ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Παθοφυσιολογία Ι

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Παθοφυσιολογία Ι Ανοσολογία - Ρευματολογία Υπεύθυνος μαθήματος: Καθηγητής Παθολογίας/Ρευματολογίας, Αλέξανδρος Α. Δρόσος

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Εισαγωγή στην ανοσολογία

4 Εισαγωγή στην ανοσολογία Το περιβάλλον μας περιέχει μία μεγάλη ποικιλία από λοιμογόνους παράγοντες που προκαλούν διάφορα νοσήματα Ιοί, μικρόβια, βακτήρια, μύκητες, παράσιτα Αν οι μικροοργανισμοί αυτοί πολλαπλασιασθούν ανεξέλεγκτα, τότε προκαλούν βλάβες στο όργανο στόχος πού οδηγούν στην καταστροφή του

5 Λοιμογόνοι παράγοντες Ανοσολογικό σύστημα Σε φυσιολογικά άτομα οι περισσότερες λοιμώξεις διαρκούν λίγο (3-10 ημέρες) και δεν προκαλούν σημαντικές βλάβες Αυτό οφείλεται στο ανοσολογικό μας σύστημα πού «αμύνεται» και «μάχεται» εναντίον των «ξένων εισβολέων» Η «θέση» της φλεγμονής και το «είδος» του παθογόνου αιτίου καθορίζουν την ανοσολογική απάντηση του οργανισμού μας

6 Λοιμογόνοι παράγοντες - Ανοσολογικό σύστημα Αρκετοί μικροοργανισμοί (ιοί-παράσιτα) για να επιβιώσουν και να πολλαπλασιασθούν στον οργανισμό μας χρησιμοποιούν τα ίδια κύτταρα του οργανισμού, δηλαδή τα «παρασιτούν» Έτσι, το ανοσολογικό μας σύστημα θα πρέπει για να εξαλείψει το «ξένο εισβολέα», να εξοντώσει και τα ίδια κύτταρα του οργανισμού μας

7 Ανοσολογικό σύστημα Είναι η άμυνα του οργανισμού μας που μας παρέχει προστασία όταν ο οργανισμό μας εκτεθεί σε κάποιο λοιμογόνο ή ξένο παράγοντα

8 Λειτουργία του ανοσολογικού συστήματος Αναγνώριση του ξένου εισβολέα Καταστροφή και απομάκρυνσή του

9 Αναγνώριση του ξένου εισβολέα Γίνεται μέσω ειδικών υποδοχέων και αισθητήρων από κύτταρα της φυσικής και επίκτητης ανοσίας

10 Υποδοχείς αναγνώρισης αντιγόνων Αισθητήρες (sensors) επιτρέπουν στα κύτταρα να βλέπουν μόρια από βλαπτικούς μικροοργανισμούς Τα μόρια του μέγιστου συστήματος ιστοσυμβατότητας (MHC) και κυρίως τα ανθρώπινα λευκοκυτταρικά αντιγόνα (HLA) Ο υποδοχέας των Τ λεμφοκυττάρων (TCR) Ο υποδοχέας των Β λεμφοκυττάρων (ανοσοσφαιρίνες επιφανείας ή μεμβρανικές)

11 Εξουδετέρωση / Καταστροφή του ξένου εισβολέα (effectors mechanisms) Φαγοκυττάρωση (πολυμορφοπύρηνα, μακροφάγα) Κυτταροτοξικότητα (μακροφάγα, ΝΚ κύτταρα, CD8 + κυτταροτοξικά Τ λεμφοκύτταρα) Αντισώματα

12 Φυσική ή μη ειδική ανοσία

13 Πώς αντιδρά ο οργανισμός μας στον ξένο εισβολέα x παράγοντας Ανθρώπινος οργανισμός Αμυντικοί μηχανισμοί Ανοσολογικό σύστημα Φυσική ή μη ειδική ανοσία Επίκτητη ή ειδική ανοσία

14 Δύο τύποι ανοσολογικής απόκρισης Μη ειδική-φυσική Όλοι οι οργανισμοί Ειδική ή επίκτητη Θηλαστικά Άμεση απάντηση Όψιμη απάντηση Αντιγονοανεξάρτητη Αντιγονοεξαρτώμενη Δεν δημιουργεί μνήμη Επαγωγή κυττάρων μνήμης

15 Ανοσία Φυσική ή μη ειδική Ειδική ή επίκτητη Φυσικοί φραγμοί Δέρμα, βλεννογόνοι Ανοσολογικό σύστημα δέρματος βλεννογόνων Αντισώματα εκκρίσεων Διαλυτοί Συμπλήρωμα Αντισώματα παράγοντες Πρωτεΐνες οξείας φάσης Κύτταρα Φαγοκύτταρα Λεμφοκύτταρα ΝΚ κύτταρα Μεταβιβαστές Κυτταροκίνες Κυτταροκίνες Μακροφάγων Λεμφοκυττάρων Ειδικότητα Όχι Ναι Μνήμη Όχι Ναι

16 Φυσική Ανοσία Μηχανικοί φραγμοί Ισχυρή σύνδεση των επιθηλιακών κυττάρων Ροή αέρα (αεραγωγοί) και υγρών (ούρα) κατά μήκος των επιθηλίων Χημικοί φραγμοί Λιπαρά οξέα (δέρμα) Ένζυμα: λυσοζύμη (σίελος, ιδρώτας, δάκρυα), πεψίνη (έντερο), χαμηλό ph (στομάχι), αντιμικροβιακά πεπτίδια [difensins (έντερο)] Μικροβιακοί φραγμοί Η φυσιολογική χλωρίδα λειτουργεί ανταγωνιστικά με τα παθογόνα σε ό,τι αφορά την προσκόλλησή τους στο επιθήλιο και επιπλέον παράγει αντιμικροβιακές ουσίες (κολισίνες από E. Colli)

17 Μηχανισμοί φυσικής άμυνας Προστατεύουν τον οργανισμό από τα εξωγενή παθογόνα μέχρι να αναπτυχθούν και να δράσουν οι μηχανισμοί της ειδικής ανοσίας Επηρεάζουν την εξέλιξη της ειδικής ανοσολογικής απάντησης Συμμετέχουν στην αντιμετώπιση του αντιγόνου κατά τη δραστική φάση της ειδικής ανοσολογικής απάντησης

18 Κύτταρα φυσικής ανοσίας Κοκκιοκύτταρα Πολυμορφοπύρηνα Ηωσινόφιλα Βασεόφιλα Σιτευτικά κύτταρα Μονοπύρηνα φαγοκύτταρα Μονοκύτταρα Μακροφάγα Δενδριτικά κύτταρα

19 Dendritic cells Most dendritic cells are derived from monocytes They are found in skin epithelium, the respiratory tract, and the gastrointestinal tract They can activate innate immunity They can suppress or activate adaptive immunity

20 Δενδριτικά κύτταρα Το σύστημα των δενδριτικών κυττάρων βρίσκεται στρατηγικά τοποθετημένο επιτηρώντας τους ιστούς Τα δενδριτικά κύτταρα πυροδοτούν και ρυθμίζουν την ανοσιακή απόκριση ανάλογα με τα σήματα που προσβλέπουν από τα μικρόβια και τα κύτταρα που το περιβάλουν

21 Τα δενδριτικά κύτταρα αναγνωρίζουν κοινές μοριακές δομές των παθογόνων (pathogen associated molecular patterns, PAMPs) Τα παθογόνα έχουν κοινά PAMPS π.χ. LPS για τα Gram αρνητικά Παράγονται από τα βακτηρίδια όχι όμως από το ξενιστή Τα PAMPS δίνουν την ικανότητα στο ανοσιακό σύστημα να αναγνωρίζει τον εαυτό από το ξένο

22 Αισθητήρες (sensors) Toll-like receptors (TLRs) Retinoid acid inducible gene (RIG1) like receptors (RLRs) Nucleotide binding and oligomerization domain (NOD) like receptors (NLRs) Η ενεργοποίηση του κυττάρου από τους παραπάνω αισθητήρες έχει σαν αποτέλεσμα την παραγωγή προφλεγμονωδών κυτταροκινών όπως: INF-α, INF-β, TNFα, Pro-IL-1β, που συμβάλλουν στην καταστολή της λοίμωξης ή της φλεγμονής

23 Οι υποδοχείς TLRs και NLRs αναγνωρίζουν ουσίες Παθογόνων (pathogen associated molecular patterns, PAMPs) Σήματα κινδύνου από τον ξενιστή (stress associated molecular patterns, SAMPs) DNA, RNA, ουρικό οξύ, πυροφωσφορικό οξύ, ΑΤΡ, πρωτεΐνες θερμικού stress, ιστονικές πρωτεΐνες Το ανοσιακό σύστημα έχει αισθητήρες όχι μόνο για τα μικρόβια αλλά γενικότερα για τη βλάβη: PAMPs + SAMPs = DAMPs (Damage AMPs )

24 Αισθητήρες: λειτουργία Επιτήρηση στον ενδοκυττάριο και εξωκυττάριο χώρο βρίσκονται είτε στον ενδοκυττάριο και εξωκυττάριο χώρο είτε στην κυτταρική μεμβράνη Κυτταρική μεμβράνη: TLRs (μεταγραφή γονιδίων της φλεγμονής) Ενδοκυττάρια: NLR (ωρίμανση/απέκκριση προσχηματισμένων φλεγμονωδών κυτταροκινών) Εξωκυττάρια: συμπλήρωμα (οψωνοποίηση)

25 AIM=absent in melanoma 2;AP-1=activator protein 1; IRFs=interferon regulatory factors; MDAs=melanoma differentiation-associated gene 5; NLRP=NLR with a pyrin domain Theophilopoulos AN, et al. Nat Rev Rheumatol 2010;6:146-56

26 TLRs are an essential component of innate immunity Conserved membrane receptors Expressed by both immune and non-immune cells Myd88/NF-kB IFNF-α

27 At least 11 TLRs have been so far identified in mammals, with each one of them recognizing unique molecular patterns of different classes of pathogens as well as endogenous ligands

28

29 The signaling pathway of Toll-like receptors Medzhitov R and Janeway C. N Engl J Med 2000;343:338-44

30 NLR activation

31 Στενή συνεργασία TLRs - NLRs TLRs προκαλούν: Priming (σύνθεση pro-il 1b) Αυξημένη σύνθεση NALP3 στα μονοκύτταρα/μακροφάγα και δενδριτικά κύτταρα

32 Φλεγμονόσωμα Ενδοκυττάριο σύμπλεγμα πρωτεινών που ανευρίσκεται στα μακροφάγα και τα ουδετερόφιλα. Όταν ενεργοποιηθεί, ενεργοποιεί την κασπάση - 1 και εκλύει ιντερλευκίνη - 1 Ενεργοποιείται από τους ΝOD like receptors (NLRs)

33 Inflammasome The NALP1 and NALP2 inflammasomes, both located in the cytoplasm, detect intracellular infection and cooperate with tole-like receptor-mediated pathways to induce a rapid and appropriate response to invanding pathogens and genotoxic stress

34 Inflammasome: Multiprotein complexes within neutrophils and macrophages (but also on detritic cells, B cells, T cells) Three types NALP1,2,3 The effector protein is a caspase that activates pro-inflammatory cytocines like IL-1β and IL-18

35 Innate recognition of intracellular bacteria

36 Πολυμορφοπύρηνα κοκκιοκύτταρα Αντιπροσωπεύουν το 60-70% των κυκλοφορούντων λευκοκυττάρων Έχουν διάρκεια ζωής 2-3 ημέρες Διακρίνονται σε ουδετερόφιλα, ηωσινόφιλα και βασεόφιλα ανάλογα με τη χρώση των κοκκίων που περιέχουν Τα κοκκία διακρίνονται σε πρωτοπαθή, πλούσια σε πρωτεολυτικά ένζυμα (υδρολάση, μυελοπεροξειδάση, κλπ) και δευτεροπαθή (λακτοφερίνη) Κύρια δράση τους είναι η φαγοκυττάρωση

37 Ιδιότητες ουδετεροφίλων Κύτταρο φλεγμονής-μη ειδική ανοσία Γρήγορη απόκριση, φτάνουν πρώτα στον τόπο της βλάβης Πιο δραστικά από τα μακροφάγα στην καταστροφή βακτηριδίων Μικρός χρόνος ζωής (1-2 ημέρες)

38 PMN (polymorphonuclear neutrophil)

39 Basophil (& PMN)

40 Eosinophils Courtesy Dr. M. Samoszuk

41 Δείκτες επιφανείας κοκκιοκυττάρων Υποδοχείς για το συμπλήρωμα (C5αR, CR1, CR3) Υποδοχείς για ανοσοσφαιρίνες (FcγRΙΙ, FcγRΙΙΙ, FcεRI, FcεRII) Προσκολλητικά μόρια (LFA 1, VLA-4)

42 Granules components Primary granules: Myeloperoxidase Lysozyme Proteases Defensins Secondary granules: Lysozyme Cytochromes to produce NADPH oxidase Lactoferrin B12 binding protein Complement activators Tertiary granules: Gelatinase / membrane glycoproteins Secretory vesicles: Plasma proteins Phosphasome: Alkaline phosphatase

43 Χημειοτακτικοί παράγοντες ουδετεροφίλων Ενδογενείς Τμήματα ινικής Τμήματα κολλαγόνου Παράγοντες συμπληρώματος (C5α) Χυμοκίνες (IL-8) Ενεργοποιητής των αιμοπεταλίων (PAF) Λευκοτριένες Προσταγλανδίνες Εξωγενείς N. formylated ολιγοπεπτίδια

44 Blood monocyte Phagocytic, APC, can process and present antigen Tissue-resident dendritic cells are most important APCs

45 Μακροφάγα Έχουν σχήμα στρογγυλό με ορισμένες προσεκβολές Φέρουν πολλά κενοτόπια και ριβοσωμάτια Μεγάλο αριθμό λισοσωμάτων Πολλά ένζυμα

46 Monocyte

47 Μακροφάγα Βρίσκονται σε πολλά όργανα και συστήματα: Μυελός των οστών και περιφερικό αίμα Ήπαρ (κύτταρα Kupffer) Σπλήνας Ορογόνοι κοιλότητες Λεμφαδένες Θύμος Πνεύμονας Οστά (οστεοκλάστες) Εγκέφαλος (μικρογλοιακά κύτταρα) Έντερο Συνδετικός ιστός

48 Μακροφάγα Στην επιφάνεια τους εκφράζουν μόρια όπως: HLA-I HLA-II CD4 + Προσκολλητικά μόρια (LFA-1, Mαc-1, ICAM-1) Υποδοχείς συμπληρώματος (CR1,CR3, CR4) Υποδοχείς ανοσοσφαιρινών (Fc-IgGRI, Fc-IgGRII, Fc-IgGRIII, Fc-IgERΙ)

49 Μακροφάγα - Λειτουργία Παράγουν ένζυμα Λισοζύμη Ελαστάση Κολαγενάση Όξινη υδρολάση Ενεργοποιητής πλασμινογόνου Μεσολαβητές φλεγμονής INF-α, β Κυτταροκίνες (IL-1, IL-6) TNF-α Χυμοκίνες (IL-8) Ενεργοποιητής των ΑΜΠ (PAF)

50 Ιδιότητες μακροφάγων Βρίσκονται σε όλο τον οργανισμό είτε στην κυκλοφορία ή ιστικά (κύτταρα Kupffer, πνευμονικά μακροφάγα, κ.α.) Παράγουν προφλεγμονώδεις κυτταροκίνες Αντιδρούν με Τ βοηθούς λεμφοκύτταρα (ειδική ανοσία) Καταστροφή μικροοργανισμών (μη ειδική ανοσία) Ιστική βλάβη (κοκκίωμα)

51 Λειτουργία μακροφάγων Φαγοκυττάρωση Κυτταροξικότητα (ADCC) Αντιγονοπαρουσιαστικό κύτταρο

52 Διαδικασία φαγοκυττάρωσης Τα φαγοκύτταρα ενδοκυτταρώνουν και σκοτώνουν τα βακτήρια Στάδια φαγοκυττάρωσης: 1. Χημειοταξία 2. Αναγνώριση και προσκόλληση 3. Ενδοκυττάρωση και δημιουργία φαγοσώματος 4. Σύντηξη φαγοσώματος με λυσόσωμα 5. Καταστροφή και αποδόμηση 6. Εξωκυττάρωση

53 Recognition of microorganisms by phagocytes Mannose receptor Mac-1 Scavenger receptors Mannose receptor Mac-1 Scavenger receptors CD14 Toll-like receptors Neutrophils Macrophages Many receptors on neutrophils and macrophages bind to microorganisms Specialised recognition of classes of molecules and structures not present in or on self tissues Selective specificity for microbial patterns

54 Phagocytosis Phagocyte membrane zips around the microorganism Microorganism is internalised in a phagosome Phagosome fuses with lysosomes to form a phagolysosome Arginine NO Lysosomal enzymes indirectly kill phagocytosed microbes by making reactive oxygen species and nitric oxide ROI O 2 Inducible nitric oxide synthase Phagocyte oxidase

55 Φαγοκυττάρωση

56 Κοκκίωμα

57 Natural Killer (NK) cells Non-T, non-b cells No classical antigen receptors Part of the innate immune system Recognise and kill abnormal cells such as tumour cells Directly induce apoptosis in virus infected cells by pumping proteases through pores that they make in target cells Similar cytolytic mechanisms to cytotoxic T lymphocytes (CTL) Involved in antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC)

58 Αιμοπετάλια Προέρχονται από τα μεγακαρυοκύτταρα του μυελού των οστών και περιέχουν κοκκία Φέρουν αντιγόνα επιφάνειας HLA-I και υποδοχείς για τις ανοσοσφαιρίνες (FcγRII, FcεRII). Φέρουν επίσης το μόριο GpIIb/III α (CD41) και το μόριο GpIb/GpIx (CD42) Υποδοχείς για τον παράγοντα VIII και για τον παράγοντα von Willebrand Μετά από βλάβη του ενδοθηλίου προσκολλώνται στην επιφάνειά του και εκλύουν ουσίες που προκαλούν αγγειοδιαστολή, οίδημα και θρόμβωση

59 Platelet-derived soluble immune mediators Chemokines recruitment of immune cells atherosclerosis Activation with: thrombin ADP collagen chemokines IL-1 general inflammation pleiotropic effects Platelet Lipid mediators (12-HETE, Thromboxane) delivery of substrates for PMN inflammation Microbicidal proteins host defence Von Hundelshausen P, et al. Circ Res 2007;100:27-40

60 Activated platelets participate in crucial cell-cell interactions and provide signals in the immune continuum

61

62 The receptors involved in the interplay of the innate and adaptive immune systems Medzhitov R and Janeway C. N Engl J Med 2000;343:338-44

63 Ανοσολογικό σύστημα Μη ειδική ανοσία Ειδική ανοσία Κοκκιοκύτταρα Μακροφάγα ΝΚ κύτταρα Κυτταροκίνες πρωτεΐνες οξείας φάσεως Τ-λεμφοκύτταρα Β-λεμφοκύτταρα CD4 + βοηθητικά CD8 + κυτταροτοξικά κατασταλτικά Αντισώματα

64 Κύτταρα επίκτητης ανοσίας Τ λεμφοκύτταρα Τ βοηθητικά Τ κατασταλτικά Β λεμφοκύτταρα

65 Scheme of an immune response Pathogens Epithelial barrier Activated epithelial cells Epithelial cytokines Permeabilised endothelium Cell & fluid migration Opsonisation Phagocytosis Interaction with other cells of the innate and adaptive immune systems

66 Scheme of an immune response Transfer of information about pathogens between innate and adaptive immune cells MHC molecules and T cell antigen receptors Th Helps B cells, CTL and macrophages T B Makes Ab that neutralise and prevent adhesion CTL Kills infected and abnormal cells

67 Τέλος Ενότητας

68 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

69 Σημειώματα

70 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

71 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκοντες: Βούλγαρη Παρασκευή, Γουδέβενος Ιωάννης, Δαλαβάγκα Γιοβάννα, Δρόσος Αλέξανδρος, Ελισάφ Μωυσής, Καράσσα Φωτεινή, Κατσούρας Χρήστος, Κοραντζόπουλος Παναγιώτης, Κουλούρας Βασίλειος, Κωλέττης Θεόφιλος, Κωνσταντινίδης Αθανάσιος, Λιάμης Γεώργιος, Λυμπερόπουλος Ευάγγελος, Μηλιώνης Χαράλαμπος, Μιχάλης Λάμπρος, Νάκα Αικατερίνη, Νάκος Γεώργιος, Τσιμιχόδημος Βασίλης. Υπεύθυνος μαθήματος: Αλέξανδρος Α. Δρόσος, Καθηγητής Παθολογίας/Ρευματολογίας «Παθοφυσιολογία Ι. Ανοσολογία - Ρευματολογία». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

72 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]