Zk_imuno_1 PDF - Základy imunologie a imunochemie

Základy imunologie a imunochemie Výpisky z učebnice + přednášek Imunologie – zmatený úvod od J z prezentace + pokračování od Hořejšího Velký obor, zabývá se molekulami → pacienty 20 Nobelových cen Základní pojmy, funkce a složky imunitního systém...

Základy imunologie a imunochemie Výpisky z učebnice + přednášek Imunologie – zmatený úvod od J z prezentace + pokračování od Hořejšího Velký obor, zabývá se molekulami → pacienty 20 Nobelových cen Základní pojmy, funkce a složky imunitního systému IS se řadí k základním homeostatickým mechanismům organismu o Jeho funkce → udržování integrity organismu tím, že rozpoznává „škodlivé“ od „neškodného“, chrání tak organismus proti škodlivinám zevního i vnitřního původu Tato fce se projevuje jako Obranyschopnost – imunitní systém rozpoznává vnější škodliviny a chrání organismus proti patogenním mikroorganismům a jejich toxickým produktům Autotolerance – imunitní systém rozpoznává vlastní tkáně organismu a udržuje toleranci vůči druhým (trochu mínus u transplantací) Imunitní dohled – imunitní systém rozpoznává vnitřní škodliviny, tj. průběžně odstraňuje staré, poškozené a některé změněné (mutované, abnormální, nádorové) bb Obranyschopnost – rozpoznávání pomocí…(podle J) Povrchových receptorů „Rozpustných receptorů“ Tzv. přirozený (neadaptivní) systém – rozeznává různé chemické struktury charakteristické pro mikroorganismy Bb zánětlivé reakce o Neutrofily o Makrofágy o Eosinofily o Žírné bb o Trombocyty o Endotelové bb cév Adaptivní (antigenně – specifický) systém Pouze u obratlovců Je založen na obrovském repertoáru klonů B a T lymfocytů, z nichž každý nese poněkud odlišné receptory o T – lymfocyty ▪ Vyvíjejí se v brzlíku (thymu) ▪ Rozeznávají hlavně fragmenty (vnitrobuněčných) proteinů na povrchu jiných bb ▪ Účel → detekce bb infikovaných „skrytými“ intracelulárními parazity (např. viry) ▪ Pomocné typu 1 - pomáhají vyvolávat zánět ▪ Pomocné typu 2 – pomáhají jiným buňkám (B lymfocytům) dělat protilátky  ▪ Cytotoxické – zabíjejí infikované bb, aby se nestaly zdrojem infekce Překvapivá (a často nebezpečná) strategie – infikovné bb neléčit, ale raději rovnou zabít, aby se nestaly zdrojem infekce „Rozpustné receptory“ adaptivního systému jsou protilátky (= rozpustné BCR) o Obalí mikroorganismy a znemožní jim nasednout na bb o Obalené mikroorganismy jsou „chutnější“ pro fagocyty (požírači mikrobů) Systém je „anticipační“, klonální, „marnotratný“ Základní dogma pro adaptivní odpovědi Protilátkové odpovědi (B, Th2) – efektivní proti extracelulárním parazitům Zánětlivé odpovědi (Th1, Tc) – Efektivní proti intracelulárním parazitům Vzájemná konkurence Th1 vs. Th2 – regulace pomocí pozitivní zpětné vazby o Špatný výběr odpovědi Th1 vs Th2 může být fatální (lepra...) o Th1 x Th2 – „nemají se rády“, IFN vs. IL – 4 o Důležitý princip – imunitní systém reaguje na cizorodé nebezpečné věci o Máme tisíce molekul, receptorů, cytokinů (tumor nekrosis factor, interferon gama), signalizačních drah Likvidace (podle J) Zabíjení pomocí mikrobicidních peptidů, peroxidu vodíku, nebo jiných chemických zbraní Fagocytóza (pohlcování a požírání) Zánět Zabíjení (nikoli léčení!) infikovaných bb → drastická karanténa Tolerance (podle J) Velký problém – jak udržovat self – toleranci k vlastním tkáním a zabránit sebepoškozování? (týká se hlavně T – lymfocytů) Jednoduché řešení – eliminovat autoreaktivní T lymfocyty během vývoje v brzlíku (negativní selekce) o ALE – ve zdralém IS je spousta potenciálně autoreaktivních T lymfocytů! o Ty musí být nějak aktivně potlačovány Imunologický Hit S komplikovanou a „neslavnou“ dřívější historií Regulační (= supresorové, tlumivé) T lymfocyty o Treg, Ts, Th3, Tr1… ▪ Defekty fce Treg – autoimunitní nemoci a alergie? ▪ Ale – Treg chrání nádory Poruchy imunity Imunodeficience o Vrozené (genetické) o Získané (např. AIDS) Aplikace Obrovský význam – vakcinace proti infekčním nemocem (stamiliony životů) → Eradikace neštovic, brzy i dětské obrny Výrazný recentní úspěch – Terapeutické využití monoklonálních protilátek Autoimunitní choroby (blokování TNF – Revmatoidní artritida, Crohnova nemoc) → Remicade (infliximab), Humira Některé leukémie a lymfomy – Rituxan, Mylotarg, Campath-1, Zevalin Solidní nádory – Herceptin Imunosuprese (transplantace, autoimunitní choroby) – Orthoclone, Zenapax, Simulect Infekční choroby (pasivní imunizace – RSV) – Synagis Embolie – ReoPro Doufejme, že v budoucnu… ( - nedůležité, spíš jen počteníčko) Lepší vakcíny (HIV, slabé a nádorové antigeny?) Účinnější imunosuprese (autoimunitní choroby, alergie, transplantace) Účinné imunoterapie nádorů (slabé místo imunity) Další prozatím kontroverzní témata… Příčiny rapidního vzrůstu alergií, metody léčby Protinádorová imunita – jak dalece lze prakticky využít (viz „devitalizace“ atd) Neuroendokrinní ovlivňování imunitních reakcí (využití Placebo efektu) Posilování imunity – probiotiky, potravinovými doplňky atd… Historie – světově významní čeští imunologové Milan Hašek Jaroslav Šterzl Jan Klein Jiří Městecký Pavol Iványi Antigeny (Hořejší) Látky, které imunitní systém rozpozná a reaguje na ně Nejčastější antigeny o Cizorodé látky z vnějšího prostředí (exoantigeny) – většinou infekční mikroorganismy a jejich produkty o Látky, které pocházejí z organismu samotného – nejsou cizorodé (autoantigeny) ▪ Např. stresové proteiny uvolněné z odumírajících bb Alergen – exoantigen, který je schopen u vnímavého jedince vyvolat patologickou imunitní reakci Superantigen – exoantigen (obvykle produkt infekčních mikroorganismů), který vyvolává „nespecificky“ aktivaci velkého počtu lymfocytů nezávisle na jejich antigenní specifitě Jako antigeny mohou působit prakticky jakékoli chemické struktury o K tomu, aby ně IS mohl reagovat je potřeba aby byly ve formě makromolekul Nejvýznamnější antigeny – proteiny o Dále komplexní polysacharidy, lipidy, lipoproteiny Malá oblast antigenu, která je rozeznávaná imunitními receptory, se nazývá epitop Komplexy antigenu s protilátkami a s komplementovými fragmenty se nazývají imunokomplexy Druhy imunitních mechanismů 2 základní kategorie o SPECIFICKÁ (ADAPTIVNÍ) o NESPECIFICKÁ (NEADAPTIVNÍ) Obě kategorie poté zahrnují složky o HUMORÁLNÍ – sérové proteiny, sekretované molekuly o BUNĚČNÉ – různé typy bb Nespecifické mechanismy Neadaptivní, vrozené – evolučně starší (přítomny u všech mnohobuněčných organismů – v různé míře medúzky) Založeny na molekulách a buňkách, které jsou v organismu připraveny „předem“ – jsou účinné proti mnoha různým patogenům tím, že reagují na strukturní a funkční rysy, které jim jsou společné Buněčná nespecifická složka o Tvořena fagocytujícími bb a přirozeně cytotoxickými bb (NK – natural killers) o Polymorfonukleáry, monocyty- makrofágy, dendritické bb Humorální nespecifická složka o Komplement, interferony, lektiny a jiné sérové proteiny o Proteiny akutní fáze (CRP, MBL a další) Nespecifické složky reagují na přítomnost patogenu rychle, v minutách o Na rozdíl od specifických složek nemají tzv. imunologickou paměť ▪ Nejsou ovlivněny předchozím setkáním se škodlivinou Na obranu organismu proti infekcím má také vliv udržování integrity povrchu kůže a sliznic o Mechanické – pohyb řasinek, longitudinální tok vzduchu v dýchacích cestách nebo tekutiny v močových cestách o Chemické – mastné kyseliny na kůži, enzymy jako např. lysozym ve slinách, slzách a potu, pepsin v žaludku a střevě, antibakteriální peptidy zvané defenziny, kyselé pH žaludku a moči o Mikrobiální – normální nepatogenní flóra soutěží s patogenními mikroorganismy o živiny a receptorová místa, která zprostředkují adhezi na epitelie, a produkuje antibakteriální látky Specifické mechanismy Adaptivní, evolučně mladší, známé až u obratlovců Reagují na každou cizorodou strukturu prostřednictvím vysoce specifických molekul – protilátky, antigenně specifické receptory T lymfocytů Humorální specifická složka o Protilátky (produkované lymfocyty B) Buněčná specifická složka o T lymfocyty Tyto složky jsou charakteristické tím, že se spouštějí až po setkání s daným antigenem a pro jejich iniciaci je nezbytná aktivita složky neadaptivní, vrozené imunitní odpovědi Imunologická paměť – dny až týdny, je potřeba k úplnému rozvoji imunitní reakce Imunizace Zvýšení imunity Aktivní imunizace o Umělá – očkování o Přirozená – prodělání nemoci Pasivní imunizace o Umělá – hyperimunní sérum o Přirozená – transplacentární přenos Imunitní mechanismy obrany První linie Kůže, sekrety, sliznice Mechanické, chemické, mikrobiální Kůže a její sekrety Kůže a epitely dýchací soustavy, trávicí soustavy a urogenitální soustavy Produkty potních a mazových žláz mají pH 3 -5, což vytváří prostředí, které nemůže být trvale kolonizováno většinou patogenů Pot, kožní maz, sliny a slzy obsahují antimikrobiální proteiny – lysozym (degradační enzym) Průdušnice – bb vylučují hlenovou vrstvu, která je hnána ciliemi směrem ven z plic Mikroby v potravě a požité vodě se musí vyrovnat s velmi acidickým pH žaludku  o Jsou ale výjimky – virus hepatitidy A – proniká do těla skrze trávicí trakt Druhá linie Fagocytující leukocyty – mikrofágy o Fagocytóza – pohlcení útočícího organismu jistým typem bílých krvinek o F spojená se zánětem – pomáhá omezit mikrobiální infekci před vlastní imunologickou reakcí Fagocyty NK bb Reakce zánětu Třetí linie Imunoglobuliny (protilátky) Cytotoxické lymfocyty → závisí na paměti Tkáně a orgány imunitního systému Thymus Lymfatické cévy Lymfatické uzliny Slezina Peyersovy plaky Kostní dřeň Primární lymfatické orgány Kostní dřeň, Thymus, (Bursa Fabricii – u ptáků – její ekvivalent u člověka je KD) Místa vzniku, diferenciace a zrání imunokompetentních bb Thymus – neúčastní se imunitních reakcí, pouze zrání T-lymfocytů Kostní dřeň – naivní lymfocyty zde vznikají z pluripotentní hematopoetické kmenové bb Maturace lymfocytů o T lymfocyty v thymu (thymus) o B lymfocyty v kostní dřeni (Fabriciova burza) o Zralé T- a B- lymfocyty vstupují do krve Sekundární lymfatické orgány Místo, kde probíhají hlavní fáze antigenně specifických imunitních reakcí Obaleny pouzdrem – Slezina, lymfatické uzliny Neopouzdřené – lymfoidní tkáň spojená se sliznicemi – podílí se především na místní imunitě – tvořeno shluky lymfoidních folikulů (tonzily, apendix, Peyerovy plaky ve střevě) o 1. MALT (mucossal – associated tissue) – lamina propria a Peyerovy plaky ve střevech o 2. GALT (gut – associated lymphoid tissue) – nosní a krční mandle o 3. BALT (bronchula associated lymphoid tissue) – lymfoidní tkáň spojená s průduškami Slezina (lien) Nepárový orgán, uložený vlevo od žaludku Fce:  o Zánik ERY o Zrání LYMFO a MONO o B LYMFO zde produkují protilátky Lymfatické orgány jsou s ostatními orgány a tkáněmi propojeny sítí lymfatických a krevních cév Lymfatické cévy sbírají lymfu z tkání → přivedou jí do lymfatických uzlin → odtud ji odvádějí spolu s částí lymfocytů do krevního řečiště Lymfatické cévy, které přivádějí do uzlin lymfu a s ní případně antigeny a tzv. bb prezentující antigen (APC) z tkání → aferentní cévy Eferentní cévy → ty, které odvádějí s lymfou do krevního oběhu (a posléze do tkání) zralé efektorové lymfocyty V uzlinách a podobně ve slezině dochází k anatomicky optimálně organizovanému styku T a B lymfocytů s různými druhy APC, k aktivaci, diferenciaci a konečnému vzniku efektorových lymfocytů Každá uzlina je prokrvena – vstupuje do ní ARTERIE a odchází VENA o Arteriální krví jsou do uzlin přinášeny i čerstvě vzniklé („naivní“) lymfocyty z KD a thymu o → ty přestupují do parenchymu uzlin přes cévní stěnu (tvořenou endoteliálními bb) v tzv. postkapilárních venulách – drobné vény, jimiž počíná žilní systém po přechodu z kapilárního tepenného systému o Nově vzniklé lymfocyty se do sek. Lymf. Orgánů dostávají krevním řečištěm a opouštějí je po sléze eferentními lymfatickými cévami → krevní cirkulace → do tkání, kde je potřeba o Výjimkou tohoto systému – slezina – nemá žádné přímé spojení se systémem lymfatických cév ▪ Z imunologického hlediska – slouží zejména pro ochranu před patogeny nacházejícími se v krvi ▪ Antigeny i APC se do sleziny dostávají stejně jako lymfocyty krevním řečištěm ▪ Leukocyty pak slezinu krevními cévami také opouštějí Průřez lymfatickou uzlinou – vyfotit z učebnice Buňky imunitního systému – imunocyty Podstatná část – leukocyty Všechny druhy leukocytů pocházejí z pluripotentních kmenových buněk přítomných v kostní dřeni Z kmenových bb vznikají 2 základní linie buněk o MYELOIDNÍ o LYMFOIDNÍ Myeloidní linie o Monocyty – cirkulují v krvi a ve tkáních se diferencují na makrofágy o 3 druhy granulocytů – neutrofily, eozinofily, basofily o Dendritické buňky o Žírné buňky (mastocyty) – podobné bazofilům, nacházející se v tkáních o Všechny druhy myeloidních buněk tvoří základ nespecifické části IS ▪ Většina z nich – schopnost fagocytózy a jsou producenti cytokinů a dalších mediátorů  o Dendritické buňky, monocyty, makrofágy – bb prezentující antigen – APC (antigen presenting cell) ▪ Důležité pro T lymfocyty o ERY a TROMBO – stále myeloidní linie, mají určitý význam také v některých imunitních dějích – zejména zánět ▪ Jejich hlavní fce jsou ale jiné Lymfoidní linie o NK buňky ▪ Vývojově jsou bližší T lymfocytům o Lymfocyty B a T ▪ B lymfocyty – vývoj probíhá u lidí v KD, dokončuje se po setkání s antigenem v sekundárních lymfatických orgánech (uzliny, slezina, Peyerovy pláty) Konečné stádium B lymfocytu – plazmatické bb (plazmocyty), které produkují protilátky ▪ T lymfocyty – hlavní část vývoje probíhá v brzlíku (některé subpopulace se vyvíjí i mimo thymus) Thymus opouštějí 2 hlavní fenotypicky odlišné subpopulace: o Prekurzory pomocných T bb (Th) – receptor CD4 o Prekurzory cytotoxických bb (Tc) – receptor CD8 o Po setkáním s antigenem se z Th/Tc vytvoří zralé efektorové bb ▪ Část B a T lymfocytů se po setkání diferencuje v tzv. paměťové bb → imunologická paměť (po dalším setkání se stejným antigenem – i po mnoha letech – jsou aktivovány a zahájí tzv. sekundární (anamnestickou) odpověď → rychlejší, efektivnější, než primární Důležitou fci hrají také bb, které nepochází z hematopoetických (krvetvorných) kmenových bb → Folikulární dendritické buňky (FDC) Důležitá role při stimulaci B lymfocytů Endoteliální buňky – tvoří výstelku cév Tyto bb umožňují regulaci bb IS s buňkami NS a s epiteliálními bb sliznic Molekuly imunitního systému Antigenně specifické receptory na povrchu T a B lymfocytů (TCR, BCR) MHC Glykoproteiny I. a II. třídy (major histocompatibility complex) – HLA molekuly (human leukocyte antigens) Fc receptory – vážou Fc části molekul imunoglobulinu Adhezivní a kostimulační molekuly Imunoglobuliny Cytokiny a jejich receptory (lymfokiny, interleukiny) „nespecifické“ receptory pro složky mikrobiálních povrchů Složky komplementového systému Imunohormony (thymoziny) Protilátky Historie Koncem 19. st. Pozorovány v séru účinné látky, které ochránily před opakovanou infekcí o Aglutininy, precipitiny, antitoxiny Paul Ehrlich je v r. 1891 označil jako „Antikorper“ Za vypracování první teorie tvorby protilátek (teorie postranních řetězců) – 1908 Paul Ehrlich spolu s I.I. Mečnikovem (objevitel fagocytózy) Nobelovu cenu Paul Ehrlich o Antikorper – protilátky působí přímo proti infekční agens o Otec chemoterapie – syntetizoval 1. sloučeninu použitou při léčbě infekce – salvarsan (syfilitida) Struktura protilátek Protilátky jsou produkt plazmatických B lymfocytů Protilátka se skládá z: o Glykoproteinů o 2 těžkých (H) řetězců o 2 lehkých (L) řetězců – určuje, o jaký typ Ig se bude jednat Variabilní domény o 1 na každém řetězci o Vazebné místo pro antigen o Liší se u protilátek produkovaných různými klony plazmatických buněk Konstantní domény o 1 na L řetězci, 3 – 4 na H řetězci o Identické u řetězců téhož typu (, , , , ) Přechod ramének Fab v Fc fragmentu se nazývá závěs (hinge) o V tomto místě je molekula velmi pohyblivá, raménka se mohou otevírat nebo zavírat podle velikosti antigenu, na který se váží o V místě závěsu také na molekulu Ab působí enzymy, jako je papain nebo pepsin, které ji štěpí Třídy (izotypy) imunoglobulinů Určeny typem H řetězce (, , , , )  - gama,  - mí,  - alfa,  - delta,  - epsilon IgG Imunoglobulin s nejvyšší koncentrací v séru Přestupuje přes placentu Neutralizace, aktivace komplementu, vazba na Fc receptory Důležitý Ig pro pasivní imunizaci Velice dobře se váže na polystyreny – využití: ELISA Záleží na formě Ag o Korpuskulární cizí ERY nebo bb bakterií – první se tvoří IgM  o Rozpustný – první se tvoří IgG (když se Ag dostane do krve a jejím prostřednictvím do sekundárních lymfatických orgánů) IgM 5 základních jednotek (2 L2 ) + J (spojovací) řetězec Sérum, povrch B lymfocytů Primární imunitní odpověď – akutní Antigenní receptor Nejúčinnější aktivace komplementu IgA Slizniční (povrch sliznic, sliny, slzy, mateřské mléko) Sérum (15 – 20%) – monomer, dimer Dimer r (2 L2 ) + J řetězec + sekreční komponenta (slizniční IgA) Ochrana sliznic proti mikroorganismům IgE Monomer Nepatrná koncentrace v séru, u alergiků zvýšená Obrana proti mnohobuněčným parazitům o Degranulace žírných buněk a bazofilů – histamin) Účast na alergické reakci IgD Sérum, povrch B lymfocytů Antigenní receptor Funkce protilátek Neutralizace Opsonizace – IgG, IgA Aktivace komplementu – IgG Senzibilizace pro zabíjení NK bb, aktivace neutrofilů – IgG Senzibilizace mastocytů a bazofilů – IgE Monoklonální protilátky (MoAb) Imunoglobulin, který je získaný z klonální populace jedné plazmatické buňky Má přesně definované vlastnosti a velice specificky se váže na svůj substrát o Plazmatická bb (aktivovaný B lymfocyt) je schopná produkovat jistou variantu imunoglobulinu Využívané k imunoterapii – např. rakovina, potlačení reakce na transplantované orgány, Covid-19 Dynamika vzniku protilátek IgG a IgM Využití v diagnostice Cytokiny Rozpustné glykoproteiny ne-Ig povahy Uvolňují se z bb IS Působí neenzymově ve velmi nízkých koncentracích (nano-, piko- moly) prostřednictvím speciálních receptorů Regulují směr, rozsah a délku trvání imunitní reakce Účastní se modelování a remodelování tkání během ontogenetického vývoje jedince Různé cytokiny se ve svém působení mohou vzájemně zesilovat, či potlačovat V současnosti známých téměř 200 různých cytokinů Působení cytokinů Tkáňové hormony – sekretované leukocyty a jinými bb Působí prostřednictvím specifických receptorů Jsou to i klasické hormony (např. prolaktin) Účinky o Pleiotropní o V kaskádě o Redundantní o Autokrinně o Parakrinně o Endokrinně o Vytváří cytokinovou síť Hlavní skupiny cytokinů Interleukiny 1-35 (IL-1…) Chemokiny (IL-8 a příbuzné molekuly) Interferony , ,  (IFN- …) Transformující růstové faktory (TGF – α…) Faktory stimulující kolonie (G-CSF, M-CSF, GM – CSF) Faktory nekrotizující nádory (TNF - , ) Růstové faktory (SCF, EPO, FGF…) Interferony Objeveny již v polovině minulého století (A. Isaacs) Látky vznikající u člověka a zvířat po virové infekci Látka bránila rozmnožování viru – interferovala s ním Antivirová aktivita – v infikované, ale i v okolních bb Cytotoxiny Látky schopné usmrtit tzv. terčové bb (nádorové, viry infikované vlastní bb) Např. lymfotoxin (dříve TNF – beta), toxiny vylučované cytotoxickými T-lymfo, NK, profesionálními fagocyty Komplementový systém Objeven již koncem 19. století – Jules Bordet (NC 1919)  Určitá část séra, která byla přidána do suspenze bakterií se specifickou protilátkou – usmrcení a lýza bakterií V současnosti – C je soubor asi 40 výkonných a regulačních glykoproteinů o V krevním séru o Na povrchu bb, kde se tvoří receptory Aktivace komplementu Bakteriální bb – na ní jsou navázány protilátky Na protilátku se naváže glykoprotein C1 (změnil svou konformaci – proteolytická aktivita) C1 rozštěpí proteiny C4 a C2 – vznikají fragmenty C4b a C2a – ty se naváží na povrch mikroorganismu a vytvoří C3-konvertázu (komplex C4bC2a) C3- konvertáza štěpí protein C3 na fragmenty C3a a C3b o C3a – působí chemotakticky na fagocyty C3b se zachycuje na povrch enzymového – s C4bC2a tvoří tzv. C5-konvertázu (C4bC3bC2a) – štěpí protein C5 na C5a a C5b C5b – začíná lytická fáze komplementové kaskády Sloučí se s C6, C7, C8 a několika molekulami C9 – vznikne MAC Lytická fáze Končí: Dírou o Do „napadené“ buňky proudí voda o Zvýšení osmózy, nabobtnání o Prasknutí membrány o Uvolnění vnitřního obsahu o Lýza Vzniká Komplex C5b678(9)n – komplex atakující membrány MAC (membrane attack komplex) C9 patří mezi perforiny Proteiny akutní fáze C – reaktivní protein (CRP) MBL (lektin vázající manózu), orosomukoid, alfa-2- mikroglobulin aj. Syntetizované játry v odpověď na prozánětlivé cytokiny (IL-1,6, TNF) Funkce opsoninů, marker akutního zánětu (nerozliší zánět infekční od neifekčního) Principy fungování imunitního systému Aktivace nespecifických mechanismů imunity Do obrany se pustí dříve nespecifické, neadaptivní mechanismy Rozpoznávají chemické struktury charakteristické pro mikroorganismy Po rozeznání – aktivace efektorových buněk nespecifické části IS (hlavně fagocyty), ale i humorální systémy (komplement) – likvidace Důležitá úloha – MHC glykoproteiny – pomocí nich na povrchu bb prezentujících antigen jsou vystavovány fragmenty proteinů jimi pohlcených Aktivace specifických mechanismů imunity Založeny na klonálním a anticipačním principu  Dostatek T i B lymfocytů, které jsou variabilní – určo se najde skupina, která je schopná vázat dostatečně silně určitý antigen Po setkání lymfocytů s antigenem – nesou patřičné receptory – za vhodných okolností vytvoří klony bb stejné specifity, které poté mohou antigen eliminovat IS je tedy schopen předvídat další setkání s antigenem, vytvořit jeho klony a reagovat na něj pomnožením klonů antigenně specifických lymfocytů Princip druhého signálu – regulační význam – zabezpečuje, aby nedocházelo k příliš snadné a potenciálně nebezpečné aktivaci lymfocytů Apoptóza Tuhle kapitolku ještě přečíst v Hořejším Fyziologická imunitní odpověď je prakticky vždy výsledkem souhry nespecifických a specifických mechanismů Aktivita nespecifické – velmi důležitá pro iniciaci následné adaptivní specifické odpovědi Imunitní odpověď – Zánět, fagocytóza Mechanizmy přirozené imunity Zánět – fylogeneticky i ontogeneticky nejstarší obranný mechanizmus Komplementový systém Fagocytóza – Polymorfonukleáry, makrofágy NK buňky Zánět – inflammatio Odpověď organismu na poškození bb a tkání Souhrn fyziologických reakcí na porušení integrity organismu, které vedou k ochraně proti infikování poškozeného místa, k lokalizaci poškození a ke zhojení Poškození může být Mechanické faktory – odřeniny, pořezání Fyzikální faktory – popáleniny, omrzliny Chemické látky – poleptání Biologické faktory – bakterie, plísně, viry Nutriční problémy Odpověď může být Celková – systémová Lokální Lokální zánět ❖ Zčervenání (rubor) ❖ Otok (tumor) ❖ Bolestivost (dolor) ❖ Zvýšení místní teploty (calor) ❖ Porušení funkce (functio laesa) Systémový zánět Typický příznak – horečka Další kritéria dělení zánětu Obranný o Infekce se odstraní bez nežádoucího poškození tkáně o Většinou akutní průběh o Základní buňka neutrofil Poškozující o Škodlivinu se nedaří inaktivovat ani odstranit, její působení se neustále obnovuje o Chronický průběh o Uplatňují se zde hlavně makrofágy a T-buňky V ložisku se utváří zánětlivý exsudát (zánětlivý extravaskulární výpotek) Dělení zánětů Akutní – odezní bez následků, poranění tkáň se kompletně zahojí, fyziologická obranná reakce Chronický – dochází vždy v určité míře k destrukci tkáně a jejímu nahrazování vazivem, patologický Specifické (granulomatózní) Nespecifické o Alternativní o Exsudativní o Proliferativní Buňky zánětlivé reakce Neutrofily Makrofágy T- lymfocyty Eozinofily Žírné buňky Trombocyty Zachycení fagocytů na povrch endotelia a průnik do tkáně (diapedéza, extravace) Endotelové bb cév Enzymové systémy krevní plazmy Hemokoagulační systém o Vzniká trombus, který ucpe poškozenou cévu Fibrinolytický systém o Odstranění trombu, obnovení průtoku krve, proteolytický enzym plazmin rozloží fibrin Komplementový systém o Nejdůležitější obranný i poškozující mechanismus Kininový systém o Při jeho aktivaci vzniká bradykinin a další kininy – rozšiřování cév, zvýšení propustnosti, pocit bolesti Zánětové mediátory Prozánětové cytokiny o Poplachové (iniciují, spouštějí akutní zánět) – TNF aIL-1  o Endogenní pyrogeny (horečka), IL-1, TNF, IL-6, MIP – 1 o Průběh z. podporují další IL (11,15,18,20), IFN, chemokiny Protizánětové cytokiny o IL-4, IL-10, IL-13, IL-19 Chemotaktické faktory o Chemotaxiny – látky, které do místa z. reakce přitahují fagocyty, T – bb a další o Malé peptidy, mohou pocházet přímo z mikrobů („sebevražedné“ regulátory) – přilákají bb, které je zabijí Proces zánětlivé reakce – lokální zánět První signály – degranulované tkáně žírné buňky a fagocyty, látky uvolněné z různých poškozených buněk + součásti mezibuněčné hmoty Tyto signály způsobí lokálně: Zvýšení permeability cév – vede to k ústupu plazmatické tekutiny (včetně různých makromolekul) do extravaskulárního prostoru, a tím k otoku o Je-li spouštěcí faktor poranění předchází zvýšené permeabilitě fáze krátké vasokonstrikce, aktivace hemokoagulačního systému – která má zabránit úniku krve z poškozené cévy Zvýšení adhezivity endotelií – zachycení fagocytů, lymfocytů – jejich průnik do tkáně Aktivace koagulačního, fibrinolytického, kininového a komplementového systému Ovlivnění místních nervových zakončení (bolest) Změna regulace teploty (některé mediátory působí jako pyrogeny) Fagocyty, které se v místě poškození akumulují začnou vylučovat cytokiny a jiné mediátory, které tyto děje amplifikují Při déletrvajícím zánětu dochází k aktivaci antigenně specifických složek imunity – dendritické bb, makrofágy o Dostávají se do místních uzlin – stimulují aktivaci různých typů lymfo Systémová odpověď na zánět Horečka – stimulací hypotalamového centra termoregulace protizánětlivými cytokiny (prostaglandin E2) Septický šok – masivním průnikem mikroorganizmů do krevního oběhu Anafylaktický šok – degranulací bazofilů a aktivací C o Septický i anafylaktický šok jsou stavy ohrožující život – dochází při nich k masivnímu uvolnění různých mediátorů (cytokiny, kininy, složky komplementu, histamin) o Způsobují také masivní dilataci – může dojít k výrazné hypotenzi až k oběhovému selhání Indukce exprese proteinů tepelného šoku o Hsp (Heat-shock proteins) Produkce sérových proteinů akutní fáze o CRP, SAP, C3 a C4 – opsoniny, účastní se na aktivaci komplementu ▪ CRP – váže se na nukleoproteiny, které se uvolňují při rozpadu tkání Vyplavení a novotvorba leukocytů – leukocytóza o na to působí cytokiny, KD  Při zánětu se zvyšuje i jaterní syntéza některých sérových proteinů (ceruloplazmin, feritin), antimikrobiálních peptidů (hepcidin) a proteázových inhibitorů (α2 – mikroglobulin) Snižuje se tvorba některých jiných proteinů – albumin, prealbumin, transferin – pokles koncentrace v tělních tekutinách Reparace poškozené tkáně S aktivací zánětlivých mechanismů se aktivují i reparační pochody Eliminace poškozených bb – pohlcení fagocyty (makrofágy) Aktivace fibroplastických mechanizmů Aktivace angiogeneze Regenerace a remodelace tkání o Procesy jsou kontrolovány řadou enzymů, hormonů a cytokinů Fibrotizační pochody o Převažují při zánětu, který je spíše chronický, tudíž patologický o Cytokin TGF -  - při jeho nadměrné sekreci dochází k aktivaci fibroblastů a k postupné náhradě funkční tkáně fibrotickou, což může mít pro organismus vážné důsledky Apoptóza Odstranění nežádoucích nebo opotřebovaných a odumřelých bb bez uvolnění jejich potenciálně toxického obsahu Fagocytóza Evolučně velmi starý děj podobný pohlcování potravních částic amébami Obranný mechanismus nespecifické imunity U vyšších organismů – populace buněk, které zabezpečují obranyschopnost organismu právě mechanismem fagocytózy o Neutrofilní a eosinofilní granulocyty, monocyty – makrofágy Fagocytované částice: bakterie, staré ERY, pozůstatky odumírajících bb organismu Proces fagocytózy Chemotaxe Vycestování z krevního oběhu – diapedéza Rozpoznání (receptory pro MAMP, TLR, Fc receptory, komplementové receptory) Pohlcení, zpracování Nitrobuněčné usmrcení – mikrobicidní systémy Degradace Sekrece extracelulárně Fáze fagocytózy 1. Průnik fagocytů z krve do tkání (diapedéza) Zachycení fagocytů na cévní stěně Přestup fagocytů štěrbinou mezi endoteliálními bb 2. Chemotaxe fagocytů do zánětlivého ložiska pohyb fagocytů ve směru vyšší koncentrace chemotaxinů (cytokiny, fragmenty komplementu, bakteriální peptidy) 3. Rozpoznání částic určených k fagocytóze Exprese receptorů, které se vážou na struktury typické pro mikroorganismy (např. CD14 – bakteriální lipopolysacharid) Exprese Fc receptorů o Rozeznávají protilátky, kterými jsou antigenní epitopy mikroorganismů označeny – opsonizovány 4. Pohlcení (ingesce) Obklopení částice pomocí pseudopodií Uzavření částice do fagozomu 5. Usmrcení a destrukce pohlcené částice Splynutí fagozomu s lysozomy fagocytů (nízké pH, mikrobicidní látky) → hydrolytické enzymy (a) zachycení částice pomocí receptorů fagocytů (b) pohlcení, počátek fúze vznikajících fagozomů s lysozomy (c) destrukce → peptidy (defenziny, laktoferin) pohlcených částic lysozomálními enzymy → NO → oxidační (metabolické) vzplanutí → reaktivní kyslíkové radikály, H2O2, chlornanové ionty Schopnost a výbava fagocytů Adhezivní molekuly Receptory Enzymatický systém Cytoplasmatická granula s enzymatickou aktivitou Proteolytické enzymy Buňky zánětu – buněčné komponenty zánětlivého infiltrátu Leukocyty – neutrofily Eosinofily, basofily Lymfocyty Plasmatické buňky Makrofágy Heparinocyty, mastocyty Trombocyty Fibroblasty Erytrocyty Fagocytující buňky Polymorfonukleární leukocyty  Eosinofilní leukocyty (obrana proti extracelulárním mikrobům) Monocyty – makrofágy (obrana proti intracelulárním mikrobům, antigenní prezentace) Dendritické buňky (antigenní prezentace) Monocyto – makrofágový systém Monocyty a tkáňové makrofágy, dendritické buňky Diferenciace monocytů na tkáňové makrofágy a dendritické buňky Tkáňová specifita makrofágů o Langerhansovy bb – kůže o Kupfferovy bb v játrech o Plíce – alveolární makrofágy o Oligodendroglie Funkce monocytů a makrofágů Zpracování a předkládání antigenů lymfocytům Nezbytný předpoklad k vyvolání specifické imunitní odpovědi Aktivace monocytů o Produkce cytokinů – aktivace specifických složek imunity a zprostředkování celkové reakce organismu – IL-1, IL-6, TNF NK buňky (natural killer cells) Cytotoxická aktivita – NK bb dokáží spontánně usmrtit o Nádorové buňky o Buňky infikované viry Receptory NK bb o Membránové interakce – receptory NK a terčových bb o Znaky NK buněk ▪ CD16 – Fc receptor pro IgG ▪ CD56 – adhezní molekula o Inhibiční receptory – rozpoznají HLA antigeny o Aktivační receptory – spouštějí cytotoxickou aktivitu LGL (large granular lymphocytes) Solubilní faktory uvolňované z cytoplasmatických granulí – perforiny a granzymy Perforiny – perforují membránu napadených bb Granzymy – pronikají do buněk skrz otvory po perforinech a navodí v nich proces apoptózy Aktivita LGL i NK – zesilována působením cytokinů (IL-2) NK bb zabíjející bb, kterým chybí MHC I