plik

1 |

S t r o n a

MIKROBIOLOGIA I IMMUNOLOGIA, WYKŁAD 1, 21.02.2013

Edward Jenner 1796 r- szczepienie przeciw ospie prawdziwej (I szczepionka)
Ludwik Pasteur- 1885 r.- „szczepienie” przeciwko wściekliźnie (tak naprawdę surowica odpornościowa)

Paul Ehrlich

1908 Nagroda Nobla za pracę nad immunologią

Ilja Miecznikow

Immunologia
Immunitas- odporny; nauka o odporności, nauka o funkcjonowaniu układu odpornościowego

Dlaczego warto poznać mechanizmy funkcjonowania układu odpornościowego?

  Poszerzenie wiedzy ogólnej
  Poznanie patomechanizmu wielu chorób i w konsekwencji bardziej skuteczna terapia
  Stosowanie skutecznej immunomodulacji (immunostymulacja, immunosupresja)

Cechy układu odpornościowego
Teza: układ odpornościowy jest inteligentny

-  Zdolność uczenia się i zapamiętywania
-  Zdolność samoregulacji
-  Zdolność reagowania na bodźce w sposób odpowiedzialny
-  Kilka mechanizmów zamiennych
-  Zdolność tolerancji
-  Pracuje w sposób ciągły całe życie
-  Ma skuteczną strategię działania

Strategia funkcjonowania układu odpornościowego

1.  Niedopuszczenie do wtargnięcia „wroga” do organizmu
2.  Zniszczenie „wroga” przy pomocy mechanizmów obrony wrodzonej
3.  Zniszczenie „wroga” przy pomocy mechanizmów obrony nabytej

UWAGA! Układ odpornościowy popełnia błędy (autoagresja, nadwrażliwość)

Funkcje układu odpornościowego

1.  Obronna
2.  Nadzorcza
3.  Homeostatyczna

Układ odpornościowy

  Struktury anatomiczne
  Komórki
  Czynniki humoralne

2 |

S t r o n a

Struktury anatomiczne układu odpornościowego
Centralne

- Szpik kostny
- Grasica

Obwodowe

-  Grudki limfatyczne
-  Migdałki
-  Wyrostek robaczkowy
-  Węzły chłonne
-  Śledziona
-  Kępki Peyera

GRUDKA



Centrum rozrodcze- jasne przejaśnienie na zdjęciu mikroskopowym, skupisko limfocytów- tutaj
odbywa się właściwa reakcja immunologiczna



95 % limfocytów B



5 % limfocytów T

Tkanka limfatyczna związana z błonami śluzowymi- MALT

  GALT- tkanka limfatyczna przewodu pokarmowego
  BALT- tkanka limfatyczna dróg oddechowych
  NALT- tkanka limfatyczna nosa i gardła

Komórki układu odpornościowego



Limfocyty T, limfocyty B



Granulocyty (neutrofile, eozyno file, bazofile)



Monocyty/ makrofagi



Komórki dendrytyczne



Komórki NK



Komórki tuczne



Komórki nabłonkowe, śródbłonkowe, fibroblasty, płytki krwi

Grasica- limfocyty nabywają kompetencji immunologicznej

 14- 15 r.ż- inwolucja
 Po 18 r.ż- ciało tłuszczowe z pojedynczymi komórkami tkanki grasiczej

Czynniki humoralne

-  Immunoglobuliny
-  Białka układu dopełniacza
-  Cytokiny

Cytokiny- „hormony” układu odpornościowego



Interleukiny



Hemokiny



Interferony

monokiny



Czynniki martwicy nowotworu

limfokiny



Czynniki wzrostu

3 |

S t r o n a

Cytokiny w terapii:

-  IFN-β- w leczeniu stwardnienia rozsianego
-  IFN-γ- w leczeniu przewlekłej białaczki szpikowej; w leczeniu przewlekłego zapalenia wątroby B i C
-  IL-2- w terapii chorób nowotworowych
-  EPO (erytropoetyna) - w leczeniu niedokrwistości

Strategia funkcjonowania układu odpornościowego

1. Niewpuszczenie wroga do organizmu

Bariery anatomiczne i funkcjonalne



Skóra- nabłonek rogowaciejący, złuszczanie komórek, pot, łój, pH



Drogi oddechowe- nabłonek rzęskowy, wydzielina śluzowo- surowicza, kichanie, kaszel



Przewód pokarmowy- błona śluzowa, perystaltyka, kwas solny, flora bakteryjna, ślina



Tkanka limfatyczna błon śluzowych (MALT)

Czynniki humoralne obecne w wydzielinach i płynach ustrojowych

-  Lizozym
-  Immunoglobuliny (sIgA)
-  Laktoferyna
-  Tranferyna
-  Defensyny
-  Interferony
-  Enzymy proteolityczne

2. Obrona wrodzona= nieswoista
3. Obrona nabyta

Charakterystyka odpowiedzi wrodzonej



Bardzo szybka



Wiele mechanizmów działa równolegle



Nieomylna (nie prowadzi do autoagresji)



Bardzo skuteczna



Brak pamięci immunologicznej

Odporność wrodzona

Mechanizmy humoralne

Białka i polipeptydy płynów ustrojowych
Immunoglobuliny (G, A, M)
Interferon
Układ dopełniacza
Białka ostrej fazy

Mechanizmy komórkowe

Komórki NK
Makrofagi
Neutrofile
Komórki tuczne
Eozynofile

Zapalenie

4 |

S t r o n a

Odporność wrodzona rozwija się w 2 etapach:

Rozpoznanie „wroga” (reakcja PAMP-TLR)

II.

Miejscowa kumulacja czynników humoralnych i komórek aktywnych w procesach obrony
wrodzonej

ETAP I

Wzorce molekularne związane z patogenami



PAMP Pathogen associated molecular patterns

Cząsteczki PAMP to:

-  Składniki ściany komórkowej bakterii (LPS, PGN)
-  Formylowane peptydy bakterii
-  Mannany (cukry związane z otoczką grzybów)
-  Bakteryjny DNA
-  Dwuniciowe RNA (rozpoznawanie wirusów)
-  Wydzielanie β- defensyw z komórka nabłonka- natychmiastowe zabicie wroga

TLR- receptory dla PAMP
Toll- like receptors= receptory toll podobne

-  Komórki nabłonka
-  Komórki śródbłonka
-  Komórki tuczne
-  Kardiomiocyty
-  Komórki NK
-  Makrofagi
-  Adipocyty
-  Fibroblasty
-  Limfocyty
-  Granulocyty

Budowa



część zewnątrzkomórkowa i część cytoplazmatyczna (kaskady reakcji)

Obecnie znanych jest 9 cząsteczek TLR



TLR: 1, 2, 4, 5, 6, 10- struktury błonowe ( w błonie komórkowej)



TLR: 3, 7, 8, 9 – receptor wewnątrzcytoplazmatyczny (w błonie lizosomów/ fagolizosomów)

Współpraca
TLR 1+ 2



dimer (heterodimer)

TLR 2+ 6



dimer

TLR 4+ 4



homodimer

Cząsteczka TLR 2



Główna rola w rozpoznawaniu bakterii G(+)



PGN (peptydoglikan), kw. lipotejchojowe (LIGAND)



Lipopeptydy, Zymosan, Mycobacterium,



β- glukany (Candida albicans, Pneumocystis carinii), Aspergillus fumigates, Toxoplasma gondii

Cząsteczka TLR 4



Główna rola w rozpoznawaniu bakterii G(-)



LPS



Trichomonas vaginalis, C.albicans, Aspergillus fumigates,Cryptococcus neoformans

5 |

S t r o n a

Cząsteczka TLR5



Ligand- flagellina (rozpoznawanie rzęsek w bakteriach)

WIRUS

1.  Wniknięcie do komórki, tworzy się fagosom
2.  Fagosom + lizosom
3.  Fagolizosom
4.  Degradacja wirusa
5.  Pozostaje RNA



sygnał dla TLR

6. Synteza i sekrecja INTERFERONÓW

Aktywacja komórek po rozpoznaniu „wroga” w interakcji PAMP- TLR prowadzi do:

1. Wydzielania β- defensyw z komórek nabłonka

NATYCHMIASTOWE ZABICIE „WROGA”

β- defensyny= endogenne antybiotyki (bardzo silne, naturalne, własne)

2. Wydzielanie histaminy, LT, PG i PAF z komórek tucznych

WZROST PRZEPUSZCZALNOŚCI NACZYŃ

3. Wydzielanie cytokin prozapalnych z komórek tucznych, komórek nabłonkowych i komórek

śródbłonka (komórki lokalne)
WZROST EKSPRESJI CZĄSTECZEK ADHEZJI MIĘDZYKOMÓRKOWEJ, CHEMOTAKSJA

4. Napływ komórek z krwi (neutrofile, monocyty, makrofagi), napływ czynników humoralnych (Ig,

składowe dopełniacza) aktywacja neutrofilów i makrofagów do fagocytozy i wytwarzania
reaktywnych form tlenu
FAGOCYTOZA- NISZCZENIE „WROGA” PRZEZ RODNIKI TLENOWE

5. Wydzielanie kolejnych porcji cytokin prozapalnych z komórek tucznych, komórek nabłonka,

komórek śródbłonka, neutrofilów i monocytów/ makrofagów
AMPLIFIKACJA PROCESU

ZAPALENIE

PATOGEN ma PAMP
Komórki nabłonka mają TLR

7 |

S t r o n a

MIKROBIOLOGIA I IMMUNOLOGIA, WYKŁAD 2, 28.02.2013

Odporność wrodzona

Mechanizmy humoralne

Białka i polipeptydy płynów ustrojowych
Immunoglobuliny (G, A, M)
Interferon
Układ dopełniacza
Białka ostrej fazy

Mechanizmy komórkowe

Komórki NK
Makrofagi
Neutrofile
Komórki tuczne
Eozynofile

Cytotoksyczność komórkowa zależna od przeciwciał (ADCC)

 Komórki NK, makrofagi, monocyty, neutrofile, eozyno file, trombocyty, subpopulacje limfocytów T

 Receptor Fc dla immunoglobulin- posiadające receptory komórki mogą zabijać na zasadzie

cytotoksyczności:

- FcγR- IgG (IgG1 i IgG3
- FcεRII- dla IgE (eozynofile, trombocyty, makrofagi) - wiąże immunoglobulinę E

Eliminacja patogenu

Zapalenie

Komórki nabłonkowe

Komórki śródbłonka

Komórki tuczne

β- defensyny

Fagocytoza

WRÓG

PAMP

Cytokiny prozapalne

Hi, LT, PG, PAF

8 |

S t r o n a

Przeciwciała w odporności wrodzone

  Udział w reakcji ADCC
  Udział w aktywacji dopełniacza drogą klasyczną
  Udział w fagocytozie (opsoniny)

Cytokiny prozapalne



IL-1



IL-6



TNF

Cytokiny przeciwzapalne



IL- 10

Strategia funkcjonowania układu odpornościowego

1.  Niedopuszczenie do wtargnięcia „wroga” do organizmu
2.  Zniszczenie „wroga” przy pomocy mechanizmów obrony wrodzonej
3.  Zniszczenie „wroga” przy pomocy mechanizmów obrony nabytej

Cytokiny

-  Regulują przebieg wszystkich procesów immunologicznych, wrodzonych i nabytych
-  Regulują przebieg wielu procesów fizjologicznych i patologicznych
-  Mają zastosowanie w terapii

Neutrofile

Makrofagi

Komórki tuczne

Fagocytoza

Zabice

wewnątrzkomórkowe

IgG

Zabicie

Neutrofile

Makrofagi

Eozynofile

Zabicie

9 |

S t r o n a

Jedna cytokina może być produkowana przez wiele typów komórek.

Dana cytokina może być produkowana przez daną komórkę w odpowiedzi na różne sygnały.

Dany bodziec może indukować syntezę rożnych cytokin

Dana cytokina działa na różne komórki i wywołuje różne efekty- plejotropia

Cytokina 1

Bodziec X

Bodziec Y

Cytokina 1

Bodziec Z

Bodziec X

Cytokina 1

Cytokina 2

Cytokina 3

Cytokina I

Efekt A

Efekt B

Efekt C

10 |

S t r o n a

Różne cytokiny wywołują taki sam efekt- redundancja

Odpowiedź komórki na daną cytokinę zależy od jej stanu czynnościowego

Interleukina 1 [IL-1]
Reguluje przebieg odpowiedzi immunologicznej i reakcji zapalnej
Źródło: monocyty/ makrofagi (+ keratynocyty, chondrocyty, komórki Langerhansa, komórki glejowe,
komórki mezangium, komórki tuczne, komórki śródbłonka, limfocyty B, limfocyty T, astrocyty)

Czynniki indukujące LPS (+ egzotoksyny, peptydoglikany, wirusy, grzyby, IFN-γ, TNF, C5a)

Chemokiny (małe cytokiny)- cytokiny prozapalne
Główna rola chemokin- działanie chemotaktyczne



Neutrofile



Eozynofile



Bazofile



Monocyty



Makrofagi



Komórki tuczne



Limfocyty T



Limfocyty B

Chemokiny regulują ekspresję cząsteczek adhezyjnych i w ten sposób wpływają na kolejność napływu
komórek do miejsca zapalenia

Cytokina 1

Efekt a

Efekt B

Cytokina 2

Cytokina 1

A (spoczynkowa)

Efekt a

(zaktywowana)

Efekt a

11 |

S t r o n a

Odporność wrodzona i nabyta

Odporność wrodzona



Bardzo szybka



Wiele mechanizmóo działa równolegle



Nieomylna (nieprowadzi do autoagresji)



Bardzo skuteczna



Brak pamięci immunologicznej

Odporność nabyta



Rozwija się powoli



Jeden główny mechanizm



Może prowadzić do autoagresji



Niezwykle skuteczna



Jest pamięć immunologiczna

OBRONA NABYTA

Mechanizmy humoralne

- Przeciwciała klas G, M, A, E

Mechanizmy komórkowe

- Limfocyty T (Tc i Th)
- Limfocyty B

Rodzaje odporności nabytej



Odporność humoralna (z udziałem swoistych przeciwciał)



Odporność komórkowa
- Z udziałem limfocytów Tc
- Z udziałem limfocytów Th (późna)

Rozwój odpowiedzi nabytej przebiega z udziałem

  Limfocytów B
  Limfocytów T
  Komórek prezentujących antygen

A kluczową rolę odgrywają:

  Czasteczki MHC klasy I i MHC klasy II
  Receptor TCR limfocytów T
  Receptor BCR limfocytów B

Wszystkie etapy odpowiedzi nabytej regulują cytokiny.

Głowny układ zgodności tkankowej- MHC- prezentują antygen.
Główny układ zgodności tkankowej człowieka- HLA

Bez cząsteczek MHC nie ma odporności nabytej!!

12 |

S t r o n a



Występowanie cząsteczek MHC klasy I- na wszystkich komórkach organizmu.



Występowanie cząsteczek MHC klasy II- komórki dendrytyczne, limfocyty B, makrofagi- komórki
prezentujące antygen APC

Po aktywacji IFN-γ także:



Neutrofile



Monocyty



Komórki tuczne



Komórki nabłonka



Komórki śródbłonka

Struktura cząsteczek MHC klasy I- w błonie plazmatycznej

- Łańcuch ciężki α- ma dwie domeny α

, α

- tworzą miejsce w którym wiążą antygen

- Łańcuch mały, krótki, lekki- β2 mikroglobulina

Struktura cząsteczki MHC klasy II

-  Łańcuch α
-  Łańcuch β
-  Miejsce wiążące antygen- zbudowane z domen α

, β

- Cząsteczki MHC klasy I prezentują peptydy endogenne- białka wirusowe, białka bakterii

wewnątrzkomórkowych, nasze białka cytoplazmatyczne (syntetyzowane wewnątrz naszej komórki)

- Cząsteczki MHC klasy II prezentują peptydy egzogenne- prezentują peptydy syntetyzowane poza

komórką- peptydy bakterii, grzybów chorobotwórczych

Układ HLA człowieka
Cząsteczki układu HLA kodowane są przez ponad 100 genów odznaczających się olbrzymim polimorfizmem



Cząsteczki klasy I- HLA- A, HLA-B, HLA-C



Cząsteczki klasy II- HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR

Powiązania miedzy układem HLA i występowaniem określonych chorób

- Zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa- cząsteczka B27- względne ryzyko zachorowania 90-

krotnie większe

- Reumatoidalne zapalenie stawów- cząsteczka DR4-w zględne ryzyko zachorowania 4- krotnie

większe

Komórki prezentujące antygen

×  Tradycyjnie komórki rpezentyujące natygen (APC) to limfocyty B, komórkid endrytyczne i makrofagi
×  Prezentacja antygenów w kontekście czasteczek MHC klasy I- wszystkie komórki organizmu
×  Prezentacja antygenów w kontekście czasteczek mHC klasy II- limfocyty B, komórki dendrytyczne i

makrofagi oraz neutrofile, monocyty, komórki tuczne, komórki nabłonka, komórki śródbłonka (po
aktywacji IFN-γ

13 |

S t r o n a

Dojrzały limfocyt B

(dziewiczy) +

antygen

(kostymulacja)

Limfocyt B

(pobudzony)

Komórka

plazmatyczna

Limfocyty B

pamięci

LIMFOCYTY B

Powstają w szpiku kostnym- cały ich okres dojrzewania odbywa się w szpiku.

1.  Progenitorowe- B (na tym etapie mają już cząsteczki MHC klasy II, struktura CD19)
2.  Pre-B ( w cytoplazmie pojawia się łańcuch ciężki µ budujący makroglobulinę M)
3.  Niedojrzały limfocyt B (ma receptor komórkowy immunoglobulinę M)
4.  Dojrzały limfocyt (ma MHC klasy II, CD 19, CD21, CD 23, receptor komórkowy monomer

immunoglobuliny M i receptor komórkowy immunoglobuliny D)

Ze szpiku wychodzą na obwód i trafiają i osadzają się w centrach rozrodczych grudek chłonnych (czyli we
wszystkich narządach limfatycznych)!!!!
Drogą naczyń limfatycznych przemieszczają się do innych narządów limfatycznych- limfocyty krążące nie
osiadłe!

Receptor limfocytów B- BCR



Immunoglobulina osadzona w błonie komórkowej



Połączona z systemem przekazywania sygnałów w komórce



Receptor pełniący kluczową rolę w przekazywaniu sygnału i rozwoju odporności nabytej

PROLIFERACJA!!

Limfocyty B pamięci

-  Długo żyją
-  Są liczne
-  Mają więcej czasteczek MHC klasy II
-  Łatwiej ulegają aktywacji

14 |

S t r o n a

LIMFOCYTY T

Jako niedojrzałe komórki- tymocyty- wychodzą ze szpiku i docierają do grasicy w której dojrzewają.
Po nabyciu kompetencji immunologicznej wędrują do centrów rozrodczych grudek limfatycznych.

Dojrzewanie tymocytów w grasicy

Receptor limfocytów T



Zbudowany z łańcucha afa i beta- dwie domeny tworzą część zmienną



Zakotwiczony w błonie plazmatycznej

Grasica- szkołą wyższą dla limfocytów T
W grasicy limfocyty T nabywają kompetencji immunologicznej w trakcie

- Selekcji pozytywnej (+ restrykcja MHC)
- Selekcji negatywnej

Tymocyty

CD4-, CD8-, TCR

γδ

CD4+, CD8+

CD4+, CD8+, TCR

αβ

CD4+, CD8-, TCR

αβ

Limfocyty T CD4+

CD4-, CD8+, TCR

αβ

Limfocyty T CD8+

15 |

S t r o n a

MIKROBIOLOGIA I IMMUNOLOGIA, WYKŁAD 3, 21.03.2013

Selekcja pozytywna
Nauczycielem- korowe komórki nabłonkowate (CD4+, CD8+, TCR+)

1. Nie potrafi rozpoznawać -> „śmierc z zaniedbania”
2. Potrafi rozpoznawać-> restrykcja MHC

a) Lepiej z MHC I (CD8+ Tc) (lepiej rozpoznają antygen, tracą strukturę CD4+)
b) Lepiej z MHC II (CD4+ Th) (lepiej rozpoznają antygen, tracą strukturę CD8+)

Selekcja negatywna
Nauczyciele- komórki dendrytyczne i komórki nabłonkowate (rdzeniowe)

1. CD4+, CD8+ za silne rozpoznanie-> apoptoza
2. CD4+, CD8+ prawidłowe rozpoznanie -> będą wychodzić z fgrasicy na obwód, bo nabyły

komptenecję immunologiczną

Dojrały limfocyt T (dziewiczy) +antygen (kostymulacja)

↓

Limfocyt T (pobudzony

↓ PROLIFERACJA!!

Limfocyt T efektorowy

Limfocyt T pamięci

Subpopulacje limfocytóf Th (CD4+)

Th0

IL- 12; IFNγ

IL-4

Th1

Th2

IL-2

IL-4

IFNγ

IL-5

IL-6

IL-13

Subpopulacje CD4-, CD8-, TCRγδ +

  Ropoznaja antygeny bez udziału czasteczek MHC (w kotekście CD1?)
  Wykazują zdolność  cytotoksyczności komórkowej naturalnej  z udziałem przeciwciał (ADCC)
  Biorą udział w odporności przeciwbakteryjnej, przeciwwirusowej oraz przeciwnowotworowej

Rola lifmocytów Th i Tc

-  Th1- udział w odpowiedzi typu komórkwoego (późnego)
-  Th2- udział w odpowiedzi typu humoralnego (wspomagane limfocytów B)
-  Tc- udział w odpowiedzi typu komórkowego (cytotoksycznego)

16 |

S t r o n a

Etapy rozwoju odporności nabytej

1.  Prezentacja „wroga” w kotekście czasteczek MHC
2.  Przekazaznie informacji o wrogu
3.  Decyzja o kierunku odpowiedzi immunologicznej
4.  Rozwój odpowiedzi nabytej

Ad.1

×  Prezentacja peptydów endogennych- MHC I
×  Prezentacja peptydów egzogennych- MHC II
×  Jeżeli antygen nie będzie zaprezentowany w kontekście MHC I i II to nie będzie odpowiedzi, bo nikt

jej nie rozpozna- nie jest rozwijana odpowiedź nabyta!!

× MUSI BYĆ PREZENTACJA!

× Jedyna metoda leczenia takiego niedoboru odporności to przeszczep szpiku.

Ad.2

×  Przekaz informacji, sygnał I
×  Komórka prezentuje antygen, zawsze i tylko limfocytowi T!
×  Limfocyt T + peptyd + MHC

× Peptyd jest na MHC
× Ale jeszcze nie ma aktywacji limfocytów T.

× Aby doszło do aktywacji limfocytów T musi dojść do kostymulacji.

Kostymulacja
Kooperacja wielu czasteczek błonowych komórek prezentujących antygen i limfocytów T.

Ad.3

17 |

S t r o n a

ODPOWIEDŹ HUMORALNA

Końcowym celem odpowiedzi humoralnej jest wytworzenie swoistych przeciwciał
W rozwoju swoostej odpowiedzi humoralnej współuczestnicząk omórki prezentujące antygen, limfocyty
Th2 oraz limfocytów B ( a w końcowym etapie komórki plazmatyczne)

Indukcja rozwoju odpowiedzi humoralnej

- I sygnał- związanie antygenu oprzez receptory immunoglobulinowe limfocytów B (BCR) i

prezentacja antygenu w kotekście czasteczek MHC klasy II

- II sygnał- wymiana sygnałów (kostymulacja) z limfocytem T CD4+
- III sygnał- oddziaływanie cytokin wydzielanych przez zaktywowany limfocyt Th2

→ Limfocyt B, dojrzały, komptetenty immunologiczne ma receptory BCR- receptory wiążące antygen.

Widzi antygen, powodując lekkie wzbudzenie.

→ Dalej antygen zostaje zaprezentowany przez MHC- II, widziany przez limfocyt CD4+, następnie

dochodzi do kostymulacji, aby zaktywować limfocyt Th2.

→ Zaktywowany limfocyt B i zzaktywowany limfocyt Th, limfocyt T wydziela cytokiny, które

ostatecznie wzbudzają limfocyt B.

Limfocyt B proliferuje następnie przekształca w komórki plazmatyczne, które w obrębie retikulum
produkują duże ilości przeciwciał!

APC

MHC- I

TH1

T CD8+

Odpowiedź komórkowa

z udziałem limfocytów Tc

APC

MHC II

TCD4+

TH2

Odpowiedź

humoralna

Th1

Makrofag

Odpowiedż

komórkowa

późna

18 |

S t r o n a

Cytokiny limfocytów Th2 determinują klasę sytnetyzowanych przeciwciał



„równowaga” Il-4, IL-5, IL-6 i IL-13- synteza przeciwciał klas G i M



„przewaga” IL-4- synteza przeciwciał klasy E (IgE)



„przewaga” IL-5- synteza przeciwciał klasy A (IgA)

Rola swoistych przeciwcial

1. Wiązanie patogenów/ antygenów i tworzenie kompleksów immunologicznych

 małe kompleksy immunologiczne (przewaga antygenu) są usuwane w wątrobie i nerkach
 duże kompleksy immunologiczne (przewaga przeciwciał) są eliminowane przez komórki

żerne

 średnie kompleksy nie są ani fagocytowane ani usuwane- powodują ciężkie choroby,

podstawa nadwrażliwości typu 3 (nie są usuwane bo są za duże, a za małe na fagocytoze)

2. Wiązanie egzotoksyn (neutralizacja egozotksyn)

Przeciwciało neutralizuje egzotoksynę, dlatego nie zniszczy naszych komórek

3. Wiązanie struktur powierzchniowych patogenów warunkujacych ich przyleganie do komórek

gospodarza
Swoiste przeciwciała mogą „oblepić” wirusy, przez co nie przyczepi się do receptora na komó®kach
człowieka.

4. Ułatwianie fagocytozy

Swoiste przeciwciała są opsoninami, ułatwiając fagocytozę

Bakteria, chce nas zaatakować, swoiste przeciwciała zopsonizują bakterie, taka bakteria
zopsoninowana szybciej zostanie zfagocytowana przez komórkę żerną.

5. Aktywacja dopełniacza droga klasyczną

6. Udział w reakcji ADCC

Odpowiedź komórkowa z udziałem limfocytów Tc
Działają na:

1.  Komórki z wirusem
2.  Komórki nowotworowe
3.  Komórki z bakterią

Aktywacja limfocytów Tc spoczynkowych



I sygnał- rozpoznanie antygenu prezentowanego w kontekście MHC I



II sygnał- aktywacja przez aktywowany limfocyt Th (IL-2) praz cytokiny syntetyzowane i wydzielane
przez komórkę prezentującą antygen.

19 |

S t r o n a

Zaktywowany limfocyt Tc (CTL)



Posiada w ziarnistościach perforynę i granzymy



Rozpoznaje „wroga”bez aktywacji i współpracy z limfocytem Th1

Odpowiedź komórkowa swoista z udziałem limfocytów Tc odgrywa wa żą rolę w odporności

przeciwwirusowej, przeciwnowotworowej oraz przeciwbakteryjnej

Odpowiedź komórkowa późna



Jest zawsze reakcją prowadzącą do patologii.



Przebiega z udziałem komórek prezentujacych antygen i limfocytów Th1.



Komórką efektorową jest makrofag.

APC

MHC II

TCR (CD4+)

Th1

TH1

zaktywowany

MHC I

TCR (CD8+)

zaktywowany=

CTL

IL-2

IL-12

IL-15

20 |

S t r o n a

Centralna rola limfocytów Th w odporności nabytej



Uczestniczą w aktywacji limfocytów B w przebiegu odpowiedzi humoralnej (Th2)



Biorą udziałw aktywacji limfocytów Tc i powstaniu limfocytów CTL (Th1)



Biorą udział w rozwoju odpowiedzi komórkowej późnej i powstaniu aktywowanych („gniewnych”)
makrofagów (Th1)

Rola makrofagów w odporności wrodzonej i nabytej



Fagocytoza i zabijanie wewnatrzkomórkowe



Prezentacja antygenów w kontekście mHC-I



Prezentacja antygenów w kontekście MHC- II



Centralna rola w odpowiedzi komórkowej typu późnego

APC

MHC- II

TCR (CD4+)

Th1

Aktywacja

IFN-γ

Makrofag

Fagocytoza, zabijanie

wewnątrzkomórkowe

Cytokiny!!!

21 |

S t r o n a

MIKROBIOLOGIA I IMMUNOLOGIA, WYKŁAD 4, 4.04.2013

Funckje układu odpornościowego

×  Obronna
×  Nadzorcza- układ odpornościowy nadzoruje
×  Homeostatyczna

Funkcja nadzorcza układu odpornościowego
Nadzór immunologiczny

Częstość nowotworów wzrasta u:

  Osób z niedoborami odpornosci
  Osób poddanych przewekłej immunosupresji
  Nosicieli wirusa HIV- charakterystyczny Mięsak Kaposiego

Układ odpornościowy rozpoznaje komórkę patologiczna poprzez:

  Zmienioną ekspresję czasteczek MHC klasy I
  Obecność antygenów zwiazanych z nowotworem (TAA)
  Obecność antygenów nowotworowych swoistych (TSA)(β- katenina)

Antygeny zwiazane z nowotworem (TAA)

×  Antygen karcyno- embrionalny (CEA)- rak jelita grubego (!), rak trzustki, rak żoładka
×  Antygen CA 125- rak jajnika (!), rak trzustki
×  Antygen swoisty dla grucozłu krokowego (PSA)- rak gruczołu krokowego (!)
×  α- fetoproteina (AFP)- rak wątroby (!)

Mechanizmy obronne skierowane przeciwko komórkom nowotworowym

  Komórki NK
  Swoiste przeciwciała anty- TAA
  Limfocyty Tc
  Limfocyty Th1
  Makrofagi
  Neutrofile
  Eozynofile

22 |

S t r o n a

Cechy układu odpornościowego
Teza: układ odpornościowy jest inteligentny

Reakcje nadwrażliwości

×  Nadwrażliwość I- Anafilaktyczna
×  Nadwrażliwość II- Cytotoksyczna
×  Nadwrażliwość III- Kompleksów immunologicznych
×  Nadwrażliwość IV- Komórkowa późna

TAA

APC

MHC I

MHC II +

Th2

pamięci

Przeciwciała

anty- TAA

NK, makrofagi,

eozynofile

Dopełniacz

Makrofagi,

Neutrofile

ADCC

Kompleks MAC

Fagocytoza

lub frustracja

Th1

IL-2

IFN-γ

Makrofagi,

Neutrofile

ROS,

enzymy

Cytokiny

prozapalne,

chemokiny

Napływ komórek

(naciekanie nowotworu)

Komórka

nowotworowa

23 |

S t r o n a

Nadwrażliwość typu I- reakcje anafilaktyczne

×  Astma oskrzelowa
×  Atopowe zapalenie skóry
×  Alergiczny nieżyt nosa
×  Alergiczne zapalenie spojówek
×  Alergia pokarmowa
×  Wstrząs anafilaktyczny

Atopia
Skłonność genetycznie uwarunkowana do tego, że rozwinie się reakcja nadwrażliwości typu I

Czynniki warunkujące wystąpienie chorób alergicznych

 Czynniki genetyczne
 Czynniki środowiskowe

– „Teoria higieniczna”
– Zanieczyszczenie środowiska

Antygeny= alergeny

×  Pyłki drzew, kwiatów, traw
×  Roztocza kurczu domowego, zarodniki grzybów
×  Sierść zwierząt, pióra ptaków
×  Składniki jadów owadów
×  Składniki pokarmów
×  Środki farmakologiczne (hapteny)

W przebiegu reakcji anafilaktycznej biorą udział:

 Komórki tuczne (mastocyty) granulocyty zasadochłonne (bazofile)
 Przeciwciała klasy IgE

Receptorem dla IgE jest receptor komórkowy FC εRI

Th0

Th
2

Th1

B IgE+

APC

Prezentacja antygenu

IL-12, IFNγ

IL-4, IL-13

IL-5

IL-4, IL-13

Plazmocyty

IL-5, IL-6

24 |

S t r o n a

Mediatory i

cytokiny

mastocytów

Preformowane

Syntetyzowane

de novo

Cytokiny

MASTOCYTY

Mediatory preformowane mastocytów

×  Histamina
×  Proteoglikany (heparyna, siarczan chondroityny)
×  Proteazy (tryptaza, chymaza)
×  Metaloproteinazy
×  Cytokiny

Mediatory wtórne mastocytów

× Prostaglandyny (PG) D

, E

×  Leukotrieny (LT)
×  Tromboksany (TX)
×  Czynnik aktywujący płytki (PAF)

Cytokiny syntetyzowany de novo

  Interleukiny (IL): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 13, 16, 18
  Chemokiny
  Inne cytokiny: IFNγ, TNF

Aktywacja mastocytów prowadzi do:

–  Degranulacji i wydzielenia mediatorów prefomowanych (do 6 minut!)
–  Syntezy de novo i wydzielania mediatorów wtórnych (do 30 minut)
–  Syntezy i wydzielania cytokin (do 6 godzin)

Kliniczne objawy fazy wczesnej reakcji alergicznej są efektem oddziaływań

– Histaminy
– LTC

– PGD

–  PAF
–  Il-6
–  TNF

25 |

S t r o n a

Zapalenie alergiczne
Mediatory i cytokiny wydzielane przez komórki tuczne wywierają szereg efektów biologicznych inicjując
proces zapalny
Komórki biorące udział w zapaleniu alergicznym

–  Komórki nabłonka
–  Płytki krwi
–  Eozynofil
–  Th2
–  Neutrofil
–  Monocyt
–  Bazofil
–  Mastocyt
–  Fibroblast
–  Komórki śródbłonka

Reakcje anafilaktoidalne

–  Aktywacja komórek tucznych i/ lub bazofilów bez udziału IgE
–  Składowe dopełniacza C3a i C5a
–  Neuropeptydy (substancja P)

–  Środki farmakologiczne
–  Środki kontrastowe
–  Składniki jadów owadów

Nadwrażliwość II typu- reakcje cytotoksyczna

Mechanizmy reakcji nadwrażliwości typu II



Aktywacja układu dopełniacza drogą klasyczną



Aktywacja komórek NK (reakcja ADCC)



Aktywacja profesjonalnych fagocytów

Choroby uwarunkowane II typem reakcji nadwrażliwości

→ Cytopenie polekowe (niedokrwistość hemolityczna, granulocytopenia, trombocytopenia)

Obcy antygen

(hapten)

Własna komórka

Wlasna struktura

błonowa (receptor)

26 |

S t r o n a

MIKROBIOLOGIA I IMMUNOLOGIA, WYKŁAD 5, 11.04.2013

REAKCJE NADWRAŻLIWOŚCI

×  Nadwrażliwość typu I- anafilaktyczna
×  Nadwrażliwość typu II- cytotoksyczna
×  Nadwrażliwość typu III- Kompleksów immunologicznych
×  Nadwrażliwość typu IV- Komórkowa późna

Nadwrażliwość typu III- kompleksów immunologicznych
Powstaje, bo pojawia się antygen i nasz organizm tworzy swoiste przeciwciała przeciwko temu antygenowi

Gdzie mogą się odkładać kompleksy immunologiczne?

× Na terenie krwi- odkładają się w ścianie naczynia krwionośnego
× W tkankach- indukować będzie proces patologiczny w tkankach

Kompleks immunologiczny

Aktywacja dopełniacza

C3a, C5a

Mastocyty,

bazofile

Neutrofile

HISTAMINA

Inne mediatory

prozapalne

Uwolnienie enzymów

lizosomalnych

Destrukcja tkanki i

miejscowe zapalenie

Agregacja, tworzenie

mikrozakrzepów

Płytki krwi

SEROTONINA

ROZSZERZENIE

NACZYŃ

27 |

S t r o n a

Choroby uwarunkowane III typem reakcji nadwrażliwości

×  Zapalenie naczyń
×  Zapalenie kłębuszków nerkowych
×  Płuco farmera, płuco hodowcy pieczarek, płuco hodowcy gołębi- reakcja nadwrażliwości na czynniki

wziewne, pacjent cały czas wdycha pyłki, tworzą się przeciwciała IgG i IgM przeciwko pyłkom i
tworzą się kompleksy immunologicznej w obrębie tkanki płucnej prowadząc do powolnej dysfunkcji
i procesu zapalnego i do zwłóknienia

Nadwrażliwość typu IV- komórkowa późna

Formy nadwrażliwości typu IV

× Nadwrażliwość kontaktowa
× Nadwrażliwość ziarniniakowa-, jeśli mamy przewlekły stan zapalny wokół korzenia, mogą się

tworzyć ziarniniaki

Nadwrażliwości kontaktowa- kontaktowe zapalenie skóry

×  Kosmetyki
×  Metale i ich stopy
×  Żywice, rozpuszczalniki
×  Materiały (jedwab, wełna i skóra)
×  Substancje pochodzenia roślinnego
×  Środki farmakologiczne
×  Lateks
×  Ostatnio: płyny do dezynfekcji soczewek kontaktowych- na składniki płynu np. na rtęć, która jest

umieszczana, bo ma silne działanie bakteriobójcze

APC

MHC-II

TCR(+CD4)

Th1

Aktywacja

IFN-y

Makrofag

Fagocytoza

Zabijanie wewnątrzkomórkowe

Cytokiny

28 |

S t r o n a

Faza wywołujaca (24- 72 godzin)

Hapten

Nośnik

Komórka

Langerhansa

Th1

Proliferacja

Hapten

Nośnik

Komórka

Langerhansa

Th1

Proliferacja

IFN-y

Makrofag

Keratynocyty

Cytokiny

prozapalne

Klony komórek Th1

zaktywowanych

29 |

S t r o n a

Nadwrażliwość ziarniniakowa

×  Gruźlica
×  Trąd
×  Sarkoidoza
×  Choroba Crohna

AUTOIMMUNIZACJA
Przełamanie tolerancji na własne antygeny

Autoantygeny- struktury błonowe własnych komórek, elementy cytoplazmatyczne i jądra komórkowego,
substancje wytwarzane i wydzielane przez własne komórki

Czynniki „sprzyjające” przełamaniu tolerancji (autoimmunizacji)

1. Czynniki endogenne

–  Cząsteczki MHC
–  Nadprodukcja niektórych cytokin
–  Hormony

2. Czynniki egzogenne:

– Uraz termiczny, fizyczny, zapalny
– Infekcje wirusowe, infekcje bakteryjne

Choroby z autoimmunizacji występują 8 razy częściej u kobiet niż u mężczyzn → hipoteza- choroby
autoimmunizacyjne mają podłoże na hormonach żeńskich

MAKROFAG

Th1

Th1 aktywny

IFN-y

Ziarniniak

Makrofagi +

Komórki nabłonkowate +

Komórki olbrzymie +

Limfocyty (+ fibroblasty)

TNF

30 |

S t r o n a

Mechanizmy efektorowe w chorobach autoimmunizacyjnych

– Humoralne (przeciwciała)
– Komórkowe (Th1, Tc, makrofagi, komórki dendrytyczne)

Podział chorób autoimmunizacyjnych
Biorąc pod uwagę umiejscowienie antygenu choroby autoimmunizacyjne dzielimy na:

× Narządowo- swoiste
× Układowe

Cukrzyca typu I

– Predyspozycje genetyczne, infekcje wirusowe (enterowirusy, retrowirusy, wirus różyczki, wirus

świnki)

–  Reakcje komórkowe (Tc, Th, makrofagi); reakcje humoralne
–  Przeciwciała przeciwko dekarboksylazie kwasu glutaminowego (anty- GAD)
–  Przeciwciała przeciwwyspowe (ICA)
–  Przeciwciała przeciwinsulinowe (IAA)
–  Przeciwciała przeciwko błonowej fosfatazie tyrozyny (anty- IA2)

Choroby autoimmunizacyjne

×  Stwardnienie rozsiane- białka osłonki mielinowej
×  Choroba Gravesa- Basedowa- receptor dla tyreotropiny (TSH)
×  Miastenia- receptor dla acetylocholiny
×  RZS- IgG, kolagen typu II

Niedobory odporności

×  Zwiększona predyspozycja do zakażeń bakteryjnych, wirusowych, grzybiczych i pasożytniczych
×  Zwiększona zapadalność na choroby nowotworowe
×  Zwiększona częstość chorób autoimmunizacyjnych

1. SCID- ciężki złożony niedobór odporności

1: 50 000
Brak lub znaczny niedobór limfocytów T- nie rozwija się żadna odporność nabyta, dziecko umiera w
przeciągu kilku miesięcy, kontakt z jakąkolwiek bakterią czy wirusem jest śmiertelna
Rzadziej brak limfocytów T i B
Jedyna metoda leczenia- przeszczep szpiku

2. Zaburzenia ekspresji cząsteczek MHC („zespół nagich limfocytów”)

Obniżona ekspresja lub brak ekspresji cząsteczek MHC klasy II;
Rzadziej klasy I

Brak cząsteczek MHC- brak prezentacji antygenu- brak rozwoju odporności nabytej

3. CVID- pospolity zmienny niedobór odporności

1: 10 000

Upośledzenie przekazywania sygnału z limfocytów T do limfocytów B

4. Niedobór IgA

1: 500
Zaburzenie przełączania klas w limfocytach B

31 |

S t r o n a

Funkcja obronna układu odpornościowego

Mechanizmy obronne skierowane przeciwko wirusom
Pierwsza linia obrony przeciwwirusowej to bariery anatomiczno-fizjologiczne

Interferony (IFN)
3 typy interferonów

1. Typ I (alfa, beta, epsilon, omega, kappa) - wytwarzane przez komórki dendrytyczne, keratynocyty,

fibroblasty

2. Typ II (gamma; immunologiczny) - wytwarzany przez limfocyty T, komórki NK, makrofagi
3. Typ III

Przeciwwirusowe działanie interferonów

 Hamowanie replikacji wirusa (degradacja wirusowego mRNA oraz blokowanie syntezy białek

wirusa)

  Indukowanie w komórkach niezakażonych stanu „gotowości przeciwwirusowej”
  Wzmaganie aktywności cytotoksycznej komórek NK
  Wzmaganie aktywności cytotoksycznej i fagocytarnej makrofagów
  Zwiększanie ekspresji cząsteczek MHC klasy I i klasy II
  Wzmaganie aktywności cytotoksycznej limfocytów Tc

Mechanizmy wrodzonej obrony przeciwwirusowej

 Komórki NK (wzbudzone IFN) - liza komórki zakażone wirusem w reakcji ADCC
 Dopełniacz (droga klasyczna)- liza komórki zakażonej wirusem

Czynniki aktywujące drogę klasyczną

–  Kompleksy Ag- Ab (IgM i IgG1-3)
–  Niektóre bakterie (E.coli)
–  Niektóre wirusy
–  Białko CRP

Mechanizmy nabytej obrony przeciwwirusowej

Zwiększona ekspresja cząsteczek MHC klasy II (IFN

↓

Prezentacja antygenów wirusowych

↓

Produkcja przeciwciał

Rola przeciwciał w obronie przeciwwirusowej (odporność humoralna)

–  Tworzenie kompleksów z „wolnym” wirusem (efekt: blokowanie wiązania wirusa do komórki)
–  Opsonizacja wirusa i uruchamianie fagocytozy
–  Wiązanie do epitopów wirusa na błonie komórkowej- aktywacja dopełniacza drogą klasyczną
–  Uruchomienie reakcji ADCC

Komórkowe mechanizmy nabytej obrony przecwwirusowej

– Limfocyty Th1 aktywują makrofagi (IFN!) do fagocytozy i cytotoksyczności
– Limfocyty Tc (zwiększona ekspresja cząsteczek MHC klasy I (IFN!))

32 |

S t r o n a

Mechanizmy immunologiczne w obronie przeciwwirusowej

–  Bariery anatomiczne
–  Interferony
–  Mechanizmy odporności wrodzonej (komórki nK< układ dopełniacza, fagocytoza)
–  Mechanizmy odporności nabytej (przeciwciała, limfocyty Th1, limfocyty Tc)

Obrona wirusów przed rozpoznaniem i zniszczeniem

 Zmienność antygenowa
 Hamowanie aktywności interferonów

Mechanizmy obronne skierowane przeciwko bakteriom
Bariery anatomiczne i funkcjonalne!!

–  Skóra- nabłonek rogowaciejący, złuszczanie komórek, pot, łój, pH
–  Drogi oddechowe- nabłonek rzęskowy, wydzielina śluzowo- surowicza, kichanie, kaszel
–  Przewód pokarmowi- błona śluzowa, perystaltyka, kwas solny, flora bakteryjna ślina
–  Tkanka limfatyczna błon śluzowych (MALT)

Bariery anatomiczne i funkcjonalne



Laktoferryna, transferryna



Lizozym



Immunoglobuliny (sIgA!!)



Enzymy proteolityczne



β- defensyny

Mechanizmy obrony wrodzonej



β- defensyny



Faogcytoza i zabijanie wewnątrzkomórkowe



Aktywność układu dopełnaicza (3 drogi)



Zapalenie

Komórki nabłonkowe

Komórki śródbłonka

Komórki tuczne

β- defensyny

Fagocytoza

WRÓG

PAMP

Cytokiny prozapalne

Hi, LT, PG, PAF

Monocyty,

makrofagi

Neutrofile
Eozynofile

↑

przepuszczalności

naczyń

33 |

S t r o n a

Mechanizmy obrony nabytej

– Odporność humoralna- przeciwciała
– Odporność komórkowa- limfocyty Th1 i makrofagi

Rola przeciwciał w obronie przeciwbakteryjnej

  Wiązanie bakterii i tworzenie kompleksów immunologicznych
  Neutralizacja egzotoksyn
  Wiązanie struktur powierzchniowych bakterii i blokowanie wiązania bakterii z komórką
  Opsonizacja- fagocytoza
  Aktywacja układu dopełniacza drogą klasyczną
  Opłaszczanie bakterii i uruchamianie reakcji ADCC

Nabyte mechanizmy komórkowe w obronie przeciwbakteryjnej
Główną rolę odgrywają limfocyty Th1 aktywujące makrofagi do cytotoksyczności i fagocytozy

Mechanizmy obronne skierowane przeciwko grzybom

–  Mechanizmy wrodzone- makrofagi i neutrofile
–  Mechanizmy nabyte- limfocyty Tc i limfocyty Th1
–  Przeciwciała