osnove imunologije – pregled snovidsb.biologija.org/stara-stran/vpr/4-imun-pregled.pdf · j...

J mlajši: Osnove imunologije – pregled snovi

OSNOVE IMUNOLOGIJE – PREGLED SNOVI

Po knjigi Vozelj, M.: Temelji imunologije DZS d.d., Ljubljana, 2000

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

1


1. Splošne značilnosti imunskega sistema & odziva naravna (prirojena) imunost

- genetika - anatomske ovire - nespecifični baktericidi - komplement & NK - fagocitoza, endocitoza - vnetje

specifična (pridobljena) imunost - LIMFOCITI - humoralna imunost (= protitelesa)

1.1. Celice imunskega odziva • limfociti B = 1 plazmatke protitelesa

2 spominske celice • limfociti T TCR, receptor za MHC

CD4 = Th aktivacija citokini CD8 = Tc aktivacija ubijanje lastnih okuženih celic

• APC; izražajo MHC II aktivacija Th = makrofagi, limfociti B in dendritične celice

• veliki granulirani limfociti = celice K in NK - prepoznava in ubijanje celic, okuženih s protitelesi (tumorji, okužba z virusi)

• fagociti

1.2. Topni mediatorji imunskega odziva • komplement – liza, kemotaksija, opsonizacija • citokini – IFN, IL, CSF, TNF, TGF

1.3. Poglavitni histokompatibilnostni kompleks MHC = PHK = HLA pri človeku MHC v povezavi z antigenom aktivira limfocit T MHC I na vseh celicah z jedrom - aktivira Tc MHC II na APC, aktivira Th

2. Imunski sistem 2.1. Hemopoeza

pluripotentna matična celica

limfoidna matična c. mieloidna matična c.

PRO-B PRO-T progenične celice CDU

celica B celica T eritrocit bazofilec eozinofilec megakariocitmakrofag nevtrofilec

2


- matična celica = CFU (colony forming unit) - CSF (colony stimulating factors) - za preživetje in diferenciacijo GM-CSF granulociti & monociti nato G-CSF granulociti (= predniki nevtro- , eozino- & bazofilcev, mastocit in dendr. c.) M-CSF monociti (= predniki makrofagov) - poleg CSF pomembna še IL in TNF - uravnavanje: apoptoza stalna količina vseh tipov celic v organizmu limfociti: nosilci specifične imunosti; celice B ( plazmatke & spominske c.), Th1, Th2, Tc, NK mononuklearni fagociti: monociti, makrofagigranulociti: nevtrofilci (največ med mieloidnimi c. vnetje!), eozinofilci (proti velikim patogenom in njihovim toksinom), bazofilci (krožeči; IgE posredovano vnetje), mastociti (v tkivih; IgE posredovano vnetje), dendritične celice ( intersticijske v koži, folikularne v limf. organih; APC!)

2.2. Limfatični organi Primarni:

- kostni mozeg: hemopoeza - nastanek vseh krvnih celic iz matične - timus:

• skorja: nezreli limfociti T tesno skupaj, v kontaktu s hranilnimi celicami • sredica: zorenje & diferenciacija limfocitov T, kontakt z ag

Sekundarni - bezgavke: prvi kontakt APC z ag (prinese mezga)

• skorja - od timusa neodvisno: celice B, makrofagi, dendr. cel. • parakorteks - od timusa odvisno: celice T, makrofagi, dendr. c. • germinativno središče: proliferacija limfocitov • medula: pot v kri

- vranica - drugi (sluznice, koža)

3. Zgradba in funcija protiteles

- imunoglobulini - protitelesa - selektivna reakcija z antigenom - serum s protitelesi = antiserum

3


3.1. Zgradba

SS

SS

SS

SS

SS

SS

S

S

SS

SS

S SS S

SS

SS

SS

SS

S

S

VL VL

VH VHCL CL

CH1 CH1

CH2 CH2

CH3 CH3

HC

LC

Fab

Fc

Lc - light chain Hc - heavy chain Vl, Vh - vezišča za antigen Cl, Ch1, 2 & 3 - segmenti, ki determinirajo razred; vezišča za celice, komplement idr. Fab - fragment antigen binding Fc - fragment cristallizable

- izotipi: razredi IgG, IgA, IgM, IgD, IgE ter podrazredi IgG1-4 & IgA1-2 - alotipi: razlike v aminokislinskem zaporedju med posamezniki

3.2. Struktura razredov protiteles IgG - monomeri, iz dveh Lc in dveh Hcγ - 2 Fab regiji, gibljivo pritrjeni na Fc IgG v obliki črke Y ali T - podrazredi 1-4 na osnovi števila S-S vezi v zglobu IgA - IgA1 kot drugi imunoglobulini, IgA2 ima nekovalentne vezi med verigami - v izločkih kot dimeri - dimer: 2× IgA, veriga J in poli-Ig receptor (=sekrecijska komponenta) - izdelujejo plazmatke v submukozi, prehaja iz krvi v lumen črevesja IgM - pentamer, monomeri povezani s S-S vezmi blizu zgloba - monomeri ne aglutinirajo - v medceličnini, lahko pa veže verigo J in ga sekr. celice prenesejo v izločke pomemben dopolnilni Ig

v izločkih IgE - monomer, z veliko oglj. hidrati - pomemben pri obrambi pred paraziti in alergijah IgD - monomer - izražajo ga zreli limfociti B poleg IgM na površini

4


3.3. Biološke lastnosti protiteles 1. neposredna vezava z antigenom; nevtralizacija toksinov 2. efektorske funkcije; posreduje Fc regija, specifične za izotip. Določa, kako se bo ag obravnaval IgG - nastajajo pri naravni infekciji in imunizaciji - v vseh tkivnih tekočinah, življ. doba 40 dni, prehajajo tudi v fetus - vezava z ag sprememba konformacije odkrije se segment Ch2 aktivacija komplementa - fagociti in nevtrofilci imajo receptor FcγR (za Fc verigo IgG) pospeševanje fagocitoze

(= opsonizacija) IgA - sekrecijska veriga zasidra IgA v plast sluzi na epitelu - ovira pritrditev bakterij in virusov na epitel - odporen proti črevesnim proteazam - brez drugih efektorskih funkcij - 90% proteinov v kolostrumu IgM - zgodnejša produkcija kot IgG - močna reakcija s polisaharidnimi ag (od timusa neodvisnimi) - polireaktivni (= »naravna protitelesa«) - prva linija obrambe - učinkovita aktivacija komplementa IgE - takojšnja preobčutljivostna reakcija - mastociti in bazofilci imajo receptor FcεRI z močno afiniteto (veže IgE tudi brez ag) - vnos ag agregacija IgE in vezanih celic sproščanje vnetnih mediatorjev

3.4. Receptorji za Fc

- FcγR (za IgG) na fagocitih, granulocitih, NK, limfocitih B&T, sproži različne odgovore - FcεR (za IgE) na mastocitih in levkocitih preobčutljivost (glej zgoraj) - so tudi imunoglobulini

4. Antigeni - antigen = snov, ki se specifično veže z Ab - imunogenost = sposobnost antigena, da sproži im. reakcijo (včasih šele kot vezan na nosilec = hapten) - adjuvans - vbrizgan z ag spremeni imunski odziv; postopno sproščanje / spodbujanje fagocitoze &

predstavljanja ag / nespec. aktivacija limfocitov • aluminijski - adsorbira beljakovinske ag in deluje kot depo • Freundov - tudi depo, kapljice se ustavijo v limfnih vozlih; močan imunogen • liposomi, ISCOM

- epitop = del makromolekule, ki se veže z Ab • epitopi za B celice: topni ag, ki se vežejo na membranske Ig; epitopi so izpostavljena zaporedja

na površini molekule • epitopi za T celice: predelani ag, predstavljeni na površini APC; kompleks MHC-ag-TCR;

vezava manj specifična kot ag-Ab

5


4.1. Vrste antigenov - proteini - večina naravnih ag; veliko epitopov na molekulo; epitop definirajo vse ravni zgradbe proteina. Edini sprožijo popoln imunski odziv. - polisaharidi - epitopi so izpostavljeni oligosaharidi, še posebej zaporedje na koncu verige - lahko kot lipopolisaharidi (bakterije) ali mukopolisaharidi (eritrociti - AB0) - heterofilni - ? - lipidi - niso imunogeni, lahko pa hapteni - konjugirani - molekula + hapten - sintetični

4.2. Mitogeni = poliklonski aktivatorji - nespecifična aktivacija limfocitov B in T - superantigeni - povežejo na TCR in MHC II izven regije za vezavo ag - aktivirajo vse celice s specifičnim

TCR

5. Organizacija in izražanje imunoglobulinskih genov - zaporedje v konstantni verigi (C) se deduje po Mendlovih načelih - en gen za en izotip - variabilna veriga (V) pri vsakem Ig različna - mnogo veliko genov - vsak gen C se lahko poveže z vsakim genom V - preurejanje genov v Ab proizvajajočih celicah - kromosomska DNK ni več enaka genomski DNK - med geni V in D so geni J (= join) - zarodna imunoglobulinska proga = geni v genomski konfiguraciji, pred preureditvami - lahka veriga: variabilni del geni V in J, konstantni del eden od genov C - težka veriga: variabilni del geni V, D in J, konstantni del eden od genov C - gen D: določa komplementarnost (sposobnost vezave na določen TCR?)

5.1. Izključitev alela - v genomu zapis za dve različni lahki in dve različni težki verigi 4 različna protitelesa - uspešna preureditev genov za težko verigo na enem alelu zavrtje izražanja drugega alela - neuspešna preureditev zač. preureditev na drugem alelu - neuspešna preureditev na obeh apoptoza celice - tisti alel, ki se je uspešno preuredil, sproži preurejanje genov lahke verige - neuspešno preurejanje zač. preureditev na drugem alelu - neuspešno na obeh apoptoza celice

5.2. Nastanek različnosti protiteles - multipli geni zarodne proge različnost specifičnosti za ag; različnost je sorazmerna s št. genov - rekombinacije - vsak od 300-1000 segmentov V se lahko združi z vsakim od 4 segmentov J - različnost stikov - nenatančno združevanje segmentov, naklj. izguba ali dodajanje nukleotidov na stikih - kombinacija različnih H in L verig (k specifičnosti prispevata obe) - somatične mutacije - predvsem v V-genskih segmentih zorenje afinitete (glej nasl. poglavje)

6


6. Zorenje in aktivacija limfocitov B - hipoteza selekcije klonov: ag specifični limfociti se razvijejo pred stikom z antigenom - razvoj:

1. zorenje 2. aktivacija z ag 3. diferenciacija v plazmatke / spominske celice

6.1. Zorenje - limfociti nastajajo vse življenje v kostnem mozgu - matična celica progenični limfocit B (PRO-B) predhodni limfocit B nezreli limfocit B - stik nezrelega lim. B z ag povzroči smrt ali imunotoleranco

- vezan na stromalno celico - vezava prek VLA-4:VCAM-1 - C-kit

- odvisen od IL-7 - neodvisen od IL-7 - ni več vezan na str. c.- izraža IgM

- zreli limfociti izdelujejo membranske IgM in IgD selitev v periferijo - negativna selekcija - v tem stadiju odmre 90% limfocitov B (avtoreaktivnih) - kratka življenska doba, če ne pride v stik z ag (par dni)

6.2. Aktivacija = kontakt z antigenom, večinoma v bezgavkah - v bezgavki se zadrži ag

dendr. celice ga predstavijo naivnim celicam T aktivacija Th (ag spec.)

- limfocit B veže ag z mIg razgradi ga in predstavi z MHC II migracija v cono s celicami T stik s Th z enako specifičnostjo aktivacija diferenciacija v plazmatke izločanje IgM in IgG (primarni imunski odziv)

- od timusa neodvisni ag; v glavnem polimerni proteini in polisaharidi - križno povežejo mIg in sprožijo signalno kaskado za aktivacijo

- od timusa odvisni ag; limfocit B jih predela in izrazi na MHC II predstavitev Th; ob vezavi pride do interakcije med CD40 in CD40L oba signala skupaj aktivirata celico B

7


6.3. Diferenciacija - aktiviran limfocit B (= centroblast) centrocit apoptoza

a

spominska celica interakcija s Th vezava na ko na dendritičnplazmatka - centrocit interakcija CD40/CD40L spominska celica interakcija CD23/IL-1 plazmatka

7. Poglavitni histokompatibilnostni komp - kompleks genov MHC (pri ljudeh HLA) = gruča genov, razde

1: MHC I 2: MHC II 3: proteini komplementa in TNF

- izražanje MHC I: vse celice z jedrom, razen imunoprivilegiran- izražanje MHC II: samo APC - zelo polimorfni aleli - zgradba - membranski glikoproteini, specializirane ag predstavMHC I - velika veriga α α1, α2, α3 - mikroglobulin β2 - nekovalentna vezava med α in β - α3 in β2 homologna med seboj in z C regijo Ig - α1 in α2 tvorita vdolbino za 8-10 AK dolg peptid - α3 spozna receptor CD8 na limfocitu T

MHC II - veriga α- veriga β- α2 in β2- α1 in β1- nastopaprenos s

7.1. Polimorfizem MHC - za razliko od Ig in TCR (permutacije) je posledica izražanja m- razlika med aleli je 5-10% - variacije niso naključno razporejene - velika variabilnost znotraj vrste zavračanje presadkov

7.2. Izražanje MHC - MHC I pri večini somatičnih celic, različno mnogo (največ lim

• zdrave celice prikazujejo z MHC I lastne peptide • okužene celice prikazujejo lastne in virusne peptide

- MHC II izražajo primarne APC, pri nekaterih odvisno od stadimakrofagi zelo malo) Heterozigotnost veliko različnih MHC II v osebku zmožn- regulacija: IFN-α, -β, -γ; TNF ↑ MHC I IL-4 ↑ MHC II; IFN-γ ↓ MHC II - nekateri virusi vplivajo na izražanje in se tako izognejo imunsk

8

šibka afinitet

mpleks Ab-ag i celici

Bcl-2: izražajo centrociti po interakciji z dendritičnimi celicami- prepreči apoptozo tistih, ki so spoznale ag

močna afiniteta

leks

ljenih v 3 regije:

ih celic (možgani, placenta,...)

ljajoče molekule

α1, α2 β1, β2

bliže membrani tvorita vdolbino za 13-18 AK dolg peptid kot heterodimer - agregacija potrebna za ignala

HLA-DR 1 = človeški MHC II

ultiplih alelov na lokusu

fociti)

ja (samo zreli limfociti B, neaktivni

ost predstavljanja več različnih ag

emu odzivu


9

8. Predstavljanje in T-celično spoznavanje antigenov - patogeni se lahko nahajajo zunajcelično, v citosolu ali membranskih veziklih - različna strategija odstranjevanja glede na lokacijo - različno predstavljanje glede na lokacijo

• MHC I - peptidi iz citosola • MHC II - peptidi iz veziklov (tudi fagocitirani)

- proteoliza antigenov nujna za predstavljanje na APC - peptidi, vezani na MHC, so v iztegnjeni konformaciji - vezava ni specifična, je pa zelo močna MHC I - 2 različni alelni varianti lahko vežeta 2000+

podobnih peptidov; specifičnost določajo sidrne AK - 105 kopij vsake variante / celico 100-4000 kopij peptida na površini - 100 kopij je dovolj za prepoznavo Tc

MHC II - tudi zelo različne možne vezave - specifičnost je tu odvisna od jakosti H-vezi - peptidi, razgrajeni z endocitozo

- MHC se sintetizirajo na citosolni strani ER in se prenesejo v lumen, tam se vežejo s predelanim peptidom

membrana - proteine, označene za razgradnjo, razgradijo proteasomi - proteasomi, ki razgrajujejo proteine, namenjene MHC I, imajo dodatne podenote (kodirajo geni iz MHC regije), ki delajo peptide z bazičnim hidrofobnim koncem (= pomembno za vezavo) - v zdravih celicah je prisoten prebitek MHC I, vezan s kalneksinom. To omogoča hitro predstavljanje ag, ko se celica okuži - MHC II v ER je zakrit z invariantno verigo, od katere kasneje ostane fragment clip (blokira vezavo ag) - MHC II se prenese v endosom, kjer molekula HLA-DM sprosti clip in na MHC II se veže peptid - če MHC II ne veže peptida, v kislem endosomu razpade - na površini celice tako ni praznih MHC II, samo taki z vezanim ag ali fragmentom razgrajene MHC II - alelna oblika MHC določa odzivnost limfocita T = omejitev z MHC - aloreaktivnost = reakcija limfocitov T na nelastne MHC zavračanje presadka - APC: makrofagi, limfociti B, DC, timusne epitelijske celice, folikularne dendritične celice

9. T-celični receptor - TCR je kompleks proteinov na membrani limfocitov T - spozna in odgovori na ag, vezan z MHC - TCRαβ - prevladuje; heterodimer, podoben Fab regiji Ig variabilna regija veže ag konstantna regija nima efektorskih funkcij transmembranska regija ima ⊕ ΑΚ za interakcijo s CD3 - TCRγδ - na nekaterih perifernih limfocitih in nezrelih timocitih podobni, a brez CD4/CD8 imunski odziv na epitelijske mikrobe pred aktivacijo Tαβ (verjetno)

9.1. Kompleks TCR-CD3 - poleg αβ TCR je za signalizacijo potrebnih še 5 transmembranskih peptidov, ki sestavljajo CD3 - γ, δ, ε imajo vsi C regijo, transmembranski del, ζ je transduktor (brez ekstracelularne regije) 9.2. Geni za TCR


- konstantno regijo kodira samo en gen - pri genih za var. regijo prihaja do preureditev po istem mehanizmu kot za Ig - kombinacijsko združevanje genov za V segmenta α in β - dodajanje nukleotidov na stike med V in J segmenta obeh regij večja variabilnost kot Ig - variabilnost je osredotočena na CDR3, del V segmenta, ki pride v stik z antigenom - ni somatičnih hipermutacij odstranjena kombinacija, ki je prepoznala lasten ag, se ne ponovi ne spremeni se vezavno mesto za MHC

9.3. Dopolnilne molekule na limfocitih T - različne funkcije; niso variabilne - CD4 in CD8: koreceptorja; vežeta vsak svoj MHC, utrdita vez, prenašata signale (CD8-MHC I, CD4-MHC II) - CD2: veže se s CD58 na tarčnih celicah, APC in celicah endotelija žil; utrjuje vezavo, kostimulator

9.4. Kompleks MHC-antigen-TCR

T C R

M H C

C D R 1

C D R 3

C D R 2

α 1 α 2

a l i

β 1

e p i t o pa g r e t o p

10


10. Zorenje, aktivacija in diferenciacija limfocitov T - prvi limfociti T pridejo v timus iz kostnega mozga kemotaksija timusnih epitelijskih celic - stroma timusa je ključni faktor za zorenje

10.1. Zorenje v timusu - timociti = predniki limfocitov T - stopnjo razvoja determinirajo površinske molekule - timociti + stroma timusa izražanje CD2, CD3 in pred-TCR (še vedno CD4-8-) - nato:

2. izražanje CD44 (adhezija) in CD25 3. preurejanje β verige pre-TCR 4. delitev 5. izguba CD25 6. izražanje CD4 in CD8 7. preurejanje α verige TCR

KORTEKS TIMUSA

nezreli limfociti T

GLOBOKI KORTEKS a MEDULA TIMUSA

k e - diferenciacija gled - preureditev genov- preureditev β r- preureditev α: lah

10.2. Selekcija v t ⊕: preživijo TCR+- omejitev T-cel. odӨ: odmrejo celice, - po selekciji nehaj

migracija v peri

⊕ selekcij

CD4+8+ limfociti T

ortikalne pitelijske c.

⊕ »umiritveni e na TCR: timocit

Ө »umiritveni

za verigi αβ je zelo podobna tisti za azmnožitev preureditev α ko z obeh kromosomov (ni izključitv

neuspešna preure

imusu

CD4+8+ celice, ki vežejo MHC-ag ziva z MHC - razlika, ali je v timusu

ki so vezale lasten antigen o izločati CD4 ali CD8 (odvisno od omferijo

11

Ө selekcija

enojno pozitivni lim. T

dendritične celice & makrofagi

protein« inhibicija izražanja γδ limfocit Tαβ

protein« izražanje γδ inh. αβ limfocit Tγδ

Ig

e alela s. str.) a se ob prvi selekciji zaključi ditev apoptoza

vezala MHC I ali MHC II

ejitve odziva z MHC?)


10.3. Aktivacija celic Th

- stik z ag aktivacija avtokrina stimulacija z IL-2 ali IL-4 proliferacija (klonsko specifična) - prenehanje stika konec aktivacije - koaktivatorji:

CD4 - prenos signala CD2-CD58 - adhezija LFA-1-ICAM - dvosmerna adhezija

- aktivacija: začneta CD4 & CD3, sodeluje še CD45 kaskada fosforilacije proteinov aktivacijo olajša dejstvo, da so vse te molekule agregirane zaradi nabojev

- kostimulacija: + signal s CD28, ki veže B7 na APC • naivne celice: brez B7 anergija / apoptoza

z B7 aktivacija • aktivirane celice: efektorski odziv lahko brez B7

10.4. Nespecifična aktivacija - superantigeni: vezava na segment Vβ TCR in verigo α MHC II aktivacija Th - različni TCR posamezen superantigen lahko aktivira ~ 20% celic Th - polilonski aktivatorji: npr. protitelesa proti receptorjem

10.5. Diferenciacija celic Th

- v populaciji Th prisotni podvrsti Th1 in Th2 - razlika v proizvodnji citokinov, ni razlike v površinskih markerjih Th1 - naivna celica T Th0 g

- naivna celica T pr Th1 - dela IFN-γ in TNF- aktivacija makrof- proizvodnja IgG2- aktivacija Tc - aktivacija mastoc preobčutljivos

10.6. Spominske = dolgoživi zreli lim- CD4+, CD45RO+

- velika gostota adh- lokalizacija: - dov - epiteli (= na krajih, kjer v- migracija je odvis- ohranjanje odvisn

stik z a

Th2 oizvaja samo IL-2, Th0 proizvaja vse T-celične citokine

-β agov a (limfociti B)

itov & eozinofilcev t!

Th2 - dela IL-3, -4, -5, -10, -13 - aktivacija limfocitov B - proizvodnja Ig razen IgG2a - omejitev delovanja Th1 prek IL-4 & -10 (preprečuje proizvodnjo IFN-γ) omejitev patološke preobčutljivosti

celice T

fociti T (naivni limfociti imajo CD45RA) ne moremo ločiti od aktiviranih Th ezijskih molekul, večja produkcija citokinov hitrejša aktivacija odna mezga

stopajo ag)

(naivne celice so v glavnem v odvodni mezgi)

na od signalov - adhezijskih molekul v različnih tkivih o od stalne prisotnosti ag - z njim več let, breuz njega par dni

12


13

11. Citokini - majhnomolekulski proteini - posredniki interakcij med elementi imunskega odziva - vezava na receptorje z veliko afiniteto majhna potrebna koncentracija (10-9 mol/l) - delovanje avtokrino, parakrino, redko endokrino - pleiotropnost! - različni efekti v različnih celicah - delitev na družine (RF, IFN, IL, kemokini) zaradi odkriteljev, ne po funkciji - glavni vir citokinov so aktivirani makrofagi in limfociti Th - po zgradbi podobni med seboj družina glikoproteinov, imenovana hemopoetini

11.1. Receptorji - bolj različni po zgradbi 1. citok. rec. razreda I: 2 ekstrac. domeni, sem spada večina - dimeri; podenote α so specifične, več njih pa ima enako podenoto za prenos signalov antagonizem citokinov - rec. za IL-2 je trimer, signal prenaša samo kompleten - takega izražajo aktivirani limf. T proliferacija 2. citok. rec. razreda II: za IFN-α, -β in -γ

11.2. Najpomembnejše funkcije citokinov - IL-1: ključni vnetni citokin - neposredno ali prek drugih citokinov - mnogoteri učinki - kemotaksa im. celic., sistemski odziv na okužbo - IL-2: avtokrini RF za Th - IL-4: usmeritev Th v Th2, RF za mastocite, blokiranje IFN-γ (makrofagi) - IL-7: aktivacija limfoidne celične linije, izločanje monocitnih citokinov - IL-10: zavira sintezo citokinov v makrofagih, Th in NK (= antivnetno) - IL-12: najmočnejši stimulator NK, aktivacija Tc in Th1, zaviranje preobčutlj. reakcij - IL-5: aktivacija eozinofilcev; ključen pri okužbi s paraziti in alergijskem vnetju; vzpodbuja proizv. IgA - IL-6: odgovor na IL-1; aktivacija limfocitov B, sinteza komplementa akutna faza okužbe - IL-14: diferenciacija v spominske celice, proizvodnja Bcl-2 - IFN-γ: vzpodbuja celice B, T in NK, močan aktivator makrofagov - TGF-β: močan imunosupresor, preklop na proizvodnjo IgA - TNF-α in -β: majhna konc. izražanje adh. molekul, aktivacija levkocitov in makrofagov velika konc. pirogen, septični šok


12. Uravnavanje imunskega odziva - homeostaza!! - odziv odvisen v glavnem od tipa ag in kraja vstopa

12.1. Uravnavanje z ag in protitelesi - polisaharidni ag odziv IgM - proteinski ag celični odziv (znotrajcelični paraziti), humoralni odziv (ekstracel. ag) - ↑↑ T-neodvisni ag (polisaharidi) B-celična toleranca = klon specifična apoptoza - ↑↑ Proteini T-celična toleranca - vstop ag intradermalno / subkutano imunski odziv - vstop ag intravenozno / skozi usta / kot aerosol toleranca ali preusmeritev odziva - IgM + ag ↑ odziv; IgG + ag ↓ odziv mehanizem??? (opsonizacija?) - intaktni IgG anti-mIg križno poveže 2 mIg in se z Fc regijo veže na FcγR inaktivacija - samo F(ab)2 sproži proliferacijo B celic, ker ni signala iz FcγR - idiotip - anti-idiotip: križno vezanje med seboj reaktivnih Ig; antiidiotip torej predstavlja ab - anti-idiotipska protitelesa so lahko nadomestno cepivo

12.2. Uravnavanje s sodelujočimi celicami - ključni pomen APC!

• »poklicne« APC - MHC II in kostimulatorji odziv • »nepoklicne« APC - brez kostimulatorjev anergija

počivajoči makrofagi, naivni limfociti B - usmerjanje odziva Th: diferenciacija odvisna od citokinov, tipa APC, tipa in količine ag ter genetike - Th imajo lahko supresorsko funkcijo - nekateri citokini zavirajo im. odziv, lahko tudi preklop odziva izločanje ob veliki dozi ag

12.3. Genetski faktorji - tudi AK izven hipervariabilne regije Ig v določeni meri vplivajo na vezavo ag - pri MHC vpliva na vezavo oblika žepa - genetske razlike v aktivnosti makrofagov in eozinofilcev

12.4. Vpliv živčnih in endokrinih sistemov - dirtektno prek oživčenja limfatičnih organov ali hormonalno - vpliv na razvoj, migracijo in odzivnost celic imunskega odziva - cela mreža interakcij - »stres« oslabi imunski odziv (da, da)

14


13. Imunska toleranca in avtoimunost - za odziv je odločilen stadij zrelosti limfocita, kadar sreča ag

13.1. Toleranca - klonsko specifična - »centralna toleranca« - nastane v prim. limf. organih; predstavljanje ag nezrelim limfocitom - »periferna toleranca« - v periferiji; vezava ag v odsotnosti kostimulacije ali specifična inaktivacija

smrt celice funkcijska inaktivacija (anergija)

- za toleranco je pomembna stalna prisotnost ag. Če ne je toleranca do takrat, ko dozorijo novi limfociti - toleranca z velikim odmerkom: v teh pogojih predstavljajo ag tudi »nepoklicne« APC (brez kostim.), kar

privede do tolerance T celic, sledi še toleranca B celic, ker ne dobijo stimulacije od Th - toleranca do lastnih antigenov: razvije se z neg. selekcijo avtoreaktivnih limfocitov T v timusu; tuji ag v

timus ne pridejo; prav tako tu deluje periferna indukcija tolerance - limfociti B: med dozorevanjem izražajo samo membranski IgM. Ta naj bi ob vezavi ag posredoval signal

za apoptozo; prav tako tu periferna toleranca ob odsotnosti kostimulatorjev

13.2. Avtoimunost = abnormalna selekcija klonov, abnormalna stimulacija avtoreakt. limfocitov ali sproščanje lastnih ag, ki niso normalno prisotni v limf. tkivu

šibko afinitetni limfociti se lahko izognejo neg. selekciji - npr. sproščanje IL-2 ob vnetju lahko prekine anergijo

- ob prisotnosti križno reaktivnih ag ali poliklonskih aktivatorjev »molekulska mimikrija« npr. superantigeni

sproščanje ag iz imunoprivilegiranih tkiv (očesno zrklo, srčna mišica, sperma) v kri zaradi poškodbe ali okužbe lahko preprečimo z vbrizganjem teh ag direktno v timus

14. Komplementni sistem - ~30 beljakovin - liza celic - vzpodbujanje celičnega in humoralnega imunskega odziva - prva linija abrambe - sproži se pred imunskim odzivom - kaskada aktivacij encimov = komponent komplementa

14.1. Poti aktivacije - klasična pot - začetek: vezava C1 na Ch2 segment IgG ali C- za aktivacijo potrebna vezava na 2 Ch segmen- samo kompleks ag-Ab aktivira komplement - vezava C1q aktivacija C1r aktivacija C

(razen IgG4)

h3 segment IgM ta hkrati

1s

15


C1s + C4

C4b + C1s + C2

C4aC2b

C4b2aC1s vezan s C4b lahko sprejme C2

anafilatoksina

= konvertaza C3 klasične poti

- C4b ima močno reaktivno tioestrsko vez kovalentna vezava na tarčno celico brez vezave hidroliza nadaljevanje reakcije samo ob prisotnosti mikroba

14.2. Poti aktivacije - alternativna pot - analogna, razen začetka - mikrob + C3b mikrob + C3b + faktor B mikrob + C3b + Bb

Bafaktor D

- C3bBb = konvertaza C3 alternativne poti - razpade, če ga ne stabilizira properdin (faktor P) - C3bBb + C3b C3b2Bb = konvertaza C5

14.3. Poti aktivacije - lektinska pot - MBP (manan binding protein) - homologen C1q, veže C1r in C1s - ob vezavi na oglj. hidrate

14.4. C3 - osrednja molekula komplementa - konvertazi C3 iz obeh poti cepita C3 v C3a in C3b - C3b je začetek in konec alternativne poti pozitivna povratna zanka - vsaka konvertaza C3 cepi cca. 1000 molekul C3 močno ojačanje

velika količina C3b na površini mikroba - C3b + C4b2a C4b2a3b - C4b2a3b veže C5 in omogoči cepitev s C2a C5b + C5a močan vnetni mediator

nadaljevanje kaskade

14.5. Nastanek MAC (membrane attack complex) - C5b veže C6, C5b6 veže C7; ta kompleks postane hidrofoben in vdre v membrano - nato C5b6,7 veže C8, nastali kompleks povzroči polimerizacijo C9 - nastali kompleks = pora v membrani

14.6. Regulacija - C1inh - odceplja C1r in C1s od C1q preprečena aktivacija - C4bBP in DAF tekmujeta za vezavo C4b s C2a - C4bBP + C4b cepitev C4b s faktorjem I - CR1 (= faktor H) + C3b cepitev C3b s faktorjem I - MCP + C3b cepitev C3b s faktorjem I - protektin - zaščita pred končnimi komponentami

16


14.7.Biološke funkcije komplementa - MAC liza mikrobov in virusov - receptorsko posredovane funkcije

• CR1 (za C3b in C4b): inhibicija (glej zgoraj), opsoninski receptor na makrofagih • CR2: veže produkte cepljenja C3b s faktorjem I (= iC3b); aktivacija limfocitov B • CR3: tudi veže iC3b; olajša fagocitozo, povzroči agregacijo vnetnih celic

- C3b/iC3b vezana na ustrezen CR zelo pospešita fagocitozo, posredovano prek receptorja za Fcγ na levkocitih

- C3a, C4a in C5a so anafilatoksini - vazodilatacija zaradi mastocitov, kemotaksija makrofagov in nevtrofilcev ter njihova aktivacija vnetje

15. Celična migracija in vnetje - vse celice im. odziva v določeni fazi razvoja in vivo potujejo med tkivi

• predniške celice primarna limfatična tkiva • diferencirani naivni limfociti sekundarna limfatična tkiva • potovanje med različnimi sekundarnimi limfatičnimi tkivi • aktivirani limfociti: sek. limf. tk. vnetišče • nevtrofilci: kostni mozeg tkiva • monociti: kri tkiva diferenciacija v makrofage sek. limf. tk.

- regulacija: sproščanje kemotaktičnih mediatorjev, izražanje adhezijskih molekul na celicah tkiva (npr. endotelija žil) - kroženje limfocitov:

1. prisotnost ag lokalno vnetje bezgavk močno povečan prekrvavitev 2. 1-2 dni kasneje izstopanje malih limfocitov; za ag specifični se zadržijo notri 3. ~4 dni kasneje: pojav blastnih celic = efektorska faza im. odziva 4. kroženje aktiviranih limfocitov po telesu

- kroženje med limfatičnimi tkivi: velika selektivnost za matično tkivo, predvsem na račun diferencialnega izražanja adhezijskih molekul in receptorjev zanje

- potovanje v nelimfatična tkiva: lokalne nelimf. celice ob vzpodbudi lokalnih APC izločajo IL-1 in TNF-α (glej dalje)

15.1. Adhezijske molekule - kot omenjeno, uravnavajo migracijo - citokini lahko spremenijo vzorec izražanja - več družin:

1. integrini: - medcelična adhezija in adhezija na zunajcel. molekule - VLA, LFA-1, CR3&4 2. imunoglobulini: - celične adhezijske molekule ICAM, VCAM, MadCAM - izraženi ali inducibilni na celicah žilnega endotela 3. mucini: vezava s selektini, na endotelu bezgavk in vnetega tkiva 4. selektini: - posredujejo prilepljanje levkocitov na endotel - L-selektin - potovanje »naivnih« T celic v periferne bezgavke - P-selektin - pritrjevanje nevtrofilcev in monocitov na endotel - E-selektin - pritrjevanje nevtrofilcev na endotel; sinteza po aktivaciji z IL-1 / TNF

17


15.2. Izstopanje levkocitov iz žil - zagotavlja selektiven prehod nevtrofilcev, monocitov in eozinofilcev v področje prisotnosti ag - večstopenjski proces:

1. »kotaljenje« po endoteliju: počasen tok krvi v kapilarah + L- & E-selektin 2. aktivacija integrinov na levkocitih s kemokini in površinskimi molekulami 3. pritrjevanje z integrini (LFA-1! in drugi, odvisno od tkiva) 4. migracija skozi endotel in razgrajevanje bazalne membrane & matriksa

15.3. Mediatorji vnetja - aktivatorji na endotelu in gradient okoli vnetišča - kemotaktični agensi:

• C5a za nevtrofilce in makrofage • fMLP poleg tega še za monocite • LTB4 za monocite, nevtrofilce in eozinofilce

- kemokini - podobni IL-4 in IL-8 - kemotaksa in aktivacija celic imunskega odziva

15.4. Vnetje - vnetne reakcije so odgovor na okužbe in poškodbe tkiva - bistvo:

• povečano pritekanje krvi v prizadeto območje • povečanje prepustnosti kapilar, tudi za večje proteine (Ig, komplement) • migracija celic na mesto vnetja

15.5. Plazemski encimski sistemi - aktivacija ob okvari tkiva aktivacija Hagemanovega faktorja - kininski sistem: nastanek bradikinina (vazoaktiven), cepljenje C5 - strjevalni sistem: nastanek strdka, vazodilatacija, kemotaksija nevtrofilcev - fibrinolitični sistem: razgradnja strdka - komplement

15.6. Pomen fagocitov - nevtrofilci in makrofagi so najpomembnejši pri akutnem vnetju - aktivacija:

• monociti tkivo = nezreli makrofagi • vnetni mediatorji aktivacija vnetnih makrofagov • C5a, kemokini aktivacija potujočih makrofagov • citokini dozorevanje makrofagov (TNF-α)

- fagocitoza: 1. opsonizacija, prek FcγR (za Ig) in CR1 & CR3 (za komplement) 2. fagocitiranje 3.1. aktivacija cyt-b NADPH + O2 NADP + O2 + H+

H2O2 OH 3.2. sinteza NO (anti citosolni paraziti) 3.3. aktivacija defenzinov in drugih antibiotikov 4. liza patogena 5. razgradnja in predstavljanje z MHC II

18


- kronično vnetje - ob dolgotrajni aktivaciji z ag (odporni patogeni ali avtoimunost) - kopičenje makrofagov

16. Efektorski mehanizmi imunskega odziva 16.1. Humoralni odziv - izdelovanje ag specifičnih protiteles - aktivacija komplementa - opsonizacija - inaktivacija virusov z vezavo - preprečevanje kontakta patogenov s površino sluznice (IgM) - posredovanje specifičnosti celicam z Fc receptorji - primarni imunski odziv - prvi stik z eksogenim ag

1. latentna faza = selekcija klonov, diferenciacija celic B 2. log porast Ab - najprej IgM, nato v manjši meri IgG - trajanje odvisno od prisotnosti ag - brez ag plazmatke propadejo v nekaj dneh

- sekundarni imunski odziv - odvisen od spominskih celic B in T 1. latentna faza - krajša; potovanje spominskih celic v mozeg in aktivacija 2. log porast Ab - v glavnem IgG - spominskih celic je več kot naivnih iste specifičnosti, se tudi hitrje aktivirajo

tumorji, virusno spremenjene celice

16.2. Celično posredovan odziv presadki

- aktivnost odvisna od gradientov citokinov - odstranjevanje znotrajcel. patogenov - bakterij & virusov -, tujih celic in lastnih spremenjenih celic

16.3. Uničenje celic s Tc

- imunska aktivacija naivnih Tc zreli Tc (CTL = citotoksični limfociti) - CTL so CD8+, omejeni z MHC I - dve fazi odziva: - začetna faza - aktivacija, vsaj 3 zaporedni signali:

1. ag specifičen signal, sproži ga TCR ob vezavi na kompleks ag-MHC 2. kostimulacija, interakcija CD28-B7 3. vezava IL-2

- predhodne CTL (pCTL) ne izražajo receptorja za IL-2; spodbudi jih šele vezava ag - nekatere, posebno spominske CTL se lahko z IL-2 aktivirajo avtokrino - izostanek IL-2 povzroči apoptozo CTL ustavitev odziva, ko ni več ag

- razkroj tarčne celice - izločanje citotoksičnih proteinov (perforini, grancimi) - interakcija Fas na površini CTL z receptorjem na tarčni celici - po korakih:

1. vezava TCR-ag-MHC I 2. vezava LFA-1-ICAM (adhezija) 3. sproščanje citotoksičnih proteinov iz zrn v CTL na območje stika 4. vezava Fas-FasR apoptoza

19


16.4. Naravne celice ubijalke (NK) - aktivnost ni vezana na prepoznavo ag-MHC - ozek nabor močnih specifičnosti - izvirajo iz istega prednika kot celice T - aktivacija: ⊕ vezava receptorja NK1.1 (miš) z oligosaharidi na površini tumorskih ali z virusi okuženih celic Ө vezava Ly49 na MHC I ali ⊕ vezava FcR z IgG na površini opsonizirane celice

16.5. Nelimfoidne citotoksične celice - makrofagi & nevtrofilci: od Ab odvisna citotoksičnost, prek TNF (počasneje kot Tc) - eozinofilci: odvisni od IL-5 glavna naloga: zunajcelično ubijanje velikih parazitov aktivacija: degranulacija po vezavi IgG na površini parazitov - v granulah več citot. proteinov, H2O2

Fín

20

osnove imunologije – pregled snovidsb.biologija.org/stara-stran/vpr/4-imun-pregled.pdf · j...

Documents