Odporność
przeciwzakaźna
jest
jednym
z
podstawowych
mechanizmów
umożliwiających
organizmowi funkcjonowanie w warunkach środowiska
naturalnego.
Podstawowe zadania układu odpornościowego
w zakresie ochrony przed chorobami zakaźnymi
rozpoznanie czynnika infekcyjnego jako obcego ustrojowi
uruchomienie szybkiej i skutecznej reakcji obronnej
przekazanie informacji o rozpoznanych antygenach komórkom
potomnym
odporność
odporność
przeciwzakaźna
przeciwzakaźna
nieswoista
(naturalna, wrodzona)
swoista
swoista
(nabyta, adaptacyjna)
wytworzona naturalnie
wytworzona sztucznie
wytworzona sztucznie
czynna
bierna
czynna
czynna
adoptywna bierna
czynno-
czynno-
bierna
bierna
Odporność nieswoista
Odporność nieswoista
Odporność swoista
Odporność swoista
bardzo szybka
bardzo szybka
nie wymaga wstępnej aktywacji
nie wymaga wstępnej aktywacji
rozwija się powoli
rozwija się powoli
wymaga kontaktu z antygenem
wymaga kontaktu z antygenem
receptory rozpoznające antygen są
receptory rozpoznające antygen są
niezmienne
niezmienne
są dziedziczone z pokolenia na
są dziedziczone z pokolenia na
pokolenie
pokolenie
receptory rozpoznające antygen
receptory rozpoznające antygen
wykształcają się na nowo w każdej
wykształcają się na nowo w każdej
pierwotnej reakcji
pierwotnej reakcji
immunologicznej
immunologicznej
nie są dziedziczone
nie są dziedziczone
celem ataku nie są własne
celem ataku nie są własne
struktury organizmu
struktury organizmu
może dojść do autoagresji
może dojść do autoagresji
nie pozostawia trwałej pamięci
nie pozostawia trwałej pamięci
immunologicznej
immunologicznej
pozostawia trwałą pamięć
pozostawia trwałą pamięć
immunologiczną
immunologiczną
rozwija się niezależnie od
rozwija się niezależnie od
odporności swoistej
odporności swoistej
do rozwinięcia prawie zawsze
do rozwinięcia prawie zawsze
wymaga odporności nieswoistej
wymaga odporności nieswoistej
Elementy odporności nieswoistej zapobiegające
wtargnięciu patogenów do organizmu
bariery mechaniczne
(skóra, błony śluzowe układu
pokarmowego, oddechowego, moczowo-płciowego)
bariery czynnościowe
(perystaltyka jelit, aparat rzęskowy
dróg oddechowych, wydzielanie śluzu przez nabłonek,
kaszel, kichanie)
bariery chemiczne
(kwasy tłuszczowe na powierzchni skóry,
enzymy - lizozym, pepsyna, kwas solny żołądka, peptydy o
działaniu antybakteryjnym – kryptydyna jelitowa)
bariery mikrobiologiczne
(fizjologiczna flora bakteryjna)
przeciwciała IgM wytwarzane przez limfocyty B1
(obecne w
wydzielinie śluzowo-surowiczej nabłonka)
Elementy odporności nieswoistej działające po
przerwaniu ciągłości zewnętrznych barier
ochronnych
Działanie ukierunkowane na powszechnie występujące
antygeny patogenów
•
dwuniciowy RNA replikujących się wirusów
•
niemetylowane sekwencje DNA (CpG) bakterii
•
peptydoglikan ściany komórkowej bakterii
•
lipopolisacharyd (LPS) ściany komórkowej bakterii G –
•
kwasy tejchojowe ściany komórkowej bakterii G +
•
oligosacharydy zawierające mannozę ściany komórkowej
drożdży
Elementy odporności nieswoistej działające po
przerwaniu ciągłości zewnętrznych barier
ochronnych
Makrofagi
•
zasiedlają wszystkie tkanki i narządy
•
działają jako komórki fagocytarne
•
prezentują antygeny limfocytom Th
•
wydzielają cytokiny
Działają na pograniczu odporności nieswoistej i swoistej –
umożliwiają zapoczątkowanie i właściwy rozwój swoistej
odpowiedzi immunologicznej.
Elementy odporności nieswoistej działające po
przerwaniu ciągłości zewnętrznych barier
ochronnych
Granulocyty obojętnochłonne
(neutrofile)
•
krążą w krwiobiegu
•
mają zdolność gromadzenia się w miejscu uszkodzenia
tkanek
•
działają jako komórki fagocytarne
Elementy odporności nieswoistej działające po
przerwaniu ciągłości zewnętrznych barier
ochronnych
Komórki NK
(naturalne komórki cytotoksyczne)
•
krążą w krwiobiegu, zasiedlają też różne tkanki
•
zabijają komórki zakażone wirusem - uwalniają perforyny i
granzymy, indukują apoptozę
•
wydzielają interferon gamma (IFN-γ) – działają na
makrofagi i limfocyty Th
Elementy odporności nieswoistej działające po
przerwaniu ciągłości zewnętrznych barier
ochronnych
Komórki dendrytyczne
•
występują w skórze i tkankach limfatycznych (strefa
grasiczozależna węzłów chłonnych, ośrodki rozmnażania
limfocytów B w tkankach limfatycznych)
•
prezentują antygeny limfocytom Th
•
przechowują na swojej powierzchni nienaruszone antygeny
umożliwiając ich wiązanie przez limfocyty B
Działają na pograniczu odporności swoistej i nieswoistej.
Elementy odporności nieswoistej działające po
przerwaniu ciągłości zewnętrznych barier
ochronnych
Układ dopełniacza
•
grupa ok. 30 białek surowicy i płynów tkankowych
•
białka są aktywowane łańcuchowo przez kompleks
antygen-przeciwciało
•
wykazuje aktywność bakteriolityczną i cytolityczną
(pierwotniaki, komórki zakażone wirusem) – tworzenie
kanałów w błonie komórkowej
•
wykazuje aktywność chemotaktyczną wobec neutrofilów
•
aktywuje komórki żerne (zwiększa ich właściwości
fagocytarne)
Inicjacja aktywacji dopełniacza przez kompleks
antygen-przeciwciało
Ułożenie przestrzenne składników dopełniacza w
kompleksie atakującym błonę (C5b-9)
Elementy odporności nieswoistej działające po
przerwaniu ciągłości zewnętrznych barier
ochronnych
Układ dopełniacza
•
wzmaga odpowiedź humoralną
(C3b i C4b – antygen-przeciwciało – limfocyt B)
•
bierze udział w rozwoju pamięci immunologicznej
(C3b i C4b – antygen-przeciwciało – komórka dendrytyczna)
Przykład ścisłego powiązania między nieswoistymi i swoistymi
mechanizmami odporności.
Elementy odporności swoistej
Elementy odporności swoistej
Limfocyty T
Limfocyty B
Przeciwciała (immunoglobuliny)
Działanie
ukierunkowane
na
antygeny
charakterystyczne dla poszczególnych gatunków
drobnoustrojów.
Elementy odporności swoistej
Limfocyty T i B
•
wywodzą się ze wspólnej komórki macierzystej pochodzącej ze
szpiku kostnego
•
limfocyty T dojrzewają w grasicy (thymus)
•
limfocyty B dojrzewają w szpiku kostnym (bone marrow)
•
w wyniku selekcji negatywnej, w trakcie różnicowania, ginie
90% limfocytów T i B
•
w wyniku selekcji pozytywnej powstaje pula (10%) limfocytów
immunokompetentnych
Limfocyty T
Th
Th
pomocnicze
pomocnicze
Tc
Tc
cytotoksyczne
cytotoksyczne
Treg
Treg
regulatorowe
regulatorowe
ułatwiają aktywację,
ułatwiają aktywację,
proliferację i
proliferację i
różnicowanie limfocytów
różnicowanie limfocytów
B,
B,
prekursorów limfocytów
prekursorów limfocytów
Tc,
Tc,
pobudzają makrofagi
pobudzają makrofagi
wykazują bezpośredni
wykazują bezpośredni
efekt cytotoksyczny
efekt cytotoksyczny
wobec komórek
wobec komórek
zakażonych patogenem
zakażonych patogenem
wewnątrzkomórkowym
wewnątrzkomórkowym
hamują odpowiedź
hamują odpowiedź
immunologiczną
immunologiczną
kontakt bezpośredni,
kontakt bezpośredni,
wydzielanie cytokin
wydzielanie cytokin
kontakt bezpośredni
kontakt bezpośredni
wydzielanie cytokin
wydzielanie cytokin
Limfocyty Th
Th1
Th1
Th2
Th2
wspomagają odpowiedź typu
wspomagają odpowiedź typu
komórkowego
komórkowego
wspomagają odpowiedź typu
wspomagają odpowiedź typu
humoralnego
humoralnego
stymulacja cytotoksyczności
stymulacja cytotoksyczności
limfocytów Tc,
limfocytów Tc,
aktywacja makrofagów
aktywacja makrofagów
stymulacja wzrostu i różnicowania
stymulacja wzrostu i różnicowania
limfocytów B
limfocytów B
wirusy, bakterie rozwijające się
wirusy, bakterie rozwijające się
wewnątrzkomórkowo,
wewnątrzkomórkowo,
pierwotniaki rozwijające się
pierwotniaki rozwijające się
wewnątrzkomórkowo
wewnątrzkomórkowo
bakterie rozwijające się
bakterie rozwijające się
zewnątrzkomórkowo
zewnątrzkomórkowo
Limfocyty B
•
wiążą wolne antygeny
•
prezentują antygeny limfocytom T
(w celu uzyskania pomocy limfocytów Th w wytwarzaniu
przeciwciał)
•
różnicują się do komórek plazmatycznych syntetyzujących
immunoglobuliny
Immunoglobuliny (przeciwciała)
•
mają zdolność swoistego rozpoznawania i łączenia się z antygenem
•
występują w postaci wolnej w płynach ustrojowych
•
występują w formie związanej jako receptory limfocytów B
•
są zbudowane z 4 łańcuchów polipeptydowych (2 lekkich i 2
ciężkich)
•
wyróżnia się 5 klas przeciwciał – IgA, IgD, IgE, IgG, IgM
•
swoistość przeciwciała wynika z konfiguracji przestrzennej części
zmiennych łańcuchów ciężkich i lekkich (wiązanie różnych
epitopów)
•
przeciwciała o tej samej swoistości mogą mieć różne powinowactwo
do antygenu (różny stopień dopasowania do epitopu)
Schemat budowy immunoglobuliny
Fab – fragment wiążący antygen
Fc – fragment krystalizujący
V – część zmienna
C – część stała
Właściwości immunoglobulin
wiążą antygeny na powierzchni komórek zakażonych wirusami
oraz na powierzchni niektórych mikroorganizmów i indukują
ich zniszczenie poprzez:
•
aktywację dopełniacza
•
indukcję immunofagocytozy (Fc)
•
indukcję cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał (Fc)
wiążąc antygen na powierzchni mikroorganizmów mogą
blokować ich wnikanie przez nabłonek
wiążąc toksyny mogą blokować ich działanie
Właściwości immunoglobulin
IgA
•
wytwarzane miejscowo w sąsiedztwie nabłonka
•
wydzielane wraz z wydzielinami śluzowo-surowiczymi
•
przekazywane wraz z siarą i mlekiem matki noworodkowi
•
główny
element
obrony
błon
śluzowych
przed
inwazją
mikroorganizmów
IgD
•
występują jako receptory immunoglobulinowe na powierzchni
dziewiczych limfocytów B
IgE
•
wiążą się z receptorami Fc na powirzchni komórek tucznych
•
biorą udział w rozwoju reakcji alergicznych
IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4)
•
w największym stężeniu występują w surowicy krwi
•
przechodzą przez łożysko – odpowiadają za odporność bierną płodu
i noworodka
•
indukują cytotoksyczność komórkową zależną od przeciwciał (FcR-
NK)
•
indukują immunofagocytozę (FcR-makrofag, FcR-neutrofil)
•
inicjują aktywację dopełniacza
•
wiążą i inaktywują toksyny
IgM
•
występują jako receptory immunoglobulinowe na powierzchni
dziewiczych limfocytów B
•
syntetyzowane w początkowej fazie odpowiedzi immunologicznej
(wydzielnicze – surowica krwi)
•
wykazują małe powinowactwo do antygenu
•
wiążą wiele epitopów antygenu (pentamer)
•
inicjują aktywację dopełniacza
Pierwotna i wtórna odpowiedź immunologiczna
pierwotna
odpowiedź
immunologiczna
–
aktywacji
podlegają dziewicze limfocyty T i B
•
rozwija się wolno
•
przeważają przeciwciała o niskiej swoistości (IgM)
wtórna odpowiedź immunologiczna – kiedy dochodzi do
pobudzenia antygenami, z którymi wcześniej układ
odpornościowy miał kontakt
•
zależna jest od komórek pamięci (limfocytów T i B)
•
pojawia się szybciej
•
przeważają przeciwciała o wysokiej swoistości (IgG)
•
nie ma praktycznie wpływu na limfocyty dziewicze
Pierwotna i wtórna odpowiedź
immunologiczna w zakresie przeciwciał
klasy IgG
Skłonność organizmu do przyspieszonej i bardziej
efektywnej odpowiedzi immunologicznej podczas
ponownego kontaktu z antygenem, nawet po wielu
latach od pierwszego kontaktu.
Hipotezy tłumaczące długotrwałość pamięci
immunologicznej
limfocyty pamięci są długowieczne
antygen wywołujący odpowiedź pierwotną pozostaje przez
długi
okres
związany
na
powierzchni
komórek
dendrytycznych – nieustannie stymulując rozpoznające go
limfocyty
limfocyty pamięci są nieustannie pobudzane przez antygeny
reagujące krzyżowo
Limfocyty B pamięci
powstają w trakcie pierwotnej odpowiedzi immunologicznej
są liczniejsze od limfocytów B dziewiczych
ich
receptory
immunoglobulinowe
mają
większe
powinowactwo do antygenu
mają więcej cząsteczek MHC klasy II
łatwiej ulegają aktywacji
dłużej żyją
Powstawanie limfocytów B pamięci
Limfocyty T pamięci
powstają w trakcie pierwotnej odpowiedzi immunologicznej
ich
receptory
immunoglobulinowe
mają
takie
samo
powinowactwo do antygenu jak receptory dziewiczych
limfocytów T
charakteryzują
się
zwiększoną
ekspresją
cząsteczek
powierzchniowych biorących udział w adhezji do komórek
prezentujących antygen
•
łatwiej ulegają aktywacji
•
szybciej proliferują
•
wydzielają więcej cytokin
Powstawanie limfocytów T pamięci
Istotą odporności zbiorowiskowej jest
zmniejszenie się szans zachorowania osobnika
nieuodpornionego wraz ze wzrostem ilości
osobników uodpornionych w danej populacji
pojęcie to ma zastosowanie jedynie do chorób szerzących
się drogą zakażenia jednych osobników przez innych
próg
odporności
zbiorowiskowej
–
odsetek
osób
uodpornionych w populacji, po osiągnięciu którego liczba
nowych zakażonych zaczyna się zmniejszać