Odpowiedź immunologiczna przeciw

patogenom wewnątrzkomórkowym

1

2

3

Obróbka antygenów patogenów

wewnątrzkomórkowych

a.

Antygeny wewnątrzkomórkowe, zarówno te
które zostały otoczone błoną lub pozostają
wolne w cytozolu, dostają się do autofagosomu.
Autofagosom ulega fuzji z lizosomami, tworząc
autolizosom.

b.

TLR-7 sygnalizuje w infekcjach wirusowych
syntezę interferonu typu 1

c.

Antygeny endogenne (wirusowe i bakteryjne)
oraz własne są pochłaniane przez autofagosomy,
które ulegają fuzji z MHC class II-containing late
endosome (MHCIICs). Następnie, antygeny te są
nakładane na MHC w celu prezentacji ich
limfocytom T

4

Autofagia jest nieswoistym oraz swoistym mechanizmem

obrony immunologicznej przed patogenami

wewnątrzkomórkowymi

5

6

Przykłady obróbki różnych patogenów



Groupa Streptokoków A w autofagosomie.



Mycobacterium bovis bacillus Calmette–Guérin
(BCG) obecna w mykobakterialnym
autofaagosomie (MAP), który ulega fuzji z
ciałem wielowodniczkowym (multivesicular
body) (MVB).



Wirion wirusa Herpes simplex virus type I
(HSV-1) oltoczony błoną izolacyjną, (panel
lewy), pochłonięty wewnątrz autofagosomu
(panel środkowy) oraz zdegradowany w
autolizosomie (panel prawy).

7

8

Tworzenie się autolizosomu

9

Tworzenie się amfisomu i autolizosomu

10

Endosom ma związek z endocytozą, autofagosom z

autofagią. Obie drogi się łączą w autolizosomie

11

Mikrofagia, makrofagia, endocytoza

12

13

14

15

16

17

Różne aspekty odporności przeciw

wirusowej w związku z autofagią



Odporność nabyta : endogenne białka wirusowe z
autofagosomu są nakładane na MHC klasy II



Kooperacja : autofagosomy z antygenami wirusowymi
łączą się albo z lizosomami, w których cząsteczki wirusowe
ulegają zniszczeniu albo z endosomami zawierającymi TLR-7.
TLR-7 aktywuje produkcję interferonu typu 1.Wirus HSV-1
hamuje tworzenie fagoforu i fagosomu.



Supresja: jeśli antygeny wirusowe zetkną się w
autofagosomie z receptorami TLR-3,7,9 to wiążąc się z nimi
aktywują szlak produkcji IL-1, zaś hamują wydzielanie
interferonu typu 1

18

Różne aspekty odporności przeciw

wirusowej w związku z autofagią



Utylizacja autofagowej maszynerii: wirusy Polio
wykorzystują podwójną błonę autofagosomalną do przejścia
przez cytoplazmę i uwolnienie się z komórki na zewnątrz.



Wirusy HCV poprzez białka UPR hamują fuzję
autofagosomu z lizosomem. Ponadto, wykorzystują błonę
izolacyjną do utworzenia pęcherzyków, w których aktywnie
replikują.

19

20

Makroautofagia odgrywa rolę w obróbce antygenu
prezentowanego na MHC II klasy.

Peptydy z makroautofagii są generowane w systemie
autofagosom-

lizosomalnym. Antygeny zewnątrzkomórkowe są

pobierane przez ednocytozę/fagocytozę do przedziału
endosomalnego i degradowane przez lizosomalne proteazy.
Następnie, oba typy zdegradowanych cząsteczek przechodzą do
„late endosomal MHC class II-loading compartments (MIICs)”.
Dalszy ich los jest taki jak w przypadku klasycznej obróbki
antygenów w kontekście MHC II klasy.

Oprócz dobrze znanej klasycznej drogi obróbki
antygenów egzogennych

(extracellular antigen)

,

obecnie uważa się, że znaczna część ligandów MHC II
pochodzi ze

szlaku autofagowego.

Autofagia i fagocytoza „spotykają się” na etapie
tworzenia amfizomu

.

21

Patogeny unikają szlaku autofagowego

22

Herpesviruses

kodują inhibitory tworzenia autofagosomu

picornaviruses

i

coronaviruses

hamują fuzję autofagosomów

z lizosomami i replikują na błonach autofagosomalnych

Streptokokki grupy A

mimo, że uciekaj z endosomu (w

trakcie endocytozy) to jednak są degradowane na drodze
makroautofagi.

Shigella

flexneri

nie wchodzi do autofagosomu.

Brucella

abortus

and

Legionella pneumophila

blokują fuzję

autophagosom-

lysosom i replikują w pecherzykach

autofagowych.

Toxoplasma gondii

and

Mycobacterium tuberculosis

wykorzystują fagosomy jako nisze replikacyjne co
uniemożliwia makroautofagię

23

24

Autofagia dostarcza antygenów dla MHC II klasy.

LAMP-2a

(the transporter associated with

chaperone-mediated autophagy) (

odpowiedniki

HLA-DM

) transportują antygeny do układu MHCIICs,

z którego antygen jest przeniesiony na MHC II klasy.
Rozpoznany przez TCR komórki TH aktywuje ją.
Aktywowane TH wzmagają makroautofagię i fuzję
autofagosomu z lizosomem poprzez interferon typu
II (IFN-

γ) i członków rodziny TNF ( TNF, TRAIL, and

CD40L).

Komórki TH2 są wrażliwe na śmierć drogą
makroautofagii.

25

Klasyczna prezentacja peptydów

26

Prezentacja krzyżowa

Jest nieklasyczną prezentacją przez MHC I

klasy, podczas gdy nieklasyczna prezentacja

na MHC II klasy jest wynikiem

makroautofagii

27

28

Choroba Crohna jest związana z mutacją białka ATG16L1.

Defekt ten powoduje destabilizację autofagosomu i

lizosomów, uniemożliwiając pozbycie się patogenów

29

Odporność przeciw mykobakteriom



M. tuberculosis



M. leprae



M. avium (w zaawansowanej infekcji
wirusem HIV)



M. bovis (w zaawansowanej infekcji
wirusem HIV)

30

Bakterie te zakażają monocyty i makrofagi.

Bakterie wykazują szereg zdolności wymykania się spod

kontroli układu immunologicznego. Należą do nich:



hamowanie autofagi



wydzielając amoniak hamują zakwaszenie fagolizosomu i nie
dochodzi do aktywacji enzymów hydrolitycznych



blokowanie efektów INF



blokowanie indukcji białek szoku cieplnego HSP itd

W wyniku tego bakteria przedostaje się do cytoplazmy i

może przetrwać w niej w stanie utajonym przez wiele lat

31



LAM -lipoarabinomann jest składnikiem

powierzchni komórkowej ważnym w rozpoznawaniu
bakterii przez cząsteczki CD



Białka HSP 65 i HSP 70 - podobnie rozpoznawane

przez cząsteczki CD



Białka tuberkulinowe są rozpoznawane przez

klasyczne MHC I oraz II klasy

Antygeny prątków

32

Figure 11-15

Początkowo prątki są wiązane do makrofagów
poprzez receptory C3R w późniejszej fazie już
aktywowane makrofagi wykorzystują receptory
TLR-2 TLR-4 TLR-

9 w wiązaniu prątków. Ligacja

poprzez TLR indukuje syntezę IL12 oraz NO. TH
wydzielają INFγ aby stymulować makrofagi.
INF

γ rekrutuje nowe makrofagi, które tworzą

ziarniniak

33

Figure 8-42

34

Komórki aktywowane przez bakterie rezydujące

w fagocytach

35

Przebieg gruźlicy



Wobec strategii obronnej prątków
gruźlicy, choroba ta przybiera charakter
przewlekły

36

zakażenia prątkiem gruźlicy

Zaburzenie równowagi między układami TH1/TH2 na

korzyść TH2 może wywołać groźniejszy przebieg

gruźlicy gdyż:



niezbędny dla wzbudzenia odpowiedzi TH1 - IFN
jest produkowany w niewystarczającej ilości

l

przy niedoborze IFN tworzą się w płucach
ziarniniaki eozynofilowe, dochodzi do koncentracji

IL5 w tym narządzie oraz gromadzi się tam IgE

l

przewaga cytokin TH2 uaktywnia proces apoptozy -

szczególnie komórek TH1 oraz makrofagów

l

Jest to postać niekorzystna choroby

37

zakażenia prątkiem gruźlicy

Cechą wczesnej gruźlicy jest intensywna apoptoza i

nekroza zakażonych makrofagów.

Apoptoza wiąże się z zabiciem prątków podczas gdy

nekroza z ich uwolnienieniem do jam ciała i
krwiobiegu.

Nekroza wewnątrz ziarniniaka przyczynia się do

powstania martwicy serowatej.

38

zakażenia prątkiem trądu



Spolaryzowana

odpowiedź TH1, zależna

od INF , wiąże się z
postacią

tuberkuloidalną

, o

lepszym rokowaniu. W

chorobie tej zmiany

patologiczne zajmują

ograniczony obszar i są

odseparowane od

zdrowych tkanek



Spolaryzowana

odpowiedź TH2,

zależna od IL4,

wiąże się z

gorzej rokującą,

postacią

lepromatyczną

39

Figure 11-6

40

Zakażenie mykobakteriami w infekcji wirusem HIV
następuje gdy obniża się liczba komórek TCD4+

M. tuberculosis

M. avium

CD4+

250-500/mm

3

100/mm

3

M. bovis

41

Zakażenie mykobakteriami w infekcji

wirusem HIV



M. tuberculosis



TNF

transaktywuje

wirusa HIV



gruźlica poza płucna np.
oponowa często
prosówka



M. Avium



zakażenie drogą
pokarmową



gruźlica rozsiana, bez
ziarniniaków



wysoki poziom

TNF

-

gorączka i kacheksja

42

Infekcje Chlamydia pneumoniae (zapalenie płuc) są

powszechne i ciężkie ze względu na to,że indukują one

silny stan zapalny

EB ciałko elementarne
RB ciałko siateczkowate

Ciałko
podstawowe

Ciałko siateczkowate

Ciałko siateczkowate

Ciałko
podstawowe

43

Jako ludzki patogen Chp została

zidentyfikowana w 1983 roku,

44

Chp pneumoniae

Chp trachomatis

45

Ostre infekcje wywoływane przez Chp



Zapalenie płuc, oskrzeli, gardła, zatok, wsierdzia, mięśnia
sercowego, mózgu



Przewlekłe infekcje są wynikiem faktu, że bakteria ta jest
bezwzględnym patogenem wewnątrzkomórkowym – nie
może żyć poza komórkami gospodarza i nie dosięgają ją
immunologiczne mechanizmy obronne

przewlekłe infekcje są najczęstszą formą infekcji

wywoływanych przez Chp

46

Odsetek populacji zakażonej

Chpt

47

Odsetek zapalenia płuc

TW 183 AR39 = TWAR =synonim Chlamydia pneumoniae
(1989 rok)

48

Chlamydia pneumoniae w przewlekłych chorobach



Badania ostatniego dziesięciolecia wykazały rolę tej

bakterii w innych chorobach:



Astmie i przewlekłej obturacyjnej chorobie płuc



Chorobie Alzheimera



Chorobie niedokrwiennej serca



Chorobach układu sercowo-naczyniowego



Stwardnieniu rozsianym



Reumatoidalnym zapaleniu stawów



49

Mechanizmy odpowiedzi immunologicznej

przeciw

Chlamydii

W odpowiedzi przeciw chlamydii najważniejsze
są komórki TH1 oraz TC CD8+ .

Wśród limfocytów T znajdowanych w ognisku
infekcji przeważają komórki TH1 rozpoznające
antygeny Chp:

HSP10, HSP60, MOMP

Podobną specyficzność wykazują komórki TC
CD8+

50

Limfocyty T cytotoksyczne

Komórki CD8+
specyficzne wobec
Hsp 60 Chlamydii
Pneumoniae u
zakażonego i nie
zakażonego

51

Jak infekcja przez Chlamydia pneumoniae

mogłaby przyczyniać się do CHNS



1988 – u chorych z CHNS



1992 - u chorych z zawałem jest

podniesiony poziom IgA anty-Chp oraz LPS

bakteryjnego we krwi



W naczyniach zmienionych miażdżycowo u

50-90% badanych wykrywa się obecność

Chp zaś w zdrowych naczyniach tylko w

5%



W

5-letniej

obserwacji

najsilniejsze

zagrożenie pojawienia się nowych blaszek

miażdżycowych tętnicy szyjnej było u

chorych zakażonych Chp

52

Leczenie antybiotykami jest trudne gdyż
muszą one osiągnąć wysokie stężenie
wewnątrzkomórkowe i wykazywać długi
okres działania
Antybiotyki pierwszej linii: erytromycyna,
tetracykliny i doxycyklina
Drugiego rzutu: azytromycyna i
klaritromycyna

53

Wpływ azytromycyny na infekcję komórek

Hep in vitro

leczone

nie
leczone

54

EB oraz RB w zakażonej komórce

Komórka zakażona traktowana IFN

Inkluzje białka Hsp60 przed i po działaniu

IFN

γ in vitro

55

Znaczenie infekcji dla przebiegu astmy



W astmie Chp może zaostrzać objawy a

nawet u dorosłych ją inicjować



Wykazano u dzieci z astmą 33%

pozytywnych przypadków obecności

bakterii w BAL (bronchoalveolar lavage =

popłuczyny z drzewa oskrzelowego), zaś

u 67% dzieci wykrywano obecność

bakterii metodą PCR (DNA)



U około 40% chorych z astmą wykazano

specyficzne przeciwciała IgE przeciw Chp

56

Wpływ
levofloxacyny
na tkankę
płucną
zakażoną
chlamydią

57

W stanach przewlekłych chlamydia działa anty-

apoptotycznie

W stanach ostrych chlamydia działa pro-

apoptotycznie

58

neutralnie

anty-apoptotycznie

pro-apoptotycznie

59

Model pro-miażdżycowego działania

chlamydii pneumoniae

60

Jak infekcja przez Chlamydia pneumoniae

mogłaby przyczyniać się do CHNS



Rezerwuarem

CHp

są makrofagi oraz

komórki śródbłonka



Osiadłe w naczyniach makrofagi pod

wpływem zakażenia

Chp

przekształcają się

w komórki piankowate, są pobudzone przez

LPS Chlamydii do gromadzenia cholesterolu

61

62

Udział chlamydii pneumoniae w indukcji

miażdżycy



Makrofagi płucne pochłaniają ciałka podstawowe chlamydii. Ciałka
podstawowe różnicują się w siateczkowate. Krążące monocyty
zakażają się, różnicują w makrofagi, które rozsiewają bakterie.



W wyniku zakażenia na makrofagach pojawiają się cząsteczki
adhezyjne. Monocyty przylegają do śródbłonka, który też się
zakaża i nabywa cząsteczki adhezyjne i migrują do błony
środkowej (intimy).



Makrofagi zwiększają wchłanianie cząsteczek LDL, który ulega
utlenieniu. Makrofagi zamieniają się w komórki piankowe.
Makrofagi zakażają komórki mięśniowe gładkie, które proliferują.
Tworzy się blaszka miażdżycowa.



Zakażone komórki śródbłonka uwalniają czynnik tkankowy tissue
factor (TF). Makrofagi produkują matriks metaloproteinazy
(MMP) co prowadzi do destabilizacji blaszki miażdżycowej i
tworzenia zakrzepu

63