Podstawy immunologii Układ limfatyczny
Immunologia - nauka o odporności Odporność reakcja komórek i tkanek na obce substancje lub antygeny/patogeny (immunogeny), jak mikroorganizmy (bakterie, wirusy), pasożyty, białka, polisacharydy: odporność nieswoista naturalna, wrodzona; odporność swoista nabyta Odporność wrodzona lub naturalna najprostszy mechanizm ochrony, występujący bez wcześniejszej ekspozycji do patogenu i wywołuje szybką odpowiedź. Stanowią ją: Powierzchnie nabłonkowe (nabłonek w-wy płaski, nabłonki błon śluzowych) ) Połączenia zamykające pomiędzy komórkami nabłonków Bariery fizjologiczne Neutrofile Makrofagi z właściwościami fagocytarnymi Komórki NK Liczne białka (cytokiny, białka układu dopełniacza)
Immunologia jako nauka o odporności Odporność nabyta u osoby, eksponowanej na działanie patogenu/antygenu. Uczestniczą w niej limfocyty oraz cytokiny, w odpowiedzi na działanie patogenu lub antygenu wywołują odpowiedź immunologiczną. Dwa typy odpowiedzi na antygen: Odpowiedź za pośrednictwem przeciwciał produkowanych przez plazmocyty, zw. odpowiedzią humoralną i oddziałuje na antygeny zlokalizowane poza komórką lub związane z jej powierzchnią Odpowiedź typu komórkowego, która wymaga tego, aby antygen został sfagocytowany i następnie zaprezentowany
Komórki układu immunologicznego Limfocyty B i T, NK Komórki (APC) prezentujące antygen Antigen presenting cells makrofagi limfoidalne komórki dendrytyczne komórki dendrytyczne grudek limfatycznych węzłów limfatycznych komórki M nabłonka limfoidalnego jelit komórki Langerhansa naskórka Komórki tuczne Fc receptor (IgE) Granulocyty
Limfocyty Limfocyty B i T - są zdolne do odpowiedzi immunologicznej, czyli rozpoznania i reagowania na obce antygeny Erytrocyty Antygen substancje rozpoznawane przez organizm, jako obce, z właściwościami: Immunogenność zdolność do wywoływania odpowiedzi immunologicznej, przejawiającej się wytwarzaniem przeciwciał z uczulonych limfocytów. Antygenowość - zdolność do swoistej reakcji z produktami odpowiedzi immunologicznej: immunoglobulinami lub uczulonymi limfocytami. O właściwościach i wysokiej swoistości antygenu decyduje obecność na jego powierzchni specjalnych ugrupowań aminokwasów epitop lub determinanta antygenowa
Limfocyty B (Bone marrow derived lymphocyte) Receptory limfocytów B (BCR) Odpowiedzialne za wywoływanie odpowiedzi typu humoralnego, produkcję przeciwciał jednej klasy (komórka plazmatyczna) Część limfocytów B komórki pamięci immunologicznej Limfocyt B Limfoblast Plazmocyt Ig
Limfocyty T Receptory swoiste dla limfocytów T TCR (T cell receptor) Uczestniczą w odpowiedzi typu komórkowego. Nabywają, jako tymocyty, kompetencji pod wpływem grasicy (Thymus). w korze nabywają specyficznych markerów CD (Cluster of differentiation) błonowe białka integralne: CD2, CD3, CD4, CD8 W rdzeniu niektóre tymocyty tracą CD4 i stają się CD8 +, inne tracą CD8 i stają się CD4 +
Limfocyty T Subpopulacje limfocytów T a) T helper (Th 1 i Th 2 ) CD4 + (pomocnicze) b) T cytotoksyczne (T c ) CD8 + c) T regulatorowe (Treg) CD8 + [supresorowe (Ts)] d) T pamięci immunologicznej Wszystkie populacje zawierają na swej powierzchni receptory TCR rozpoznające peptydy wspólnie z wyspecjalizowanymi antygenami głównego kompleksu zgodności tkankowej, występującymi na powierzchni komórek APCs. Długo żyjące, komórki immunokompetentne
Komórki NK (Natural Killer) Null cells (nie mają markerów powierzchniowych limfocytów B i T, nie mają TCR) - ok. 5% limfocytów krwi Spontaniczna (bez uczulenia) cytotoksyczność wobec komórek infekowanych lub nowotworowych Target cell NK cell
Komórki prezentujące antygen (APC) Monocyt makrofag Makrofagi IL-1 aktywacja Th Prostaglandyna E2 (PGE2) hamowanie reakcji immunologicznej Komórki dendrytyczne Komórka dendrytyczna człowieka
Antygeny zgodności tkankowej Główny układ zgodności tkankowej (Major Histocompatibility Complex) MHC. Antygeny odpowiedzialne za odrzucanie przeszczepu allogenicznego - antygeny zgodności tkankowej lub transplantacyjne. Zespół kodujących genów główny układ zgodności tkankowej. MHC glikoproteiny MHC klasy I Powierzchnia wszystkich komórek jądrzastych, w niewielkich ilościach na erytrocytach MHC klasy II Na powierzchni komórek immunokompetentnych i zrębu grasicy Główny układ zgodności tkankowej człowieka zwany jest układem HLA I i II) (Human Leukocyte Antigens), wykryty po raz pierwszy na krwinkach białych Wszystkie limfocyty T (z wyjątkiem komórek T pamięci immunologicznej) rozpoznają te epitopy, które są związane z cząsteczką klasy I lub klasy II HLA
Przeciwciała (immunoglobuliny) Glikoproteiny syntetyzowane przez komórki plazmatyczne IgG ok. 75% Ig surowicy krwi. Przenika przez barierę krew-łożysko. IgM ok. 10% Ig surowicy krwi.. Pierwsze przeciwciało w życiu osobniczym, produkowane przez limfocyty B, nie pobudzone antygenem. IgA w niewielkiej ilości w surowicy krwi i jest głównym przeciwciałem wydzielin (ślina, łzy, mleko, śluz). IgE wiąże się z receptorami powierzchni komórek tucznych oraz granulocytów zasadochłonnych, powodując ich degranulację IgD Wspólnie z IgM pojawia się w błonie komórkowej wielu limfocytów B, jako jedno z pierwszych przeciwciał w życiu osobniczym.
Układ dopełniacza Wieloskładnikowy system enzymatyczny. Grupa ok. 30 białek surowicy krwi, które powodują lizę bakterii i innych komórek (1) Aktywacja na drodze klasycznej (kompleks antygen-przeciwciało) (2) Aktywacja na drodze lektynowej wiązanie mannozy lektyn powierzchni komórek z węglowodanami powierzchni patogenu (3) Alternatywna droga aktywacji (spontaniczna aktywacja składnika C 3 ) (3) (2) (1)
Układ limfatyczny 1. Dyfuzyjna tkanka limfatyczna. Głównie w błonie śluzowej układu żołądkowo-jelitowego i układu oddechowego. Utworzona z komórek limfoidalnych lub grudek limfatycznych nie otoczonych torebką łącznotkankową 2. Tkanka limfoidalna otoczona torebką łącznotkankową. Narządy limfatyczne centralne: szpik kostny, grasica oraz obwodowe: węzły limfatyczne, śledziona, migdałki. Komórki budujące - limfocyty B i T oraz komórki towarzyszące APC, inne)
Dyfuzyjna tkanka limfoidalna Ze względu na miejsce występowania komórek limfoidalnych zwana jest tkanką limfatyczną związaną z błoną śluzową (MALT) MALT Mucosa-associated lymphoid tissue BALT Bronchus-associated lymphoid tissue Tkanka limfatyczna występująca w oskrzelach GALT Gut-associated lymphoid tissue Tkanka limfatyczna związana z jelitem BALT i GALT - rozproszone komórki immunokompetentne oraz grudki limfatyczne izolowane (pojedyncze) Kępki Peyera część składowa GALT - agregaty grudek limfatycznych (grudki skupione w jelicie krętym)
Narządy układu limfatycznego Centralne Szpik kostny (limfocyty B) Grasica (limfocyty T) Obwodowe Węzły limfatyczne Śledziona Migdałki Szpik kostny Szpik kostny Grasica
Grasica Niedojrzałe immunologicznie limfocyty (tymocyty) ze szpiku kostnego różnicują się w dojrzałe limfocyty T K R K Inwolucja Grasicy R W inwolucji uczestniczą hormony steroidowe Kora Rdzeń Zrąb grasicy - komórki siateczkowate pochodzenia nabłonkowego.(endoderma) Inne elementy torebka łącznotkankowa i przegrody, naczynia, tymocyty, limfocyty T, makrofagi, komórki dendrytyczne mezenchyma
Komórki zrębu czynnik transkrypcyjny Foxn1, regulujący różnicowanie komórek zrębu kory i rdzenia grasicy, przed przybyciem tymocytów. Mutacja genu brak grasicy. 14 tydzień 1.Thymus capsule 2. Thymic nurse cells 3. Connective tissue septa with blood vessels 4. Subcapsular epithelium (blood-thymus barrier) 5. Cortical epithelial cells 6. Medullar epithelial cells 7. Dendritic cells (from the bone marrow) 8. Hassall's corpuscle (histological picture) 9. Macrophages (from the bone marrow) A. Cortex B. Medulla
Podtorebkowe komórki nabłonkowe Makrofagi pochodzenia szpikowego (monocyty) Grasica Kora Tymocyty komórki podwójnie negatywne: CD4 oraz CD8 Komórki nabłonkowe kory Połączenie kora-rdzeń Ciałka Hassala Komórki nabłonkowe rdzenia Komórki dendrytyczne pochodzące ze szpiku tylko w rdzeniu Limfocyty receptor komórek T (TCR), CD4 oraz CD8 Komórki podwójnie pozytywne SELEKCJA POZYTYWNA W korze komórki zrębu posiadają na swej powierzchni cząsteczki MHC I i MHC II wymagane dla rozwoju Th (CD4 + ), Tc i Ts (CD8 + ) MHC I + antygen własny = CD8 + MHC II + antygen własny = CD4 +
Bariera krew-grasica Zlokalizowana w korze grasicy. Elementy bariery: Śródbłonek naczyń z połączeniami zamykającymi Błona podstawna Komórki nabłonkowe kory połączone desmosomami
Grasica Rdzeń Komórki zrębu rdzenia produkują czynnik transkrypcyjny aire - tkankowo specyficzne białko własne, które pozwala na eliminację limfocytów T, rozpoznających własne antygeny, jako obce (autoreaktywne limf. T). Mutacja genu aire choroby autoimmunologiczne. Funkcja sekrecyjna grasicy Tymozyna alfa Selekcja negatywna Tymopoetyna Tymulina Grasiczy czynnik humoralny Tymostymulina Ciałka grasicze produkują cytokinę limfopoetyna zrębu grasicy, stymuluje komórki dendrytyczne grasicy do wspomagania dojrzewania limfocytów T CD4+ i CD8+ Ciałko grasicze
Dojrzewanie limfocytów T w grasicy Podwójnie negatywne (DN) Podwójnie pozytywne (DP)
Limfatyczne narządy obwodowe Grudka limfatyczna Pierwotna Pochodzenie mezenchymatyczne Włókna siateczkowe (kolagen typu III) Tkanka łączna właściwa siateczkowa Limfocyty B (naiwne) Wtórna B Pasmo zagęszczenia (mankiet) Ośrodek rozmnażania (centrum reaktywne) limfocyty B, komórki dendrytyczne Ośrodek rozmnażania Proliferaujące limfocyty Limfocyty B (IHC)
Węzły limfatyczne (chłonne) Naczynia limfatyczne doprowadzające Zatoki brzeżne Zatoki rdzenne Zatoki promieniste
Węzły limfatyczne Kora Strefa podkorowa Rdzeń Strefa grasiczoniezależna (limfocyty B) Strefa grasiczozależna (limfocyty T)
HEV Żyłki o wysokim śródbłonku
Węzły limfatyczne Przedziały czynnościowe w węźle limfatycznym Naczynia limfatyczne doprowadzające Zatoka brzeżna Kora Zatoka rdzenna HEV Grudka limfat. Naczynie limfatyczne odprowadzając e Rdzeń Zatoka promienista Strefa podkorowa Zatoka rdzenna Węzeł chłonny interakcja pomiędzy antygenami a komórkami limfoidalnymi główne miejsce rozwoju komórek limfoidalnych podczas odpowiedzi immunologicznej zawiera limfocyty B (grudki chłonne), limfocyty T (strefa podkorowa), komórki plazmatyczne i makrofagi (rdzeń) większość limfocytów dociera do węzła drogą wyspecjalizowanych żyłek o wysokim śródbłonku (HEV) antygeny z tkanek docierają do węzła w limfie, która przepływa systemem zatok
Węzły limfatyczne funkcja Filtrują limfę i zatrzymują antygeny (zatoki) Niszczą i prezentują antygeny (komórki dendrytyczne) Są miejscem proliferacji limfocytów B (grudki limfatyczne) i limfocytów T (strefa przykorowa) Są miejscem różnicowanie limfoblastów w limfocyty B i T efektorowe Są miejscem wydzielania przeciwciał przez limfocyty B komórki plazmatyczne W węzłach limfatycznych znajdują się wszystkie komórki potrzebne do odpowiedzi immunologicznej. Węzły limfatyczne zatrzymują 99% antygenów
Węzły limfatyczne Przerzuty nowotworów do węzłów chłonnych Zatoki brzeżne Zatoki promieniste Antygeny (bakterie, komórki nowotworowe) docierają do węzła limfatycznego: Zatrzymanie w węźle limfocytów krążących, zdolnych do odpowiedzi na antygen (może doprowadzić do zniszczenia antygenu). Antygeny lokują się głównie na komórkach dendrytycznych (komórki dendrytyczne grudek limfatycznych i splatające stref grasiczozależnych) Intensywna proliferacja limfocytów B w grudkach wytwarzanie przeciwciał, intensywna proliferacja limfocytów T w strefie przykorowej Powiększenie węzłów
Zrąb tkanka łączna siateczkowa Pochodzenie mezenchymatyczne Śledziona Torebka łącznotkankowa Przegrody łącznotkankowe Miazga biała (5 20% całej masy śledziony) Miazga czerwona MC MB
Unaczynienie śledziony Naczynia włosowate elipsoidalne Tętniczki pędzelkowte Strefa brzeżna Obecne tylko naczynia limfatyczne odprowadzające. Są nieliczne i znajdują się jedynie w torebce łącznotkankowej. Sznury śledzionowe Tętnice promieniste dochodzące do strefy brzeżnej Zatoki śledzionowe Miazga biała Tętnica centralna Strefa marginalna Zatoki przybrzeżne Strefa grasiczozależna Beleczka łącznotkankowa Kom. APC Zatoki brzeżne Sieć zatok strefy brzeżnej Żyła beleczkowa Tętnica beleczkowa Tętnica śledzionowa Tętnice beleczkowe Tętnice centralne (tętniczki i naczynia włosowate zaopatrujące miazgę białą) Tętniczki pędzelkowe (elipsoidalne) otoczone pochewką z makrofagów naczynia włosowate sinusoidalne (zatoki śledzionowe) - komórki śródbłonka pręcikowe żyły miazgowe żyły śledzionowe Krążenie otwarte krew z tętniczek pędzelkowych wylewa się bezpośrednio do miazgi czerwonej Krążenie zamknięte krew z tętniczek wpływa do zatok śledzionowych
Miazga biała śledziony Ugrupowania limfocytów B i T (Grudka limfatyczna z ośrodkiem rozmnażania limfocyty B). Limfocyty T (głównie Th) (PALS), nieregularne osłonki wokół tętnicy centralnej. Tętnica centralna w grudce mimośrodkowo Grudka limfatyczna Tętnica centralna
Miazga czerwona śledziony tętniczki pędzelkowe otoczone warstwą makrofagów zatoki śledzionowe (z) komórki siateczki stanowiące zrąb sznury komórkowe (śledzionowe) wszystkie typy komórek krążącej krwi Sznury Z
Funkcja śledziony Filtr krwi zatrzymujący antygeny niszczone przez makrofagi i granulocyty Prezentacja antygenów limfocytom Miejsce proliferacji limfocytów B (ośrodki rozmnażania grudki limfatycznej miazgi białej) i limfocytów T (strefa PALS) Produkcja przeciwciał Niszczenie zużytych erytrocytów Rezerwuar krwi
Migdałek podniebienny Narząd parzysty Strefa grasiczozależna pomiędzy grudkami limfatycznymi Nabłonek limfoidalny
Migdałek językowy Zazwyczaj kilka. Umiejscowione u nasady języka Pokryte nabłonkiem wielowarstwowym płaskim Obecność jednej krypty, wzdłuż której grudki limfatyczne Migdałek gardłowy Narząd pojedynczy w tylno-górnej części gardła Pokryty nabłonkiem wielorzędowym walcowatym urzęsionym Częściowo nabłonek wielowarstwowy płaski Brak krypt
Nabłonek limfoidalny Wyrostek robaczkowy Migdałek podniebienny Dwunastnica W nabłonku obecne limfocyty, w mniejszej lub większej ilości oraz komórki M Limfocyty śródnabłonkowe