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 nemoci 2 Transplantační imunita, krevní skupiny MVDr. Mgr. Monika Dušková, Ph.D. Imunitní systém ve zdraví a nemoci 3 Krevní transfúze Empirická pozorování: erytrocyty některých lidí se shlukují (aglutinují), jsou-li smíchány se sérem pocházejícím od některých jiných lidí, ale nikoliv se sérem vlastním. Na povrchu erytrocytů se nacházejí molekuly s antigenními vlastnostmi, schopné vyvolat tvorbu protilátek. Popsáno 24 systémů krevních skupin Antigen (aglutinogen) na erytrocytu, protilátka (aglutinin) v plasmě Systém AB0 1901 Karl Landsteiner - 3 krevní skupiny 1907 Jan Jánský 4 krevní skupiny Rh systém 1940 – Karl Landsteiner Další systémy erytrocytárních antigenů: Kell, Lewis, Duffy a další A, B antigeny jsou běžné u všech mikroorganizmů, proto máme v krvi protilátky Na antigeny, které máme na svých erytrocytech máme navozenou toleranci (jedinec sk A netvoří anti A) ERYTROCYT glykosfingolipid/ glykoprotein Fukóza N-acetylglukosamin galaktóza N-acetylgalaktosamin Skupina A Skupina B H antigen = skupina 0, prekurzor galaktóza https://slideplayer.cz/slide/13511674/ Upraveno Imunitní systém ve zdraví a nemoci 5 Příslušnost ke skupinám AB0 systému určuje přítomnost antigenu (aglutinogenu) A nebo B na erytrocytech a přirozeně se vyskytujících protilátek (aglutininů) anti A a anti B v krevním séru. Protilátky jsou třídy IgM a po kontaktu s příslušným erytrocytem způsobují aglutinaci – shlukování. krevní skupina Aglutinogen na Aglutinin v % zastoupení v erytrocytech plazmě české populaci A A anti B 41,5 B B anti A 14,1 AB A, B - 6,6 0 - anti A, anti B 37,8 Skupinový systém AB0 (Vácha et al., 2004, skripta MU Brno) Imunitní systém ve zdraví a nemoci 6 Ukázka aglutinačního stanovení krevních skupin v jamkách na sklíčku: V jamkách jsou umístěny erytrocyty Do jamek přidají protilátky anti A, anti B (ve sloupcích) Sleduje se aglutinace Anti A Anti B Anti B Anti A Vzorek 1: krevní skupina A - v jamkách s anti A vzniká aglutinát Vzorek 2: krevní skupina B – v jamkách a anti B vzniká aglutinát Vzorek 3: krevní skupina AB: aglutinace nastává s anti A i s anti B Vzorek 4: krevní skupina 0: aglutinace nenastává ani s anti A ani s anti B https://soudni.lf1.cuni.cz/file/5716/Laboratorn%C3%AD%20metody.pdf Rh systém Náhodně objeveno při imunizaci králíků krví opic Macacus rhesus Králíci vytvářeli protilátky, které aglutinovaly lidské krvinky V plasmě nejsou přirozené protilátky, tvoří se až po kontaktu s antigenem na erytrocytech a jsou IgG (při těhotenství Rh- matky s Rh+ plodem) Je to komplex tří antigenů CcDdEe D: Rh+ … 85% (jedinec má na erytrocytech antigen D d: Rh- … 15% (jedinec nemá na erytrocytech antigen D Platí pro bělošskou populaci v Evropě, mimo Evropu Rh- minimální https://motherclub.cz/ Imunitní systém ve zdraví a nemoci 8 Dědičnost krevních skupin Fenotyp - krevní skupina A - Genotyp AA nebo A0 Fenotyp - krevní skupina B - Genotyp BB nebo B0 Fenotyp - krevní skupina AB - Genotyp AB Fenotyp - krevní skupina 0 - Genotyp 00 Rodiče A x A - Dítě - A nebo 0 Rodiče A x B - Dítě - A, B, AB nebo 0 Rodiče B x B - Dítě - B nebo 0 Rodiče A x 0 - Dítě - A nebo 0 Rodiče B x 0 - Dítě - B nebo 0 Rodiče AB x AB - Dítě - A, B nebo AB Rodiče AB x A - Dítě - A, B nebo AB Rodiče AB x B - Dítě - A, B nebo AB Rodiče AB x 0 - Dítě - A nebo B Rodiče 0 x 0 - Dítě - pouze 0 Imunitní systém ve zdraví a nemoci 9 Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Kromě kompatibility v AB0 a Rh systémech je u transfúzí důležitá také minimalizace rizika přenosu patogenů Imunitní systém ve zdraví a nemoci 10 Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Při nekompatibilitě v AB0 a Rh systému hrozí aglutinace a následná destrukce erytrocytů imunitními mechanismy Krevní transfúze ale může mít na imunitní systém také imunomodulační působení. Imunitní systém ve zdraví a nemoci 11 Působení erytrocytů na imunitní systém • Neutralizace chemokinů přes nespecifický Duffy antigen/chemokine receptor • Transport komplexů Ag-Ab na receprot CR1 a transport do sleziny • Regulace/zpomalení pohybu leukocytů v kapilárách • Některé povrchové molekuly mohou sloužit jako receptory pro infekční činitele a ty se mohou skrýt před imunitním systémem • Hemoglobin z erytrocytů je zdrojem železa, které je nutné pro růst baktérií Imunitní systém ve zdraví a nemoci 12 Působení trombocytů na imunitní systém Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Imunitní systém ve zdraví a nemoci 13 Transplantace – přenos tkání nebo orgánů – terapeutické nebo výzkumné účely Základní pojmy: • Dárce (donor) a příjemce (akceptor) • Štěp – transplantovaný orgán nebo tkáň • Rejekce – odvržení (odhojení) štěpu • Reakce štěpu proti hostiteli (graft versus host GvH) – imunitní buňky štěpu reagují proti tkáním příjemce Histokomplatibilita – tkáňová slučitelnost na základě podobnosti antigenů HLA komplexu Typy transplantací z hlediska histokompatibility: • Autologní – v rámci jednoho organismu • Syngenní mezi jedinci inbredního kmene, identickými dvojčaty • Alogenní – mezi geneticky odlišnými jedinci • Xenogenní – mezi jedinci jiných živočišných druhů Orgánové transplantace Imunitní systém ve zdraví a nemoci 14 Historie transpantací Experimenty na zvířatech už před více než 100 lety 1902 – ledviny u psa 1952 – ledviny u člověka 1963 – jater 1967 – srdce 1968 – kostní dřeně V České republice: 1961 – ledviny 1983 – játra 1986 – rozvoj transplantačního programu Nyní 7 transplantačních center, z toho 4 transplantují jen ledviny http://www.kst.cz/ Koordinační středisko transplantací Dárci celkem: zemřelí/žijící 343 (44) Transplantace ledviny 488 (36) Transplantace jater 189 (8) Transplantace srdce 84 Transplantace pankreatu 30 (ostrůvky 5) Transplantace plic 67 Tenké střevo 0 Děloha 0 Počty transplantací V ČR za rok 2023: Imunitní systém ve zdraví a nemoci 15 HLA antigeny Lidské histokompatibilní antigeny byly původně nalezeny na leukocytech, kde jsou vyjádřeny v nejvyšší hustotě. HLA human leukocyte antigen je označení pro hlavní histokompatibilní systém MHC u člověka. Historie: v 50. letech 20. st. objevil francouzský imunolog J. Dausset první antigen tohoto systému. Geny HLA komplexu jsou na krátkém raménku 6. chromosomu, dělí se do tří tříd: HLA I. třídy a zahrnuje lokusy HLA A, HLA B, HLA C HLA II. třídy zahrnuje lokusy HLA DR, HLA DQ, HLA DP Třída III. nemá přímý vztah k histokompatibilitě, kóduje ale důležité imunitní molekuly, např. složky komplementu, TNF = Tumor necrosis factors , HSP = Heat shock proteins a další. Imunitní systém ve zdraví a nemoci 16 HLA antigeny I. třídy se vyskytují na všech jaderných buňkách a trombocytech. HLA antigeny II. třídy se vyskytují na antigen prezentujících buňkách: - monocyty, makrofágy, dendritické buňky, B-lymfocyty a také na aktivovaných T lymfocytech https://www.vovcr.cz/odz/zdrav/187/page10.html Imunitní systém ve zdraví a nemoci 17 Vazba peptidů (antigenních fragmentů) do vazebných míst MHC molekul I a II třídy Funkce MHC molekul: vázat peptidové fragmenty a vystavovat je na svém povrchu pro rozpoznávaní T lymfocyty - antigeny produkované buňkou (MHC I) - antigeny pohlcené buňkou (MHC II) Velikost vazebného místa: MHC I 8 – 10 AK MHC II 15 – 35 AK Význam „vazebného motivu“ Imunitní systém ve zdraví a nemoci 18 Geny HLA patří ke genům s nejvyšším polymorfismem: - každý člověk je z hlediska své kombinace alel jednotlivých lokusů unikátní. V rámci jednotlivých lokusů HLA I i II třídy existují desítky až stovky alelických forem. HLA-A (68), HLA-B (125), HLA-C (44), HLA-DR (95), HLA-DP (46) a HLA-DQ (37) Dědí se kodominantně – jedinec má vždy dvě alely daného lokusu (jednu od otce, druhou od matky) Celá oblast se dědí v bloku jako tzv. haplotyp, sourozenci mají 25 % šanci být HLA identičtí Chapel Helen a kol.: Základy klinické imunologie, Triton, 6. vydání, 2018 Imunitní systém ve zdraví a nemoci 19 Požadavek shody v HLA systému není u všech orgánů stejný. Největší míra shody je nutná u transplantací kostní dřeně. U solidních orgánů je největší míra shody nutná u ledviny, méně u srdce a jater. Míra shody se stanovuje pomocí tzv. typizace HLA: Sérologické metody: k lymfocytům na destičce se přidávají MoAb (dříve séra) proti jednotlivým alelám HLA. Dále se přidá králičí komplement a barvivo. Pokud si HLA a MoAb odpovídá, komplement se aktivuje a naruší lymfocyty, tzn. vstoupí do nich barvivo. Směsné lymfocytární reakce: lymfocyty dárce a příjemce, které se liší v HLA, reagují po smíchání zvýšením proliferace. Jednu populaci lze ozářit – proliferuje pak jen ta druhá. Molekulárně biologické metody: pro jednotlivé molekuly (alely) HLA jsou specifické primery a po PCR jsou namnožené produkty vizualizovány na ELFO. Sekvenační typizování: namnožen a sekvenován je celý polymorfní úsek vyšetřovaných HLA genů a následně porovnán s databází sekvencí známých alel. Imunitní systém ve zdraví a nemoci 20 Imunologické aspekty transplantací Rejekce: odvržení štěpu. Hlavní imunologický problém. IS příjemce reaguje proti tkáni dárce Infekce: pro zvládnutí/tlumení rejekce musí být pacienti po transplantacích léčeni imunosupresivními léky. Tyto léky tlumí imunitní systém, tím snižují riziko rejekce, ale zároveň hrozí vyšší riziko infekčních komplikací Graft versus host reakce GvH – reakce štěpu proti hostiteli: • Specifický problém u transplantací kmenových buněk krvetvorby/kostní dřeně (KD) • Imunitní buňky v KD dárce reagují proti tkáním příjemce • Pacienti před transplantací KD podstupují tzv. myeloablaci (uměle navozený útlum vlastního IS) • GvH reakce může mít akutní nebo chronickou formu • Důležitá co největší shoda v HLA systému Imunitní systém ve zdraví a nemoci 21 Při rejekci je klíčové rozpoznávání dárcových Ag ze štěpu: • přímé: molekuly MHC dárce na dárcových APC buňkách jsou rozpoznávány příjemcovými T lymfocyty • nepřímé: peptidové fragmenty dárcových MHC jsou prezentovány APC buňkami příjemcovým lymfocytům Rozpoznávání je následováno efektorovou fází – imunitní destrukce tkáně štěpu Reakce probíhají ve štěpu i v lymfatických tkáních příjemce Rejekce Chapel Helen a kol.: Základy klinické imunologie, Triton, 6. vydání, 2018 Imunitní systém ve zdraví a nemoci Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Typy rejekce dle průběhu u alo- a xenotransplantací Imunitní systém ve zdraví a nemoci 23 Rizika a časové aspekty rejekce u transplantace ledviny Změny cévy při chronické rejekci Chapel Helen a kol.: Základy klinické imunologie, Triton, 6. vydání, 2018 Imunitní systém ve zdraví a nemoci 24 Pro průběh rejekce je důležité i působení nespecifické imunity a mediátorů zánětu (kontext rozpoznávání) Krejsek, Kopecký: Klinická imunologie, Nucleus HK, 2004 Imunitní systém ve zdraví a nemoci 25 • Ledviny: terminální fáze ledvinného selhání. ABO, HLA I i HLA II se testuje, navíc i stav senzibilizace proti HLA. Hrozí akutní tubulární nekróza a proto nutná dialýza i po operaci. • Játra: ojedinělá imunologická situace (hepatocyty, žlučové cesty a sérové proteiny dárce, Kupfferovy buňky od příjemce. Schopnost vychytávat protilátky z oběhu – menší riziko rejekce. Testuje se AB0, HLA I. • Srdce: shoda v ABO, u HLA není nutná, riziko – zrychlený proces aterosklerózy štěpu, neprojevuje se obvyklou bolestí. • Plíce: cystická fibróza, primární plicní hypertenze, i spolu se srdcem, hrozí obliterující bronchiolitida (fibrotizace) • Pancreas: u diabetiků, i s ledvinou, i samotné ostrůvky • Kožní štěpy: alogenní u popálenin jako dočasná náhrada, autologní po kultivaci a zmnožení buněk, také acelulární dermis u popálenin. • Rohovka: cca 50 let již se dělá, není nutná HLA typizace, nebezpečí vaskularizace Specifika transplantací jednotlivých orgánů Imunitní systém ve zdraví a nemoci 26 Imunosupresivní terapie Kdy je indikována: posttransplantační léčba, autoimunity, hypersenzitivity V transplantologii je používána na tlumení rejekce a je cílena hlavně na lymfocyty Nespecifické postupy: ozařování, thymektomie, splenektomie, plasmaferéza Specifické postupy: léky, které mají působit na určité složky IS, např. na: • migraci buněk • syntézu DNA • tvorbu cytokinů v buňkách • stabilizaci membrán Imunitní systém ve zdraví a nemoci 27 Rozdělení imunosupresiv a příklady 1. Kortikoidy Kortikosteroidy – přirozené, kortikoidy umělé Intracelulární receptory, ovlivnění transkripce genů, protizánětlivý účinek 2. Látky zasahující do metabolismu DNA Inhibují syntézu DNA, působí na dělící se buňky azathioprin, kyselina mykofenolová, cyklofosfamid, metotrexát 3. Látky inhibující buněčné složky imunity Antibiotika houbového původu - cyklosporin (CsA), rapamycin, takrolimus (FK506) Cyklosporin: (přípravek Sandimun) r. 1978 výrazný mezník v transplantologii Imunitní systém ve zdraví a nemoci Inhibuje Ca dependentní signální dráhy související s TCR receptory. Váže se na cyklofilin a tento komplex ve druhém kroku inhibuje kalcineurin. Kalcineurin je fosfatáza, která normálně defosforyluje nukleární faktor aktivovaných T buněk (NFAT) Defosforylací je normálně tento faktor aktivován, vstupuje pak do jádra a reguluje expresi genů pro cytokiny. Cyklosporin zablokováním defosforylace celý proces inhibuje a tlumí produkci příslušných cytokinů hlavně IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IFN gama. Cyklosporin Chapel Helen a kol.: Základy klinické imunologie, Triton, 6. vydání, 2018 Imunitní systém ve zdraví a nemoci 29 4. Protilátky proti T lymfocytům protilátky polyklonální - málo se používají, např. anti D proti Rh faktoru - antithymocytární globulin králičí, koňský proti T lymfocytům protilátky monoklonální – moderní, velký rozvoj nyní (chimerické nebo humanizované) V indikacích: rejekce štěpu, léčba autoimunit, astmatu, hematologických malignit a solidních nádorů Příklady v transplantologii: OKT3 (proti CD3) Daclizumab proti CD 25 (receptor pro IL-2) Alemtuzumab (proti CD 52 na monocytech a lymfocytech) Použitá literatura a zdroje obrázků: 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 Imunitní systém ve zdraví a nemoci