Υπεύθυνος μαθήματος: Αλέξανδρος Α. Δρόσος, Καθηγητής Παθολογίας/Ρευματολογίας

Transcript

1 Τίτλος Μαθήματος: Παθοφυσιολογία Ι Ενότητα: Ανοσολογία - Ρευματολογία 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 Τμήμα: Ιατρικής

2 Τομέας Παθολογίας Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων Σημειώσεις Ανοσολογίας Παρασκευή Β. Βούλγαρη Λέκτορας Ρευματολογίας Επιμέλεια Αλέξανδρος Α. Δρόσος Καθηγητής Παθολογίας/Ρευματολογίας Ιωάννινα, 2003

3 Περιεχόμενα σελ. Εισαγωγή... 1 Κεφάλαιο 1 Φυσική και επίκτητη ανοσία... 3 Κεφάλαιο 2 Κύτταρα ιστοί και όργανα του ανοσολογικού συστήματος Κεφάλαιο 3 Το μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας Κεφάλαιο 4 Το συμπλήρωμα Κεφάλαιο 5 Τα αντιγόνα Κεφάλαιο 6 Οι ανοσοσφαιρίνες Κεφάλαιο 7 Επεξεργασία και παρουσίαση του αντιγόνου Κεφάλαιο 8 Τα μακροφάγα και η ανοσολογική άμυνα Κεφάλαιο 9 Κυτταροτοξικότητα μεσολαβούμενη από κύτταρα Κεφάλαιο 10 Φλεγμονή Κεφάλαιο 11 Οι κυτταροκίνες και οι υποδοχείς τους Κεφάλαιο 12 Ρύθμιση της ανοσολογικής απάντησης Κεφάλαιο 13 Ανοσολογική ανοχή Κεφάλαιο 14 Αντιδράσεις υπερευαισθησίας Κεφάλαιο 15 Αυτοανοσία

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ιατρική είναι η επιστήμη που μελετά τη φυσιολογική λειτουργία του ανθρώπινου οργανισμού, τα νοσήματα που τον προσβάλλουν καθώς και την αντιμετώπισή τους. Το περιβάλλον περιέχει μία μεγάλη ποικιλία από λοιμογόνους παράγοντες όπως βακτήρια, ιοί, μύκητες και παράσιτα. Ο ανεξέλεγκτος πολλαπλασιασμός τέτοιων παραγόντων στον ανθρώπινο οργανισμό προκαλεί λοίμωξη και έχει ως αποτέλεσμα την πρόκληση βλάβης στο όργανο στόχο και πιθανώς την καταστροφή αυτού. Ο οργανισμός διαθέτει διάφορους μηχανισμούς άμυνας που φυσιολογικά προστατεύουν τον οργανισμό από τις λοιμώξεις και εξουδετερώνουν τις ξένες ουσίες. Ανοσολογία είναι η επιστήμη που μελετά την ανοσία, δηλαδή τις κυτταρικές και μοριακές διεργασίες που επισυμβαίνουν όταν ο οργανισμός έρχεται αντιμέτωπος με μικρόβια ή ξένα προς αυτόν μακρομόρια. Στο πλαίσιο της ανοσίας περιλαμβάνεται το σύνολο της αντίστασης/απόκρισης του οργανισμού (ξενιστής) στις ξένες ουσίες είτε αυτές αφορούν σε μικροοργανισμούς είτε σε διάφορα μακρομόρια (πρωτεΐνες ή πολυσακχαρίτες). Το σύνολο των κυττάρων, μορίων και οργάνων που συνεργάζεται προκειμένου να επιτευχθεί η προστασία αυτή κατά των βλαπτικών παραγόντων ονομάζεται ανοσολογικό σύστημα και η συνδυασμένη αντίδρασή τους την οποία προκαλεί η επαφή με ξένες ουσίες συνιστά την ανοσολογική απάντηση. Η ανοσολογία πάντως περιλαμβάνει ένα φάσμα ευρύτερο εκείνου της άμυνας κατά των λοιμώξεων και αυτό γιατί όταν το ανοσολογικό σύστημα δυσλειτουργεί, τότε είναι δυνατό το ίδιο να προκαλέσει ιστική βλάβη και νόσο. Πρόκειται για το αντικείμενο μελέτης της ανοσοπαθολογίας.

5 2

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΕΠΙΚΤΗΤΗ ΑΝΟΣΙΑ Κάθε ανοσολογική απάντηση περιλαμβάνει αρχικά την αναγνώριση του παθογόνου ή ξένου υλικού και στη συνέχεια την αντίδραση για την εξουδετέρωσή του. Ο οργανισμός για να αμυνθεί έναντι των βλαπτικών περιβαλλοντικών παραγόντων επιστρατεύει ποικίλους μηχανισμούς στους οποίους περιλαμβάνονται φυσικοί φραγμοί, ειδικά κύτταρα του αίματος και των ιστών καθώς και διάφορα αιματογενή δραστικά μόρια. Ορισμένοι από αυτούς τους αμυντικούς μηχανισμούς υφίστανται πριν από την έκθεση του οργανισμού στον ξένο εισβολέα, στερούνται διακριτικής ικανότητας αναφορικά με τις ξένες ουσίες και η δράση τους δεν επεκτείνεται κατά τις επανειλημμένες επαφές με αυτές. Αυτό το σκέλος της ανοσίας ονομάζεται φυσική ανοσία (natural or native or innate immunity). Τα κύρια στοιχεία της φυσικής ανοσίας είναι τα επιθήλια, τα φαγοκύτταρα (μακροφάγα, ουδετερόφιλα), τα ΝΚ κύτταρα και το συμπλήρωμα. Αν η φυσική ανοσία δεν κατορθώσει να εξουδετερώσει τις ξένες ουσίες κινητοποιούνται άλλοι μηχανισμοί που είναι εξαιρετικά ειδικοί για ορισμένες από αυτές και οι οποίοι βελτιώνουν σημαντικά την αμυντική ικανότητα του οργανισμού κατά τις τυχόν μελλοντικές επαφές του με τις ίδιες ξένες ουσίες. Οι μηχανισμοί αυτοί συνιστούν την επίκτητη ή ειδική ανοσία (acquired or specific or adaptive immunity). Στην ειδική ανοσία συμμετέχουν τα λεμφοκύτταρα και τα προϊόντα που εκκρίνουν (π.χ. αντισώματα). Οι ξένες ουσίες που επάγουν ειδική ανοσία ονομάζονται αντιγόνα. Η ειδική ανοσία εκδηλώνεται αργότερα από τη φυσική (συνήθως μέρες αργότερα). Η εξουδετέρωση των αντιγόνων και γενικά η άμυνα του οργανισμού είναι αποτέλεσμα στενής συνεργασίας των μηχανισμών της ειδικής και φυσικής ανοσίας. Έτσι, η ειδική ανοσιακή απάντηση ενισχύει, κατευθύνει και εστιάζει τους μηχανισμούς της φυσικής ανοσίας προς τα σημεία εισόδου του αντιγόνου κάνοντάς τους αποτελεσματικότερους. 1-1 Φυσική ανοσία Η φυσική ανοσία έχει μία πρώτη φάση, την άμεση ανοσία που ευθύνεται για την άμυνα του οργανισμού κατά τις πρώτες 4 περίπου ώρες από την εισβολή των παθογόνων και εξυπηρετείται κυρίως από το δέρμα, και από τα επιθήλια που καλύπτουν τις κοιλότητες του σώματος (γαστρεντερικός σωλήνας, αναπνευστική και ουροποιογεννητική οδός) (Εικόνα 1-1). 3

7 σμήγμα έκκριμα έξω ωτός δάκρυα βλέννη βλέννη δέρμα βλέννη λυσοζύμη ιδρώτας βλέννη οξέα ένζυμα εντερική χλωρίδα εκροή ούρων αποβολή κοπράνων Γυναίκες: χαμηλό ph κόλπου, φυσιολογική χλωρίδα Εικόνα 1-1. Οι φραγμοί της φυσικής ανοσίας Τα επιθήλια όμως δεν αποτελούν μόνο απλούς φυσικούς φραγμούς έναντι των λοιμώξεων. Εκκρίνουν ουσίες με μικροβιοκτόνο δράση ή ουσίες που αναστέλλουν την ανάπτυξη μικροβίων. Τέτοιες είναι για παράδειγμα η λυσοζύμη που υπάρχει στο σίελο, στη βλέννη, στα δάκρυα και οι ντιφεντσίνες (definsins) α και β (αντιβακτηριακά πεπτίδια που παράγονται από επιθήλια όπως του εντέρου (πίνακας 1-1). Ρήξη των επιθηλίων (π.χ. τραύμα, έγκαυμα) ή δυσλειτουργία (π.χ. μειωμένη έκκριση βλέννης, κατάργηση κινητικότητας κροσσωτού επιθηλίου αναπνευστικών οδών), ειδική προσκόλληση των παθογόνων πάνω σε επιφανειακά μόρια των επιθηλίων ευνοούν την εμφάνιση λοίμωξης. 4

8 Πίνακας 1-1. Παράγοντες που συμβάλλουν στην αμυντική λειτουργία των επιθηλίων. Μηχανικοί φραγμοί: Χημικοί φραγμοί: Ισχυρή σύνδεση των επιθηλιακών κυττάρων Ροή αέρα (π.χ. αεραγωγοί) και υγρών (π.χ. ούρα) κατά μήκος των επιθηλίων Λιπαρά οξέα (δέρμα) Ένζυμα: λυσοζύμη (σίελος, ιδρώτας, δάκρυα), πεψίνη (έντερο), χαμηλό ph (στομάχι) Αντιμικροβιακά πεπτίδια (defensins) έντερο Μικροβιακοί φραγμοί: Η φυσιολογική χλωρίδα λειτουργεί ανταγωνιστικά στην προσκόλληση και ανάπτυξη των παθογόνων στα επιθήλια και παράγει αντιμικροβιακές ουσίες (π.χ. κολισίνες colicins που παράγονται από την E. Coli) Τα παθογόνα που θα κατορθώσουν να διαπεράσουν τον επιθηλιακό φραγμό αναγνωρίζονται από στοιχεία της φυσικής ανοσίας (π.χ. φαγοκύτταρα, ΝΚ κύτταρα). Το σύνολο των μηχανισμών αυτής της φάσης συνιστούν την πρώιμη ανοσία ή αλλιώς επαγώγιμη φυσική ανοσία (early induced immunity). Στη διάρκεια αυτής της φάσης παράγονται προϊόντα που προσωρινά αναχαιτίζουν τη λοίμωξη και καθορίζουν την εξέλιξη της ειδικής ανοσίας. Στον πίνακα 1-2 φαίνονται τα χαρακτηριστικά της φυσικής και επίκτητης ανοσίας. Πίνακας 1-2. Χαρακτηριστικά φυσικής και επίκτητης ανοσίας. Φυσική ανοσία Ειδική ή επίκτητη ανοσία Φυσικοί φραγμοί δέρμα, βλεννογόνοι ανοσιακό σύστημα δέρματος, βλεννογόνων, αντισώματα εκκρίσεων Διαλυτοί παράγοντες συμπλήρωμα, πρωτεΐνες αντισώματα οξείας φάσης Κύτταρα φαγοκύτταρα, ΝΚ κύτταρα λεμφοκύτταρα Μεταβιβαστές κυτταροκίνες μακροφάγων κυτταροκίνες των λεμφοκυττάρων Ειδικότητα όχι ναι Μνήμη όχι ναι 1-2 Επίκτητη ανοσία Αναφέρθηκε ότι κάθε μόριο που μπορεί ειδικά να αναγνωριστεί από τα στοιχεία της επίκτητης ανοσίας ονομάζεται αντιγόνο. Η ειδική ανοσιακή απάντηση που εκδηλώνεται όταν 5

9 ο οργανισμός έρθει σε επαφή με ξένο αντιγόνο λέγεται ανοσοποίηση και η ανοσία που επάγεται, λέγεται ενεργητική ανοσία. Χαρακτηριστικό παράδειγμα ενεργητικής ανοσοποίησης αποτελούν οι εμβολιασμοί. Εδική ανοσία μπορεί να αποκτήσει ο οργανισμός και με τη χορήγηση κυττάρων ή ορού από ένα ειδικά ανοσοποιημένο άτομο. Αυτός ο τύπος ανοσίας λέγεται παθητική ανοσία, π.χ. χορήγηση αντιτετανικού ορού. Ανάλογα με τα στοιχεία του ανοσιακού συστήματος που συμμετέχουν στην εκδήλωση της ανοσιακής απάντησης η ειδική ανοσία διακρίνεται σε α) χυμική, β) κυτταρική ανοσία. Η χυμική ανοσία (humoral immunity) μεσολαβείται από μόρια του αίματος που εξυπηρετούν την ειδική αναγνώριση και εξουδετέρωση αντιγόνων και ονομάζονται αντισώματα ή ανοσοσφαιρίνες. Τα αντισώματα παράγονται από ένα υποπληθυσμό των λεμφοκυττάρων, τα Β λεμφοκύτταρα τα οποία αφού αναγνωρίσουν το αντιγόνο μετατρέπονται σε πλασματοκύτταρα (είναι τα κύτταρα που παράγουν τα αντισώματα). Η κυτταρική ανοσία (cellular or cell-mediated immunity) μεσολαβείται με ένα υποπληθυσμό των λεμφοκυττάρων, τα Τ λεμφοκύτταρα που συνήθως συνεργάζονται με τα φαγοκύτταρα για την καταστροφή των μικροβίων. Η ειδική ανοσιακή απάντηση έχει πέντε βασικά χαρακτηριστικά. Αυτά είναι: α) ειδικότητα, β) ετερογένεια, γ) μνήμη, δ) αυτορρύθμιση, ε) διάκριση ιδίου-ξένου. α) Ειδικότητα. Η ανοσιακή απάντηση είναι ειδική για κάθε αντιγόνο και μάλιστα για καθένα από τα επιμέρους δομικά στοιχεία των πολύπλοκων πρωτεϊνικών και πολυσακχαριδικών αντιγόνων. Τα τμήματα των αντιγονικών μορίων που αναγνωρίζονται από διαφορετικά λεμφοκύτταρα ονομάζονται αντιγονικοί καθοριστές ή επίτοποι. β) Ετερογένεια. Ο οργανισμός διαθέτει τεράστια ποικιλία κυττάρων διαφορετικής αντιγονικής ειδικότητας που λέγεται ρεπερτόριο λεμφοκυττάρων (lymphocyte repertoire). Το ανοσολογικό σύστημα των θηλαστικών μπορεί να διακρίνει 10 9 διαφορετικούς αντιγονικούς επιτόπους. Αυτή η ετερογένεια (diversity) είναι αποτέλεσμα της δομικής ποικιλομορφίας των θέσεων σύνδεσης που διαθέτουν οι υποδοχείς των λεμφοκυττάρων για τα αντιγόνα. γ) Μνήμη (immunologic memory). Η έκθεση του ανοσολογικού συστήματος σε ένα ξένο αντιγόνο αυξάνει την ικανότητα απάντησής του σε μία νέα επαφή με το ίδιο αντιγόνο. Η ανοσιακή απάντηση μετά την επανειλημμένη έκθεση στο ίδιο αντιγόνο λέγεται δευτερογενής 6

10 ή αναμνηστική ανοσιακή απάντηση και είναι συνήθως ταχύτερη, ισχυρότερη και ποιοτικά καλύτερη σε σχέση με την πρωτογενή απάντηση (σχήμα 1-2). Τίτλος αντισώματος Α Α εβδομάδες Εικόνα 1-2. Πρωτογενής και δευτερογενής απάντηση στο αντιγόνο δ) Αυτορρύθμιση. Κάθε φυσιολογική ανοσιακή απάντηση εξασθενεί βαθμιαία λόγω εξάλειψης του αντιγόνου, εξέλιξης των λεμφοκυττάρων σε κύτταρα μνήμης μετά την αρχική δράση τους και λόγω παλίνδρομης ρύθμισης της ανοσιακής απάντησης. ε) Διάκριση ιδίου-ξένου. Η ικανότητα των λεμφοκυττάρων να αναγνωρίζουν και να απαντούν στα ξένα αντιγόνα και ταυτόχρονα να μην αντιδρούν σε αντιγόνα του οργανισμού είναι σημαντική. Η απουσία ανοσολογικής απάντησης σε «ίδια» αντιγόνα λέγεται ανοσιακή ανοχή (immune tolerance). Η ανοχή είναι επίκτητη ιδιότητα την οποία αποκτούν τα λεμφοκύτταρα μετά από «εκπαίδευση». Η αδυναμία επαγωγής ή η «διάσπαση» της ανοσιακής ανοχής οδηγεί στην εκδήλωση «αυτοάνοσων νοσημάτων». 1-2-Α Οι φάσεις της ειδικής ανοσιακής απάντησης Η ειδική ανοσιακή απάντηση ξεκινά με τη φάση αναγνώρισης. Αυτή συνίσταται στη σύνδεση των ξένων αντιγόνων με τους ειδικούς υποδοχείς που εκφράζονται στην επιφάνεια των λεμφοκύτταρων πριν την ενεργοποίησή τους. Οι υποδοχείς αυτοί είναι μόρια αντισωμάτων που βρίσκονται τη μεμβράνη των Β λεμφοκυττάρων και αναγνωρίζουν ξένες πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες ή λιπίδια σε διαλυτή μορφή ή ειδικοί υποδοχείς των Τ λεμφοκυττάρων που αναγνωρίζουν μικρά πεπτιδικά αντιγόνα που φέρονται στην επιφάνεια άλλων κυττάρων. 7

11 Επιλογή αντιγόνου Αντίσωμα Επιλογή κλώνου Β κύτταρα Πολλαπλασιασμός 2 ωρίμανση πλασματοκύτταρα κύτταρα μνήμης παραγωγή αντισώματος 2 Εικόνα 1-3. Επιλογή Β κυτταρικού κλώνου 9

12 Μετά την αρχική φάση ακολουθεί η φάση ενεργοποίησης που συνίσταται στον πολλαπλασιασμό και διαφοροποίηση των λεμφοκυττάρων. Η διαφοροποίηση των Β λεμφοκυττάρων γίνεται προς κύτταρα που παράγουν αντισώματα για την εξουδετέρωση διαλυτών αντιγόνων. Τα Τ κύτταρα διαφοροποιούνται σε κύτταρα που ενεργοποιούν τα φαγοκύτταρα ή προκαλούν άμεση λύση των κυττάρων που παράγουν ξένα αντιγόνα π.χ. ιικές πρωτεΐνες. Η ενεργοποίηση των λεμφοκυττάρων προϋποθέτει εκτός από τη διέγερση που παρέχει το αντιγόνο, και την ύπαρξη βοηθητικών κυττάρων (helper cells) που είναι υποπληθυσμός των Τ λεμφοκυττάρων ή συνοδών κυττάρων (accessory cells) που είναι κύτταρα μη λεμφικής προέλευσης. Τέλος, στη δραστική φάση τα ενεργοποιημένα λεμφοκύτταρα (ανοσοδραστικά κύτταρα ή effector cells) εκδηλώνουν τη δράση τους για την εξουδετέρωση του αντιγόνου. Στη δραστική φάση συμμετέχουν και άλλα κύτταρα π.χ. φαγοκύτταρα, το σύστημα του συμπληρώματος, καθώς και κυτταροκίνες πρωτεϊνικές δηλαδή ουσίες που εκκρίνονται από τα Τ κύτταρα. 1-2-Β Η θεωρία της επιλογής των κλώνων Οι βασικές αρχές της θεωρίας της επιλογής των κλώνων (clonal selection hypothesis) που αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο της θεώρησης της ειδικότητας των λεμφοκυττάρων και της αναγνώρισης του αντιγόνου είναι οι ακόλουθες: α) Κάθε οργανισμός διαθέτει ένα τεράστιο αριθμό Τ και Β κυτταρικών κλώνων καθένας από τους οποίους προέρχεται από ένα ξεχωριστό πρόδρομο κύτταρο και είναι ικανός να αναγνωρίζει και να αντιδρά με ένα συγκεκριμένο αντιγονικό επίτοπο. Η δημιουργία αυτών των κλώνων προηγείται της επαφής και είναι ανεξάρτητη από την έκθεση του οργανισμού στο αντιγόνο. Ο αριθμός των λεμφοκυτταρικών κλώνων που διαθέτει κάθε οργανισμός υπολογίζεται σε Οι περισσότεροι, όμως, κλώνοι μένουν αχρησιμοποίητοι καθώς ο οργανισμός στη διάρκεια της ζωής του έρχεται σε επαφή με λιγότερα αντιγόνα. β) Το αντιγόνο επιλέγει, μεταξύ των κλώνων που έχει ο οργανισμός, τον ειδικό γι αυτό και τον ενεργοποιεί. Το αποτέλεσμα είναι ο πολλαπλασιασμός και η διαφοροποίηση του κλώνου προς την παραγωγή ωρίμων, ανοσοδραστικών κυττάρων και κυττάρων μνήμης της ίδιας ειδικότητας (Εικόνα 1-3). 8

13

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΚΥΤΤΑΡΑ ΙΣΤΟΙ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ ΤΟΥ ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΤΟΥ ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Τα κύτταρα του ανοσολογικού συστήματος φυσιολογικά, απαντώνται είτε ως κυκλοφορούντα κύτταρα του αίματος και της λέμφου είτε συναθροισμένα στους λεμφαδένες και στο σπλήνα είτε κοντά στους επιθηλιακούς ιστούς του αναπνευστικού, γαστρεντερικού και ουρογενετικού συστήματος. Η κατανομή τους καθώς και η ικανότητά τους να κυκλοφορούν μεταξύ του αίματος, της λέμφου και των ιστών είναι σημαντικοί παράγοντες για την παροχή «προστασίας» έναντι των εξωγενών παθογόνων που εισβάλλουν στον οργανισμό. Όλα τα κύτταρα του ανοσολογικού συστήματος παράγονται στο μυελό από το αρχέγονο πολυδύναμο κύτταρο του μυελού των οστών (pluripotent stem cell) μέσω μίας διεργασίας διαφοροποίησης (Εικόνα 2-1). Αυτή μεσολαβείται από παράγοντες όπως είναι οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις και η παρουσία διαλυτών ή μεμβρανικών κυτταροκινών. Έτσι, από το αρχέγονο κύτταρο παράγονται 4 κυτταρικές σειρές: τα ερυθροειδή κύτταρα απ όπου παράγοντα τα ερυθρά, τα μεγακαρυοκύτταρα από τα οποία παράγονται τα αιμοπετάλια, τα μυελοειδή κύτταρα από τα οποία προέρχονται τα κοκκιοκύτταρα και μονοπυρηνικά φαγοκύτταρα και τα λεμφοειδή κύτταρα που παράγουν τα λεμφοκύτταρα. Οι δύο τελευταίες κυτταρικές σειρές είναι σημαντικές για τη λειτουργία του ανοσολογικού συστήματος. Επιπρόσθετα, κάθε κυτταρικός τύπος εκφράζει στην επιφάνειά του χαρακτηριστικά μόρια (markers) τα οποία αναγνωρίζονται και καταγράφονται με τα αρχικά CD (cluster of differentiation) και κάποιο νούμερο. Στα κύτταρα της φυσικής ανοσίας συμπεριλαμβάνονται τα φαγοκύτταρα (μονοκύτταρα-μακροφάγα και κοκκιοκύτταρα), τα αιμοπετάλια και τα κύτταρα φυσικοί φονείς ή NK (natural killers) κύτταρα. Στα κύτταρα της ειδικής ανοσίας συμπεριλαμβάνονται τα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα και τα λεμφοκύτταρα (Τ και Β). 2-1 Κύτταρα της φυσικής ανοσίας 2-1-Α Φαγοκύτταρα Τα φαγοκύτταρα έχουν σαν κύρια λειτουργία τους την φαγοκυττάρωση. Περιλαμβάνουν τα μονοκύτταρα μακροφάγα και τα πολυμορφοπύρηνα κοκκιοκύτταρα. Τα 11

15 κοκκιοκύτταρα έχουν λοβωτό, ανώμαλου σχήματος πυρήνα και ταξινομούνται σε ουδετερόφιλα, βασεόφιλα και ηωσινόφιλα ανάλογα με το πώς βάφονται τα κυτταροπλασματικά τους κοκκία. Τα ουδετερόφιλα που λέγονται και πολυμορφοπύρηνα ουδετερόφιλα αποτελούν την πλειοψηφία των λευκοκυττάρων (60-70% στους ενήλικες). Τα μονοκύτταρα μπορεί να κυκλοφορούν στο αίμα ή να βρίσκονται σε διάφορους ιστούς (σπλήνας, ήπαρ, πνεύμονες) όπου παρουσιάζουν ιδιαίτερα μορφολογικά χαρακτηριστικά και λειτουργία. θύμος ιστοί ιστοί T T αιμοπετάλια μεγακαρυοκύτταρο B B λεμφοκύτταρα αίματος κοκκιοκύτταρο αιμοποιητικό αρχέγονο κύτταρο επανακυκλοφορούντα λεμφοκύτταρα μυελός των οστών/ εμβρυϊκό ήπαρ ΝΚ μαστοκύτταρο μονοκύτταρα κυκλοφορία αίματος ΝΚ δευτερογενή λεμφικοί ιστοί ιστικό μακροφάγο μακροφάγο διαπλεκόμενο κύτταρο δενδριτικό κύτταρο αντιγονο-παρουσιαστικά κύτταρα λεμφοκύτταρα Εικόνα 2-1. Προέλευση των κυττάρων του ανοσολογικού συστήματος Τα κοκκιοκύτταρα και τα μονοκύτταρα μακροφάγα επιτελούν τη λειτουργία της φαγοκυττάρωσης. Έχουν, δηλαδή, τη δυνατότητα να ενσωματώνουν ορισμένα σωμάτια τα οποία στη συνέχεια υφίστανται ενδοκυττάρια καταστροφή και αποδόμηση. Αυτή η διεργασία της φαγοκυττάρωσης περιλαμβάνει μία φάση προσκόλλησης του ξένου σώματος στην 12

16 κυτταρική μεμβράνη η οποία ακολούθως αναδιπλώνεται γύρω από αυτό σχηματίζοντας ψευδοπόδια με αποτέλεσμα την ενσωμάτωσή του σε ένα φαγόσωμα. Η κάλυψη της επιφάνειας των αντιγονικών σωματίων με αντίσωμα που λέγεται οψωνοποίηση διευκολύνει την προσκόλληση του ξένου σωματίου στην κυτταρική μεμβράνη των φαγοκυττάρων μέσω της σύνδεσής του με τους υποδοχείς για το αντίσωμα. Τα φαγοκύτταρα αντιμετωπίζουν το ξένο υλικό είτε παράγοντας ενεργούς μεταβολίτες οξυγόνου και ΝΟ (μακροφάγα) που εκκρίνονται στο φαγόσωμα είτε χρησιμοποιώντας ένζυμα (ουδετερόφιλα) π.χ. λακτοφερρίνη που δεσμεύει το σίδηρο εμποδίζοντας έτσι κάποια βακτήρια να χρησιμοποιήσουν αυτό το ζωτικό για εκείνα στοιχείο. Τελικά, κοκκία και λυσοσώματα συντήκονται με το φαγόσωμα χύνοντας ένζυμα στο φαγολυσόσωμα που πέπτουν το περιεχόμενό του (Εικόνα 2-2). λυσόσωμα απελευθέρωση μικροβιακών προϊόντων Εικόνα 2-2. Οψωνοποίηση 13

17 2-1-Α 1 Μονοπύρηνα φαγοκύτταρα Τα μονοπύρηνα φαγοκύτταρα ανήκουν στο σύστημα των μονοπύρηνων φαγοκυττάρων στο οποίο συγκαταλέγονται οι διάφορες μορφές που παίρνουν τα κύτταρα κατά τη διάρκεια διαφοροποίησης και ενεργοποίησής τους. Τα πρόδρομα κύτταρα του μυελού των οστών διαφοροποιούνται και παράγουν τα προμονοκύτταρα, τα οποία εισέρχονται στο αίμα όπου διαφοροποιούνται σε μονοκύτταρα και παραμένουν περί τις 8 ώρες (Εικόνα 2-3). πολυδύναμο αιμοποιητικό αρχέγονο κύτταρο λεμφοειδές αρχέγονο κύτταρο μεγακαρυοκύτταρο BFU-E TP CFU-GEMM Epo ερυθροκύτταρο αιμοπετάλια CFU-B IL-3 GM-CSF CFU-Eo βασεόφιλο CFU-GM GM-CSF IL-3, IL-5 ηωσινόφιλο M-CSF GM-CSF IL-3 μονοκύτταρο G-CSF GM-CSF IL-3 ουδετερόφιλο μακροφάγο Εικόνα 2-3. Ανάπτυξη των μακροφάγων και των μονοπύρηνων CFU-GEMM: colony-forming unit, which give rise to granulocytes, erythrocytes, monocytes and megakaryocytes: το αρχέγονο κύτταρο που δίνει γένεση σε κοκκιοκύτταρα, ερυθροκύτταρα, μονοκύτταρα και μεγακαρυοκύτταρα. BFU-E: burst-forming unit erythroid: πρόδρομη μορφή ερυθροκυττάρων. CFU-B: colony-forming unit basophil: πρόδρομη μορφή βασεόφιλου. CFU-Eo: colony-forming unit eosinophil: πρόδρομη μορφή ηωσινοφίλου. CFU-GM: colony-forming unit granulocyte monocyte: πρόδρομη μορφή κοκκιοκυττάρων μονοκυττάρων. M-CSF: monocyte-colony-stimulating factor: διεγερτικός παράγοντας μονοκυττάρων. G-CSF: granulocyte- colony-stimulating factor: διεγερτικός παράγοντας κοκκιοκυττάρων. GM-CSF: granulocyte-monocyte-colony-stimulating factor: διεγερτικός παράγοντας κοκκιοκυττάρωνμονοκυττάρων. epo: ερυθροποιητίνη. ΤΡ: θρομβοποιητίνη 14

18 Στη συνέχεια μεταναστεύουν μέσω του τοιχώματος των αιμοφόρων αγγείων σε διάφορα όργανα και γίνονται μακροφάγα. Τα μονοκύτταρα του αίματος είναι μεγάλα (10-18 μm διάμετρο) σε σχέση με τα λεμφοκύτταρα. Έχουν πτυχωτή μεμβράνη, πεταλοειδή πυρήνα και αζουρόφιλα κοκκία. Περιέχουν συσκευή Golgi και λυσοσώματα που έχουν υπεροξειδάση και όξινες υδρολάσεις σημαντικές για την ενδοκυττάρια θανάτωση των μικροοργανισμών. Στους διάφορους ιστούς τα μακροφάγα επιτελούν διαφορετικές λειτουργίες και έχουν ανάλογη μορφολογία και ονομασία (πίνακας 2-1). Σε διαφορετικούς τύπους εξελίσσονται επίσης τα μακροφάγα μετά την ενεργοποίησή τους (επιθηλιοειδή κύτταρα, πολυπύρηνα, γιγαντοκύτταρα, κλπ). Πίνακας 2-1. Η ιστική κατανομή των μακροφάγων. Ιστοί Ήπαρ Πνεύμονες Οστά Νεφροί Αρθρικός θύλακος Κεντρικό νευρικό σύστημα Υπεζωκότας Περιτόναιο Κύτταρα Κύτταρα Kupffer Κυψελιδικά μακροφάγα Οστεοκλάστες Μεσαγγειακά κύτταρα Κύτταρα τύπου Α του αρθρικού υμένα Μικρογλοιακά κύτταρα Υπεζωκοτικά μακροφάγα Περιτοναϊκά μακροφάγα Τα μονοκύτταρα μακροφάγα έχουν δύο κύριες λειτουργίες: 1) είναι «επαγγελματικά» φαγοκύτταρα και απομακρύνουν αντιγόνα, 2) είναι αντιγονοπαρουσιαστικά δηλαδή προσλαμβάνουν, επεξεργάζονται και παρουσιάζουν πεπτιδικά αντιγόνα σε Τ κύτταρα. Εκτός από τα μονοκύτταρα-μακροφάγα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα είναι και τα Β λεμφοκύτταρα και τα δενδριτικά κύτταρα καθώς και τα κύτταρα Langerhans και τα ενεργοποιημένα ενδοθηλιακά κύτταρα. Τα μακροφάγα σαν αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα «αναγνωρίζουν» πεπτιδικά αντιγόνα και τα παρουσιάζουν σε Τ λεμφοκύτταρα. Στη συνέχεια ενεργοποιούνται από κυτταροκίνες που εκκρίνουν τα βοηθητικά Τ λεμφοκύτταρα και διεγείρονται με αποτέλεσμα να εκδηλώνουν επαρκέστερα τη φαγοκυτταρική και κυτταροκτόνο δράση τους. Ταυτόχρονα, τα ενεργοποιημένα μακροφάγα εκκρίνουν πλήθος πρωτεϊνικών παραγόντων κυτταροκινών κυρίως την ιντερλευκίνη (IL) 1 και τον παράγοντα νέκρωσης των όγκων (tumor necrosis factor ή TNF) α. Οι κυτταροκίνες των μακροφάγων προκαλούν συνάθροιση κυττάρων 15

19 φλεγμονής στο σημείο της βλάβης ενώ συγχρόνως επιτείνουν την ενεργοποίηση των βοηθητικών Τ λεμφοκυττάρων. Τα ενεργοποιημένα μακροφάγα παράγουν επίσης αυξητικούς παράγοντες που επιδρούν σε ινοβλάστες και ενδοθηλιακά κύτταρα προάγοντας την επούλωση καθώς και υδρολυτικά ένζυμα που συμβάλλουν στην καταστροφή των παθογόνων. Τα μακροφάγα φαγοκυτταρώνουν επίσης νεκρά ή αλλοιωμένα κύτταρα του ίδιου οργανισμού. Αναγνωρίζουν κύτταρα που έχουν υποστεί απόπτωση, δηλαδή προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο, και τα απομακρύνουν. Τα μονοκύτταρα-μακροφάγα έχουν στην επιφάνειά τους υποδοχείς για την προσκόλληση των μικροβίων (μέσω υδατανθράκων ή λιπιδίων αυτών) όπως είναι οι υποδοχείς-σκουπιδοφάγοι, οι υποδοχείς Toll (ομάδα επιφανειακών μορίων, μερικά από τα οποία συμμετέχουν στην μετάδοση σημάτων φλεγμονής ανήκουν στη φυσική ανοσία) και οι υποδοχείς μαννόζης. Επίσης τα μονοκύτταρα-μακροφάγα έχουν στην επιφάνειά τους μόρια του μεγίστου συστήματος ιστοσυμβατότητας τάξεως Ι και ΙΙ (απαραίτητα για την αντιγονοπαρουσίαση) και υποδοχείς για την ανοσοσφαιρίνη IgG και το συμπλήρωμα. Οι κυριότεροι δείκτες στην επιφάνεια των μονοκύτταρων-μακροφάγων που διευκολύνουν την αναγνώρισή τους απεικονίζονται στον πίνακα 2-2. Πίνακας 2-2. Κύριοι δείκτες στην επιφάνεια μονοκυττάρων μακροφάγων. Δείκτες Μονοκύτταρα Μακροφάγα CD11a + + CD11β + CD13 + CD14 + CD16 (FcγRIII) + (σε υποομάδα) CD23 (FcεRII) + + CD32 (FcγRII) + + CD CD35 (CR1) + - CD64 (FcγR1) + + CD Α 2 Κοκκιοκύτταρα Τα κοκκιοκύτταρα συμμετέχουν δραστικά στη φλεγμονή και γενικότερα σε διεργασίες της φυσικής ανοσίας (Εικόνα 2-3). Λέγονται και κύτταρα της φλεγμονής (inflammatory cells). 16

20 Τα κοκκιοκύτταρα απελευθερώνονται από το μυελό με ρυθμό 7 εκατομμύρια περίπου το λεπτό. Ζούν μόνο 2-3 μέρες. Αποτελούν το 50-70% των κυττάρων του αίματος απ όπου μεταναστεύουν στους ιστούς κατά τη διάρκεια ιστικής βλάβης ή λοίμωξης. Η μετανάστευση γίνεται μέσω προσκόλλησης των κοκκιοκυττάρων στα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων και διέλευσής τους μεταξύ αυτών διεργασία που είναι γνωστή σαν διαπίδηση. Η κύρια λειτουργία των κοκκιοκυττάρων είναι η φαγοκυττάρωση και η καταστροφή των παθογόνων. Μορφολογικά χαρακτηρίζονται από πολύλοβο πυρήνα και άφθονα κυτταροπλασματικά κοκκία, ανάλογα με τη χρώση των οποίων διακρίνονται σε ουδετερόφιλα, ηωσινόφιλα και βασεόφιλα. Τα κοκκιοκύτταρα φέρουν στην επιφάνειά τους μόρια-δείκτες: CD11α, CD11β, CD13, CD16 (FcγRIII), CD32 (FcγRII) ενώ τα ενεργοποιημένα κοκκιοκύτταρα φέρουν το δείκτη CD64 (FcγRI). Επιπρόσθετα τα ηωσινόφιλα φέρουν το δείκτη CD23 (FcεRII) ενώ τα βασεόφιλα το δείκτη FcεRI. Τα ουδετερόφιλα αποτελούν πάνω από το 95% των κυκλοφορούντων κοκκιοκυττάρων. Προέρχονται από το CFU-GM δηλαδή τα πρόδρομα κύτταρα των κοκκιοκυττάρων και μονοκυττάρων. Αυτά διαφοροποιούνται σε μυελοβλάστες που μετατρέπονται, στη συνέχεια, σε προμυελοκύτταρα και ακολούθως γίνονται μυελοκύτταρα τα οποία ωριμάζουν και απελευθερώνουν στην κυκλοφορία τα ουδετερόφιλα (Εικόνα 2-3). Τα ουδετερόφιλα έχουν πολυλοβωτό πυρήνα και διάμετρο μm. Περιέχουν δύο τύπων κοκκία: α) Τα πρωτογενή ή αζουρόφιλα κοκκία. Είναι λυσοσώματα που περιέχουν όξινες υδρολάσες, μυελοϋπεροξειδάση και λυσοζύμη. β) Τα δευτερογενή ή ειδικά κοκκία. Περιέχουν λακτοφερρίνη και λυσοζύμη και άλλες πρωτεΐνες. Κατά την πέψη μικροοργανισμών τα λυσοσώματα των ουδετερόφιλων συντήνονται με το φαγόσωμα και σχηματίζουν το φαγολυσόσωμα. Τα ουδετερόφιλα απελευθερώνουν και εξωκυττάρια τις κυτταροτοξικές τους ουσίες όταν ενεργοποιούνται από ανοσοσυμπλέγματα (σύνδεση αντιγόνου με το αντίσωμα) μέσω των Fcγ υποδοχέων τους, δηλαδή των υποδοχέων τους για το Fc-τμήμα του αντισώματος. Τα ηωσινόφιλα έχουν δίλοβο πυρήνα, διάμετρο 12 μm και πολλά κυτταροπλασματικά κοκκία με κρυσταλλοειδείς πυρήνες που βάφονται, με όξινες χρωστικές π.χ. ηωσίνη, πορτοκαλόχρωμα. Αποτελούν το 2-5% των κυκλοφορούντων λευκοκυττάρων. Η IL-5 είναι βασική κυτταροκίνη για τη διαφοροποίησή τους. Τα ηωσινόφιλα έχουν φαγοκυτταρική δραστηριότητα. Είναι δραστικά έναντι αντιγόνων που επάγουν την IgE ανοσοσφαιρίνη καθώς έχουν Fc-υποδοχείς ειδικούς για την IgE. Περιέχουν στα κοκκία τους πρωτεΐνες που 17

21 απελευθερώνονται εξωκυττάρια και είναι τοξικές για παράσιτα. Τα ηωσινόφιλα απελευθερώνουν επίσης ισταμινάση και σουλφατάση που απενεργοποιούν τα προϊόντα των μαστοκυττάρων: π.χ. ισταμίνη και μερικές από τις λευκοτριένες. Έτσι, μειώνουν τη φλεγμονώδη απάντηση και μειώνουν την μετανάστευση κοκκιοκυττάρων στο σημείο της βλάβης. Τα βασεόφιλα αποτελούν μόλις το 0,2% των λευκοκυττάρων. Έχουν διάμετρο 10 μm και κοκκία που βάφονται με χρώμα βαθύ βιολετί, μπλε. Δεν έχουν φαγοκυτταρική ικανότητα. Εκδηλώνουν την ικανότητά τους με την έκκριση των δραστικών ουσιών των κοκκίων τους. Συνδέονται με αντισώματα IgE και με τη σύνδεση του αντιγόνου διεγείρονται τα βασεόφιλα απελευθερώνοντας δραστικούς μεσολαβητές της άμεσης υπερευαισθησίας. Τα μαστοκύτταρα ή σιτευτικά κύτταρα ή βασεόφιλα κύτταρα των ιστών έχουν πολλές από τις ιδιότητες των βασεοφίλων, και διαιρούνται σε δύο κατηγορίες: τα μαστοκύτταρα των βλεννογόνων (mucosal mast cells ή MMC) που εξαρτώνται από τα Τ λεμφοκύτταρα για τον πολλαπλασιασμό τους και τα μαστοκύτταρα του συνδετικού ιστού (connective tissue mast cells ή CTMC). Τα κοκκία τόσο των βασεοφίλων όσο και των μαστοκυττάρων περιέχουν ηπαρίνη, λευκοτριένες, ισταμίνη και τον ηωσινοφιλικό χημειοτακτικό παράγοντα της αναφυλαξίας (eosinophil chemotactic factor of anaphylaxis ή ECF-A). Τα μαστοκύτταρα αποκοκκιώνονται όταν το αντιγόνο (αλλεργιόνο) συνδεθεί με την IgE ανοσοσφαιρίνη που είναι συνδεμένη στην επιφάνεια των κυττάρων μέσω του υποδοχέα για το Fc τμήμα της IgE (FcεRI). Η απελευθέρωση ισταμίνης και άλλων μεσολαβητών προκαλεί τα συμπτώματα της αλλεργίας. Τα μαστοκύτταρα φέρουν τους δείκτες CD11α, CD11β, CD23 (FcεRII), CD32 (FcγRII) και FcεRI. 2-1-Α 3 Τα κύτταρα φυσικοί φονείς (natural killer cells ή NK cells) Τα ΝΚ κύτταρα εκφράζουν στην επιφάνειά τους χαρακτηριστικούς δείκτες. Αυτοί είναι το CD16 (FcγRIII) και το CD56 μόριο, ένα μόριο προσκόλλησης που ανήκει στην υπεροικογένεια των ανοσοσφαιρινών. Τα ήρεμα ΝΚ κύτταρα εκφράζουν και τη β αλυσίδα του υποδοχέα της IL-2 ώστε η άμεση διέγερση με IL-2 καταλήγει σε ενεργοποίηση των ΝΚ κυττάρων. Η λειτουργία των ΝΚ κυττάρων είναι να αναγνωρίζουν και να σκοτώνουν κύτταρα μολυσμένα με ιούς και μερικά κύτταρα όγκων. Τα κύτταρα που εκφράζουν μόρια του μέγιστου συστήματος ιστοσυμβατότητας (major histocompatibility complex ή MHC) προστατεύονται από την κυτταροτοξικότητα των ΝΚ κυττάρων. Ωστόσο, τροποποίηση των MHC μετά από λοίμωξη από ιό ή σε όγκους τα κάνει επιρρεπή στη θανάτωση από τα ΝΚ. 18

22 Τα ΝΚ κύτταρα σκοτώνουν επίσης στόχους καλυμμένους με IgG αντισώματα μέσω του υποδοχέα για την IG (FcγRIII: CD16). Η ιδιότητα αυτή αναφέρεται σαν κυτταρική κυτταροτοξικότητα εξαρτώμενη από το αντίσωμα (antibody-dependent cellular cytotoxicity ή ADCC). Τα ΝΚ κύτταρα όταν ενεργοποιούνται απελευθερώνουν ιντερφερόνη γ (IFNγ) και άλλες κυτταροκίνες (π.χ. IL-1 και GM-CSF) σημαντικές στην αιμοποίηση και ρύθμιση ανοσολογικών απαντήσεων. 2-1-Α 4 Αιμοπετάλια Τα αιμοπετάλια εκτός από το ρόλο στην πήξη του αίματος εμπλέκονται σε ανοσολογικές απαντήσεις και κυρίως στη φλεγμονή. Προέρχονται από τα μεγακαρυοκύτταρα του μυελού και περιέχουν κοκκία. Καθημερινά ο οργανισμός παράγει αιμοπετάλια. Περίπου 30% από αυτά παγιδεύονται στο σπλήνα. Τα αιμοπετάλια εκφράζουν στην επιφάνειά τους προϊόντα του MHC τάξεως I, υποδοχείς για IgG (CD32 ή FcγRII), χαμηλής συγγένειας υποδοχέα για την IgE (FcεRII ή CD23). Επιπρόσθετα, φέρουν υποδοχείς για τον παράγοντα VIII, το σύμπλεγμα γλυκοπρωτεΐνης GpIIb/IIIa (ή CD41) για τη σύνδεση ινωδογόνου, ινονεκτίνης και το σύμπλεγμα GpIb/GpIx (ή CD42) για τη σύνδεση του παράγοντα von Willebrand καθώς και το μόριο CD51. Τα παραπάνω μόρια και υποδοχείς είναι σημαντικά για την ενεργοποίηση των αιμοπεταλίων. Μετά από ενδοθηλιακή βλάβη τα αιμοπετάλια προσκολλώνται και συσσωρεύονται στο σημείο της αγγειακής βλάβης απελευθερώνοντας σεροτονίνη και ινωδογόνο από τα κοκκία τους. Έτσι, αυξάνεται η διαπερατότητα των τριχοειδών, ενεργοποιείται το συμπλήρωμα και προσελκύονται λευκοκύτταρα. 2-2 Κύτταρα της επίκτητης ανοσίας 2-1-Α Λεμφοκύτταρα Τα λεμφοκύτταρα αποτελούν το 20-30% των εμπύρηνων κυττάρων του αίματος. Καθημερινά παράγεται μεγάλος αριθμός λεμφοκυττάρων στα πρωτογενή ή κεντρικά λεμφικά όργανα (θύμος και μυελός των οστών). Μερικά από αυτά μεταναστεύουν με την κυκλοφορία στους δευτερογενείς λεμφικούς ιστούς (σπλήνας, λεμφαδένες και λεμφικοί ιστοί που σχετίζονται με τους βλεννογόνους). Ο μέσος ενήλικας έχει περίπου 2 x λεμφοειδή κύτταρα και ο λεμφικός ιστός σαν σύνολο αντιπροσωπεύει περίπου το 2% του συνολικού βάρους σώματος. 19

23 Τα λεμφοκύτταρα έχουν ποικίλο μέγεθος (διάμετρος 6-10 μm) και διακρίνονται σε δύο τύπους: τα μικρά λεμφοκύτταρα που έχουν μεγάλο λόγο πυρήνα/κυτταροπλάσματος και στερούνται κυτταροπλασματικών κοκκίων και τα μεγαλύτερα λεμφοκύτταρα που έχουν μικρότερο λόγο πυρήνα/κυτταροπλάσματος, έχουν αζουρόφιλα κοκκία και λέγονται μεγάλα κοκκιώδη λεμφοκύτταρα (large granular lymphocyte ή LGL). Τα λεμφοκύτταρα εκφράζουν στην επιφάνειά τους ένα μεγάλο αριθμό διαφορετικών μορίων που χρησιμοποιούνται για τη διάκρισή τους σε υποπληθυσμούς. Πολλοί από αυτούς τους κυτταρικούς δείκτες αναγνωρίζονται με τη βοήθεια ειδικών μονοκλωνικών αντισωμάτων (mab). Έχει αναπτυχθεί μία συστηματική ονοματολογία χρησιμοποιώντας το σύστημα CD. Υπάρχουν: α) δείκτες που είναι χαρακτηριστικοί για κάθε κυτταρική σειρά (π.χ. CD3 υπάρχει μόνο στα Τ λεμφοκύτταρα), β) δείκτες που βρίσκονται σε ώριμα και άλλοι σε αναπτυσσόμενα κύτταρα (π.χ. CD1 υπάρχει μόνο στα αναπτυσσόμενα θυμοκύτταρα), και γ) δείκτες που ανευρίσκονται σε ενεργοποιημένα κύτταρα (π.χ. το CD25 εκφράζεται στα Τ κύτταρα μετά από διέγερση από αντιγόνα). Τα μόρια επιφάνειας των διαφόρων κυττάρων ανήκουν σε διάφορες οικογένειες ανάλογα τη μοριακή τους δομή. Οι κυριότερες οικογένειες είναι: 1) Η υπεροικογένεια των ανοσοσφαιρινών που περιλαμβάνει μόρια με δομή παρόμοια των ανοσοσφαιρινών, π.χ. CD2, CD3, CD4, CD8, MHC τάξεως Ι και ΙΙ, κλπ. 2) Η οικογένεια των ιντεγκρινών που περιλαμβάνει ετεροδιμερή μόρια που έχουν α και β αλυσίδες. 3) Η οικογένεια των σελεκτινών που εκφράζονται σε λευκοκύτταρα, ενδοθηλιακά κύτταρα και αιμοπετάλια. 4) Οι πρωτεογλυκάνες, π.χ. CD44 έχουν γλυκοζαμινογλυκάνες στις θέσεις σύνδεσης με εξωκυττάρια συστατικά, π.χ. υαλουρονικό οξύ. 5) η υπεροικογένεια του TNF. Η κύρια λειτουργία των παραπάνω «οικογενειών» είναι να επιτρέπουν στα λεμφοκύτταρα να επικοινωνούν με το περιβάλλον τους και είναι σημαντικές στην συσσώρευση, προσκόλληση και ενεργοποίηση των κυττάρων. Τα λεμφοκύτταρα διακρίνονται σε δύο μεγάλους υποπληθυσμούς: τα Τ και τα Β λεμφοκύτταρα. 20

24 2-2-Α 1 Τ- λεμφοκύτταρα Τα Τ λεμφοκύτταρα παράγονται στο μυελό των οστών, στη συνέχεια όμως μεταναστεύουν στο θύμο όπου και ωριμάζουν. Ο χαρακτηριστικός δείκτης των Τ λεμφοκυττάρων είναι ο υποδοχέας αντιγόνου των Τ κυττάρων (T cell antigen receptor ή TCR). Υπάρχουν δύο τύποι του TCR. Ο τύπος TCR1 αποτελείται από γ και δ αλυσίδες. Ο τύπος TCR2 είναι ένα ετεροδιμερές που έχει δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες α (40-50 kda) και β (35-47 kda) συνδεμένες με δισουλφιδικούς δεσμούς. Και οι δύο τύποι TCR συσχετίζονται με μία ομάδα 4-5 πολυπεπτιδικών αλυσίδων, το σύμπλεγμα CD3. Έτσι σχηματίζεται το σύμπλεγμα TCR-CD3. Δομή του TCR Η δομή του TCR παρουσιάζεται στην εικόνα 2-4. Κάθε πολυπεπτιδική αλυσίδα (α και β) αποτελείται από δύο τμήματα (όπως η ανοσοσφαιρίνη) με 110 περίπου αμινοξέα που συνδέονται με την κυτταρική μεμβράνη μέσω ενός διαμεμβρανικού πεπτιδίου το οποίο έχει μία κοντή κυτταροπλασματική ουρά. Οι αλληλουχίες των αμινοξέων στο αμινοτελικό άκρο των α και β αλυσίδων σχηματίζουν μία θέση σύνδεσης του αντιγόνου που είναι συνδεμένο στα μόρια MHC και αποτελούν τη μεταβλητή περιοχή (V) του μορίου. TCR TCR V V C C Διαμεμβρανικό τμήμα + - ε ε -+ β β γ δ α + α - ζ ζ - + Εικόνα 2-4. Δομή του TCR Τα καρβοξυτελικά άκρα αποτελούν τη σταθερή περιοχή (C) του μορίου που συνδέεται με την κυτταρική μεμβράνη. Οι τύποι α, β TCR και γ, δ TCR των υποδοχέων συνδέονται με το CD3. Το CD3 δεν παρουσιάζει ποικιλομορφία και χρησιμεύει για τη μετάδοση του σήματος μετά την αναγνώριση αντιγόνου από τις α, β ή γ, δ αλυσίδες. Το CD3 αποτελείται από 4 πολυπεπτιδικές αλυσίδες, τις γ, δ, ε και ζ (οι γ, δ είναι διαφορετικές από τις γ, δ αλυσίδες του TCR που δεσμεύουν το αντιγόνο). Το σύμπλεγμα TCR-CD3 αποτελείται από (αβ)2, γ, δ, ε2, ζ2. Οι αλυσίδες γ, δ και ε του CD3 προέρχονται από 3 γονίδια, ανήκουν 21

25 στην υπεροικογένεια των ανοσοσφαιρινών και έχουν εξωκυττάριο, διαμεμβρανικό τμήμα και κυτταροπλασματική ουρά. Οι ζ αλυσίδες κωδικοποιούνται από γονίδιο που βρίσκεται σε διαφορετικό χρωμόσωμα απ ό,τι τα γονίδια για το υπόλοιπο CD3 γ, δ, ε σύμπλεγμα. Οι ζ αλυσίδες αποτελούνται από μικρή εξωκυττάρια αλληλουχία 9 αμινοξέων που περιέχει δισουλφιδικό δεσμό, ένα διαμεμβρανικό τμήμα αρνητικά φορτισμένο και μία μεγάλη κυτταροπλασματική ουρά. Υπάρχει εναλλακτική (spliced) μορφή του CD3ζ που λέγεται CD3η που έχει ενδοκυτταροπλασματική αλληλουχία που είναι μακρύτερη στο καρβοξυτελικό άκρο κατά 42 αμινοξέα. Οι αλυσίδες συσχετίζονται με όλους τους δυνατούς συνδυασμούς (ζζ, ζη ή ηη). Τα ενδοκυτταροπλασματικά τμήματα των CD3ζ και η αλυσίδων περιέχουν αλληλουχίες αμινοξέων που ονομάζονται «immunoreceptor tyrosine activation motifs ή ITAMS», δηλαδή περιοχές με τυροσίνη που σχετίζονται με ενεργοποίηση του υποδοχέα. Αυτές οι περιοχές ITAMS είναι στόχος φωσφορυλίωσης από ειδικές πρωτεϊνικές κινάσες. Υπάρχουν 3 τέτοια ITAMS σε κάθε αλυσίδα. Είναι φανερό ότι τα ITAMS είναι σημαντικά για την ενεργοποίηση των Τ κυττάρων. Όταν ο TCR συνδέεται με το αντιγόνο που βρίσκεται συνδυασμένο με μόριο MHC αυτές οι αλληλουχίες φωσφορυλιώνονται μέσα σε λεπτά αποτελώντας το πρώτο βήμα στην ενεργοποίηση του κυττάρου. Ο γ, δ TCR έχει δομή παρόμοια με τον α, β TCR. Τα κύτταρα που εκφράζουν το γ, δ TCR βρίσκονται συγκεντρωμένα κυρίως σε επιθηλιακούς ιστούς. Τα TCR1 κύτταρα εκδηλώνουν μη περιορισμένη από τα μόρια MHC αναγνώριση εξωγενών αντιγόνων και ενεργοποιούνται από πρωτεΐνες θερμικού shock. Παράγουν μικρότερη ποσότητα κυτταροκινών. Τα γονίδια που κωδικοποιούν την παραγωγή των α και β αλυσίδων του TCR σχηματίζονται από τη σύνδεση ξεχωριστών αρχικά γενετικών στοιχείων. Η αλληλουχία που κωδικοποιεί την V περιοχή της αλυσίδας σχηματίζεται από ένα V και ένα J γονιδιακό τμήμα ενώ εκείνη που κωδικοποιεί την V περιοχή της β αλυσίδας σχηματίζεται από ένα V, ένα D και ένα J γονιδιακό τμήμα. Αυτά τα γονιδιακά τμήματα αναδιατάσσονται κατά τη διάρκεια της οντογένεσης του Τ κυττάρου στο θύμο και μετά από εξάλειψη του παρεμβαλλόμενου μεταξύ τους DNA σχηματίζουν ένα ενιαίο V γονίδιο. Μετά τη μεταγραφή τους οι αλληλουχίες που κωδικοποιούν την V περιοχή συνδέονται με τις αντίστοιχες της C περιοχής και σχηματίζουν το γονίδιο του TCR (Εικόνα 2-5). Η αναδιάταξη των γονιδιακών τμημάτων που συμμετέχουν στο σχηματισμό του γονιδίου του TCR έχει σαν αποτέλεσμα την τεράστια ετερογένεια του υποδοχέα. Υπάρχουν τουλάχιστον 50 V και περισσότερα από 100 J γονιδιακά τμήματα για την α και 60 V, δύο D 22

26 και 13 J γονιδιακά τμήματα για τη β αλυσίδα. Υπάρχουν επίσης δύο γονίδια για C περιοχή της β αλυσίδας. Από τις μεταξύ τους αναδιατάξεις μπορεί να προκύψει ένας τεράστιος αριθμός VαJα και VβDβJβ συνδυασμών. Επιπρόσθετα, τα πέρατα των αναδιατασσόμενων γονιδιακών τμημάτων είναι ευέλικτα με αποτέλεσμα οι αλληλουχίες αμινοξέων που προκύπτουν από τις μεταξύ των συνδεόμενων γονιδιακών τμημάτων περιοχές, να ποικίλλουν σημαντικά. Η ετερογένεια του TCR αυξάνεται επίσης καθώς στα σημεία σύνδεσης των αναδιατασσόμενων γονιδιακών τμημάτων, είναι δυνατό να γίνεται εξάλειψη ή προσθήκη νουκλεοτιδίων. α και δ TcR τόποι V α1 V αη V δ1 V δ2 D δ1 D δ2 J δ1 J δ3 C δ V δ4 J α1 J αη C α 5 3 β TcR τόπος V β1 V βη D δ1 J β1 C β1 D β2 J β2 C β2 5 3 γ TcR τόπος V γ1 V γη J γ1 C γ1 J γ2 C γ2 5 3 Εικόνα 2-5. Οι γενετικοί τόποι των αλυσίδων του TCR Υποκατηγορίες Τ λεμφοκυττάρων Περίπου το 90-95% των Τ κυττάρων του αίματος έχουν α, β TCR και τα υπόλοιπα 5-10% είναι γ, δ TCR Τ κύτταρα. Τα α, β TCR T κύτταρα υποδιαιρούνται σε δύο πληθυσμούς: τα βοηθητικά Τ κύτταρα (helper T cells ή T H ) που έχουν στην επιφάνειά τους το χαρακτηριστικό δείκτη CD4 και τα κυτταροτοξικά ή κυτταρολυτικά Τ κύτταρα (cytotoxic T cells ή TC) που έχουν στην επιφάνειά τους το χαρακτηριστικό δείκτη CD8. Τα CD4 + Τ κύτταρα αναγνωρίζουν πεπτιδικά αντιγόνα που παρουσιάζονται συνδεμένα με πρωτεΐνες του MHC τάξεως ΙΙ των αντιγονοπαρουσιαστικών κυττάρων. Τα CD8 + Τ κύτταρα αναγνωρίζουν αντιγόνα που σχετίζονται με μόρια MHC τάξεως Ι. Η παρουσία του CD4 ή CD8 καθορίζει τον τύπο των κυττάρων με τα οποία θα «συνομιλήσει» το Τ λεμφοκύτταρο. Ένα μικρό ποσοστό α β TCR Τ λεμφοκυττάρων δεν έχουν ούτε CD4 ούτε CD8 (διπλά αρνητικά) και έχουν ρυθμιστική λειτουργία. Τα περισσότερα κυκλοφορούντα γ, δ κύτταρα είναι «διπλά αρνητικά» 23

27 αν και λίγα από αυτά είναι CD8 +. Αντίθετα, τα περισσότερα γ, δ Τ κύτταρα των ιστών εκφράζουν CD8. Κατά τη διάρκεια της ενεργοποίησής τους τα μικρά λεμφοκύτταρα υφίστανται χαρακτηριστικές μεταβολές. Πριν την επαφή τους με το αντιγόνο (παρθένα κύτταρα, naïve cells), βρίσκονται σε φάση ηρεμίας, δηλαδή στη φάση G 0 του κυτταρικού κύκλου. Αν δεν συναντήσουν κάποιο αντιγόνο, πεθαίνουν σε μερικές μέρες ή εβδομάδες, η παραγωγή τους όμως συνεχίζεται από τα κύτταρα του μυελού των οστών. Μετά όμως, από αντιγονικό ερεθισμό, τα ήρεμα λεμφοκύτταρα εισέρχονται στη φάση G1 του κυτταρικού κύκλου, αυξάνουν σε μέγεθος (η διάμετρός τους φτάνει τα μm), αποκτούν περισσότερο κυτταρόπλασμα, περισσότερα οργανίδια και μεγαλύτερη ποσότητα κυτταροπλασματικού RNA. Στη συνέχεια, μεταπίπτουν στη φάση S και διαιρούνται. Η ακολουθία αυτή των γεγονότων λέγεται βλαστική μεταμόρφωση (blast transformation) και είναι υπεύθυνη για τον πολλαπλασιασμό των ειδικών για κάθε αντιγόνο λεμφοκυτταρικών κλώνων. Τα CD4 + Τ κύτταρα που αναγνωρίζουν το αντιγόνο εκφράζουν το δείκτη CD28 που είναι ένα συνδιεγερτικό μόριο που συνδέεται με αντίστοιχο μόριο του αντιγονοπαρουσιαστικού κυττάρου και είναι απαραίτητο για τη «συνομιλία» Τ κυττάρων και APCs. Για να σταματήσει η αλληλεπίδραση Τ κυττάρου και APC, το CD4 + Τ κύτταρο εκφράζει το μόριο CTLA-4 που καθώς συνδέεται με αντίστοιχο μόριο του APC «φρενάρει» τη λειτουργία του Τ κυττάρου. Επιπρόσθετα, μερικά α, β TCR Τ κύτταρα μετά την επαφή τους με το αντιγόνο διαφοροποιούνται σε κύτταρα μνήμης που εκφράζουν στην επιφάνειά τους το δείκτη (D45RO) ενώ τα παρθένα κύτταρα εκφράζουν το δείκτη CD45RA. Τα CD4 + Τ κύτταρα απαντούν στον αντιγονικό ερεθισμό με την παραγωγή κυτταροκινών με τις οποίες προάγεται ο πολλαπλασιασμός και ενεργοποίηση τόσο των λεμφοκυττάρων όσο και των μακροφάγων. Με βάση τις κυτταροκίνες που παράγουν τα CD4 + Τ κύτταρα διακρίνονται σε T H 1 και Τ Η 2 υποπληθυσμούς. Τα Τ Η 1 κύτταρα παράγουν IL- 2 και ιντερφερόνη (IFN) γ, ενώ τα T H 2 παράγουν IL-4, IL-5, IL-6 και IL-10. Έτσι, τα Τ Η 1 κύτταρα προκαλούν φλεγμονώδεις αντιδράσεις για την αντιμετώπιση ενδοκυττάριων παθογόνων (ιών, βακτηρίων), ενώ τα Τ Η 2 κύτταρα διεγείρουν κυρίως τα Β λεμφοκύτταρα για την παραγωγή αντισωμάτων και την προστασία έναντι εξωκυττάριων μικροοργανισμών. Ορισμένα Τ κύτταρα καταστέλλουν την ανοσιακή απάντηση, είτε μέσω αρνητικών σημάτων (π.χ. CTLA-4 σύνδεση στο συνδέτη), είτε με την παραγωγή κατασταλτικών κυτταροκινών, π.χ. TGFβ. Τα κύτταρα αυτά λέγονται κατασταλτικά. 24

28 Τέλος, μερικά Τ λεμφοκύτταρα (5-10%) των κυκλοφορούντων Τ λεμφοκυττάρων εκφράζουν δείκτες των ΝΚ κυττάρων, δεν παράγουν IL-2 και πολλαπλασιάζονται ασθενώς μετά αντιγονικούς ερεθισμούς. Η εικόνα 2-6 παρουσιάζει την εξέλιξη των λεμφοκυττάρων. Η εικόνα 2-7 παρουσιάζει τους υποπληθυσμούς των Τ κυττάρων και ο πίνακας 2-3 δείχνει τους χαρακτηριστικούς δείκτες των Τ και Β λεμφοκυττάρων. CD10 CD34 CD38 HLA-DR Προγονικό κύτταρο της λεμφικής ουράς Προ-προ-Β κύτταρο Προ- Β κύτταρο Πρώιμο Β-κύτταρο CD10 CD19 CD34 CD38 TdT IgH R HLA-DR CD19 CD20 TdT IgH R IgL R clgm HLA-DR CD19 CD20 CD22 IgH R IgL R IgM IgD HLA-DR CD1 CD2 CD3 CD4 CD5 CD7 CD8 CD38 CD71 TdT TcR R Προ-Τκύτταρο Πρώιμο θυμοκύτταρο Κοινό θυμοκύτταρο ccd3 CD5 CD7 TdT CD2 ccd3 CD5 CD7 CD38 CD71 TdT Πρόδρομο ΝΚ κύτταρο Ώριμο ΝΚ-κύτταρο CD2 CD16 CD56 CD57 Ενεργοποιημένο Β-κύτταρο CD38 IgH R IgL R clg πλασματοκύτταρο Β κύτταρο μνήμης CD19 CD20 CD22 CD23 CD25 IgH R IgL R IgM HLA-DR CD19 CD20 CD22 IgH R IgL R IgG ή IgA ή IgE ILA-DR Ώριμο βοηθητικό Τ-κύτταρο Ενεργοποιημένο βοηθητικό Τ-κύτταρο CD2 ccd3 CD4 CD5 CD7 CD28 CD45RA TcR R CD2 CD3 CD4 CD5 CD7 CD25 CD28 CD45RA HLA-DR CTLA-4 TcR R Ώριμο κυτταροτοξικό/ κατασταλτικό Τ-κύτταρο Ώριμο κυτταροτοξικό/ κατασταλτικό Τ-κύτταρο CD2 ccd3 CD5 CD7 CD8 CD28 CD45RA TcR R CD2 CD3 CD5 CD7 CD8 CD25 CD28 CD45RA HLA-DR CTLA-4 TcR R Βοηθητικό Τ-κύτταρο μνήμης CD2 CD3 CD4 CD5 CD7 CD45RO TcR R Κυτταροτοξικό/ κατασταλτικό Τ-κύτταρο μνήμης CD2 CD3 CD5 CD7 CD8 CD45RO TcR R Εικόνα 2-6. Η διαφοροποίηση των λεμφοκυττάρων και τα αντίστοιχα CDs Tdt: τελική δεσοξυνουκλεοτιδυλτρανσφεράση, IgHR: αναδιαταγμένη βαριά αλυσίδα ανοσοσφαιρίνης, IgLR: αναδιαταγμένη ελαφρά αλυσίδα ανοσοσφαιρίνης, cigm: κυτταροπλασματική μ-αλυσίδα, ccd3: κυτταροπλασματικό CD3, TcR R: αναδιαταγμένος TCR 25

29 ΛΕΜΦΟΚΥΤΤΑΡΑ Β κύτταρα Τ κύτταρα γδ Τ κύτταρα (5-10%) αβ Τ κύτταρα (90-95%) αβ CD4 - CD8 - ρυθμιστικά CD4 + βοηθητικά CD8 + κυτταροτοξικά CD8 + ιστοί προστασία βλεννογόνων CD4 - CD8 - ΤΗ1 ΤΗ2 Εικόνα 2-7. Οι υποπληθυσμοί των λεμφοκυττάρων Πίνακας 2-3 Χαρακτηριστικοί δείκτες των Τ και Β λεμφοκυττάρων. CD δείκτης Τ κύτταρα Β λεμφοκύτταρα Υποδοχέας αντιγόνου TCR (α, β ή γ, δ) Ig CD1 + CD2 + - CD3 + - CD4 + υποκατηγορία - CD5 + + υποκατηγορία CD8 + υποκατηγορία - CD16 + υποκατηγορία - CD CD CD21 + υποκατηγορία + CD υποκατηγορία CD23 + υποκατηγορία + CD28 + CD CD CD79α + μέρος του CD79β + υποδοχέα 26

30 2-2-Α 2 Β- λεμφοκύτταρα Τα Β λεμφοκύτταρα παράγονται και ωριμάζουν στο μυελό των οστών. Αποτελούν το 5-15% των κυκλοφορούντων λεμφοκυττάρων και χαρακτηρίζονται από την παρουσία ανοσοσφαιρίνης στην επιφάνειά τους που είναι ο υποδοχέας για το αντιγόνο. Η πλειοψηφία των Β κυττάρων του περιφερικού αίματος εκφράζει στην επιφάνειά του τους δύο τύπους (ισότυπους) ανοσοσφαιρινών των IgM και των IgD. Λιγότερο από 10% των Β κυττάρων της κυκλοφορίας εκφράζουν IgG, IgA ή IgE ανοσοσφαιρίνες. Μεγαλύτεροι αριθμοί τέτοιων κυττάρων υπάρχουν στους ιστούς, π.χ. κύτταρα με IgA υπάρχουν στον εντερικό βλεννογόνο. Οι μεμβρανικές IgM ή IgD μετά τη σύνθεσή τους παραμένουν στο ενδοπλασματικό δίκτυο μέχρι να συνδεθούν με δύο γλυκοπρωτεΐνες, τις Igα (CD79α) και Igβ (CD79β) οι οποίες εκφράζονται αποκλειστικά στα Β κύτταρα. Η σύνδεση των μεμβρανικών IgM και IgD με τα ετεροδιμερή Igα/Igβ σχηματίζουν το σύμπλεγμα του υποδοχέα του αντιγόνου του Β κυττάρου (B cell antigen receptor complex ή BCR) που είναι αντίστοιχο του TCR-CD3 συμπλέγματος των Τ κυττάρων. Το BCR εμπλέκεται στην ενεργοποίηση των Β κυττάρων. Τα κυτταροπλασματικά τμήματα των Igα και Igβ περιέχουν ITAMS που φωσφορυλιώνονται από κινάσες κατά την ενεργοποίηση του κυττάρου. Πρώιμα, κατά την ανάπτυξη του Β κυττάρου, το γονίδιο της βαριάς αλυσίδας (IgH) υφίσταται αρχικά DJ ανασυνδυασμό και μετά VDJ ανασυνδυασμό. Η προκύπτουσα βαριά αλυσίδα εκφράζεται αρχικά με μία προσωρινή ελαφρά αλυσίδα και τις Igα και Igβ αλυσίδες για να σχηματίσουν τον προ-β υποδοχέα. Αργότερα τα γονίδια της ελαφράς αλυσίδας υφίστανται ένα VJ ανασυνδυασμό και η επιφανειακή IgM παράγεται σαν υποδοχέας του Β κυττάρου. Τα Β λεμφοκύτταρα έχουν και άλλους δείκτες επιφανείας (Πίνακας 2-3). Φέρουν στην επιφάνειά τους μόρια MHC τάξεως ΙΙ, υποδοχείς για το συμπλήρωμα C3β (CD35) και C3d (CD21), υποδοχείς για το Fc τμήμα των ανοσοσφαιρινών IgG (FcγRII ή CD32). Επιπρόσθετα, εκφράζουν τους δείκτες CD19, CD20 και CD22 που συνήθως χρησιμοποιούνται για την αναγνώρισή τους. Ένας επίσης σημαντικός δείκτης είναι το CD40 που εμπλέκεται στις αλληλεπιδράσεις των Β με τα Τ λεμφοκύτταρα. Η διαφοροποίηση και οι δείκτες επιφανείας των Β κυττάρων φαίνονται στην εικόνα 2-8. Η αλληλεπίδραση του BCR με το αντιγόνο οδηγεί σε ενεργοποίηση των κυττάρων που διαφοροποιούνται σε δραστικά κύτταρα, τα πλασματοκύτταρα. Αυτά είναι μεγαλύτερα κύτταρα (12-16 μm διάμετρος), έχουν βασεόφιλο κυτταρόπλασμα και ανεπτυγμένο ενδοπλασματικό δίκτυο. Παράγουν και εκκρίνουν διαλυτές ανοσοσφαιρίνες. Αποτελούν μόνο το 0,1% των κυκλοφορούντων λεμφοκυττάρων. 27

31 Υπάρχουν άφθονα στα δευτερογενή λεμφικά όργανα και επίσης υπάρχουν στο μυελό των οστών. 2-2-Β Δενδριτικά κύτταρα Τα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα APC είναι ένας ετερογενής πληθυσμός κυττάρων με μεγάλη ανοσοδιεγερτική ικανότητα. Τα APCs βρίσκονται στο δέρμα, λεμφαδένες, σπλήνα, επιθήλια βλεννογόνων και στο θύμο. Σαν δενδριτικά κύτταρα φέρεται ετερογενής ομάδα APCs που φαίνεται ότι προέρχονται από ένα κοινό προγονικό κύτταρο και αντιπροσωπεύουν διαφορετικές εξελικτικές βαθμίδες της ίδιας κυτταρικής σειράς. Φέρουν στην επιφάνειά τους MHC τάξεως ΙΙ μόρια για την παρουσίαση αντιγόνου και ενεργοποίηση των Τ λεμφοκυττάρων. Τα δενδριτικά κύτταρα βρίσκονται σε μη λεμφικά όργανα και ιστούς, σε όργανα του ανοσολογικού συστήματος, στο αίμα και στη λέμφο. Στα μη λεμφικά δενδριτικά κύτταρα περιλαμβάνονται τα κύτταρα Langerhans της επιδερμίδας και τα διάμεσα δενδριτικά κύτταρα των διαφόρων οργάνων όπως η καρδιά, οι πνεύμονες, οι νεφροί και ο γαστρεντερικός σωλήνας. Τα κύτταρα αυτά παραλαμβάνουν αντιγόνα από τους ιστούς και δια του αίματος και της λέμφου τα μεταφέρουν στους λεμφαδένες. Καθώς εισέρχονται στο αίμα και στη λέμφο αλλάζουν μορφολογία και μετατρέπονται σε πεπλοφόρα κύτταρα (veiled cells). Λεμφικά δενδριτικά κύτταρα είναι τα διαπλεκόμενα δενδριτικά κύτταρα (interdigitating dendritic cells) και τα θυλακιώδη δενδριτικά κύτταρα λεμφαδένων (follicular dendritic cells ή FDC). Τα διαπλεκόμενα δενδριτικά κύτταρα βρίσκονται στις πλούσιες σε Τ κύτταρα περιοχές των οργάνων του ανοσολογικού (σπλήνας, λεμφαδένες, θύμος). Τα θυλακιώδη δενδριτικά κύτταρα βρίσκονται στις πλούσιες σε Β κύτταρα περιοχές των λεμφαδένων, στο σπλήνα και στους λεμφικούς ιστούς των βλεννογόνων (mucosa-associated tissues ή MALT). Τα FDC δεν μεταναστεύουν. Δεν έχουν στην επιφάνειά τους MHC τάξεως ΙΙ. Έχουν όμως υποδοχείς για το συμπλήρωμα (CD21 και CD35) καθώς και υποδοχείς για το Fc τμήμα των ανοσοσφαιρινών. Έτσι, μπορεί να δεσμεύουν ανοσοσυμπλέγματα και να παρουσιάζουν αντιγόνα στα Β κύτταρα. Τέλος, υπάρχουν τα δενδριτικά κύτταρα που φέρουν MHC τάξεως ΙΙ μόρια, είναι μεταναστευτικά και φτάνοντας στα βλαστικά κέντρα αλληλεπιδρούν με τα Τ κύτταρα. 28

32 λεμφοειδές προ-προ-b- προ-b ανώριμο ώριμο ενεργ/μένο Β κύτταρο πλασματοαρχέγονο κύτταρο κύτταρο B κύτταρο B κύτταρο βλαστικό B μνήμης κύτταρο κύτταρο (προγονικό) κύτταρο (ΑΠΚ) αντιγόνο Δείκτες C kit MHC 11 CD10 CD19 CD20 CD21 CD22 CD23 CD25 CD38 CD40 CD43 CD45R CD72 PCA-1 κυτ/σματικό επιφανειακό επιφανειακό επιφανειακό επιφανειακό κυτ/σματικό μ+ IgM+ IgM+, IgD+ IgM+, IgD- IgG+, IgA+ Ig+ Εικόνα 2-8. Διαφοροποίηση και δείκτες επιφανείας των Β κυττάρων 2-3 Λεμφικό σύστημα Το σύνολο των ιστών και οργάνων που φιλοξενούν τα κύτταρα που συμμετέχουν στην ανοσιακή απάντηση απαρτίζουν το λεμφικό σύστημα και διακρίνονται σε πρωτογενή λεμφικά όργανα (primary) και σε δευτερογενή (secondary). 2-3-Α Πρωτογενή λεμφικά όργανα Τα πρωτογενή λεμφικά όργανα είναι οι κύριες θέσεις ανάπτυξης των λεμφοκυττάρων. Εκεί τα λεμφοκύτταρα διαφοροποιούνται από τα αρχέγονα λεμφοειδή κύτταρα, πολλαπλασιάζονται και ωριμάζουν σε λειτουργικά κύτταρα. Στα θηλαστικά, τα Τ κύτταρα ωριμάζουν στο θύμο ενώ τα Β λεμφοκύτταρα στο μυελό των οστών. Στα πτηνά, υπάρχει ο θύλακας του Fabricius (burse of Fabricius) όπου γίνεται η ωρίμανση των Β κυττάρων. Το ισοδύναμο του θυλάκου του Fabricius στα θηλαστικά είναι ο μυελός των οστών. Στα πρωτογενή λεμφικά όργανα, τα λεμφοκύτταρα αποκτούν το ρεπερτόριο των ειδικών αντιγονικών υποδοχέων το οποίο τα καθιστά ικανά να αντιμετωπίσουν το αντιγονικό φορτίο που θα συναντήσουν στη μετέπειτα ζωή τους. Επιπρόσθετα, εξουδετερώνονται τα 29

33 λεμφοκύτταρα που αναγνωρίζουν τα «ίδια» αντιγόνα. Στην εικόνα 2-9 παρουσιάζονται τα πρωτογενή και δευτερογενή λεμφικά όργανα. πρωτογενή λεμφικά όργανα δευτερογενή λεμφικά όργανα και ιστοί δακτύλιος Waldeyer (αμυγδαλές και αδενοειδείς) θύμος μυελός των οστών λεμφικοί ιστοί των βρόγχων λεμφαδένες μυελός των οστών σπλήνας λεμφαδένες μεσεντέριοι λεμφαδένες πλάκες Peyer λεμφικός ιστός ουρογενετικού λεμφαδένες Εικόνα 2-9. Πρωτογενή και δευτερογενή λεμφικά όργανα 2-3-Α 1 Ο θύμος Ο θύμος είναι ένα δίλοβο όργανο που βρίσκεται στο πρόσθιο μεσοθωράκιο και φθάνει στο μέγιστο μέγεθός του κατά τη διάρκεια της ήβης. Στη συνέχεια, ατροφεί και αντικαθίσταται βαθμιαία από λίπος χάνοντας σταδιακά τη λειτουργικότητά του (υποστροφή θύμου ή thymic involution). Ωστόσο φαίνεται ότι δημιουργία Τ κυττάρων συνεχίζεται αν και σε χαμηλό ρυθμό στην ενήλικη ζωή. Οι λοβοί του θύμου διαιρούνται σε λοβία με δοκίδες συνδετικού ιστού. Στο μυελό του θύμου υπάρχουν κάποιο σχηματισμοί τα «σωμάτια του Hassall» που η λειτουργία τους παραμένει άγνωστη αν και περιέχουν εκφυλισμένα επιθηλιακά κύτταρα. Σε κάθε λόβιο τα λεμφοειδή κύτταρα (θυμοκύτταρα) διατάσσονται στον εξωτερικό φλοιό (ανώριμα πολλαπλασιασμένα θυμοκύτταρα) και στον εσωτερικό μυελό (πιο ώριμα κύτταρα που εκφράζουν το CD44) δείχνοντας κάποια διαφοροποίηση από το φλοιό προς το μυελό. Υπάρχει ένα δίκτυο επιθηλιακών κυττάρων στα λόβια που συμμετέχει στη διαδικασία διαφοροποίησης από τα προ-θυμικά κύτταρα του μυελού σε ώριμα Τ λεμφοκύτταρα. Επιπρόσθετα, διαπλεκόμενα δενδριτικά κύτταρα και μακροφάγα υπάρχουν στα λόβια στη φλοιομυελική περιοχή και μαζί με τα επιθηλιακά κύτταρα εκφράζουν μόρια MHC συμμετέχοντες στην ανάπτυξη και επιλογή των Τ κυττάρων. 30