Patogeneze virových nákaz 4 Protivirová imunita http://www.novimmune.com/img/virus.jpg Koncept imunity proti patogenům je znám po více než 100 let http://jmb.sagepub.com/content/16/2/96/F2.large.jpg - rozpoznání schopnosti fagocytů zaútočit a zneškodnit invadující mikroby Interferony http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/v-h1.jpg - nejvýznamnější mechanismus široké obrany proti virové nákaze http://cdn.timerime.com/cdn-4/upload/resized/202337/2322926/resized_image2_c9b8f41db44a7a1819e467a5 c5872376.jpg http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/v-h3.jpg -interferon je látka, která je syntetizovaná zejména jako odpověď na virovou infekci -nemají přímý efekt – nastavují jen antivirový stav -sekretovány a šířeny jednak lokálně, jednak mohou být šířeny v cirkulaci - -inhibice replikace virů a některých jiných mikroorganismů -inhibice růstu a dělení buněk (nádory) -stimulace buněk imunitního systému (aktivace makrofágů, lymfocytů, NK buněk a upregulace exprese MHC I molekul -interferony klasifikujeme jako typu 1 a 2 -INF 1 – nejdůležitější alfa a beta, produkovány všemi typy buněk po stimulaci -typickým induktorem je dsRNA (rozpoznává TLR3) -produkovány jako raná odezva na virovou infekci -IFN 2 – produkt NK buněk a aktivovaných T lymfocytů -receptory pro interferon přítomny na většině buněk; liší se receptory pro IFN 1 a 2 -receptory rozpoznávají jen IFN produkovaný daným živočišným druhem -vazba IFN na receptor zahájí kaskádu dějů v hostitelské buňce, které zahrnují JAK-STAT dráhu IFN má význam zejména v případě primární infekce; u sekundární infekce se spíše uplatní specifická imunita http://www.frontiersin.org/files/Articles/21697/fphys-03-00138-HTML/image_m/fphys-03-00138-g001.jpg http://education.expasy.org/images/IFNsignaling.jpg -intracelulární signální doména receptoru aktivuje JAK, která fosforyluje STAT -fosforylovaný STAT migruje do jádra, kde zesílí transkripci vybraných genů -celý děj probíhá v rámci minut - -řada virů vyvinula mechanismy, jak bránit indukci produkce interferonu - -různé imunomodulační vlastnosti interferonu: aktivace NK buněk, indukce IL-15 za účelem zvýšení aktivity NK buněk a T-lymfocytů, inhibice nespecifické prolirace T-lymfocytů, prodloužení přežívání T-lymfocytů, upregulace MHC I -Přítomnost interferonů nepůsobí na adsorpci ani na průnik viru do buňky. -Navázáním IFN na buněčný povrch je odstartována celá řada biochemických reakcí. V jejich průběhu je indukována exprese nejméně 3 enzymů: (2´-5´ oligoadenylátsyntetáza, ribonukleáza L a 73K proteáza. -Aktivovaná 2-5 oligoadenylát syntetáza katalyzuje syntézu neobvyklého oligonukleotidu z ATP. Oligonukleotid pak aktivuje endoribonukleázu čili RNázu L, která působí destrukčně na mRNA, což vede k inhibici syntézy virových bílkovin u buněk infikovaných viry. -Po aktivaci 73K proteinkinázy dvouřetězcovou RNA dochází rovněž k inhibici syntézy bílkovin, avšak odlišnou cestou. http://www.nature.com/nri/journal/v14/n8/images_article/nri3719-f1.jpg http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/v-h4.jpg Makrofágy - fagocytární buňky, derivované z hematopoietických prekurzorů v kostní dřeni - do cirkulace se dostávají jako krevní monocyty; po vstupu do orgánů se z nich stávají tkáňové makrofágy http://www.nature.com/nri/journal/v3/n1/images/nri978-i1.gif Dendritické buňky -dendritické buňky sehrávají klíčovou úlohu v případě přirozené i získané imunity -plamacytoidní dendritické buňky (pDC) se vyvíjají z lymfoidních prekurzorů; cirkulují jako plasma-like buňky a poté migrují do lymfoidních tkání -myeloidní dendritické buňky (mDC) – z monocytů v cirkulaci; CD11+ fenotyp; migrují do tkání, včetně lymfoidních, kde mění morfologii v klasicky dendritické buňky -dva podtypy: Langerhansovy buňky (LC) v kůži a instersticiální DC v dalších tkáních -krevní monocyty po ošetření GM-CSF a IL-4 diferenciují na mDC - Všechny DC jsou efektivní ve vazbě antigenů; po aktivaci v periferních tkáních migrují do lymfatických tkání, kde se stávají efektivními antigen prezentujícími buňkami hematopeietická prekurzorová buňka common myeloid precursor common lymphoid precursor myeloid DC plasmocytoid DC NK buňky - jsou velké lymfocyty, které lze rozpoznat díky cytoplasmatickým granulím -granule obsahují perforin – vytváří póry v plasmatické membráně; a granzymy – proteiny, které mohou iniciovat apoptózu -povrchové markery: low affinity Fc receptor, CD56+, CD3- -NK buňky mají aktivační receptory (integriny a jiné molekuly na buněčném povrchu) -„killer inhibitory receptors“ (KIRs) – pokud obsazeny, iniciují kaskádu dějů vedoucí k inhibici aktivačních cest -KIRs často rozpoznávají MHC I molekuly a brání lyzování normálních buněk -buňky, které mají snížené množství MHC I molekul (nádorové buňky, bb infikované některými viry) neaktivují KIRs a jsou pak předmětem lýzy -některé viry (zejm. velké DNA viry) vytvářejí podobné molekuly jako MHC I, aby zmátly NK buňky -NK buňky jsou obvykle aktivovány záhy po infekci -aktivace např. IFN 1 - http://cnx.org/resources/71c7d6c5c806c29fd72971b6b820618f/Figure_42_02_07.png http://www.youtube.com/watch?v=ZHffoSfNKw8 http://images.essentialbaby.com.au/2010/10/31/2017936/491029998-420x0.jpg Pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) a pattern recognition receptors (PRRs) -např. bakteriální stěna obsahuje lipopolysacharidy, lipoproteiny a peptidoglykany, které jsou přítomny jen u bakterií, ale ne u eukaryot; PAMPs jsou tedy paterny přítomny jen u mikroorganismů – receptory, které rozpoznávají PAMPs se označují jako PRRs - -jednu skupinu PRRs tvoří Toll-like receptory http://www.sabiosciences.com/images/pathway7/7/tlr_figure_1.jpg Toll-like receptory (TLRs) -sdílejí společné strukturní charakteristiky jako extracelulární doménu obsahující na leucin bohatá opakování a cytoplasmatickou doménu podobnou IL-1 receptoru -některé TLR fungují v kooperaci s dalšími povrchovými molekulami -různé signální dráhy, které ale většinou zahrnují společné komponenty jako myeloidní diferenciační faktor 88 (MyD88) a toll-interleukin receptor (TIR) -jednotlivé TLR rozpoznávají specifické mikrobiální komponenty, které se nevyskytují v eukaryotických buňkách -případě virové infekce hrají významnou roli zejména TLR 3, 7 a 8 -TLR3 rozpoznává dsRNA (TLR3 je zejména na DC a po aktivaci vede k produkci IFN 1) -TLR7 a 8 rozpoznávají ssRNA, včetně virové mRNA a genomy některých ssRNA virů http://www.rndsystems.com/resources/images/5564.jpg http://www.inflammation.dk/iir/09inn/images/09tlr_sig1.gif http://www.youtube.com/watch?v=C7usozppy-o Defensiny -mnohobuněčné organismy produkují „přirozené“ antimikrobiální peptidy, které poskytují obranu především proti bakteriím a houbám -defensiny jsou jedny z nejznámějších antimikrobiální peptidů -některé defensiny například brání vstupu mnohých herpesvirů do buňky bráněním vazby na receptor nebo blokádou postvazebných procesů http://www.nature.com/nri/journal/v6/n6/images/nri1860-f3.jpg Komplement a přirozené protilátky -sérum mnohých savců vykazuje antivirovou aktivitu, která může být dána aktivací komplementu nebo přítomností přirozených protilátek -komplement sestává ze skupiny proteinů, které cirkulují v plasmě -výsledkem aktivace komplementu je vytvoření kanálu v membráně vedoucí k lýze viru nebo jiného patogenu -komplement je efektorovým mechanismem specifické imunitní odezvy, ale může fungovat i nespecificky (např. mnohé retroviry jsou lyzovány lidským komplementem i když nejsou přítomny specifické protilátky) klasická cesta karbohydrátová cesta RNA interference http://eng.thesaurus.rusnano.com/upload/iblock/775/RNA-interference_1.jpg Specifická imunita -hlavní hráči: buňky imunitního systému B a T lymfocyty všechny typy lymfocytů jsou konstantně produkovány z prekurzorových kmenových buněk v kostní dřeni. Progenitorové buňky migrují z kostní dřeně do thymu, kde podstoupí maturaci -z thymu: naivní T lymfocyty migrují do sleziny, lymfatických uzlin a určitých tkání jako kůže a sliniznice -B lymfocyty z kostní dřeně migrují rovnou do lymfoidních tkání -další důležití hráči: monocyty/makrofágy a dendritické buňky (profesionální antigen prezentující buňky) - -T-lymfocyty můžeme rozdělit na CD4 a CD8 -CD4+ T-lymfocyty nesou T receptor, který rozpoznává antigeny prezentované MHC II -CD8+ T-lymfocyty nesou T receptor, který rozpoznává antigeny prezentované MHC I -CD4+ lymfocyty fungují jako „helper“ lymfocyty a interagují s B lymfocyty nebo CD8 lymfocyty - -CD4+ lymfocyty mohou být rozděleny na Th1 a Th2 -Th1 sekretují velké množstí IFNg a IL-2 a řídí klonální expanzi CD8+ lymfocytů -Th2 sekretuje IL-4, IL-5 a IL-21 a řídí klonální expanzi B lymfocytů -CD8+ lymfocyty jsou efektorové buňky; provádí lytický útok na buňky nesoucí cizí antigen s MHC I a produkují cytokiny, které mohou nalákat zánětlivé buňky Indukce imunitní odezvy -B buňka nese již Ig určité antigenní specifity, rozpozná tedy pouze konkrétní epitop -mezitím antigen prezentující buňky (dendritické buňky a makrofágy) naváží ten stejný protein, endocytují, zpracují a vystaví pomocí MHC II -CD4+ lymfocyty rozpoznají peptid prezentovaný MHC II, budou stimulovat B buňky produkcí cytokinů IL-4, IL-5 či IL-21 -maturované B buňky budou produkovat protilátky dané specificity Efektorový účinek protilátek http://www.virology.uzh.ch/research/gtrkolad/AntiviralAntibodyActivityBeyondNeutralization.jpg Kinetika produkce protilátek Indukce buněčné imunitní odezvy -antigen prezentující buňky vystaví antigen na MHC I; dendritické buňky migrují do spádové lymfatické uzliny -v uzlině rozpoznáno CD8+ lymfocytem přes T-buněčný receptor -pokud přijde druhý signál od dendritických buněk nebo CD4+ lymfocytů, nastane klonální expanze CD8+ lymfocytů a diferenciace do podoby efektorových CD8+ lymfocytů Efektorová funkce CD8+ lymfocytů -CD8+ lymfocyty účinkují dvěma způsoby: cytolytickým útokem a sekrecí interleukinů a cytokinů -v případě cytolytického efektu vylučují perforin a granzymy, které spouští apoptózu http://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2012/02/cd8-cell.gif - po skončení akutní fáze klesá množství CD8+ lymfocytů 10-100x, zbytek pak představují paměťové CD8+ T-lymfocyty (od efektorových se liší jinými povrchovými markery) Shrnutí -makrofágy, dendritické buňky a NK buňky jsou hlavní hráči přirozené imunity -makrofágy a dendritické buňky nesou pattern recognition receptors -významná úloha IFN a cytokinů při virové infekci -specifická imunita má dva hlavní komponenty: protilátky a efektorové lymfocyty -processing antigenu na MHC I a II molekulách -B buňky, CD4 a CD8 lymfocyty -imunologická paměť