Imunológia - prednáška 9

1. Imunológia - prednáška 9 • Rozdelenie - nešpecifická/špecifická, lokálna/systémová, protilátková/bunková • Obranné línie a mechanizmy • Neutrofily, makrofágy, dendritické bb., NK • Lymfocyty, protilátky, • Fagocytóza • Komplementový systém

2. Imunitný systém komplexný, účinný, regulovaný • Ochrana pred cudzími šturktúrami (antigénmi) • Rozpoznanie a odlíšenie cudzích a vlastných štruktúr • Regulácia a usmerňovanie obranných reakcií (samoregulácia)

3. Imunitné mechanizmy • Vrodené - geneticky dané • Získané - aktivitou vlastného imunitného systému • Špecifické závislé - na antigéne závislé • Nešpecifické - funkčne nezávisle od antigénu • Bunkové - výkonávané imunokompetentnými bunkami • Humorálne - vykonávané substanciami prítomnými v sére a tekutinách • Systémové - účinkujúce v celom organizme, v cirkulácii • Lokálne - fungujúce len na určitom mieste

4. Rozdiely špecifickej a nešpecifickej obrannej línie • Nešpecifická Špecifická - nastupuje okamžite - po časovom intervale - nezávislá na antigéne - reaguje len na určitý Ag - vždy rovnaká - rôzna pri 1. a ďalších

5. Obranné línie voči infekcii • 1.Línia- koža, sliznice, inhibitory, FMF, IgA 2. Línia - lokálne faktory a bunky aktivované a pritiahnuté do miesta infekcie * koagulačný systém, *fibrinolytický systém, *vazoaktívne peptidy, *komplementový systém, * taknivové makrofágy, * zápalové leukocyty, *cytokíny 3. Línia - aktivácia systémových imunitných mechanizmov - expanzia Ag špecifických B a T lymfocytov, produkcia protilátok a aktivizovaných T lymfocytov • Odstránenie patogénov RESystémom a náprava tkanivového poškodenia

6. 2 hlavné línie vývoj a existencia hlavných imunitných buniek leukocytov • 1. Systém lymfatický - kostná dreň, lymfatické uzliny, thymus, respiračný trakt, slezina, zažívací trakt • 2. Sysém RES - retikuloendotelový - mozog (mikroglie), kostná dreň, lymfatické uzliny, thymus, respiračný trakt, slezina, zažívací systém, pečeň, koža (langerhansove bunky), spojivo

7. Lymfatický systém • Bunky lymfatického systému: - poskytujúšpecifickú ochranu proti cudzím antigénom - ovplyvňujú ostatné časti imunitného systému produkciou imunoregulačných cytokínov • Centrálne orgány lymfatického systému: thymus a kostná dreň (diferenciácia lymfocytov) • Periférne orgány lymfatického systému: lymf. uzliny, slezina, mukóza a submukóza GIT a DC

8. Retikulo endotelový systém • Bunky RES poskytujú *nešpecifickú obrannu voči mikroorganizmom - fagocytózou a procesom intracelulárneho zabíjania - ovplyvnením zápalových buniek prostredníctvom produkcie cytokínov *špecifickú - spracovaním a prezentáciou antigénov lymfocytom • Orgány RES

9. Bunky RES • 1. Cirkulujúce monocyty • 2. Usadené tkanivové makrofágyv pečeni, slezine, lymfatických uzlinách, thymuse, submukóze, kostnej dreni • 3. Makrofágom podobné bunky dendritické bunky, langerhansove bunky, glie,

10. Pluripotentná kmeňová bunka • ERY TRO LEU • stimulácia cytokínmi • lymfoidná myeloidná • NK T B neutrofily eozinofily bazofily monocyty makrofágy • interakcia prostredníctvom receptorov alebo cytokínov • lymfokíny cytokíny monokíny

11. Leukocyty • Hlavné bunky imunitného systému • Podiel na špecifickej aj nešpecifickej imunitnej odpovedi • Myeloidná bunková línia - fagocytujúce, pohyblivé bunky • Lymfoidná bunková línia - regulujúce a špecifické reakcie

12. Myeloidné bunky • Neutrofily - PMNL - pohyblivé, adherujúce, fagocytujúce, - 1. línia akútneho záu, - produkujú proteiny a biochempalické reakcie nešpecifickej imunitnej línie • Eozinofily - ochrana pred parazitmi, hypersenzitívne reakcie, cytotoxicita spôsobená degranuláciou veľkých cytoplazmatickýxh granúl • Bazofily a tkanivové bazofily - mastocyty - produkcia cytokínov proti parazitom, pri alergickom zápale,- majú povrchové receptory pre IgE, - obsahujú veľké granuly obsahujúce vazoaktívne amíny) • Monocyty a makrofágy (mono v RES) - fagocytóza a intracelulárne zabíjanie, spracovanie proteinových Ag

13. Lymfoidné bunky • Účinná špecifická dlhodobá imunita a regulácia ostatných línií - thymus spôsobí diferenciáciu niektorých lymfocytov na thymus dependentné TD, niektoré z nich zostanú v thymuse a tu zanikajú alebo cirkulujú v periférii *T bunky - ostatné sú T independentné, zostávajú v periférnych lymfatických orgánoch *B bunky (diferencované v kostnej dreni) *NK bunky Špecifické receptory pre Ag na povrchu

14. T lymfocyty • Regulácia imunitnej odpovede lymfokínmi humorálna imunita • Výkonné prvky bunkovej imunity • Pomoc B lymfocytom pri produkcii protilátok • Zrelé T lymfocyty - na povrchu majú TcR - antigén špecifický receptor (1 bunková línia = 1 špecificita) a CD3 - CD4 (helper) alebo CD8 (supressor, cytotoxické)

15. B lymfocyty • Na povrchu obsahujú špecifické receptory pre antigén - majú podobu imunoglobulínu • Spracovávajú a prezentujú proteinové antigény T bunkám • Menia sa na plazmatické bunky, ktoré produkujú protilátky rovnakej špecificity ako imunoglobulínový receptor • Protilátky sa naviažu na antigén a neutralizujú ho, uľahčujú fagocytózu opsonizáciou, viažu sa na komplement a aktivizujú ho k produkcii chemotakticky účinných látok, sprostredkujú lýzu buniek závislú na antigéne

16. NK bunky - natural killer • Nešpecificky zabíjajú nádorové bunky a vírusom napadnuté infikované bunky. Sú aktivizované cytokínmi a produkujú cytokíny. • Na povrchu nemajú žiadne receptory ( TcR, CD3, Ig) pre antigény

17. Komplement • Pozostáva z inaktivných cirkulujúcich glykoproteinov, ktoré sú kaskádovito aktivizované po prvotnej stimulácii • 2 rozpoznávacie stimulujúce cesty: - klasická ( antigén + protilátka) - alternatívna ( mikroorganizmy a ich produkty) • Výsledkom je vytvorenie MAC membrane activating complex jeho naviazanie na povrch bunky (mikroorganizmu) vytvorenie dier na povrchu membrány lýza bunky

18. MAC • C5a chemotaxia, anafylatoxín • C3a • C3bC5bC6C7C8C9 • opsonizácia

19. Neutrofily • Prvé cirkulujúce a fagocytujúce bunky pritiahnuté do miesta infekcie schopné zabiť a zlikcidovať patogéna • Prežívajú niekoľko hodín v cirkulácii (odstránené RES alebo migrujú do miesta zápalu)

20. Fagyocytóza • 1.prechod leu cez intercelulárne spojenie endotelu a adherencia na endotel • 2.vstup leu do interstícia a jeho aktivizácia chemickými látkami, ktoré vznikajú v mieste prítomnosti mikroorganizmu jako odpoveď na poškodenie - chemotaxia • 3. antigén je obalený molekulami uľahčujúcimi jeho ingesciu - opsonizácia *fibronectin, *IgG špecifické protilátky, C3 • 4. adherencia Ag na neutrofil vyvolá jeho obkolesenie - internalizáciu, • 5. vytvorenie fagozomu a jeho fúzia s primárnymi (hydrolytické a proteolytické enzýmy) a sekundárnymi granulami (laktoferín, cytochrom b)

21. Aktivovaný neutrofil • Vznik - oxidu a superoxidu - peroxidu vodíka (reakcia je regulovaná cytochromom b) - peroxid vodíka a chloridový ion (prítomný v myeloperoxidáze) • Zničenie patogéna

22. Imunita sprostredkovaná bunkamiBunky imunitného systému • Ag musí spolupracovať s lymfocytmi a niekrtoré Ag aj s molekulami MHC, aby vyvolali imunitnú reakciu • Lymfocyty - vyvíjajú sa z hematopoetickej kmeňovej bunky v kostnej dreni (T lymfocyty migrujú do thymusu, B lymfocyty zostávajú v kostnej dreni) • B lymfocyty - zodpovedné za humorálnu časť. Ab. • T lymfocyty - celulárna časť imunitnej reakcie Kooperácia

24. MHC • Prostredníctvom povrchových molekúl napr. molekúl MHC triedy I. a II. • MHC I - 3 doménový polypeptidový reťazec a beta2 mikroglobulín - prezentácia endogénnych antigénov T lymfocytom. Prítomné na všetkých bunkách s jadrami • MHC II - alfa a beta polypeptidový reťazec, prezentácia exogénnych antigénov. Prítomné na makrofágoch, B lymfocytoch a niektorých ďalších bb.

26. APC - antigén prezentujúce bunky • Makrofágy, Langerhansove bb, dendritické bb - po spracovaní prezentujú antigén lymfocytom CD4 - Thelper • B lymfocyty, endotelové bb, keratinocyty a Kupfferove bb - sú obvykle len prenášačmi antigénu • Antigen prezentácia: vystavenie molekúl antigénu na povrchu AP buniek po ich spracovaní a) spolu s molekulami MHC II a ich ponúknutie bunkám CD4 b) spolu s molekulami MHC I bunkám CD8

27. Spracovanie antigénu • Makrofágy rozložia proteiny antigénu an 8-10 aminokyselinové zložky, ktoré sa môžu naviazať na povrchovú molekulu MHC II. • Peptidy, ktoré sa nenaviažu na MHC II alebo naviažu len slabo nie sú scopné vyvolať imunitnú odpoveď • Po spojení Ag s MHC II - dôjde k stimulácii CD4, uvoľňuje sa IL2, ktorý sa naviaže na povrchové receptory CD4 (stimuluje svoje vlastné receptory, mononukleáry ku fagocytóze a B bb k produkcii protilátok)

30. Lymfocyty Lymfocyty cirkulujú z primárnych lymfoidných tkanív do krvi a sekundárnych tkanív a vracajú sa do cirkulácie a opäť do sek. Tkanív čím zvyšujú pravdepodobnosť stretnutia so špecifickým antigénom Aktivovaný lymfocyt opúšťa slezinu alebo uzlinu a migruje do tkaniva.Špecificita umiestnenia je zaistená novou molekulou na povrchu lymfocytu po naviazaní antigénu. • B bunky -po antigénnej stimulácii produkcia imunoglobulínov • T bunky - majú na povrchu špecifické receptory, po stimulácii produkujú lymfokíny - imunoregulačné látky • NK bunky, LGL- nefagocytujúce, napádajú a ničia niektoré bunky napadnuté vírusom. Nepotrebujú priamy kontakt s antigénom, cytotoxicita

31. T lymfocyty • Dozrievanie v týmuse je sprevádzané identifikáciou provrchových označení CD (cluster of differentiation) • CD3 - prenášač signálu z antigénneho receptoru do vnútra bb • CD4, CD8 prítomné pôvodne u spolu všetkých ly • CD4 - prítomný u T helper bb, komunikuje s molekulami MHC II • CD8 - prítomný u supresorických/cytotoxických buniek, komunikuje s molekulami MHC I

32. T cell receptor - TCR • Receptor pre antigén an povrchu T lymfocytu • 2 typy: TCR 1 (gama a delta polypeptidy) - menej časté TCR 2 (alfa a beta) • obsahujú konštantú aj variabilnú časť, zaisťujú diverzitu a antigénnu špecificitu (rozpoznávajú) 1015 epitopov, klonálna selekcia • Interakcia antigénu spojeného s MHC na povrchu prezentujúcej bunky sa uskutočňuje jeho spojením s TCR, po ktorom nasleduje prenos signálu cez CD3 a aktivácia T bb.

35. Klonálna selekcia • Každý lymfocyt nesie jediný typ receptoru jeninečnej špecificity • Interakcia medzi cudzou molekulou a lymfocytovým receptorom schopným väzby s danou molekulou antigénu vedie k aktivácii lymfocytu • Diferencované efektorové bunky odvodené od aktivizovaného lymfocytu budú mať identickú špecificitu ako rodičovský lymfocyt • Lymfocyty, ktoré nesú receptor špecifický voči vlastným môlekulám sú zlikvidované vo včasnom období vývoja lymfoidnej bunky - obvykle v thýmuse

36. Špecifická imunita sprostredkovaná bunkami • Antigén - selektuje k reakcii bunky, ktoré majú receptor rozpoznávajúci jeho antigénne determinanty • B bunky - plazmatické bunky produkujúce protilátky - pamäťové bunky • T bunky - po stimulácii sa stávajú efektorovými bunkami (priamo eliminujú) - syntetizujú molekuly, ktoré pomáhajú iným bunkám zničiť patogéna

37. Rozdiely • Nešpecifická imunita - systém pripravený pred expoozíciou antigénu - nerozlišuje kvalitu a typ antigénu - môže byť zosilnená prostredníctvom účinku cytokínov po stretnutí s antigénom • Špecifická imunita - indukovaná antigénom, lag fáza - zosilnená antigénom - jemné rozlíšenie antigénov Hlavnými znakmi špecifickej imunity sú pamäť a špecificita

38. Aktivácia kľudových B buniek B bunky - aktivácia je začatá väzbou antigénu (T nezávislého) na povrchový receptor B bunky, ktorým je molekula imunoglobulínu so špecificitou väzobného miesta pre daný epitop antigénu T nezávislé antigény - Ag nezávislý od thymus - stimulujú B bb priamo. a) mitogény - odpoveď je polyklonálna - aktivujú B lymfocyty s rôznou špecificitou. V nízkej koncentrácii stimulujú špecifické B bb. b) veľké molekuly - pravidelne sa opakujúce epitopy - polymeéry polysacharidov. Stimulujú B bb. priamo alebo sa udržujú na povrchu makrofágov. Mnohopočetné opakovanie epitopov reaguje s veľkým počtom Ig a stačí na stimuláciu. Odpoveď má tendenciu byť vždy rovnaká - produkuje sa skorý IgM bez stimulácie pamäti

39. T závislé antigény - antigény závislé na thymuse - nemôžu stimulovať B bb k produkcii protilátok samostatne.Po väzbe na B bb musia pôsobiť lymfokíny z T bb. T bb však reagujú len na antigény, ktoré sú predspracované pomocou APC - antigén prezentujúcich buniek - a predložené T bb v spojení s produktami MHC

40. Spracovanie a prezentácia antigénu • MHC - všetky bunky majú na svojom povrchu molekuly MHC I. triedy • Molekuly MHC II. triedy majú na svojom povrchu len bb. imunitného systému, ktoré prezentujú antigén • APC sú prítomné v lymfatických uzlinách (makrofágy v marginálnej zóne aj v dreni, dendritické bunky folikulu) aj v tele (fagocyty - monocyty, makrofágy, Kupferove bb, mikroglie), Langerhansove bb kože, fibroblasty….). Niektoré bb môžu po stimulácii lymfokínmi byť stimulované k vytvoreniu MHC II molekúl na svojom povrchu - endotelové bb • APC pohltia antigén, degradujú ho a vystavia vo väzbe s molekulami MHC II, čím umožnia jeho väzbu s T bb - najskôr CD4 - produkcia lymfokínov, ktoré pôsobia diferenciáciu B bb…...

41. Aktivácia kľudových T bb • Vyžaduje 2 signály CD4 - Ag asociovaný s molekulami MHC II APC - interleukín I - cytokín produkovaný mnohými bunkami - väčšinou APC- jako reakcia na infekciu, antigén alebo poškodenie. IL sa viaže T bb , na ktorej povrchu je Ag vo väzbe s MHC II = biochemické zmeny v bb, produkcia IL 2, ktorý spôsobí nárast zodpovedajúcej populácie T bb. CD8 - Ag v spojitosti s MHC I. - IL 2 produkovaný T helper bb. - expanzia klonu a diferenciácia v plne aktívnu efektorovú b.

43. 2 stimuly pre aktiváciu lymfocytov • 1) rozpoznanie antigénu - zaistí aktiváciu len tých buniek ktoré budú účinkovať - špecifických • 2) dodávka rastových faktorov - interleukínov

44. Cytokíny Biologicky aktívne látky uvoľňované špecifickými bunkami účinkujúce ako intercelulárne mediátory. (lymfocyty - lymfokíny, monocyty - monokíny, - interleukíny,) (autokrínne - tie isté, parakrínne - blízke, endokrínne - - bunky odpovedajúce na cytokíny) Ich sekrécia je krátkodobá a limitovaná, Často ovplyvňujú sekréciu a produkciu ďalších cytokínov - kaskádovitý účinok alebo pozitívna alebo negatívna stimulácia Niektoré majú podobný účinok

45. Delenie cytokínov podľa funkcie Mediátory a regulátory nešpecifickej imunity - TNF - tumor necrosis factor, interleukín -IL 1, IL 10, interferon gama IFN-gama Mediátory a regulátory špecifickej imunity -IL 2, IL 4, IL 5, IL 10, IFN gama Stimulátory hematopoézy - IL 3, colony stimulating factors CFS

46. Imunita • Odstraňovanie patogénov a iných cudzích látok • Patogény môžu byť umiestnené: - extracelulárne - intracelulárne

47. Bunkami sprostredkovaná imunita • Protilátky sú účinné proti extracelulárnym patogénom a pôsobia - neutralizáciou, - opsonizáciou - aktiváciou komplementu • Intracelulárne patogény môžu byť lokalizované - voľne v cytoplazme - rozpoznané a zlikvidované cytotoxickými T lymfo (CD8) - vo vezikulách - rozpoznané subpopuláciou T helper bb - Th1, ktoré uvoľňujú cytokíny umožňujúce napadnutým bunkám zabiť patogéna

48. Patogény môžu vyvolať protilátkovú aj bunkami sprostredkovanú imunitu súčasne: - i.c. vírus môže byť zlikvidovaný cytotoxickými bb - e.c. - pri virémii - môže byť zlikvidovaný protilátkami

49. Extracelulárne baktérie • Protilátky • Polysacharidy - T indpendent • Proteiny - CD4 • Toxiny CD4

50. Intracelulárne baktérie • I.c.baktérie prežívajú v makrofágoch, unikajú fagocytóze, sú chránené pred účinkom protilátok • aktivujú T lymfocyty k produkcii IFN gama, ktorý aktivuje makrofágy k fagocytóze a degradácii