Regulace v imunitním systému Regulace imunitní odpovědi • Uskutečňuje se: – Interakcí složek imunitního systému. – Vlastnostmi a kvantitou antigenu a dalších vnějších aktivačních signálů (PAMP). – Prostřednictvím neuroendokrinních vlivů: inervace orgánů imunitního systému, vlivem hormonů na funkci imunitního systému. Regulace uvnitř imunitního systému • Uskutečňuje se především – Fyzikálními mezibuněčnými interakcemi – účastní se řada aktivačních povrchových molekul přenášejících pozitivní nebo negativní signál. – Prostřednictvím produkce řady cytokinů. Kostimulační molekuly při aktivaci a inhibici T-lymfocytů APC T-lymphocyte Regulace T-lymfocyty • Antagonistický vztah Th1 a Th2 lymfocytů • Různé typy regulačních T-lymfocytů inhibují imunitní reakci, jsou zodpovědné za vrozenou i získanou toleranci. Funkce Th1 and Th2 lymfocytů Žírné buňky Makrofágy Inhibitce Th1 lymfocyt Th2 lymfocyt B lymfocyt Eosinofilní granulocyt T-lymphocyte checkpoints • Stimulační – CD27 (ligand CD70 na APC), – CD28 (Ligand CD80, 86 na APC), – CD40 – exprese na APC, B-ly (ligand CD154 = CD40L na T-ly) , – OX40 – aktivované a pamětové T-ly (ligand OX49L), – GITR - Treg (ligand GITRL – především na APC) • Inhibiční – CTLA-4 exprese na aktivovaných T-ly (ligand CD80,86) , – PD-1 exprese na aktivovaných T-ly (ligand PDL1, PDL2, aktivované makrofágy, granulocyty ) CTLA-4 • Exprimován hlavně na povrchu aktivovaných Th buněk. • Přenáší inhibiční signál na Th buňky. • Obdobně jako ko-stimulační molekula CD28 se váže na CD80 and CD86, (B7-1 and B7-2) • CTLA-4 je možno nalézt i na Treg lymfocytech, může být důležitý pro jejich funkci. • Monoklonální protilátka blokující funkci CTLA-4 – je používání ke „stimulaci“ imunitní odpovědi při imunoterapii některých nádorů. Vazba CTLA-4 na CD80/86 vede k inhibici funkce T-lymfocytů PD-1 (Programmed cell death protein-1) • Exprimován na aktivovaných T-lymfocytech ( též B-lymfocytech, makrofázích) • Vazba na ligandy (PD-L1, PD-L2, exprimovány např. na aktivovaných makrofázích, granulocytech, dendritických buňkách) vede k apoptóze antigen-specifických T-lymfocytů. • Jedná se důležitý check-point v regulaci funkce T-lymfocytů • PD-L1 je exprimován na řadě nádorových buněk. • Monoklonální protilátky proti PD-1 jsou využívány v imunoterapii nádorů. Za výzkum check-pointů imunitní odpovědi a a jejich využití v protinádorové imunoterapii James p Allison – výzkum CTLA4, příprava ipilimumabu, Tasaku Honjo – objev a výzkum PD-1 Regulace protilátkami • Negativní regulace po vazbě protilátky na FcgRII. • C3dg (štěpný produkt C3) vázaný na antigen vazbou na receptor CD21 má pozitivní stimulační efekt na B-lymfocyty. Inhibice B-lymfocytů komplexy antigen-protilátka Antige n Antige n IgG IgG Fc-receptor CD32B(FcR-II) BCR Asociované proteinkinázy Protein fosfatáza AKTIVACE BUNĚČNÁ MEMBRÁNA Cytokiny Cytokiny • Působky, „tkáňové hormony“, hlavní regulátory buněk imunitního systému. • Produkty buněk imunitního systému působící hlavně opět v imunitním systému. • Působí prostřednictvím specifických receptorů. • Účinek autokrinní, parakrinní, endokrinní. • Obvykle krátký biologický poločas • Názvosloví: – IL-1 - IL-38 (?) – Historické názvy: interferony, TNF, CSF.. Schéma typů působení cytokinů na druhé buňky Autokrinní Recepto r Parakrinní Endokrinní Signál Sekrece cytokinu Céva, krevní oběh Cytokiny • Obvykle produkovány různými skupinami buněk, ale často je určitá skupina „hlavním producentem“. • Pleiotropní efekt. • Vytvářejí funkční cytokinovou síť („cytokinová polévka“). • Jeden cytokin má často jak stimulační, tak tlumivý efekt. Při intracelulárním přenosu signálů cytokinů hraje důležitou roli dráha JAK-STAT Římský bůh začátku a konce Janus měl 2 obličeje Funkce cytokinů • Prozánětlivé cytokiny: IL-1, IL-6, TNF-a, IL-18 • Stimulace makrofágů: IFN-g • Stimulace granulocytů: chemokiny (včetně IL-8) • Stimulace T-lymfocytů: IL-2 • Stimulace B- lymfocytů, produkce protilátek: IL-4, IL-5, IL-10, BAFF • Proliferace progenitorových buněk: IL-3, GM-CSF, M-CFS • Negativní regulátory: IL-10, TGFb Interferony (IFN) • Typ I: IFN a, IFN b : jsou produkovány některými buňkami infikovanými viry (hlavně fibroblasty, makrofágy). V cílové buňce inhibují virovou replikaci. • Typ II „Imunní“: IFN g: produkován aktivovanými TH1 buňkami, způsobuje aktivaci makrofágů. Cytokiny v patogenezi chorob • Atopické choroby: tvorbu IgE stimuluje IL-4, IL-13; tvorbu eozinofilů IL-5. • Zánětlivé choroby (revmatické, Crohnova choroba), systémová zánětlivá odpověď při sepsi – patogeneticky nejvýznamnějším prozánětlivým cytokinem je zřejmě TNF-a. • Jsou známy primární imunodeficity v jejichž patogenezi hraje důležitou roli defekt produkce některých cytokinů (IFNg, IL-12). Terapeutické využití cytokinů • IFN-a: protinádorová léčba (malignity lymfatického systému, ca ledvin), léčba hepatitidy B a C • IL-2- protinádorová léčba • GM-CSF- léčba granulocytopenií • IFN-b: léčba sclerosis multiplex • IFN-g: léčba některých imunodeficitů Anticytokinová léčba • Blokáda funkce cytokinů různými mechanismy: – Přímá vazba a blokáda funkce cytokinů. – Látky blokující receptory pro cytokiny. – Solubilní arteficiální receptory vážící cytokiny. • Nejčastěji se jedná o monoklonální protilátky, dále fúzní proteiny, ale může se jednat i o jiné metody přípravy. • Využití: protizánětlivá léčba: namířená proti TNF-a, dále i IL-1, IL-6, IL-17, IL-23.. • Protinádorová léčba – například blokáda receptorů růstových faktorů (např. EGF) Regionalizace imunitního systému Slizniční imunita Regionalizace imunitního systému • Periferní oblasti imunitního systému je možno rozdělit do několika funkčních oblastí jejichž imunitní odpověď má určité odlišné charakteristiky. • Nejtypičtějšími kompartmenty imunitního systému jsou: – Lymfatické uzliny a slezina – Imunitní systém sliznic (MALT) – Kožní imunitní systém Homing lymfocytů • Řízená migrace a usazování se lymfocytů u určitých tkáních imunitního systému. • Je závislá na expresi adhezívních molekul označovaných jako homingové receptory na lymfocytech. • Na endoteliích cílových tkání jsou exprimovány příslušné ligandy pro tyto receptory, označované jako adresiny. High endotelial venules • Specializované venuly, jsou místem kde lymfocyty pronikají z krevního oběhu do stromatu lymfatických uzlin nebo do slizničního imunitního systému. • Jsou na nich adhezivní molekuly umožňující vazbu zejména „naivních“ (panenských) T- lymfocytů. Downloaded from: StudentConsult (on 15 July 2006 09:09 AM) © 2005 Elsevier Cirkulace lymfocytů MALT (Mucous Associated Lymphoid Tissue) • GALT (Gut Associated Lymphod tissue) • BALT (Bronchi Associated Lymphoid Tissue) • Imunitní tkáně systému močového, genitálního, spojivky, středního ucha…. • Prsní žláza SPOLEČNÝ IMUNITNÍ SYSTÉM SLIZNIC Nasopharynx Plíce Prsní žláza Zažívací trakt Genitourinární trakt Vena cava Ductus thoracicus Střevo Tj. stimulace v jedné oblasti MALT vede k odpovědi i v dalších oblastech MALT Mléčná žláza jako součást společného imunitního systému sliznic Lymfatické uzliny Mízovod Krevní oběh Sliznice a žlázy Mléčná žláza Peyerovy plaky Střevo dítěte Střevo matky Imunologické aspekty kojení • IgA – je přítomen zejména v kolostru, méně již v mateřském mléce. IgA se nevstřebává, působí protektivně téměř výhradně v GIT. • Součástí je řada dalších imunoregulačních působků (cytokiny, růstové faktory..). • Obsah baktericidně působících látek - lysozym, laktoferin. • Výrazně snížená koncentrace exogenních potravinových alergenů, nejedná se ale o absolutní nepřítomnost! EXPRESE • enzymy • transplantační antigeny • adhezivní molekuly • receptory pro: mikroby cytokiny polymerní Ig PRODUKCE • cytokiny prozánětlivé růstové faktory chemotaktické • antibiotické peptidy • mediátory INTERAKCE SE SLOŽKAMI ADAPTIVNÍ IMUNITY Epitelové buňky jako integrální součást vrozené imunity na sliznicích Epitelové buňky regulují pohyb a funkční zapojení imunitních buněk Antimikrobní mechanismy na sliznicích Faktor Mechanismus komensální bakterie kompetice s exogenními mikroby, produkce protizánětlivých látek těsné spoje epitelu brání průniku bakterií řasinky zachytávají mikroby mucin zachytává bakterie lysozym zabíjí G+ bakterie (stěny) laktoferin váže železo (inhibice růstu mikrobů) antibiot. peptidy usmrcují bakterie (hlavně b defensiny) sekreční Ig blokují adherenci bakterií k epitelu STŘEVNÍ LYMFATICKÁ TKÁŇ (GALT - Gut Associated Lymphatic Tissue) Organizovaná - Peyerské pláty izolované lymfatické folikuly Dispersní - intraepitelové lymfocyty (IEL) lymfocyty v lamina propria (LPL) Charakteristické rysy GALT • Hlavním imunoglobulinem imunitní odpovědi je IgA. • Existence zvláštních forem lymfocytů, zejména tzv. intraepiteliálních lymfocytů. • Podání antigenu orální cestou vede často k indukci imunitní tolerance. Downloaded from: StudentConsult (on 20 July 2006 11:29 AM) © 2005 Elsevier Tvorba sekrečního IgA Vlastnosti a funkce sekrečního IgA • 1. Odolnost vůči proteolytickým enzymům • 2. Neutralizace toxinů, virů a enzymů • 3. Inhibice adherence mikroorganismů k epiteliím • 4. Zábrana průniku antigenu a mikrobů • 5. Protizánětlivá aktivita kompetitivní vazbou • na antigen (blokace IgG a IgE mediovaných • reakcí) • 6. Intracelulární neutralizace virů v epitelových • buňkách při transportu sIgA (fúze vesiklů • obsahujících sIgA s endosomy obsahujícími • antigen) Buněčné složky specifické imunity v MALT • T-a B- lymfocyty tonsil, Payerských plaků, appendixu. • Plazmatické buňky, zejména v submukóze, jsou zodpovědné za tvorbu IgA. • T-lymfocyty v lamina propria – obvykle CD4+. Jedná se zřejmě o lymfocyty původně aktivované v Payerských plátech které recirkulovaly do lamina propria sliznic. • Intraepiteliální lymfocyty ORÁLNÍ TOLERANCE inhibice systémové imunity následující po perorálním podání antigenu (proteinu) Ustavení tolerance: 5-7 dní po orální aplikaci Trvání: několik měsíců Fyziologicky: tolerance k antigenům potravy Komensální (normální) mikroflora • ~ 1014 bakterií, ~ 1000 druhů ~ 50% nekultivovatelných • složitý ekosystém • součást přirozené imunity sliznic a kůže • vzájemné interakce mikroorganismů kompetice-kolonizační resistence, produkce bakteriocinů … • interakce s makroorganismem: symbiosa, komensalismus, pathogenita, účast v metabolismu hostitele (fysiologické funkce) • modulace imunity Rozmanitost mikroorganismů v lidském těle OTU, operational taxonomic unit. Význam střevní mikrobioty • Zábrana usídlování patogenních mikrobů. • Lokální produkce antimikrobiálních působků. • Stimulace tvorby Treg (Bacteroides fragilis) • Tvorba vitaminů B12, K • Degradace komplexních polysacharidů ( Bacteroides • thetaiotaomicron) • Tvorba a sekrece imunoglobulinů • Regulace hematopoézy • Rozvoj „MALT“ • Maturace imunitního systému • Regulace hematopoézy • Ovlivňování neurohormonálních procesů IMUNITA V ÚSTNÍ DUTINĚ Ústní dutina jako součást slizničního imunitního systému Indukční (imunizace , tolerance) i efektorové schopnosti Sliny: obsahují produkty lokální i systémové imunitní reakce slinné žlázy štěrbinová tekutina Etiopatogenéze chorob ústní dutiny je vázána na lokální systémovou imunitu, na lokální i systémové choroby, na vrozenou i adaptivní imunitu, na buněčné i humorální faktory. SLINY • 750 – 1000 ml/den: parotická žláza 40%, submandibulární 40%, sublinguální 10%, malé slinné žlázy 10%. • Většina IgA dimer, 5-10% monomer. IgA1 : IgA2 = 55: 45 • sIgA : IgG : IgM: = 200 : 2 : 1 • Řada dalších antimikrobiálních složek: lysozym, laktoferin, defensiny a jiné antimikrobiální peptidy, inhibitory proteáz, muciny. • Štěrbinová tekutina (gingival crevicular fluid) se dostává do slin v množství cca 1-2 ml/den, v nichž je naředěna 1:500 – 1:1000. Protilátky zde obsažené pocházejí především z krve. • Proud slin má významný mechanický efekt v odstraňování mikrobů z povrchu sliznice dutiny ústní. • Sliny mohou obsahovat některé viry – EBV, CMV. • Přítomnost specifických protilátek ve slinách je možno použít k diagnostickým účelům – nejznámější je detekce protilátek proti viru HIV. Imunologicky aktivní buňky v ústní dutině • Epitelové buňky(exprese PRR, produkce cytokinů, produkce defensinů). Jsou významnou mechanickou bariérou. Odlučování epitel buněk brání uchycení mikrobů na sliznicích. Podílejí se na transdukci IgA na sliznici. • Lymfocyty T, B, diferencované plasmocyty, • Dendritické buňky (důležité jsou Langerhansovy buňky), makrofágy, neutrofilní, eosinofilní, basofilní leukocyty, mastocyty, buňky NK Downloaded from: StudentConsult (on 18 July 2006 08:13 AM) © 2005 Elsevier Funkce Langerhansových buněk • Sublinguální imunizace indukuje tvorbu protilátek, které jsou prokazatelné ve slinách i v genitálním traktu (orgány MALT) stejně jako k systémové tvorbě protilátek. Imunologie suclus gingivalis • Štěrbinová tekutina (gingival crevicular fluid) se dostává do slin v množství cca 1-2 ml/den, v nichž je naředěna 1:500 – 1:1000. Protilátky zde obsažené pocházejí především z krve. • Důležitou složkou jsou leukocyty přestupující z krve, tyto buňky mají zachovalou schopnost fagocytózy – deficity v počtu a funkci granulocytů vedou k poruše parodontu a těžkým parodontitidám. Waldeyerův okruh • Složen z tonsilla pharyngea, tonsilly tubariae (Gerlachi),tonsilly palatinae, tonsilla lingualis, lymfatická tkáň ve stěně faryngu. • Jsou místem intenzívní imunitní reakce. • Při infekcích se vyvíjí výrazná zánětlivá aktivita. • V dětství často tendence k hypertrofii. ZUBNÍ KAZ • Je považován za nejrozšířenější (infekční) chorobu • Lokalizovaná destrukce zubní tkáně bakteriemi • Etiologie: především Streptococcus mutans (glucosyl transferasa (GTF), surface protein streptococcalantigen I/II (SAI/II) • Možnosti aktivní i pasivní imunizace