imunologija predavanja
DESCRIPTION
Immunology, lecturesTRANSCRIPT
IMUNOLOGIJAIMUNOLOGIJA
IMUNITET –imunitas (zaštita senatora u starom Rimu od sudskih procesa tokom mandata)
-u užem smislu: otpornost prema infektivnim bolestima-u širem smislu: zaštita organizma od infektivnih i neinfektivnih
agenasa- A N T I G E N I
IMUNSKI SISTEM – skup organa, tkiva, ćelija i njihovih produkata koji učestvuju u imunitetu
IMUNSKI ODGOVOR – koordinisano dejstvo komponenti imunskog sistema u borbi protiv infektivnih mikroorganizama i ostalih štetnih agenasa
IMUNOLOGIJA – nauka koja proučava imunski sistem i imunski odgovor
Pojam imunitet se pominje u 5.veku p.n.e. u grčkim zapisima
Znatno ranije se koncept imuniteta pominje u kineskim zapisima: inhalacija praha dobijenog iz krusti obolelih od velikih boginja
Edvard Džener (1798.god): sadržaj pustule inficirane virusom kravljih boginja dat u cilju prevencije infekcije virusom velikih boginja- pojam vakcinacije (vacca-krava; vaccinus- od krave)
ODBRANA OD INFEKTIVNIH MIKROORGANIZAMA
-imunodeficijencije, AIDS
TRANSPLANTACIJSKA IMUNOLOGIJA
TUMORSKA IMUNOLOGIJA
REAKCIJE PREOSETLJIVOSTI (ALERGIJE)
AUTOIMUNSKE REAKCIJE
ZNAZNAČČAJ IMUNOLOGIJE ZA FARMACIJUAJ IMUNOLOGIJE ZA FARMACIJU
• Terapijska primena lekova koji utiču na imunski odgovor (mehanizmi dejstva imunosupresiva i imunopotencijatora)
• Razumevanje mehanizama preosetljivosti na lekove• Kreiranje vakcina i razumevanje mehanizama njihovog delovanja • Primena imunoloških metoda u dijagnostici (imunohemijske i druge)• Kreiranje novih imunomodulatornih lekova i vakcina• Produkcija rekombinantnih proteina za potrebe dijagnostike i terapije
(primer rekombinantni citokini)• Produkcija poliklonskih i monoklonskih antitela za potrebe dijagnostike i
terapije
FARMACEUTSKA (IMUNO)BIOTEHNOLOGIJAproizvodi za dijagnostiku i terapiju
TIPOVI IMUNITETATIPOVI IMUNITETA
Učestvuje u ranoj fazi odbraneod infekcija (aktivan u prvihnekoliko časova)
• Uvek prisustan u zdravih osoba
• Sprečava prodor mikroorganizama u organizam i brzo eliminiše mikrorganizme
•Stimulisan mikroorganizmima koji su prodrli u tkivo•Adaptira se na prisustvo mikroorganizama•Razvija se sporije, i•Posreduje u kasnijoj ali efikasnijoj fazi odbrane (razvija se posle nekoliko dana)
Stečeni imunitet(adaptivni, specifični)
Urođeni imunitet(prirodni)
Komponente urođenog imuniteta• Epitelne barijere i solubilni produkti epitela (prirodni antibiotici)• Fagociti i prirodne ćelije ubice (NK ćelije), i njihovi produkti-citokini• Proteini plazme (sistem komplementa)
Karakteristike urođenog imuniteta• Urođeni imunitet prepoznaje i reaguje na mikroorganizme, ali ne i na
neinfektivne strane supstance i ćelije• U prepoznavanju se koriste isti mehanizmi za različite vrste mikroorganizama• Urođeni imunitet pospešuje delovanje stečenog imuniteta
Komponente stečenog imuniteta• Limfociti i njihovi produkti:
B limfociti nosioci humoralnog imunitetaT limfociti nosioci ćelijskog imuniteta)
• Stečeni imunitet prepoznaje mikrobske i nemikrobske molekule koji sezajedničkim imenom nazivaju antigeni
• Prepoznavanje antigena je specifično: receptori za antigen na limfocitima
STALNA KOOPERACIJA IZMEĐU UROĐENOG I STEČENOG IMUNITETA ČINI OSNOVU USPEŠNOG IMUNSKOG ODGOVORA
KARAKTERISTIKE STEKARAKTERISTIKE STEČČENOG IMUNITETAENOG IMUNITETA
S P E C I F I Č N O S T• Sposobnost specifičnog odgovora u odnosu na različite antigene
(anitgenske determinante)- specifični receptori za antigen na limfocitimaR A Z N O L I K O S T• Sposobnost imunog sistema da odgovori na veoma veliki broj različitih
antigena- antigenski repertoar (skup svih limfocita/klonova različitih specifičnosti)
• K l o n l i m f o c i t aLimfociti identične specifičnosti za neki antigen (antigensku determinantu) koji potiču od iste ćelije
KARAKTERISTIKE STEKARAKTERISTIKE STEČČENOG IMUNITETAENOG IMUNITETA
P A M Ć E N J E• Stvaranje dugoživećih limfocita pamćenja nakon primarnog
imunskog odgovora• Snažniji imunski odgovor na ponovnu ili perzistentnu infekciju
S P E C I J A L I Z A C I J A• Optimalni imunski odgovor prema različitim vrstama
mikroorganizama/antigena (primer ćelijski i humoralni)
NEREAKTIVNOST NA SOPSTVENE ANTIGENE-autotolerancija
SAMOOGRANIČAVANJEprevencija oštećenuja tkiva tokom reakcije na antigene iz spoljašnje sredine
PROLIFERACIJA(KLONALNA EKSPANZIJA)
DIFERENCIJACIJA
naivni B limfocit
Ag+drugisignal
veliki limfocit(limfoblast)
Efektorni B limf:sekrecija At
Memorijski B limfocit
naivni T limfocit
veliki limfocit(limfoblast)
Memorijski T limfocit
Efektorni T limf: Th ili CTL Ag+drugi
signal
Memorijski limfociti
PRIMARNI I SEKUNDARNI IMUNI ODGOVOR
Memorijski limfocitiEfektorski limfociti
Klonovi limfocita
Efektorski limfociti
antigen
antigen
PRIMARNI IMUNI ODGOVOR
SEKUNDARNI IMUNI ODGOVOR
HUMORALNI IMUNITET
posredovan antitelima koja su produkti B limfocita
učestvuje u zaštiti od ekstracelularnih mikroorganizama neutralizacijom mikroorganizama i njihovih tokisina
ĆELIJSKI IMUNITET
posredovan T limfocitima
učestvuje u odbrani od intraćelularnih mikroorganizama
Aktivacijom fagocita
Aktivacijom citotoksičnih limfocita
AKTIVNI IMUNITET– indukovan infekcijom ili vakcinacijom
PASIVNI IMUNITET– prenet antitelima ili limfocitima iz osobe sa aktivnim imunitetom u neimunizovanu osobu (imunitet novorođenčeta prenet od majke preko placente)
FAZA PREPOZNAVANJA ANTIGENA
FAZA AKTIVACIJE LIMFOCITA
FAZA ELIMINACIJE ANTIGENA (EFEKTORSKA FAZA)
FAZA HOMEOSTAZE
FAZA PAMĆENJA
• Učestvuje u ranoj fazi odbrane od infekcija (aktivan u prvih nekoliko časova)
• Uvek prisustan u zdravih osoba• Sprečava prodor mikroorganizama u organizam i brzo eliminiše
mikrorganizme koji su prodrli u tkivo
Komponente urođenog imuniteta• Epitelne barijere• Fagociti i prirodne ćelije ubice (NK ćelije)• Proteini plazme (sistem komplementa, C reaktivni
protein, citokini prirodnog imuniteta)
UROUROĐENIĐENI IMUNITETIMUNITET
• Urođeni imunitet prepoznaje i reaguje na mikroorganizme ali ne i na neinfektivne strane supstance
• Urođeni imunitet ne reaguje prema sopstvenim ćelijama zbog postojanja regulatornih molekula
• Komponente urođenog imuniteta koriste iste mehanizme u prepoznavanju različitih vrsta mikroorganizama
• Odgovor urođenog imuniteta je isti pri ponovnom kontaktu sa mikrobima
• Urođeni imunitet pospešuje delovanje stečenog imuniteta
Karakteristike urođenog imunitetaKarakteristike urođenog imuniteta
Prepoznavanje struktura koje su zajedničke za više vrsta mikroorganizama a nisu prisutne na vlastitim ćelijama
(LPS; manoza na glikoproteinima; dvolančana RNK virusa; nemetilovani CpG nukleotidi)
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Prepoznavanje struktura koje su važne za preživljavanje mikroorganizama
Receptori koji prepoznaju strukture mikroorganizama su kodirani genima matične loze koji ne podležu procesima rekombinacije
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Primeri koji ilustruju sposobnost urođenog imuniteta da reguje sa mikroorganizmima ali ne i sa sopstvenim
ćelijama
Molekuli koje prepoznaju ćelije urođenog imuniteta nisu prisutni na sopstvenim ćelijama
NK ćelije ne vrše citolizu sopstvenih ćelija zbog ispoljavanja inhibitornih receptora
Komplement ne oštećuje sopstvene ćelije zbog protektivnog delovanja regulatornih proteina komplementa
Fizička zaštita
Produkcija peptidnih antibiotika (defenzini)
γδ+ T limfociti (intraepitelni limfociti)(prepoznavanje lipida mikroorganizama)
B1 limfociti (peritoneum)(produkcija prirodnih antitela IgM klase)
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
- Ćelije mijeloidne loze (granulociti)
- Prve ćelije koje odgovaraju na infekciju bakterijama i gljivicama
- Fagocitoza u cirkulaciji
- Ekstravazacija u tkivo
- Kratkoživeće ćelije
NEUTROFILI
MONOCITI
subpopulacije makrofaga ulimfoidnim organima
histiociti
osteoklastiKupferove ćelije mikroglia alveolarnemakrofage
AKTIVACIJA
džinovske ćelije epiteloidne ćelije
-Zajedničko poreklo sa granulocitima-Diferentovanje od monoblasta u kostnoj srži-Migracija u tkivo i transformacija u
makrofage
PREPOZNAVANJEPREPOZNAVANJERECEPTORI:RECEPTORI:- manozni receptor- N-formil metionil receptor- Receptor “čitač”- Mac1 (CD11b/CD18)- Toll-slični receptori- Receptori za Fc fragment antitela- Receptori za komponente
komplementaFAGOCITOZA I FORMIRANJE
FAGOZOMA- Fuzija fagozoma i lizozoma (formiranje
fagolizozoma)- Aktivacija enzima: fagocitna oksidaza
(superoksid anjon; slobodni radikali), NO- sintaza (NO), lizozomalne proteaze
UBIJANJE MIKROORGANIZMAOštećenje tkiva zbog oslobađanja enzima
u tkivo(pospešavanje inflamacije)
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Stimulacija endotela Prodor mikroorganizma u tkivoekspresija adhezivnih molekula - fagocitoza od strane tkivnih makrofaga
* P selektin - aktivacija tkivnih makrofaga * E selektin (produkcija TNFa, IL-1, hemokina)
produkcija hemokina
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Vezivanje leukocita za adhezivne molekule putem liganada za selektine (slaba veza - “kotrljanje” leukocita)
Aktivacija Mac1 (CD11b/CD18) integrinaVezivanje za integrinske ligande na endotelu (stabilna veza)Transmigracija u tkivo (pod uticajem hemokina)
INFLAMACIJA (ZAPALJENJE)nakupljanje leukocita u tkivupovećana propustljivost i proširenje krvnih sudova
TNFα Aktivacija endotela i neutrofila, inflamacija povećanje telesne temperature, sinteza proteina akutne faze u jetri, povećanje katabolizma u mišićima i masnom tkivu, indukcija apoptoze brojnih ćelija.
IL-1 Aktivacija endotela i neutrofila, inflamacija povećanje telesne temperature, sinteza proteina akutne faze u jetri
HEMOKINI CCL i CXCL familija aktivacija i hemotaksa leukocita
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
IL-6 Proliferacija efektorskih B limfocita, sinteza proteina akutne faze u jetri, inflamacija
IL-12 Stimulacija produkcije IFN-γ od strane NK ćelija i T limfocita, povećanje citotoksične aktivnosti T limfocita, diferencijacija Th1 ćelija
IL-15 Proliferacija NK ćelija i T limfocita
IL-18 Stimulacija produkcije IFN-γ
Interferoni (tip I)
IFN-α, IFN-β Anti virusna aktivnost, povećanje ekspresije MHC molekula I klase, aktivacija NK ćelija
Interferon (tip II)
IFN-γ Aktivacija makrofaga, stimulacija produkcije pojedinih potklasa IgG
- Veliki granulirani limfociti (LGL)- Nemaju receptor za antigen- Čine oko 10% svih limfocita u krvi- Učestvuju u nespecifičnoj citotoksičnosti
- ubijaju zaražene ćelije- tumorske ćelije- alogene ćelije- sopstvene izmenjene ćelije
NK ćelije
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
-Produkuju IFN-γ nakon stimulacije od strane IL12 koga produkuju makrofagi
-Vezuju antitela i učestvuju u citotoksičnosti zavisnoj od antitela (ADCC)
-Prepoznaju ciljne ćelije posle deaktivacije inhibitornih receptora
-Citotoksičnost zavisna od direktnog kontakta
- Slični citolitički mehanizmi kao i kod CTL
Shema preuzeta iz knjige”Basic Immunology”, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
PODSETNIK1. Imunologija, imunitet, imuni sistem, imuni odgovor
2. Imuni odgovor:
- odbrana od infektivnih agenasa (mikroorganizama)
- odbrana od neinfektivnih agenasa (stranih supstanci, antigena)
- reakcije prema stranim ćelijama i tkivima(imunologija transplantacije)
- reakcije prema tumorskim ćelijama(tumorska imunologija)
3. Urođeni (prirodni, nespecifični) imunitet: rana faza odbrane organizma, uvek prisutan kod svihosoba
4. Stečeni (adaptivni, specifični) imunitet:
- kasnija faza odbrane; specifičan u odnosu na antigen,
specijalizovane vrste reakcija koje na najefikasniji
način uklanjaju antigen;
5. Zajedničko delovanje urođenog i stečenog imuniteta
6. Komponente urođenog imuniteta:
- epitelne barijere (koža i sluznice)
- fagociti, NK ćelije (prirodne ubice)
- sistem komplementa
- citokini
7. Komponente stečenog imuniteta:
- limfociti B i limfociti T
- solubilni produkti (antitela, citokini)
8. Tipovi stečenog imuniteta:
- humoralni (B limfociti sekretuju antitela): odbrana
od ekstraćelijskih mikroorganizama;
- celularni (T limfociti i njihovi produkti): odbrana
od intraćelijskih mikroorganizama;
9. Vrste stečenog imuniteta:
- aktivni (prirodni, veštački)
- pasivni (prirodni, veštački)
10. Primarni i sekundarni specifični imuni odgovor
11. Faze specifičnog imunog odgovora: prepoznavanje, aktivacija, efektorska faza, zaustavljanje, pamćenje
ĆELIJE, TKIVA I ORGANI IMUNOG
SISTEMA
ĆELIJE
1. LIMFOCITI
2. ANTIGEN PREZENTUJUĆE ĆELIJE
3. EFEKTORSKE ĆELIJE
1. L I M F O C I T I
Ključne ćelije specifičnog imunitetaJedine ćelije sa receptorom za antigenB limfociti (humoralni imunitet)T limfociti (ćelijski imunitet)
-CD4 limfociti (T limfociti pomoćnici)-CD8 limfociti (T citotoksični limfociti)
SLISLIČČNOSTI I RAZLIKE IZMEĐUNOSTI I RAZLIKE IZMEĐUT i B LIMFOCITAT i B LIMFOCITA
S L I Č N O S T ISlična morfologijaSlična struktura receptora za antigen i njihovih genaStvaranje limfocita pamćenjaRecirkulacija
R A Z L I K E
Različito mesto stvaranjaB limfociti . . . . . . kostna sržT limfociti . . . . . . timus
Različito ispoljavanje (ekspresija) membranskih proteina (CD molekula)
B limfociti...............BCR, CD19, CD20, CD21T limfociti...............TCR, CD3, CD4, CD8
Različit oblik i priroda antigena koje vezuju posredstvom receptora za antigene
B limfociti vezuju: nativne, solubilne antigeneantigene ćelija (nesolubilne)proteinske i neproteinske antigene
T limfociti vezuju: samo proteinske antigene prerađene do peptida i ispoljene u sklopu jednog drugog molekula (MHC) na membranispecijalizovanih ćelija (APC)
Različite efektorske funkcijeB limfociti: - produkcija antitela T limfociti: - produkcija citokina (T limfociti pomoćnici, Th-helper)
- citoliza ciljnih ćelija (citotoksični T limfociti, CTL)
R A Z L I K E
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunlogy, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
2. ANTIGEN2. ANTIGEN--PREZENTUJUPREZENTUJUĆĆE E ĆĆELIJE (APC)ELIJE (APC)Definicija: - Ćelije koje imaju sposobnost hvatanja, prerade i prikazivanja (prezentacije) antigena u odgovarajućoj formi limfocitima.
- Ako obezbeđuju drugi signal za aktivaciju limfocita (kostimulatorni signal) onda su to profesionalne APC
- Najznačajnije profesionalne APC
DENDRITIČNE (DENDRITSKE) ĆELIJE
DENDRITIČNE ĆELIJEDendritična morfologijaHvatanje, prerada i prezentacija antigenaZrele i nezreleMijeloidne i plazmocitoidne
Slike preuzete iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman isključivo za potrebe predavanja
NEZRELE DC : NEZRELE DC : hvatanje i prerada antigenahvatanje i prerada antigena
KRVLIMFAEPIDERMIS KOŽE (LANGERHANSOVE ĆELIJE) I EPITEL SLUZNICAPERIFERNA TKIVA (INTRESTICIJUM)
ZRELE DCZRELE DC : : prezentacija antigena T limfocitima i prezentacija antigena T limfocitima i kostimulacijakostimulacija
L. ČVOR (PARAKORTKS)SLEZINA (PALS)
FOLIKULARNE ( FOLIKULSKE) DENDRITIFOLIKULARNE ( FOLIKULSKE) DENDRITIČČNE NE ĆĆELIJEELIJE
FOLIKULI SEZINE I LIMFNIH ČVOROVAPREZENTACIJA ANTIGENA B LIMFOCITIMAZNAČAJ ZA AFINITETNO SAZREVANJE B LIMFOCITA
3. EFEKTORSKE 3. EFEKTORSKE ĆĆELIJEELIJE
B LIMFOCITI (PLAZMOCITI): Produkcija antitela
T LIMFOCITI: CD4+ T (produkcija citokina)CD8+ T (specifična citotoksičnost
NK ĆELIJE: nespecifična citotoksičnostMAKROFAGI: urođeni imunitet
efektorske ćelije specifičnog imunitetaNEUTROFILI: urođeni imunitet
efektorske ćelije specifičnog imuniteta
ORGANI I TKIVA IMUNOG SISTEMAORGANI I TKIVA IMUNOG SISTEMAORGANI: - CENTRALNI (primarni ili generativni):
(nastanak i razvoj limfocita)timuskostna srž
- PERIFERNI (sekundarni)(aktivacija zrelih limfocita)
slezinalimfni čvorovi
TKIVA: ORGANIZOVANO LIMFOIDNO TKIVO- digestivnog trakta (GALT)- krajnici (tonzile), Pajerove ploče, apendiks- bronhopulmonalnog trakta (BALT)
DIFUZNO LIMFOIDNO TKIVO- koža, sluznice
HEMATOPOEZA U HEMATOPOEZA U KOSTNOJ SRKOSTNOJ SRŽŽII
Kostna srž je mesto hematopoeze gde nastaju sve ćelije krvi. Za sazrevanje ovih ćelija, uključujući i limfocite, bitni su faktori mikrosredine (ćelije strome i solubilni faktori rasta i diferencijacije)Shema preuzeta iz knjoge Basic Immunology, Abbas i Lichtman isključivo za potrebe predavanja
TIMUSTIMUS
1. Centralni limfoidni organ za razvoj T limfocita
2. Sastavljen iz dva režnja koji su vezivnim pregradama podeljeni na režnjiće
3. Svaki režnjić se sastoji iz spoljašnjeg (tamnijeg) dela- korteks ili kora i unutrašnjeg (svetlijeg) dela- srž ili medula
4. Ćelije timusa su limfoidne (timociti) i nelimfoidne (ćelije mikrosredine); timociti su timusni T limfociti različitog stepena zrelosti
5. Ćelije mikrosredine su epitelne ćelije, makrofagi, dendritične ćelije i dr. Ove ćelije i njihovi produkti obezbeđuju optimalne uslove za sazrevanje T limfocita i procese selekcije
Slike preuzete iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
TIMUSTIMUS
7. Epitelne ćelije ucestvuju u sazrevanju T limfocita i procesima pozitivne i negativne selekcije putem direktnog kontakta ili posredstvom solubilnih faktora (timusni hormoni, citokini)
8. Timusni makrofagi uklanjaju neselekcionisane timocite
9. Dendritične ćelije medule učestvuju u negativnoj selekciji timocita
Slike preuzete iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
S L E Z I N AS L E Z I N A
STROMA: kapsula, krvni sudovi
PARENHIM:
- BELA PULPA
- MARGINALNA ZONA
- CRVENA PULPA
B e l a p u l p a:
1. Folikuli (B zone):
- primarni
- sekundarni (germinativni centri)
- folikularne dendritične ćelije
2. PALS- periarteriolarni limfocitni
omotač (T zone):
- T limfociti
- dendritične ćelijeSlike preuzete iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
M a r g i n a l n a z o n a- T i B limfociti- makrofagi
C r v e n a p u l p a- venski sinusoidi- T i B limfociti- makrofagi- ostale ćelije
SLEZINASLEZINA
LIMFNI LIMFNI ČČVORVOR
STROMA:kapsula, krvni sudovi, aferentni, eferentni i intranodalni limfatički sudovi
PARENHIM:1. K o r t e k s:
- folikuli primarni i sekundarni (B zone)2. Duboki korteks, parakorteks, parafolikularni korteks (T zone):
- T limfociti- dendritične ćelije- venule sa visokim endotelom (HEV)
3. M e d u l a
Slike preuzete iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Limfociti ulaze u limfni čvor preko postkapilarnih venula sa visokim endotelom
Migracija T i B limfocita u odgovarajuće regione je pod uticajem specifičnih hemokina koje produkuju nelimfoidne ćelije tih regiona
Dendritične ćelije koje su prihvatile antigen u epitelu, migriraju preko aferentnih limfatičnih sudova u T zone limfnog čvora
Slike preuzete iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Naivni T limfociti migriraju iz krvi preko postkapilarnih venula sa visokim endotelom u predeo parakorteksa, gde prepoznaju antigen ispoljen na membrani dendritične ćelije;
Aktivirani T limfociti napuštaju limfni čvor preko eferentnih limfatičnih sudova i preko ductus thoracicus ulaze u krv
Iz krvi, aktivirani T limfociti migriraju preko endotela krvnih sudova u periferna tkiva
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
PODSETNIK:
1. Ćelije imunog sistema su: limfociti, antigen prezentujuće ćelije i efektorske ćelije
2. Limfociti mogu biti: limfociti B (poreklo kostna srž), limfociti T (poreklo timus) i NK (natural killer) ćelije (poreklo kostna srž); podvrste T limfocita su CD4+T limfociti i CD8+T limfociti
3. Naivni limfociti i memorijski limfociti (limfociti pamćenja)
4. Ćelije koje prikazuju antigen T limfocitima u odgovarajućoj formi i obezbeđuju drugi signal aktivacije su antigen-prezentujuće ćelije (APĆ); najznačajnije APĆ su dendritične ćelije
5. Efektorske ćelije imunog sistema su plazmociti, T limfociti pomoćnici (T helper ili Th), citolitični T limfociti (CTL), NK ćelije, makrofagi, neutrofili
6. Centralni(primarni, generativni) limfoidni organi su kostna srž i timus
7. Periferni (sekundarni) limfoidni organi su slezina i limfni čvorovi
8. Limfoidna tkiva su GALT i BALT, kao i difuzno tkivo kože i sluznica
9. U centralnim limfoidnim organima sazrevaju limfociti, a u perifernim organima i tkivima zreli limfociti prepoznaju antigen i aktiviraju se
STEČENI (SPECIFIČNI)IMUNI ODGOVOR
Komponente
•LIMFOCITI
•SOLUBILNI PROIZVODI LIMFOCITA
- Antitela
- Citokini
Specifično PREPOZNAVANJE Agpomoću RECEPTORA ZA Ag (TCR, BcR) na limfocitima
Različiti mehanizmi za najefikasnije uklanjanje antigena
KOJE ANTIGENE PREPOZNAJU
LIMFOCITI
ili
KAKAV ANTIGEN ”VIDE” LIMFOCITI ?
B LIMFOCITI PREPOZNAJU:
• proteine
• polisaharide
• lipide
• male molekule (hapteni)Nesolubilne antigene koji su sastavni deo
membrane ćelija, kapsule i omotača mikroorganizama
Solubilne antigene (npr. toksini bakterija)
Nativne forme antigena
T LIMFOCITI PREPOZNAJU:
•Protein razgrađen do peptida, povezan u kompleks sa MHC molekulima i ispoljen na membrani APC
MHC restrikcija
Svaki T limfocit poseduje dvojnu specifičnost TcR:
- prema određenim reziduama peptidnog Ag
- prema određenim reziduama MHC molekula koji je “prihvatio” taj peptidni Ag
Shema preuzet iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
ANTIGENI
SPECIFIČNI IMUNI ODGOVOR NA PROTEINSKE ANTIGENE ZAPOČINJE INTERAKCIJOM TRI MOLEKULA PRISUTNA NA MEMBRANAMA T LIMFOCITA I ANTIGEN-PREZENTUJUĆE ĆELIJE
1. TcR (na T limfocitu)
2. Antigeni peptid/MHC molekul (na APĆ)
KAKO ANTIGEN (MIKROORGANIZAM) PRODIRE U
ORGANIZAM ?
Koža (kontakt)
GIT (ingestija)
RT (inhalacija)
Krv
ŠTA SE DEŠAVA SA MIKROBNIM, ODNOSNO PROTEINSKIM
ANTIGENOM POSLE ULASKA U ORGANIZAM ?
•Ko prihvata antigen ?
•Kako se transportuje antigen ?
•Gde se antigen koncentriše ?
PRIMER
- Mikroorganizam prodire preko epitela; u tkivu ga prihvataju dendritične ćelije (APC) koje se normalno nalaze u tkivima.
- Dendritična ćelija prihvata antigen putem fagocitoze (ako je antigen ćelija-mikroorganizam) ili pinocitoze (ako je antigen slobodan, solubilan).
- Dendritična ćelija “natovarena”antigenom napušta epitel i putem limfotoka odlazi do regionalnog limfnog čvora gde se odvija imuni odgovor.
- Solubilne antigene koji se nađu u limfotoku prihvataju dendritične ćelije limfnih čvorova, dok antigene iz krvotoka prihvataju dendritične ćelije slezine.
- Svrha opisanog prihvatanja i transportovanja antigena od mesta ulaska do perifernog limfnoog tkiva je da se antigen “predstavi” T limfocitima i time započne imuni odgovor
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
•Dendritične ćelije u tkivima (koži, sluznicama, vezivnom tkivu) su nezrele. One mogu da prihvate antigen, ali nisu u stanju da aktiviraju T limfocite.
•Dendritične ćelije u perifernim limfnim tkivima (limfnim čvorovima, slezini) su funkcionalno zrele, jer osim što “predstavljaju” antigen T limfocitima, one i obezbeđuju dodatne signale za aktivaciju T limfocita.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
- Nezrela dendritična ćelija (DC) hvata antigen i pod dejstvom pro-inflamacionih citokina menja oblik (postaje obla), gubi adhezivnost prema epitelu i ispoljava receptore za hemotaktične faktore (hemokine).
-Ove promene omogućavaju da DC sasvojim antigenskim tovarom napustiepitel i preko aferentnih limfnih sudovausmeri svoje kretanje ka regionalnomlimfnom čvoru.
-Usmeravanje kretanja DC vrše hemokinikoje proizvode T zone limfnog čvora
-Tokom usmerenog kretanja (hemotakse),DC sazrevaju:
ispoljavaju veće količine MHC molekulaispoljavaju kostimulacione molekule
-U limfnom čvoru, DC prikazuju Ag Tlimfocitima koji su specifični za tajantigen.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
T limfociti neprestano recirkulišu kroz limfni čvor
APC koje nose antigen i “naivni” T limfociti specifični za taj antigen sreću se u limfnom čvoru
Ako su mikrobni antigeni prodrli u organizam na bilo kom mestu, odgovor T limfocita u limfnom čvoru
koji drenira to mesto može se očekivati u roku od 12-18 sati
• EKSTRAĆELIJSKI MIKROORGANIZMI:
APC CD4+ T limfociti
• INTRAĆELIJSKI MIKROORGANIZMI:
APC CD8+ T limfociti
Šta se dešava kada virus inficira bilo koju ćeliju
organizma koja nije profesionalna APC ?
Ćeliju inficiranu intraćelijskim mikroorganizmom (npr. virusom) fagocituje profesionalna APĆ. Antigeni virusa i sam virus se razgrađuju u fagocitu i prikazuju u kompleksu sa MHC molekulimaT limfocitima. Zavisno od načina prerade, razgrađeni virus ili njegovi antigeni se povezuju u kompleks sa MHC molekulima I ili II klase. CD8+ T limfociti prepoznaju razgrađene antigeneu kompleksu sa MHC molekulima I klase, dok CD4+ T limfociti prepoznaju razgrađene antigene u kompleksu sa MHC molekulima II klase.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
MHC MOLEKULI
•Struktura
•Funkcija
MHC molekuli su proteini membrane ćelija (APC i drugih)
Otkriće MHC molekula povezano je reakcijama prihvatanja / odbacivanja transplantiranog tkiva (molekuli tkivne podudarnosti, histokompatibilnosti)
Fiziološka uloga MHC molekula je “prikazivanje”antigena u obliku koji je pogodan da bi ga T limfociti prepoznali
MHC molekuli klase II: ekspresija na profesionalnim APC, makrofagama, B limfocitima
MHC molekuli klase I: ekspresija na svim čelijama sa jedrom
Geni odgovorni za stvaranje MHC molekula organizovani su u MHC (Major Histocompatibility Complex) genskom lookusu koji je kod čoveka označen i kao HLA (Human Leukocyte Antigen) lokus
MHC (HLA) lokus se sastoji iz dve grupe visoko polimorfnih gena: klase I i klase II
Proizvodi ove dve grupe gena označeni su kao MHC molekuli klase I i klase II
U MHC lokusu postoje i nepolimorfni geni čiji proizvodi imaju različite funkcije
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
MHC geni se nasleđuju kodominantno: podjednaka ekspresija alela oba roditelja
MHC geni su visoko polimorfni: nema dve osobe koje imaju potpuno iste grupe MHC gena i MHC molekula
- mogućnost da svaka jedinka prikaže gotovo neograničeni broj antigena u sklopu MHC molekula i da na njih razvije imuni odgovor
- problemi u transplantaciji tkiva/organa
KAKVA JE STRUKTURA MHC MOLEKULA KLASE I i KLASE II ?
ŠEMATSKI PRIKAZ I MODELI KRISTALNE STRUKTURE MHC MOLEKULA I i II KLASE
Oba molekula se sastoje iz dva polipeptidna lanca: MHC I : a lanac i b2 mikroglobulinMHC II : a i b lanac
Lanci MHC molekula formiraju domene:MHC I klase :- varijabilni domeni a1 i a2 formiraju žleb za vezivanje antigenskog peptida veličine 8-11 amino-kiselina;
- konstantni a3 domen se vezuje za CD8 molekul naT limfocitima
MHC II klase:- varijabilni domeni a1 i b1 formiraju žleb za vezivanje antigenskog peptida veličine 10-30 amino-kiselina;- konstantni b2 domen se vezuje za CD4molekul na T limfocitima
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
KAKO MHC MOLEKUL VEZUJE ANTIGEN ?
Da bi se antigen vezao za MHC molekul, on mora da se razloži do
peptida
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
KOJE SU KARAKTERISTIKE INTERAKCIJE ANTIGENSKOG PEPTIDA i MHC MOLEKULA ?
Jedan MHC molekul može da veže samo jedan peptid tokom određenog vremena.
Peptidi se ugrađuju u žleb tokom sinteze i sklapanja MHC molekula unutar ćelije.
Vezivanje peptida za MHC molekul je niskog afinitetapa jedan MHC molekul može da veže veći broj različitihpeptida u različito vreme (prilagođavanje žleba).
Vezani peptid se sporo odvaja od MHC molekula (sati-dani), što povećava šansu T limfocitu da dođe ukontakt sa peptidom i započne imuni odgovor.
MHC molekul mora da sadrži oba svoja lanca (a i b) i da veže peptid da bi bio stabilan i da bi se ispoljio namembrani ćelije; ’’prazni’’ MHC molekul se razgrađujeu ćeliji.
MHC molekul vezuje samo peptide (strane, sopstvene)- da li sopstveni Ag okupiraju MHC molekul ?- zašto se ne razvija autoimuna reakcija ?
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
KAKO I GDE SE PRERAĐUJU PRIRODNI PROTEINSKI ANTIGENI (MAKROMOLEKULI) DO PEPTIDA ?
Proteinski antigeni ekstraćelijskogporekla se razlažu do peptidau endocitnim vezikilama i povezujusa MHC molekulima II klase. Kompleks peptid/MHC II prepoznajuCD4+ T limfociti (put MHC klase II)
Proteinski antigeni intraćelijskog porekla se razgrađuju do peptidau proteazomima i povezuju saMHC molekulima I klase.Kompleks peptid/MHC I prepoznajuCD8+ T limfociti (put MHC klase I)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Internalizacija ekstraćelijskih mikroorganizama (fagocitoza) ili solubilih proteina (pinocitoza).
Formiranje endozomne (fagozomne) vezikulekoja se spaja sa lizozomnom vezikulom (fago-
lizozom).
Protein se razgrađuje do peptida u fagolizo-zomu.
MHC molekul klase II se sintetiše u ER i u žleb se umeće lanac Ii preko CLIP. MHC II + Ii se preko egzocitne vezikule dovodeu kontakt sa peptidom.
U vezikuli se odvaja CLIP i žleb ostaje slobodan za vezivanje peptida. Kompleks peptid/MHC II je stabilan i putuje do membranegde se prikazuje CD4+ T limfocitima.
Ako se petid nije vezao za MHC II, ‘’prazan’’ MHC molekul se razgrađuje u vezikuli.
Imunodominantni epitopi = peptidi koji se vezuju za MHC molekule
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Citosolni antigeni mogu poticati odintraćelijskih mikroorganizama (virusi,neke bakterije) ili su proizvod fagocito-vanih ekstraćelijskih bakterija; mogupoticati i od izmenjenih sopstvenih gena(npr. tumorski antigeni), ili ‘’isluženih’’proteina ćelije.
Citosolni antigeni se razgrađuju uproteazmima do peptida i pomoćutransportnog proteina (TAP) prenose doER gde se vezuju za novosintetisaneMHC molekule I klase.
Stabilan kompleks peptid/MHC I seispoljava na membrani ćelije gde seprikazuje CD8+ T limfocitima. MHC molekul I klase koji nije vezao peptid se razgrađuje u vezikulama.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
KAKAV JE FIZIOLOŠKI ZNAČAJ PRIKAZIVANJA PROTEINSKOG
ANTIGENA U SKLOPU MHC MOLEKULA (MHC RESTRIKCIJA) ?
T limfociti ‘vide’ (prepoznaju) samo peptide koji su vezani za ćeliju (nisu solubilni) bilo da su fagocitovani (ekstraćelijski) ili intraćelijski antigeni
Putevi MHC klase I ili klase II za preradu antigena omogućavaju najefikasnije efektorske mehanizme imunog odgovora u odbrani od ekstraćelijskih i intraćelijskih mikroorganizama
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
PODSETNIK:
1. Stimulacija specifičnog imunog odgovora na proteinske antigene zavisi od posebnog načina prihvatanja, prerade i ekspresije tog antigena u obliku u kome ga mogu prepoznati T limfociti. Funkcije prihvatanja, prerade i ekspresije proteinskog antigena obavljaju antigen-prezentujuće ćelije (APĆ).
2. APĆ koje se nalaze u koži i sluznicama, prihvataju antigene koji su prodrli u organizam ovim putevima i transportuju ih do regionalnog limfnog čvora. Ako je antigen u limfotoku, mogu ga prihvatiti i APĆ (DĆ) koje se nalaze u limfnom čvoru, a ako je antigen u krvotoku, mogu ga prihvatiti APĆ (DĆ) koje se nalaze u slezini.
3. U perifernim limfnim organima, DĆ prikazuju proteinske antigene u formi koja je pogodna za specifično prepoznavanje od strane “naivnih” T limfocita.
4. Pogodna forma proteinskog antigena koji prepoznaju T limfociti je: da je protein razgrađen do peptida, da je peptid u kompleksu sa MHC molekulima i da je kompleks peptid/MHC ispoljen na membrani APĆ (DĆ).
5. MHC molekuli su produkti MHC gena (Major Histokompatibility Compleks- geni histokompatibilnosti ili tkivne podudarnosti). MHC molekuli I klase su ispoljeni na svim ćelijama organizma koje imaju jedro, a MHC molekuli II klase na APĆ (DĆ, makrofagi, B limfociti...).
6. Proteinski antigeni koji su prihvaćeni od strane APĆ iz ekstraćelijskog okruženja (ekstraćelijski antigeni), proteolitićki se razgrađuju do peptida u vezikulama-fagozomima ili endozomima- spajaju sa MHC molekulima II klase i prikazuju CD4+ T limfocitima, jer se CD4 molekul vezuje za β2 domen MHC II klase.
7. Proteinski antigeni koji potiću od intraćelijskih mikroorganizama (virusi, neke bakterije), tumorski antigeni, antigeni “isluženih” proteina, koji se razgrađuju do peptida u citosolnimproteazomima APĆ ( intraćelijski antigeni), povezuju se sa MHC molekulima I klase i prikazuju CD8+ T limfocitima, jer se CD8 molekul vezuje za α3 domen α lanca MHC I klase.
8. Prepoznavanje petid/MHC I kompleksa od strane CD8+T limfocita, odnosno peptid/MHC II kompleksa od strane CD4+ T limfocita, obezbeđuje najefikasniji vid imunog odgovora protiv intraćelijskih mikroorganizama (CD8+T limfociti CTL), odnosno ekstraćelijskihmikroorganizama (CD4+T limfociti Th).
9. Efektorski CTL ubijaju inficirane ćelije i tumorske ćelije; efektorski Th (helper) limfocitistimulišu makrofage da razgrade i eliminišu fagocitovane ekstraćelijske antigene i B limfocite da sintetišu antitela značajna u odbrani od ekstraćelijskih mikroorganizama.
PREPOZNAVANJE ANTIGENA USPECIFIČNOM (STEČENOM)
IMUNOM ODGOVORU:
• Receptori za antigen
•Nastanak repertoara receptora u odnosu na antigene
(repertoar specifičnosti)
RECEPTORI ZA ANTIGEN(molekuli koji prepoznaju Ag na
limfocitima)
-kakva je struktura receptora za Ag ?
- kako receptori prepoznaju Ag ?
Specifično prepoznavanje antigena vrše receptori za antigen na B i T limfocitima (BCR, TCR)
BCR i TCR imaju dve funkcije:
-da otkriju (vežu) antigen - da podstaknu odgovor limfocita za koje se vezao
antigen
BCR I TCR su klonalno raspoređeni:
jedan klon/ jedna specifičnost receptora/prepoznavanje jednog antigena
Ukupni repertoar specifičnosti limfocita (receptora) uodnosu na antigen je >109-1011
Iako klonovi limfocita prepoznaju različite antigene, proces aktivacije posredstvom receptora za antigen je uglavnom isti
OSOBINE I FUNKCIJA BCR i TCR
BCR i TCR prepoznaju hemijski različite strukture.
Raznolikost BCR i TCR je oko 109-1011 različitih antigenih struktura.
BCR i TCR molekuli formiraju regione/domene:
-varijabilni (V) regioni služe za prepoznavanje antigena; u okviru V regiona postoje hipervarijabilni regioni ili regioni koomplementarnosti koji su komplementarni strukturi antigena (kao kalup).
-konstantni (C) regioniomogućavaju strukturni integritet receptorskog molekula (TCR), odnosno služe za ostvarivanje efektorskih funkcija (Ig).
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
OSOBINE I FUNKCIJA BCR i TCR
BCR i TCR su nekovalentno povezani sa molekulima nepromenljive strukture čija je uloga prenos aktivacionog signala posle interakcije Ag:receptor; zajedno ovi molekuli čine BCR kompleks, odnosno TCR kompleks.
TCR postoji samo kao receptorna membrani T limfocita i nema drugu funkciju osim prepoznavanja antigena i aktivacije T ćelija.
BCR su antitela (imunoglobulini) vezani za membranu B limfocita; antitela postoje i kao sekretorni molekuli u telesnim tečnostima (humorima) gde služe kao efektorski molekuli humoralnog imunog odgovora (eliminacija antigena)
BCR KOMPLEKS
•Molekul antitela (imunoglobulina)
prepoznavanje antigena
•Nekovalentno vezani Igα i Igβ
prenos signala aktivacije
STRUKTURA ANTITELA
At je sastavljeno od dva identična teška (H) lanca i dva identična laka (L) lanca.
Na svakom od 4 lanca postoji po jedan varijabilni (V) region i jedan ili više konstantnih (C) regiona; trodimenzionalna struktura regiona čini odgovarajući domen antitela.
Veze između L i H lanaca i H i H lanaca su disulfidne
Svaki V region H i L lanaca sadrži po tri hipervarijabilna regiona (regioni komplementarnosti); najveću varijabilnost ima CDR3 koji jse nalazi na spoju V i C regiona; CDR3 u najvećoj meri učestvuje u vezivanju odgovarajućeg antigena.
Proteolitičkom razgradnjom At dobijaju se fragmenti:
-Fab fragment (Fragment antigen binding) vezivanje Ag
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
STRUKTURA ANTITELA
STRUKTURA ANTITELA
-Fc fragment (Fragment crystalline) : biološka aktivnost i efektorske funkcije antitela
Između Fab i Fc fragmenta nalazi se zglobni region fleksibilnost molekula At.
C terminalni delovi H lancamembranskih i sekretorni antitela se razlikuju: membranska imaju deo lanca za ugradnju u membranu B limfocita, a sekretorna imaju kratak “rep”
Postoji dva tipa L lanaca: κ i λ .Postoji pet tipova H lanaca: γ, α, μ, δ, ε na osnovu kojih se antitela dele na izotipove ili klase IgG, IgA, IgM, IgD, IgE.
Različiti izotipovi (klase) antitela imaju različite fizičko-hemijske osobine i različite biološke uloge
Izotip/ Podklasa At H lanac Koncentracija Poluživot Sekretorna Funkcije
Klasa At u serumu u serumu forma
(mg/ml) (dani)
IgA A1,A2 α1, α2 3.5 6 monomer Imunitet sluzica,
dimer mukusa, neonatalni
trimer pasivni imunitet
IgD nema δ tragovi 3 nema Receptor za Ag
na B limfocitima
IgE nema ε 0.05 2 monomer Reakcije rane
preosetljivosti
IgG IgG1-G4 γ1−γ4 13.5 23 monomer Opsonizacija, aktivacija komplemen.
ADCC, neonatalni
pasivni imunitet,
regulac. imun.odgov.
IgM nema μ 1.5 5 pentamer Receptor za Ag
na B limfocitima,
aktivacija komplemen.
Vezivanje antigena za antitelo
Antitela vezuju različite antigene: makromolekule (proteinske, neproteinske) i male molekule
Region za vezivanje antigena (paratop) formira ravnu površinu sposobnu da se prilagodi različitim oblicima antigena;
Veze Ag/At su reverzibilne, nekovalentne (vodonične, jonske).
Delovi antigena koje prepoznaju antitela zovu se epitopi (antigenske determinante); epitopi mogu biti linearni (sekvence), konformacioni (trodimenzionalni) ili neoepitopi (nastali pod uticajem fizičkih ili hemijskih agenasa).
Jačina veze između jednog mesta na antitelu koje vezuje antigen (paratop) i jednog epitopa antigena je afinitet.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Afinitet se izražava i kao konstanta disocijacije Kd; Kd je molarna koncentracija antigena potrebna da se veže za polovinu molekula antitela prisutnih u nekom rastvoru što je manja Kd, veći je afinitet.
Afinitet antitela je 106-109M, ali se on povećava do 108-1011M u sekundarnom imunom odgovoru afinitetno sazrevanje.
Antitelo (monomer, dimer, trimer, pentamer) može da veže 2-10 jednakih epitopa na antigenu pod uslovom da su epitopi dovoljno blizu jedan drugom. Ukupna jačina vezivanja svih paratopa i epitopa je aviditet.
Antitela stvorena protiv jednog antigena mogu da reaguju i sa drugim strukturno sličnim antigenom: ukrštena reaktivnost.
TCR KOMPLEKS
•TCR molekul
prepoznavanje antigena
•CD3 molekul + ζ (ceta) lanci
prenos signala aktivacije
•Koreceptorski molekuli CD4 i CD8
Heterodimer (α i β lanac).
Oba lanca imaju varijabilni (V) i konstantni (C) region.
Vα i Vβ sadrže po tri hipervarijabilna dela (regioni komplementarnosti),treći je najvarijabilniji.
TCR se ne stvara u sekretornoj formi i ne podleže afinitetnom sazrevanju.
Oba lanca (α i β) imaju ekstraćelijski deo, transmembranski i kratki citoplazmatski deo.
Preko 90% T limfocita ima TCRαβ, a oko 10% TCRγδ. TCRγδ+T limfociti su u najvećem broju prisutni u epitelu.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
STRUKTURA TCR
Vezivanje antigena za TCR
TCR vezuje samo peptid/MHC kompleks
TCR prepoznaje samo 1-3 rezidue peptida vezanog za MHC molekul.
TCR prepoznaje samo nekoliko peptida složenog makromolekula: imunodominantni epitopi.
TCR prepoznaje istovremeno i polimorfne delove sopstvenog MHC molekula koji nosi peptid.
U prepoznavanju peptid/MHC kompleks ućestvuju Vα i Vβdomeni TCR
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Sličnosti i razlike prepoznavanja antigena od strane BCR i TCR
NASTANAK REPERTOARA SPECIFIČNOSTI
ili
Kako nastaje tako veliki broj (>109) receptora za antigen
različite specifičnosti ?
NASTANAK I SAZREVANJE LIMFOCITA
Limfociti nastaju iz neopredeljenih matičnih ćelija kostne srži kao i druge krvne ćelije
Proces nastanka limfocita uključuje:
- proliferaciju nezrelih ćelija prekursora
- ekspresiju (ispoljavanje) receptora za antigen
- selekciju limfocita koji ispoljavaju “korisne” receptore
za antigen
Sazrevanje B limfocita se u potpunosti odvija u kostnoj srži, a T limfocita u timusu
1. PROLIFERACIJA: signali za proliferaciju i preživljavanje preko IL7R i intaktnih TCR ili BCR
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
2. EKSPRESIJA TCR ili BCR:TCR i BCR su proizvodi nekoliko genskih lokusa/segmenata koji se rekombinuju (preuređuju) tokom sazrevanja limfocita dajući receptore različitih specifičnosti za antigen. Ekspresija TCR i BCR različitih specifičnosti je najvažnije zbivanje tokom sazrevanja limfocita.
3. SELEKCIJA: U toku sazrevanja limfociti podležu selekciji (odabiru) kako bi se sačuvale korisne osobine.Pre-limfociti koji ne ispolje pre-receptor umiru.Nezreli T limfociti se odabiru tako da prepoznaju sopstvene MHC molekule (pozitivna selekcija).Nezreli T i B limfociti se takođe odabiru tako da ne prepoznaju sopstvene antigene visokim afinitetom (negativna selekcija) čime se uklanjaju potencijalno štetni autoreaktivni limfociti.
Najvažniji događaj tokom sazrevanja limfocta je rekombinacija
(preuređivanje) gena i ekspresija receptora za antigen
Kako nastaje različitost (>109) receptora za antigen (repertoar specifičnosti) ?
Repertoar se formira nasumičnim kombinacijama gena za antigenske receptore i nevezano sa prisustvom antigena
Nastanak repertoara omogućen je karakterističnom organizacijom i rekombinacijom gena za antigeske receptore
Genski lokusi strukturnih komponenti BCR i TCR nalaze se na različitim hromozomima.
U genomu matičnih ćelija lokusi su nepreuređeni (nearanžirani): svaki lokus sadrži veći broj (nekoliko stotina) gena varijabilnog (V) i jedan ili nekoliko gena konstantnog (C) regiona.Između V i C gena nalazi se nekoliko malih segmenata: J (joining, spajanje) i D (diversity, raznolikost). D segment se nalazi samo na lokusu teškog (H) lanca Ig i lokusu β TCR.
Usmeravanje sazrevanja progenitora ka limfocitima ( pro-limfociti) uključuje nasumičnu, slučajnu rekombinaciju jednog V gena sa jednim D i jednim J genom.: V-D-J rekombinacija. Rekombinacije se dešavaju pod uticajem V(D)J rekombinaza.
Preuređen V-D-J kompleks povezuje se sa najbližim C genom i formira se V-D-J-C mRNK odgovorna za sintezu jednog lanca receptora za Ag (stadijum pre-limfocita).
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Zatim počinju da se preuređuju geni za drugi lanac receptora za antigen po istom principu. Sintetiše se kompletan receptorski molekul BCR ili TCR i ispoljava na membrani B, odnosno T limfocita (stadijum nezrelih limfocita)
* * * *
Raznolikost secifičnosti receptora za antigen (>109) rezultat je:
• raznolikosti kombinacija V-D-J segmenata gena (zavisi od broja gena u segmentima) i
• raznolikosti povezivanja V-D, D-J
1. Sazrevanje B limfocita odvija se u celini u kostnoj srži. Neopredeljena matična ćelija pod uticajem IL-7 daje veliki broj pro-B ćelija. Geni za BCR su nearanžirani u ovim ćelijama, mada u pro-B ćelijama započinje rearanžman V-D-J gena teških (H) lanaca.
2. Iz pro-B ćelija nastaju pre-B ćelije u kojima je došlo do preuređenja gena za Hμ lanac Ig. Μ lanac se nalazi u citoplazmi pre-B ćelija ili se ispoljava na membrani zajedno sa nepreuređenim (surogatnim) L lancem: pre-B receptor za antigen. Ovaj receptor omogućava preživljavanje i proliferaciju ćelija, a ćelije koje ne ispolje pre-B receptor umiru prva kontrola. Signali preko pre-B receptora utiču na zaustavljanje rekombinacije gena H lanca na drugom hromozomu (isključivanje alela) i podsticanje rekombinacije gena κ ili λ L lanaca.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
SAZREVANJE I SELEKCIJA B LIMFOCITA
SAZREVANJE I SELEKCIJA B LIMFOCITA3. Iz pre-B ćelija nastaju nezrele B ćelije koje stvaraju kompletan membranski IgM receptor (BCR)
(Hμ + Lκ ili Lλ). Ovaj receptor ponovo omogućava preživljavanje i proliferaciju ćelija i zaustavlja rekombinaciju gena drugog L lokusa (jedna B ćelija i njeni potomci stvaraju samo κ ili samo λlake lance) druga kontrola. Ako nezreli B limfocit veže pomoću mIgM (BCR) antigen visokim afinitetom, zaustavlja se dalje sazrevanje ove ćelije (negativna selekcija). Ćelija ili umire apoptozom ili reaktivira enzime jedra da preurede drugi L lanac i tako izmene specifičnost BCR (reprogramiranje receptora). Procesom negativne selekcije se uklanjaju potencijalno štetne autoreaktivne B ćelije.
4. Iz nezrelih B ćelija nastaju zreli B limfociti na čijoj membrani su ispoljeni istovremeno IgM i IgD BCR. Sinteza druge klase imunoglobulina iste specifičnosti za antigen omogućena je alternativim spajanjem prethodno rekombinovanog V-D-J segmenta sa Cδ na nivou mRNK. Samo B limfociti koji istovremeno ispoljavaju IgM i IgD receptore su sposobi da odgovore na antigen.
SAZREVANJE I SELEKCIJA T LIMFOCITA1. Iz neopredeljenih matičnih ćelija kosne srži nastaju opredeljene ćelije T limfocitne loze, pro-T ćelije, koje su “dvostruko negativne” CD4-CD8-. Pro-T ćelije migriraju iz kosne srži u timus gde se odvija kompletno sazrevanje T limfocita. Pod dejstvom IL-7 ove ćelije proliferišu i u njima se dešava V-D-J rekombinacija gena TCRβ lokusa.
2. Na pre-T ćelijama se ispoljava β lanac TCR zajedno sa nearanžiranim α lancem: pre-TCR. Preko pre-TCR se prenose signali koji obezbeđuju preživljavanje i proliferaciju ćelija, isključivanje alela TCRβ na drugom hromozomu i rearanžman gena TCRα lokusa. Pre-T ćelije koje ne ispolje kompletan β lanac TCR umiru.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
SAZREVANJE I SELEKCIJA T LIMFOCITA
SAZREVANJE I SELEKCIJA T LIMFOCITA
3. Iz pre-T ćelija nastaju nezreli T limfociti koji su “dvostruko pozitivni” CD4+CD8+ i koji ispoljavaju kompletan TCRαβ. Nezreli T limfociti koji u timusu prepoznaju niskim afinitetomsopstvene peptide u kompleksu sa sopstvenim MHC molekulima klase I ili II preživljavaju (pozitivna selekcija), dok limfociti koji visokim afinitetom prepoznaju sopstveni peptid/sopstveni MHC kompleks umiru apoptozom (negativna selekcija). Negativnom selekcijom se uklanjaju potencijalno štetni autoreaktivni T limfociti.
4. U toku procesa pozitivne selekcije nezreli T limfociti koji niskim afinitetom prepoznaju sopstveni peptid/sopstveni MHC klase I gube CD4 molekul, a limfociti koji prepoznaju sopstveni peptid/MHC klase II gube CD8 molekul. Tako nastaju zreli T limfociti koji su “jednostruko pozitivni” ili CD4+ ili CD8+. Ove dve populacije limfocita su funkcionalno različite.
Imuni odgovor
Urođeni (prirodni, nespecifični) imunitet
Stečeni (adaptivni, specifični) imunitet:
humoralni
celularni
aktivni, pasivni (prirodni, veštački)
Faze imunog odgovora: prepoznavanje, aktivacija, efektorska faza, zaustavljanje
Ćelije imunog sistema: limfociti, APC(DC), NK, makrofagi, neutrofili
Organi: centralni (primarni, generativni), periferni (sekundarni)
Tkiva: GALT, BALT, difuzna
Specifični imuni odgovor na proteinske antigene započinje interakcijom:
Ag peptida
MHC molekula
TcR
Transport, obrada, prezentacija proteinskih antigena: ekstraćelijski antigeniintraćelijski antigeni
Ag peptid/MHC I...................CD8+ T limfocitiAg peptid/MHCII...................CD4+ T limfociti
Struktura i distribucija MHC I i MHC II
Receptori za antigen BcR i TcR ( BcR i TcR kompleks)
BcR i TcR prepoznaju različite hemijske prirode i oblike antigena
BcR: membranski imunoglobulin (antitelo)- struktura antitela- funkcionalni domeni At- klase At- interakcija Ag (epitopa) i At (paratopa)
TcR: - struktura- funkcionalni domeni- interakcija sa Ag peptid/MHC kompleksom
Nastanak repertoara specifičnosti (antigenski repertoar) - struktura i preuređenje (rearanžman) gena za BcR i TcR
- mehanizmi raznolikosti- selekcija limfocita
PODSETNIK:
1. Specifićno prepozavanje antigena vrše receptori za antigen na T i B limfocitima(TCR i BCR)
2. TCR i BCR imaju dve funkcije: da vežu antigen i da započnu aktivaciju limfocita
3. TCR i BCR su klonalno raspoređeni
4. BCR predstavlja membransku formu imunoglobulina (antitela)
5. TCR je heterodimer (α/β ili u manjem procentu γ/δ)
6. Varijabilni regioni TCR i BCR služe za prepoznavanje antigena, a konstantni regioničuvaju strukturni integritet TCR, odnosno služe za ostvarivanje brojnih efektorskih funkcija antitela
7. TCR postoji samo kao receptor na membrani T limfocita; BCR postoji kao membranska forma antitela (imunoglobulina) i kao sekretorni molekul u telesnim tečnostima
8. BCR kompleks se sastoji iz molekula antitela (prepoznavanje antigena) i nekovalentno vezanih Igα i Igβ (prenos signala aktivacije)
9. TCR kompleks se sastoji iz TCR (prepoznavanje antigena) i nekovalentno povezanih CD3 molekula i ζ lanaca (prenos signala aktivacije); koreceptorski molekuli CD4 i CD8
10. Struktura antitela i TCR
11. Klase antitela i njihova funkcija
12. Vezivanje antitela za antigen: paratopi, epitopi; afinitet i aviditet antitela
13. Raznolikost TCR i BCR (repertoar specifičnosti, antigenski repertoar 109- 1011) omogućena je jedinstvenom organizacijom i načinom preuređenja (rekombinacije) gena za TCR i BCR tokom sazrevanja limfocita; procesi preuređenja gena dešavaju se nezavisno od uticaja antigena
14. Sazrevanje limfocita uključuje:
proliferaciju ćelija prekursora
ispoljavanje receptora za antigen
selekciju (pozitivnu i negativnu) limfocita koji ispoljavaju “korisne” receptore
IMUNI ODGOVOR T LIMFOCITA-CELULARNI IMUNI ODGOVOR:
Nastanak efektorskih T limfocita
Faze :1. Prepoznavanje antigena2. Aktivacija T limfocita3. Proliferacija T limfocita (ekspanzija klona)4. Diferencijacija naivnih T limfocita u
efektorske ćelije
Suština T-ćelijskog (celularnog) imunog odgovora je:
1. Odbrana organizma od infekcija intracelularnim mikroorganizmima (neke bakterije, gljivice, protozoe, virusi) koji su:
fagocitovani, ali su rezistentni prema proteolitičkim enzimima fagolizozoma;
izašli iz fagozoma i preživljavaju/umnožavaju se u citoplazmi inficiranih ćelija;
sposobni da se umnožavaju u citoplazmi inficirane ćelije ili se njihova DNK integriše u genom ćelije domaćina (virusi)
2. Pomoć B limfocitima da stvore antitela
T-odgovor
T- odgovor
A. Neki fagocitovani (ekstraćelijski) mikroorganizmi mogu preživljavati u fagolizozomima jer su rezistentni na lizozomne enzime, ili mogu izaći iz vezikula u citoplazmu gde takođe preživljavaju.
B. Virusi mogu inficirati rezličite ćelije i razmnožavati se u njihovoj citoplazmi; neki virusi izazivaju latentne infekcije u kojima inficirane ćelije proizvode proteine virusa
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
FazeA
“Naivni” T limfociti prepoznaju antigeni peptid/MHC kompleks ispoljen na membrani APC (prvi signal aktivacije). Za potpunu aktivaciju T limfocita potrebni su i dodatni kostimulacioni signali koji obezbeđuju drugi signal aktivacije.
Istovremeno sa prepoznavanjem antigena, “naivni” T limfociti primaju i signale koji potiču od samog mikroorganizma ili komponenti nespecifičnog imunog odgovora na infekciju. Rezultat ovih stimulacija je da “naivni” T limfociti počinju da proizvodecitokine koji stimulišu njihovu proliferaciju. Umnožavanje T limfocita specifičnih za dati antigeni peptid je klonalna ekspanzija.
Deo aktivisanih T limfocita se transformiše (diferencijacija) od “naivnih” u efektorske T ćelije, a deo u memorijske T ćelije.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
FazeB
Procesi prepoznavanja antigena, aktivacije, klonalne ekspanzije i nastanka efektorskih T limfocita odvijaju se u perifernom limfoidnom tkivu.
Efektorske T ćelije napuštaju periferno limfoidno tkivo i migriraju do bilo kog mesta u organizmu koje je inficirano, gde uklanjaju mikroorganizam. Nakon obavljene funkcije, efektorske ćelije umiru, a imuni sistem se vraća u stanje mirovanja (imuni odgovor se prekida).
Deo aktivisanih T limfocita se razvija u memorijske T ćelije koje dugo žive (meseci, godine), funkcionalno su neaktivne i neprestano recirkulišu kroz organizam spremne da brzo reaguju pri ponovnom kontaktu organizma sa istim mikroorganizmom.
Aktivacija
Početak T-ćelijskog odgovora zahteva višestruke interakcije različitih molekula na membranama T limfocita i APC. Svi ovi molekuli, izuzev TCR, zajednički se zovu akcesorni molekuli.
U funkcionalnom smislu, akcesorni molekuli se mogu podeliti u 3 kategorije:
- Koreceptorski molekuli: CD4, CD8;
- Molekuli za prenos signala: CD3, ζ lanci, CD4, CD8, CD28, CTLA-4:
- Adhezioni molekuli: CD4, CD8, LFA-1, VLA-4
Akcesorni molekuli na T limfocitima reaguju sa odgovarajućim ligandima na APC
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Aktivacija
TCR i koreceptori (CD4 ili CD8) zajedno prepoznaju peptid/MHC kompleks na APC prvi signal aktivacije.
TCR prepoznaje peptid i rezidue MHC molekula koje su oko žleba za vezivanje peptida, dok CD4, odnosno CD8 molekuli prepoznaju mesta na MHC molekulu klase II, odnosno klase I koja su izvan žleba za smeštanje peptida.
Potrebno je da se dva ili više TCR i koreceptora (CD4 ili CD8) istovremeno poveže sa peptid/MHC kompleksom kako bi se pokrenula aktivaciona kaskada.
Funkciju prenosa prvog signala aktivacije imaju CD3 i ζ lanci (ulaze u sastav TCR kompleksa) i koreceptori CD4 ili CD8.
KORECEPTORSKI MOLEKULI
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Aktivacija
ADHEZIONI MOLEKULI
Interakcija adhezionih molekula na T limfocitima sa odgovarajućim ligandima na APC ima za cilj da stabilizuje, učvrsti vezu T ćelija: APC i time omogući uspostavljanje aktivacionih signala.
Najznačajniji adhezioni molekuli pripadaju grupi heterodimernih proteina –integrina. Integrin LFA-1 (limfocitni funkcioni antigen-1), koji je ispoljen na T limfocitima, reaguje sa ICAM-1 (intercelularni adhezioni molekul-1), koji je ispoljen na APC.
Integrini su značajni i za usmereno kretanje efektorskih T ćelija iz cirkulacije do mesta infekcije
Aktivacija
KOSTIMULACIONI MOLEKULI
Za potpunu aktivaciju T limfocita neophodna su dva signala: prvi signal se ostvaruje posredstvom TCR kompleksa/koreceptora, a drugi signal posredstvom kostimulacionih molekula.
Prvu grupu kostimulatora čine CD28 molekul na T limfocitima i ligandi B7-1 (CD80) i B7-2 (CD86) na APC.
Drugu grupu kostimulatora čine CD40L (ligand) na T limfocitima i CD40 molekul na APC. Interakcija CD40:CD40L ne
aktiviše direktno T limfocit, već stimuliše APC da ispolji više B7 molekula i da sekretuje citokine
Ako izostane interakcija CD28:B7, signal preko TCR nije dovoljan za aktivaciju T ćelija, čak može da nastane dugotrajna tolerancija (nereaktivnost) antigen-specifičnih T ćelija.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Aktivacija
KOSTIMULACIONI MOLEKULI
I za potpunu aktivaciju CD8+ T limfocita neophodan je drugi signal aktivacije koji obezbeđuju kostimulatori.
Ako je kompleks peptid/MHC I ispoljen na membrani APC, ove ćelije obezbeđuju i kostimulaciju T limfocita.
Ako je kompleks peptid/MHC I ispoljen na membrani bilo koje ćelije u organizmu, takve ćelije ne obezbežuju kostimulaciju T limfocita. U tom slučaju, CD4+T limfociti (Th ili pomoćnici) iz okoline inficirane ćelije mogu da stvaraju citokine ili druge molekule preko kojih obavljaju kostimulaciju antigen-specifičnih CD8+ T limfocita.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Aktivacija
Značaj kostimulacije:Bez kostimulacije nema T-ćelijskog odgovora
Vakcine koje sadrže proteinske antigene moraju da sadrže i adjuvanse (supstance koje indukuju ekspresiju kostimulatora na APC i sekreciju citokina)
Stimulacija ekspresije kostimulatora je značajna u savremenim terapijskim strategijama tumora
Blokiranje ekspresije i funkcije kostimulatora je značajno u savremenim terapijskim strategijama autoimunih bolesti i odbacivanja transplantiranih organa
AktivacijaA
BIOHEMIJSKI PUTEVI SIGNALA AKTIVACIJE T LIMFOCITA
Prilikom prepoznavanja kompleksa peptid/MHC, veći broj TCR i koreceptora (CD4 ili CD8) se grupiše na membrani T limfocita. Grupisanje CD4 ili CD8 dovodi do ativacije enzima protein tirozin kinaze Lck.
Lck fosforiliše tirozinske rezidue ITAM (imunoreceptor tirozinske aktivacione sekvence) citoplazmatskih delova CD3 i ζlanaca TCR kompleksa.
Fosforilisane ITAM sekvence z lanaca vezuju tirozin kinazu ZAP-70 (ζ associated protein-70kD).
Aktivisani ZAP-70 aktiviše brojne adapterske proteine i enzime koji prenose signal aktivacije. Dva najvažnija puta prenosa signala su:
•Ca-NFAT put (nuklearni faktor aktivisanih T)
•Ras-MAP putShema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
AktivacijaB
BIOHEMIJSKI PUTEVI SIGNALA AKTIVACIJE T LIMFOCITA
Ca-NFAT put započinje tako što ZAP-70 vrši aktivaciju PLC (fosfolipaza C). PLC deluje na membranske IP (inozitol fosfolipidi) cepajući ih na IP3 (inozitol trifosfat) i DAG (diacilglicerol.
- IP3 stimuliše porast Ca++ jona koji se vezuju za protein kalmodulin. Ca++kalmodulin aktiviše kalcineurin, a ovaj vrši defosforilaciju citosolnog transkripcionog faktora NFAT. Defosforilisani NFAT migrira u jedro gde aktiviše promotore gena za IL-2 i IL-2R (lek ciklosporin inhibira aktivnost kalcineurina i tako sprečava produkciju citokina; primena leka u transplantaciji i autoimunim bolestima)
- DAG aktiviše PKC (protein kinaza C), koja aktiviše NF-kB (nuklearni faktor-κB); aktivisani NF-κB odlazi u jedro gde aktiviše transkripciju nekoliko gena.
AktivacijaC
BIOHEMIJSKI PUTEVI SIGNALA AKTIVACIJE T LIMFOCITA
Ras-MAP kinaza put uključuje Ras protein koji postaje biološki aktivan kada se veže za GTP (guanozin trifosfat), nekoliko adapter proteina i kaskadu enzima nazvanih MAP kinaze (mitogen aktivacioni protein).
Aktivisane MAP kinaze fosforilišu protein c-Jun. Vezivanjem c-Jun za c-Fosomogućena je aktivacija transkripcionog faktora AP-1 (aktivacioni protein-1) koji stimuliše transkripciju nekoliko T-ćelijskih gena.
Odgovor T limfocita na stimulaciju antigenom (prvi signal) i kostimulatorima (drugi signal) je:
Sinteza i sekrecija različitih citokina
Proliferacija T limfocita specifičnih za taj antigen (klonalna ekspanzija)
Diferencijacija antigen-specifičnih T limfocita u efektorske ili memorijske T ćelije
OPŠTE OSOBINE CITOKINA
Osobina Mehanizam
Proizvode se povremeno kao odgovor na TCR signal i kostimulacija indukuju transkripciju antigen gena
Obično deluju na istu ćeliju koja ih je Posle aktivacije T ćelija, dolazi do ekspresije i produkovala (autokrino) ili na okolne citokina i njihovih receptora ćelije (parakrino)
Pleiotropizam: jedan citokin ima različite Različite ćelije ispoljavaju receptore za jedan biološke efekte citokin
Različiti citokini mogu imati isti ili sličan Različiti citokini korste iste puteve za prenos biološki efekat signala
BIOLOŠKI EFEKTI NEKIH T-ĆELIJSKIH CITOKINA
Citokin Najvažniji efekat Ćelije koje ga stvaraju
IL-2 Stimuliše proliferaciju T ćelija CD4+ i CD8+ T ćelije
IL-4 Sinteza IgE CD4+ T ćelije, mast ćelije
IL-5 Aktivacija eozinofila CD4+ T ćelije, mast ćelije
IFN−γ Aktivacija makrofaga CD4+ i CD8+T ćelije, NK
TGF-β Inhibicija aktivacije T ćelija CD4+ T ćelije i razne druge ćelije
A
B
Proliferacija
Prvi citokin koji stvaraju aktivisani CD4+T limfociti je IL-2 (1-2 sata posle aktivacije); istovremeno sa sintezom IL-2, sintetiše se i treći lanac IL-2R, čime ovaj receptr stiče visoki afinitet vezivanja liganda, tj. IL-2.
IL-2 deluje pre svega na T limfocit koji ga je stvorio (autokrino) podstičući deobu ćelije (IL-2 se jošzove i T-ćelijski faktor rasta).
CD8+T limfociti koji su prepoznali antigen, nemaju sposobnost da sekretuju velike količine IL-2; zato IL-2 koji sekretuju antigen-specifične CD4+T ćelije može da izazove i proliferaciju antigen-specifičnih CD8+T ćelija (parakrino dejstvo)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Proliferacija
1-2 dana posle aktivacije, T limfociti počinju da proliferišu; rezultat je umnožavanje T limfocita specifičnih za antigen koji ih je aktivisao: klonalna ekspanzija.
Proliferacija antigen-specifičnh T limfocita posle aktivacije je intenzivna.Na primer, broj “naivnih” CD8+T limfocita specifičnih za neki antigen virusa je 1 na 105-106 svih limfocita u organizmu; nedelju dana nakon infekcije tim virusom, broj antigen-specifičnih CD8+T limfocita dostiže 10-20% svih limfocita (povećanje broja preko 10000 puta, ili na svakih 6 sati broj ovih ćelija se udvostručuje). Antigen-specifični CD4+T limfociti se umnožavaju u nešto manjoj meri (100-1000 puta). Razlog za različiti nivo klonalne ekspanzije CD4+ i CD8+T limfocita verovatno leži u različitoj funkciji ovih ćelija: CD8+ T limfociti diferenciraju u citotoksične T limfocite (CTL) koje imaju direktno efektorsko dejstvo (ubijaju inficiranu ćeliju), dok CD4+ T limfociti diferenciraju u ćelije koje sekretuju citokine i posredstvom ovih molekula aktiviraju druge efektorske ćelije da uklone mikroorganizam (npr., makrofage).
Prilikom infekcije mikroorganizmom koji sadrži veći broj antigenih molekula, broj antigen-specifičnih klonova koji se umnožava je 1-5, tj. znatno manji nego što taj mikroorganizam sadrži antigena. Ovi klonovi limfocita su specifični prema imunodominantnim peptidima tog mikroorganizma.
Efektorske ćelije
Uporedo sa klonalnom ekspanzijom, dešava se i diferencijacija antigen-specifičnih T ćelija u efektorske T ćelije; prve efektorske ćelije se javljaju 3-4 dana od infekcije.
Diferencijacija u efektorske ćelije podrazumeva sticanje sposobnosti T limfocita da sintetišu različite citokine (Th i CTL), ili proteolitičke proteine (CTL).
Efektorske ćelije napuštaju periferne limfoidne organe i upućuju se na mesto infekcije. Tamo ponovo prepoznaju antigen koji je stimulisao njihov nastanak i brzo reaguju kako bi taj antigen eliminisale.
Efektorske ćelije/CD4+
CD4+Th ćelijeodgovaraju na antigen tako što ispoljavaju neke molekule na membrani i proizvode sekretorne molekule-citokine.
Najvažniji membranski molekul je CD40L. Ovaj molekul se vezuje za CD40 molekul koji je ispoljen na membrani APC (makrofage, DC, B limfociti); rezultat interakcije CD40L:CD40je aktivacija APC. Aktivisane makrofage ubijaju fagocitovane mikroorganizme, dok aktivisani B limfociti sekretuju antitela koja neutrališu i eliminišu antigen.
Zašto CD4+Th limfociti u nekim slučajevima aktivišu makrofage, a u drugim B limfocite?
Efektorske ćelije/CD4+Tokom diferencijacije CD4+T ćelija u efektorske Th ćelije, mogu nastati dve podgrupe Th ćelija: Th1 i Th2,koje stvaraju različite citokine i imaju različite efektorske funkcije.
Th1 ćelije stvaraju IFN-γ i stimulišu ubijanje mikroorganizama putemfagocitoze
Th2 ćelije stvaraju IL-4 koji stimuliše stvaranjeIgE antitela i IL-5 koji aktivira eozinofile, što je značajno za ubijanje mikroorganizama (helminti) posredstvomeozinofilnih granulocita
Citokini porekla Th1 ćelija imaju antagonističko dejstvo u odnosu na citokine Th2 ćelija i brnuto:
Th1/Th2 dihotomija
Efektorske ćelije/CD4+
U kom pravcu će se diferencirati Th ćelije (Th1 ili Th2) tavisi od vrste stimulusa koje tokom diferencijacije prima CD4+T ćelija:
Ako na aktivisane CD4+T limfocite deluje IL-12 (stvaraju ga APC u odgovoru na mikroorganizme (bakterije ili viruse), nastaće Th1 efektorske ćelije.
Ako APC ne stvaraju IL-12 u odgovoru na mikroorganizme (helminti), tada T ćelije (ili neke druge ćelije?) same stvaraju IL-4i usmeravaju diferencijaciju u pravcu Th2 efektorskih ćelija.
Efektorske ćelije/CD8+
CD8+ T limfociti aktivisani antigenom i kostimulatorima ili citokinima koje proizvode Th ćelije diferenciraju se u citotoksične T limfocite (CTL).
CTL direktno ubijaju inficiranu ćeliju koja nosi taj antigen.
CTL ubijaju inficirane ćelije tako što luče proteine koji prave pore na membrani i indukuju fragmentaciju DNK inficirane ćelije. Inficirana ćelija umire putem programirane ćelijske smrti (apoptoze)
EFEKTORSKI MEHANIZMI ĆELIJSKOG IMUNITETA
Specijalizovani imuni mehanizmi čija je funkcija eradikacija intracelularnih mikroorganizmama
Posredovani efektorskim T-limfocitima
Antitela ne mogu eliminisati intracelularne mikroorganizme
?Kako efektorski T-limfociti pronalaze intracelularne
mikroorganizme na bilo kom mestu u organizmu ?
Kako efektorski T-limfociti eliminišu infekcije izazvane intracelularnim mikroorganizmima ?
Ćelijski imunitet prema intracelularnim mikroorganizmima
• U eliminaciji različitih tipova intracelularnih mikroorganizmama učestvuje dva tipa ćelijskog imuniteta
• CD4+ efektorski T-limfociti (TH1 subpopulacija) prepoznaju antigene mikroorganizama koji su endocitovani od strane fagocita
• Aktivirani CD4+ efektorski T-limfociti sekretuju citokine koji aktiviraju makrofage i stimulišu inflamaciju
• Aktivirani makrofagi ubijaju fagocitovane mikroorganizme
• CD8+ efektorski T-limfociti prepoznaju antigene na inficiranim ćelijama.
• Aktivisani CD8+ efektorski T-limfociti ubijaju inficirane ćelije
• Antigeni intracelularnih mikroorganizma se mogu naći u vezikulama (egzogeni put prerade i asocijacija sa MHC molekulima II klase) ili u citoplazmi (endogeni put prerade i asocijacija sa MHC molekulima I klase)
• Patogeni mikroorganizmi koji inficiraju i preživljavaju u ćelijama domaćina su:
1) brojne bakterije i neke protozoe koje nakon ingestije preživljavaju u vezikulama izbegavajući fuziju sa lizozomima ili delovanje proteolitičkih supstanci;
2) virusi koji inficiraju fagocitne i nefagocitne ćelije i preživljavaju u citoplazmi zaraženih ćelija
Migracija naivnih i efektorskih T-limfocita
• Naivni T-limfociti migriraju iz krvi u limfni čvor posredstvom postkapilarnih venula HEV-a• Migracija (“homing”) se odvija interakcijom L-selektina (CD62L) na naivnim T-limfocitima sa odgovarajućim ligandima (vaskularni adresini) na endotelnim ćelijama HEV-a• Aktivisani T-limfociti (uključujući i efektorske T-limfocite) napuštaju limfni čvor preko eferentnih limfatičkih sudova, a zatim preko ductus thoracicus-a odlaze u krv; Iz krvi u periferna tkiva (mesta infekcije, inflamacije)• Aktivisani T-limfociti i efektorski T-limfociti ispoljavaju adhezivne molekule (ligand za E- ili P- selektin, aktivisanu formu LFA-1 i VLA-4), koji im omogućavaju migraciju u periferna tkiva. Istovremeno oni gube L-selektin zbog čega im je onemugućena ponovna migracija (recirkulacija) u limfni čvor
Migracija naivnih i efektornih T-limfocita
• Endotelne ćelije malih krvnih sudova na mestu infekcije (inflamacije) ispoljavaju adhezivne molekule (E- i P- selektin, ICAM-1, VCAM-1) koji se vezuju za odgovarajuće molekule na aktivisanim ili efektorskim T-limfocitima• Ekspresija adhezivnih molekula na endotelu je pod uticajem TNF-α i IL-1, koje produkuju tkivni makrofagi u toku nespecifičnog imunog odgovora na mikroorganizme prodrle u tkivo• E- i P- selektin u interakciji sa odgovarajućim ligandima omogućuju početnu slabu adheziju (kotrljanje) limfocita• Interakcija LFA-1\ICAM-1 i VLA-4\VCAM-1 omogućuje čvrstu vezu i sledstvenu transmigraciju• Transmigracija se odvija pod uticajem hemokina koje produkuju leukociti na mestu inflamacije i endotelne ćelije ili hemokina koji su vezani za endotelne ćelije.
• Efektorski T-limfociti migriraju na mesta infekcije koristeći receptore koji prepoznaju ligande ispoljene na endotelu pod uticajem citokina produkovanih u toku nespecifičnog imuniteta na mikroorganizme• Naivni T-limfociti nemaju ispoljene receptore za ove ligande i zbog toga ne mogu da migriraju na mesto infekcije• T-limfociti koji prepoznaju antigene mikroorganizama se zadržavaju u tkivu posredstvom adhezionih interakcija (interakcija VLA-4 integrina safibronektinom, komponentom venćelijskog matriksa)• Aktivisani, antigen-specifični T-limfociti koji su zadržani na mestu infekcije obavljaju efektorske funkcije• Aktivisani T-limfociti koji nisu specifični za antigene mikroorganizama napuštaju mesto infekcije preko limfatičkih sudova i vraćaju se u cirkulaciju
EFEKTORSKE FUNKCIJE CD4 LIMFOCITA
TH1 subpopulacija efektorskih CD4+ T-limfocita aktivira makrofage koji su predhodno fagocitovali mikroorganizme
Aktivacija makrofaga je posredovana citokinima i direktnim kontaktima
Aktivisani makrofagi povećavaju mikrobicidnu aktivnost i sposobnost ubijanja fagocitovanih mikroorganizama
Idenični mehanizmi i reakcije se odigravaju nakon ubrizgavanja mikrobskih proteina u kožu individue koja je predhodno imunizovana tim mikrobom (prethodna infekcija ili vakcinacija)
Morfološke karakteristike reakcije kasne preosetljivosti
• Nakon intradermalnog ubrizgavanja antigena sa kojim je organizam ranije bio u kontaktu javlja se reakcija kasne preosetljivosti (RKP)• RKP se manifestuje 24-48 časova nakon ubrizgavanja antigena, a karakteriše se otokom, crvenilom i otvrdnućem (induracijom)• U RKP najčešće se primenjuje PPD (purifikovani protein iz Mycobacteria) radi procene specifičnog imuniteta prema tuberkulozi• Histološka karakteristika RKP je prisusvo perivaskularnih ćelijskih infiltrata sastavljenih od limfocita, monocita i makrofaga, edem i nakupljanje fibrina• Ove patohistoloke promene su posledica migracije CD4+ T-limfocita u tkivo, migracije monocita u tkivo i njihove transformacije u makrofage kao i oštećenja tkiva produktima aktivisanih makrofaga
AKTIVACIJA MAKROFAGA POMOĆU T-LIMFOCITA
Ćelijski imunitet je od ključnog značaja za eliminaciju intracelularnih mikroorganizama kada:
sami makrofagi nisu aktivirani mikroorganizmima (neefikasan urođeni imunitet)
patogeni mikroorganizmi izbegavaju odbrambene mehanizme urođenog imuniteta
Dodatna aktivacija makrofaga pomoću T-limfocita je praćena:eliminacijom intracelularnih mikroorganizama i brzom
rezolucijom infekcijeili pod izvesnim uslovima
hroničnom inflamacijom po tipu RKP i formiranjem granuloma kao i oštećenjem tkiva izazvanog toksičnim produktima makrofaga
Granulom čini kolekciju aktiviranih limfocita i makrofaga u nekrotičnom tkivu koje kasnije fibrozira zbog proliferacije fibroblasta i produkcije kolagena
Povećana ekspresija MHC molekula i kostimulatora (B7 molekula)
Tkivni makrofagi fagocituju mikroorganizme. U fagolizozomima dolazi do prerade proteinskih antigena do peptida koji se zatim ispoljavaju na membrani makrofaga u kompleksu sa MHC molekulima II klase
Efektorski T-limfociti (koji u kontaktu sa makrofagom postaju TH1 ćelije) prepoznaju antigenske peptide i bivaju aktivirani
Aktivirani TH1 limfociti ispoljavaju CD40L (CD154) i sekretuju citokine (IFN-γ)
Vezivanjem CD40L za CD40 na membrani makrofaga omogućava se aktivacija makrofaga u bliskom kontaktu sa efektorskim TH1 limfocitima.
Povećana ekspresija MHC molekula i kostimulatora (B7 molekula)
Vezivanjem IFN-γ za IFN-γ receptor na makrofagu dolazi do amplifikacije aktivacijskog signala indukovanog posredstvom CD40-CD40L
Oba aktivaciona signala dovode do sinteze transkripcionih faktora koji aktiviraju gene za lizozomalne proteaze, NO-sintazu i enzime koji sintetišu kiseoničke radikale (ROI)
Ovi enzimi dovode do ubijanja fagocitovanih mikroorganizama
Aktivirani makrofagi sekretuju citokine (TNF- α, IL-1 i hemokine) koji indukuju inflamaciju i citokine koji aktiviraju T-limfocite (IL-12)
IL-12 povećava ekspresiju MHC molekula II klase i kostimulatora (B7 molekuli) čime se obezbeđuje dodatna stimulacija T-ćelijskog imunog odgovora
OSTALE FUNKCIJE AKTIVISANIH EFEKTORSKIH CD4+ T-LIMFOCITA
Produkcija TNF-α koji stimuliše:- produkciju hemokina- ekspresiju adhezivnih molekula na endotelu
Dodatna mobilizacija T-limfocita i leukocita (neutrofili i monociti) na mesto infekcije i pospešivanje eradikacije infekcije
Pomoć CD8+ T-limfocitima za diferencijaciju u aktivirane citolitičke T-limfocite
Pomoć B-limfocitima za diferencijaciju u plazmocite
FUNKCIJA CD8+ T-LIMFOCITA U AKTIVACIJI MAKROFAGA
Makrofage mogu aktivisati i CD8+ T-limfociti sličnim mehanizmima kao i CD4+ T-limfociti.
CD8+ T-limfociti prepoznaju na makrofagama antigenske peptide u sklopu MHC molekula I klase
- peptide produkovane od proteina iz citoplazme- peptide koji potiču od fagocitovanih mikroba (mehanizam ukrštene prezentacije)
Aktivacija makrofaga se odvija aktivacijom CD40-CD40L i IFN-γ-IFN -γ receptor interakcijama
Dvosmerna komunikacija između T-limfocita i makrofaga je odličan primer povezanosti urođenog i stečenog imuniteta
Makrofagi koji su stimulisani procesom fagocitoze mikroorganizama produkuju IL-12
IL-12 stimuliše diferencijaciju naivnih CD4+ T-limfocita i njihovu diferencijaciju u TH1 subpopulaciju efektorskih ćelija koje sekretuju IFN-γ.
IFN-γ aktivira makrofage koji zatim ubijaju fagocitovane mikroorganizme
KAKVA JE ULOGA TH2 LIMFOCITA U ĆELIJSKOM IMUNITETU?TH2 limfociti produkuju IL-4, IL-5, IL-10, IL-13.IL-4 stimuliše produkciju IgE, a IL-5 aktivira eozinofile, važne komponente u odbrani od
infekcije helmintimaIL4, IL-10, IL-13 inhibiraju aktivaciju makrofaga, čime se zaustavlja RKP i ograničava
oštećenje tkiva izazvano protektivnim imunim odgovorom posredovanim TH1 limfocitima Balans između TH1 i TH2 limfocita može da odredi ishod infekcije. Prikazani su neki
karakteristični primeri
EFEKTORSKE FUNKCIJE CD8+ T-LIMFOCITAEfektorski CD8+ T-limfociti vrše citolizu ciljnih ćelija i zato se zovu
citotoksični (citolitički) T-limfociti (CTL)
Mete citolitičkih T-limfocita su sopstvene ćelije koje ispoljavaju strane antigenske peptide u sklopu MHC molekula I klase ili alogene ćelije (transplantacija)
Antigenski peptidi potiču od proteina iz citoplazme (npr. virusni proteini) ili iz vezikula (fagocitovani mikroorganizmi, fagocitovane apoptotične ćelije) transportom u citoplazmu (ukrštena prezentacija)
Za citolizu je neophodan direktan međućelijski kontakt
Citoliza je antigen specifična
Za diferencijaciju naivnih CD8+ T-limfocita u efektorske CD8+ T-limfocite neophodna je pomoć od strane CD4+ T-limfocita i kostimulacija
Diferentovani CTL ne zahtevaju pomoć od strane CD4+ T-limfocita i kostimulaciju i zato oni mogu ubijati inficirane ćelije u bilo kom tkivu
• Mehanizam citolize (ubijanja inficiranih ćelija) od strane CD8+ CTL prolazi kroz nekoliko faza• Prva faza je faza prepoznavanja antigena na inficiranim ćelijama i formiranje konjugata CTL-inficirana ćelija• U ovoj fazi CTL svojim TCR-om prepoznaje peptid mikroorganizma u žlebu MHC molekula I klase. Koreceptorski CD8 molekul se veže za α-3 domen α lanca MHC molekula I klase čime se obezbeđuje bolja adhezija i prenos signala aktivacije• U formiranju čvršće veze između CTL i ciljne ćelije učestvuju adhezioni molekuli od kojih je najznačajnija interakcija između CD2 (CTL) i LFA-3 (CD58) (ciljna ćelija), kao i LFA-1 (CD11a\CD18) (CTL) i ICAM-1 (CD54) (ciljna ćelija)• Druga faza je faza aktivacije CTL u kojoj prenos signala aktivacije unutar CTL dovodi do egzocitoze sadržaja granula CTL na mestima kontakta sa ciljnim ćelijama
• U trećoj fazi dolazi do egzocitoze granula iz CTL, i oslobađanja citolitičkih supstanci• Najznačajnije citolitičke supstance su perforin, granzimi, serin-proteaze i citokini (TNF-α i Limfotoksin)• Perforini se uglavljuju u membranu ciljne ćelije, a zatim polimerizuju pod uticajem visoke koncentracije Ca2+ jona prisutnih u ekstraćelijskom prostoru• Polimerizovani perforin formira pore na membrani ciljnih ćelija kroz koje ulaze granzimi• U četvrtoj fazi (faza ubijanja ciljne ćelije) dolazi do apoptoze (programirane ćelijske smrti) ciljne ćelije• Apoptozu indukuju granzimi koji aktiviraju seriju enzima u ciljnoj ćeliji (kaspaze).• Kaspaze dovode do fragmentacije komponenti jedra (nukleinske kiseline i proteini) i sledstvene smrti ćelije.• Apoptotski signal se može preneti i preko interakcije Fas (CD95) molekula (ciljna ćelija) vezivanjem za Fas-L (CD95L) (CTL)• U petoj fazi dolazi do odvajanja CTL od ciljne ćelije i vezivanje CTL za neku drugu ciljnu ćeliju
U makrofagu koji je inficiran intracelularnom bakterijom, neke od bakterija su sekvestrirane u vezikulama (fagozomi), a druge mogu da pređu u citoplazmu izbegnuvši fagolizozomalni put.
CD4+ T-limfociti prepoznaju antigene koji potiču od mikroorganizama iz vezikula i aktiviraju makrofag da ubije mikroorganizme u vezikulama
CD8+ T-limfociti prepoznaju antigene koji potiču od bakterija iz citoplazme, a zatim ubijaju inficirani makrofag čime se eliminiše rezervoar infekcije
Kako efektorski CD4+ CD8+ T-limfociti sarađuju u
eradikaciji intracelularnih infekcija?
PODSETNIKĆelijski imunitet je deo stečenog imuniteta koji omogućava eradikaciju infekcija
izazvanih intracelularnim mikroorganizmima. U imunim reakcijama ćelijskog imuniteta učestvuju CD4+ i CD8+ efektorski T-limfociti. CD4+ T-limfociti aktiviraju makrofage koje zatim ubijaju fagocitovane mikroorganizme koji inače preživljavaju u vezikulama fagocita. CD8+ CTL ubijaju ćelije u kojima se mikroorganizmi nalaze u citoplazmi, čime se eliminiše rezervoar infekcije.
Efektorski T-limfociti se stvaraju od aktiivsanih naivnih T-limfocita u perifernim limfoidnim organima, pretežno u limfnim čvorovima koji dreniraju tkiva u koje su prodrli mikroorganizmi. Efektorski T-limfociti zatim migriraju na mesta infekcije.
Migracija efektorskih T-limfocita je kontrolisana adhezionim molekulima, koji se na njima indukuju nakon aktivacije. Ovim molekulima T-limfociti se vezuju za odgovarajuće ligande koji se ispoljavaju na endotelnim ćelijama pod uticajem mikroorganizama i citokina produkovanih u toku nespecifičnog imunog odgovora na mikroorganizme. Migracija T-limfocita je nezavisna od antigena, međutim, limfociti koji prepoznaju antigene mikroorganizama u tkivu se zadržavaju u tkivu.
Efektorske ćelije TH1 subpopulacije CD4+ T-limfocita prepoznaju antigene mikroorganizama koji su fagocitovani od strane makrofaga. Ovi T-limfociti ispoljavaju CD40L i sekretuju IFN-γ koji zajedno dovode do aktivacije makrofaga
PODSETNIKAktivisani makrofagi produkuju supstance kao što su reaktivni kiseonički radikali
(intermedijeri), NO i lizozomalni enzimi koji ubijaju mikroorganizme. Makrofagi takođe produkuju citokine koji indukuju inflamaciju, kao i citokine koji pospešuju fibrozu i oporavak (ozdravljenje) tkiva
Efektorski CD4+ T-limfociti TH2 subpopulacije stimulišu eozinofilnu inflamaciju i inhibiraju aktivaciju makrofaga. Eozinofili su važni u odbrani organizma od parazita (helminti). Balans između aktivacije TH1 i TH2 ćelija određuje ishod mnogih infekcija, u kojima TH1 limfociti stimulišu, a TH2 limfociti inhibiraju odbranu prema intracelularnim mikroorganizmima
CD8+ T-limfociti se diferenciraju u CTL koji ubijaju inficirane ćelije, pretežno indukujući fragmentaciju DNK i apoptozu
CD4+ i CD8+ T-limfociti često funkcionišu zajedno u eradikaciji intracelularnih infekcija
Mnogi patogeni mikroorganizmi su razvili mehanizme kojima se brane od ćelijskog imuniteta. Ti mehanizmi su: inhibicija fuzije fagolizozoma, sposobnost izlaska iz vezikula (fagozoma) u citoplazmu, inhibicija povezivanja kompleksa peptida i MHC molekula I klase, produkcija inhibitornih citokina ili produkcija solubilnih citokinskih receptora.
PITANJA ZA PROVERU ZNANJA
1. Koji su tipovi imunskih reakcija posredovanih T-limfocitima za eliminaciju mikroorganizama koji su sekvestrirani u vezikulama fagocita i mikroorganizama koji preživljavaju u citoplazmi inficiranih ćelija domaćina?
2. Zašto diferntovani efektorski T-limfociti, prethodno aktivirani antigenom pretežno migiriraju u tkiva na mestima infekcije, a ne u limfni čvor i kojim se to mehanizmima postiže?
3. Pomoću kojih mehanizama efektorski T-limfociti aktiviraju makrofage i kakav je odgovor makrofaga kojim se postiže ubijanje fagocitovanih mikroorganizama?
4. Kakve su uloge TH1 i TH2 ćelija u odbrani od intracelularnih mikroorganizama i parazita (helminata)?
5. Na koji način citolitički CD8+ T-limfociti ubijaju ćelije inficirane virusima?
PODSETNIK
Ćelijski imunitet je deo stečenog imuniteta koji omogućava eradikaciju infekcija izazvanih intracelularnim mikroorganizmima
Efektorski T-limfociti se stvaraju od aktiivsanih naivnih T-limfocita u perifernim limfoidnim organima, pretežno u limfnim čvorovima koji dreniraju tkiva u koje su prodrli mikroorganizmi. Efektorski T-limfociti zatim migriraju na mesta infekcije.
Migracija efektorskih T-limfocita je kontrolisana adhezionim molekulima, koji se na njima ispoljavaju nakon aktivacije. Ovim molekulima T-limfociti se vezuju za odgovarajuće ligande koji se ispoljavaju na endotelnim ćelijama pod uticajem mikroorganizama i citokina produkovanih u toku nespecifičnog imunog odgovora na mikroorganizme. Migracija T-limfocita je nezavisna od antigena, međutim, samo limfociti koji u tkivu prepoznaju antigene mikroorganizama se zadržavaju u tom tkivu.
1. Efektorski CD4+ T-limfociti (Th) aktiviraju makrofage da ubijaju fagocitovane mikroorganizme koji inače preživljavaju u vezikulama fagocita:
-Th1 subpopulacija ispoljava CD40L i sekretuje IFN-γ koji zajedno dovode do aktivacije makrofaga. Aktivisani makrofagi produkuju supstance kao što su reaktivni kiseonički radikali (intermedijeri), NO i lizozomalni enzimi koji ubijaju mikroorganizme. Makrofagi takođe produkuju citokine koji indukuju inflamaciju, kao i citokine koji pospešuju fibrozu i oporavak (ozdravljenje) tkiva- Th2 subpopulacija stimuliše eozinofilnu inflamaciju i inhibira aktivaciju
makrofaga. Eozinofili su važni u odbrani organizma od parazita (helminti). Balans između aktivacije Th1 i Th2 ćelija određuje ishod mnogih infekcija, u kojima Th1
limfociti stimulišu, a Th2 limfociti inhibiraju odbranu prema intracelularnim mikroorganizmima
2. Efektorski CD8+ T limfociti (CTL) ubijaju ćelije u kojima se mikroorganizmi nalaze u citoplazmi. Ubijanje inficiranih ćelija se pretežno vrši fragmentacijom jedra i
apoptozom
3. CD4+ i CD8+ T-limfociti često funkcionišu zajedno u eradikaciji intracelularnih infekcija
________________________________________________________________________________
Mnogi patogeni mikroorganizmi su razvili mehanizme kojima se brane od ćelijskog imuniteta. Ti mehanizmi su: inhibicija fuzije fagolizozoma, sposobnost izlaska iz vezikula (fagozoma) u citoplazmu, inhibicija povezivanja kompleksa peptida i MHC molekula I klase, produkcija inhibitornih citokina ili produkcija solubilnih citokinskih receptora.
BCR KOMPLEKS
•Molekul antitela (imunoglobulina)
prepoznavanje antigena
•Nekovalentno vezani Igα i Igβ
prenos signala aktivacije
STRUKTURA ANTITELA
-At je sastavljeno od dva identična teška (H) lanca i dva identična laka (L) lanca
-V regioni i C regioni; regioni komplementarnosti
-Fab fragment; Fc fragment
-Paratop/epitop
-Prepoznavanje proteina i neproteina, nativnog molekula, solubilnog i nesolubilnog antigena, makromolekula ili malog molekula
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
HUMORALNI IMUNI ODGOVOR
Humoralni imuni odgovor je komponenta specifičnog imuniteta koja je posredovana antitelima
Osnovne funkcije: neutralizacija i eliminacija mikroorganizama i njihovih toksina
Antitela produkuju B-limfociti i njihovi progenitori
Nakon aktivacije B limfociti se difereciraju u efektorske ćelije, plazmocite, koje sekretuju antitela.
Faza prepoznavanja: interakcija membranskih imunoglobulina (IgM i IgD) iste specifičnosti na naivnim B limfocitima sa antigenom. Aktivacija naivnih B-limfocita pomoću antigena, Th limfocita i drugih dodatnih signala. Proliferacija B-limfocita (klonska ekspanzija).Diferencijacija u efektorske ćelije (plazmocite) koje aktivno sekretuju antitela; sekretovana antitela su iste specifičnosti za antigen kao i membranski imunoglobulini na naivnom B-limfocitu. U toku diferencijacije, osim produkcije IgM, neki B-limfociti mogu da sekretuju antitela drugih klasa (izotipsko prekopčavanje). Ponovno izlaganje proteinskog antigena B-limfocitu dovodi do produkcije antitela čiji je afinitet vezivanja za antigen povećan (afinitetno sazrevanje) Neki od B-limfocita koji sekretuju visokoafintetna antitela diferentuju se u dugoživeće B-limfocite pamćenja.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
TIPOVI HUMORALNOG IMUNOG ODGOVORA U ZAVISNOSTI OD VRSTE ANTIGENA
T-zavisni imuni odgovor: odgovor na proteinske antigene (zavisan od pomoćiCD4+ T limfocita
T-nezavisni imuni odgovor: odgovor na neproteinske antigene (nije potrebna pomoć CD4+ T limfocita)
Primarni humoralni imuni odgovornastaje pri prvom kontaktu sa antigenom (primoinfekcija ili prva vakcinacija).
-U toku primarnog odgovora naivni B-limfociti u perifernim limfoidnim organima seaktiviraju, proliferišu i diferentuju u plazmocite i memorijske B-limfocite.
-Neki plazmociti migriraju u kostnu srž u kojoj preživljavaju duži period.
-Od aktivacije B limfocita antigenom do razvoja primarnog humoralnog imunog odgovora obično prođe 5-10 dana.
-Odgovor je relativno slab i praćen sintezom antitela pretežno IgM klase a znatno manje IgG klase.
-Afinitet vezivanja antitela za antigen je relativno nizak.
Sekundarni humoralni imuni odgovor nastaje pri ponovnom kontaktu sa istim antigenom (reinfekcija, reimunizacija).
-Sekundarni humoralni imuni odgovor karakteriše aktivacija memorijskih Blimfocita koji produkuju veće količine antitela. On se razvija već posle 1-3 dana od aktivacije B
limfocita i karakterišu ga izraženiji procesi izotipskog prekopčavanja i afinitetnog sazrevanja (proteinski antigeni). Sekretovana antitela su najčešće IgG klase ali
pod izvesnim uslovima mogu se sekretovati i antitela IgA ili IgE klase.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Vezivanje antigena za membranske Ig na B-limfocitu dovodi do grupisanja molekula BCR. Pri tome je neophodno da se dva ili više receptora premoste antigenom.
- Sledi prenos aktivacionih signala unutar B-limfocita preko Ig-α i Ig-β (fosforilacija ITAM sekvenci pomoću Fyn, Lyn i Blk tirozin kinaze.
- Za fosfotirozine na ITAM sekvencama priljubljuje se Syk tirozin kinaza koja se takođe fosforiliše, što omogućava vezivanje adaptornih proteina i njihovufosforilaciju. U narednom procesu stvaraju se brojni biohemijski intermedijeri.
- Syk tirozin kinaza aktiviše PLC γ-1, koja preko razgradnje membranskih inozitolfosfolipida (na ITP i DAG) dovodi do aktivacije kalcijum-kalcineurinskog i PKC aktivacionog puta.
-Signalni putevi koji započinju aktivacijom adaptornih proteina stimulišu RAS-MAP kinazni put i Rac-JNK aktivacioni put.
Dalji signalni proces preko aktivacije različitih enzima je sličan aktivaciji T limfocita a njihova posledica je sinteza i aktivacija različitih transkripcionih faktora kao što su NFAT, Myc, NF-kB i AP-1.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
AKTIVACIJA
Kada je sistem komplementa aktiviran mikroorganizmima (ili polisaharidnim antigenima) stvaraju se brojni fragmenti komponenti komplementa.
Jedan od produkata, C3d, se vezuje za receptor za C3d na B limfocitu (CR2, CD21).
CR2 je tesno povezan sa CD19 i CD81molekulima na B-limfocitima i oni zajedno čine koreceptore na B ćelijamaKada B-limfocit istovremeno prepozna antigen mikroorganizma preko Ig receptora i C3d vezanog za mikroorganizam preko CR2 obezbeđena su oba aktivaciona signala:
- Signal 1 se prenosi preko Ig-α i Ig-β- Signal 2 se prenosi preko CD19
Sadejstvom oba aktivaciona signala dolazi do aktivacije, proliferacije i diferencijacije B-limfocita.
AKTIVACIJA
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Aktivisani naivni B-limfociti ulaze u ćelijski ciklus (proliferacija i formiranje klonova limfocita)
Kada su u pitanju multivalentni neproteinski antigeni, koji su takođe potentni aktivatori komplementa. veći broj B-limfocita se diferntuje u plazmocite koji sekretuju IgM antitela.
Pošto su proteinski antigeni slabi aktivatori B-limfocita imunski odgovor na njih je slab. Međutim, oni indukuju promene u B-limfocitima koje im omogućuju interakciju sa T limfocitima:
- indukcija ekspresije B7 molekula- indukcija receptora za citokine- smanjenje ekspresije receptora za
hemokine što im onemogućava dalje zadržavanje u folikulima i obezbeđuje migraciju izvan folikula
PROLIFERACIJA / DIFERENCIJACIJA
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
HUMORALNI IMUNI ODGOVOR NA PROTEINSKE ANTIGENE
Humoralni imuni odgovor na proteinske antigene je zavisan od T-limfocitapomoćnika (CD4+ Th limfocita)
U ovim procesima neophodan je kontakt između B limfocita i CD4+ T-limfocita
Ovaj tip imunskog odgovora se odvija u više faza:
1. Aktivacija T-limfocita proteinskim antigenom i diferencijacija T-limfocita uefektorske ćelije
2. Aktivacija B-limfocita antigenom i prezentacija antigenskih peptida efektorskim T-limfocitima
3. Aktivacija B-limfocita od strane efektorskih CD4+ T-limfocita4. Diferencijacija aktivisanih B-limfocita u efektorske ćelije5. Indukcija procesa izotipskog prekopčavanja6. Indukcija procesa afinitetnog sazrevanja
1. CD4+ T-limfociti prepoznaju u regionu parakorteksa limfnog čvora prerađene antigenske peptide ispoljene na profesionalnim APC, nakon čega nastaje proliferacija i diferencijacija CD4+
T limfocita u efektorske CD4+ T-limfocite (Th ćelije). Th limfociti migriraju iz parakorteksa ka limfnom folikulu.
2. Naivni B-limfociti, koji su u folikulu aktivisani antigenom migriraju do periferije folikula gde dolaze u kontakt sa Th limfocitima- započinje T-B kooperacija.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
B-limfociti prepoznaju nativni antigen u folikulima i aktiviraju se:
-internalizacija antigena posredstvom BcR-proteoliza po tipu prerade egzogenih
antigena-ispoljavanje peptidnih fragmenata u
sklopu MHC molekula II klase-ekspresija B7 molekula
CD4+ T-limfociti prepoznaju antigenske peptide u sklopu MHC molekula II klase na B-limfocitima
- Signal 1 aktivacije: TcR/Ag peptid MHCII- Signal 2 aktivacije: B7/CD28nastanak efektorskih Th limfocita koji
ispoljavaju Cd40L i sekretuju citokine__________________________________________
Ovim procesima omogućava se interakcija limfocita koji su iste specifičnosti za antigen.
B-limfocit prepoznaje nativne (konformacione) epitope na protienskom antigenu, dok CD4+ T-limfocit prepoznaje peptidne fragmente tog istog proteina.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Vezivanjem CD40L od strane CD40 molekula na B-limfocitu kao i vezivanjem citokina preko receptora za citokine na B-limfocitu omogućena je proliferacija (klonska ekspanzija) B-limfocita i njihova diferencijacija u efektorske ćelije koje sekretuju antitela.
Izotipsko prekopčavanje (“switch”): stvaranje antitela različitih izotipova (klasa)
Afinitetno sazrevanje: stvaranje antitela većeg afiniteta za antigen
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
U B-limfocitu koji sekretuje antitelaIgM klase došlo je do preuređenjagenskih segmenata (VDJ povezan sa najbližim Cμ genskim segmentom;preuređnje VDJ se dešava na nivou DNK a povezivanje VDJ sa Cμ na nivou primarnog transkripta
Signali od strane T-limfocita (ligacija CD40, citokini) indukuju rekombinaciju prekopčavajućih (“switch”) regiona ; switch (S) regioni(Sμ, Sγ, Sε, Sα) su konzervisane sekvence nukleotida smeštene ispred odgovarajućih C gena. Jedino Cδ nema S sekvenceU toku procesa prekopčavanja (na nivou primarnog transkripta) Sμ se povezuje sa odgovarajućim S sekvencama drugih C gena.Svi ostali nukleotidi između S sekvenci se uklanjaju procesom delecije________________________________Prikazan je primer izotipskog
prekopčavanja za sintezu teškog lanca IgG i teškog lanca IgE
Izotipsko prekopčavanje(“switch”): produkcija antitela različitih klasa
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivoza potrebe predavanja
Za sekreciju IgM, čija je osnovna efektorska funkcija aktivacija komplementa, nije neophodna pomoć od strane T-limfocita. Pod uticajem CD40L ispoljenog na pomoćničkim T-limfocitima i citokina koje ove ćelije produkuju
dolazi do procesa izotipskog prekopčavanja u B-limfocitima i sekrecije drugih klasa antitela.Na produkciju i sekreciju IgG (podklase IgG 1 i IgG3) utiče IFN-γ; ova antitela učestvuju u procesima opsonizacije i fagocitoze (posredovani Fc receptorom), u aktivaciji komplementa i neonatalnom imunitetu.Na produkciju i sekreciju IgE koji je bitan za imunitet prema helmintima i reakciji ranog tipa preosetljivosti utiče Il-4. Na produkciju i sekreciju IgA u mukoznim tkivima koji su važni za lokalni imunitet sluznica utiče TGF β.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Povećanje afiniteta antitela u toku humoralnog imunog odgovora na proteinski antigen, koje se javlja pri produženom ili ponovljenom izlaganju tog antigena imunom sistemu :
- Posledica je tačkastih mutacija u hipervarijabilnim regionima V gena Ig
- Ove mutacije se zovu somatske hipermutacije zbog toga što su i do 1000 puta češće nego tačkaste mutacije u mnogim drugim genima (1 mutacija na 103 baznih parova po deobi)Dešavaju se u B-limfocitima u germinativnim centrima folikula perifernih limfoidnih organa i tkiva
Neki B-limfociti aktivisani proteinskim antigenom i Th-limfocitima migriraju u folikul gde ubrzano proliferišu i formiraju germinativni centar; zbog somatskih hipermutacija ovi B-limfociti produkuju antitela (membranski Ig) različitog afiniteta vezivanja za antigen. FDC vezuju antigene u obliku imunskih
kompleksa, a takođe i C3b i C3d komponentu komplementa preko CR2
Jedino B-limfociti sa visokim afinitetom za antigen mogu da se vežu za FDC i da od FDC (preko CD40-L) prime signal za preživljavanjeĆelije sa nisko afinitetnim receptorom za
antigen umiru procesom apoptoze
Afinitetno sazrevanje
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
1. U inicijalnoj fazi primarnog humoralnog imunog odgovora aktivacija B-limfocita se dešava u folikulima, a T-limfocita u T-zavisnim zonama.2. Aktivirani T- i B-limfociti migriraju i susreću se na granici folikula i T-zavisnih zona.3. U toku T-B koooperacije dolazi do proliferacije, izotipskog prekopčavanja i diferencijacije B-limfocita u plazmocite. Plazmociti ostaju u perifernim limfoidnim organima izvan folikula, a jedan broj migrira u kostnu srž (dugoživeći plazmociti).4. Neki aktivisani B-limfociti se vraćaju u folikul (germinativne centre).5. U germinativnim centrima dolazi do afinitetnog sazrevanja i dodatnih procesa izotipskog
prekopčavanja kao i formiranja dugoživećih B-limofcita pamćenja. B-limfociti pamćenja poseduju preuređene gene za teške lance Ig i ispoljene visokoafinitetne receptore za antigen. Sami ne produkuju antitela.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
-Sekretovana IgG antitela formiraju imune komplekse sa preostalim antigenom.
-Kompleksi reaguju sa B-limfocitima preko BCR-a i preko receptora za Fc fragmenta antitela, FcγRIIB (CD32).
-Za CD32 su vezane fosfataze koje uklanjaju fosfatne grupe sa ITAM motiva Igα i Igβmolekula i na taj način se blokira prenos signala preko BCR
REGULACIJA HUMORALNOG IMUNOG ODGOVORA-zaustavljanje humoralnog imunog odgovora:
- apoptoza plazmocita
- mehanizam povratne sprege posredstvom antitela
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
EFEKTORSKI MEHANIZMI HUMORALNOG IMUNITETA
Zaštita od ekstracelularnih mikroorganizama i njihovih toksina: vezivanjem za mikroorganizme i toksine sprečava se infekcija i oštećenje ćelija; antitela su jedina komponenta specifičnog imuniteta koja sprečava infekciju
Antitela pomažu u eliminaciji potencijalno štetnih mikroorganizama i agenasa
Antitela mogu da obavljaju svoje efektorske funkcije udaljeno od mesta gde se stvaraju
Najveći broj vakcina se zasniva na indukciji specifičnog humoralnog imuniteta
Posledice defekta humoralnog imuniteta su česte infekcije izazvane bakterijama, virusima i parazitima
KARAKTERISTIKE ANTITELA KOJE ODREĐUJU NJIHOVE EFEKTORSKE FUNKCIJE
Fab fragmentom antitela vezuju i blokiraju štetne efekte mikroorganizama i njihovih toksina
Fc fragmentom antitela aktiviraju različite efektorske mehanizme kojima se eliminišumikroorganizmi i njihovi toksini__________________________________________________________________________
Protektivna antitela se produkuju u toku primarnog imunog odgovora, a u većoj koncentraciji u toku sekundarnog imunog odgovora; mehanizmi izotipskog prekopčavanja i afinitetnog sazrevanja povećavaju protektivne funkcije antitela
EFEKTORSKE FUNKCIJE ANTITELA:
1. Neutralizacija mikroorganizama i toksina2. Opsonizacija antigena za fagocitozu od strane makrofaga i neutrofila3. Aktivacija klasičnog puta komplementa4. Citotoksičnost zavisna od antitela (ADCC) posredovana NK ćelijama i eozinofilima5. Reakcija ranog tipa preosetljivosti6- Imunitet novorođnečeta7. Mukozni imunitet8. Regulacija humoralnog imunog odgovora
EFEKTORSKE FUNKCIJE ANTITELA SPECIFIČNE ZA IZOTIP:
IgG: - neutralizacija mikroba i toksina
- opsonizacija za fagocitozu
- aktivacija klasičnog puta komplementa
- ADCC od strane NK ćelija
- neonatalni imunitet
- regulacija humoralnog imunog odgovora
IgM: - aktivacija klasičnog puta komplementa
IgA: - mukozni imunitet
- neutralizacija mikroba i toksina
IgE: - ADCC od strane eozinofila
- rani tip preosetljivosti
A. Antitela sprečavaju vezivanje mikroba za ćelije. Na taj način se sprečava sposobnost mikroba da inficira ćelije domaćina
B. Antitela inhibiraju širenje infekcije sa inficirane ćelije na drugu, inficiranu ćeliju
C. Antitela sprečavaju vezivanje toksina za ćeliju i tako inhibiraju patogene efekte toksina.
Fab funkcija
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Opsonizacija – oblaganje antigena (mikroorganizma) antitelom (Fab) ili nekim drugim molekulom. Opsonini –molekuli koji vrše opsonizaciju (najčešće su antitela IgG klase); opsonizacija je priprema za fagocitozu.
Fagociti ispoljavaju receptor za Fc fragment opsonizujućeg antitela CD64 (FcγRI);angažovanjem FcγRI aktiviraju se fagociti nakon čega dolazi do fagocitoze i ubijanja fagocitovanih mikroba.___________________________Značajan mehanizam odbrane
od enkapsuliranih bakterija (pneumokok) koji imaju polisaharidni zid.
Fab/Fc funkcija
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Neke potklase IgG vezuju svojim Fab fragmentom antigene na ćelijama (npr. inficirane ćelije).NK ćelije ispoljavaju CD16 (FcγRIII) kojim vežu Fc fragment antitela; angažovanjem CD16 aktivira se NK ćelija koja ubija ciljnu ćelijuIgE se vežu Fab fragmentom za antigene na površini parazita (helminata).Eozinofili ispoljavaju visokoafinitetne receptore za Fc fragment IgE (FcεRI); angažovanjem FCεRI dolazi do aktivacije eozinofila koje oslobađaju granule (toksični medijatori granula ubijaju parazite).
Fab/Fc funkcija(ADCC)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
- U sluzokoži gastrointestinalnog i respiratornog trakta plazmociti (lamina propria) produkuju i sekretuju IgA i vezni (J) lanac koji služi za formiranje dimernih molekula IgA
- Epitelne ćelije mukoza sekretuju poli-Ig receptor koji veže IgA (može i IgM)- Kompleks IgA poli-Ig receptor se transportuje kroz epitelnu ćeliju; na površini epitelne
ćelije dolazi do delimične proteolize poli-Ig receptora i transporta IgA dimera i dela poli-Ig receptora u lumen____________________________________________________________________________________Mukozni imunitet je efikasan u zaštiti od poliomijelitisa (oralni put unošenja vakcine).
(mukozni imunitet)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Fab funkcija
Antitela majke (IgG) se aktivno transportuju kroz placentu do fetusa; ćelije placente sekretuju neonatalni Fc receptor (FcRn) i kroz epitel digestivnog trakta novorođenčeta
Antitela majke (IgG) iz mleka se aktivno transportuju kroz epitel digestivnog trakta novorođenčeta; ćelije epitela digestivnog trakta novorođenčeta ispoljavaju Fc receptor kojim vezuju antitela iz majčinog mleka.
IMUNITET NOVOROĐENČETA
-zaštita od infekcije (pasivni prirodni imunitet)-
Komplement (sistem komplementa) čini skup cirkulišućih i membranskih proteina koji imaju važnu ulogu u odbrani organizma od mikroba i oštećenju tkiva posredovanim antitelima.
Aktivacija sistema komplementa bez učešća antitela (ALTERNATIVNI I LEKTINSKI PUT) je važna komponenta urođenog imuniteta prema infekciji.
Aktivacija komplementa uz učešće antitela (KLASIČNI PUT) je važan efektorski mehanizam humoralnog imuniteta.
Aktivacija sistema komplementa: kaskada proteolitičke razgradnje proteina i njihova amplifikacija.
Nekontrolisanu aktivaciju i sprečavanje oštećenja sopstvenih ćelija vrše regulatorni proteini komplementa.
AKTIVACIJA SISTEMA KOMPLEMENTA
ALTERNATIVNI PUT aktivacije
-spontanm proteolizom C3, nastaje C3a i C3b; C3b se vezuje za površinu mikroba- za kompleks mikrob-C3b se vezuje faktor B- nastaje proteoliza faktora B i formiranje kompleksa mikrob-C3bBb ( C3konvertaza alternativog puta )-dejstvom C3 konvertaze se dodatno cepa C3, C3b se dodatno vezuje za mikrob i formira se kompleks C3bBbC3b(C5 konvertaza aletrnativnog puta)
KLASIČNI PUT aktivacije
- vezivanje C1 komponente za IgG vezanog za površinu mikroba.-proteoliza C4 i C2 komponenti i formiranje komponente C4b2a vezane za antitelo (C3 konvertaza klasičnog puta)- proteoliza C3 komponente i formiranje C4b2aC3b (C5 konvertaza klasičnog puta)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Kasna faza aktivacije (zajednička za sve puteve aktivacije komplementa) započinje aktivacijom C5 konvertaze:
-Cepanje C5 komponente na C5a i C5b
- C5b započinje formiranje membranskog atakujućeg kompleksa (MAC) vezivanjem za C6 komponentu za koju se zatim vezuje C7 komponenta- C7 omogućuje ugradnju MAC kompleksa u lipidnu membranu i vezivanje C8 komponente.- C8 omogućuje vezivanje C9 i njenu polimerizaciju.- Polimerizacijom C9 formira se funkcionalni MAC kompleks (C5b, C6, C7, C8, polimerizovani C9) koji vrši perforaciju membrane ćelije i sledstvenu lizu ćelije.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
Opsonizacija i fagocitoza
Komplementom posredovana citoliza
Stimulacija zapaljenske reakcije.
Aktivacija humoralnog imuniteta:
-Interakcija C3d sa CR2 receptororom na B-limfocitu.
-Selekcija visokoafinitetnih B-limfocita (vezani proteinikomplementa u sklopu imunskih kompleksa bivaju perpoznati od CR ispoljenih na FDC).
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
DAF (faktor ubrzanja razgradnje): sprečava vezivanje faktora B za C3b ili vezivanje C4b2a za C3b (zaustavljanje aktivacije alternativnog i klasičnog puta).
MCP (membranski kofaktorski protein): služi kao kofaktor sa faktorom I za proteolizu C3b na inaktivne fragmente.
CR I (komplementni receptor tip I): vrši obe funkcije koje imaju DAF i MCP.C1 INH (C1 inhibitor): zaustavlja ranu aktivaciju klasičnog puta na nivou C1.Ostali regulatori (regulatori kasne faze aktivacije)
HEREDITARNI ANGIONEUROTSKI EDEM: deficijencija C1 INH
PAROKSIZMALNA NOĆNA HEMOGLOBINURIJA: defekt u sintezi brojnih glikolipida uključujući i DAF i MCP
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
-Sekretovana IgG antitela formiraju imune komplekse sa preostalim antigenom.
-Kompleksi reaguju sa B-limfocitima preko BCR-a i preko receptora za Fc fragmenta antitela, FcγRIIB (CD32).
-Za CD32 su vezane fosfataze koje uklanjaju fosfatne grupe sa ITAM motiva Igα i Igβmolekula i na taj način se blokira prenos signala preko BCR
REGULACIJA HUMORALNOG IMUNOG ODGOVORA-zaustavljanje humoralnog imunog odgovora:
- apoptoza plazmocita
- mehanizam povratne sprege posredstvom antitela
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, iskljućivo za potrebe predavanja
PODSETNIK
1. Fiziološka uloga imunog sistema je da uklanja tumorske ćelije i spreči rast tumora.
2. Tumorski antigeni mogu biti proizvod onkogena ili tumor-supresorskih gena, mutiranih ćelijskih proteina, preterano ili aberantno ispoljenih molekula, ili proizvodi onkogenih virusa.
3. Odbacivanje tumora se vrši posredstvom CTL: Indukcija CTL odgovora protiv tumorskih antigena često uključuje ingestiju tumorskih ćelija/antigena i prezentaciju od strane profesionalnih APC.
4. Tumori izbegavaju imuni odgovor: prestaju da ispoljavaju tumorske antigene, MHC molekule ili molekule uključene u preradu antigena, sekretuju supresorske citokine.
5. Imunoterapija tumora: pasivna imunizacija, aktivna imunizacija (vakcinacija tumorskim ćelijama/antigenima, vakcinacija genski izmenjenim tumorskim ćelijama-kostimulatori, citokini, vakcinacija in vitro tretiranim DC)
6. Glavni uzrok odbacivanja transplantata su alogeni MHC (HLA)antigeni.
7. T limfociti prepoznaju alogeni MHC (HLA) direktno (na APC davaoca) ili indirektno (na APC primaoca-prerađen i u kompleksu sa sopstvenim MHC)
8. Odbacivanje transplantata može biti: hiperakutno (preformirana antitela), akutno (CTL) i hronično (CTL, Th limfociti)
9. Imunosupresija pri transplantaciji tkiva: antiaktivacioni, antiproliferativni, antiinflamatorni lekovi.
10. Transplantacija kosne srži: mogućnost reakcije kalem-protiv-domaćina.
REAKCIJE PREOSETLJIVOSTIREAKCIJE PREOSETLJIVOSTIOŠTEĆENJA TKIVA I POJAVA BOLESTI IZAZVANIH
REAKCIJAMA IMUNOG SISTEMA:
NEKONTROLISANI I POREMEĆENI IMUNI ODGOVOR NA STRANE ANTIGENEIMUNI ODGOVOR NA SOPSTVENE ANTIGENE
P O D E L A:I TIP PREOSETLJIVOSTI: POSREDOVAN IgE ANTITELIMA I
MEDIJATORIMA IZ MASTOCITAII TIP PREOSETLJIVOSTI: POSREDOVAN ANTITELIMA PREMA TKIVNIM
ANTIGENIMAIII TIP PREOSETLJIVOSTI: POSREDOVAN DEPONOVANJEM IMUNSKIH
KOMPLEKSAIV TIP PREOSETLJIVOSTI: POSREDOVAN T LIMFOCITIMA
Tip preosetljivosti Patološki imuni mehanizmi Mehanizmi oštećenja tkiva
TIP I: rana preosetljivost posredovana IgEantitelima
TIP II: preosetljivost posredovana antitelima
TIP III: preosetljivost posredovana imunim kompleksima
TIP IV: preosetljivost posredovana T limfocitima
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbasi Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Medijatori iz mastocita(vazoaktivni amini, lipidnimedijatori, citokini)
-Angažovanje i aktivacijanautrofila i makrofagaposredstvom komplementa i receptora za Fc
-Opsonizacija, fagocitoza
-Poremećaji funkcije
Angažovanje i aktivacijaleukocita posredstvom komplementa i Fc receptora
-Aktivacija makrofaga, inflamacija posredovana citokinima
-- Direktna citoliza i inflamacija posredstvom citokina
I TIP PREOSETLJIVOSTII TIP PREOSETLJIVOSTI
RANA PREOSETLJIVOST, ALERGIJA
ALERGENI : antigeni iz okruženja koji pokreću alergijske reakcije
ATOPIJA : genetska sklonost ka alergijskim reakcijama( predominacija Th2 odgovora)
ALERGIJSKE BOLESTI (relativno česte, oko 20% populacije)
POLENSKA KIJAVICABRONHIJALNA ASTMAALERGIJA NA HRANUURTIKARIJAALERGIJA NA LEKOVEALERGIJA NA PRODUKTE UBODA INSEKATASISTEMSKA ANAFILAKSA
TOK REAKCIJE PREOSETLJIVOSTI I TIPATOK REAKCIJE PREOSETLJIVOSTI I TIPA
1. SENZIBILIZACIJA
STIMULACIJA Th2 ODGOVORA NA ALERGENPRODUKCIJA IgE ANTITELAVEZIVANJE IgE ANTITELA ZA MASTOCITE I BAZOFILE U KRVI POSREDSTVOM VISOKOAFINITETNIH RECEPTORA IgE (Fc εRI)
2. PONOVNI KONTAKT SA ALERGENOM
PREMOŠĆAVANJE Fab FRAGMENTA IgE ANTITELA ALERGENOMAKTIVACIJA MASTOCITA I BAZOFILAOSLOBAĐANJE MEDIJATORA IZ MASTOCITA I BAZOFILA
3. EFEKAT MEDIJATORA
Prvo izlaganje antigenu(alergenu)
Aktivacija Th2 ćelija i stimulacija produkcije (switch( IgE antitela od strane B limfocita-plazmocita
Vezivanje IgE za visokoafinitetne FcεRI na mast ćelijama i li bazofilima
Ponovljena izlaganja alergenu
Aktivacija mastocita, oslobađanje medijatora
Rana reakcija (minuti posle Kasna reakcija
ponovnog izlaganja alergenu) (6-24 sati posle ponovnog izlaganja) Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Mastociti senzibilisanivezivanjem IgE za FcεRI((A); Premošćavanje receptora prilikom ponovnog kontakta sa alergenom i aktivacijamastocita
DEGRANULACIJA MASTOCITA: oslobađanje medijatora
MEDIJATORI MASTOCITAMEDIJATORI MASTOCITA
MEDIJATORI IZ GRANULA (VAZOAKTIVNI AMINI, PROTEAZE)
DejstvoHISTAMIN (VAZODILATACIJA, POVEĆANJE PROPUSTLJIVOSTI KRVNIH
SUDOVA, KONTRAKCIJA GLATKE MUSKULATURE)PROTEAZE (OŠTEĆENJE TKIVA)
PRODUKTI RAZGRADNJE ARAHIDONSKE KISELINE (LIPIDNI MEDIJATORI)
PROSTAGLANDINI (VAZODILATACIJA)LEUKOTRIJENI (KONTRAKCIJA GLATKE MUSKULATURE)
CITOKINI (TNF α, Il-4, hemokini, IL-5)
Dilatacija Oštećenje Dilatacija Kontrakcija Inflamacijakrvnih sudova tkiva krvnih sudova glatke muskulature (mobilizacija leukocitaKontrakcijaglatke muskulature
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
T E R A P I J AT E R A P I J A
- ANTIHISTAMINICI
- EPINEFRIN (ADRENALIN)
- KORTIKOSTEROIDI
- HIPOSENZIBILIZACIJA (DESENZITIZACIJA)(INDUKCIJA ALERGEN SPECIFIČNE TOLERANCIJE)
- ANTI – IgE ANTITELA
- INHIBITORI DEGRANULACIJE MASTOCITA (CROMOLIN)
II TIP PREOSETLJIVOSTIII TIP PREOSETLJIVOSTIPREOSETLJIVOST IZAZVANA ANTITELIMA PREMA ĆELIJSKIM ILI TKIVNIM
ANTIGENIMA
ANTIGENI NA POVRŠINI ĆELIJAKOMPONENTE VANĆELIJSKOG MATRIKSA
ANTIGENI:- SOPSTEVNI MOLEKULI- SOPSTVENI IZMENJENI MOLEKULI- HAPTENI (LEKOVI)
MEHANIZAM OŠTEĆENJA:- OPSONIZACIJA I FAGOCITOZA ĆELIJA- INFLAMACIJA POSREDOVANA KOMPLEMENTOM I Fc RECEPTOROM
ANTITELA- POREMEĆAJI FUNKCIJE ĆELIJA
BOLESTI IZAZVANE II TIPOM PREOSETLJIVSOTIBOLESTI IZAZVANE II TIPOM PREOSETLJIVSOTI
Bolest Ciljni antigen Mehanizam bolesti Kliničke manifestacije
Autoimuna hemolitička anemija
Proteini membrane eritrocita
Opsonizacija i fagocitoza eritrocita
Hemoliza, anemija
Autoimuna trombocitopenijska purpura
Proteini membrane trombocita
Opsonizacija i fagocitoza eritrocita
Krvarenje
Pemfigus vulgaris Proteini na spojevima epidermalnih ćelija
Aktivacija proteaza, oštećenja međućelijskih veza
Kožne vezikule(bule)
ANCAVaskulitis
Proteini granula neutrofila
Degranulacija neutrofila i inflamacija
Vaskulitis
Goodrasture-ov sindrom Nekolagneski proteini glomerula bubrega i alveola pluća
Inflamacija posredovana komplementom i Fc receptorom antitela
Nefritis, plućna hemoragija
Akutna reumatska groznica
Antigen ćelijskog zida streptokoka (ukrštena reaktivnost sa antigenom srca)
InflamacijaAktivacija makrofaga
Miokarditis,artritis
BOLESTI IZAZVANE II TIPOM PREOSETLJIVSOTIBOLESTI IZAZVANE II TIPOM PREOSETLJIVSOTI
Bolest Ciljni antigen Mehanizam bolesti Kliničke manifestacije
Miasteniagravis
AcetilholinskiReceptor
Antitelo sprečava vezivanjeAcetil holina
Mišićna slabost,paraliza
Graves-ovabolest
TSH receptor Antitelo stimuliše TSH receptor
Hipertireoza
Insulin-rezistentni dijabetes
Insulinski receptor Antitelo inhibira vezivanje insulina
Dijabetes
Perniciozna anemija Intrinzični faktor parijetalnih ćelija želuca
Neutralizacija intrinzičnog faktora, smanjenje apsorpcije vitamina B12
Abnormalna eritropoeza, anemija
III TIP PREOSETLJIVOSTIIII TIP PREOSETLJIVOSTI
OŠTEĆENJE TKIVA IZAZVANO IMUNSKIM KOMPLEKSIMA
- STVARANJE IMUNSKIH KOMPLEKSA U VIŠKU- STVARANJE MALIH IMUNSKIH KOMPLEKSA- NEEFIKASNO UKLANJANJE IMUNSKIH KOMPLEKSA- DEPONOVANJE NA KARAKTERISTIČNIM MESTIMA
GLOMERULI BUBREGASINOVIJALNA MEMBRANAKOŽA
POKRETANJE ZAPALJENSKE REAKACIJE(VASCULITIS)
BOLESTIBOLESTI
- SERUMSKA BOLEST- SISTEMSKI LUPUS ERYTHEMATOSUS- POSTSTREPTOKOKNI GLOMERULONEFRITIS- POLYARTHRITIS NODOSA- ARTHUSOVA REAKCIJA (EKSPERIMENTALNI MODEL
VASCULITISA
MEHANIZMI OŠTEĆENJA TKIVA
INFLAMACIJA POSREDOVANA KOMPLEMENTOM I Fc RECEPTOROM
Oštećenje izazvano anti-tkivnimantitelima
Oštećenje tkiva izazvano imunim kompleksima
Mehanizmi deponovanja antitela
Efektorski mehanizmi oštećenja tkiva
Tipovi bolesti posredovanih antitelima
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Tip II preosetljivosti
Tip III preosetljivosti
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Inflamacija i oštećenje tkiva
(tip III)
Opsonizacija/fagocitoza
(tip II)
Interferencija (inhibicija ili stimulacija) sa normalnom funkcijom ćelija
(tip II)
IV TIP PREOSETLJIVOSTIIV TIP PREOSETLJIVOSTIREAKCIJA KASNE PREOSETLJIVOSTIOŠTEĆENJE TKIVA IZAZVANO T LIMFOCITIMA
CD4 (TH1) LIMFOCITICD8 LIMFOCITI
INDUKTORI: PROTEINSKI ANTIGENI I HEMIJSKE SUPSTANCE KOJE SE VEZUJU ZA SOPSTVENE PROTEINESTIMULATORI: CITOKINI Th1 LIMFOCITAEFEKTORSKE ĆELIJE: CD8+ CITOTOKSIČNI LIMFOCITI
AKTIVISANI MAKROFAGI
MEHANIZAM OŠTEĆENJA TKIVA
AKUTNO: DELOVANJE PRODUKATA AKTIVISANIH MAKROFAGA• PROTEOLITIČKI ENZIMI• KISEONIČKI RADIKALI• NO• PROINFLAMATORNI CITOKINI
HRONIČNO: FIBROZA• CITOKINI I FAKTORI RASTA PRODUKOVANI OD STRANE MAKROFAGA
Morfološke karakteristike reakcije kasne preosetljivosti
• Nakon intradermalnog ubrizgavanja antigena sa kojim je organizam ranije bio u kontaktu javlja se reakcija kasne preosetljivosti (RKP)
• RKP se manifestuje 24-48 časova nakon ubrizgavanja antigena, a karakteriše se otokom, crvenilom i otvrdnućem (induracijom)• U RKP najčešće se primenjuje PPD (purifikovani protein iz Mycobacteria) radi procene specifičnog imuniteta prema tuberkulozi• Histološka karakteristika RKP je prisusvo perivaskularnih ćelijskih infiltrata sastavljenih od limfocita, monocita i makrofaga, edem i nakupljanje fibrina• Ove patohistoloke promene su posledica migracije CD4+ T-limfocita u tkivo, migracije monocita u tkivo i njihove transformacije u makrofage kao i oštećenja tkiva produktima aktivisanih makrofaga
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
LOKALNE KARAKTERISTIKE OLOKALNE KARAKTERISTIKE OŠŠTETEĆĆENJAENJA
- PERIVASKULARNI ĆELIJSKI INFILTRATI- EDEM
BOLESTI- INSULIN – ZAVISNI DIJABETES MELITUS- REUMATOIDNI ARTRITIS- EKSPERIEMTNALNI AUTOIMUNI: ENCEFALOMIJELITIS- EKSPERIEMTNALNI AUTOIMUNI: NEURITIS- EKSPERIMENTALNI AUTOIMUNI MIOKARDITIS
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
A. Kasni tip (IV) preosetljivosti gde oštećenje tkiva nastaje aktivacijom CD4+ i CD8+ T ćelija koje zatim aktiviraju makrofage i inflamatorne ćelije
B. Direktno ubijanje ciljnih ćelija posredstvom CD8+ CTL
•IMUNOLOŠKA TOLERANCIJA
•AUTOIMUNOSTRazlikovanje sopstvenog od stranog
i poremećaji diskriminacije
IMUNOLOŠKA TOLERANCIJA: izostanak imunog odgovora (imunološka nereaktivnost) na neki (bilo koji) antigen
Autotolerancija: imunološka nereaktivnost na vlastite antigene
Kontakt antigena sa atigen-specifičnim limfocitima može da ima tri ishoda:
1. Aktivacija limfocita i imuni odgovor (Imunogeni antigen)
2. Funkcionalna inaktivacija ili smrt limfocita: tolerancija (tolerogeni antigen); tolerancija na taj antigen znači da će limfociti biti nereaktivni čak iako se naknadno unese isti antigen u imunogenoj formi.
3. Ignorisanje: limfociti ignorišu prisutan antigen i ne reaguju (neimunogeni antigen); pri ponovnom kontaktu limfociita sa tim antigenom u imunogenoj formi, može doći do imunog odgovora.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Da li će nastati imuni odgovor (aktivacija), tolerancija ili ignorisanje, određeno je:
-prirodom antigen-specifičnih limfocita
-prirodom antigena
-načinom prikazivanja antigena imunom sistemu
Isti antigen se može prikazivati na način i u obliku koji dovodi do imunog odgovora ili tolerancije.
ZNAČAJ IMUNOLOŠKE TOLERANCIJE:
1. Autotolerancija: sopstveni antigeni normalno indukuju toleranciju
2. Indukcija tolerancije limfocita na određeni antigen može biti korisna u sprečavanju ili kontroli neželjene imunološke reakcije:
- lečenje alergija
- lečenje autoimunih bolesti
- prevencija odbacivanja transplantiranih organa
AUTOTOLERANCIJA
Imunološka tolerancija na sopstvene antigene može se indukovati kada nezreli limfociti prepoznaju sopstvene antigene u primarnim limfoidnim organima: centralna tolerancija, ili kada zreli limfociti prepoznaju sopstvene antigene u perifernim limfoidnim tkivima: periferna tolerancija.
-centralna tolerancija je mehanizam tolerancije prema sopstvenim antigenima prisutnim u primarnim limfoidnim organima (timus, kostna srž).
- periferna tolerancija je mehanizam tolerancije prema sopstvenim antigenima koji nisu prisutni u timusu ili kostnoj srži.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbasi Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
CENTRALNA TOLERANCIJA T LIMFOCITA
CD4+ Th limfociti su ključni za sve vidove imunog odgovora (humoralni/ćelijski) prema proteinskim antigenima
Ako nezrele T ćelije prepoznaju sopstvene antigene u timusu visokim afinitetom, ove ćelije će umreti apoptozom (negativna selekcija).
Jaka interakcija antigena i limfocita se dešava kada je:
- antigen prisutan u velikoj
koncentraciji u timusu
- afinitet receptora za antigen
visok
Centralna tolerancija se dešava i na nivou autoreaktivnih CD4+ i CD8+ T limfocita.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
PERIFERNA TOLERANCIJA T LIMFOCITA
Indukuje se kada zreli T limfociti prepoznaju autoantigene u perifernom limfoidnom tkivu
Mehanizmi periferne tolerancije su:
1. Funkcionalna inaktivacija (anergija)
2. Smrt autoreaktivnih limfocita
3. Aktivna supresija autoreaktivnih limfocita
1. FUNKCIONALNA INAKTIVACIJA (ANERGIJA):
Dešava se
- kada zreli limfocit prepozna antigen u odsustvu kostimulacionih signala (drugi signal aktivacije, npr. interakcija B7:CD28), ili
- usled ekspresije inhibišućeg receptora CTLA-4 na T limfocitima ( interakcija B7:CTLA-4 (CD152) generiše inhibtorni signal)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
2. AKTIVACIJOM INDUKOVANA SMRT LIMFOCITA (DELECIJA)
- Ponavljana aktivacija zrelih T limfocita sopstvenim antigenima pokreće apoptozu i eliminaciju (deleciju) autoreaktivnih ćelija.
- Ko-ekspresija receptora smrti(Fas) i njegovog liganda (FasL) na istoj ćeliji i interakcija Fas:FasLpokreće aktivaciju kaspaza (citosolni enzimi) koje indukuju apoptozu.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
3. SUPRESIJA IMUNOG ODGOVORA
-Prilikom reakcije sa sopstvenim antigenom, neki autoreaktivni T limfociti mogu da se diferenciraju u supresorske (regulatorne) ćelije koje inhibiraju aktivaciju drugih autoreaktivnih ćelija.
- Mehanizmi supresije ?
Neki T limfociiti mogu da stvaraju TGF-β i IL-10 citokinekoji inhibiraju aktivaciju limfocita, makrofaga.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
TOLERANCIJA ILI IMUNI ODGOVOR ?
1. Sopstveni antigeni su prisutni u timusu gde indukuju centralnu toleranciju; mikrobni antigeni se transportuju i koncentrišu u perifernim limfoidnim organima.
2. Sopstvene antigene prezentuju APC u odsustvu nespecifičnog imuniteta i sekundarnih signala, što indukuje anergiju; mikrobni antigeni stimulišu mehanizme nespecifične imunosti, ekspresiju kostimulatora, sekreciju citokina, što obezbeđuje sekundarne signale, proliferaciju i diferencijaciju efektorskih T limfocita.
3. Sopstveni antigeni su prisutni celog života i uzrokuju ponavljane aktivacije T limfocita, odn. aktivacijom indukovanu smrt limfocita; većina mikroorganizama se brzo eliminiše posredstvom imunog odgovora i zato nije u stanju da izazove smrt antigen-specifičnih limfocita.
TOLERANCIJA B LIMFOCITA
Sopstveni polisaharidi, lipidi, nukleinske kiseline (T-nezavisni antigeni) indukuju toleranciju B limfocita; sopstveni proteini takođe mogu indukovati toleranciju B limfocita
Mehanizmi i principi centralne i periferne tolerancije B limfocita su slični kao kod T limfocita
CENTRALNA TOLERANCIJA B LIMFOCITA
Kada nezreli B limfocit snažno reaguje sa sopstvenim antigenima u kosnoj srži B limfociti
-umiru apoptozom (negativna selekcija), ili
-Menjaju specifičnost receptora reaktivisanjem rekombinacije gena za L lance Ig (reprogramiranje receptora)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
PERIFERNA TOLERANCIJA B LIMFOCITA
-Zreli B limfocti koji prepoznaju velike koncentracije sopstvenih antigena u perifernom limfoidnom tkivu, postaju anergični i ne mogu ponovo da odgovore na taj antigen
-Nema odgovora B limfocita na T-zavisne antigene ukoliko izostane pomoć Th ćelija koje su odsutne ili tolerantne
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
AUTOIMUNOST
Imuni odgovor protiv sopstvennih (autologih) antigena
1-2% populacije pati od autoimunih bolesti
Autoimunost nastaje usled izostanka autotolerancije:
- primarnih nedostataka imunog sistema
- abnormalnosti sopstvenih antigena i njihovog prikazivanja limfocitima
Autoimunost se manifestuje produkcijom autoantitela i aktivacijom autoreaktivnih T limfocita
Autoimune bolesti su najčešće heterogene i multifaktorske, sopstveni antigeni koji pokreću autoimunu reakciju, kao i ciljne ćelije/molekuli su često nepoznati, a bolest se često klinički manifestuje kasno posle započinjanja autoimunske reakcije
Poremećaji centralne tolerancije mogu dovesti do abnormalne selekcije autoreaktivnih limfocita i njihovog odlaska iz centralnih limfnih organa do ciljnih tkiva.
Poremećaji periferne tolerancije mogu dovesti do pojačane limfoidne reakcije na sopstveno tkivo-antigen.
Tkivne abnormalnosti (npr. inflamacija) mogu stimulisati ulazak limfocita u tkiva i prezentaciju autoantigena od strane tkivnih APC.
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
INFEKCIJE MOGU BITI FAKTOR RAZVOJA AUTOIMUNE BOLESTI:
-Stimulacija lokalne nespecifične imune reakcije, ekspresija kostimulatora na APC, sekrecija citokina: drugi signal aktivacije,prekid anergije autoreaktivnih T limfocita;
-Neki peptidni antigeni mikroorganizama su slični sopstvenim antigenima: molekulska mimikrija (ukrštena reaktivnost);
-Superantigeni porekla mikroorganizama (oligoklonska stimulacija T limfocita sa identičnim VβTCR);
-Formiranje neoantigena kod virusnih infekcija;
-Oštećenja tkiva usled infekcije i oslobađanje sekvestriranih antigena (npr., oko, testis).
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Genetski faktori:
Mnoge autoimune bolesti povezane su sa ekspresijom određenih gena, posebno MHC (HLA) lokusa: incidenca bolesti označena je kao “relativni rizik”, iako HLA alel nije uzrok bolesti.
Određeni MHC aleli mogu biti faktor rizika zato što:
. Nisu u stanju da prihvate sopstvene antigene pa je poremećen proces negativne selekcije T limfocita;
. Peptidni autoantigeni prezentovani u sklopu tih MHC alela nisu sposobni da stimulišu nastanak supresorskih ćelija.
Neki primeri “relativnog rizika” oboljevanja od autoimunih bolesti i ekspresije MHC alela:
Bolest HLA alel “Relativni rizik”
Ankilozirajući spondilitis B7 90-100 puta
Reumatoidni artritis DR4 4
Insulin-zavisni dijabetes DR3/DR4 25
melitus
Pemfigus vulgaris DR4 14
PODSETNIK
1. Imunološka tolerancija je specifična nereaktivnost na neki antigenindukovana kontaktom limfocita i tog antigena. Sve jedinke su tolerantne (nereaktivne) na sopstvene antigene. Tolerancija se može indukovati ako se neki antigen unosi u određenom obliku i na određeni način u organizam; ovaj fenomen se koristi kao terapijska strategija za autoimune bolesti, alergije i za sprečavanje odbacivanja transplantata.
2. Nastanak i održavanje tolerancije na sopstvene antigene (autotolerancija) ostvaruje se mehanizmima centralne i periferne tolerancije.
3. Centralna tolerancija se indukuje posle kontakta nezrelih limfocita i sopstvenih antigena prisutnih u velikoj količini u centralnim limfnim organima (timus, kosna srž); periferna tolerancija se indukuje posle kontakta zrelih limfocita i sopstvenih antigena u perifernom limfnom tkivu.
4. Centralna tolerancija (negativna selekcija) je rezultat visokoafinitetnog vezivanja autoantigena za TCR, odnosno BCR nezrelih T, odnosno B limfocita. Posledica je smrt limfocita tj.,delecija autoreaktivnih klonova T i B ćelija, ili reprogramiranje BCR.
5. Periferna tolerancija T limfocita se indukuje putem sledećih mehanizama:
- funkcionalna inaktivacija (anergija) usled nedostatka kostimulatora ili ekspresije inhibitornih receptora;
- delecija (smrt apoptozom) usled ponavljanih kontakata sa sopstvenim antigenom;
- supresija potencijalno štetnih T limfocita.
Periferna tolerancija B limfocita se najčešće indukuje usled izostankapomoći T limfocita.
6. Autoimune bolesti nastaju usled poremećaja autotolerancije. Faktori koji su značajni za razvoj autoimunosti su:
- imunološke abnormalnosti
- genetski faktori
- abnormalnosti tkiva (infekcje)
IMUNI ODGOVOR PROTIV TUMORA I TRANSPLANTATA
Tumorska imunologija
Transplantaciona imunologija
NEKE ZAJEDNIČKE KARAKTERISTIKE:
1. Imuni odgovor protiv ćelija koje nisu mikrobnog porekla (ćelije tumora, transplantata)
2. Antigeni tumora, odn. Transplantata koji se prepoznaju kao strani, mogu biti ispoljeni na bilo kom tipu ćelija koje su maligno transformisane, odn. Koje se transplantiraju.
3. Glavni mehanizam uništavanja tumorskih ćelija i ćelija transplantata su CTL
1. Koje antigene tumora ili transplantata imuni sistem prepoznaje kao strane ?
2. Kako imuni sistem prepoznaje i reaguje protiv tumora ili transplantata ?
3. Na koji način je moguće modifikovati imuni odgovor u cilju stimulacije odbacivanja tumora, odnosno inhibicije odbacivanja transplantata ?
IMUNI ODGOVOR PROTIV TUMORA
Imunološki nadzor:•Jedna od fizioloških uloga specifičnog imuniteta kojom se sprečava razmnožavanje transformisanih ćelija i uništavaju tumorske ćelije pre nego što se formira tumor
•Razvoj tumora i njegov efekat na organizam ukazuju da je imuni odgovor prema tumorima slab i da ga rast tumora lako prevazilazi
TUMORSKI ANTIGENI
A. Koje T limfociti prepoznaju kao strane:
- mutirani normalni proteini ćelija (hemijski karcinogeni, radijacija)
- Proizvodi mutiranih ili translociranih onkogena ili tumor-supresorskih gena koji su verovatno uključeni u proces maligne transformacije
- Normalni proteini koji su ispoljeni u velikoj količini ili aberantno
- Proizvodi onkogenih virusa
B. Koje T limfociti ne prepoznaju kao strane
- Glikolizivani sopstveni proteini
- CEA, AFP
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
Najvažnji mehanizam je ubijanje tumorskih ćelija od strane CTL, jer je većina tumorskih antigena endogeno sintetisana (citosolni proteini) i prikazana u kompleksu sa MHC molekulima klase I.
Tumorske ćelije su sposobne da prikažu kompleks tumorski antigen/MHC I CD8+T limfocitima, ali ne eksprimiraju kostimulatore; za nastanak efektorskih CTL neophodna je kostimulacija i/ili pomoć specifičnih CD4+Th ćelija.
Profesionalne APC ingestiraju tumorske ćelije i prezentuju tumorske antigene u kompleksu sa MHC I ili MHC II molekulima i obezbeđuju kostimulaciju CD8+ i CD4+ T limfocitima (ukrštena prezentacija)
Kada uz pomoć antigena, kostimulatora i Th nastanu efektorski antitumorski CTL, oni ubijaju tumorske ćelije bez dalje potrebe za koostimulacijom ili Th.
Uloga antitumorskih antitela, aktivisanih makrofaga i NK ćelija
IMUNOLOŠKI MEHANIZMI ODBACIVANJA TUMORA
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
TUMOR IZMIČE IMUNOM ODGOVORU
A. Zato što je imuni odgovor neefikasan:
- tumorski antigeni su najčešće slabi imunogeni- hemijski se malo razlikuju od normalnih sopstvenih antigena.
B. Zato što tumor evoluira sa ciljem da izbegne imuni odgovor:
- Tumor prestaje da ispoljava tumorske antigene;
- Tumor prestaje da eksprimira MHC I molekule
- Tumor proizvodi supresorske molekule (npr., TGF-β)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
IMUNOTERAPIJA TUMORA
Strategije imunostimulacije:
1. Pasivna imunizacija: unošenje tumor.specifičnih antitela ili T limfocita
• Monklonska antitela protiv tumorskih antigena
Efekat: toksični, citoliza, fagocitoza
Primer: anti-HER-2/neu u terapiji karcinoma dojke
mabtera anti-CD20 u terapiji B limfocitnog limfoma
• T limfociti izolovani iz krvi ili tumorskih infiltrata bolesnika, stimulisani in vitro faktorima rasta i vraćeni u organizam obolelog: adoptivni transfer
2. Aktivna imunizacija (vakcinacija) tumorskim antigenima:
• Tumorskim ćelijama ili tumorskim antigenima izolovanim iz tumorskih ćelija
• Rekombinantnim proteinima sa adjuvansom
3. Stimulacija anti-tumorskog odgovora pomoću specijalno pripremljenih DC ili tumorskih ćelija kao vid vakcinacije
A. Izlacija DC iz krvi, stimulacija in vitro faktorima rasta i tumorskim ćelijama/antigenima i vraćanje stimulisanih DC u organizam bolesnika.
B. Korišćenje plazmida koji sadrži cDNK koji kodira tumorski antigen; unošenjem ovakvog plazmida, cDNK se eksprimira u ćelijama domaćina, uključujući i DC. Ćelije domaćina proizvode tumorske antigene i indukuju specifičan T ćelijski odgovor.
C. U slučajevima kada je teška identifikacija imunogenog tumorskog antigena, vrši se stimlacija anti-tumorskog odgovora pomoću:
- citokina (IL-2 i dr.);
- transfekcija tumorskih ćelija genima za citokine (pr., IL-2) ili kostimulatore (pr., B7) i korišćenje transficiranih tumorskih ćelija za vakcinaciju;
- eliminacija normalnih inhibitornih signala imunog odgovora (pr., blokada CTLA-4)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
IMUNI ODGOVOR PROTIV TRANSPLANTATA
Odbacivanje transplantata (kalema) je imunološki fenomen
Odbacivanje transplantata determinisano je genima čiji su produkti ispoljeni na svim tkivima
Donor (davalac)/recipijent (primalac, domaćin)
Singeni transplantati (kalemi)
Alogeni antigeni
Ksenogeni antitela/T limfociti
TRANSPLANTACIONI ANTIGENI:
1. Imunološka reakcija u transplantaciji usmerena je protiv MHC (HLA) molekula: transplantacioni antigeni
2. Svaka jedinka ispoljava 6 alela MHC I molekula (po jedan HLA-A, B, C od svakog roditelja) i najmanje 6 alela MHC II molekula (HLA-DR, DP, DQ od svakog roditelja) i njihove različite kombinacije,
3. MHC geni su visoko polimorfni: najmanje 120 alela HLA-A i 250 alela HLA-B gena u populaciji.
4. Svaka individua ispoljava neke MHC molekule koji su različiti od MHC molekula druge individue (izuzetak jednojajčani blizanci).
5. Svi MHC molekuli mogu biti ciljevi odbacivanja, mada su HLA-C i HLA-DP najmanje polimorfni i imaju manji značaj.
6. I drugi polimorfni geniski proizvodi (koji nisu MHC) mogu imati udeo u odbacivanju
A. T limfociti normalno prepoznaju kompleks strani peptid/sopstveni MHC molekul.
B. Aloprepoznavanje MHC molekula druge individue je jedan od najsnažnijih imunih odgovora. Direktno prepoznavanje alogenog MHC molekula čija struktura podseća na kompleks strani peptid/sopstveni MHC molekul (ukrštena reakcija). Donorov peptid ne ušestvuje u aloprepoznavanju.
C. Aloprepoznavanje MHC molekula i dela donorovog peptida
PREPOZNAVANJE ALOGENIH MHC MOLEKULA
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
INDUKCIJA IMUNOG ODGOVORA PROTIV TRANSPLANTATA
T limfociti mogu prepoznati alogene MHC molekule transplantata na različite načine, zavisno od toga koje ćelije u transplantatu prikazuju aloantigene.
A. Ako transplantat sadrži profesionalne APC koje ispoljavaju alogene MHC molekule, to je direktna prezentacija, odn., direktno prepoznavanje aloantigena. Direktno prepoznavanje stimuliše nastanak aloreaktivnih CTL.
B. Ako transplantat ne sadrži profesionalne APC, verovatno je da profesionalne APC primaoca ingestiraju ćelije transplantata, aloantigeni se u njima prerađuju i prezentuju u kompleksu sa spstvenim MHC molekulima; to je indirektna prezentacija, odn., indirektno prepoznavanje aloantigena. Indirektno prepoznavanje stimuliše nastanak CTL(ako je aloantigen u kompleksu sa sopstvenim MHC I) ili CD4+Th ćelije(ako je aloantigen u kompleksu sa sopstvenim MHC II). CD4+ Th ćelije sekretuju citokine koji utiču na oštećenje transplantata po tipu hroničnog odbacivanja (kasne preosetljivosti)
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
IMUNOLOŠKI MEHANIZMI ODBACIVANJA
TRANSPLANTATA
A. Hiperakutno odbacivanje (minuti):
- cikulišuća, preformirana aloantitela protiv antigena endotelnih ćelija transplantata
- aktivacija komplementa i sistema koagulacije
- tromboza krvnih sudova, ishemijska nekroza
Prevencija: ukršteno sparivanje
Problemi: ksenotransplantacija
B. Akutno odbacivanje (dani.nedelje):
- CTL direktno ubijaju ćelije transplantata, krvnih sudova
- antitela
C. Hronično odbacivanje (meseci-godine)
- T limfociti, citokini
- hronična inflamacija, proliferacija veziva (fibroza), arterioskleroza, gubitak funkcije transplantata
Shema preuzeta iz knjige Basic Immunology, Abbas i Lichtman, isključivo za potrebe predavanja
PREVENCIJA I LEČENJE ODBACIVANJA TRANSPLANTATA
Imunosupresija: inhibicija aktivacije i efektorske funkcije T limfocita
Lek Mehanizam dejstva
Ciklosporin, FK506 Blokira produkciju IL-2 inhibicijom aktivacijeNFAT transkripcionog faktora
Mikofenolat mofetil Blokira proliferaciju limfocita inhibicijom sinteze guanin nukleotida
Rapamicin Blokira proliferaciju limfocita inhibicijom IL-2 signala
Kortikosteroidi Redukcija inflamacije inhibicijom sekrecije makrofagnih citokina
Anti CD3 monoklonskoantitelo Deplecija T ćelija
Anti IL-2R antitelo Inhibicija proliferacije T ćelija
CTLA-4-Ig Inhibicija aktivacije T ćelija bokiranjem interakcije B7:CD28
Anti CD40L Inhibicija interakcije CD40:CD40L i blokiranje stimulacije APC
TRANSPLANTACIJA KRVI I KOSTNE SRŽI:
Transplantacija ćelija krvi (transfuzja):
- ABO sistem krvnih grupa (antigeni A i B)
- Rh sistem krvnih grupa (C, D E, c, d, e antigeni)
Transplantacija kostne srži:
- da bi se korigovali defekti hematpoeze (imunodeficijencije, autoimune bolesti);
- da bi se obnovila kostna srž posle zračenja ili hemoterapije
TRANSPLANTACIJA KOSTNE SRŽI:
•Pre transplantacije kostne srži, nekad je potrebno uništiti kostnu srž primaoca, kako bi se “oslobodio” postor za transplantat kostne srži
•Imuni sistem reaguje snažno na alogene ćelije kostne srži, pa je neophodno veoma precizno HLA sparivanje (tipizacija)
•Ako se uz alogene ćelije kostne srži transplantiraju i zreli T limfociti davaoca, on mogu reagovati protiv primaočevih antigena i dovesti do ozbiljnog kliničkog oštećenja poznatog kao reakcija kalem-protiv-domaćina