, aktivace buněk, lýza buněk, •odstraňování imunokomplexů a buněčných odpadů, •modulace aktivity APC, B - i T-lymfocytů • Deficience komplementového systému •C1-C4 : častý vývoj systémových imunokoplexových chorob (SLE-like), náchylnost k pyogenním infekcím. •C3-C9: zejména náchylnost k pyogenním infekcím. U deficitu C9 jsou typické opakované meningokové meningitidy. •C1 INH: hereditární angioedém. Základní indikace vyšetření složek komplementového systému •Podezření na deficit některé složky aktivačních drah: –Funkční vyšetření klasické (CH 50) nebo alternativní (AH 50) dráhy –V případě patologického nálezu vyšetření hladiny jednotlivých složek komplementu. •Monitorování zánětlivého procesu: –Složky komplementu se chovají jako proteiny akutní fáze. –Při silné aktivaci komplementu při imunokomplexových chorobách ale dochází k výrazné konsumpci. •Podezření na poruchu regulačních složek komplementové kaskády (hereditární angioedém): –Vyšetření C1 INH a hladiny složek C3 a C4. • FUNKČNÍ VYŠETŘENÍ KLASICKÉ DRÁHY •Hemolytický test CH50 • !Odběr sražené krve do skleněné zkumavky, nutno zpracovat do 1 hodiny! • ·erytrocyty po inkubaci s protilátkami (amboceptorem) vytvoří komplex antigen – protilátka · ·přidání vyšetřovaného séra (obsahuje komplement) • ·lýza erytrocytů se projeví uvolněním hemoglobinu; detegujeme spektrofotometricky Imunochemické vyšetření jednotlivých složek komplementového systému •C3 (0,7 – 1,5 g/L) •C4 (0,1 – 0,4 g/L) •C1-INH (210-390 mg/L); + funkční test • •C1q (100-250 mg/L), C2 (10 – 30 mg/L), C5 (80 – 170 mg/L) • •MBL (0,3 – 3,5 mg/L) Lektin vázající manózu (MBL) •Po vazbě na manózové zbytky na povrchu baktérií aktivuje C2 a C4. •Asi u 25% populace lze prokázat heterozygótní deficit. •Deficit MBP je asociován s vyšší frekvencí banálních infekcí a komplikací při cytostatické léčbě. Funkce C1-INH © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Hereditární angioedém •Způsoben deficitem C1 INH,dominantně dědičný •Při traumatech, stomatologických výkonech, infekcích, menstruaci dochází k nekontrolované aktivaci komplementového systému •Vazoaktivní peptidy způsobují zvýšenou vaskulární permeabilitu se vznikem edémem; terčem terapie může být bradykinin •Klinické příznaky- nesvědivé kožní otoky, dechové obtíže, průjmy, křeče v břiše ledovec v moři Komplementový systém je pilířem imunity mikrobicidní účinky zánětotvorné působení regulace adaptivní imunity ovlivňování buněk, orgánů a systémů Neutralizace chemokinů, odstraňování komplexů Ag-Ab, zpomalení pohybu leukocytů v kapilárách zvyšují adhezi na endotel, krevní skupiny, Rh- faktor Obsahují denzní tělíska (ADP, serotonin, histamin) a alfa granule (cytokinů, chemokinů, růst.faktorů) - modulace zánětové odpovědi Krátce žijící buňky, v cytoplazmě četná granula obsahující histamin, proteoglykany, interleukiny (IL-4, IL-13) – časná fáze zánětové reakce, Váží IgE – degranulace - rozvoj zánětu Krátce žijící buňky 10-20h – v periferní krvi, delší životnost v tkáních - sliznice dýchacího, trávicího a močopohlavního ústrojí; Receptory pro Ig, chemokiny cytokiny složky komplementu… v cytoplazmě četná granula obsahující kationické proteiny (ECP), cytokiny (IL-3,IL-5, TNFalfa…) chemokiny, úloha v časné fázi zánětu Celulární složky vrozené imunity Celulární složky vrozené imunity Mastocyty •Lokalizovány perivaskulárně a v blízkosti neuronů •Dlouhožijící buňky •Jsou aktivovány IgE a antigeny, imunokomplexy, cytokiny, anafylatoxiny, hormony, neurotransmitery •Sekretují řadu vasodilatačních a prozánětlivých mediátorů – preformovaných (histamin, kininy, proteasy) i nově syntetizovaných (leukotrieny, prostaglandiny, NO, cytokiny –zejm. TNFa) •Důsledek – akumulace buněk přirozené imunity (neutrofily, eosinofily, monocyty-makrofágy a lymfocyty •Účast v reparačních procesech • • Jsou jednou z nejvýznamnějších součástí vrozených obranných imunitních mechanismů. • • Buňky imunitního systému – monocyty, makrofágy, dendritické buňky © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com PROFESIONÁLNÍ FAGOCYTY Polymorfonukleární leukocyty (neutrofilní granulocyty) „mikrofágy“ (I. Mečnikov) Mononukleární fagocyty (v krvi i ve tkáních) „makrofágy“ (I. Mečnikov) •Neutrofilní granulocyty a eosinofilní granulocyty •Monocyty a makrofágy • •Fyziologická funkce: »1. pohlcení - ingesce »2. nitrobuněčné zabití - cidie »3. odstranění - eliminace • •Antimikrobiální systémy: »1. závislý na kyslíku »2. nezávislý na kyslíku • • • Fagocytóza Zabíjecí mechanismy fagocytujících buněk »1. závislý na kyslíku •Reaktivní metabolity kyslíku (H2O2, HOCl-, hydroxylový radikál, superoxidový aniont, singletový kyslík(O2) •Reaktivní dusíkové metabolity (NO, NO2) •Hydrolázy: proteázy, lipázy, DNAsy, RNAsy »2. nezávislý na kyslíku •Nízké pH •Lysozym •Lactoferin •Defenziny – antimikrobiální polypeptidy • Adherence fagocytované čáetice k membráně fagocytující buňky Tvorba psudopodií, které postupně obalují fagocytovanou částici Tvorba fagosomu Splynutím fagosomu a lysozomu vzniká fagolysosom Uvnitř fagolysosomu dochází k usmrcení a degradaci fagocytovaného materiálu Nedegradovatelný materiál je uvolněn z buňky Lysosom Fagocytóza Možnosti vyšetření fagocytárních funkcí •Chemotaxe: vyšetření chemotaxe pod agarózou •Ingesce: ingresce metakrylávých partikulí •Tvorba reaktivních metabolitů kyslíku: • NBT test, chemiluminiscence, redukce tetrarhodamidu. •Vyšetření exprese b2-integrinů •Komplexní vyšetření: mikrobicidie Indikace k vyšetření fagocytárních schopností granulocytů •Především opakované hluboké abscesy, hnisavé lymfadenitidy, případně i první epizoda abscesu v neobvyklé lokalizaci (jaterní absces). Obtíže jsou vrozené, tj. objevují se obvykle od časného věku. •Výskyt solitárních, granulomů v časném věku. •Poruchy odhojování pupečníku spojené s poruchou hojení ran a výraznou leukocytózou (LAD syndrom). •Příčinou syndromu je porucha syntézy CD18, nevytváří se komplex CD11/CD18 – integriny nutné k přechodu cév do místa zánětu. •Opožděné odhojování pupečníku s omfalitidou. •Abscesy s malou tvorbou hnisu. •Často postižena periproktální oblast, objevují se gingivitidy, lymfadenitidy, kožní infekce. • Porucha hojení ran. •V krvi výrazná leukocytóza i mimo akutní infekci. Deficit leukocytárních integrinů (LAD-I) Cesta leukocytů do místa zánětu © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Chronická granulomatózní choroba •Opakované abscesy nejčastěji postihující játra, periproktální oblast, plíce, objevují se hnisavé lymfadenitidy, osteomyelitidy. •Granulomy mohou působit útlak, například žlučovodů. •Většinou poměrně časný nástup obtíží, první příznaky se však vzácně mohou objevit i v dospělosti. •Příčinou je porucha tvorby reaktivních metabolitů kyslíku. Chronic Granulomatous Disease (X-linked) jsou morfologicky podobné lymfocytům („velké granulární lymfocyty“, LGL), nefagocytují, nemají adherenční schopnosti specializují se na zabíjení abnormálních vlastních buněk organismu nápadných nízkou expresí MHC molekul (např. infikovaných viry, intracelulárními bakteriemi, nádorové buňky) cytotoxické nástroje NK buněk – perforin a granzym – podobně jako u CD8+ cytotoxických buněk jejich cytotoxická aktivita je jednak přirozená, jednak může být zprostředkována protilátkami vázanými na FcR III (CD16), ADCC ovlivňují vrozenou i adaptivní imunitu svými cytokiny, především IFNg a TNFa NK (Natural Killer) buňky Funkce NK buněk © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Buňky NK •Aktivace NK-buněk je regulována souhrou signálů, které vycházejí •z aktivačních a inhibičních receptorů. • •Inhibiční receptory (KIR) se váží na molekuly MHC I, které jsou přítomny na většině zdravých buněk. •Aktivační receptory (KAR) poznávají heterogenní skupinu ligandů, které se objeví na buňkách v důsledku stresu, maligní konverse, virové infekce. • •Řada genů, které ovlivňují funkci NK, jsou shluknuty na chromosomu 12 •(„natural killer gene complex – NKC“) •c Antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC) Fc receptor Virus-infected Cell NK Cell perforin granzyne IgG Fab Fc Epitope Interferony (IFN) •Existují dva typy interferonů: •Typ I: IFN a, IFN b - jsou produkována některými buňkami infikovanými viry (hlavně fibroblasty, makrofágy). V cílové buňce inhibují virovou replikaci. •Typ II tzv. imunní - IFN g: produkován NK buňkami, aktivovanými TH1 buňkami, způsobuje především aktivaci makrofágů. Reakce NK buněk © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Buňky NKT •Imunofenotypově i funkčně podobné NK a T •Přítomny v periferní krvi, slezině, játrech, lymfatických uzlinách, kostní dřeni, thymu •Aktivované migrují do míst infekce nebo zánětu •Receptor má charakter „semi-invariantního“ abTCR (Va24/Ja18 – Vb11) •Poznávají glykolipidové nebo lipidové struktury presentované na nepolymorfní CD1 molekule (lysofostatidylcholin je autoantigenem pro lidské NKT) • Molekuly buněčných interakcí •Cytokiny • Interleukiny (IL-1 – IL-35), • IFN, TNF, TGF, CSF • •Chemokiny (C, CC, CXC,CX3C) • •Adhezivní molekuly:integriny, selektiny, adresiny Cytokiny •Hlavní regulátory imunitního systému, působící na krátkou vzdálenost prostřednictvím vazby na specifické receptory na povrchu buněk •Jsou produkovány buňkami imunitního systému, mají krátký biologický poločas •Účinek – autokrinní, parakrinní, endokrynní • • schemata7.png Schéma typů působení cytokinů na druhé buňky Autokrinní Receptor Parakrinní Endokrinní Signál Sekrece cytokinu Céva, krevní oběh Cytokiny •Hlavním producentem je určitá skupina buněk x mohou však být produkovány různými buňkami •Vytvářejí funkční cytokinovou síť •Jeden cytokin má často stimulační i tlumivý efekt •Působí na více oblastí, vlastností – tzv. pleiotropní efekt Funkce cytokinů •Stimulační: –Stimulace T- lymfocytů: IL-2 –Stimulace B-lymfocytů, produkce protilátek: IL-4, IL-5, IL-10, IL-21 –Stimulace makrofágů: IFN-g –Stimulace granulocytů: IL-8, chemokiny –Proliferace progenitorových buněk – •Prozánětlivé cytokiny: IL-1, IL-6, IL-18, TNF-a – •Regulační: IL-10, IL-13, TGF-b • – Mechanismus účinku interferonu (IFN) Virus Viral nucleic acid New viruses Antiviral proteins block viral reproduction Interferon molecules produced Interferon binding simulates cell to turn on genes for antiviral proteins Host cell 1 •Infected by virus •Makes interferon •Is kiled by virus Host cell 2 •Entered by interferon from cell 1; •Interferon induces changes that protect it Cytokiny •Uplatňují se v patogenezi: –atopických chorob (IL-4, IL-13 – stimulace tvorby IgE) –Zánětlivé choroby (TNF-a) –Imunodeficity (defekt produkce IFNg, IL-12) •Ale lze je využít i terapeuticky – protinádorová léčba (IL-2, IFN-a) –Léčba sklerózy multiplex (IFN-b) –Léčba některých imunodeficitů (IFN-g) – – Zánět •fylogeneticky stará a monotónní obranná reakce •efektorový mechanismus nejen vrozené , ale i adaptivní imunity •rozvoj zánětu: –rozpoznání nebezpečného podnětu –vyhodnocení charakterů podnětu a rizika –vylití granul, transkripce genů, .. •každý´ zánět má imunopatologickou složku Zánět- komplexní obranná reakce systému vrozené imunity • •na infekci bakteriální, virovou, parazitární, •na poškození tkání fyzikálními a chemickými faktory •na efektorové stadium adaptivní imunitní reakce • • Směřuje k odstranění škodliviny a k obnově • poškozených struktur a funkcí Zánět •rychlá odpověď organismu na poškození tkání, (neimunologický podnět) •nebo infekci (imunologický podnět) •vede k lokalizaci onemocnění •Eliminace případné infekce •zahojení •Reakce organismu může být místní nebo celková – závisí na rozsahu poškození a délce trvání Dva druhy zánětu •Akutní zánět – fyziologický proces: –Odezní bez důsledků, dochází ke zhojení poškozené tkáně •Chronický zánět – patologická reakce –Patologický, dochází k destrukci tkáně, nahrazování vazivem a vede k trvalému poškození – – Průběh zánětlivé reakce •Fagocyty a tkáňové žírné buňky – uvolnění obsahu granulí do okolí •Látky uvolněné z poškozených buněk – •Důsledek - zvýšení peremaibility cév – tzn. prostup plazmatické tekutiny do extravaskulárního prostoru a vzniká otok • Klasické známky zánětu •Bolest •Zarudnutí •Otok •Horečka Zánět - průběh •Zvýšení adhezivity endotelií expresí adhezivních molekul – zachycení fagocytů a lymfocytů – jejich průnik do tkáně •Altivace koagulačního, fibrinolytického, komplementového a kininového sytému •Ovlivnění místních nervových zakončení (bolest) •Změny regulace teploty (některé mediátory působí jako pyrogeny) Vliv prozánětlivých cytokinů •Uplatňuje se zejména IL-1, IL-6 a TNF-a. •Ovlivěním hypotalamického centra termoregulace se zvyšuje tělesná teplota –Aktivátor metabolických pochodů v buňkách IS: indukce exprese heat shock proetin (HSP) ( pomoc při skládání nativních nově syntetizovaných proteinů do správných konformací) • •Aktivace osy hypothalamus – hypofýza nadledinky – mobilizace tkáňového metabolismu • •Cytokiny se dostávájí do oběhu – stimulace sérových proteinů tzv. “proteinů akutní fáze”. •Klesá sérová hladina Fe a Zn. •Objevuje se únavnost, ospalost, nechutenství. Hlavní události v místě zánětu •Hlavní roli hrají složky nespecifické imunity –Vznik vasoaktivních a chemotaktických látek, často produktů aktivace komplementového systému. –Zvýšený přítok krve do místa zánětu. –Příliv zánětotvorných buněk, zejména granulocytů a makrofágů. –Zvýšená cévní permeabilita vede k přechodu bílkovin do extravaskulárních prostorů. • Iniciace zánětlivé odpovědi inflammation people.eku.edu/ritchisong/301notes4b.html Laboratorní známky zánětu •leukocytóza, •zvýšená FW • zvýšené hladiny reaktantů akutní fáze • snížené hladiny železa a zinku v plazmě • Proteiny akutní fáze •Jejich hladina se zvyšuje v dob akutního zánětu •Jsou produkovány hlavně játry pod vlivem IL-1, IL-6, TNF-a •Nejznámější a diagnosticky nejčastěji využívaný: C-reaktivní protein (CRP) •Další: součásti komplementového systému, alfa-1-antitrypsin, sérový amyloid A, fibrinogen… • Proteiny akutní fáze –Opsonizace –CRP – C-reaktivní protein –SAP – sérový amyloid –Složky komplementu C3, C4 –CRP a SAP váží nukleoproteiny vzniklé při rozpadu tkání a napomáhají jejich odstraňování fagocytózou –Zvýšená syntéza sérových transportních proteinů (ceruloplazmin, feritin) –Antimikrobiláních proteinů – hepcidin –Snižuje se tvorba albuminu, prealbuminu, transferinu – – Nejdůležitější léky využívané k tlumení zánětlivých procesů •Nesteroidní antiflogistika (antirevmatika): kyselina acetylosalicylová, paracetamol… •Glukokortikoidy •Antimalarika •Koloidní zlato •Monoklonální protilátky proti prozánětlivým cytokinům a adhezivním molekulám. Reparace poškozené tkáně •Eliminace poškozených buněk makrofágy •Aktivace fibroplastických mechanismů •Aktivace angiogeneze •Regenerace a remodelace tkání •Kontrolováno hormony enzymy a cytokiny •U chronického zánětu zvýšená sekrece TGF beta – aktivace fibroblastů – vznik fibrotiocké tkáně Mediátory zánětlivé odpovědi •IL-1, IL-6, TNF-a - celkové zánětlivé příznaky •IL-1, TNF-a, IL-18 - lokální aktivace buněk imunitního systému •IL-8, leukotrieny, prostagladiny, C5a- chemotaxe. •Histamin, serotonin, metabolity kys. arachidonové -vazodilace, ovlivnění permeability. Monitorování akutního zánětlivého procesu •Tělesná teplota •Sedimentace erytrocytů (FW) •Počet leukocytů v krvi •Změny spektra sérových bílkovin v elektroforéze (pokles albuminu, vzestup a1 a a2 globulinů) •Sledování hladin proteinů “akutní fáze” Prezentace Ag •Antigeny jsou molekuly, které vyvolají imunitní odpověď. •Antigeny jsou většinou proteiny či glykoproteiny, nebo polysacharidy. •Antigeny pocházející z vnějšího prostředí se do organismu dostanou přes gastrointestinální trakt, respirační trakt, kůži nebo arteficiálně např. injekčně. •Antigeny vnitřní se nacházejí přímo v buňkách, může se jednat např. o proteiny kódované virovými geny nebo proteiny kódované mutovanými geny v nádorově změněných buňkách. • Antigen prezentující buňky a T lymfocyty •K iniciaci imunitní odpovědi je nutné rozpoznání antigenu T lymfocyty • •Povaha imunitní odpovědi je určována druhem prezentovaného antigenu. • –prezentace endogenního antigenu HLA I.třídy antigen TCR CD8 T lymfocyt APC ER, Golgi Major histocompatibility complex (MHC) Human leukocyte antigens (HLA) MHC HLA •Jsou odpovědné za histokompatibilitu – tzn. slučitelnost tkání •Jsou unikátní pro každého jedince, jediný případ shody jsou jednovaječná dvojčata •Receptory tvořené glykoproteiny •Jsou exprimovány na povrchu všech jaderných buněk •Slouží k rozpoznání „vlastního a cizího“ pro T, B a NK lymfocyty •Hlavní funkce – nabídka zpracovaných peptidových fragmentů pro T-lymfocyty •Jsou odpovědné za odvržení transplantátu Charakteristika genů MHC •Dvě třídy: MHC I a MHC II (HLA I, HLA II) • (krátké raménko 6. chromosomu) •Polymorfismus: • Geny MHC jsou nejpolymorfnějšími geny v genomu •Kodominantní exprese: • Každý jedinec má dvě alely (od obou rodičů); označují se • číslicemi (např. HLA-A2, HLA-B5, HLA-DR3 …) •Soubor MHC alel na chromosomu se nazývá • haplotyp Charakteristika molekul (antigenů) MHC •Molekuly MHC I třídy jsou přítomny na všech jaderných buňkách(tedy ne na erytrocytech!) •Molekuly MHC II třídy jsou přítomny na buňkách imunitního systému (buňky předkládající antigen – dendritické buňky, makrofágy, B-lymfocyty), dále na buňkách endotelových a na epitelu thymu. • •Exprese molekul MHC I je na většině buněk zvýšena působením IFN, TNF, LT (tedy při vrozených imunitních reakcích) •Expresi molekul MHC II na buňkách presentujících antigen, vaskulárních endotelových buňkách, ale i na jiných buňkách (ne však na neuronech) zvyšuje IFNg Charakteristika interakcí mezi MHC a peptidy • •MHC molekuly neodlišují peptidy vlastní a cizí • •MHC molekuly vážou řadu strukturálně podobných peptidů (x TCR-epitop) • •Vazba je nekovalentní, ligand pro MHC I sestává z 8-11 aminokyselin, pro MHC II cca z 10-30 • • HLA molekuly I. třídy ·HLA molekuly I. třídy se skládají ze 3 částí ·transmembránový glykoprotein, nazývaný těžký řetězec, který má transmembránovou část a 3 domény extracelulární, nazývané a1, a2 a a3. ·a1, a2 domény jsou polymorfní částí HLA molekuly I. třídy ·tyto domény mají uspořádání, které umožňuje vazbu antigenního peptidu ·těžký řetězec je nekovalentně spojen s b2-mikroglobulinem, nepolymorfním řetězcem HLA molekuly I. třídy ·třetí součástí HLA molekuly je peptid, vázající se do vazebného místa tvořeného a1a a2 doménou • HLA molekuly II. třídy •HLA molekuly II. třídy se skládají z dvou transmembránových gylkoproteinů, nazývaných a a b řetězec. Oba dva řetězce jsou polymorfní. •HLA molekuly II. třídy se nacházejí ve 3 typech, pojmenovaných HLA DR, DP a DQ. •Tyto molekuly jsou kódovány geny na 6 chromozomu, v oblasti HLA D. •Molekuly HLA II. třídy jsou exprimovány velmi omezeně na buňkách prezentujících antigen. Exprese HLA II. třídy je indukovatelná, při zánětu je mohutně stimulována. • • S0241X-003-f006 Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier top_logo 6.chromosom HLA a antigeny •antigeny, které jsou předkládány imunitnímu systému v kontextu s HLA molekulami, pocházejí jednak z extracelulárního prostředí, tak zvané vnější antigeny - exoantigeny, jednak jsou lokalizovány uvnitř buňky, tak zvané vnitřní antigeny - endoantigeny. • •povaha vnitřních a vnějších antigenů se výrazně liší, každý indukuje zcela jiný typ imunitní reakce •vnitřní antigeny jsou prezentovány v souvislosti s HLA I. třídy •vnější antigeny jsou prezentovány v souvislosti s HLA II. třídy HLA antigeny •HLA – I (A,B,C) •Prezentace antigenu CD8+ T lymfocytům •Prezentované antigeny jsou produktem buněčné proteosyntézy – vnitřní Ag • •HLA-II (DR, DP, DQ) •Prezentace na APC •Antigeny předkládány CD4+ T lymfocytům •Antigeny jsou exogenního původu – vnější Ag Exogenní antigeny •Exogenní antigeny jsou zpracovány profesionálními antigen prezentujícími buňkami. •Mezi tyto buňky patří –fagocytující buňky - makrofágy, dendritické buňky –B lymfocyty •Všechny tyto buňky exprimují HLA II. třídy. · • Zpracování exogenních antigenů •antigen se do buňky dostává endocytózou •je zpracován v endocytárním kompartementu buňky •zde je degradován na fragmenty •ve stejném kompartmentu je navázán na HLA molekulu II. třídy •jako komplex je vystaven na povrchu buňky •komplex HLA II. třídy a antigenu je rozpoznán CD4+ lymfocyty • HLA II.třídy •Komplex HLA molekuly II. třídy a antigenu se tvoří v endosomálním kompartmentu buňky v několika krocích –HLA molekula II. třídy je tvořena v endoplasmatickém retikulu z 2 řetězců –v ER je stabilizována invariatním řetězcem –tento komplex putuje do Golgi aparátu a do endosomů –zde je invariatní řetězec aktivně odstraněn působením HLA DM –antigen je vložen do vazebného místa HLA molekuly II. třídy –komplex HLA a antigenu putuje na povrch buňky –komplex HLA-antigen je připraven pro rozpoznání CD4+ T- lymfocytem • Endogenní Ag •normální produkt buněčné proteosyntézy •cizorodý produkt syntetizovaný podle virové genetické informace •produkt nádorově změněné buňky Endogenní cesta prezentace antigenu •HLA antigeny I. třídy jsou exprimovány na všech jaderných buňkách •komplex HLA I. třídy a antigenu se skládá z •a řetězce •b2mikroglobulinu • endogenního antigenu •na povrchu buňky se setkává s CD8+T-lymfocytem • • Endogenní antigeny • •Endogenní antigeny jsou proteiny vznikající uvnitř buněk. •Antigeny jsou hydrolyzovány a degradovány na peptidy v cytoplasmě za pomoci proteazomu •vybrané peptidy jsou aktivně transportovány do endoplasmatického retikula činností struktury zvané TAP (transport associated protein) •v endoplasmatickém retikulu se formuje komplex HLA a řetězce, b2 mikroglobulinu a antigenu •tento komplex HLA I.třídy a antigenu putuje buňkou přes Golgiho aparát na povrch •zde je připraven na kontakt s CD8+ T-lymfocytem •buňka exprimující Ag, který je rozeznán CD8+ T-lymfocytem je zničena • TAP •Transport associated protein - TAP je struktura zodpovědná za přenos antigenních peptidů z cytoplasmy do endoplasmatického retikula. –proteiny jsou v cytoplasmě degradovány proteazomem na peptidy –peptidy jsou zachyceny TAP a transportovány do ER –v ER jsou tyto peptidy spojeny s HLA I. třídy a transportovány přes Golgiho aparát na povrch buňky • •. · • S0241X-003-f011 Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier top_logo Vazba antigenu na HLA-I a HLA-II antigeny © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com FAKTORY SPRÁVNÉ PREZENTACE Ag A SPUŠTNÍ IMUNITNÍ REAKCE •1) geneticky určený typ MHC gp může vázat určitý okruh peptidů • (kotvící AK zbytky vazebné štěrbiny ovlivují, která sekvence vázaných peptidů bude vhodná pro vazbu, zachována určitá variabilita) • •2) potenciál vázaných peptid se zvětšuje díky řadě lokusů • (HLA-A, -B, -C, -DR, -DQ, -DP) • •3) MHC polymorfismus zajišťuje velké množství alel v populaci • (p. HLA-B1 studie zjistila 100 alel daného lokusu v populaci) • většina jedinců v populaci: heterozygoti • •polymorfismus: efektivní obrana proti mikrobiálním patogenům • x problémy při transplantacích Vztah antigenů HLA k chorobám •Choroby s imunologickou patogenezí (např. autoimunitní, jako revmatoidní arthritida, juvenilní diabetes, celiakie..) •Choroby s etiopatogenezí nejasnou (psoriasis vulgaris, m. Bechterev) •Choroby, u nichž se imunopatogenetický mechanismus neuplatňuje (narkolepsie, idiopatická hemochromatóza, adrenogenitální syndrom) • •Možné příčiny: HLA antigen je znakem přítomnosti patognostického genu, HLA antigeny jsou receptory pro mikroby, fenomen molekulárního mimikry a zkřížená reaktivita Vztah antigenů HLA k chorobám (pacienti v %, kontroly v %, relativní riziko) M. Buc, 1997 •Narkolepsie: HLA-DQ6 (100 – 25 - 297,0) • •M. Bechterev: HLA-B27 (96 – 9 – 87,4) • •Celiakie: HLA-DR7/DR3 (34 – 1 - 60,0) • HLA-DQ2 (100 – 72 – 38,5) • •Juvenilní diabetes mellitus: HLA-DR3/4 (32 – 1 – 47,0) • •Revmatoidní arthritida: HLA-DR4 (50 – 19 – 4) Antigen prezentující buňky •Dendritické buňky •Monocyty, makrofágy •B-lymfocyty APC • © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com • © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Dendritická buňka jako antigen prezentující buňka Dendritické buňky •Jsou mostem mezi přirozenou a adaptivní imunitou •Presentace antigenů T lymfocytům – adaptivní imunitní reakce •Zdroj kostimulačních signálů •Podpora vrozené imunity (interakce s NK, NKT, T-lymfocyty γ,δ) • • Populace lidských dendritických buněk •Myeloidní (dermis, dýchací cesty, střevo, thymus, slezina, játra, lymfoidní tkáně) •Plasmacytoidní (lymfoidní orgány, játra, plíce, kůže) •Langerhansovy (epidermis, slizniční epitel) • • Cesty antigenů © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com Cesty antigenů © Elsevier 2012. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 7e www.studentconsult.com