OSNOVE IMUNOLOGIJE PREGLED SNOVI

Transcript

1 ONOVE IMUNOLOGIJE PREGLED NOVI Po knjigi Vozelj, M.: Temelji imunologije DZ d.d., Ljubljana, 2000 Berete kratek pregled snovi iz predmeta Osnove imunologije. To pomeni, da sem izpustil par poglavij in drugih sestavkov izven obsega predmeta. Notri ni, ponavljam, ni poglavij, ki pridejo v poštev za»veliko«imunologijo. Torej, če mi kdo ne zaupa, da nisem spustil ničesar pomembnega, naj vzame knjigo v roke. Pritožbe sprejemamo na sončni upravi. EZNAM NAJPOGOTEJE UPORABLJENIH KRATIC: Ig: imunoglobulin; uporabljena za vse proteine iz imunoglobulinske superfamilije Ab: protitelo (antibody) ag: antigen s. lat. (glej poglavje 4) MHC: molekule poglavitnega histokompatibilnostnega kompleksa (v knjigi PHK; glej poglavje 7) TCR: T-celični receptor (glej poglavje 9) APC: vse antigen-predstavljajoče celice T h : celice T pomagalke (»T helper cells«) T c : citotoksični limfociti T NK: celice naravne ubijalke (natural-born killers) IL: interlevkini Za ostale kratice glej knjigo, str.ix v uvodu. 1

2 1. plošne značilnosti imunskega sistema & odziva naravna (prirojena) imunost - genetika - anatomske ovire - nespecifični baktericidi - komplement & NK - fagocitoza, endocitoza - vnetje specifična (pridobljena) imunost - LIMFOCITI - humoralna imunost (= protitelesa) 1.1. Celice imunskega odziva limfociti B = 1 plazmatke protitelesa 2 spominske celice limfociti T TCR, receptor za MHC CD4 = T h aktivacija citokini CD8 = T c aktivacija ubijanje lastnih okuženih celic APC; izražajo MHC II aktivacija Th = makrofagi, limfociti B in dendritične celice veliki granulirani limfociti = celice K in NK - prepoznava in ubijanje celic, okuženih s protitelesi (tumorji, okužba z virusi) fagociti 1.2. Topni mediatorji imunskega odziva komplement liza, kemotaksija, opsonizacija citokini IFN, IL, CF, TNF, TGF 1.3. Poglavitni histokompatibilnostni kompleks MHC = PHK = HLA pri človeku MHC v povezavi z antigenom aktivira limfocit T MHC I na vseh celicah z jedrom - aktivira T c MHC II na APC, aktivira Th 2. Imunski sistem 2.1. Hemopoeza pluripotentna matična celica limfoidna matična c. mieloidna matična c. PRO-B PRO-T progenične celice CDU celica B celica T eritrocit bazofilec eozinofilec megakariocit makrofag nevtrofilec 2

3 - matična celica = CFU (colony forming unit) - CF (colony stimulating factors) - za preživetje in diferenciacijo GM-CF granulociti & monociti nato G-CF granulociti (= predniki nevtro-, eozino- & bazofilcev, mastocit in dendr. c.) M-CF monociti (= predniki makrofagov) - poleg CF pomembna še IL in TNF - uravnavanje: apoptoza stalna količina vseh tipov celic v organizmu limfociti: nosilci specifične imunosti; celice B ( plazmatke & spominske c.), T h 1, T h 2, T c, NK mononuklearni fagociti: monociti, makrofagi granulociti: nevtrofilci (največ med mieloidnimi c. vnetje!), eozinofilci (proti velikim patogenom in njihovim toksinom), bazofilci (krožeči; IgE posredovano vnetje), mastociti (v tkivih; IgE posredovano vnetje), dendritične celice ( intersticijske v koži, folikularne v limf. organih; APC!) 2.2. Limfatični organi Primarni: - kostni mozeg: hemopoeza - nastanek vseh krvnih celic iz matične - timus: skorja: nezreli limfociti T tesno skupaj, v kontaktu s hranilnimi celicami sredica: zorenje & diferenciacija limfocitov T, kontakt z ag ekundarni - bezgavke: prvi kontakt APC z ag (prinese mezga) skorja - od timusa neodvisno: celice B, makrofagi, dendr. cel. parakorteks - od timusa odvisno: celice T, makrofagi, dendr. c. germinativno središče: proliferacija limfocitov medula: pot v kri - vranica - drugi (sluznice, koža) 3. Zgradba in funcija protiteles - imunoglobulini - protitelesa - selektivna reakcija z antigenom - serum s protitelesi = antiserum 3

4 3.1. Zgradba L C Fab V H V L C L C L C H 1 C H 1 H C C H 2 C H 2 V L V H L c - light chain H c - heavy chain V l, V h - vezišča za antigen C l, C h1, 2 & 3 - segmenti, ki determinirajo razred; vezišča za celice, komplement idr. F ab - fragment antigen binding F c - fragment cristallizable C H 3 C H 3 Fc - izotipi: razredi IgG, IgA, IgM, IgD, IgE ter podrazredi IgG1-4 & IgA1-2 - alotipi: razlike v aminokislinskem zaporedju med posamezniki 3.2. truktura razredov protiteles IgG - monomeri, iz dveh L c in dveh H c γ - 2 F ab regiji, gibljivo pritrjeni na F c IgG v obliki črke Y ali T - podrazredi 1-4 na osnovi števila - vezi v zglobu IgA - IgA1 kot drugi imunoglobulini, IgA2 ima nekovalentne vezi med verigami - v izločkih kot dimeri - dimer: 2 IgA, veriga J in poli-ig receptor (=sekrecijska komponenta) - izdelujejo plazmatke v submukozi, prehaja iz krvi v lumen črevesja IgM - pentamer, monomeri povezani s - vezmi blizu zgloba - monomeri ne aglutinirajo - v medceličnini, lahko pa veže verigo J in ga sekr. celice prenesejo v izločke pomemben dopolnilni Ig v izločkih IgE - monomer, z veliko oglj. hidrati - pomemben pri obrambi pred paraziti in alergijah IgD - monomer - izražajo ga zreli limfociti B poleg IgM na površini 4

5 3.3. Biološke lastnosti protiteles 1. neposredna vezava z antigenom; nevtralizacija toksinov 2. efektorske funkcije; posreduje Fc regija, specifične za izotip. Določa, kako se bo ag obravnaval IgG - nastajajo pri naravni infekciji in imunizaciji - v vseh tkivnih tekočinah, življ. doba 40 dni, prehajajo tudi v fetus - vezava z ag sprememba konformacije odkrije se segment C h 2 aktivacija komplementa - fagociti in nevtrofilci imajo receptor F c γr (za Fc verigo IgG) pospeševanje fagocitoze (= opsonizacija) IgA - sekrecijska veriga zasidra IgA v plast sluzi na epitelu - ovira pritrditev bakterij in virusov na epitel - odporen proti črevesnim proteazam - brez drugih efektorskih funkcij - 90% proteinov v kolostrumu IgM - zgodnejša produkcija kot IgG - močna reakcija s polisaharidnimi ag (od timusa neodvisnimi) - polireaktivni (=»naravna protitelesa«) - prva linija obrambe - učinkovita aktivacija komplementa IgE - takojšnja preobčutljivostna reakcija - mastociti in bazofilci imajo receptor F c εri z močno afiniteto (veže IgE tudi brez ag) - vnos ag agregacija IgE in vezanih celic sproščanje vnetnih mediatorjev 3.4. Receptorji za F c - F c γr (za IgG) na fagocitih, granulocitih, NK, limfocitih B&T, sproži različne odgovore - F c εr (za IgE) na mastocitih in levkocitih preobčutljivost (glej zgoraj) - so tudi imunoglobulini 4. Antigeni - antigen = snov, ki se specifično veže z Ab - imunogenost = sposobnost antigena, da sproži im. reakcijo (včasih šele kot vezan na nosilec = hapten) - adjuvans - vbrizgan z ag spremeni imunski odziv; postopno sproščanje / spodbujanje fagocitoze & predstavljanja ag / nespec. aktivacija limfocitov aluminijski - adsorbira beljakovinske ag in deluje kot depo Freundov - tudi depo, kapljice se ustavijo v limfnih vozlih; močan imunogen liposomi, ICOM - epitop = del makromolekule, ki se veže z Ab epitopi za B celice: topni ag, ki se vežejo na membranske Ig; epitopi so izpostavljena zaporedja na površini molekule epitopi za T celice: predelani ag, predstavljeni na površini APC; kompleks MHC-ag-TCR; vezava manj specifična kot ag-ab 5

6 4.1. Vrste antigenov - proteini - večina naravnih ag; veliko epitopov na molekulo; epitop definirajo vse ravni zgradbe proteina. Edini sprožijo popoln imunski odziv. - polisaharidi - epitopi so izpostavljeni oligosaharidi, še posebej zaporedje na koncu verige - lahko kot lipopolisaharidi (bakterije) ali mukopolisaharidi (eritrociti - AB0) - heterofilni -? - lipidi - niso imunogeni, lahko pa hapteni - konjugirani - molekula + hapten - sintetični 4.2. Mitogeni = poliklonski aktivatorji - nespecifična aktivacija limfocitov B in T - superantigeni - povežejo na TCR in MHC II izven regije za vezavo ag - aktivirajo vse celice s specifičnim TCR 5. Organizacija in izražanje imunoglobulinskih genov - zaporedje v konstantni verigi (C) se deduje po Mendlovih načelih - en gen za en izotip - variabilna veriga (V) pri vsakem Ig različna - mnogo veliko genov - vsak gen C se lahko poveže z vsakim genom V - preurejanje genov v Ab proizvajajočih celicah - kromosomska DNK ni več enaka genomski DNK - med geni V in D so geni J (= join) - zarodna imunoglobulinska proga = geni v genomski konfiguraciji, pred preureditvami - lahka veriga: variabilni del geni V in J, konstantni del eden od genov C - težka veriga: variabilni del geni V, D in J, konstantni del eden od genov C - gen D: določa komplementarnost (sposobnost vezave na določen TCR?) 5.1. Izključitev alela - v genomu zapis za dve različni lahki in dve različni težki verigi 4 različna protitelesa - uspešna preureditev genov za težko verigo na enem alelu zavrtje izražanja drugega alela - neuspešna preureditev zač. preureditev na drugem alelu - neuspešna preureditev na obeh apoptoza celice - tisti alel, ki se je uspešno preuredil, sproži preurejanje genov lahke verige - neuspešno preurejanje zač. preureditev na drugem alelu - neuspešno na obeh apoptoza celice 5.2. Nastanek različnosti protiteles - multipli geni zarodne proge različnost specifičnosti za ag; različnost je sorazmerna s št. genov - rekombinacije - vsak od segmentov V se lahko združi z vsakim od 4 segmentov J - različnost stikov - nenatančno združevanje segmentov, naklj. izguba ali dodajanje nukleotidov na stikih - kombinacija različnih H in L verig (k specifičnosti prispevata obe) - somatične mutacije - predvsem v V-genskih segmentih zorenje afinitete (glej nasl. poglavje) 6

7 6. Zorenje in aktivacija limfocitov B - hipoteza selekcije klonov: ag specifični limfociti se razvijejo pred stikom z antigenom - razvoj: 1. zorenje 2. aktivacija z ag 3. diferenciacija v plazmatke / spominske celice 6.1. Zorenje - limfociti nastajajo vse življenje v kostnem mozgu - matična celica progenični limfocit B (PRO-B) predhodni limfocit B nezreli limfocit B - vezan na stromalno celico - vezava prek VLA-4:VCAM-1 - C-kit - odvisen od IL-7 - neodvisen od IL-7 - ni več vezan na str. c. - izraža IgM - stik nezrelega lim. B z ag povzroči smrt ali imunotoleranco - zreli limfociti izdelujejo membranske IgM in IgD selitev v periferijo - negativna selekcija - v tem stadiju odmre 90% limfocitov B (avtoreaktivnih) - kratka življenska doba, če ne pride v stik z ag (par dni) 6.2. Aktivacija = kontakt z antigenom, večinoma v bezgavkah - v bezgavki se zadrži ag dendr. celice ga predstavijo naivnim celicam T aktivacija T h (ag spec.) - limfocit B veže ag z mig razgradi ga in predstavi z MHC II migracija v cono s celicami T stik s T h z enako specifičnostjo aktivacija diferenciacija v plazmatke izločanje IgM in IgG (primarni imunski odziv) - od timusa neodvisni ag; v glavnem polimerni proteini in polisaharidi - križno povežejo mig in sprožijo signalno kaskado za aktivacijo - od timusa odvisni ag; limfocit B jih predela in izrazi na MHC II predstavitev T h ; ob vezavi pride do interakcije med CD40 in CD40L oba signala skupaj aktivirata celico B 7

8 6.3. Diferenciacija šibka afiniteta - aktiviran limfocit B (= centroblast) centrocit apoptoza spominska celica plazmatka interakcija s T h - centrocit interakcija CD40/CD40L spominska celica interakcija CD23/IL-1 plazmatka vezava na kompleks Ab-ag na dendritični celici 7. Poglavitni histokompatibilnostni kompleks - kompleks genov MHC (pri ljudeh HLA) = gruča genov, razdeljenih v 3 regije: 1: MHC I 2: MHC II 3: proteini komplementa in TNF - izražanje MHC I: vse celice z jedrom, razen imunoprivilegiranih celic (možgani, placenta,...) - izražanje MHC II: samo APC - zelo polimorfni aleli - zgradba - membranski glikoproteini, specializirane ag predstavljajoče molekule MHC I - velika veriga α α 1, α 2, α 3 - mikroglobulin β 2 - nekovalentna vezava med α in β - α 3 in β 2 homologna med seboj in z C regijo Ig - α 1 in α 2 tvorita vdolbino za 8-10 AK dolg peptid - α 3 spozna receptor CD8 na limfocitu T močna afiniteta Bcl-2: izražajo centrociti po interakciji z dendritičnimi celicami - prepreči apoptozo tistih, ki so spoznale ag MHC II - veriga α α 1, α 2 - veriga β β 1, β 2 - α 2 in β 2 bliže membrani HLA-DR 1 = človeški MHC II - α 1 in β 1 tvorita vdolbino za AK dolg peptid - nastopa kot heterodimer - agregacija potrebna za prenos signala 7.1. Polimorfizem MHC - za razliko od Ig in TCR (permutacije) je posledica izražanja multiplih alelov na lokusu - razlika med aleli je 5-10% - variacije niso naključno razporejene - velika variabilnost znotraj vrste zavračanje presadkov 7.2. Izražanje MHC - MHC I pri večini somatičnih celic, različno mnogo (največ limfociti) zdrave celice prikazujejo z MHC I lastne peptide okužene celice prikazujejo lastne in virusne peptide - MHC II izražajo primarne APC, pri nekaterih odvisno od stadija (samo zreli limfociti B, neaktivni makrofagi zelo malo) Heterozigotnost veliko različnih MHC II v osebku zmožnost predstavljanja več različnih ag - regulacija: IFN-α, -β, -γ; TNF MHC I IL-4 MHC II; IFN-γ MHC II - nekateri virusi vplivajo na izražanje in se tako izognejo imunskemu odzivu 8

9 8. Predstavljanje in T-celično spoznavanje antigenov - patogeni se lahko nahajajo zunajcelično, v citosolu ali membranskih veziklih - različna strategija odstranjevanja glede na lokacijo - različno predstavljanje glede na lokacijo MHC I - peptidi iz citosola MHC II - peptidi iz veziklov (tudi fagocitirani) - proteoliza antigenov nujna za predstavljanje na APC - peptidi, vezani na MHC, so v iztegnjeni konformaciji - vezava ni specifična, je pa zelo močna MHC I - 2 različni alelni varianti lahko vežeta podobnih peptidov; specifičnost določajo sidrne AK kopij vsake variante / celico kopij peptida na površini kopij je dovolj za prepoznavo T c MHC II - tudi zelo različne možne vezave - specifičnost je tu odvisna od jakosti H-vezi - peptidi, razgrajeni z endocitozo - MHC se sintetizirajo na citosolni strani ER in se prenesejo v lumen, tam se vežejo s predelanim peptidom membrana - proteine, označene za razgradnjo, razgradijo proteasomi - proteasomi, ki razgrajujejo proteine, namenjene MHC I, imajo dodatne podenote (kodirajo geni iz MHC regije), ki delajo peptide z bazičnim hidrofobnim koncem (= pomembno za vezavo) - v zdravih celicah je prisoten prebitek MHC I, vezan s kalneksinom. To omogoča hitro predstavljanje ag, ko se celica okuži - MHC II v ER je zakrit z invariantno verigo, od katere kasneje ostane fragment clip (blokira vezavo ag) - MHC II se prenese v endosom, kjer molekula HLA-DM sprosti clip in na MHC II se veže peptid - če MHC II ne veže peptida, v kislem endosomu razpade - na površini celice tako ni praznih MHC II, samo taki z vezanim ag ali fragmentom razgrajene MHC II - alelna oblika MHC določa odzivnost limfocita T = omejitev z MHC - aloreaktivnost = reakcija limfocitov T na nelastne MHC zavračanje presadka - APC: makrofagi, limfociti B, DC, timusne epitelijske celice, folikularne dendritične celice 9. T-celični receptor - TCR je kompleks proteinov na membrani limfocitov T - spozna in odgovori na ag, vezan z MHC - TCRαβ - prevladuje; heterodimer, podoben F ab regiji Ig variabilna regija veže ag konstantna regija nima efektorskih funkcij transmembranska regija ima ΑΚ za interakcijo s CD3 - TCRγδ - na nekaterih perifernih limfocitih in nezrelih timocitih podobni, a brez CD4/CD8 imunski odziv na epitelijske mikrobe pred aktivacijo Tαβ (verjetno) 9.1. Kompleks TCR-CD3 - poleg αβ TCR je za signalizacijo potrebnih še 5 transmembranskih peptidov, ki sestavljajo CD3 - γ, δ, ε imajo vsi C regijo, transmembranski del, ζ je transduktor (brez ekstracelularne regije) 9.2. Geni za TCR 9

10 - konstantno regijo kodira samo en gen - pri genih za var. regijo prihaja do preureditev po istem mehanizmu kot za Ig - kombinacijsko združevanje genov za V segmenta α in β - dodajanje nukleotidov na stike med V in J segmenta obeh regij večja variabilnost kot Ig - variabilnost je osredotočena na CDR3, del V segmenta, ki pride v stik z antigenom - ni somatičnih hipermutacij odstranjena kombinacija, ki je prepoznala lasten ag, se ne ponovi ne spremeni se vezavno mesto za MHC 9.3. Dopolnilne molekule na limfocitih T - različne funkcije; niso variabilne - CD4 in CD8: koreceptorja; vežeta vsak svoj MHC, utrdita vez, prenašata signale (CD8-MHC I, CD4-MHC II) - CD2: veže se s CD58 na tarčnih celicah, APC in celicah endotelija žil; utrjuje vezavo, kostimulator 9.4. Kompleks MHC-antigen-TCR T C R C D R 3 C D R 1 C D R 2 α 1 epitop agretop α2 ali β1 M H C 10

11 10. Zorenje, aktivacija in diferenciacija limfocitov T - prvi limfociti T pridejo v timus iz kostnega mozga kemotaksija timusnih epitelijskih celic - stroma timusa je ključni faktor za zorenje Zorenje v timusu - timociti = predniki limfocitov T - stopnjo razvoja determinirajo površinske molekule - timociti + stroma timusa izražanje CD2, CD3 in pred-tcr (še vedno CD4-8 - ) - nato: 2. izražanje CD44 (adhezija) in CD25 3. preurejanje β verige pre-tcr 4. delitev 5. izguba CD25 6. izražanje CD4 in CD8 7. preurejanje α verige TCR KORTEK TIMUA selekcija GLOBOKI KORTEK Ө selekcija MEDULA TIMUA nezreli limfociti T CD limfociti T enojno pozitivni lim. T kortikalne epitelijske c. dendritične celice & makrofagi - diferenciacija glede na TCR: timocit»umiritveni protein«inhibicija izražanja γδ limfocit Tαβ Ө»umiritveni protein«izražanje γδ inh. αβ limfocit Tγδ - preureditev genov za verigi αβ je zelo podobna tisti za Ig - preureditev β razmnožitev preureditev α - preureditev α: lahko z obeh kromosomov (ni izključitve alela s. str.) a se ob prvi selekciji zaključi neuspešna preureditev apoptoza elekcija v timusu : preživijo TCR+CD4+8+ celice, ki vežejo MHC-ag - omejitev T-cel. odziva z MHC - razlika, ali je v timusu vezala MHC I ali MHC II Ө: odmrejo celice, ki so vezale lasten antigen - po selekciji nehajo izločati CD4 ali CD8 (odvisno od omejitve odziva z MHC?) migracija v periferijo 11

12 10.3. Aktivacija celic T h - stik z ag aktivacija avtokrina stimulacija z IL-2 ali IL-4 proliferacija (klonsko specifična) - prenehanje stika konec aktivacije - koaktivatorji: CD4 - prenos signala CD2-CD58 - adhezija LFA-1-ICAM - dvosmerna adhezija - aktivacija: začneta CD4 & CD3, sodeluje še CD45 kaskada fosforilacije proteinov aktivacijo olajša dejstvo, da so vse te molekule agregirane zaradi nabojev - kostimulacija: + signal s CD28, ki veže B7 na APC naivne celice: brez B7 anergija / apoptoza z B7 aktivacija aktivirane celice: efektorski odziv lahko brez B Nespecifična aktivacija - superantigeni: vezava na segment V β TCR in verigo α MHC II aktivacija T h - različni TCR posamezen superantigen lahko aktivira ~ 20% celic T h - polilonski aktivatorji: npr. protitelesa proti receptorjem Diferenciacija celic T h - v populaciji T h prisotni podvrsti T h 1 in T h 2 - razlika v proizvodnji citokinov, ni razlike v površinskih markerjih T h 1 stik z ag - naivna celica T T h 0 T h 2 - naivna celica T proizvaja samo IL-2, T h 0 proizvaja vse T-celične citokine T h 1 - dela IFN-γ in TNF-β - aktivacija makrofagov - proizvodnja IgG2a (limfociti B) - aktivacija T c - aktivacija mastocitov & eozinofilcev preobčutljivost! T h 2 - dela IL-3, -4, -5, -10, aktivacija limfocitov B - proizvodnja Ig razen IgG2a - omejitev delovanja T h 1 prek IL-4 & -10 (preprečuje proizvodnjo IFN-γ) omejitev patološke preobčutljivosti pominske celice T = dolgoživi zreli limfociti T - CD4 +, CD45RO + (naivni limfociti imajo CD45RA) ne moremo ločiti od aktiviranih T h - velika gostota adhezijskih molekul, večja produkcija citokinov hitrejša aktivacija - lokalizacija: - dovodna mezga - epiteli (= na krajih, kjer vstopajo ag) (naivne celice so v glavnem v odvodni mezgi) - migracija je odvisna od signalov - adhezijskih molekul v različnih tkivih - ohranjanje odvisno od stalne prisotnosti ag - z njim več let, breuz njega par dni 12

13 11. Citokini - majhnomolekulski proteini - posredniki interakcij med elementi imunskega odziva - vezava na receptorje z veliko afiniteto majhna potrebna koncentracija (10-9 mol/l) - delovanje avtokrino, parakrino, redko endokrino - pleiotropnost! - različni efekti v različnih celicah - delitev na družine (RF, IFN, IL, kemokini) zaradi odkriteljev, ne po funkciji - glavni vir citokinov so aktivirani makrofagi in limfociti T h - po zgradbi podobni med seboj družina glikoproteinov, imenovana hemopoetini Receptorji - bolj različni po zgradbi 1. citok. rec. razreda I: 2 ekstrac. domeni, sem spada večina - dimeri; podenote α so specifične, več njih pa ima enako podenoto za prenos signalov antagonizem citokinov - rec. za IL-2 je trimer, signal prenaša samo kompleten - takega izražajo aktivirani limf. T proliferacija 2. citok. rec. razreda II: za IFN-α, -β in -γ Najpomembnejše funkcije citokinov - IL-1: ključni vnetni citokin - neposredno ali prek drugih citokinov - mnogoteri učinki - kemotaksa im. celic., sistemski odziv na okužbo - IL-2: avtokrini RF za T h - IL-4: usmeritev T h v T h 2, RF za mastocite, blokiranje IFN-γ (makrofagi) - IL-7: aktivacija limfoidne celične linije, izločanje monocitnih citokinov - IL-10: zavira sintezo citokinov v makrofagih, T h in NK (= antivnetno) - IL-12: najmočnejši stimulator NK, aktivacija T c in T h 1, zaviranje preobčutlj. reakcij - IL-5: aktivacija eozinofilcev; ključen pri okužbi s paraziti in alergijskem vnetju; vzpodbuja proizv. IgA - IL-6: odgovor na IL-1; aktivacija limfocitov B, sinteza komplementa akutna faza okužbe - IL-14: diferenciacija v spominske celice, proizvodnja Bcl-2 - IFN-γ: vzpodbuja celice B, T in NK, močan aktivator makrofagov - TGF-β: močan imunosupresor, preklop na proizvodnjo IgA - TNF-α in -β: majhna konc. izražanje adh. molekul, aktivacija levkocitov in makrofagov velika konc. pirogen, septični šok 13

14 12. Uravnavanje imunskega odziva - homeostaza!! - odziv odvisen v glavnem od tipa ag in kraja vstopa Uravnavanje z ag in protitelesi - polisaharidni ag odziv IgM - proteinski ag celični odziv (znotrajcelični paraziti), humoralni odziv (ekstracel. ag) - T-neodvisni ag (polisaharidi) B-celična toleranca = klon specifična apoptoza - Proteini T-celična toleranca - vstop ag intradermalno / subkutano imunski odziv - vstop ag intravenozno / skozi usta / kot aerosol toleranca ali preusmeritev odziva - IgM + ag odziv; IgG + ag odziv mehanizem??? (opsonizacija?) - intaktni IgG anti-mig križno poveže 2 mig in se z F c regijo veže na FcγR inaktivacija - samo F (ab)2 sproži proliferacijo B celic, ker ni signala iz FcγR - idiotip - anti-idiotip: križno vezanje med seboj reaktivnih Ig; antiidiotip torej predstavlja ab - anti-idiotipska protitelesa so lahko nadomestno cepivo Uravnavanje s sodelujočimi celicami - ključni pomen APC!»poklicne«APC - MHC II in kostimulatorji odziv»nepoklicne«apc - brez kostimulatorjev anergija počivajoči makrofagi, naivni limfociti B - usmerjanje odziva T h : diferenciacija odvisna od citokinov, tipa APC, tipa in količine ag ter genetike - T h imajo lahko supresorsko funkcijo - nekateri citokini zavirajo im. odziv, lahko tudi preklop odziva izločanje ob veliki dozi ag Genetski faktorji - tudi AK izven hipervariabilne regije Ig v določeni meri vplivajo na vezavo ag - pri MHC vpliva na vezavo oblika žepa - genetske razlike v aktivnosti makrofagov in eozinofilcev Vpliv živčnih in endokrinih sistemov - dirtektno prek oživčenja limfatičnih organov ali hormonalno - vpliv na razvoj, migracijo in odzivnost celic imunskega odziva - cela mreža interakcij -»stres«oslabi imunski odziv (da, da) 14

15 13. Imunska toleranca in avtoimunost - za odziv je odločilen stadij zrelosti limfocita, kadar sreča ag Toleranca - klonsko specifična -»centralna toleranca«- nastane v prim. limf. organih; predstavljanje ag nezrelim limfocitom -»periferna toleranca«- v periferiji; vezava ag v odsotnosti kostimulacije ali specifična inaktivacija smrt celice funkcijska inaktivacija (anergija) - za toleranco je pomembna stalna prisotnost ag. Če ne je toleranca do takrat, ko dozorijo novi limfociti - toleranca z velikim odmerkom: v teh pogojih predstavljajo ag tudi»nepoklicne«apc (brez kostim.), kar privede do tolerance T celic, sledi še toleranca B celic, ker ne dobijo stimulacije od T h - toleranca do lastnih antigenov: razvije se z neg. selekcijo avtoreaktivnih limfocitov T v timusu; tuji ag v timus ne pridejo; prav tako tu deluje periferna indukcija tolerance - limfociti B: med dozorevanjem izražajo samo membranski IgM. Ta naj bi ob vezavi ag posredoval signal za apoptozo; prav tako tu periferna toleranca ob odsotnosti kostimulatorjev Avtoimunost = abnormalna selekcija klonov, abnormalna stimulacija avtoreakt. limfocitov ali sproščanje lastnih ag, ki niso normalno prisotni v limf. tkivu šibko afinitetni limfociti se lahko izognejo neg. selekciji - npr. sproščanje IL-2 ob vnetju lahko prekine anergijo - ob prisotnosti križno reaktivnih ag ali poliklonskih aktivatorjev»molekulska mimikrija«npr. superantigeni sproščanje ag iz imunoprivilegiranih tkiv (očesno zrklo, srčna mišica, sperma) v kri zaradi poškodbe ali okužbe lahko preprečimo z vbrizganjem teh ag direktno v timus 14. Komplementni sistem - ~30 beljakovin - liza celic - vzpodbujanje celičnega in humoralnega imunskega odziva - prva linija abrambe - sproži se pred imunskim odzivom - kaskada aktivacij encimov = komponent komplementa Poti aktivacije - klasična pot (razen IgG4) - začetek: vezava C1 na C h 2 segment IgG ali C h 3 segment IgM - za aktivacijo potrebna vezava na 2 C h segmenta hkrati - samo kompleks ag-ab aktivira komplement - vezava C1q aktivacija C1r aktivacija C1s 15

16 C1s + C4 C4a anafilatoksina C2b C4b + C1s + C2 C1s vezan s C4b lahko sprejme C2 C4b2a = konvertaza C3 klasične poti - C4b ima močno reaktivno tioestrsko vez kovalentna vezava na tarčno celico brez vezave hidroliza nadaljevanje reakcije samo ob prisotnosti mikroba Poti aktivacije - alternativna pot Ba faktor D - analogna, razen začetka - mikrob + C3b mikrob + C3b + faktor B mikrob + C3b + Bb - C3bBb = konvertaza C3 alternativne poti - razpade, če ga ne stabilizira properdin (faktor P) - C3bBb + C3b C3b 2 Bb = konvertaza C Poti aktivacije - lektinska pot - MBP (manan binding protein) - homologen C1q, veže C1r in C1s - ob vezavi na oglj. hidrate C3 - osrednja molekula komplementa - konvertazi C3 iz obeh poti cepita C3 v C3a in C3b - C3b je začetek in konec alternativne poti pozitivna povratna zanka - vsaka konvertaza C3 cepi cca molekul C3 močno ojačanje velika količina C3b na površini mikroba nadaljevanje kaskade - C3b + C4b2a C4b2a3b - C4b2a3b veže C5 in omogoči cepitev s C2a C5b + C5a močan vnetni mediator Nastanek MAC (membrane attack complex) - C5b veže C6, C5b6 veže C7; ta kompleks postane hidrofoben in vdre v membrano - nato C5b6,7 veže C8, nastali kompleks povzroči polimerizacijo C9 - nastali kompleks = pora v membrani Regulacija - C1inh - odceplja C1r in C1s od C1q preprečena aktivacija - C4bBP in DAF tekmujeta za vezavo C4b s C2a - C4bBP + C4b cepitev C4b s faktorjem I - CR1 (= faktor H) + C3b cepitev C3b s faktorjem I - MCP + C3b cepitev C3b s faktorjem I - protektin - zaščita pred končnimi komponentami 16

17 14.7.Biološke funkcije komplementa - MAC liza mikrobov in virusov - receptorsko posredovane funkcije CR1 (za C3b in C4b): inhibicija (glej zgoraj), opsoninski receptor na makrofagih CR2: veže produkte cepljenja C3b s faktorjem I (= ic3b); aktivacija limfocitov B CR3: tudi veže ic3b; olajša fagocitozo, povzroči agregacijo vnetnih celic - C3b/iC3b vezana na ustrezen CR zelo pospešita fagocitozo, posredovano prek receptorja za F c γ na levkocitih - C3a, C4a in C5a so anafilatoksini - vazodilatacija zaradi mastocitov, kemotaksija makrofagov in nevtrofilcev ter njihova aktivacija vnetje 15. Celična migracija in vnetje - vse celice im. odziva v določeni fazi razvoja in vivo potujejo med tkivi predniške celice primarna limfatična tkiva diferencirani naivni limfociti sekundarna limfatična tkiva potovanje med različnimi sekundarnimi limfatičnimi tkivi aktivirani limfociti: sek. limf. tk. vnetišče nevtrofilci: kostni mozeg tkiva monociti: kri tkiva diferenciacija v makrofage sek. limf. tk. - regulacija: sproščanje kemotaktičnih mediatorjev, izražanje adhezijskih molekul na celicah tkiva (npr. endotelija žil) - kroženje limfocitov: 1. prisotnost ag lokalno vnetje bezgavk močno povečan prekrvavitev dni kasneje izstopanje malih limfocitov; za ag specifični se zadržijo notri 3. ~4 dni kasneje: pojav blastnih celic = efektorska faza im. odziva 4. kroženje aktiviranih limfocitov po telesu - kroženje med limfatičnimi tkivi: velika selektivnost za matično tkivo, predvsem na račun diferencialnega izražanja adhezijskih molekul in receptorjev zanje - potovanje v nelimfatična tkiva: lokalne nelimf. celice ob vzpodbudi lokalnih APC izločajo IL-1 in TNF-α (glej dalje) Adhezijske molekule - kot omenjeno, uravnavajo migracijo - citokini lahko spremenijo vzorec izražanja - več družin: 1. integrini: - medcelična adhezija in adhezija na zunajcel. molekule - VLA, LFA-1, CR3&4 2. imunoglobulini: - celične adhezijske molekule ICAM, VCAM, MadCAM - izraženi ali inducibilni na celicah žilnega endotela 3. mucini: vezava s selektini, na endotelu bezgavk in vnetega tkiva 4. selektini: - posredujejo prilepljanje levkocitov na endotel - L-selektin - potovanje»naivnih«t celic v periferne bezgavke - P-selektin - pritrjevanje nevtrofilcev in monocitov na endotel - E-selektin - pritrjevanje nevtrofilcev na endotel; sinteza po aktivaciji z IL-1 / TNF 17

18 15.2. Izstopanje levkocitov iz žil - zagotavlja selektiven prehod nevtrofilcev, monocitov in eozinofilcev v področje prisotnosti ag - večstopenjski proces: 1.»kotaljenje«po endoteliju: počasen tok krvi v kapilarah + L- & E-selektin 2. aktivacija integrinov na levkocitih s kemokini in površinskimi molekulami 3. pritrjevanje z integrini (LFA-1! in drugi, odvisno od tkiva) 4. migracija skozi endotel in razgrajevanje bazalne membrane & matriksa Mediatorji vnetja - aktivatorji na endotelu in gradient okoli vnetišča - kemotaktični agensi: C5a za nevtrofilce in makrofage fmlp poleg tega še za monocite LTB4 za monocite, nevtrofilce in eozinofilce - kemokini - podobni IL-4 in IL-8 - kemotaksa in aktivacija celic imunskega odziva Vnetje - vnetne reakcije so odgovor na okužbe in poškodbe tkiva - bistvo: povečano pritekanje krvi v prizadeto območje povečanje prepustnosti kapilar, tudi za večje proteine (Ig, komplement) migracija celic na mesto vnetja Plazemski encimski sistemi - aktivacija ob okvari tkiva aktivacija Hagemanovega faktorja - kininski sistem: nastanek bradikinina (vazoaktiven), cepljenje C5 - strjevalni sistem: nastanek strdka, vazodilatacija, kemotaksija nevtrofilcev - fibrinolitični sistem: razgradnja strdka - komplement Pomen fagocitov - nevtrofilci in makrofagi so najpomembnejši pri akutnem vnetju - aktivacija: monociti tkivo = nezreli makrofagi vnetni mediatorji aktivacija vnetnih makrofagov C5a, kemokini aktivacija potujočih makrofagov citokini dozorevanje makrofagov (TNF-α) - fagocitoza: 1. opsonizacija, prek F c γr (za Ig) in CR1 & CR3 (za komplement) 2. fagocitiranje 3.1. aktivacija cyt-b NADPH + O 2 NADP + O 2 + H sinteza NO (anti citosolni paraziti) 3.3. aktivacija defenzinov in drugih antibiotikov 4. liza patogena 5. razgradnja in predstavljanje z MHC II H 2 O 2 OH 18

19 - kronično vnetje - ob dolgotrajni aktivaciji z ag (odporni patogeni ali avtoimunost) - kopičenje makrofagov 16. Efektorski mehanizmi imunskega odziva Humoralni odziv - izdelovanje ag specifičnih protiteles - aktivacija komplementa - opsonizacija - inaktivacija virusov z vezavo - preprečevanje kontakta patogenov s površino sluznice (IgM) - posredovanje specifičnosti celicam z F c receptorji - primarni imunski odziv - prvi stik z eksogenim ag 1. latentna faza = selekcija klonov, diferenciacija celic B 2. log porast Ab - najprej IgM, nato v manjši meri IgG - trajanje odvisno od prisotnosti ag - brez ag plazmatke propadejo v nekaj dneh - sekundarni imunski odziv - odvisen od spominskih celic B in T 1. latentna faza - krajša; potovanje spominskih celic v mozeg in aktivacija 2. log porast Ab - v glavnem IgG - spominskih celic je več kot naivnih iste specifičnosti, se tudi hitrje aktivirajo Celično posredovan odziv tumorji, virusno presadki spremenjene celice - aktivnost odvisna od gradientov citokinov - odstranjevanje znotrajcel. patogenov - bakterij & virusov -, tujih celic in lastnih spremenjenih celic Uničenje celic s T c - imunska aktivacija naivnih T c zreli T c (CTL = citotoksični limfociti) - CTL so CD8 +, omejeni z MHC I - dve fazi odziva: - začetna faza - aktivacija, vsaj 3 zaporedni signali: 1. ag specifičen signal, sproži ga TCR ob vezavi na kompleks ag-mhc 2. kostimulacija, interakcija CD28-B7 3. vezava IL-2 - predhodne CTL (pctl) ne izražajo receptorja za IL-2; spodbudi jih šele vezava ag - nekatere, posebno spominske CTL se lahko z IL-2 aktivirajo avtokrino - izostanek IL-2 povzroči apoptozo CTL ustavitev odziva, ko ni več ag - razkroj tarčne celice - izločanje citotoksičnih proteinov (perforini, grancimi) - interakcija Fas na površini CTL z receptorjem na tarčni celici - po korakih: 1. vezava TCR-ag-MHC I 2. vezava LFA-1-ICAM (adhezija) 3. sproščanje citotoksičnih proteinov iz zrn v CTL na območje stika 4. vezava Fas-FasR apoptoza 19

20 16.4. Naravne celice ubijalke (NK) - aktivnost ni vezana na prepoznavo ag-mhc - ozek nabor močnih specifičnosti - izvirajo iz istega prednika kot celice T - aktivacija: vezava receptorja NK1.1 (miš) z oligosaharidi na površini tumorskih ali z virusi okuženih celic Ө vezava Ly49 na MHC I ali vezava FcR z IgG na površini opsonizirane celice Nelimfoidne citotoksične celice - makrofagi & nevtrofilci: od Ab odvisna citotoksičnost, prek TNF (počasneje kot T c ) - eozinofilci: odvisni od IL-5 glavna naloga: zunajcelično ubijanje velikih parazitov aktivacija: degranulacija po vezavi IgG na površini parazitov - v granulah več citot. proteinov, H 2 O 2 Fín 20