Imunitní systém ve zdraví a nemoci Imunitní systém ve zdraví a nemoci2 Zánět doc. RNDr. Milan Číž, Ph.D. Imunitní systém ve zdraví a nemoci3 Zánět Tělo je před poraněním/proniknutím mikroorganismu chráněno fyziologickými a fyzikálními bariérami. • kůže – keratinocyty, pot (promývání, mastné kyseliny) • GI trakt – nízké pH v žaludku, mastné kyseliny, žlučové kyseliny, přirozená střevní mikroflóra • dýchací trubice – řasinky, mukózní pokryv • nosohltan a oko – mukózní pokryv, sliny, lysozym v slzách (hydrolýza peptidoglykanů) Pokud dojde k překonání těchto bariér → zánět, imunitní reakce. Imunitní systém ve zdraví a nemoci4 Zánět Definice: Souhrn imunitních a fyziologických reakcí na porušení integrity organismu, které vedou k lokalizaci poškození, ochraně poškozeného místa a k jeho zhojení. Vznik zánětu: • antigenní podnět (infekční mikroorganismy) • poranění chemickými nebo fyzikálními vlivy • ischemie orgánů a tkání Klasické projevy lokálního zánětu: • rubor = zčervenání • tumor = otok • dolor = bolestivost • calor = zvýšení místní teploty • functio laesa = ztráta funkce Imunitní systém ve zdraví a nemoci5 Zánět Druhy zánětu: • akutní – fyziologická obranná reakce; odezní bez následků a poraněná tkáň se kompletně zhojí • chronický – obvykle patologický; tkáň je do určité míry nahrazována vazivem • sterilní - bez přítomnosti mikroorganismů Imunitní systém ve zdraví a nemoci6 Děje doprovázející zánět • Zvýšení permeability cév, prostup plasmatické tekutiny do extravaskulárního prostoru a otok. • U poranění jako první nastupuje hemokoagulace – zabránění úniku krve. Faktory uvolněné z poškozených buněk aktivují koagulaci. Hlavním principem je přeměna rozpustné bílkoviny fibrinogenu na nerozpustný fibrin. • Aktivace fibrinolytického systému – zabránění šíření srážení krve mimo místa poranění. Při fibrinolýze se z inaktivního plasminogenu vytváří enzym plazmin, který štěpí fibrin na řadu menších polypeptidů, a tím snižuje kompaktnost krevní sraženiny, eventuálně krevní sraženinu částečně rozpouští. • Aktivace kininového systému – aktivovaný koagulační faktor XII působí na prekalikrein, vzniká kalikrein, následně bradykinin, který zvyšuje permeabilitu kapilár. • Zvýšená exprese adhezívních molekul na endoteliu – zachycování fagocytů, později lymfocytů. Imunitní systém ve zdraví a nemoci7 Děje doprovázející zánět • Aktivace komplementového systému. • Aktivace fagocytů. • Ovlivnění místních nervových zakončení (bolest). • Zvýšená syntéza metabolitů kyseliny arachidonové (TX, LT, PG). • Změny regulace teploty (horečka). Je vyvolána stimulací hypotalamového centra prozánětlivými cytokiny. Následně je aktivován tkáňový metabolismus mobilizací osy hypotalamus-hypofýzanadledviny (kůra nadledvin – steroidy, antistresový hormon kortizol). Zvýšená teplota sama zvyšuje metabolismus imunokompetentních buněk. Indukuje se exprese Hsp (Heat Shock Proteins). Ty fungují jako tzv. chaperony – váží se na nově syntetizované polypeptidové řetězce a na intracelulární denaturované proteiny a napomáhají jejich poskládání do nativních konformací. Imunitní systém ve zdraví a nemoci8 Děje doprovázející zánět • Játra vychytávají stopové prvky důležité pro růst bakterií. • Cytokiny produkované v místě zánětu stimulují v játrech produkci proteinů akutní fáze (Creaktivní protein, CRP; komplementové složky C3 a C4; sérový amyloid P, SAP). Imunitní systém ve zdraví a nemoci9 Mechanismy obranného zánětu Imunitní systém ve zdraví a nemoci10 Koagulační kaskáda a kininový systém Imunitní systém ve zdraví a nemoci11 Fagocytóza I. Mečnikov (Nobelova cena 1908) • poprvé použit pojem fagocyt • fagocyty larev mořské hvězdice obklopily třísku; fagocytóza a digesce bakterií makrofágy a PMNS • původ z řeckých slov phagein – jíst, cytos – buňka profesionální fagocyty • neutrofily • monocyty / makrofágy Imunitní systém ve zdraví a nemoci12 Fagocytóza Polymorfonukleární leukocyty (PMNs) = neutrofily • 40-65% všech leukocytů (3-5 x 103 /µl krve) • krátce žijící, v nadbytku v krvi, chybí ve zdravé tkáni • charakteristické jádro • granula a CD66 membránový marker • první obranná linie v boji proti patogenním mikroorganismům • chemotaxe • fagocytóza, intracelulární zabíjení • generování RMK a RMD • degranulace • zánět, poškození tkání Imunitní systém ve zdraví a nemoci13 Fagocytóza Polymorfonukleární leukocyty (PMNs) = neutrofily • primární granula (azurofilní) • charakteristické pro mladé neutrofily • neutrální proteasy - cathepsin G, elastasa, proteinasa 3 • lysozym, defensiny, fosfolipasa A2, myeloperoxidasa • sekundární granula • specifické pro zralé neutrofily • lysozym, NADPH oxidasa, laktoferin, elastasa, kolagenasa • terciární granula (gelatinasová) • na předním konci migrujících fagocytů • gelatinasa (destrukce membrán) • sekreční váčky • reservoár membránových komponent Imunitní systém ve zdraví a nemoci14 Fagocytóza Monocyty / Makrofágy • fagocytóza, zabíjení • obnova tkání • prezentace antigenu pro specifickou im. odpověď • charakteristické jádro a CD14 membránový marker • adherují na plast a sklo • aktivují se působením cytokinů • samy cytokiny produkují • likvidují i maligní a pozměněné vlastní struktury Imunitní systém ve zdraví a nemoci15 Fagocytóza Aktivace fagocytů v zánětu • SOS signály • N-fMLP • PGs, LTs, PAF • Komplement • Prozánětlivé cytokiny • Odpověď fagocytů • chemotaxe • adherence • diapedéza • aktivace • fagocytóza a zabití Receptory na fagocytech • komplementové receptory • Fc receptory • Toll-like receptory • chemotaktické receptory (fMLP) • manózové receptory rozeznávající cukerné struktury na povrchu bakterií a některých virů • scavengerové receptory – rozeznávají acetylované LDL Imunitní systém ve zdraví a nemoci16 Fagocytóza Imunitní systém ve zdraví a nemoci17 Komplementový systém • je složen z různých plasmatických proteinů (~ 30) • ty mezi sebou reagují • opsonizují patogen • indukují zánětlivou odpověď • někoteré komplementové proteiny jsou proteasy, které samotné jsou aktivovány proteolytickým štěpením Imunitní systém ve zdraví a nemoci18 Komplementový systém Komplementová kaskáda může být aktivována jedním ze tří způsobů: • Klasická cesta • iniciována vazbou C1q na • komplex Ab-Ag • povrchové komponenty bakterií (proteiny, polyanionické struktury) • C-reaktivní protein (protein akutní fáze, který se váže na fosfocholinová rezidua bakteriálních polysacharidů) • Lektinová cesta • iniciována vazbou MBL (mannose-binding lectin = sérový protein, jehož koncentrace vzrůstá v průběhu akutní fáze imunitní odpovědi) na povrchové struktury bakterií a virů, které obsahují manózu • Alternativní cesta • iniciována vazbou spontánně aktivovaného C3 na povrch patogenů Imunitní systém ve zdraví a nemoci19 Komplementový systém závislé na Ab nezávislé na Ab Imunitní systém ve zdraví a nemoci20 Komplementový systém Aktivace klasické cesty • C1q je komplex se 6 hlavičkami = vazebné místo C1q je asociováno vždy se 2 molekulami C1r a C1 • vazba na povrch znamená v konečném důsledku aktivaci C1r, následně C1s a štěpení C4 Imunitní systém ve zdraví a nemoci21 Komplementový systém Aktivace lektinové cesty • MBL (mannose binding lectin) připomíná C1 komplex • 6 hlaviček s afinitou pro cukerné struktury povrchu patogenů je asociováno po 2 molekulách MBL-associated serine protease (MASP-1 a MASP-2) • vazba na povrch znamená aktivaci MASP a štěpení C4 MBL Imunitní systém ve zdraví a nemoci22 Komplementový systém Aktivace klasické (i lektinové) cesty C4 → C4a + C4b C1 s C2 → C2a + C2b C1 s C3 → C3a + C3b C4b2 b 1 molekula C4b2b štěpí až 1000 molekul C3 Imunitní systém ve zdraví a nemoci23 Komplementový systém • C4b2b3b z klasické (resp. lektinové) cesty nebo jeho ekvivalent C3b2Bb z alternativní cesty jsou C5 konvertasy C4b2b3b a C3b2Bb = C5 konvertasy C5 se váže na C3b C5 je štěpena C2b nebo Bb Imunitní systém ve zdraví a nemoci24 Komplementový systém Imunitní systém ve zdraví a nemoci25 Komplementový systém Opsonizace a fagocytóza opsonizace navázání fagocytóza komplement bakterie C3b iC3b C4b CR fagocyt Imunitní systém ve zdraví a nemoci26 Děkuji za pozornost