3. Swoista odpowiedź immunologiczna cz.1 Antygen: pełnowartościowy, hapten; autologiczny, izogeniczny (syngeniczny), allogeniczny, ksenogeniczny;

Transkrypt

1 3. Swoista odpowiedź immunologiczna cz.1 Antygen: pełnowartościowy, hapten; autologiczny, izogeniczny (syngeniczny), allogeniczny, ksenogeniczny; antygeny MHC (HLA), antygeny reagujące krzyżowo (heterofilne); alergen, tolerogen. Determinanty antygenowe (epitopy), immunogenność (antygenowość), swoistość, immunogenność a budowa chemiczna antygenu i wielkość cząsteczki; antygeny T-zależne i T- niezależne, superantygeny. Główne etapy swoistej odpowiedzi immunologicznej: faza indukcyjna (rozpoznanie antygenu), faza centralna (aktywacja, proliferacja - selekcja klonalna i różnicowanie zaangażowanych komórek w limfocyty efektorowe), faza efektorowa (eliminacja antygenu przy współdziałaniu różnych mechanizmów i komórek). Pamięć i tolerancja immunologiczna. Limfocyty: subpopulacje: B (B1, B2), T (Th1, Th2, Ts, Tc), NK, NS, antygeny różnicowania (CD) i inne receptory (B Ig, T TCR), krążenie limfocytów Prezentacja antygenu: komórki prezentujące antygen (APC), przetworzenie antygenu. Swoista odpowiedź komórkowa: typu cytotoksycznego - rozpoznanie antygenu (T CD8 restrykcja MHC kl. I), mechanizmy cytotoksyczności; typu późnego rozpoznanie antygenu (Th MHC kl. II), faza efektorowa (aktywowany makrofag). Udział cytokin (interleukiny, IFN- ).

2 Układ odpornościowy IMMUNE SYSTEM Innate (Nonspecific) 1 line of defense Adaptive (Specific) 2 line of defense Protects / re-exposure Anatomical barriers Cellular components Humoral components Cellular components Humoral components mechanical factors Chemical factors Biological factors

3 Wrodzona - nabyta odporność wrodzona (nieswoista) od urodzenia nabyta (swoista) powstaje latami reakcja natychmiastowa wymaga czasu pomiędzy ekspozycją a odpowiedzią nieswoista antygenowo nieswoista, jednakowa reakcja dla różnych patogenów i obcych antygenowo swoista odpowiedź wysoce swoista pamięć nie powstaje powstaje pamięć dla antygenu

4 Budowa układu limfatycznego (1-2% masy ciała) narządy pierwotne (centralne): * grasica rozwój i dojrzewanie limfocytów T, selekcja limfocytów pod względem tolerancji na autoantygeny * szpik kostny rozwój i dojrzewanie limfocytów B narządy wtórne (obwodowe): zasiedlanie przez dojrzałe T i B, kooperacja T i B z antygenem, współdziałanie z fagocytami i komórkami pomocniczymi * śledziona rozpoznanie antygenów krwiopochodnych * węzły chłonne antygeny krążące w chłonce absorbowane przez skórę, trzewia * tkanki śluzówkowe - MALT (GALT, BALT), SALT, kępki Peyera.. antygeny, które przekroczyły bariery powierzchniowe

5 Podstawowe komórki limfocyty: pochodzą z komórek macierzystych narządów pierwotnych, krążą we wtórnych, specyficznie rozpoznają antygeny poprzez odpowiednie receptory limfocyty nie posiadają stałej lokalizacji stale krążą krążenie limfocytów między narządami wtórnymi poprzez krew i chłonkę umożliwia kontakt antygenu z dużą liczbą limfocytów

6

7 Antygen każda cząsteczka rozpoznawana przez limfocyty T lub B: bakteria, wirus, pasożyt..., komórka nowotworowa, przeszczepu, pyłek, związek chemiczny Epitop pojedyncza determinanta antygenu, łączy się z paratopem przeciwciała, na jednej cząsteczce antygenu może znajdować się wiele epitopów Cechy antygenu: Immunogenność zdolność wywołania odpowiedzi komórkowej lub humoralnej Swoistość zdolność przeciwciał lub uczulonych limfocytów do selektywnego reagowania z epitopem antygenu, który wywołał odpowiedź Hapten może łączyć się z przeciwciałem, ale nie może go wytworzyć, o ile nie połączy się z białkiem (nośnik immunogenności) kwasy nukleinowe, lipidy, chrom, nikiel, leki (penicylina)

8 Antygeny Antygen T (grasiczo) - zależny wymaga rozpoznania przez limfocyty B i T celem wytworzenia przeciwciał większość antygenów, głównie białkowe w efekcie powstaje odpowiedź humoralna i komórkowa Antygen T-niezależny wystarczy rozpoznanie przez limfocyty B, głównie polisacharydy, np. otoczka S.pneumoniae, H.influenzae, N.miningitidis powstają tylko przeciwciała, nie ma odpowiedzi komórkowej Antygen heterofilny wspólne epitopy występują w różnych cząsteczkach, np. w krwince i bakterii, powstają reakcje krzyżowe Antygen: homologiczny heterologiczny Antygen: autologiczny, syngeniczny, allogeniczny, ksenogeniczny przy przeszczepie

9 Limfocyty - różne morfologicznie T - posiadają receptor TCR wiążący antygen Th 1, Th 2 pomocnicze (CD4 koreceptor dla MHC-II), 95% małe limfocyty Tc cytotoksyczne (CD8 - MHC-I) 50% małe limfocyty Treg regulatorowe (CD4 ale i CD8, CD25) Ts supresorowe NK - ok. 70% dużych ziarnistych (CD16, CD56, CD57) B - receptory immunoglobulinowe IgM, IgD, MHC-I,II, CD19 CD20 CD21.. nieliczne wykazują ekspresję IgG,IgA, IgE * posiadają charakterystyczne markery tzw. antygeny różnicowania CD cluster of differentiation > 200 * warunkują one fenotyp i pełnienie określonej funkcji biologicznej T CD2-wiąże krwinki barana CD3- przenosi sygnał wydzielają cytokiny posiadają receptory: dla cytokin, MHC, Fc (CD16, CD64), C, o cechach integryny (CD2 - LFA), selektyny (CD62 - E, L, P) aktywacja T lub B wyzwala dodatkową ekspresję niektórych cząsteczek powierzchniowych

10 Limfocyty 30-40% populacji leukocytów w krążeniu, różne morfologicznie i czynnościowo LP T 60-70% B 10-20% T B Th1 Th2 Tc PC pomocnicze-helper, aktywacja B, makrofagów cytotoksyczne: wirus, nowotwór, przeszczep plazmocyty produkcja przeciwciał Treg (s) hamują autoreaktywne T i B, aktywację Th, tolerancja pokarmowa, na przeszczepy

11 Limfocyty - odpowiedzialne za swoistą odpowiedź immunologiczną nabytą * humoralna limfocyty B, wytworzenie swoistych przeciwciał * komórkowa limfocyty T, powstanie uczulonych limfocytów o różnych funkcjach efektorowych, wytwarzanie cytokin przenoszą sygnały między komórkami (interferony - IFN, interleukiny - IL, czynniki stymulujące kolonie - CSF, czynniki martwicy nowotworu - TNF

12 TCR1 5-10% większość CD8 TCR % CD4/8 MHC kl. II MHC kl. I Il-2, IL-12, IFN,TNFβ bardziej komórkową Il-2, Il-4, Il-5, Il-6, Il-9 Il-10, Il-13 bardziej humoralną Receptor TCR jest rozstrzygającym markerem T T CD4 rozpoznają antygen z MHC kl.ii T CD8 rozpoznają antygen z MHC kl.i Stosunek CD4/CD8 1,5 2,5 T - do rozpoznania antygenu wymagają sygnału kostymulującego CD28 wiążącego się z ligandem B7-1 (CD80) i B7-2 (CD45) na APC

13 Profil cytokinowy limfocytów T CD4 Thp Th0 Th1 Th2 Th3 prekursorowe, dziewicze, różnicują w Th1 lub Th2 hipotetyczna? cytokiny Th1 i Th2 średnie stężenia antygenu wysokie lub niskie stężenia antygenu regulatorowe IL-2 IL-4 INF- IL-2 TGF- Il-4 INF- TNF- IL-4 TNF- IL-2 IL-5 IL-13 IL-12 IL-6 INF- IL-9 IL-10 IL-13

14 Fazy odpowiedzi immunologicznej: indukcyjna - rozpoznanie antygenu przez limfocyt, proliferacja klonu limfocytów T lub B, T i B swoiście rozpoznających antygen, a właściwie pojedynczy epitop - tzw. selekcja klonalna efektorowa eliminacja antygenu, patogenu różne możliwości: * neutralizacja przez swoiste przeciwciała - wirusy, toksyny bakteryjne, enzymy * fagocytoza immunologiczna opsonizacja bakterii zewnątrzkomórkowych przez przeciwciała kooperacja odpowiedzi swoistej z nieswoistą * aktywacja makrofagów przez cytokiny (IFN ) niszczenie bakterii wewnątrzkomórkowych, np. prątki gruźlicy * reakcje cytotoksyczne skierowane przeciwko całym komórkom, zbyt dużym do sfagocytowania, np. komórki zakażone wirusem, nowotworowe, przeszczepu.. biorą w nich udział TcCD8, aktywowane NK, mechanizm ADCC * apoptoza komórki cytotoksyczne przekazują sygnał komórce docelowej do samozniszczenia pamięć immunologiczna długo żyjące T i B, posiadające tą samą swoistość w wiązaniu antygenu

15 rozpoznanie nieswoiste - odporność wrodzona uniwersalny, selektywny mechanizm reagowania organizmu przed infekcją receptory PRR (pattern recognition receptors) na komórkach rozpoznają stałe struktury drobnoustrojów - PAMP (pathogen associated molecular patterns). PRR = receptory TLR (Toll-podobne) wykryte w latach 90-tych u muszki owocowej Drosophila, łączą reakcje nieswoiste ze swoistymi * na kom. immunologicznie kompetentmych (makrofagi, komórki dendrytyczne, komórki tuczne, eozynofile, neutrofile, limfocyty B), komórki nabłonkowe jelit, dróg oddechowych, komórki śródbłonka, fibroblasty, keratynocyty, kardiomiocyty i adipocyty. pobudzenie receptorów TLR przez produkty drobnoustrojów sygnał aktywujący mechanizmy odporności immunologicznej nieswoistej: * wzmożona synteza czynników przeciwbakteryjnych * cytokin prozapalnych (TNF-a, IL-1, -6, -8, -12), chemokin, tlenku azotu (NO) * dojrzewanie komórek dendrytycznych - tracą właściwości pinocytarne, nabywają cech prezentacji antygenu * aktywacja APC: wzrost syntezy cytokin prozapalnych, wzrost ekspresji molekuł adhezyjnych oraz molekuł kostymulujących (CD40, CD80, CD86) indukcja odpowiedzi immunologicznej swoistej (limfocyty T i B) TLR uczestniczą w regulacji odpowiedzi immunologicznej, wpływają bezpośrednio lub pośrednio na funkcję Treg CD4+CD25+, prowadzą do ich indukcji i hamowania odpowiedzi immunologicznej lub do zniesienia ich aktywności supresyjnej (kontrasupresji).

16

17 CD14 - monocyty, makrofagi, granulocyty, limofcyty B rozpoznają materiał genetyczny drobnoustrojów, które wcześniej uległy częściowej degradacji w lizosomach.

18

19 Komórki APC prezentujące antygen Antigen Presenting Cells populacja heterogenna: w skórze, węzłach chłonnych, śledzionie, grasicy, w obrębie nabłonka błon śluzowych; linia mieloidalna CD11c, limfoidalna CD123; posiadają różne markery CD (S-100, CD11c, CD50 niedojrzałe; CD1a, CD80 - dojrzałe), Fc R i MHC-II komórki Langerhansa skóra, prezentują pw. Th1 komórki splatające się grasica komórki dendrytyczne grudek węzły, śledziona, śluzówka, brak MHC II limfocyty B prezentują gł. Th2 makrofagi jako jedyne silnie fagocytują ale cytokiny typu IFN i TNF mogą indukować ekspresję MHC-II na keratynocytach, nabłonkach tarczycy,śródbłonkach i tym komórkom umożliwiać prezentację antygenu choroby autoimmunozacyjne, przedłużony stan zapalny.. rola APC: wewnątrzkomórkowe przetworzenie antygenu, związanie z antygenami MHC-II i ekspozycja kompleksu na błonie komórkowej, prezentacja T CD4 prezentacja T CD8 odbywa się przez każdą komórkę wszystkie posiadają MHC-I

20

21 Maturation of Follicular Dendritic cells Club-shaped tips of developing dendrites Filiform dendrites Bead formation on dendrites Bead formation on dendrites

22 Prezentacja antygenu odbywa się tylko Th związanym z MHC kl. II Makrofagi wychwytują antygen poprzez nieswoiste receptory lub jako kompleksy immunologiczne Aktywowane B poprzez Ig powierzchniowe i prezentują Th Pobierają antygen drogą pinocytozy stale mają ekspresję MHC II na powierzchni

23

24 rozpuszczalny natywny Ag Antygen musi być odpowiednio przetworzony aby był rozpoznany przez T związany z powierzchnią Ag T Y rozpuszczalne peptydy Ag peptydy związane z powierzchnią prezentacja peptydu Ag przez komórkę z ekspresją MHC przetworzenie antygenu brak odpowiedzi brak brak brak T cell odpowiedź

25 Dziewicze limfocyty z centralnych tkanek limfoidalnych migrują do obwodowych (śledziona, węzły chłonne). APC pochodzące również z komórki macierzystej szpiku wnikają w tkanki, Wychwytują antygen i przenoszą do komórek limfoidalnych, gdzie prezentują antygen limfocytom T i B. Po kontakcie a antygenem limfocyty migrują z tkanek limfoidalnych do miejsca zakażenia lub zapalenia

26 Rozpoznanie antygenu limfocyty T rozpoznają małe fragmenty peptydów prezentowane na powierzchni komórek APC poprzez receptor TCR łącznie z cząsteczkami MHC tzw. restrykcja MHC lub rozpoznanie asocjatywne * receptor TCR: TCR %, TCR % Th CD4 MHC kl. II Tc CD8 MHC kl. I w wieku starszym spadek ekspresji MHC słabsza odpowiedź na antygen limfocyty B rozpoznają antygeny T-niezależne (bardziej oporne na degradację przez APC) poprzez receptory Ig klonalna aktywacja B komórki plazmatyczne wytwarzanie przeciwciał w wieku starszym spadek limfocytów B osłabienie odpowiedzi pierwotnej na antygen antygeny T-zależne wytwarzanie przeciwciał powstaje w kooperacji B i głównie Th2 Th2 wzmagają produkcję przeciwciał, pw. IgE, stany alergiczne, autoimmunizacja Th1 - biorą udział w reakcjach zapalnych komórkowych aktywacja makrofaga (DTH), cytotoksyczność ale cytokiny Th1 znoszą funkcje Th2 i odwrotnie

27 APC T rozpoznają antygeny pochodzące z innych komórek jako peptydy łącznie z MHC T CD4 MHC kl. II T CD8 MHC kl. I poprzez receptor TCR B rozpoznaje część antygenu epitop przez receptor immunoglobulinowy Antygen wybiera i generuje swoisty klon wiążących go komórek T lub B Stymulowane limfocyty proliferują, wytwarzają cytokiny, ujawniają nowe receptory, odpowiadają na inne cytokiny Część komórek zachowuje pamięć dla danego antygenu, co zapewnia trwałą odporność na patogen

28 W prezentacji antygenu Th bierze udział TCR + CD4 oraz MHC kl. II na APC. Istotne są także inne cząsteczki na powierzchni komórek a także cytokiny wytwarzane przez Th i APC Aktywowane Th wytwarzają cytokiny, które zwiększają zdolność prezentacji antygenu przez APC. Aktywacja T prowadzi do proliferacji komórkowej i różnicowania się w komórki efektorowe Niektóre komórki mogą przetrwać długo jako komórki pamięci

29 T spoczynkowe nie produkują cytokiny Il-2. Aktywacja pod wpływem antygenu - ekspresja receptora dla Il-2 i produkcja Il-2. (działanie autokrynne na tą samą komórkę i pakrynne - na sąsiednią) Indukuje to proliferację. Dalsza stymulacja antygenowa zmniejsza receptory dla Il-2. Il-2 główny czynnik wzrostu i aktywacji wszystkich T, zwłaszcza cytotoksycznych - aktywacja monocytów - NK komórki LAK - ułatwia podział i uwolnienie INF - może być produkowana przez CD8 i LGL

30

31 Th1 może znosić funkcje Th2 i odwrotnie Th1 - IFN- IL-10 - Th2 Th1 - IL-10 IFN- - Th2 Th2 Th1 Th2 dominuje Th1 dominuje

32 Produkcja cytokin przez Th1 i Th2 kieruje różnymi drogami efektorowymi

33 Wytwarzany przez aktywowane T i NK Najbardziej aktywnie stymuluje makrofagi Zwiększa funkcję prezentacji antygenu przez różne typy komórek Słabiej działa na NK niż IFN Hamuje proliferację Th2

34 Cytotoksyczność komórek Tc i Nk jest obroną przeciw patogenom wewnątrzkomórkowym, komórkom nowotworowym, komórkom przeszczepu. Tc rozpoznają komórki zainfekowane przez TCR i CD8 i MHC kl.i oraz inne ligandy Wtedy uruchamiany jest sygnał do uruchomienia mechanizmu cytotoksyczności Istnieje kilka mechanizmów zabijania

35 Cytotoksyczna komórka ulega degranulacji: uwalnia perforyny, w obecności Ca uwalnia granzymy enzymy z ziarnistości tworzą się kanały śmierć komórki przechodzą przez kanały do komórki

36 Fas ligand na Tc + Fas na komórce docelowej, połączenie z wewnątrzplazmatyczną proteiną MORT-1 prowadzi do apoptozy podobny mechanizm, dłużej trwa

37 Antygen musi ulec obróbce przez APC do peptydu, który jest rozpoznawany w rowku MHC. Superantygen, np. enterotoksyny gronkowcowe, toksyny wstrząsu toksycznego, niektóre wirusy wiążą się bezpośrednio z MHC kl.ii i odcinkiem V łańcucha W zależności od warunków może być odpowiedź immunologiczna lub anergia klonalna Nieswoista stymulacja T i B może zachodzić poprzez mitogeny np. PHA fitohemaglutynina z ziaren fasoli ConA konkanawalina z rycyny Wiążą się z TCR i CD2

38 Typy odpowiedzi komórkowej centralną rolę pełni limfocyt T CD4 wytwarzane cytokiny regulują różne typy współdziałania komórkowego Mechanizmy efektorowe zależą od charakteru antygenu aktywacja makrofagów (Th1 - IFN ) - powstaje naciek typu ziarniny, zabijanie pasożytów wewnątrzkomórkowych: prątki, brucelle, listerie nadwrażliwość typu późnego DTH np. na tuberkulinę, alergia kontaktowa, komórką efektorową jest T CD4, potem może być napływ makrofagów cytotoksyczność T CD8 (Th - Il-2 + APC - Il-12) cytoliza komórek zakażonych wirusem, odrzucanie przeszczepu różne formy zabijania: perforyny, granzymy, mechanizmy zależne od receptora Fas ligand cytotoksyczność zależna od przeciwciał (ADCC) komórki K, mają receptor Fc (CD16), wiążą się z przeciwciałem przyłączonym do antygenu na komórce LAK limfocyty aktywowane Il-2, NK? wykazują większą cytotoksyczność, próbuje się w leczeniu raka

39

40 Powstaje w odpowiedzi na zakażenie, uszkodzenie, antygeny. 1.Wzrost cytotoksyczności NK 2.zwiększona chemotaksja PMN 3.ekspresja cząsteczek adhezyjnych na komórkach śródbłonka 4.aktywność cytotoksyczna makrofagów 5.proliferacja Th, ekspresja R - Il-2 6.proliferacja B 7.różnicowanie w kom.plazmatyczne

41