Co to jest odporność?

Transkrypt

1 Co to jest odporność? Odporność to zdolność organizmu do przeciwdziałania niekorzystnemu wpływowi ciał obcych przedostających się do jego wnętrza. Podstawowe zadania mechanizmów obronnych to uniemożliwienie wniknięcia antygenów, a kiedy to nastąpi to ich unieczynnienie (usunięcie), aby nie mogły szkodzić naszemu organizmowi. Układ immunologiczny ma też eliminować komórki uszkodzone, stare, martwe lub zmienione genetycznie (potencjalnie nowotworowe). Zespół procesów fizjologicznych. Jakie mamy rodzaje odporności? Patrz. schematy. Co to jest antygen? Od łac. anticorporis generator Antygenem jest każda cząsteczka zdolna wyzwolić odpowiedz immunologiczną. Większość antygenów to makrocząsteczki jak białka i kwasy nukleinowe, komórki pochodzące od osobników genetycznie odrębnych od własnych, patogenne mikroorganizmy, takie jak wirusy, bakterie, grzyby, pierwotniaki i robaki oraz takie twory (alergeny 1 ), jak pyłki czy naskórek zwierzęcy. Mogą być rozpuszczalne np. toksyny bakterii. O ich antygenowości decydują makrocząsteczki na powierzchni komórek. Pewne badania wskazują nawet na to, że w niektórych przypadkach wielocukry mają właściwości antygenowe. Oprócz antygenów pochodzenia zewnętrznego mamy tez swoje własne antygeny decydujące o naszej odmienności immunologicznej (antygeny indywidualne), np. antygeny decydujące o grupach krwi, antygeny zgodności tkankowej (decydują o przeszczepach!), antygeny komórek nowotworowych. Również wnętrze komórki może posiadać antygeny na powierzchni organelli lub w cytoplazmie. Zazwyczaj organizm nie reaguje na własne antygeny, lecz niekiedy może dochodzić do chorób autoagresyjnych (autoimmunologicznych) i własne komórki są niszczone. Niekiedy antygenami mogą okazać się komórki pochodzące z własnego ustroju. Np. świnki morskie po otrzymaniu zastrzyku z własnych plemników wytwarzają przeciw nim przeciwciała uniemożliwiające poruszanie się plemników in vitro. Występują antygeny charakterystyczne dla gatunku, tak np. rozróżniamy krew człowieka od krwi królika. = obca cząsteczka pobudzająca układ odpornościowy organizmu doi wywołania przeciw niej reakcji. 1 Alergeny nie wywołują widocznej reakcji przy pierwszym kontakcie z organizmem. Pozostawiają natomiast inny ślad. Ponowne kontakty z nimi dają objawy uczuleń.

2 Jak to jest u roślinek? Odporność roślin Czynna Rośliny czynnie przeciwstawiają się czynnikowi obcemu wnikającemu do tkanek. Reakcją odpornościową może być wzrost stężenia cytokinin, które zapobiega szkodliwemu działaniu toksyn. Niekiedy dochodzi do wzmożonych podziałów mitotycznych wokół miejsca infekcji powstaje specjalna tkanka uniemożliwiająca rozszerzanie się zakażenia. Bakteria, grzyb, wirus mogą być zabite fitoncydami (związki antybakteryjne), np. garbnikami, alkaloidami, olejkami eterycznymi, substancjami fenolowymi. Innymi substancjami działającymi na patogeny i czyniącymi rośliny niepodatnymi na zakażenia są fitoaleksyny wydzielane tylko po wniknięciu czynnika obcego. Nekroza kiedy zaatakowane komórki obumierają i odpadają to też proces obronny. Bierna Obce ciało nie może wniknąć do tkanek gospodarza, a jeśli się do niego dostanie ginie nie znajdując właściwych warunków do rozwoju. Barierami utrudniającymi wnikanie są impregnowane ściany komórkowe np. woskami epiderma, ligniną komórki zdrewniałe, suberyną korek. Zaporę może stanowić specyficzna budowa aparatu szparkowego, np. mandarynka jest odporna na raka bakteryjnego. Innym typem tej obrony są bariery utrudniające przemieszczanie się obcego czynnika, np. duża ilość celulozy, silny rozwój sklerenchymy. Rozwój pasożyta może uniemożliwiać nieodpowiednie ph soku komórkowego.

3 Jakie mamy leukocyty (krwinki białe)? Główną i wspólną cechą leukocytów jest ich udział w procesach odpornościowych organizmu, a w szczególnie w tzw. Odporności komórkowej nieswoistej i swoistej. Jedynie limfocyty B biorą udział w odporności humoralnej. 1. Leukocyty spełniają swoje fizjologiczne funkcje poza naczyniami krwionośnymi. Stąd wspólną ich cechą jest zdolność do wywędrowywania z naczyń krwionośnych poprzez pory śródbłonka naczyń do przestrzeni międzykomórkowych i płynu komórkowego (d i a p e d e z a). Zdolność do ruchów pełzakowatych wynika z obecności w leukocytach kurczliwego białka zbliżonego swą budową do występującego w mięśniach. Krwinka porusza się z szybkością około 20 µm / minutę 2 dzięki zjawisku c h e m o t a k s j i, czyli oddziaływaniu na błonę komórkową krwinki związków chemicznych powstałych w miejscu, w którym rozwija się proces zapalny, ruch leukocytu odbywa się do określonego celu. Krwinka, która opuściła naczynie krwionośne w zasadzie już do niego wraca. Przy obserwacji leukocytów w kropli wiszącej pod mikroskopem krwi zauważa się, ze plazma umieszczona blisko części brzeżnej komórki, tak zwana ektoplazma, wysuwa wypustki w rodzaju nibynóżek, do których przelewa się plazma części środkowej endoplazma. Wypustki te przybierają ciągle inne kształty, w następstwie czego zachodzi przemieszczanie się krwinki w pewnym określonym kierunku (V = 1 mm/h). Zjawisko przenikania białych krwinek do tkanek określane jest jako migracja (diapedesis, patrz. wyżej). Na migrację limfocytów wpływa zwolniony przepływ krwi w tkankach objętych stanem zapalnym oraz ciała chemotaktyczne jak leukotoksyna (wytwarzana przy procesach zapalnych tkanek na skutek katabolizmu białek) 2. Powszechnym zjawiskiem wśród leukocytów jest zdolność do fagocytozy i immonofagocytozy. Jest to proces związany z otaczaniem, wciąganiem do cytoplazmy, a więc pożeraniem i trawieniem ożywionych lub nieożywionych ciał obcych. Pierwszym badaczem, który wykazał właściwości fagocytarne białych krwinek był rosyjski uczony Mieczników. Fagocytoza zachodzi stale w komórkach układu siateczkowo - środbłonkowego wątroby, w szpiku kostnym oraz śledzionie. Oczywiście najbardziej wzmożone procesy fagocytarne w ustroju zachodzą w ogniskach zakażonych tkanek. 3. Posiadają one też zdolność do pobierania drobnych porcji białka rozpuszczonego w osoczu lub płynie międzykomórkowym, w więc pinocytozy. 4. Z wyjątkiem granulocytów pozostałe rodzaje krwinek białych po opuszczeniu szpiku, a następnie naczyń krwionośnych wyróżnia zdolność do pozaszpikowego rozmnażania się w układzie limfoidalnym oraz specjalizacja do wykonania ściśle określonych zadań. 5. W celu zróżnicowania krwinek, używane jest barwienie rozmazu krwi metodą Pappenhaima. Metoda ta polega na stosowaniu barwnika May Grünwalda, zawierającego eozynian błękitu metylowego, rozpuszczony w alkoholu metylowym, 2 Za Krzymowskim

4 oraz barwnika Giemzy, w skład którego wchodzi fiolet metylowy, błękit metylowy i eozyna II. Barwione w ten sposób białe krwinki mają ziarnistości obojętnochłonne zabarwione na kolor brunatnoróżowy, kwasowe na kolor brunatnopomarańczowy, zasadochłonne na ciemnoniebieski. Plazma limfocytów ma barwę błękitu nieba, a monocytów błękitnopopielatą. 6. W przypadku niektórych chorób występuje obniżenie liczby krwinek białych (leukopenia). Zjawisko powyższe obserwuje się np. przy cholerze drobiu. Agranulocyty: Nazwa ma znaczenie raczej historyczne wynika z niej, że agranulocyty nie powinny mieć ziarnistości w cytoplazmie, w rzeczywistości jednak u większości wykazano obecność kilku ziaren azurofilnych Limfocyty: Do krwi dostają się w postaci słabo aktywnej i dopiero kontakt z ciałem obcym (antygenem) pobudza je do działania. Wytwarzane w szpiku kostnym czerwonym, w śledzionie i grudkach chłonnych przewodu pokarmowego, grasicy, węzłach chłonnych. Różnicowanie się komórek CFU-L w kierunku limfocytów T lub B występuje w późnym okresie rozwoju embrionalnego lub bezpośrednio po urodzeniu. Część komórek macierzystych po krótkim pobycie w grasicy pod wpływem bliżej nie znanych czynników staje się limfocytami grasicozależnymi (T). Limfocyty dzielimy (ze względu na size) na małe i duże. Małe 6 10 um, duże um. Więcej jest limfocytów małych. Mają kształt owalny lub okrągły, posiadają wąski rąbek plazmy, bez ziarnistości i duże jądro (u małych większe niż u dużych). W życiu płodowym są wytwarzane przez woreczek żółtkowy, zaś potem przez szpik kostny, grasicę, grudki chłonne układu pokarmowego i śledziony. U ptaków powstają w torebce Fabrycjusza. Limfocyty T gasicozależne W zależności od pełnionych funkcji dzielimy je na: powstają w szpiku kostnym, skąd wędrują do grasicy i dopiero tam ulegają namnożeniu i nabywają cech immunologicznych, z niej wędrują do innych narządów limfopoetycznych, gdzie dzielą się i stamtąd wędrują do krwi, T są ruchliwe, zmieniają miejsce pobytu między krwią, chłonka, narządami limfatycznymi. Naczynia krwionośne opuszczają one w obszarze węzła lub śledziony przez ściany żyłki postkapilarnej, która mu luźniejszy układ śródbłonka. Na ruchliwość T wpływają: Hormony kory nadnerczy Toksyny bakteryjne Promienie rentgenowskie

5 We krwi T to 6-70% ogółu limfocytów, w chłonce przewodu piersiowego 85%, a w węzłach i śledzionie tylko 40%. 3 żyją nawet do 10 lat, są wyposażone w swoiste receptory powierzchniowe, które wchodzą w reakcje z antygenem i powodują np. destrukcje komórek mających określone antygeny. wytwarzają liczne limfokiny: limfotoksynę, czynniki mitogenne, zapalne, hamujące migrację makrofagów, które użytkują w walce z obcymi ciałami. pomagające Th (CD4 + ) 40%, wydzielają przekaźniki humoralne (interleukiny, interferon, czynnik martwicy nowotworów) aktywujące limfocyty B i inne limfocyty T, to właśnie je atakuje HIV; Limfocyty T ułatwiaj aktywację, poliferację i różnicowanie limfocytów B, prekursorów Tc i makrofagi. Wspomagają odpowiedź humoralną i komórkową. Subpopulacje: Th 1 i Th2. Th1 odp. komórkowa, Th2 - odp. humoralna. Różnice w Ilości i rodzaju cytokinin (IL). Oba typy mają białka CD4 na powierzchni. Uczestniczą w przekazywaniu antygenu prekursorom komórek efektorowych. Th 1 produkują IL 2, 3, interferon, aktywacja odpowiedzi typu późnego, wspomagają transformację blastyczną prekursorów Tc,. Th 2 produkują IL 3, 4, 5,6, 10 15, pomagają B (humoralna). Nie aktywują makrofagów, nie biorą udziału w odpowiedzi typu późnego. IL 10 hamuje cytokiny TH1. Interleukina 2 stymulator T i B (bez Ts) oraz makrofagi; IL 3 reguluje funkcje szoku, IL 4, 5, 6 B, transformacja blastyczna plazmocyty. cytotoksyczne Tc - niszczą komórki zawierające obce antygeny, np. wirusy, Tc różnią się od innych limfocytów T obecnością specyficznego białka CD8 +. Rozpoznają i zabijają komórki obce, zakażone wirusem mikroorganizmami, nowotworowe. Dysponują wieloma zespołami enzymów (*w tym perforyną i limfotoksyny). Cechą specyficzną Tc uczestniczących w swoistej odpowiedzi komórkowej jest wytwarzanie oraz występowanie swoistych receptorów błon komórkowych zdolnych do wykrycia i połączenia się z determinantami antygenowymi tylko jednego rodzaju antygenu. Receptory te powstają po kontakcie z prezentowanym antygenem, po transformacji blastycznej. W układzie mogą też pozostawać Tc pamięci (odpowiedź wtórna) supresorowe Ts hamują aktywację wywołaną przez Th. Limfocyty Ts (supresorowe) przeciwstawna rola do Th. Przytłumienie odporności humoralnej. Zmniejszenie liczby plazmocytów, 2x mniej liczne niż Th. AIDS brak Th przewaga Ts brak interleukiny 2 zahamowanie odporności komórkowej i humoralnej. Mogą być ograniczone przez fagocytujące granulocyty. kontrsupresorowe Tcs Odpowiadają za reakcje immunologiczne typu komórkowego, np. przy odrzucie przeszczepu. Na powierzchni ich błon są białka mogące wiązać swoiście antygeny. Limfocyty T rozpoznają obce antygeny przez receptory (gdy różne 3 Za Krzymowskim

6 komórki prezentujące antygen maja na swoje powierzchni cząsteczki określonego głównego kompleksu zgodności tkankowej) Receptor limfocytów T na większości tych limfocytów ma budowę podobną do struktury immunoglobulin i zawiera 2 łańcuchy α i β. Każdy z nich ma budowę analogiczna do grupy VJD. Limfocyty B szpikozależne powstają głównie w czerwonym szpiku, nie przechodzą przez grasicę, żyją 4 10 dni przebywają u ptaków w torebce Fabrycjusza, a u ssaków w wątrobie, śledzionie, w rozsianej tkance chłonnej procesom dojrzewania podlegają w grudkach chłonnych przewodu pokarmowego, w wątrobie, śledzionie u ssaków, zaś u ptaków w bursa Fabricii. Dojrzałe dostają się do krwi z chłonka, recyklując wielokrotnie pomiędzy układem krwionośnym, a naczyniami limfatycznymi Odpowiedzialne są za odporność typu humoralnego, ponieważ produkują immunoglobuliny (przeciwciała) dokładnie są prekursorami plazmocytów komórek wytwarzających przeciwciała. [jedna komórka plazmatyczna wytwarza i uwalnia w krótkim czasie kilkaset przeciwciał Wspólną cechą limfocytów T i B jest zdolność do przechodzenia dojrzalej krwinki w komórki młodociane, dzielące się i zmieniające swe cechy morfologiczne. Takie przejście to transformacja blastyczna, zachodzi na skutek zadziałania bodźca (antygen, niektóre leki). Np. przejście limfocytu B w plazmocyt (wytwarzający przeciwciała) jest transformacją blastyczna. Różnice to Limfocyty T potrafią żyć do 10 lat, a limfocyty B tylko 5 10 dni. T w węźle chłonnym lokują się na jego obwodzie, w przestrzeni podkorowej, a B w grudkach miąższu. Oglądane pod mikroskopem T i B nie różnią się. Limfocyty NK (natural killer cell) naturalni niszczyciele - wykazują aktywność cytotoksyczną - niszczą komórki w których rozwijają się wirusy, a także komórki nowotworowe za pomocą wytwarzanych przez siebie białek (perforyna uszkadza błonę komórkową obcych komórek). NK maja naturalna, spontaniczna cytotoksyczność, w filogenezie powstały wcześniej od limfocytów B i T. Mogą działać bezpośrednio (jak TC, przy obecności Mg, Ca, białka cytofilne, perforyna, esteraza serynowa), za pośrednictwem przeciwciał (jak K; one warunkują wtedy specyficzność) lub poprzez immunofagocytozę (konieczna jest jednak opsonizacja). Limfocyty K (killer cell) - K mają na powierzchni błony receptor dla fragmentu Fc przeciwciała, jest ono konieczne dla zniszczenia, proces ten wymaga Ca. NK i K Powstają w szpiku. Główną ich rolą jest ochrona organizmu przed rozwojem komórek nowotworowych, z defektem genetycznym, osobniczo lub gatunkowo obcych. Błony NK i K mają receptory rozpoznawczo czynnościowe (nie wymagają wcześniejszego kontaktu z antygenem).

7 Pojedyncze komórki NK i K mogą mieć 1/ kilka rodzajów błonowych receptorów rozpoznawczych warunkuje to swoistość cytotoksyczną. Monocyty (makrofagi): Są to komórki duże (największe spośród białych ciałek krwi), kuliste, o średnicy um. Mają duże, nerkowate jądro i wąski rąbek cytoplazmy. Pochodzą głownie ze szpiku czerwonego. Żyją do 5 dni. Po opuszczeniu naczyń stają się ruchomymi makrofagami Uzupełniają zadania osiadłych makrofagów tkankowych (np. komórek siateczkowo śródbłonkowych gwiaździstych [dawniej komórki Kupffera]). Po przejściu do tkanek i narządów stanowią część komórek układu siateczkowo środbłonkowego. Jest ich tam trzy razy więcej niż we krwi. Kierują czynnością komórek tkanki łącznej. Mają zdolność do przekształceń morfologicznych w punkcie docelowym, do którego monocyt dociera. Potrafią plastycznie zmieniać swoją strukturę w zależności od tkanki. Potrafią rozmnażać się poza szpikiem. Odgrywają znaczną rolę w tworzeniu się ziarniny w czasie gojenia się ran. Uczestniczą w wytwarzaniu wrodzonej odporności nieswoistej, zwanej opornością fagocytoza. Mogą wytwarzać interferon. Biorą udział w wytwarzaniu nabytej odporności swoistej po przebyciu infekcji. Ich rola wiąże się z sekrecją monokin głównie interleukiny I, która pobudza limfocyty pomocnicze oraz z fagocytowaniem (rozdrabnianiem) obcych ustrojowi cząsteczek będących antygenami. Monoblast promocyt osiąga dojrzałość nie w szpiku, a po przejściu do krwi i innych organów. Posiadają zdolność do diapedezy, szybkiego ruchu ameboidalnego i intensywnej fagocytozy (bardzo liczne lizosomy). Aktywowane są przez bakterie, pasożyty, wirusy, obce substancje chemiczne. Biorą też udział przy usuwaniu uszkodzonych tkanek. Granulocyty Granulocyty powstają w procesie granulopoezy. Ukierunkowanymi komórkami macierzystymi wszystkich granulocytów są komórki CFU-G dające początek rozpoznawalnym morfologicznie komórkom macierzystym mieloblasty mielocyty: kwaso-, zasado- i obojętnochłonne. Mielocyty różnią się obecnością w cytoplazmie pochłaniających inne barwniki ziarnistości, które są lizosomami i zawierają różne komplety enzymów. Czas dojrzewania 10 dni. Może ulec skróceniu w przypadku infekcji organizmu. Czas życia granulocytu wynosi 2 3 dni. Po przejściu do krążenia cześć granulocytów zostaje zatrzymana w zatokach naczyniowych i rozgałęzieniach naczyń

8 włosowatych w śledzionie, wątrobie i szpiku. Tworzą one pule marginalną, czyli rezerwę pozostająca zawsze w pogotowiu. Pula ta zostaje uruchomiona po spożyciu pokarmów białkowych (leukocytoza trawienia) lub po wysiłku fizycznym. Równoczesne uruchomienie rezerwy szpikowej i puli marginalnej następuje po zadziałaniu silnego bodźca, np. wtargnięciu drobnoustroju. Granulopoeza podlega regulacji hormonalnej: Granulopoetyna uruchamia rezerwę szpikowa Colony stymulating factor odpowiada za różnicowanie się komórek macierzystych i rozwój komórek dzielących się Chalon inhibitor; glikoproteid niskocząsteczkowy Dokładny mechanizm działania tych czynników nie jest jeszcze wyjaśniony. Nuetrofile (granulocyty obojętnochłonne, mikrofagi tkankowe): Są to komórki kuliste o średnicy 7-15 um (u człowieka 9-12 um); Ich jądro zmienia kształt w zależności od wieku komórki: okrągłe pałeczkowate segmentowane Żyją 2 4 dni. Pełnia funkcję zwykle po opuszczeniu naczyń. Mają zdolność nie tylko do diapedezy i fagocytozy, ale też do de granulacji, oddychania wybuchowego oraz odbioru i wysyłania sygnałów w postaci cytokinin. Wykazują największe spośród wszystkich komórek fagocytujących właściwości żerne. Biorą również udział w pinocytozie i immunofagocytozie. Odgrywają bardzo ważną rolę w procesie nieswoistej odporności (pierwsza linia obrony). Degranulacja to uwalnianie enzymów i innych substancji aktywnych z ziarnistości cytoplazmy do środowiska. Oddychanie wybuchowe to tworzenie wolnych rodników tlenowych przy udziale NADPH. Trawią bakterie w lizosomach: odznaczają się dużą ilością enzymów zawartych w lizosomach, dzięki czemu podejmują skuteczną walkę z obcymi ciałami, a w przypadku nawet \własnej śmierci uwolnione z ich ciała enzymy prote-, lipo- i glikolityczne kontynuują rozpoczęte dzieło (proteazy, elastazy, oksydazy, kolagenaza, betaglukoronidaza i fosfatazy). Specyficzne dla granulocytów są jednak nie hydrolazy, lecz lizozym, laktoferrytyna, fosfataza obojętna, białko wiążące witaminę B oraz czynniki białkowe modyfikujące funkcje limfocytów T. Czynniki te tworzą pomost między fagocytującym granulocytem, a reakcją immunologiczną. Łącząc się z limfocytami T supresorowymi blokują receptory dla fragmentu Fc immunoglobulin G, ograniczając w ten sposób funkcję limfocytów supresorowych. Dochodzi do wzmożenia reakcji immunologicznej.

9 Wzrost w ziarnistościach tych granulocytów zauważono w chorobach autoagresyjnych. Podstawową funkcją jest obrona przed drobnoustrojami. Po przejściu do ognisk zapalnych już nie powracają do krwi. Całkowita pula zwiększa się pod wpływem toksyn bakteryjnych, szybko rozwijających się nowotworów. Duże nagromadzenie ich i produktów ich rozpadu powoduje powstawanie tzw. ropy. Acidofile (eozynofile, granulocyty kwasochłonne): Są to komórki o średnicy 8-20 um; U człowieka żyją ok. 24 godziny. W dużej liczbie występują w tkankach (drogi oddechowe, ściana jelita, macica) i w szpiku. Jak wszystkie leukocyty wykazują zdolności diapedezy, chemotaksji i fagocytozy. Wykazują działanie antyhistaminowe. Wydzielają czynniki hamujące anafilaksje. Wykazują zdolność do fagocytozy i zabijania niektórych pasożytów (antygen wielokomórkowy) Podstawową ich funkcją jest niszczenie obcych białek np. alergennych. Szczególnie intensywnie tworzone są przy zarażeniu robakami, np. włośniem krętym, tasiemcami oraz w czasie chorób bakteryjnych (np. szkarlatynie) i wirusowych (np. żółtaczce). Ich liczba wzrasta po podaniu niektórych hormonów kory nadnerczy. Przy chorobach zakaźnych np. dur brzuszny czy odra ich liczba maleje. Inaktywują substancje wywołujące odczyn zapalny, choć przy rozwiniętym procesie patologicznym go nasilają. Bazofile (granulocyty zasadochłonne): Najmniejsze z granulocytów, średnica ich wynosi 8-14 um (Ewy: 10 18) Prawie nie wykonują ruchów pełzakowatych i nie mają zdolności do fagocytozy. Ich podstawową funkcją ma być wydzielanie heparyny. Wytwarzają też histaminę do osocza. Zawierają w swoich ziarnistościach nie enzymy, lecz heparynę uwolniona heparyna hamuje krzepliwość krwi, co jest szczególnie ważne w miejscach objętych procesem zapalnym, gdzie krzepliwość krwi jest zwiększona. Uczestniczą w reakcjach alergicznych. Dzięki zdolności do wiązania na swojej powierzchni immunoglobin E (IgE), to jest białka osocza zaangażowanego w walce z alergenami. Osadzające się na powierzchni krwinek cząsteczki IgE mogą uwięzić pomiędzy sobą cząsteczki alergenu. Jest to reakcja typu wczesnego. Przypuszcza się, że po przejściu do tkanek pełnią funkcję komórek tucznych.

10 Podział krwinek ze względu na cechy morfologiczne: Tabela 3. Skład krwi wybranych kręgowców. Pierwotnie za: J. Zarzyckim Anatomia... Leukocyty Limfocyty Liczba Procent Żaba Kura Pies Człowiek Brak 28 tys. 9 (9-12)tys. 50 (40-60)m 25 (9-50)% 10 (5-15)d Monocyty Brak 2 (1-4)% 4 (1-6)% 6-8% 4% tys % 36% % % 6 3 8% 8 4 8% 9 Nuetrofile Brak 30 (20-50)% 70 (42-77)% 65-75% 35 71% % % % 13 Acidofile Brak 5 (2-8)% 3 (0-14)% 2-4% % % 17 ~5% 18 Bazofile Brak 3 (1-5)% 0,5 (0-1)% 0,5-1% 0-2% 19 0,3-0,9% % 21 0,5% 22 60% 14 4 Za Wiśniewskim 5 Za Traczykiem 6 Za Hoserem 7 Za Wiśniewskim 8 Za Traczykiem 9 Za Hoserem 10 Za Traczykiem 11 Za Hoserem 12 Za Krzymowskim 13 Za Ewym 14 Za Wiśniewskim 15 Za Ewym 16 Za Traczykiem 17 Za Hoserem 18 Za Krzymowskim 19 Za Traczykiem 20 Za Hoserem 21 Za Krzymowskim 22 Za Ewym

11 Jak to jest u zwierzątek? Bezkręgowce wykazują tendencję do posiadania składników charakterystycznych dla układu odpornościowego, jak komórki fagocytarne i niespecyficzne aglutyniny oraz lizyny w płynach ustrojowych. Charakterystyczna jest tu niska specyficzność lub ograniczona pamięć. U zwierząt wtóroustych, takich jak rozgwiazdy i osłonice, zaobserwowano komórki morfologiczne podobne do limfocytów i znaleziono dowody istnienia zaczątków głównego układu zgodności tkankowej, ale nie wyróżniono immunoglobin. Wszystkie kręgowce dysponują pełnym arsenałem składników układu, jak immunoglobuliny i układ zgodności tkankowej. Jednak odpowiedzi u zmniennocieplnych kręgowców, jak bezżuchwowce, ryby chrzęstnoszkieletowe i płazy ogoniaste, są bardziej powolne i mniej precyzyjne, a przede wszystkim od temperatury. Wydaje się, że ryby kostnoszkieletowe, płazy bezogonowe (żaby + ropuchy), ptaki i ssaki rozwinęły w sposób niezależny precyzyjne odpowiedzi immunologiczne. Co to jest odporność nieswoista i swoista? Wstęp: Odporność nieswoista nazywana opornością (ang. Resistance, łac. Resistentia) Odporność swoista (ang. immunity, łac. immunitas) odpowiedź immunologiczna powstała po kontakcie z antygenem. W obrębie każdej z odporności możemy rozróżnić komórkową i humoralną. Tomi: Odporność nieswoista zdolność do obrony przed każdym typem ciała obcego, uwarunkowana genetycznie - odporność dziedziczna mechanizmy odpowiadające na większość czynników chorobotwórczych i na szkodliwe czynniki środowiska. Taką naturalną barierą są pancerze chitynowe, rogowe, oskórek, zrogowaciały naskórek, skóra właściwa, błony śluzowe. Mechanizmami fizjologicznymi charakterystycznymi dla takiej odporności są kaszel, kichanie, biegunka, wymioty, łzawienie pozbycie się ciał obcych. Mechanizmem obronnym uruchamianym, kiedy drobnoustrój przekracza poprzednie bariery jest też podwyższenie temperatury ustroju i przyspieszenie metabolizmu. Działanie komórek żernych (makrocyty) fagocytoza to najbardziej skuteczny mechanizm tej odporności. Substancjami wspomagającymi te procesy są też lizozym i interferon. Odporność swoista zdolność do obrony z każdym antygenem z osobna, zwykle nabywana w czasie życia osobniczego odporność nabyta. Zawdzięczamy ją limfocytom krążącym we krwi, limfie, zasiedlającym szpik kostny, węzły chłonne, grasicę, śledzionę, skupiska limfatyczne przewodu pokarmowego (migdałki podniebienne, wyrostek robaczkowy, grudki limfatyczne jelita), a także płuca itp.

12 Rozwinięcie: Odporność nieswoista (oporność) dawniej odporność naturalna Nieswoiste mechanizmy powstały wcześnie w filogenezie. Są mało precyzyjne, ale za to reagują szybko i stanowią doskonale zorganizowaną tzw. pierwszą linię obrony. Jest w znacznym stopniu uwarunkowana genetycznie. Tworzą ją fizykochemiczne bariery ustrojowe hamujące dostęp czynnika patogennego do wrażliwych komórek organizmu. Jest niska bezpośrednio po urodzeniu, podobnie jak w okresie starzenia. Wywiera na nie wpływ otaczające środowisko niedostateczne i niewłaściwe odżywianie, złe warunki higieniczne (wentylacja pomieszczeń i ich temperatura), oraz wszystkie czynniki stresowe (stres ujemny). W odporności nieswoistej znaczna rola przypada: Skórze i błonom śluzowym dróg oddechowych, przewodu pokarmowego, dróg moczowych, narządów płciowych (bariery fizykochemiczne), Skóra to barier mechaniczna; zachowanie się powłoki skóry wobec mikroorganizmów zależy od zawartości w niej kwasu hialuronowego (jeden z głównych składników połączeń międzykomórkowych), poza tym jeśli naskórek nie jest dostatecznie szczelny ( ), to mikroorganizmy napotykają napotykają na płaszcz kwasoty, tzn. w głębszych warstwach skóra ma ph 3,3 3,5, w taki środowisku mogą rozwijać się tylko niektóre bakterie (saprofity), nasze bakterie na zasadzie konkurencji wypierają inne wykorzystując właśnie niekorzystne (dla chorobotwórczych) warunki bytowania. Naskórek się złuszcza pozbywamy się drobnoustrojów. Błony śluzowe usuwają obce ciała dzięki ruchom rzęsek lub zmywając swą powierzchnię przy pomocy śluzu, który po 15 minutach ulega całkowitej odnowie. W drogach oddechowych ruch rzęsek jest dodatkowo wspomagany zwolnieniem przepływu powietrza przy wdechu i przyspieszeniem przy wydechu. Także kaszel pomaga pozbyć się drobnoustrojów (są one wiązane w śluzie i usuwane). W żołądku kwas solny może zabijać bakterie. Ślina, podobnie jak łzy zawiera lizozym. Enzym ten występuje też w drogach moczowych. Fagocytozie będącej dziełem makrofagów i mikrofagów wędrujących (monocyty i granulocyty krwi) oraz makrofagów osiadłych, - odporność komórkowa Jest to pierwsza linia obrony; Komórki żerne nie mają zdolności do rozpoznawania rozróżniania antygenów!. Pożerają każde obce ciało opiłki metali, cząsteczki węgla, barwniki, bakterie... (fagocytoza) W procesie fagocytozy, w fagolizosomie, pod wpływem działania enzymów cząsteczka antygenu jest rozdrabniana, w skutek czego odsłaniane są bardzo liczne determinanty antygenowe. Opuszczają one fagosom i łączą się z cząsteczkami mrna reprezentującymi główny układ zgodności tkankowej (MHC major histocompatibility complex) fagocytującej komórki. Powstały układ przemieszczany jest do błony komórkowej w procesie egzocytozy wydalony na powierzchnie mikro- lub makrofaga. Jest to prezentacja antygenów.

13 Do tego etapu fagocytozę określa się jako proces nieswoisty, jednak podczas jej trwania i podczas prezentacji antygenu komórki żerne wydzielają czynniki o znaczeniu regulatorowym Interleukina pierwszą (IL1) i interferon alfa (IFRN α). Komórka żerna jako komórka sekrecyjna staje się wiec pierwszym ogniwem i zaczątkiem wytwarzani odporności swoistej. Komórki prezentujące antygeny (APC antigen presenting cell): Pierwszoplanową komórka odpowiedzialną za prezentację antygenu limfocytom Th jest komórka dendryczna. Pochodzą ze szpiku, stanowią 0,1% krwinek białych, poprzez krew dostają się do większości narządów (wyjątek mózg). Tam dochodzi do ich kontaktu z antygenami bezpośrednio lub pośrednio poprzez kooperację z makrofagiem, od którego odbierają fragmenty antygenu z odsłoniętymi determinantami i transportują poprzez limfę do węzłów chłonnych, aby je prezentować limfocytom Th. Morfologicznie komórki dendryczne mają wiele cytoplazmatycznych wypustek, które mogą wysuwać lub cofać. Błona komórkowa wypustek może przez długi czas utrzymywać prezentowane antygeny i przekazywać limfocytom T i B. Komórkom dendrycznym przypisuje się również rolę w stymulacji proliferacji limfocytów (limfokiny), choć one same po opuszczeniu szpiku nie poliferują. Makrofagi najbardziej przystosowane do fragmentacji, w drugiej kolejności do prezentacji; Limfocyty B bardziej obarczone prezentacją niż makrofagi; mogą prezentować antygen Th, choć przecież zwykle dzieje się na odwrót. Ma to miejsce wówczas, kiedy limfocyt b żąda wsparcia od limfocytu Th w uruchomieniu produkcji immunoglobulin. Th wydzielają wtedy dużo limfokinin (interleukiny), które są głównym elementem żądanego wparcia. Nieswoistym czynnikom humoralnym oddziałującym bekteriostatycznie: Układ dopełniacza nie potrafi sam rozpoznawać antygenów; nazwa pochodzi stąd, iż stanowi on dopełnienie roli przeciwciał jest przykładem ścisłego powiązania między swoistymi a nieswoistymi mechanizmami odporności odpowiada za wiele ważnych mechanizmów efektorowych odpowiedzi obronnej. Obejmuje on (wliczając w to czynniki regulujące) około 30 białek surowicy i płynów tkankowych, z których najważniejsze są oznaczone C 1 do C 9 (C complement). Większość białek układu dopełniacza jest aktywowana przez układ antygen przeciwciało - aktywacja klasyczna. Zapoczątkowuje ją przyłączenie się białka C 1q do układu a p. Przyłączenie dokonuje się na zmienionym konformacyjnie fragmencie Fc przeciwciała, który odsłania odpowiedni receptor dla C 1q. Połączenie to uruchamia gwałtowną reakcje kaskadowego rozpadu i następnie łączenia poszczególnych białek dopełniacza (C 2 C 9 ). Połączone C5b C9 przylegają do układu a p, po czym następuje cytoliza (bakterii lub hemoliza zużytego erytrocytu). C3 połączone z a p to opsonizacja, która ułatwia i przyspiesza proces immonofagocytozy. C5a to z kolei czynnik chemotaktyczny zachęcający leukocyty do diapedezy. Alternatywna droga aktywacji zachodzi dzięki obecności properdyny, wielocukrów bakteryjnych itp.

14 Properdyna - glikoproteid osocza; może uaktywniać dopełniacz; niszczy chorobotwórcze pierwotniaki, pomaga w aktywacji hemolizy. Interferon - glikoproteid, powstaje w komórkach pod wpływem tzw. induktorów (wirusów!) i po opuszczeniu komórki macierzystej trafia do płynu międzykomórkowego lub krwi, przyłącza się do komórek zaopatrzonych w odpowiedni receptor, co powoduje wytwarzanie białka TIP (transcription inhibitory protein), które jest czynnikiem przeciwwirusowym, ponieważ hamuje translację wirusowego mrna Transferyna Lizozym patrz. wyżej. Laktoferryna modyfikuje funkcje limfocytów, ma działanie przeciwbakteryjne. Odporność swoista Filogenetycznie młodszy mechanizm. Dłużej trwa. W odpowiedzi tej z antygenem reagują bezpośrednio komórki, najczęściej limfocyty Tc. Odbywa się etapami: rozpoznanie antygenu, jego prezentacja, etap inicjująco kooperacyjno pomocniczy (limfocyty Th, Th1, TH2, Ts, Tcs, makrofagi), etap poliferacji i specjalizacji komórek efektorowych (limfocyty Tc, plazmocty, immunofagocyty, komórki K i NK), etap produkcji immunoglobulin i w końcu niszczenia antygeny przez komórki efektorowe i immunoglobuliny. Główny układ zgodności tkankowej (antygeny transplantacyjne) Na powierzchni wszystkich typów komórek zawierających jądra i na płytkach krwi występują antygeny umożliwiają one odróżnienie przez organizm komórek własnych od obcych oraz własnych, lecz zmienionych (przez wirusa lub nowotworowych).. Rozróżnia się trzy klasy (typy) antygenów trans plantacyjnych. Najliczniej reprezentowane są MHC klasy II, natomiast limfocyty Tc rozpoznają obce antygeny wykorzystując MHC I. Ze względu na różnice w sposobie unieczynniania antygenu obcego odporność swoistą dzieli się na: a) Komórkową realizowaną przez limfocyty Tc, komórki K i NK, immonofagocytozy b) Humoralną główną role odgrywają plazmocyty (komórki potomne limfocytów Podstawą jej są immunoglobuliny powstające w plazmocytach. W każdej sekundzie przekazuje do krwi 2000 identycznych immunoglobulin. Przeciwciało składa się z jednej do kilku jednostek podstawowych. Jednostka podstawowa zbudowana jest z 4 łańcuchów: 2 ciężkich i 2 lekkich. Zarówno odpowiedz pierwotna, jak i wtórna wymagają czasu kiedy to dochodzi do integracji i kooperacji miedzy poszczególnymi komórkami układu białokrwinkowego (w węzłach chłonnych, śledzionie, skupiskach tkanki limfoidalnej); komórki uczestniczące w tej interakcji wydzielają pod wpływem antygenu (rozpoznanego / prezentowanego) wiele substancji inicjująco

15 regulujących, które umożliwiają uruchomienie odpowiedzi humoralnej i komórkowej. Pierwotną odpowiedz zapoczątkowują komórki żerne, a więc makro- i mikrofagi fragmentacja i prezentacja antygenu + interleukina 1 (IL 1) działa na wszystkie limfocyty, neurony podwzgórza, hepatocyty, fibroblasty, komórki śródbłonka naczyń pomagają w przejściu do aktywacji innym komórkom układu limfoidalnego. interferon alfa (IFN α) w komórkach NK i limfocytach B oraz makro- i mikrofagach oraz IFN γ w pozostałych. Szczególnie dużo interleukin wydzielają Th1 i Th2 subpopulacje komórek pomocniczych. Transformacja blastyczna prekursorów komórek efektorowych: Tc, plazmocytów, komórek dokonujących immonofagocytozy, komórek K i NK. Jakie mamy odpowiedzi? Tomi: Odporność może się wyrażać dwoma sposobami: Odpowiedz za pośrednictwem przeciwciał (humoralna) jest związana z występowaniem przeciwciał, wytwarzanych przez komórki limfocytów B, w płynach pozakomórkowych takich jak osocze, limfa czy wydzieliny zewnętrzne. Po prostu limfocyty te po aktywacji zmieniają się z komórek produkujących receptory immunoglobulinowe (występujące na ich powierzchni) na plazmocyty komórki wytwarzające przeciwciała. Przeciwciała są białkami, strukturalnie określanymi jako immunoglobuliny, które poprzez rodzaj miejsc wiążących charakteryzują się wysoką fizykochemiczną specyficznością w stosunku do wywołujących je antygenów. Odporność za pośrednictwem komórek jest związana z limfocytami T mającym specyficzne receptory (wg. Hosera determinanty antygenowe) na swojej powierzchni. Reakcje receptora z jego antygenem uruchamia proces uwalniania fizjologicznie aktywnych limfokinin. Same limfocyty B też aktywuje interakcja antygenu z receptorem na ich błonie. Ten rodzaj zabezpiecza przed grzybicami, wirusami i prątkami gruźlicy. Uwaga: Na ogół antygen ma wiele determinantów i w odpowiedzi na niego wytwarzane jest wiele różnych przeciwciał. Immunofagocytoza - specyficzna fagocytoza przez mikro- lub makrofagi antygenu z układu a p dopełniacz. Makrofagi muszą mieć receptor dla fragmentu Fc przeciwciała. W tym czasie wydzielane są IFN α i IL 1 zazębienie odporności swoistej i nieswoistej.

16 Co to jest układ dopełniacza? Tomi / Ewy : Układ dopełniacza to zestaw 11 enzymów biorących udział w odpowiedzi humoralnej. One z przeciwciałem niszczą antygen. Przeciwciało połączone z antygenem to kompleks immunologiczny. Przeciwciało tego kompleksu wytwarza receptor - to do tego receptora przyłącza się kompleks dopełniacza i uaktywnia się reakcja łańcuchowa. Związanie antygenu ze swoistym przeciwciałem unieszkodliwia antygen, a powstały kompleks jest eliminowany przez fagocyty. W końcowym etapie reakcji enzymu dopełniacza wydrążają otwór w błonie komórkowej antygenu, co prowadzi do zaburzenia jego homeostazy komórkowej, a w konsekwencji do śmierci. Pamięć immunologiczna wiążą się z powstawaniem podczas pierwszego kontaktu z antygenem limfocytów długożyjących, które mogą dotrwać do ponownego kontaktu z antygenem jako tzw. komórki pamięci. (patrz. rysunek 144 strona 220 Hoser) Co to jest odpowiedz pierwotna i wtórna? Pamięć immunologiczna powstaje dzięki komórkom pamięci (powstają z limfocytów B i T), które pamiętają antygen ślad po przebytej infekcji. Gdy po jakimś czasie organizm ponownie styka się z danym antygenem wtórna odpowiedz immunologiczna organizmu jest szybsza niż pierwotna odpowiedź immunologiczna. Co to jest limfa? Limfa chłonka zawiera mniej białek niż krew, dużo limfocytów i nieliczne granulocyty. Jak wygląda przeciwciało? Produkowane są przez plazmocyty (przekształcone limfocyty B) z V = 2000 przeciwciał / plazmocyt / sek. Przeciwciało powstałe pod wpływem antygenów charakteryzuje się swoistością (dla determinantów antygenowych). Jest to białko immunoglobulina złożone z grupy glikoprotein. W procesie elektroforezy przeciwciał wędrują z gammaglobulinami lub stanowią samodzielny składnik między β i γ globulinami. Ze względu na różnice przy wykrywaniu [metody serologiczne] przeciwciała podzielono na: Antytoksyny przeciwjady, tzn. powstają we krwi pod wpływem działania jadów na ustrój (jadów bakteryjnych, jadu żmij). Sposób działania antytoksyny polega na jej połączeniu z toksyną i zniesieniu jej działania trującego. Aglutyniny zlepniki, mają zdolność zlepiania wprowadzonych do organizmu drobnoustrojów oraz innych komórek komórek w zbite kłaczki, a

17 następnie strącania ich. Rozróżnia się bakterioaglutyniny, (strącają bakterie) oraz hemoaglutyniny (strącają erytrocyty wykorzystane w serodiagnostyce). Precypityny strącalniki, strącają antygeny będące w stanie rozpuszczonym; są wybitnie swoiste. Lizyny - rozpuszczalniki, mają zdolność do rozpuszczania komórek: bakteriolizyny, hemolizyny i cytolizyny (własne komórki) Opsoniny zmieniają otoczkę bakterii, przygotowując je do wchłonięcia przez białe ciałka krwi. Przeciwciało składa się z 1, 2 lub kilku jednostek podstawowych. Jednostka podstawowa składa się z 4 łańcuchów polipeptydowych: 2 lekkich i 2 ciężkich. Łańcuch ciężki λ [lambda] (oznaczany H = heavy) zbudowany jest z 450 reszt Łańcuch lekki χ [kappa] (oznaczany L = light) zbudowany jest z 250 reszt aminokwasowych. Łańcuchy H i L połączone są mostkami z wiązaniami siarczkowymi, podobnie jak łańcuchy H miedzy sobą. Zarówno w łańcuchach ciężkich, jak i lekkich występują obszary V o zmiennej sekwencji aminokwasów (variable) {na N końcu} i obszary C o stałej sekwencji (constant). Dwa końce obszaru V tworzą dwa miejsca dla wiązani antygenu Fab 1 i Fab 2. Miejsce, gdzie przeciwciało łączy się z antygenem to region J (joining)!! Kształtowanie segmentu genu odpowiedzialnego za kodowanie fragmentów V w łańcuchach H i L przebiega pod wpływem antygenu działającego na materiał genetyczny. Region D (diversity) znajduje się na ciężkich łańcuchach między V i C. Wolne końce łańcuchów H (podstawa Y) tworzą tzw. fragment krystalizujący Fc(fragment crystalizable) We fragmencie Fc umiejscowiony jest odcinek odpowiedzialny za aktywację dopełniacza i odcinek, który wiąże się z receptorami błon komórkowych limfocytów (FcR). W miejscu rozwidlenia się przeciwciała znajduje się region zawiasowy, który umożliwia znaczną ruchliwość obu fragmentów Fab. Łańcuch ciężki każdej klasy immunoglobulin kodowany jest przez grupę ok. 200 genów V, 50 D, 6 J i 1 (kilku) C. Łańcuchy lekkie 200 V, 4 J, 1 C. Możliwych jest kombinacji genów VDJ. W każdej komórce plazmatycznej w wyniku rekombinacji somatycznej powstaje jeden rodzaj mrna (pozostałe DNA tego skupiska ulega wycięciu i może służyć jako marker dla limfocytów B). Każda komórka plazmatyczna wytwarza tylko jeden typ łańcucha lekkiego (wynik kombinacji VJC). W plazmocytach może dochodzić do splicingu (modyfikacja pierwotnego transkryptu) dochodzi do zmiany syntetyzowanej klasy np. z IgM na IgG, zmian ta zelży od genu C. Może też dochodzić do przebudowy DNA. Receptory limfocytów B to immunoglobuliny z klas M, a wiec odpowiedz komórek plazmatycznych na różne antygeny jest ekspresją różnych kombinacji VDJC. Sekwencja aminokwasów w obszarze nie ulegającym zmianom (w łańcuchu ciężkim) określa klasę immunoglobulin. Łańcuchy ciężkie oznaczono greckimi literami: mi, gamma, alfa, delta, epsilon. Mamy ich 5 klas IgM, IgG, IgA, IgD, IgE. Niektóre przeciwciała składają się z 2 lub więcej podjednostek. Formy polimeryczne mają dodatkowy łańcuch łączący J, który dołącza się do Fc i zespala monomery.

18 W osoczu najwięcej jest IgG, bo 80% all przeciwciał należy do tej grupy. Kompleks antygen przeciwciało jest, oczywiście, nieaktywny i nie szkodzi organizmowi. Co to jest grudka chłonna? Jednostka układu limfopoetycznego. Występują w skupiskach w węzłach chłonnych, w śledzionie, grasicy oraz pojedynczo w przewodzie pokarmowym, drogach oddechowych itp. W skład grudki chłonnej wchodzą włókna srebrochłonne z tkanki łącznej oraz komórki zwane histiocytami i limfoblastami. Limfoblasty ulegają przekształceniu w prolimfocyty, a te w limfocyty dojrzałe. Co to jest układ siateczkowo śródbłonkowy? Składa się z komórek tkanki łącznej siateczkowej, tworzącej zrąb dla narządów limfopoetycznych i szpiku oraz komórek śródbłonka wściełającego naczynia krwionośne, limfatyczne oraz jamy ciała. W skład tych komórek wchodzą: histiocyty, monocyty, komórki śródbłonka, oraz plazmocyty. Bibliografia: Connor M., Ferguson Smith M.: Podstawy genetyki medycznej, PZWL, Warszawa, 1998 r. Ewy Z. : Zarys fizjologii zwierząt, PWN, Warszawa, 1987 r. Hoser P.: Fizjologia organizmów z elementami anatomii człowieka, WSiP, Warszawa, 1998 r. Traczyk W. : Zarys fizjologii człowieka, PZWL, Warszawa, 1989 i 1997 r. Walawski J. : Fizjologia człowieka,?,?, 1970 r. Wiśniewski H.: Biologia, AGMEN, Warszawa, 1997 r.