1
Imunitní systém.
Budínská Xenie
2
Otázky k závěrečné zkoušce
̶ 90. Mechanismy nespecifické imunity
̶ 91. Specifická imunita
3
Imunitní systém
̶ Základní koncepce:
̶ ochrana organismu před patogenními mikroorganismy a jejich
toxiny;
̶ autotolerance: rozpoznává vlastní tkáně a buňky;
̶ imunitní dozor (rozpoznává vnitřní škodliviny; odstraňuje staré,
poškozené a zmutované buňky);
̶ antigeny: látky, které imunitní systém rozpoznává a reaguje na ně.
4
5
Fyzikální bariéry
Bariérová obrana:
̶ zahrnují kůži a sliznice dýchacích, močových
a reprodukčních cest;
̶ hlen zachycuje a umožňuje odstranění
mikrobů;
̶ tělesné tekutiny (sliny, hlen, slzy) jsou
nepřátelské pro hodně patogenů;
̶ nízké pH kůže a trávicího systému brání růstu
mnoha bakterií.
6
Mukózní imunitní systém
MALT mucosa associated lymphoid tissue:
̶ GALT (GIT);
̶ BALT (bronchioly);
̶ Peyerovy pláty v distálním úseku ilea;
̶ d-MALT - difúzní lymfatická tkáň (buňky jsou
rozptýleny ve sliznici nebo podsliznici);
̶ o-MALT - organizovaná lymfatická tkáň (buňky
jsou uspořádány v lymfatických folikulech, které
mohou být izolované nebo spojené s tzv.
folikulárními lymfatickými agregáty).
7
8
Hematopoéza
9
Vrozený imunitní systém
̶ already in place
̶ rychlá reakce
̶ nespecifický vzor odpovědi
̶ funkce:
̶ fyzikální bariera
̶ nábor leukocytů (zánět)
̶ protivirová obrana
̶ Součásti systému:
̶ fyzikalní/chemické bariery
̶ fagocytóza (neutrofily, makrofágy, dendritické buňky, žírné buňky, NKC)
̶ systém komplementu
10
Rozpoznávání patogenů
̶ PAMPs (pathogen-associated molecular
patterns):
̶ běžné molekulární vzory typické pro patogeny (např.
bakteriální lipopolysacharidy, manóza, virové nukleové
kyseliny).
̶ DAMPs (damage-associated molecular
proteins):
̶ běžné molekulární vzory nacházející se na povrchu
poškozených nebo mrtvých hostitelských buněk (např.
proteiny tepelného šoku).
̶ Pattern recognition receptory:
̶ receptory na buňkách imunitního systému, které rozpoznávají PAMPs a DAMPs;
̶ receptor + ligand (PAMP nebo DAMP) → aktivace signální dráhy → transkripční faktory → genová
exprese zánětlivých a protivirových produktů → nábor/aktivace imunitních buněk
11
Makrofágy
̶ fagocytární buňka vrozeného imunitního systému;
̶ makrofágy pocházející z monocytů:
̶ monocyty v krvi
̶ dozrávají ve tkáni
̶ CD14+
̶ makrofágy nepocházející z monocytů:
̶ vznikají ve tkáních z embryologických struktur (např. Kupfferovy buňky v játrech, alveolární
makrofágy)
̶ funkce:
̶ fagocytóza buněk určených k likvidac;
̶ APC (exprimují více MHCII): IFN-𝜸 (vylučovaný Th-buňkami a NKC) aktivuje makrofágy;
̶ přímé zabíjení patogenu (rozpoznává PAMP → fagocytóza);
̶ vylučují TNF-ɑ, ROS a NO (přímo ničí patogeny);
̶ podpora angiogeneze a fibrózy.
12
Neutrofily
̶ fagocytující leukocyty
̶ rychlá reakce
̶ krátká životnost
̶ Podněcování zranění:
̶ makrofág rozpozná patogen a vylučuje IL-1 a TNF=>endoteliální buňky exprimují selektin
̶ Rolování:
̶ selektin+selektinový ligand =>zpomalení neutrofilů+rolování=>detekují LPS a exprimují integrin
̶ Adheze:
̶ integrin+ICAM =>zastavuje migraci neutrofilů
̶ Diapedéza:
̶ PMN se vytlačují z vaskulárního prostoru pomocí PECAM-1
̶ Migrace k infekci:
̶ IL-8 spouští migraci PMN do místa infekce a signalizuje zvýšení fagocytózy
13
Systém komplementu
̶ systém bílkovin; součástí vrozeného imunitního systému
̶ funkce:
̶ buněčná lýza(membrane attack complex – MAC)
̶ opsonizace
̶ chemoatrakce
̶ cesty aktivace komplementu:
̶ klasická
̶ alternativní
̶ lektinová
14
Cesty aktivace komplementu
̶ klasická (AB závislá) dráha aktivace komplementu:
̶ IgM/IgG aktivují C1 proteinové komplexy (inaktivace inhibice)
̶ C1 spustí kaskádu, která štěpíC3
̶ alternativní (AB NEzávislá) dráha aktivace komplementu:
̶ spontánní štěpení C3
̶ lektinová dráha aktivace komplementu :
̶ mannose binding lectin (MBL) váže manózu na povrch patogenu
̶ aktivace MASP
̶ MASP štěpí C3
15
Společná cesta
C3 => C3a + C3b
C3b
opsonizace
C3b + proteiny
C5 => C5a + C5b
C3a
Chemoatrakce:
- atrakce
- aktivace
makrofágů
C5b + C6 – 9=>MAC
The membrane attack complex (MAC) je komplex
proteinů, který se obvykle tvoří na povrchu patogenní
buňky. MAC vede k vytvoření pórů, které narušují
buněčnou membránu cílových buněk, což vede k jejich
lýze a smrti..
16
Adaptivní imunitní systém
̶ se vyvíjí jako reakce na patogen (antigen)
̶ specifický (reaguje na konkretní antigen)
̶ různorodé (uznává mnoho antigenů)
̶ imunologická paměť
̶ humorální imunita:
̶ zaměřuje se na extracelulární patogeny v krvi + slizniční sekrety
̶ B-buňky → tvoří protilátky
̶ Buněčná imunita:
̶ cílí na intracelulární patogeny
̶ T-buňky (Cytotoxické T-buňky (CD8+), Helper T-buňky(CD4+)
17
18
Hlavní histokompatibilní komplex
̶ MHC I:
̶ exprimován na jaderních buňkách
̶ endogenní peptidy
̶ uznávaný CD8+ T cells
̶ MHC II:
̶ Exprimován na APCs
̶ exogenní peptidy
̶ uznávaný CD4+ T cells
19
Zrání a selekce T-lymfocytů
̶ Kmenové buňky migrují z kostní dřeně do thymu
̶ Dvojité negativní T-buňky (bez CD4/CD8 označení)
̶ TCR genová přestavba (řetězce β) prostřednictvím
rekombinace VDJ
̶ Dvojitě pozitivní T-buňky (CD4+CD8+ označení)
̶ TCR genová přestavba (řetězce α) prostřednictvím
rekombinace VDJ
* V(D)J Rekombinace je proces, který probíhá ve vyvíjejících se B a T buňkách
a vytváří jedinečné antigen-vázající oblasti protilátek a T buněčných receptorů.
20
Zrání a selekce T-lymfocytů
̶ Pozitivní selekce:
̶ zajišťuje restrikci MHC
̶ umožňuje dozrávání TCR, které mohou
rozpoznávat vlastní MHC;
̶ rozpoznávání MHC I → CD8+
̶ rozpoznávání MHC II → CD4+
̶ žádné rozpoznání → apoptóza
̶ Centrální tolerance (negativní selekce):
̶ zajišťuje, že TCR neinteraguje příliš silně s vlastními MHC
̶ příliš silná interakce→ apoptóza
21
Pomocné T-buňky
̶ Naivní pomocné T buňky (CD4+):
̶ Th1
̶ Th2
̶ Th17
̶ regulační T-buňky
̶ Aktivujte fagocyty a IgE
22
Th1
APC IL-12 a IFN-γ Th1
Makrofágy
+
TKC
IL-2 a IFN-γ
̶ proti intracelulárním patogenům
̶ Th1 jsou spojeny s:
̶ autoimunitním onemocněním
̶ chronickým zánětém
23
Th2
APC IL-4 Th2
eosinofily
+
žírné buňky
+
IgE
+
makrofágy
IL-4 a IL-5
̶ proti helmintům
̶ Th2 jsou spojeny s:
̶ alergickou reakci
24
Th17
Th17
neutrofily
IL-17 a IL-22
̶ proti extracelulárním patogenům
̶ Th17 jsou spojeny s:
̶ psoriazou
̶ revmatoidní artritidou
̶ autoimunitním onemocněním
25
Regulační T-buňky
̶ exprimují CD4 a CD25
̶ potlačjí imunitní odpověď:
̶ eliminate self-reactive T-cells (important for maintaining self-tolerance)
̶ inhibují aktivaci a proliferaci B-buněk
̶ inhibují aktivaci a proliferaci dendritických buněk
̶ inhibují aktivaci a proliferaci makrofágů
̶ IL-2:
̶ ↑ Treg
̶ IL-10 → ↓ makrofágy, dendritické buňky,
expresi MHC II, Th1 produkci cytokinů
̶ IL-35 → ↑ Treg, ↓ makrofágy + pro-inflamační
T-buňky
̶ IL-6:
̶ ↓ Treg
26
Cytotoxické T-buňky
̶ Cytotoxické T-buňky (CD8+)
̶ buňky infikované virem
̶ nádorové buňky
̶ transplantační buňky
̶ Aktivace cytotoxických T-buněk:
̶ Antigen na MHC I infikované buňky
̶ TCR cytotoxické T-buňky se váže na antigen
̶ CD28 na cytotoxických T-buňkách se váže na B7 (CD80/86) na APC
̶ Th1 (podskupina pomocných T-buněk) uvolňují IL-2 → ↑ cytotoxické T-buňky
̶ Perforin vytváří v cílové buňce póry → granzym B vstupuje do buňky →
spouští intracelulární signální kaskádu → vyvolává apoptózu
27
28
Zrání B-buněk
̶ Vývoj B-buněk probíhá v kostní dřeni
̶ Fáze vývoje B-buněk:
̶ hematopoetická kmenová buňka → společná lymfoidní progenitorová buňka → časná pro-B-buňka →
pozdní pro-B-buňka → velká pre-B-buňka → malá pre-B-buňka → nezralá B-buňka → zralá (naivní)
B-buňka
̶ Pozitivní selekce
̶ umožňuje proliferaci B-buněk, které mají silnou afinitu k molekulám MHC
̶ Negativní selekce:
̶ odstranění samoreaktivních B-buněk
̶ nezralé B-buňky migrují do sekundární lymfoidní tkání (lymfatické uzliny,
slezina)
̶ folikulární B-buňky
̶ B-buňky marginální zóny
29
Somatická hypermutace a afinitní maturace
̶ B-buňky procházejí náhodnými mutacemi v B-buněčném
receptoru, což vede ke vzniku nových B-buněk se zvýšenou
afinitou k antigenu a specifitou (afinitní zrání)
̶ Aktivace indukovaná cytidindeaminázou(AID):
̶ přidává bodové mutace (cytosin → uracil) do variabilních oblastí těžkých a lehkých řetězců
(somatická hypermutace);
̶ se také podílí na modifikaci konstantních oblastí BCR (přepínání izotypových tříd)
̶ Imunoglobuliny produkované B-buňkami→ IgD, IgA, IgM, IgG, IgE
30
Struktura imunoglobulinu
̶ 2 identické těžké řetězce
̶ 2 identické lehké řetězce
̶ konstantní oblast (Fc) zůstává u všech protilátek v
dané třídě stejná
̶ Fab fragmenty (oblast vázající fragmenty antigenu)
jsou zodpovědné za rozpoznání a vazbu antigenu;
tvoří "ramena" Y;
̶ variabilní oblast (Fv) je horní část Fab fragmentu; tato
oblast se u různých protilátek liší; obsahuje paratop
(vazebné místo pro antigen)
31
̶ IgM:
̶ je první protilátkou produkovanou aktivovanými naivními B-buňkami
̶ první reakce na časnou infekci
̶ mohou být vázány na povrch buněk nebo vylučovány do krve a lymfy
̶ může aktivovat klasickou cestu komplementu
̶ IgG
̶ je nejhojnějším množstvím v krvi
̶ může přecházet placentou
̶ označuje antigeny (opsonizace)
̶ schopné buněčné cytotoxicity závislé na protilátkách
̶ IgA:
̶ je zodpovědný za slizniční imunitu
̶ vylučují se v trávicím, dýchacím a urogenitálním traktu, nacházejí se ve slinách, slzách a mléce
̶ IgE:
̶ poskytuje ochranu proti helmintům
̶ je zodpovědný za degranulaci žírných buněk
̶ IgD
̶ koexprese s IgM
̶ …