Imunitní systém ve zdraví a nemoci Hrazeno z projektu MUNI 3.2.1, realizovaném v rámci Národního plánu obnovy pro oblast vysokých škol pro roky 2022-2024, reg. číslo NPO_MUNI_MSMT-16606/2022. Imunitní systém ve zdraví a nemoci2 Tolerance, autoimunita MVDr. Mgr. Monika Dušková, Ph.D. Imunitní systém ve zdraví a nemoci3 Nezbytnou podmínkou imunitních reakcí je schopnost rozpoznávat vlastní buňky a tkáně. Za fyziologických podmínek vlastní buňky a tkáně jsou imunitním systémem tolerovány. Tolerance se týká především lymfocytů a je realizována na centrální a periferní úrovni. Centrální tolerance: Pro T lymfocyty v thymu, pro B lymfocyty v kostní dřeni Thymus: vlastní molekuly jsou exprimovány na epiteliálních buňkách thymu. pozitivní selekce – kůra thymu zůstanou lymfocyty, jejichž TCR rozpoznává vlastní MHC molekuly prezentující vlastní peptidy. negativní selekce – dřeň thymu zanikají lymfocyty, které rozpoznávají komplex MHC a vlastních peptidů s příliš vysokou afinitou. Zánik lymfocytů, které nevyhovují, se děje apoptózou. Imunitní systém ve zdraví a nemoci4 Chapel Helen a kol.: Základy klinické imunologie, Triton, 6. vydání, 2018 Centrální tolerance – thymus pozitivní (kůra thymu, rozpoznávání vlastních MHC, nízká afinita - apoptóza) negativní (dřeň thymu, rozpoznání MHC s Ag peptidem, vysoká afinita –apoptóza) Imunitní systém ve zdraví a nemoci5 Navozování tolerance v thymu Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Imunitní systém ve zdraví a nemoci6 V thymu se navozuje tolerance na antigeny tkáňově nespecifické, přítomné na všech typech buněk. Na tkáňově specifické antigeny je tolerance slabší a v organismu existují potenciálně autoreaktivní lymfocyty. Periferní tolerance: doplňuje centrální mechanismy, tlumí aktivitu autoreaktivních lymfocytů, důležitá hlavně pro tkáňově specifické antigeny Ignorance: autoantigeny exprimovány v malém množství, není dostatečný signál s aktivaci lymfocytů. Kontinuální nízká stimulace TCR vede k anergii, vysoká a rostoucí naopak) Anergie: autoantigen je lymfocytem rozpoznám, ale chybí kostimulační signál Apoptóza: absence kostimulačních signálů, TNF, FAS ligand na T lymfocytech, po rozpoznání autoantigenu lymfocyty zanikají apoptózou Suprese: potlačení reaktivity lymfocytů jinými mechanismy, např. cytokiny, exprese CTLA-4 (molekula podobná CD28, ale nevede k aktivaci) Imunitní systém ve zdraví a nemoci7 Rozpoznávání antigenu T lymfocyty Interakce mezi Th lymfocytem – APC buňkou Specifická: TCR - Ag fragment na HLA CD4 - HLA II.třídy Kostimulační signály: CD28 - B7.1 (CD86) CD2 - LFA 3 (CD(28) Kostimulační signály spolu s cytokinovým působením a dalšími signály z nespecifické imunity se označují: kontext rozpoznáváníBartůňková a kol.: Imunodeficience, 2. vydání, Grada, 2007 Imunitní systém ve zdraví a nemoci8 Autoimunitní onemocnění Schopnost IS rozpoznávat vlastní molekuly - autoimunitní reaktivita - součást homeostatických mechanismů Je nutná pro: - realizaci imunitní odpovědi - odstraňování starých, poškozených, pozměněných (nádorově transformovaných) buněk Autoimunitní onemocnění: - reaktivita proti vlastním složkám je příliš intenzívní nebo nevhodně načasovaná - překročí rámec fyziologické reaktivity a stává se patologickou - vede k poškození organismu Kritéria autoimunitního onemocnění: - známý autoantigen - detekovatelné protilátky proti němu nebo alespoň klony specifických T lymfocytů - reprodukovatelnost in vivo nebo in vitro … těžko splnitelné… Imunitní systém ve zdraví a nemoci9 Historie poznání autoimunitní problematiky: První zmínky - počátek minulého století – první popis Paul Ehrlich „Horror autotoxicus“ Zformuloval myšlenku: „imunitní systém se normálně zaměřuje na reakci na cizí materiály a má vrozenou tendenci vyhýbat se napadání vlastních tkání. Ale když se tento proces pokazí, imunitní systém může napadnout vlastní tkáně, což vede k autoimunitnímu onemocnění“ 40. – 50. léta: objevena existence autoprotilátek, indukce tolerance 70. léta: objeven HLA systém 80. – 90. léta: popsána síťová reaktivita imunitního systému 90. léta: koncept zánětlivé Th1 a protilátkové dráhy Th2 Přelom tisíciletí: definovány podrobně podtypy lymfocytů, rozvoj biologické léčby využívající monoklonální Ab Imunitní systém ve zdraví a nemoci10 Autoimunitní onemocnění Autoimunitní reakce: - humorální (tvorba IgG a následné cytotoxické mechanismy nebo ukládání imunokomplexů) - buněčné (poškozující zánětlivá reakce s Th1 a Tc lymfocyty, a Mf, podobné oddálené přecitlivosti) Příčiny vzniku: vnitřní příčiny (genetické vlivy, pohlaví, individuální imunologická reaktivita) vlivy prostředí (infekce, výživa, léky, primární onemocnění, stres) U jednovaječných dvojčat výskyt choroby u obou: 25 – 70 %. Nutné spolupůsobení více faktorů Dělení: orgánově specifická a systémová (neostrá hranice), „kaleidoskop autoimunity“ minimálně 70 onemocnění a syndromů Celkový výskyt v populaci cca 5 % Imunitní systém ve zdraví a nemoci11 Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Imunitní systém ve zdraví a nemoci12 • Asociace autoimunitních nemocí MHC (HLA) Vyšší výskyt choroby u jedinců s určitým haplotypem nebo určitou alelou MHC I i II. třídy HLA B27 – Bechtěrevova choroba HLA DR 2 – roztroušená skleróza HLA DR 3 – více různých autoimunitních nemocí HLA DR4 – revmatoidní artritida, diabetes I. Možné příčiny: prezentace určitých peptidů, zvýšena míra experese určitých alel, neznámé? • Polymorfismus genů pro důležité molekuly v IS Geny pro cytokiny – TNF Geny pro molekuly regulující apoptózu • Vliv pohlaví: autoimunitní onemocnění většinou častější u žen Imunitní buňky mají receptory pro pohlavní hormony, vliv kolísajících hladin hormonů, vliv aloimunizace po opakovaných těhotenstvích, porodech, potratech. Vnitřní příčiny autoimunitních onemocnění Imunitní systém ve zdraví a nemoci13 Apoptóza: programovaná buněčná smrt fylogeneticky konzervovaný proces Kaskádovitá aktivace určitých genů, která vede v konečném důsledku k: - hydrolytickému štěpení cytoplazmatických molekul - porušení integrity membrán - zánik buňky cestou formování apoptických tělísek Kdy nastává: genetické poškození, infekce, nádorové procesy, metabolická deprivace buněk, normální ontogeneze, fyzikální faktory, imunologická reakce – plánovitý zánik určitých typů buněk V procesu apoptózy jsou vytvářeny podmínky pro prolomení tolerance vlastních složek a následnou autoimunitní reakci. ACAMP – Apoptotic Cell Asssociated Molecular Pattern – unikátní vzory proteinů, cukrů i lipidů na površích apoptických buněk, resp. tělísek. ACA – Apoptotic Cell Recepror – receptory na imunitních buňkách, které tyto vzory rozpoznávají Imunologická reakce na tyto vzory vede k tvorbě autoprotilátek, které mohou pronikat do normálních buněk a vyhledat zde příslušné terče. https://www.rehabilitace.info/slovnik/apoptoza/#google_vignette Imunitní systém ve zdraví a nemoci14 Vnitřní příčiny autoimunitních onemocnění • Infekce ovlivnuje migrace buněk IS zesiluje expresi kostimulačních signálů a cytokinové působení způsobuje polyklonální aktivaci T lymfocytů moduluje apoptózu Molekulární mimikry: shoda v sekvenci AK nebo prostorové struktuře mezi bílkovinou mikroba a člověka Šíření molekulárních terčů: díky zvýšené míře rozpoznávání se autoimunitní reaktivita rozšiřuje na jiné části proteinů nebo jiné proteiny • Léky, UV záření : pozmění autoantigeny a naruší regulační mechanismy • Stres: aktivace neuroendokrinní regulace Imunitní systém ve zdraví a nemoci15 Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Možné působení infekčních agens na vznik autoimunitních onemocnění Příklady: známé molekulární mimikry hemaglutinin viru chřipky, dřeňový protein adenovirů, některé proteiny viru spalniček Imunitní systém ve zdraví a nemoci16 Autoimunitní onemocnění, příklady • Revmatoidní artritida Onemocnění kloubů - artropatie, symetrická. Artróza x artritida Terč imunopatologické reaktivity: synoviální membrána konkrétní Ag není znám Junqueira a kol.: Základy histologie, H & H, 1997 Chapel Helen a kol.: Základy klinické imunologie, Triton, 6. vydání, 2018 Imunitní systém ve zdraví a nemoci17 Vliv stresových proteinů (mechanická zátěž)? Vliv infekčního činitele? Genetické předpoklady? Relabující – remitující průběh, ale i vážné invalidizace, i mimokloubní komplikace (vaskulitidy, lymfomy, infekce) Asociace HLA DR 4: úsek mezi AK 67 – 74 na β řetězci HLA molekuly podobnost s sekvencí: v glykoproteinu EB viru, nebo hemolyzinu bakterie Proteus aj. Hlavní příčina potíží: eroze chrupavčité výstelky a kostní hmoty proteolytickými enzymy z neutrofilů a fibroblastů) Fáze onemocnění: 1. Tvorba prozánětlivých cytokinů 2. Prezentace autoantigenů v lymf. uzlinách 3. Návrat T a B lymfocytů z výstelky do kloubů a vznik chronického zánětu v synoviální membráně Imunitní systém ve zdraví a nemoci18 Diagnostika: revmatoidní faktor (RF) - protilátky (IgM) proti Fc fragmentu Ig, protilátky proti citrulinovaným peptidům (ACPA, anti-CCP) predikují horší prognózu. Citrulin – aminokyselina, vzniká v ornitinovém cyklu, může vznikat i posttranslační modifikací argininu a je tak součástí bílkovin – kladný vliv na jejich fyzikální vlastnosti, ale může být antigenní!) Léčba: otázka remisí – relapsů…oddálení cílené léčby • Nesteroidní antiflogistika (inhibice metabolismu k. arachidonové), • Imunosupresivní léky (methotrexát - blokace k. listové, kortikoidy) • Biologická léčba – anti TNF terapie – etanercept (receptor pro TNF) , infliximab (MoAb proti TNF) Monoklonální Ab proti proti B lymfocytům, IL-6 a blokátory kostimulačních signálů Působení TNF: Podněcuje tvorbu prozánětlivých cytokinů Stimuluje tvorbu matrixových metaloproteináz v Mf a RKM Aktivuje endotel – přesun imunitních buněk do kloubu Imunitní systém ve zdraví a nemoci19 © Krejsek, Kopecký, Klinická imunologie, 2004 Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Imunitní procesy v patogenezi revmatoidní artritidy Imunitní systém ve zdraví a nemoci20 Zánětlivé neurologické onemocnění, infiltrace lymfocytů do CNS, destrukce myelinových obalů a vláken, ztráta (apoptóza) oligodendrocytů, tvorba PLAKU Projevy: různé dle lokalizace plaků, neurologické poruchy, paralýza, poruchy zraku, koordinace. Začátek: časná dospělost, víc u žen, relabující – remitující průběh Experimentální zvířecí model: parenterální aplikace myelinu geneticky vnímavým zvířatům a přenos na jiné zvíže pomocí aktivovaných T lymfocytů U pacientů s RS v krvi a mozkové tkáni specifické Tc a Th lymfocyty proti MBP (myelinový bazický protein) Příčiny: genetická dispozice HLA-DR2, DR1, DQ1. environmentální faktory, geografický gradient, infekce (virus spalniček). https://www.medimerck.cz/ • Roztroušená skleróza - sclerosis multiplex Imunitní systém ve zdraví a nemoci21 Lokalizace terčových autoantigenů při RS MAG – myelin associated glykoprotein MOG – myelin oligodendrocyte glykoprotein MBP – myelinový bazický protein PLP – proteolipid peptide Možné cílové antigeny u RS Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Léčba: běžná imunosupresiva, interferon β, MOP proti interginu, CD 25, B lymfocytům, glatiramer acetát (Copolymer, Copaxon) – obsadí žlábek v MHC Imunitní systém ve zdraví a nemoci22 • Systémový lupus erythematodes Typický výskyt antinukleárních protilátek různých typů (anti-dsDNA), význam apoptózy, asociace s HLA DR2, DR3 Předpokládaný mechanismus: Infekční podnět, xenobiotika – rozpad buněk – uvolnění jaderných antigenů tvorba antinukleárních protilátek vznik IMK ! ukládání IMK – aktivace komplementu – zánět v postižené oblasti. Příklady ukládání imunokomplexů: • rozhraní dermis – epidermis • pobřišnice, perikard • bazální membrána glomerulů • nervová soustava Imunitní systém ve zdraví a nemoci23 pů nění tek – nět v https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lupusfoto.jpg https://priznaky-projevy.cz/images/priznaky_projevy/jak- se-projevuje-SLE-systemovy-lupus-erythematodes- priznaky-projevy-symptomatomy-3.jpghttps://attra.registry.cz/index.php?pg=diagnozy--systemovy-lupus-erythematosus Imunitní systém ve zdraví a nemoci24 Typicky ženy 20-40 let, výskyt 1 : 2000 Diagnostika komplikovaná: kožní příznaky a kloubní potíže, ne vždy další problémy Léčba: relaps –remise, infekce nebo sluneční záření zhoršuje stav imunosupresiva, monoklonální Ab proti B lymfocytům, snížení množství dsDNA (molekuly, které je dokáží inkorporovat) – experiment zatím Imunitní systém ve zdraví a nemoci25 • Sjögrenův syndrom autoimunitní destrukce buněk exokrinních žláz (slzných a slinných) infiltrace tkáně žláz lymfocyty, produkce cytokinů, zvýšená exprexe MHC II autoprotilátky proti buňkám exokrinních tkání suchost v ústech a dutinách, snížená produkce slz - Schirmerův text silná asociace s haplotypem: HLA A1 B 8 DR3 vyšší exprese genů pro interferony (vrozená imunita) Léčba: většinou symptomatická, hrozí vyšší riziko lymfomu https://www.symptomy.cz/vysetreni/schirmeruv-test Imunitní systém ve zdraví a nemoci26 • Diabetes mellitus I (cukrovka) Diabetes mellitus I: autoimunitní onemocnění, začíná v mladém věku a je častější u mužů, porucha tvorby insulinu Diabetes mellitus II: metabolické onemocnění, spíše ve vyšším věku, snížená citlivost periferních tkání na insulin, tvorba insulinu u pacienta funguje Diabetes mellitus I Destrukce β buněk Langerhansových ostrůvků pankreatu protilátky proti buňkám pankreatických ostrůvků (ICA – islet cells antibodies) typ 1A a 1B (není imunologická reaktivita proti pankreatu) geografický gradient, asociace HLA DR3,DR4, výrazná s HLA DQ β řetězec – pozice 57. aminokyseliny – aspartát působí protektivně. Je ve vazebném místě pro antigen na MHC molekule. Imunitní systém ve zdraví a nemoci27 Větší vliv má buněčná imunita- infiltrát pankreatu obsahuje T lymfocyty, makrofágy, B lymfocyty β buňky pankreatu exprimují MHC II a kostimulační signály – rozpoznávány T lymfocyty Terčový antigen – různé molekuly β buněk (dekarboxyláza kyseliny glutamové GAD, inzulin) Další možní faktory: expozice virovým antigenům (příušnice, kongenitální zarděnky – velké riziko) časná expozice bovinnímu albuminu (kravské mléko)- podobnost s proteinem ICA 69 na β buňkách pankreatu Léčba: substituce insulinem, transplantace pankreatu Komplikace diabetu: neutrofily trpí nedostatkem glukózy a mají sníženou funkci (infekce stafylokoky a mykózy, špatné hojení ran) cévní postižení – ateroskleróza a mikroangiopatie (sítnice a glomeruly ledvin ✞) Imunitní systém ve zdraví a nemoci28 • Antifosfolipidový syndrom Často diagnostikován v souvislosti s opakovanými potraty nebo cévní mozkovou příhodou v mladém věku Žilní a arteriální trombózy, trombocytopenie Přítomnost antifosfolipidových protilátek proti různým fosfolipidům v buněčných membránách (kardiolipinu, fosfatidyletanolaminu, fosfatidylserinu, kyselině fosfatidové) Beta 2 glykoprotein je bílkovina, která se váže na fosfolipidy a může být terčem této autoimunitní reakce. Zejména je beta 2 glykoprotein důležitý pro vazbu antifosfolipidových Ab na trombocyty. Normálně má antikoagulační účinky, vazba antifosfolipidových protilátek tomu brání. Je popsán polymorfismus v genu pro beta 2 glykoprotein (může ovlivňovat vznik a průběh onemocnění). Imunitní systém ve zdraví a nemoci29 IgM (proti bakteriálním fosfolipidům), IgA a IgG – potíže u antifosfolipidového syndromu Reagují s: povrchové struktury trombocytů, endotelových buněk Indukují koagulační proces – trvalá aktivace koagulačního systému Antifosfolipidové protilátky bývají zvýšeny při: • systémových autoimunit • těžších virových infekcí (HIV, hepatitidy, EBV) • bakteriálních a protozoalních infekcí • (Treponema, Borrelia, Mykobaktrie, Toxoplasma) • nádorové bujení • po působení léků Antifosfolipidové protilátky • heterogenní skupina protilátek IgM ale také IgG a IgA • u antifosfolipidového syndromu jsou tyto protilátky namířené proti např. kardiolipinu fosfatidyletanolaminu fosfatidylserinu kyselině fosfatidové Resp. proteinům, které se na tyto fosfolipidy váží (beta 2 glykoprotein, annexin V, protrombín) Beta 2 glykoprotein důležitý pro vazbu antifosfolipidových Ab na trombocyty. Normálně má antikoagulační účinky, vazba protilátek tomu brání. Krejsek, Kopecký, Klinická imunologie, Nucleus HK 2004 Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Imunitní systém ve zdraví a nemoci30 Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Sobotková, Bartůňková: Antibiotická imunosupresiva. Remedia: 18, 3 2008 Chapel Helen a kol.: Základy klinické imunologie, Triton, 6. vydání, 2018 Bartůňková a kol.: Imunodeficience, 2. vydání, Grada, 2007 Toman M a kol.: Veterinární imunologie, Grada, 2000 Použitá literatura a zdroje obrázků: