Bílé krvinky – leukocyty Mgr. Gabriela Ambrožová, Ph.D. BFÚ AV ČR, FNUSA-ICRC, ÚEB MU ambrozova@ibp.cz Fyziologie krve 14. 3. 2017 Složení krve Příklady působení cytokinů během hematopoézy Neutrofily • charakteristické zaškrcované jádro • barvitelná granula v cytoplazmě • membránové markery CD11b a CD66b • krátká životnost (řádově hodiny) • v nadbytku v krvi, ve zdravé tkáni chybí Vlastnosti Funkce • phagocytóza, intracelulární zabíjení • produkce reaktivních metabolitů kyslíku a dusíku • zánět • poškození tkání Migrace neutrofilů z krevního řečiště do místa určení Monocyty/makrofágy • charakteristické ledvinové jádro • membránový marker CD14 • delší životnost (v oběhu až 80 dní) • adherence na plast a sklo • aktivace působením cytokinů; samy i cytokiny produkují Vlastnosti Funkce • phagocytóza, intracelulární zabíjení • prezentace antigenu pro specifickou imunitní odpověď • likvidace i maligních a pozměněných vlastních buněk; likvidace imunokoplexů • obnova tkání Polarizace makrofágů do funkčních skupin Fagocyty A. Mechanismy závislé na kyslíku • reaktivní metabolity kyslíku (ROS) = reagují s proteiny, lipidy a jinými biologicky významnými molekulami; základem je aktivace NADPH oxidázy • reaktivní metabolity dusíku (RNS) – základní molekulou oxid dusnatý (NO) B. Mechanismy nezávislé na kyslíku • antimikrobiální enzymy, peptidy, kompetitory – obsaženy v granulích; několik mechanismů účinku: 1. narušují buněčnou stěnu bakterií (např. enzym lysozym; peptid defensin); 2. vyvazují látky nezbytné pro růst bakterií (např. laktoferrin vyvazuje ionty Fe; vitamin B12-vázající protein); 3. podporují transport H+ iontů => acidifikace fagolyzosómu, zvýšení aktivity proteáz Mikrobicidní mechanismy fagocytů Mikrobicidní mechanismy fagocytů NADPH oxidáza • proteinový komplex v cytoplazmatické membráně nebo membráně fagolyzosómu • kyslík přeměňuje na superoxid (O2 ●-), který je zdrojem dalších ROS (např. hydroxylového radikálu, peroxidu vodíku, peroxynitritu) • vysoká reaktivita – radikál – mikrobicidní produkt makrofágů • vazodilatátor, signalizační molekula • silný oxidant a prekursor dalších silných oxidantů: peroxynitrit, chloraminy Oxid dusnatý Vlastnosti a funkce Syntáza oxidu dusnatého (NOS) neuronální (nNOS = NOS1) inducibilní (iNOS = NOS2) epiteliální (eNOS = NOS3) ↑ poškození tkání ↓ endoteliální dysfunkce Deregulace produkce NO rozdílná tkáňová distribuce lokalizace na různých chromozomech Syntéza oxidu dusnatého Receptory na fagocytech • Toll-like receptory (TLR) – rozpoznávají tzv. PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns) = evolučně konzervované struktury na povrchu patogenů (např. lipopolysacharid, LPS, bakterií); důsledkem vazby ligandu na TLR je aktivace transkripčního faktoru NF-κB, což vede k produkci prozánětlivých cytokinů, adhezivních molekul, růstových faktorů aj. • Fc receptory (FcR) – vážou Fc-části konstantní oblasti protilátek; uplatňují se při fagocytóze a při buněčné cytotoxicitě závislé na protilátkách (tzv. ADCC) • komplementové receptory (CR) – specificky rozpoznávají a vážou fragmenty komplementu (např. CR-1 až CR-5 vážou C3b) • chemotaktické receptory – aktivují se chemotaktickými látkami (např. fMLP na povrchu bakterií) • manózové receptory – rozeznávají cukerné struktury na povrchu bakterií a některých virů • scavengerové („zametačské“) receptory – rozeznávají acetylované lipoproteinové částice (např. LDL), cholesterol Na všech buňkách nespecifické imunity je přítomna sada specifických receptorů, jejichž aktivace vede k velmi rychlé imunitní odpovědi. Receptory na buňkách IS v inátní imunitě Zánětlivý proces Role fagocytů v zánětlivém procesu (FBR) Dendritické buňky • jedny z nejúčinnějších APC (MHC I. i II.), schopnost fagocytózy • spojují specifickou a nespecifickou imunitu • nezralé DC – schopnost fagocytózy; v kontaktu s vnějším prostředím (kůže, sliznice) – vyhledání patogenu x autoantigeny → zodpovědné za navození tolerance k Ag tělu vlastním • zralé DC – ztrácí schopnost fagocytózy, prostřednictvím T lymfocytů aktivují specifickou imunitní odpověď T lymfocyty T lymfocyty • TC lymfocyty – CD8+, schopny „usmrtit“ cílovou buňku spuštěním apoptických procesů a cytotoxických mechanismů, reagují na antigeny předkládané APC v souvislosti s HLA I. • TH lymfocyty – CD4+, reagují na antigeny předkládané APC v souvislosti s HLA II. • TH1 lymfocyty – spolupracují s makrofágy a stimulují je k přeměně na aktivované; účastní se regulace zánětu (označovány za zánětlivé); podílí se na přecitlivělosti pozdního typu • TH2 lymfocyty – spolupracují s B lymfocyty; stimulují pomnožení daného klonu B lymfocytů a jejich diferenciaci do plazmatických buněk • Treg lymfocyty ~ TS lymfocyty – nemají typický CD znak, pomáhají regulovat průběh imunitní reakce • NK buňky – hlavní část cytotoxické buněčné imunity, morfologicky lymfocyty, nenesou ale CD3 a řadí se mezi složky přirozené imunity T lymfocyty Cytotoxické T lymfocyty Cytotoxické mechanismy TC • Perforiny a granzymy – v cytoplazmě v cytotoxických granulích • po kontaktu buněk granuly migrují k plasmatické membráně → fúze granulí s membránou → degranulace → perforin tvoří póry 1. póry samy o sobě způsobí smrt cílové buňky 2. skrze póry migrují do cílové buňky granzymy, které aktivují v cílových buňkách kaspázy – indukce apoptózy • Fas-ligand (FasL) – na povrchu TC, váže se na apoptotický receptor Fas → apoptóza • Lymfotoxiny – cytokiny (např. TNF-β) působící podobně jako FasL • heterogenní skupina buněk; nejvíc zastupeny tzv. velké granulární lymfocyty (LGL) • rozeznávají buňky, které mají na svém povrchu abnormálně málo nebo žádný MHC I (nádorové buňky, virem infikované buňky) • nemají antigenně specifické receptory, ale receptory: • způsob zabíjení – podobý jakou cytotoxických T lymfocytů – uvolňují z granulí perforiny a granzymy cílené proti virem-infikovaným buňkám přítomnost MHC I = negativní signál => buňka není lyzována (a) nepřítomnost (málo) MHC I = žádný signál => buňka je zlyzována (b) • aktivační – rozpoznávají povrchové adhezivní molekuly = pozitivní signál • inhibiční – rozpoznávají MHC I molekuly NK buňky TH1 lymfocyty TH2 lymfocyty B lymfocyty Role protilátek v organismu Vlastnosti • charakteristický znak – vysokoafinitní receptor pro IgE (FcεRI) • granula obsahují: histamin (vazodilatace, bronchokonstrikce), serotonin, hydrolytické enzymy, proteoglykany Bazofily/žírné buňky • při nadměrné aktivaci či reakci na neškodné patogeny => alergie, anafylaktický šok • obrana proti parazitům Funkce Bazofily/žírné buňky – přecitlivělost časného typu první kontakt s alergenem (mnohobuněčný parazit) prezentace alergenu a diferenciace TH2; produkce IL-4 (i IL-13 a dalších cytokinů) stimulace B Lymfocytů; IL-4 indukuje isotypový přesmyk a tvorbu IgE IgE se váže na vysokoafinitní receptory žírných buněk (i bazofilů a eosinofilů) další kontakt bazofilů/žírných buněk vybavenými vysokoafinitními Fc receptory s alergenem agregace receptorů = okamžité uvolnění mediátorů (histamin) = okamžitá alergická reakce + tvorba IL-4 žírnými buňkami amplifikace celé reakce; související efekty, např. tvorba a sekrece metabolitů AA (PG, LT, TX) = 2. fáze alergické reakce multivalentní alergen přemostí IgE na povrchu buněk Bazofily/žírné buňky – přecitlivělost časného typu imunopatologické reakce založené na IgE: atopie, anafylaktický šok Eozinofily – obrana proti mnohobuněčným parazitům první kontakt s antigenem parazita diferenciace TH2 lymfocytů a produkce IL-5 stimulace B lymfocytů; tvorba IgE IgE se váže na vysokoafinitní receptory žírných buněk (i bazofilů a eosinofilů) a také „opsonizuje“ parazita další kontakt s parazitem tvorba a sekrece metabolitů AA (PG, LT, TX) = amplifikace reakce diferenciace eosinofilů pod vlivem IL-5 a „snaha“ fagocytovat komplex parazita s IgE, vzhledem k velkému povrchu ale parazita nelze agregace IgE receptorů, uvolnění obsahu granulí „frustrovaná fagocytóza“ = uvolnění obsahu granul extracelulárně (snaha poškodit alespoň povrch patogenu) Mezibuněčná komunikace leukocytů – cytokiny