Regulace v imunitním systému složitost imun Regulace imunitní odpovědi •Uskutečňuje se: –Interakcí složek imunitního systému. –Vlastnostmi a kvantitou antigenu a dalších vnějších aktivačních signálů (PAMP). –Prostřednictvím neuroendokrinních vlivů: inervace orgánů imunitního systému, vlivem hormonů na funkci imunitního systému. Regulace uvnitř imunitního systému •Uskutečňuje se především –Fyzikálními mezibuněčnými interakcemi – účastní se řada aktivačních povrchových molekul přenášejících pozitivní nebo negativní signál. –Prostřednictvím produkce řady cytokinů. Kostimulační molekuly při aktivaci a inhibici T-lymfocytů •APC •T-lymphocyte Regulace T-lymfocyty •Antagonistický vztah Th1 a Th2 lymfocytů •Různé typy regulačních T-lymfocytů inhibují imunitní reakci, jsou zodpovědné za vrozenou i získanou toleranci. Funkce Th1 and Th2 lymfocytů Žírné buňky Makrofágy Inhibitce Th1 lymfocyt Th2 lymfocyt B lymfocyt Eosinofilní granulocyt T-lymphocyte checkpoints •Stimulační –CD27 (ligand CD70 na APC), –CD28 (Ligand CD80, 86 na APC), –CD40 – exprese na APC, B-ly (ligand CD154 = CD40L na T-ly) , –OX40 – aktivované a pamětové T-ly (ligand OX49L), –GITR - Treg (ligand GITRL – především na APC) •Inhibiční –CTLA-4 exprese na aktivovaných T-ly (ligand CD80,86) , –PD-1 exprese na aktivovaných T-ly (ligand PDL1, PDL2, aktivované makrofágy, granulocyty ) CTLA-4 •Exprimován hlavně na povrchu aktivovaných Th buněk. •Přenáší inhibiční signál na Th buňky. •Obdobně jako ko-stimulační molekula CD28 se váže na CD80 and CD86, (B7-1 and B7-2) •CTLA-4 je možno nalézt i na Treg lymfocytech, může být důležitý pro jejich funkci. •CTLA-4 se váže na své ligandy, vytrhává je z membrány APC a internalizuje je procesem zvaným transedocytóza, což vede ke snížené schopnosti aktivovat T- lymfocyty. •Ipilimumab – monoklonální protilátka blokující funkci CTLA-4 – je používání ke „stimulaci“ imunitní odpovědi při imunoterapii některých nádorů. •Abatacept – fúzní protein IgG+CTLA-4 – váže se na CD80/86, tím zabraňuje aktivaci T-lymfocytů, používá se jako imunosupresivum. • 7 - T_APC •Vazba CTLA-4 na CD80/86 vede k inhibici funkce T-lymfocytů PD-1 (Programmed cell death protein-1) •Exprimován na aktivovaných T-lymfocytech ( též B-lymfocytech, makrofázích) •Vazba na ligandy (PD-L1, PD-L2, exprimovány např. na aktivovaných makrofázích, granulocytech, dendritických buňkách) vede k apoptóze antigen-specifických T-lymfocytů. •Jedná se důležitý check-point v regulaci funkce T-lymfocytů •PD-L1 je exprimován na řadě nádorových buněk. •Monoklonální protilátky proti PD-1 (např. nivolumab) jsou využívány v imunoterapii nádorů. Regulace protilátkami •Idiotyp-antiidiotypové interakce. •Negativní regulace po vazbě protilátky na FcgRII. •Vazba imunitního komplexu při prezentaci antigenů dendritickými folikulárními buňkami v zárodečných centrech výrazně zvyšuje imunogenicitu. •C3dg (štěpný produkt C3) vázaný na antigen vazbou na receptor CD21 má pozitivní stimulační efekt na B-lymfocyty. Interakce idiotyp-antiidiotyp antigen Antiidiotyp idiotyp Antibody Ab 1 Antibody Ab 2 Antibody Ab 3 Paratop Epitop Inhibice B-lymfocytů komplexy antigen-protilátka Antigen Antigen IgG IgG Fc-receptor CD32B(FcR-II) BCR Asociované proteinkinázy Protein fosfatáza AKTIVACE BUNĚČNÁ MEMBRÁNA Cytokiny Cytokiny •Působky, „tkáňové hormony“, hlavní regulátory buněk imunitního systému. •Produkty buněk imunitního systému působící hlavně opět v imunitním systému. •Působí prostřednictvím specifických receptorů. •Účinek autokrinní, parakrinní, endokrinní. •Obvykle krátký biologický poločas •Názvosloví: –IL-1 - IL-38 (?) –Historické názvy: interferony, TNF, CSF.. schemata7.png Schéma typů působení cytokinů na druhé buňky Autokrinní Receptor Parakrinní Endokrinní Signál Sekrece cytokinu Céva, krevní oběh Cytokiny •Obvykle produkovány různými skupinami buněk, ale často je určitá skupina „hlavním producentem“. •Pleiotropní efekt. •Vytvářejí funkční cytokinovou síť. •Jeden cytokin má často jak stimulační, tak tlumivý efekt. Funkce cytokinů •Prozánětlivé cytokiny: IL-1, IL-6, TNF-a, IL-18 •Stimulace makrofágů: IFN-g •Stimulace granulocytů: chemokiny (včetně IL-8) •Stimulace T-lymfocytů: IL-2 •Stimulace B- lymfocytů, produkce protilátek: IL-4, IL-5, IL-10, BAFF •Proliferace progenitorových buněk: IL-3, GM-CSF, M-CFS •Negativní regulátory: IL-10, IL-13, TGFb Chemokiny •Nízkomolekulární proteiny •Na základě koncentračního spádu řídí migraci do míst zánětu (zánětlivé chemokiny). •Řídí přísun buněk i za fyziologických okolností (homeostatické chemokiny). •Mohou ovlivňovat i další funkcí vlastnosti buněk imunitního systému. •Podle umístění cysteinů na N-terminálním konci se dělí do 4 rodin: CC, CXC, CX3C a C •Popsáno asi 45 chemokinů a 19 různých chemokinových receptorů. Klasifikace chemokinů •Zdroj: Wikipedia Význam chemokinů v protinádorové odpovědi Interferony (IFN) •Typ I: IFN a, IFN b : jsou produkovány některými buňkami infikovanými viry (hlavně fibroblasty, makrofágy). V cílové buňce inhibují virovou replikaci. •Typ II „Imunní“: IFN g: produkován aktivovanými TH1 buňkami, způsobuje aktivaci makrofágů. Cytokiny v patogenezi chorob •Atopické choroby: tvorbu IgE stimuluje IL-4, IL-13; tvorbu eozinofilů IL-5. •Zánětlivé choroby (revmatické, Crohnova choroba), systémová zánětlivá odpověď při sepsi – patogeneticky nejvýznamnějším prozánětlivým cytokinem je zřejmě TNF-a. •Jsou známy primární imunodeficity v jejichž patogenezi hraje důležitou roli defekt produkce některých cytokinů (IFNg, IL-12). Terapeutické využití cytokinů •IFN-a: protinádorová léčba (malignity lymfatického systému, ca ledvin), léčba hepatitidy B a C •IL-2- protinádorová léčba •GM-CSF – léčba granulocytopenií •IFN-b: léčba sclerosis multiplex •IFN-g: léčba některých imunodeficitů Anticytokinová léčba •Blokáda funkce cytokinů různými mechanismy: –Přímá vazba a blokáda funkce cytokinů. –Látky blokující receptory pro cytokiny. –Solubilní arteficiální receptory vážící cytokiny. •Nejčastěji se jedná o monoklonální protilátky, dále fúzní proteiny, ale může se jednat i o jiné metody přípravy. •Využití: protizánětlivá léčba: namířená proti TNF-a, dále i IL-1, IL-6, IL-17, IL-23.. •Protinádorová léčba – například blokáda receptorů růstových faktorů (např. EGF) Imunitní tolerance Imunitní tolerance •Centrální • •Periferní Centrální imunitní tolerance = klonální delece –negativní selekce během thymové výchovy – – –delece autoreaktivních B-lymfocytů v kostní dřeni • Thymová výchova T-lymfocytů •Pozitivní selekce buněk reagujících s nízkou afinitou s HLA antigeny na povrchu antigen- prezentujích buněk. Probíhá v kortikální oblasti. Zajišťuje přežití jen těch T-lymfocytů, které později rozpoznají komplex antigen-HLA. •Negativní selekce – apoptózou hynou thymocyty reagující s vysokou afinitou s komplexy HLA-autoantigeny. Probíhá zejména v subkortikální oblasti thymu. Zajišťuje odstranění autorektivních klonů. •V průběhu obou procesů hyne více než 90% thymocytů. 4A - Thym_Selection_nri1085-f1 Periferní imunitní tolerance • –Klonální anergie - chybí kostimulační signály –Klonální delece –Klonální ignorance - koncentrace autoantigenu je podprahová, autoantigeny jsou skryty. –Suprese - autoreaktivita potlačena regulačními buňkami. • schema2.png Aktivace imunitního systému antigenem B-cell receptor Antigen Tvorba protilátek Interleukin 4,5,6 Aktivace B-buněk Interleukin 4 Antigen prezentující buňka B cell peptide DC80/86 MHCII CD28 Th0 T Cell Th2 T Cell Interleukin 4 Imunoregulační působení T-lymfocytů •Regulační T-lymfocyty (Treg) - jsou CD4+CD25+ zajišťují vrozenou neodpovídavost na autoantigeny. • •Tr1, indukované Treg lymfocyty- zajišťují antigenem-indukovanou toleranci. • •Vzájemná negativní regulace subpopulací Th1 a Th2. Experimentálně indukovaná imunitní tolerance •„Vysokozónová“ – podání vysoké dávky antigenu – vede k deleci antigen-specifického klonu. •„Nízkozónová“ – opakované podání nízkých dávek antigenu. Mechanismem je indukce imunoregulačních buněk. Snad je jedním z mechanismů alergenové imunoterapie. •Orální – podání antigenu orální cestou může vést ke vniku získané imunitní tolerance indukcí regulačních buněk. Mechanismy vedoucí ke vzniku autoimunitních chorob •Vizualizace skrytých antigenů •Zkřížená reaktivita exo- a endoantigenů (molekulární mimikry) •Abnormální exprese HLA-II antigenů •Polyklonální stimulace •Porucha funkce regulačních T-lymfocytů •Vznik neoantigenů (např. vliv léků, infekcí) • • Genetické aspekty autoimunitních onemocnění •Nahromadění autoimunitních onemocnění v rodinách. •Inbrední kmeny zvířat u nichž se vyvíjejí definovaná autoimunitní onemocnění. •Vazba na HLA antigeny. •Význam polymorfismu cytokinů/ cytokinových receptorů. •Poruchy apoptózy vedou k autoimunitním syndromům. •Většina autoimunitních onemocnění je častějších u žen. Vnější vlivy účastnící se rozvoje autoimunitních chorob •Infekce –„Bystander“ efekt při probíhajícím zánětu –Molekulární mimikry –Polyklonální stimulace •Vliv UV světla na rozvoj a exacerbace SLE •Rozvoj sklerodermie po aplikaci prsních implantátů Výskyt autoimunitních chorob (Mackay IR, BMJ 2000; 321: 93-96) •Odhaduje se, že asi 5% populace trpí některou atoimunitní chorobou. •Autoimunitní postižení štítné žlázy: asi 3% žen. •Revmatoidní artritida: 1% populace. •Primární Sjögrenův syndrom: 0.6-3% žen. •SLE: 0,12% populace. •Roztroušená mozkomíšní skleróza: 0,1% populace. •Autoimunitní choroby: vliv pohlaví •(Ahmed SA et al: Am J Pathol 1985, 121:531) • • choroba ženy / muži . • Hashimotova thyreoditis 25 - 50 : 1 • Thyreotoxikóza 4 - 8 : 1 • Systémový lupus erythematosus 9 : 1 • Revmatická arthritida 2 - 4 : 1 • Sjögrenův syndrom 9 : 1 • Myasthenia gravis 2 : 1 • Diabetes mellitus I. Typu 5 : 1 • Patogeneze autoimunitních chorob •Autoprotilátky působí opsonizačně, aktivují komplementový systém, blokují/stimulují receptory, může se uplatnit i fenomén ADCC. Komplexy s autoantigeny mohou vytvářet imunokomplexová onemocnění. •Autoreaktivní T-lymfocyty: uplatňují se cytotoxické ale i Th lymfocyty. Nejznámějším příkladem je roztroušená mozkomíšní skleróza, DM-I. •Nespecifické mechanismy: chemotaxe leukocytů do místa zánětu. Léčba autoimunitních chorob •Nahrazení funkce postiženého orgánu – substituce inzulinem, thyreoidálními hormony, parenterální aplikace vit B12 •Protizánětlivá léčba - v lehkých případech u chorob asociovaných s výrazným zánětem („kolagenózy“) je možné podávat „klasické“ protizánětlivé léky – nesteroidní antiflogistika, antimalarika, protizánětlivé dávky steroidů. Výrazně účinnější je hlavně blokáda prozánětlivých cytokinů monoklonálními protilátkami. •Imunosupresivní léčba – je základem léčby závažných autoimunitních chorob. •Indukce imunitní tolerance – zatím všechny klinické pokusy selhaly. Autoprotilátky v diagnostice autoimunitních chorob •Poměrně často se setkáváme se stavem, kdy diagnosticky využívané autoprotilátky jsou odlišné od autoprotilátek patogenetických. •Přítomnost řady autoprotilátek v nízkých titrech nacházíme poměrně běžně. •Autoimunitní choroba musí mít klinické příznaky, samotná přítomnost autoprotilátek nikdy nestanoví diagnózu!