Molekulární imunologie Termínem „imunita" označujeme všechny mechanismy, které tělo používá při své ochraně proti cizorodým činidlům (mikroorganismům, chemikáliím, alergenům) - tj. antigenům. Historické členění imunitních reakcí: - vrozené - získané Vrozená imunita • nespecifická • nevyužívá paměti Využívá přirozených bariér organismu • fyzikální - kůže, mukózní membrány, kašlový reflex • chemické -pH, trávicí enzymy, vylučované mastné kyseliny • biologické - mikroflóra (zabránění kolonizace vnitřních a vněj ších povrchů patogeny) •Přílišné dávky antibiotik poškozuje mikroflóru - zvýšené nebezpečí infekce některými kvasinkami a bakteriemi. Získaná (adaptivní) imunita • specifická • využívá paměti Využívá specifických ochranných systémů organismu • B-lymfocyty a plasmatické buňky (sekrece protilátek) • T-lymfocyty (sekrece cytokinů, cytotoxicita pro infikované buňky, nádory, cizí tkáně) Ptthngaitt Humoral immunity BüCteris Matures into plasma coll Pla&nna call Q * Matures into ective kilLm-Tcdll Cellular Immunity Helper T cell /i \\ Lymphokinůs Humorální a buněčná imunita Na přítomnost patogenu reaguje imunitní systém třemi typy reakcí: • buňky humorálního systému (B buňky) vylučují protilátky, které se vážou na patogen • buňky buněčného systému (T buňky) mají dvě funkce: - vyvíjejí se v zabiječské buňky a likvidují infikované buňky - pomocné T buňky vylučují lymfokiny a celkově tak stimulují imunitní systém Buněčná imunita -klasifikace leukocytu A. Fagocyty B. Granulocyty C. Lymfocyty D. Cytotoxické buňky A. Fagocyty Funkce: Pohlcují a rozkládají cizorodé částice Hlavní typy fagocytujících buněk: 1. Monocyty (mononukleární fagocyty) 2. Neutrofilní granulocyty (polymorfonukleární neutrofily) 3. Eosinofilní granulocyty Al. Monocyty - volně cirkulují v krvi - Schopny přechodu z krevního řečiště do tkání (změna na makro fágy) - Fagocytující buňky fixované ve tkáních tvoří síť zvanou mononukleární fagocytový systém (dříve zvaný retikuloendoteliální systém) A2. Neutrofily - Laločnaté jádro - Přítomnost granulí - Tvoří 70% všech leukocytu - Důležité pro eliminaci bakteriálních infekcí - Pohybují se krví, v tkáních se rychle rozpadají A3. Eosinofily - Likvidace parazitických červů - Účast na zánětlivých reakcích B. Granulocyty - Neutrofilní, eosinofilní, bazofilní - Zprostředkovávají zánětlivé procesy tím, že uvolňují obsah svých granulí C- Lymfocyty - B-lymfocyty (dozrávají v kostní dřeni) - T-lymfocyty (dozrávají v brzlíku) - Každý lymfocyt má na svém povrchu receptory specifické pro jediný antigen CI. B-lymfocyty • Povrchové receptory mají povahu membránově vázaných protilátek (imunoglobulinů) • Interakce antigénu s receptorem na povrchu B-lymfocytu indukuje jeho dělení a diferenciaci do plasmatických buněk • Plasmatické buňky vylučují velká množství protilátek do krve a tkáňových tekutin • Po navázání protilátky je antigen neutralizován C2. T-lymfocyty • Nesou povrchové receptory zvané TCR • Dělí se do dvou skupin: - Pomocné T buňky (TH) - Cytotoxické T buňky (Tc) TH: - stimulace B buněk k produkci protilátek - stimulace mononukleárních fagocytů k eliminaci patogenu Tc: - eliminace nádorových buněk - eliminace infikovaných buněk D. Cytotoxické buňky • Zabíjejí buňky tím, že produkují lytické enzymy a reaktivní metabolity kyslíku • Cytotoxické schopnosti mají: • Monocyty, makrofágy, neutrofily, eosinofily, Tc buňky • Zabiječské buňky („natural killer cells"): - nemají antigen-specifické receptory - zabíjejí buňky infikované viry a buňky nádorové Rozpustné imunitní faktory -humorální imunita • Dříve pojem humorální imunita zahrnoval imunitu zajištěnou pouze protilátkami • Dnes zahrnuje i další rozpustné faktory, které přispívají k ochraně organismu • Klasifikace rozpustných imunitních faktorů: A. Proteiny akutní fáze B. Cytokiny C. Protilátky A. Proteiny akutní fáze Skupina proteinů plasmy, jejichž koncentrace se během zánětlivého procesu několikanásobně zvyšuje • Globulíny a, ß, y • Protein CRP (C-reactive protein) • komplement • Zvýšení hladiny globulínu oc2 v plazmě signalizuje akutní zánět • Zvýšení globulínu y signalizuje chronické infekce nebo autoimunitní choroby • CRP váže C-protein pneumokoků • Komplement= heterogenní skupina proteinů séra, které přitahují fagocyty (chemotaxe) a lyžují baktérie B. Cytokiny • proteiny, které se uplatňují jako signální molekuly při imunitních reakcích Klasifikace dle producenta: • Lymfokiny - produkovány T-lymfocyty • Monokiny - produkovány mononukleárními fagocyty 3 význame skupiny interferonů: • Interferony • Interleukiny • TNF-aaTGF-ß BI. Interferony • Produkovány během prvních fází virové infekce • Představují první významnou ochranu proti mnoha virům • objeveny v r. 1957 na pokusných zvířatech, která po infekci jedním typem viru získala rezistenci k jinému viru (Alick Isaacs, Jean Lindenmann) Účinky interferonů 1. protivirový účinek - interferon indukuje enzymy, které narušují metabolismus virových nukleových kyselin a tím tvorbu virových proteinů a) protein kináza - inhibice syntézy DNA b) 2-5 oligoadenylátsyntetáza - aktivace endoribonukleázy - degradace virové RNA Účinky interferonů 2. Inhibice růstu buněk - interferon inhibuje přechod buněk z klidového stádia do aktivní proliferace - interferon zpomaluje průchod S-fází cyklu - nejvýraznější antiproliferative účinek má interferon a - inhibice růstu buněk vyvolaná interferonem je důsledkem jeho negativního vlivu na expresi určitých genů, jejichž produkty růst stimuluj í - význam pro protinádorové terapie (inhibice exprese určitých onkogenů a rozklad nádorových buněk zabij ečskými buňkami) - terapeutické využití interferonů limitují nežádoucí vedlejší účinky Účinky interferonů 3. Imunomodulační účinek - inerferon y indukuje zvýšení exprese genů, jejichž produkty se podílejí na sestavování MHC II na povrchu lymfocytů a makrofágů a tím zvýrazňuje jejich cytotoxickou aktivitu - inteferony třídy I mají pozitivní vliv na schopnost B buněk syntetizovat protilátky Klasifikace interferonů • Tři typy: a, ß, y • klasifikace založena na strukturní příbuznosti • typ a je nejpočetnější (více než 20 členů) • typy ß a y maj í j en po j ednom členu • IFN a a ß se shrnují do třídy I (produkovány buňkami infikovanými viry - dominantní j e proti virový účinek) • IFN y je jediným zástupcem třídy II (produkován T-lymfocyty aNK buňkami - dominantní je imunomodulační účinek) Interferon y • aktivuje zabiječské buňky • aktivuje fagocytickou schopnost makrofágů • stimuluje makro fágy k sekreci IL-1 (IL-1 indukuje tvorbu IL-2 u pomocných T buněk) Molekulární mechanismus působení interferonů - vazba interferonů na specifický povrchový receptor - signál o vazbě inteferonu na extracelulární doménu receptoru se přenese do domény orientované dovnitř buňky - vyslán signál, jehož konečným příjemcem jsou transkripční faktory -aktivace transkipce takových genů, které svými produkty potlačují relikaci viru - interferonová signání dráha je přímočará (žádné proteiny G, žádné sekundární messengery) - místo toho speciální druh kináz - Janusovy kinázy Signalizace interferony typu I - interferony I rozeznávají stejné nebo obdobné receptory - vazba interferonu na receptor vede k aktivaci dvou enzymů tyrosin kinázy 2 - Tyk2 a Janus kinázy 1 - JAK1 - tyto kinázy fosforylují tři proteiny: Stati 13, Stát 91, Stát 84 (signal transducers and transcription activators) - fosforylace těchto proteinů způsobuje jejich vzájemnou asociaci a spojení s jedním dalším proteinem - tvorba komplexu, který přímo aktivuje transkripci určitých genů které mají ve svých promotorech „interferon-stimulated response element" Signalizace interferonem třídy II • interferon y se váže na receptor - aktivace dvou Janusových kináz - JAK1 a JAK2 • tyto kinázy fosforylují stejný protein Stát 91, který je napojen na signální dráhu IFNI • fosforylovaný Stát 91 se spojuje s dalším proteinem a s další kopií sebe sama • vzniklý komplex se váže na promotory obsahující "IFN y-activation site" B2. Interleukiny a faktory stimulující tvorbu kolonií • Řídí dělení a diferenciaci mnoha buněčných typů • IL j sou většinou produkovány T-buňkami • CSF jsou obvykle produkovány monocyty a makrofágy CSF = faktor stimulující tvorbu kolonií • stimuluje tvorbu kolonií progenitorových buněk in vitro • jeden faktor obvykle ovlivňuje tvorbu několika typů krevních buněk, ale pro jeden typ je hlavní (např. G-CSF pro kolonie granulocytů) [|ůf](J® p sc M cťu-e lei