Immunology Introduction, Cells, and Organs PDF
Document Details
Uploaded by EnthralledPromethium
David Katz
Tags
Summary
This document introduces basic immunology, covering cells, organs, and the various arms of the immune response. It explains concepts like self versus non-self recognition, specificity, resolution, and memory. The document also touches upon the history of immunology and the contributions of key figures.
Full Transcript
דוד כץ שיעור 1 מבוא לקורס אימונולוגיה בסיסית ,תאים ואיברים בתגובה החיסונית וזרועות מערכת החיסון השונות הגדרה אימונולוגיה -איך הגוף שלנו יודע להתגונן בפני גורמים חיצוניים מזיקים" .הצבא" של הגוף ,בעל מנגנונים רבים. עקרונות בסיסיים באימונולוגיה .1הכרת העצמי Self vs Non Se...
דוד כץ שיעור 1 מבוא לקורס אימונולוגיה בסיסית ,תאים ואיברים בתגובה החיסונית וזרועות מערכת החיסון השונות הגדרה אימונולוגיה -איך הגוף שלנו יודע להתגונן בפני גורמים חיצוניים מזיקים" .הצבא" של הגוף ,בעל מנגנונים רבים. עקרונות בסיסיים באימונולוגיה .1הכרת העצמי Self vs Non Self היכולת להבדיל בין עצמי מול לא-עצמי .כנגד הגוף הזר לגוף יש מערכת של הגנה כתלות בגוף הזר. .2ספציפיות וסלקטיביות Specificty and Selectivity המערכת שואפת להיות כמה שיותר ספציפית כנגד הפתוגנים .אם יש נזק גדול מדי ,הגוף יתחיל להרוס את המערכות של עצמו .כלומר מי שלא גורם לנזק ,צריך להיות מוגן. .3רזולוציה Resolution תהליך דלקתי שנעלם בתוך כמה ימים .מערכת החיסון יודעת להידלק מהר ,אבל היא גם צריכה לדעת מתי להפסיק .המערכת יודעת לחזור למצב הטבעי שלה. .4זיכרון Memory לאחר החשיפה הראשונית לפולש זר ,הגוף יוצר זיכרון ספציפי נגדו .היתרון שבפעם הבאה שתהיה חשיפה לפולש ,התגובה תהיה מהירה יותר. Immunity מצב פיזיולגי תקין שבו מצליחים לקיים שגרה בינינו לבין הפולשים הזרים .מצב זה מתרחש כל הזמן והמערכת נמצאת ב.steady state היסטוריה - Munisמיסים ששולמו לשליט הרומי - Immunisאנשים שלא היו צריכים לשלם את המס. - Immunityפטור מזיהום או חשיפה לפתוגן - Immunizationהקנית הפטור מחשיפה לפתוגן תרומה של גילויים בתחום האימונולוגיה להארכת תוחלת החיים :1884גילוי המיקרואורגניזמים ע"י .Robert Kochהוכיח שמיקרואורגניזמים גורמים למחלות. ניסח שיטה להוכיח שמחלה נגרמת על ידי מיקרואורגניזמים: .1הפתוגן נמצא בחיה חולה ,ולא נמצא בחיה בריאה. .2כאשר מעבירים את הפתוגן מהחיה החולה לבריאה ,הוא גורם לחולי בחיה הבריאה. .3ניתן לבודד את הפתוגן מהחיה החולה :1847הבנת החשיבות של ההיגיינה ע"י Semmelweis סמלוויס היה רופא אוסטרי .הוא שם לב שבי"ח אחד של רופאים מנתחים אחוז התמותה היה גבוה מאוד בהשוואה בי"ח שני של נזירות .הסיבה לכך שרופאים לא ידעו שצריך לשטוף ידיים והיו מיילדים נשים לאחר נתיחה של גופות .בבי"ח של הנזירות לא היו ניתוחים ולכן אחוז התמותה היה נמוך. :Immunizationגילוי החיסונים :1929גילוי האנטיביוטיקה דוד כץ זרועות מערכת החיסון ניתן לחלק את מערכת החיסון לשתי זרועות: זרוע מולדת Innate Immunity "האינסנטיקנט החיסוני" .מערכת פרמטיבית יותר .מורכבת מ 2-חלקים: *מערכת ספציפי Specific *מערכת לא ספציפית Non specific מערכת לא ספציפית מערכת ספציפית זיהוי לא יודעת להבדיל בין אויב לידיד יודעת לזהות פתוגנים ספציפיות לא ספציפית לא כל כך ספציפית :לא יודע להבדיל בין וירוס לחיידק ,אלא רק בין עצמי ללא-עצמי זיכרון ללא זיכרון ללא זיכרון הזרוע אדפטיבית Adaptive Immunity נחלקת ל:2 *חלק טבעי :Naturalתגובה שהגוף מפתח בעצמו ,בדרך כלל תגובה לפתוגן *חלק מלאכותי : Artificialחיסונים מונעת ע"י תאי Tותאי .Bתאים אלו יודעים לזהות באופן ספציפי מרכיבים על גבי פתוגנים ,הם ספציפיים ובעלי זיכרון .בעזרת שימוש בתכונות של המערכת האדפטיבית ,הצליחו חוקרים לפתח חיסונים. חיסון סביל :לא נוצר זיכרון ,אך נוצרת ספציפיות חיסון פעיל :נוצרים זיכרון פעיל וספציפיות דוד כץ תאי מערכת החיסון מערכת החיסון נוצרת מתא בודד שהמרקר שלו הוא מולקולה .CD34אם נחדיר את התא לאדם שאין לו מערכת חיסון ,התא יצמיח את כל מערכת החיסון .תהליך זה נקרא השתלת מח עצם .תא מתמיין ל 2שורות של תאים: תאי Myeloid progenitorותאי .Lymphoid progenitor תפקידי המערכת החיסון: *הגנה מפני זיהומים ,תאים סרטניים ,ריפוי פצע ,הומאוסטזיס של הגוף (לדוג' בקרה על גלוקוז ,השמנת יתר). *התמודדות עם פתולוגיות של מערכת החיסון :מחלות אוטואימוניות ,אלרגיות -פעילות יתר של מערכת החיסון, תת פעילות ,השתלת איברים שורה מיאלואידית Myeloid מערכת Innate Immunityנוצרת משורה זו ,והתאים ששייכים אליה הם מונוציטים ,מקרופאגים ,אאוזינופילים, נויטרופילים ,בזופילים ודנדריטים. יוצאים מן הכלל תאי ,Natural Killerששייכים למערכת Innate Immunityאך מקורם מהשורה הלימפואידית. תאים גרנולוציטים נויטרופילים ,אאוזינופילים ובזופילים .קבוצה של תאים שבתוכם יש גרונולות ,אברונים שמכילים חומרים שונים כמו ציטוקינים שהם מסוגלים להפריש. נויטרופילים גרעין מוחלק לכמה לובולות (חלקים) .נמצא בזרם הדם ,ומבצע פאגוציטוזה ברקמות .זמן מחצית חיים קצר (מת במהירות). אאוזינופילים גרעין בצורה של משקפיים ,בעל שתי לובולות .תפקידם לפגוע בפרזיטים. בזופילים בעלי גרעין גדול דוד כץ תאים מונוציטים מונוציטים קבוצה של תאים בעלי גרעין גדול שתופס את רוב הציטופלזמה, מהווים מקור לתאים חשובים שנקראים מקרופאגים ,תאים של מערכת החיסון ששייכים לשורה המיאלואידית ומקורם במונוציטים .הם נמצאים כמעט בכל הרקמות ,ויש להם מאפייניים יחודיים בהתאם לסוג הרקמה. מאקרופאגים נמצאים במרבית הרקמות הגוף ,אך לא נמצאים בזרם הדם. המקור שלהם הוא לרוב ממונוציטים שהגיעו דרך הדם ועברו התמיינות בתוך הרקמה .התאים יודע להרוג בקטריות בעזרת פאגוציטוזה. דנדריטים תאי Mast תאים שיודעים לקשר בין הזרוע המולדת לזרוע האדפטיבית ,בעזרת הצגת אנטיגן .קשה להבדיל בינם לבין מקרופאגים. מכונים גם תאי פיטום. תאים שמכילים הרבה גרנולות ומלאים בחומר. למשל ,בתגובות אלרגיות התאים מתפוצצים ומשוחרר מתוכם היסטמין .נמצאים סמוך לכלי הדם ,והם קו הגנה ראשון חשוב נגד פתוגנים .בדומה למקרופגים ,אין תאי פיטום בדם והם נוצרים ברקמה. השורה הלימפואידית Lymphoid המערכת האדפטיבית נוצרת משורה זו ,והתאים ששייכים אליה הם תאי Tותאי .B התא הלימפואידי "הנאיבי" הוא קטן תא קטן וכמעט ללא ציטופלזמה. ברגע שהתאים עוברים שפעול ,כלומר מתחילים לייצר נוגדים או ציטוקינים ,הם גדלים ובציטופלזמה מתרחשים תהליכים שמסייעים בשחרור החומרים שיצרו .תאי Bתאי Tותאי NKנראים זהים במיקרוסקופ ,בניגוד לשורה המיאלואידית שניתן לראות את השוני. תפקידי התאים תאי B מייצרים נוגדנים בתגובה לחשיפה לפתוגן תאי - Tנחלקים לשני סוגים: תאי Tציטוטקסיים -תאים בעלי יכולת הרג, - T Helper cellsתאיים שמסייעים למערכת החיסון תאי NK תאים ששיכים לשורה הלימפואידית אך בעלי פעילות של הזרוע המולדת ,יודעים להרוג באופן טבעי תאים שמודבקים בוירוס או תאים שעברו התמרה סרטנית. דוד כץ מיקום המערכת בגוף איבר לימפואידי ראשוני ()Primary Lymphoid Organ מח העצם והתימוס ,בהם מתרחשת יצירת תאים של מערכת החיסון .התימוס הוא איבר חיוני לסלקציה של תאי T בשלבים מוקדמים. איבר לימפואידי שניוני בלוטות לימפה שנמצאות בסמוך לרקמות ומנקזות אותן. איבר לימפואידי שלישוני אגרגציה של תאים לימפואידיים שיוצרים מבנה שדומה לבלוטת לימפה ברקמה .מאפיין מצבים שונים של סרטן. מבנה בלוטת לימפה אזור פרא קורטיקלי :אזור שבו מתרחש ייצור של תאי B :Germical Centerאזור שבו מתרחש ייצור של תאי B דוד כץ מיקרואורגניזמים פתוגנים מחוללי מחלה :וירוסים ,בקטריות ,פטריות ופרזיטים הפתוגנים בעלי מאפיינים שונים פתגונים חוץ תאיים :Extracellularפתוגנים שתוקפים את הגוף מבחוץ (בקטריות ,פרזיטים ,פטריות) פתוגנים תוך תאיים :Intracellularפתוגנים שנכנסים לתוך התא (בקטריות ,וירוסים) אתר הזיהום Site of infection התאים של מערכת החיסון מושפעים מהאתר שבו הם נמצאים .יש כמה גורמים שמשפיעים על התגובה החיסונית ,כמו אופי הפתוגן (סוג והאם הוא תוך תאי/חוץ תאי) ואזור ההדבקה. זיהומים חיידקים Bacterial Infections מערכת החיסון המולדת יודעת להבדיל בין חיידק גרם חיובי לחיידק גרם שלילי. למרות זאת ,לא נכנה את היכולת זו כספציפית .נגדיר ספציפיות כזיהוי של רכיב ייחודי יותר ,לדוגמה חלבון מסוים שיופיע רק על חיידק מסויים .הרכיב הייחודי מכונה אנטיגן = משהו שגורם לייצור נוגדן. למרות שלמערכת המולדת יש יכולת אבחנה (כמו הדוגמה שהוזכרה) ,היא לא מייצרת נוגדנים ולכן לא מוגדרת ספציפית. זיהומים ויראליים Viral Infections נחלקים ל 2סוגים :וירוסים של DNAווירוסים של .RNA רוב הפעילות שלהם היא תוך תאית ,ולכן פעילות מערכת החיסון המולדת נגדם תהיה תוך תאית. מערכת החיסון האדפטיבית יכולה לפעול נגד וירוסים גם לפני חדירתם לגוף ,כי היא יודעת לייצר נוגדים ולכן יכולה לתפוס את הוירוס בשלב מוקדם יותר. דוד כץ אתגרים שמעמיסים על מערכת החיסון *שוני בגדלי מיקרואורגניזמים *שוני בהרכב הביולוגי שלהם ,לדוג' גרם שלילי/חיובי וחלבונים שונים * שוני באזורי חדירה שונים לגוף ,כניסה דרך מערכות שונות כמו נשימה ,מעיים ועור *פעילות פיזיולוגית שונה של הרקמות .לדוגמה במערכת העיכול יש רק שכבת אחת של תאי אפיתל בעלת תפקידים רבים. כאשר המערכת לא עובדת כמו שצריך ,היא עלולה לטעות בזיהוי ,למשל תגובה אלרגית לאוכל יש כמה דרכים שפתגונים יכולים לגרום נזק לתא ,כמו שחרור רעלנים ותחרות על מאגרי אנרגיה. תפקיד מערכת החיסון לפתח מנגנוני הגנה נגדם. Versatility מערכת החיסון כל הזמן עוברת שינויים ומשתכללת .לדוג תאי Bשלומדים לייצר נוגדנים טובים יותר ככל שהם פעילים יותר. מנגנוני הגנה של מערכת החיסון תגובה מיידית Immediate Response תגובה קצרה Short Range תגובה ארוכה Long Range חלק מהמערכת המולדת ,המיידית. חלק מהמערכת המולדת ,המיידית. המערכת האדפטיבית. מבוססת בעיקר על חסמים פיזיים ("גדר") כמו העור או שכבת תאי אפיתל התאים הם כמו "חיילים שמפטרלים על הגדר" ואחראים על הביטחון השוטף "כוחות המילואים" תגובה מהירה המתרחשת תוך שניות עד דקות תגובה יחסית מהירה -שעות המערכת פועלת לטווח ארוך התגובה תתרחש לאחר מספר ימים בגלל הזמן הנדרש לזיהוי הפתוגן אין זיכרון התגובה מתרחשת בתיווך חיישנים הנמצאים על המחסום אין זיכרון יש זיכרון לתגובה דוד כץ השוואה בין מגנוני ההגנה של המערכות מערכת מולדת מערכת אדפטיבית מחסומים פיזיים עור ,מעי ,סיליה וכו אין רכיבים מסיסים חלבונים (כמו דפנסינים שמחוררים ממברנה של פתוגנים) נוגדנים תאים מקרופאגים ,נויטרופילים,NK , אאוזינופילים ,בזופיליםMast , תאי Bותאי T *התא הדנדריטי לא נמצא בטבלה כי הוא מקשר בין המערכת המולדת לאדפטיבית סיכום מנגנוני הגנה מערכת מולדת מערכת אדפטיבית זמן תגובה מיידי 4-7ימים ספציפיות זיהוי פתוגנים ע"י ( PAMPsרכיבים שנמצאים על פתוגנים כמו ליפופוליסכריד או פפטידוגליקן) או תבניות של DNAוRNA *יכולת זיהוי אנטיגנים=חלקים על ממברנה של חיידקים (יותר ספציפי מהמערכת המולדת) לאנטיגן יש חלקים שנקראים אפיטופים ,שהמערכת יכולה לייצר נוגדנים עבורם זיכרון ללא זיכרון בעלת זיכרון דוד כץ תגובה חיסונית לזיהום שלב :1כניסת הפתוגן לגוף כאשר חיידק מתיישב על העור ,המערכת המולדת נכנסת לפעולה ותוקפת במהירות את האנטיגן. שלב :2אינדוקציה Inductive phase משתחררים חלבונים מסיסים שלב :3אפקטורי Effector phase המערכת פועלת לחיסול הפתוגן ע"י מנגונים שונים כמו פאגוציטוזה או הרג. בסוף שלב זה מתרחש שלב הרזולוציה ,שבו המערכת חוזרת לעצמה. שלב :4זיכרון המערכת האדפטיבית נכנסת לפעילות שלבים ותזמון התגובה החיסונית .1תגובה מיידית ( 0-4שעות) :תחילת התגובה החיסונית של המערכת המולדת ע"י זיהוי ( PAMPsמרכיבים שמורים בין פתוגנים שונים שהמערכת מזהה) .2יצירת דלקת ( 4-96שעות) :כלי משמעותי של המערכת המולדת. .3תגובה של המערכת האדפטיבית (מעל 96שעות) :מתרחשת בשלב הראשון בבלוטות הלימפה. דוד כץ דוגמה לתגובה חיסונית של המערכת המולדת תאי האפיתל תאי האפיתל הם "הגדר" של הגוף ,המחסום הפיזי הראשון שהפתוגן פוגש. לתאי האפיתל יש יכולת זיהוי של הפתוגנים: .1קולטנים לא ספציפיים כמו TLRs .2כימוקינים :חלבונים מסיסים שיודעים לגייס תאים של המערכת החיסון ,הם נותנים את ה"התראה בגדר" וקוראים "לכוחות שמפטרלים" מנגנון התגובה בהיווצרות פצע בעור .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 פתוגנים חודרים לגוף דרך הפצע מערכת הקרישה משחררת טסיות הפתוגן מזוהה ע"י מאקרופגים ותאי Mastשברקמה בעזרת רצפטורי .TLRsבעקבות הזיהוי הם התאים מפרישים: .1כימוקינים שקוראים לנויטרופילים בזרם הדם .2ציטוקינים פרו-דלקתיים .IL-6, TNF-α, IL-1β הכימוקינים. הציטוקינים הפרו-דלקתיים שמסייעים בתהליך הם. הנויטרופילים מגיע לרקמה ומפרישים פקטורים שהורגים את הפתוגן נויטרופילים ומקרופאגים בולעים את הפתוגן בפגוציטוזה .הפתוגן שנבלע בתוך הנויטרופיל מגיע לליזוזום ומחוסל בתהליך של עקה חמצונית. הנויטרופיל בעל זמן מחצית חיים קצר ולכן הוא מת בסוף התהליך .מקרופאגים מזהים את הנויטרופילים המתים ובולעים אותם. הבליעה מאותת למאקרופאגים להפריש ציטוקינים אנטי-דלקתיים IL-10ו TGF-β-שיסייעו בריפוי הפצע .התהליך האנטי-דלקתי הוא תהליך רזולוציה ,חזרה למצב הטבעי. דוד כץ מונוציטים ומקרופאגים אחד המרקרים של מונוציט דלקתי הוא מולקולת .LY6Cמונוציט חיובי ל LY6C-שנמצא בזרם הדם יגיע לרקמה ויתמיין למקראופג (במקרים מסוימים יכול להתמיין לתא דנדריטי). Macrophage Heterogeneity המקרופאגים הם תאים הטרוגניים (מגוונים) .לדוגמה מקרופאג פרו-דלקתי יכול להפוך לאנטי-דלקתי בעזרת סיגנל שמתקבל כאשר הוא בולע תאים מתים .הם מגיבים לסביבה החיצונית ויש להם ספקטרום של תגובות שנגזר מהמצב שהם חשופים אלו .לעומתם ,תאי Tותאי Bפחות "גמישים". תאים דנדריטים תאים מיאלואידים שיודעים לקשר בין הזרוע המולדת לזרוע האדפטיבית. תפקידים: * Immunityזיהוי אנטיגן והצגתו :התא בולע בקטריה ,מעבד אותה ומציג "שברים" שלה על הממברנה לתא מהזרוע האדפטיבית. * Toleranceיצירת סבילות בשגרה :למשל במערכת העיכול קיימים חיידקים רבים .התאים הדנדריטיים דוגמים מהמעי אנטיגנים בקטריאליים ,ויודעים לזהות אם הוא חלק מחיידקי המעי הקבועים (עבורו מייצרים סבילות) או שהוא זר וצריך להגיב נגדו. יצירת סבילות קשורה בפעילות אנטי-דלקתית של ציטוקין .IL-10דוגמה :תא Tרגולטורי הוא תא שמייצר סבילות ע"י .IL-10 דוד כץ מחזור החיים של תא דנדריטי שלב :1זיהוי התא הדנדירטי ,שנמצא מתחת לשכבת תאי האפיתל ,מזהה את הפתוגן בעזרת רצפטורי TLRsומבצע פגוציטוזה של האנטיגן. שלבים :2+3תהליכי Maturation *התא הדנדריטי מעלה את הביטוי לרצפטורים לכימוקינים מסוג ( CCR7הכימוקינים הם חלבונים מסיסים שיודעים לקרוא לתאים ממערכת החיסון). *התא מעלה את הביטוי של מולקולות קו-סטימולטוריות כמו CD80, CD86ו ,MHC-II-בעזרתן הוא יעביר סיגנל לתאי .T שלב :4נדידה לבלוטת לימפה והצגת אנטיגן התא נודד לבלוטת הלימפה ומציג את האנטיגן לתאי Tבעזרת 2סיגנלים שמהווים :two-step verification סיגנל (1אדום) :סיגנל של האנטיגן עצמו שתאי Tמזהים סיגנל (2ירוק) :סיגנל ע"י מולוקולות קו-סטימולטוריות תאי Tמשופעלים ועוברים פרוליפרציה ,תהליך שאורכו כמה ימים. דוד כץ ציטוקינים ציטוקינים חלבונים מסיסים שמופרשים כמעט מכל תא בגוף. קיימות כמה משפחות של ציטוקינים: *אינטרלוקינים ( IL-1עד )IL-37 יכולים לתווך את התקשורת בין תאי מערכת החיסון ובין תאים אחרים *אינטפרונים (חלבונים שמפריעים לפתוגן להתרבות) סוג INFα :1וINFβ- משוחררים מתאים כתגובה לזיהום ויראלי מפריעים לרפליקציה של הוירוס :דגרדציה של mRNAכדי לפגוע בייצור הוירוס ופגיעה בייצור החלבונים סוג INFγ :2 ציטוקין שמשוחרר מתאי T Helper 1 *Tumor necrosis factors TNF-αפקטור פרו-דלקתי (הרמות שלו עולות בדלקת). גורם לייצור אנזימי כבד כמו .CRP בכלי הדם הפקטור גורם לביטוי יתר של מולקולות אדהזיה ,בשביל לאפשר לתאי מערכת החיסון שבדם לעצור בדיוק באזור הדלקת. גורם לעליה בחדירות של כלי הדם גורם עליה בחום הגוף )Colony stimulating factors (CSF חומרים ששייכים למשפחת הציטוקינים .תפקידם לעודד ייצור גרנולוציטים. G-CSFמעודד ייצור נויטרופילים במח העצם ,מופרש גם במצבי דלקת M-CSFמעודד ייצור מונוציטים GM-CSFמעודד ייצור נויטרופילים ומקרופאגים כימוקינים קיימים 2סוגים :כימוקינים מסוג CCומסוג .CXC חלבונים שיודעים לקרוא לתאים ממערכת החיסון. - Chemotaxisתנועה של תא מערכת החיסון בהתאם למפל ריכוז הכימוקינים.