Podstawy Immunologii, A Kaczorowska (skrypt UG)

PODSTAWY

IMMUNOLOGII

Anna-Karina Kaczorowska

Uniwersytet Gdański

Katedra Mikrobiologii

www.microbiology.univ.gda.pl

1. Naturalne bariery ochronne - wrodzona odporność nieswoista.

(2 godz.)

2. Odporność czynna i bierna, komórki uczestniczące w reakcjach
immunologicznych oraz ich receptory.

(1 godz.)

3. Układ dopełniacza.

(1 godz.)

4. Odporność swoista typu humoralnego.

(1 godz.)

5. Budowa i właściwości przeciwciał.

(1 godz.)

6. Reakcje immunologiczne wykorzystywane w diagnostyce.

(1 godz.)

7. Powstawanie oraz zastosowania przeciwciał monoklonalnych.

(1 godz.)

8. Odporność swoista typu komórkowego, reakcje cytotoksyczne.

(1 godz.)

9. Prezentacja antygenów, główny układ zgodności tkankowej u człowieka.

(1 godz.)

10. Superantygeny.

(1 godz.)

11. Typy szczepionek przeciwwirusowych i przeciwbakteryjnych.
Obowiązkowe i zalecane szczepienia w Polsce.

(2 godz.)

12. Cytokiny pro- i przeciwzapalne. Wstrząs septyczny.

(1 godz.)

13. Alergia, odczyny polekowe, konflikt serologiczny - przykłady reakcji
nadwrażliwości.

(1 godz.)

PODSTAWY IMMUNOLOGII

Plan wykładów

Forma zaliczenia: TEST

MATERIAŁY do nauki:

wykłady

ksero przezroczystek w bibliotece albo w internecie w postaci plików pdf

zagadnienia szczegółowe

(Pomoc w przygotowaniu do egzaminu)

wywieszone na tablicy przy sali ćwiczeń z mikrobiologii i w internecie

internet

Informacje dotyczące przedmiotu (wykłady w formacie pdf oraz ogłoszenia: terminy
egzaminu, wyniki egzaminu itp.) znajdują się na stronie Katedry Mikrobiologii pod
adresem

http://www.microbiology.univ.gda.pl

pod hasłem „kursy”

podręczniki z immunologii

• Gołąb J, Jakóbisiak M, Lasek W.: Immunologia. PWN. Warszawa 2002, wyd. IV
(zmienione)

•

Mackiewicz S.: Immunologia. PZWL. Warszawa 1991, wyd. II. (rozdziały: 6 -

reakcje antygen-przeciwciało; 18 - nadwrażliwość)

•

Lydyard PM, Whealan A, Fanger MW. Immunologia z serii Krótkie wykłady . PWN.

Warszwa 2001

• Roitt I, Brostoff J, Male D. Immunologia. PZWL i Wyd. Medyczne Słotwiński Verlag
2000, wyd. II
• Staines, N., Brostoff, J., James, K.: Wprowadzenie do immunologii. Urban&
Partner. Wrocław 1996.
• Janeway CA, Travers P, Walport M, Shlomchik M. Immunobiology. New York and
London: Garland Publishing; c2001. 5th ed. – książka w sieci w Public Medline -
Bookshelf

UKŁAD IMMUNOLOGICZNY - KOSZTOWNA

INWESTYCJA

Układ immunologiczny jako „organizacja obronna”
1. Ma za zadanie selektywne niszczenie wroga.
2. Jest rozbudowana i złożona.
3. Jej utrzymanie dużo kosztuje.
4. Jest rozrzutna.
5. Odrębne pododdziały wykonują te same czynności.
6. Działa opieszale.
7. Jest przygotowana na zdarzenia, które nigdy nie nastąpią.
8. Walczy z dzisiejszymi zagrożeniami przy pomocy

wczorajszych środków.
9. Podatna na korupcję.
10. Może zniszczyć to, co ma chronić.

Peter Parham, Nature 344:709, 1990

ODPORNOŚĆ

NIESWOISTA

WRODZONA

SWOISTA

NABYTA

wobec określonego

ANTYGENU

SZTUCZNIE

NATURALNIE

czynna

bierna

po podaniu

szczepionki

po podaniu
swoistych
przeciwciał

czynna

bierna

na skutek
naturalnego
kontaktu z
antygenem

Rozwija się

Nabyta

dzięki
przeciwciałom
matki

- zdolnym do
przekroczenia łożyska

- obecnym w siarze
i mleku

skóra: suche środowisko, pH 3-5 (kwas mlekowy, kwasy tłuszczowe wydzielane przez

gruczołu łojowe)

niskie pH soku żołądkowego (kwas solny)

niskie pH wydzieliny pochwy (kwas mlekowy, pałeczki Döderleina - beztlenowe

bakterie Lactobacillus acidophilus)

mechaniczne usuwanie mikroorganizmów (ruch rzęsek, przemywanie powierzchni

nabłonków wydzielinami śluzowo-surowiczymi - mucyna, kichanie, odkrztuszanie, ruchy
perystaltyczne, złuszczanie komórek nabłonkowych)

substancje bakteriobójcze i bakteriostatyczne w wydzielinach śluzowo-

surowiczych

•

lizozym (muramidaza) - enzym trawi peptydoglikan

•

spermina (nasienie)

•

laktoferyna, transferyna - wiążą jony Fe

•

defensyny - antybiotyki peptydowe (uszkadzają błonę komórkową bakterii)

naturalna flora bakteryjna

oraz wydzielane przez nią substancje

NIESWOISTE MECHANIZMY OBRONNE

PIERWSZA LINIA OBRONY

UWAGA na ANTYBIOTYKI !
nadmierne stosowanie antybiotyków
może doprowadzić do wyjałowienia
organizmu, a w następstwie do zakażeń

• Candida albicans – kandydoza

• Clostridium difficile (5% nosicieli) –
rzekomobłoniaste zapalenie jelit

Jama ustna,
gardło

Jama nosowa

U zdrowego człowieka:

Wszystkie narządy wewnętrzne,
krew, płyny śródtkankowe, płyn
rdzeniowo-mózgowy, mocz
(pobrany bezpośrednio z pęcherza)
są jałowe!

Jelito
cienkie

Pochwa

Ucho

Spojówka

Żołądek

Skóra

Cewka

moczowa

Jelito grube

DRUGA LINIA OBRONY

NIESWOISTE MECHANIZMY OBRONNE

fagocyty

- komórki zdolne do fagocytozy i zabijania „intruzów”:

neutrofile

makrofagi - tworzą układ jednojądrzastych komórek żernych

(MPS - mononuclear phagocytic system)

makrofagi mikrogleju

makrofagi pęcherzyków

płucnych

komórki Kupfera - makrofagi

zatok wątrobowych

makrofagi

śledziony

monocyty krwi

obwodowej

makrofagi węzłów

chłonnych

makrofagi szpiku

makrofagi węzłów chłonnych

makrofagi mezangium nerek

Reakcja zapalna

Gorączka

Układ białek dopełniacza,

białka ostrej fazy, interferony

Białka ostrej fazy

Grupa białek syntetyzowanych przez hepatocyty
pod wpływem cytokin: IL -6 lub IL-1, TNF

• białko c-reaktywne (CRP, C-reactive protein)
• amyloid A surowicy
• fibrynogen
• białko wiążące mannozę (MBL) i inne składniki
dopełniacza
Poziom CRP oraz amyloidu A pod wpływem IL-6
może wzrosnąć nawet tysiąckrotnie!

MAKROFAGI

• wywodzą się z linii mieloidalnej, wykształcają się
z monocytów, które opuściły łożysko naczyniowe

• w tkankach żyją około 2- 3 miesięcy

• mają zdolności fagocytarne

• mogą zabijać mikroorganizmy lub zakażone komórki

• są odpowiedzialne za usuwanie martwych komórek

MONOCYTY

• wywodzą się z linii mieloidalnej

• obecne są we krwi

• mają zdolności fagocytarne

• wraz z makrofagami tworzą jednojadrzasty układ
komórek żernych

NEUTROFILE

• wywodzą się z linii mieloidalnej

• niewielka część populacji neutrofilów krąży we
krwi, większość wędruje do tkanek

• w tkankach żyją krótko: 1-2 dni , następnie ulegają
apoptozie

• mają wybitne zdolności fagocytarne;

w ciągu kilku minut jedna komórka może sfagocytować
kilkanaście bakterii

• zabijają drobnoustroje szybko i efektywnie;

zawierają ziarnistości (ziarna pierwotne i wtórne) wypełnione
substancjami bakteriobójczymi oraz enzymami, które katalizują
powstanie reaktywnych form tlenu, reaktywnych form azotu lub
toksycznych halogenków. Po wchłonięciu drobnoustroju
wewnątrz komórek, w obrębie pęcherzyków następuje
degranulacja ziarnistości.
(„Jeśli intruz jest nie do połknięcia”, degranulacja następuje na
zewnątrz komórki, mechanizm ten może prowadzić także do
uszkodzenia tkanek gospodarza)

Ziarna pierwotne

Ziarna wtórne

fagosom

fagolizosom

Azurofilne

lizozym
defensyny
katepsyny
elastaza
sjalidaza
mieloperoksydaza

Swoiste

lizozym
kolagenaza
żelatynaza
laktoferyna
aktywator
plazminogenu
białko wiążące
witaminę B

properdyna

Ziarna pierwotne rozwijają się jako pierwsze
podczas rozwoju komórki, stąd ich nazwa.

Ziarnistości zawierające
substancje zabijające
drobnoustroje

ETAPY FAGOCYTOZY

Fagocytoza zachodzi szybciej,
jeśli cząstka jest opłaszczona
przez białka zwane opsoninami
-„przeznaczona na pożarcie’

Do OPSONIN należą:

•

fibronektyna

•

niektóre białka dopełniacza oraz ich fragmenty
powstające w wyniku proteolitycznej degradacji:
C3b, iC3b, C4b

•

immunoglobulina G

•

białko C-reaktywne

•

kolektyny

- białka surfaktantu płucnego A i D
- białko wiążące mannozę

Komórki żerne na swojej powierzchni zawierają
receptory dla opsonin

Ilja Miecznikow

odkrył zjawisko fagocytozy

Nagroda Nobla w 1908 r.

bakteria

fagosom

lizosom

fagolizosom

Makrofag fagocytuje
w wątrobie dwa erytrocyty

Makrofagi - Koń Trojański

Niektóre bakterie przeżywają wewnątrz
makrofagów

• Bacillus anthracis
• Mycobacterium tuberculosis, M. leprae
• Neisseria gonorrhoeae
• Listeria monocytogenes
• Salmonella typhi
• Shigella sp.
• Legionella pneumophila
• Francisella tularensis

DRUGA LINIA OBRONY czasem zawodzi .....

NIESWOISTE MECHANIZMY OBRONNE

Ziarniniaki

• gruzełkowate zmiany, które powstają w przypadku zakażeń
prątkami gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis) oraz trądu
(Mycobacterium leprae)

• niezdolne do zniszczenia wewnątrzkomórkowych bakterii
makrofagi zostają „odizolowane” od reszty organizmu przez
inne makrofagi pobudzone cytokinami wydzielanymi przez
limfocyty T

• pobudzone makrofagi wydzielają enzymy lityczne, które mają
zniszczyć zakażone komórki, lecz niszczą także sąsiednie
tkanki prowadząc do martwicy

Limfocyty T

Komórka wielojądrzasta olbrzymia

Prątki gruźlicy

Komórki nabłonkowate

(to są makrofagi, ale przypominają
wyglądem komórki nabłonka)

Pobudzone makrofagi

http://www.eastman.ucl.ac.uk/cal/ulcerspath/
diseases/tuberculosis.htm

TRZECIA LINIA OBRONY

Układ limfatyczny

SWOISTE MECHANIZMY OBRONNE

tkanka limfatyczna związana ze skórą (SALT)

tkanka limfatyczna związana z nabłonkami (MALT)

limfocyty B

limfocyty T

komórki NK (natural killer, urodzony zabójca)

komórki NKT (natural killer T cells)

komórki LAK (lymphokine activated killer cells)

UKŁAD ODPORNOŚCI

CENTRALNE NARZĄDY

LIMFATYCZNE

OBWODOWE NARZĄDY

LIMFATYCZNE

grudki limfatyczne

skupiska komórek rozmieszczone
w strategicznych miejscach ciała -
w sąsiedztwie nabłonków (MALT)
wyściełających drogi oddechowe,
pokarmowe i moczowo-płciowe

grasica

szpik kostny

migdałki

śledziona

węzły chłonne

tkanka limfatyczna związana
ze skórą (SALT)

Tutaj następuje spotkanie
limfocytów z antygenami.

Te klony limfocytów, które
rozpoznały antygen
zaczynają się intensywnie
dzielić.

Tutaj następuje wytwarzanie
i dojrzewanie limfocytów.

Limfocyty zdolne do rozpoznania
własnych antygenów są „zmuszane
do samobójstwa” lub „usypiane”
(apoptoza lub anergia).

LIMFOCYTY

• stanowią od 20 do 40% wszystkich białych krwinek ludzkiego ciała

• jako jedyne spośród wszystkich komórek, nieustannie krążą po całym organizmie (w
sposób zorganizowany), opuszczają łożysko naczyniowe, wędrują do tkanek, by
następnie znów powrócić do węzłów limfatycznych

• zasadniczo można wyróżnić 3 typy limfocytów:

limfocyty null, określane także jako komórki NK

(natural killer cells)

powstają w szpiku kostnym, nie posiadają na swojej powierzchni cząsteczek swoiście wiążących
antygen

limfocyty B

powstają i dojrzewają w szpiku kostnym, u ptaków dojrzewają w kaletce Fabrycjusza (bursa Fabricii),
posiadają na swojej powierzchni cząsteczki rozpoznające swoisty antygen

limfocyty T

powstają w szpiku kostnym, lecz dojrzewają w grasicy (thymus), posiadają na swojej powierzchni
cząsteczki rozpoznające swoisty antygen

• limfocyty dziewicze (näive) - to te limfocyty B lub T, które nie zetknęły się jeszcze
ze swoistym antygenem. (Jeśli go nie spotkają, to zwykle żyją dość krótko.)

• limfocyty T i B, aby zadziałać muszą się znaleźć w stanie pobudzenia - stają się
wówczas komórkami efektorowymi, (które wytwarzają przeciwciała lub niszczą
zakażone komórki) lub przekształcają w komórki pamięci

Plazmocyt (komórka plazmatyczna)

- limfocyt B wytwarzający przeciwciała,
przykład komórki efektorowej

Szortkie reticulum endoplazmatyczne
(intensywna synteza immunoglobulin)

LIMFOCYTY

Krążą po całym organizmie

(w sposób zorganizowany)

Aby limfocyty mogły opuścić naczynia krwionośne, na powierzchni limfocytów oraz komórek śródbłonka
muszą być obecne określone cząsteczki adhezyjne

Centralne narządy

immunologiczne

Węzły chłonne

lub inne obwodowe narządy limfatyczne

Limfocyt dziewiczy

wędruje i wnika przez
żyłki z wysokim
śródbłonkiem do węzłów
limfatycznych

Tkanki

obwodowe

HEV

Rozpoznał

antygen

Nie rozpoznał

antygenu

Apoptoza

„Dopasowuje” receptor

swoistego dla antygenu

Dzieli się

Powstają:

limfocyty efektorowe

i limfocyty pamięci

Wędrują dalej

IgA

Komórki
plazmatyczne

HEV

Komórki

plazmatyczne

wędrują dalej do

śledziony i szpiku

W ciągu 1 s do pojedynczego węzła
wnika ~ 14 tys. komórek

Wykład – przezroczystki w poziomie

UKŁAD DOPEŁNIACZA

W 1894 r. Jules Bordet odkrył zjawisko bakteriolitycznej
aktywności surowicy.

Zdolności do wywoływania lizy przecinkowców cholery
nie wykazywała surowica podgrzana do temperatury 56°C
(pomimo, że surowica pochodziła od szczepionych zwierząt
i zawierała termostabilne przeciwciała swoiste wobec
przecinkowców).
Dodatek świeżej surowicy do zinaktywowanej surowicy przywracał
jej właściwości bakteriolityczne.

Jules Bordet

(Bordetella pertussis).

Nagroda Nobla w 1919 r.

występuje w surowicy wszystkich kręgowców

jest przykładem odporności nieswoistej

łączy wrodzone mechanizmy odporności nieswoistej

z odpornością swoistą

do układu dopełniacza należy

•

około 30 białek występujących w postaci

proenzymów

, które podlegają

kaskadowej aktywacji

aktywne enzymatycznie cząsteczki oznaczone są kreską np.

•

oraz białka regulatorowe

BIAŁKA dopełniacza:

•

C1(qrs), C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9

•

czynnik B, D, H , I, properdyna P

•

lektyna wiążące mannozę, MBL

(mannose binding lectin),

proteazy serynowe: MASP-1 MASP-2

(MBL associated serine proteases)

•

inhibitor C1 (C1-INH, serpina),
białko wiążące C4b, C4-BP

(C4-binding protein)

czynnik przyspieszający rozkład konwertaz, DAF

(decay accelerating factor)

•

receptor C1 (CR1), białko S (witronektyna)

C4b2a

C3bBb

Korzystna dla organizmu gospodarza:

•

opsonizacja (opłaszczenia komórek lub cząsteczek składowymi białek

dopełniacza ) ułatwia fagocytozę

•

chemotaksja i aktywacja komórek żernych

•

liza komórek bakteryjnych oraz zakażonych komórek gospodarza

•

usuwanie kompleksów immunologicznych

•

eliminacja komórek apoptotycznych

Szkodliwa dla gospodarza:

•

stan zapalny (przewlekły)

•

wstrząs anafilaktyczny

ROLA UKŁADU DOPEŁNIACZA

JAK AKTYWOWANY JEST UKŁAD DOPEŁNIACZA?

Konwertaza C3

Wszystkie drogi prowadzą do Rzymu,

a właściwie do utworzenia aktywnego kompleksu enzymatycznego konweratazy C3

Droga klasyczna

Droga alternatywna

Droga lektynowa

Kompleksy immunologicze
zawierające IgG lub IgM

Elementy strukturalne na
powierzchni drobnoustrojów

Elementy strukturalne
na powierzchni
drobnoustrojów
zawierające mannozę

Kompleksy immunologicze
zawierające IgA lub IgE

Elementy strukturalne na
powierzchni drobnoustrojów

C1q, C1r, C1s

C4
C2

B
D

MBL, fikoliny MASP-

1, MASP-2

C4
C2

C4b2a

C3bBb

lub

Konwertaza C5

C4b2a3b

lub

C3bBb3b

C5b

Wypływ elektrolitów
z komórki bakteryjnej

C5a

C3a

C4a

Cząsteczki
C4a, C3a, C5a

określane są mianem
anafilatoksyn,
mają silne działanie
chemotaktyczne wobec
neutrofilów i monocytów.

Pobudzają także komórki
tuczne i bazofile do
wydzielania mediatorów
zapalenia, a komórki żerne
do zwiększenia właściwości
fagocytarnych.

Kompleks atakujący
błonę

C5bC6C7C8C9

C2a

Zwiększa
przepuszczalność
naczyń krwionośnych

KOMPLEKS

IMMUNOLOGICZNY

MAŁE ROZPUSZCZALNE

KOMPLEKSY

roga

asycz

oga

tern

Czynnik I

DUŻE NIEROZPUSZCZALNE

KOMPLEKSY

ERYTROCYTY

Reakcje patogenne wywołane
przez odkładanie się
kompleksów w tkankach i
ścianach naczyń krwionośnych

Inne czynniki ?

DUŻE ROZPUSZCZALNE

KOMPLEKSY

Niski poziom CR1 na
erytrocytach

CR1 wiąże fragment C3b, C4b,
iC3b, i C4b

Obniżona aktywność
dopełniacza

KOMÓRKI ŻERNE

ŚLEDZIONY I WĄTROBY

W jaki sposób usuwane są z krążenia

kompleksy immunologiczne?

Antygen

Przeciwciała

Czynnik I

proteza trawiąca
C3b do iC3b

na swojej powierzchni posiadają receptor
CR3, który ma 10-krotnie większe
powinowactwo do

iC3b

ODCZYN WIĄZANIA DOPEŁNIACZA

• Pozwala wykryć w surowicy/ płynie rdzeniowo-mózgowym przeciwciała
skierowane przeciw określonemu antygenowi.

• Wykorzystuje aktywność cytolityczną dopełniacza wobec uczulonych erytrocytów
baranich

• Test przeprowadza się w dwóch etapach. Do surowicy pacjenta dodaje się:

1. Białka układu dopełniacza (

zwykle świnki morskiej

) i określony antygen

2. Przeciwciała przeciw erytrocytom baranim + erytrocyty baranie

• Odczyn dodatni = brak hemolizy na skutek związania białek dopełniacza =
świadczy o obecności przeciwciał w surowicy i pośrednio zakażeniu pacjenta

• Odczyn ujemny = hemoliza = pacjent nie jest zakażony

• Dawniej stosowany w diagnostyce kiły i innych chorób zakaźnych

Odczyn WR, Reakcja Wassermanna

Test wiązania dopełniacza stosowany w diagnostyce kiły
opracowany przez Augusta von Wassermanna.

Wykorzystuje reakcję krzyżową pomiędzy przeciwciałami
wytwarzanymi w wyniku zakażenia Treponema pallidum a
kardiolipiną (fosfolipid, izolowany z mięśnia sercowego wołu).

Obecnie tą nazwą określa się inne testy diagnostyczne
wykrywające zakażenie kiłą.

ODCZYN WIĄZANIA DOPEŁNIACZA

antygen A

Dopełniacz

Surowica
pacjenta

Erytrocyty
baranie

Przeciwciała
skierowane
przeciw
erytrocytom

Odczyn dodatni

Zawiera

przeciwciała

swoiste wobec antygenu A

Przeciwciała wiążą

antygen oraz dopełniacz

Nie dochodzi

do lizy erytrocytów

Nie zawiera przeciwciał

przeciw antygenowi A

Dopełniacz pozostaje

niezwiązany

Przeciwciała przeciw RBC

wiążą dopełniacz. Hemoliza

Odczyn ujemny

Surowica

pacjenta

Antygen A

Dopełniacz

Erytrocyty
baranie

Przeciwciała
skierowane
przeciw
erytrocytom

ACP - alternative complement pathway
(alternatywna droga aktywacji dopełniacza)

LCP - lectin complement pathway (lektynowa
droga aktywacji dopełniacza)

CCP - classic complement pathway
(klasyczna droga aktywacji
dopełniacza)

FILOGENETYCZNY ROZWÓJ

UKŁADU ODPORNOŚCI U ZWIERZĄT

Sunyar et al. (1998). Immunoloy Today

CO TO JEST ANTYGEN?

Antygen - to substancja/cząsteczka zdolna do wywołania swoistej odpowiedzi
immunologicznej.

Cechy jakie charakteryzują antygen:

• immunogenność - jest immunogenem

• zdolność do swoistego wiązania się z przeciwciałami lub receptorem TCR

Fragment antygenu, który swoiście wiąże się z z przeciwciałami lub receptorem TCR

określa się jako

EPITOP

DETERMINANTA ANTYGENOWA

Jeden antygen może zawierać kilka epitopów.

Region/ fragment przeciwciał lub TCR wiążący epitop to PARATOP

A N TYG EN + LIM FO C YT T

LIM FO C YTY

EFEK TO R O W E T

K O M Ó R K I

PA M IÊC I

A N TYG EN + LIM FO C YT B

LIM FO C YTY

EFEK TO R O W E B

K O M Ó R K I

PA M IÊC I

Nie wszystkie cząsteczki zdolne są do wywołania

odpowiedzi immunologicznej

Te cząsteczki które nie są immunogenne, choć mają właściwości antygenowe
określamy jako

HAPTENY

Do haptenów należą: hormony peptydowe, hormony sterydowe, niektóre leki (np.
penicylina, aspiryna, sulfonoamidy), sacharydy wchodzące w skład antygenów
somatycznych pałeczek Gram (-)

HAPTENY MOGĄ STAĆ SIĘ IMMUNOGENNE

PO ZWIĄZANIU Z BIAŁKIEM - NOŚNIKIEM

Doświadczenia Karla Landsteinera

Szczepił myszki

BSA

(albumina surowicy bydlęcej)

DNP

(niskocząsteczkowy związek

organiczny)

Konjugat

DNP

BSA

Obecność swoistych

przeciwciał

anty-BSA

Obecność swoistych

przeciwciał

anty-BSA

anty- DNP

BRAK swoistych

przeciwciał

nośnik

hapten

Zdolność haptenów do indukowania swoistej odpowiedzi humoralnej
po związaniu z nośnikiem wykorzystuje się do otrzymywania przeciwciał
skierowanych np. przeciw hormonom. Przeciwciała te stosuje się w testach
diagnostycznych (np. test ciążowy).

Związanie się haptenów z białkami organizmu np. białkami osocza może
prowadzić do reakcji nadwrażliwości (uczuleń).

Po szczepieniu zaobserwował

Karl Landsteiner

Nagroda Nobla w 1930 r.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE

NA IMMUNOGENNOŚĆ ANTYGENU

• „Obcość”

Cząsteczka musi być rozpoznawana
jako obca - „nie własna”.

Właściwości immunogenne antygenu są tym większe,
im bardziej odległy ewolucyjnie jest organizm,
z którego pochodzą

Wyjątek stanowią białka zachowywane
w toku ewolucji np. cytochrom C

• Wielkość cząsteczki

Najlepszymi immunogenami są cząsteczki,
które mają ok. 100 kDa

• Skład chemiczny oraz heterogenność

Najbardziej immunogenne są białka i polisacharydy

Syntetyczne homopolimery nie wykazują właściwości
immunogennych - są zbyt „nudne”, by zainteresować
sobą układ immunologiczny

• Możliwość degradacji - prezentacji

Zanim komórki żerne będą mogły zaprezentować
antygen limfocytom T, musi on zostać najpierw
zdegradowany.

Większość autoreaktywnych limfocytów
ulega apoptozie w miejscu dojrzewania.
W ten sposób w organizmie utrzymywany
jest stan tolerancji wobec własnych
cząsteczek.
Tym niemniej antygenami dla organizmu
mogą być jego własne składniki.

Zaburzenia tolerancji prowadzą do
autoagresji

Enzymy makrofagów degradują jedynie
polimery L- aminokwasów.

Polimery D-aminokwasów są słabymi
immunogenami. Tę właściwość bierze
się pod uwagę poszukując nowych
antybiotyków. Chodzi o to, by antybiotyki
nie wywoływały uczuleń.

cząsteczka

rozpoznawana wielkość cząsteczki

— Lys —Lys —Lys —Lys —Lys —Lys —

nie jest rozpoznawana

— Lys —Glu —Lys —Glu —Lys —Glu —

30 - 40 kDa

— Lys —Glu —Tyr —Lys —Glu —Tyr —

10 - 20 kDa

— Lys —Glu —Tyr —Phe —Lys —Glu —Tyr —Phe —

4 kDa

SKĄD WIADOMO, ŻE PRZECIWCIAŁA

TO IMMUNOGLOBULINY?

Z doświadczeń przeprowadzonych przez Tiseliusa i Kabata w 1939 r.

• Zaszczepili króliki owoalbuminą (albumina jaja kurzego)

• Pobrali od zaszczepionych królików surowicę
• Surowicę podzielili na dwie części

• pierwszą próbkę (

—

) rozdzielili elektroforetycznie

• do drugiej próbki (—) dodali owoalbuminę, oddzielili wytrącony precypitat,
a pozostałą część surowicy rozdzielili elektroforetycznie

• Porównali uzyskane elektroforogramy: frakcja gamma zawierała przeciwciała

Frakcja

zawiera głównie immunoglobuliny klasy G, przeciwciała innych klas obecne

są także we frakcjach

Absor

ban

Migracja w żelu

Próbka 1

Próbka 2

do której dodano owalbuminę
i oddzielono wytrącony
precypitat

łańcuch ciężki

łańcuch lekki

BUDOWA PRZECIWCIAŁ

Immunoglobuliny to glikoproteidy złożone z łańcuchów peptydowych połączonych
mostkami siarczkowymi (-S-S-).

W skład jednej cząsteczki wchodzą:

dwa łańcuchy lekkie - L (light)

25 kDa

i dwa łańcuchy ciężkie - H (heavy)

50-72 kDa

Cząsteczka immunoglobuliny

Traktowana

papainą

Traktowana

-merkaptoetanolem

Traktowana

pepsyną

Fragmenty Fc

Powstają dwa łańcuchy
lekkie i dwa łańcuchy ciężkie

Za określenie struktury
immunoglobulin
Rodney Porter i Gerald Edelman
otrzymali w 1972 r.
Nagrodę Nobla

Powstają dwa fragmenty Fab
i jeden fragment Fc

Powstaję jeden fragment
(Fab)

i poszatkowany

fragment Fc

Fab

(Fab)

Fab - fragment wiążący antygen

Fc - fragment krystalizujący

W obydwu łańcuchach wchodzących w skład cząsteczki immunoglobuliny
można wyróżnić część zmienną - V

(variable)

oraz część stałą C

(constant).

BUDOWA PRZECIWCIAŁ

Część zmienna przeciwciał odpowiedzialna jest za wiązanie się z antygenem.
Zawiera trzy rejony hiperzmienne, które decydują o swoistości wiązania określonego
epitopu.

Rejony te określa się jako CDR (complementarity determining regions).

CDR

rejony

hiperzmienne

Część stała łańcucha H zawiera 3 lub 4 domeny C, które odpowiedzialne są za
oddziaływanie cząsteczki immunoglobuliny z białkami dopełniacza i wiązanie się
przeciwciał z receptorami na powierzchni komórek.
Część stała łańcucha L zawiera 1 domenę C.

Schemat IgG

Schemat IgG; Kuby 1995. Immunology.

Rejon zawiasowy

pozwala cząsteczce przeciwciała
„wyginać fragmenty Fab w różne strony”
występuje u IgG, IgA, IgD

Na rysunkach przeciwciała
zwykle przedstawia się
w postaci litery

NADRODZINA CZĄSTECZEK

IMMUNOGLOBULINOPODOBNYCH

Immunoglobulina M

zakotwiczona w błonie

Receptor TCR
na limfocycie T

Heterodimer

Ig-

/ Ig-

Cząsteczki głównego układu

zgodności tkankowej MHC

Klasy I

Klasy II

Cząsteczki obecne na

powierzchni limfocytów T

CD4

CD8

Cząsteczki adhezji

międzykomórkowej

CD2

CD3

Receptor

poly-Ig

VCAM-1

ICAM-2

ICAM-1

LFA-3

Wszystkie te cząsteczki zawierają podobny/homologiczny motyw strukturalny -
domeną immunoglobulinową (niebieska pętla).

Kuby Immunology. 2002

Antygen

Immunoglobulina

wiązania wodorowe

wiązania jonowe

oddziaływania
hydrofobowe

oddziaływania
van der Waalsa

Oddziaływania zachodzące pomiędzy antygenem a przeciwciałami

ODZIAŁYWANIA ANTYGEN - PRZECIWCIAŁA

Antygen może być wiązany przez przeciwciała „lepiej lub gorzej”. O jakości wiązania
mówi powinowactwo oraz awidność.

Antygen A

Powinowactwo - siła wiązania pojedynczej determinanty przez miejsce wiążące
antygen przeciwciała

Immunoglobulina A

Immunoglobulina B

Immunoglobulina A
wiąże antygen A z większym powinowactwem
niż immunoglobulina B

Awidność - siła wiązania kilku epitopów

Walencja/ wartościowość - liczba determinant
antygenowych, które może związać jedna
cząsteczka przeciwciała.

Wartościowość przeciwciał

IgG, IgD, IgE 2

IgA

2, 4

IgM

REAKCJE KRZYŻOWE

Przeciwciała mogą reagować nie tylko z antygenem, który in vivo wywołał ich
powstanie, lecz także z innymi antygenami o podobnej strukturze (identyczny lub
podobny fragment epitopu).

Mówimy wówczas o reakcji krzyżowej.

Antygen A

Immunoglobulina

anty-A

Antygen B

Przeciwciała anty-A reagują krzyżowo z antygenem B.

Reakcje krzyżowe wykorzystywane są w diagnostyce.

Odczyn WR stosowany w diagnostyce kiły.

Reakcje krzyżowe wykorzystywane są w szczepionkach.

Szczepienie wirusem krowianki (E. Jenner) lub wirusem vaccinia chroni przed
zachorowaniem na ospę, którą wywołuje wirus variola.

Do szczepienia przeciw gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis) stosuje się atenuowany
szczep Mycobaterium bovis .

Reakcje krzyżowe uczestniczą w reakcjach autoimmunologicznych -

jeśli zdarzy się, że antygeny bakteryjne lub wirusowe mają podobne epitopy do białek
organizmu - zjawisko molekularnej mimikry.

• Przeciwciała przeciwko białku M paciorkowców reagują krzyżowo z białkami mięśnia
sercowego

• Przeciwciała przeciwko Campylobacter jejuni reagują krzyżowo ze składnikami
mieliny

• Przeciwciała przeciw bakteryjnym białkom szoku termicznego występują u chorych z
reaumatoidalnym zapaleniem stawów

POSZCZEGÓLNE DOMENY W OBRĘBIE CZĄSTECZKI

IMMUNOGLOBULINY PEŁNIĄ RÓŻNE FUNKCJE

V - variable - zmienne

C - constant - stały

2 +

Czerwonym kolorem zaznaczone są
mostki siarczkowe

Wiązanie antygenu

Wiązanie się z cząsteczką
C4 dopełniacza

Wiązanie się z cząsteczką
C1q dopełniacza

Wiązanie się z receptorem FcR

makrofagów i monocytów

neutrofilów

Funkcje domen immunoglobuliny G

KLASY PRZECIWCIAŁ

Wszystkie przeciwciała zawierają jeden z dwóch typów łańcucha lekkiego: kappa (

)

lub lambda (

W zależności od typu łańcucha ciężkiego wchodzącego w skład immunoglobuliny
wyróżniamy 5 klas przeciwciał.

IgG

Klasa

Typ łańcucha

ciężkiego

Podtyp łańcucha

ciężkiego

IgA

IgM

IgD

IgE

Klasa

immunoglobulin

IgG

IgM

IgA

IgE

Stężenie [mg/l]

w surowicy

w ślinie

we łzach

10 000

1 000

1 600

0,005

370

śladowe

200

śladowe

KLASY PRZECIWCIAŁ

IgG

• łańcuch ciężki zawiera trzy domeny stałe

• stanowi od 80% wszystkich przeciwciał surowicy

• istnieją 4 podklasy różniące się właściwościami
biologicznymi

• IgG1, IgG3 oraz IgG4 zdolne są do przekroczenia
bariery łożyska, dzięki receptorom Fc

R na

powierzchni komórek trofoblastu

• IgG1, IgG2 oraz IgG3 aktywują układ dopełniacza

• IgG1 oraz IgG3 wiążą się z wysokim
powinowactwem z FcR obecnym na powierzchni
komórek żernych - pośredniczą w opsonizacji

• uczestniczą we wtórnej odpowiedzi
immunologicznej

Fragment Fc IgG1, IgG2 oraz IgG4
wiąże się z białkiem A wytwarzanym
przez bakterie Staphylococcus aureus

Fragment Fc wszystkich podklas IgG
wiąże się z paciorkowcowym białkiem G.

Właściwości te wykorzystywane są w
testach diagnostycznych.

KLASY PRZECIWCIAŁ

IgM

• łańcuch ciężki zawiera cztery domeny stałe

• jest to pierwsza immunoglobulina syntetyzowana
w rozwoju osobniczym

• wraz z IgD obecna jest w błonie dojrzałych,
dziewiczych limfocytów B

• stanowi od 5 do 10% wszystkich przeciwciał
surowicy

• w surowicy występuje w postaci pentameru lub
heksameru połączonego łańcuchem J

• ze względu na wielkość z trudem dyfunduje;
występuje w niewielkim stężeniu w wydzielinach,
zdolna jest do transcytozy

Łańcuch J

• uczestniczy w odpowiedzi pierwotnej

• bardzo efektywnie aktywuje układ dopełniacza

Mostki siarczkowe

Łańcuchy węglowodanów

KLASY PRZECIWCIAŁ

IgA

• łańcuch ciężki zawiera trzy domeny stałe

• stanowi od 10 do 15% wszystkich przeciwciał
surowicy

• obecna jest we łzach, pocie, wydzielinach układu
pokarmowego, oddechowego i moczowo-
płciowego

• ze wszystkich immunoglobulin wytwarzana jest
przez organizm człowieka w największej ilości

• w surowicy (IgA

) oraz w przewodzie

pokarmowym (IgA

) występuje w postaci

monomerów

• podklasa IgA

jest oporna na działanie wielu

proteaz

• w wydzielinach śluzowo-surowiczych (sIgA) występuje w postaci dimerów, trimerów,
a nawet tetramerów połączonych łańcuchem J

• sIgA zawierają także fragment wydzielniczy, który chroni je przed działaniem
proteaz i który umożliwia im wędrówkę przez przez cytozol komórek nabłonków
śluzowych lub komórek wydzielniczych gruczołów łzowych, śluzowych lub mlecznych
na zewnątrz

Fragment wydzielniczy to fragment receptora, który wiąże IgA na powierzchni komórek nabłonkowych
lub gruczołowych

• zdolne są do transcytozy
• pełnią istotną rolę w odporności przeciw zakaźnej

Łańcuch J

Fragment wydzielniczy

Mostki siarczkowe

Łańcuchy węglowodanów

Mleko matki zawiera:

•

przeciwciała klasy A

zapobiegają adhezji bakterii do komórek nabłonka wyściełającego przewód pokarmowy dziecka

•

białko wiążące witaminę B

obniża poziom witaminy B

, niezbędnej do rozwoju drobnoustrojów

•

kwasy tłuszczowe

niszczą lipidowe otoczki niektórych wirusów

•

fibronektynę

jest opsoniną, zwiększa aktywność żerną makrofagów

•

czynniki wzrostu, hormony

stymulują dojrzewanie nabłonka wyściełającego przewód pokarmowy dziecka

•

interferon IFN-

zwiększa aktywność przeciwzakaźną

•

laktoferynę

wiąże jony Fe, niezbędne do rozwoju drobnoustrojów

•

lizozym

trawi peptydoglikan wchodzący w skład ściany komórkowej bakterii

•

mucyny i oligosacharydy

zapobiegają adhezji bakterii do komórek nabłonka wyściełającego przewód pokarmowy dziecka

Stanis³aw W yspiañski. M acierzyñstw o

Występowanie poszczególnych klas

immunoglobulin w organizmie

Klasa

immunoglobulin

IgG

IgM

IgA

IgE

Stężenie [mg/l]

w surowicy

w ślinie

we łzach

10 000

1 000

1 600

0,005

370

śladowe

200

śladowe

KLASY PRZECIWCIAŁ

IgD

IgE

• łańcuch ciężki zawiera trzy domeny stałe

• występuje w surowicy w postaci monomerów,
stanowi zaledwie 0,2% wszystkich przeciwciał
surowicy

• wraz z IgM obecna jest w błonie dojrzałych,
dziewiczych limfocytów B

• funkcja nie jest znana; prawdopodobnie
uczestniczy w aktywacji limfocytów B

• łańcuch ciężki zawiera cztery domeny stałe

• występuje w surowicy w bardzo niskim stężeniu,
w postaci monomeru

• IgE uczestniczą w reakcjach alergicznych
(reaginy)

• fragment Fc wiąże się z receptorem Fc

obecnym na powierzchni bazofilów i komórek
tucznych

Mostki siarczkowe

Łańcuchy węglowodanów

PRZECIWCIAŁA

MAJĄ WŁAŚCIWOŚCI IMMUNOGENNE

DETERMINANTY

IDIOTYPOWE

DETERMINANTY

IZOTYPOWE

DETERMINANTY

ALLOTYPOWE

Ludzkie

immunoglobuliny

Jeśli myszy zaszczepi się ludzkimi przeciwciałami, to w surowicy myszy
pojawią się przeciwciała skierowane przeciw ludzkim immunoglobulinom.

Przeciwciała te będą wykazywać swoistość wobec trzech typów

determinant:

Zlokalizowane są
w obrębie regionu
stałego C

Zlokalizowane są
w obrębie regionu
zmiennego V

DETERMINANTY ANTYGENOWE PRZECIWCIAŁ

DETERMINANTY IZOTYPOWE

• decydują o przynależności przeciwciała do danej klasy
lub podklasy

• identyczne w obrębie gatunku

tzn. Karolina, Tomek i Basia maja te same determinaty izotypowe na
swoich cząsteczkach IgG

DETERMINANTY ALLOTYPOWE

• identyczne u danego osobnika

różne allele tego samego genu (locus)

tzn. że IgG Karoliny i Tomka skierowane przeciw antygenowi A
będą się różniły determinantami allotypowymi

DETERMINANTY IDIOTYPOWE

• unikatowe dla danego klonu limfocytu B

jeden klon limfocytów B wytwarza cząsteczki przeciwciał
o identycznych determimantach idiotypowych

tzn. że IgG Karoliny powstające w odpowiedzi na antygen A,
wytwarzane przez różne klony limfocytów B będą się różniły
determinantami idiotypowymi

TESTY IMMUNOLOGICZNE

Istnieje wiele odmian testów immunologicznych;
• wszystkie polegają na zajściu reakcji wiązania się antygenu ze swoistymi
(rozpoznającymi go) przeciwciałami,
• różnią się natomiast sposobem wykrywania tej reakcji.

Testy immunologiczne pośrednie
wykrywają immunoglobuliny, które
uprzednio związały się ze swoistym
antygenem.

Opierają się one na na założeniu, że jeśli
organizm kręgowca zetknął się z konkretnym
antygenem, to w surowicy tego organizmu
będą się znajdywały swoiste wobec tego
antygenu przeciwciała. Ponieważ
immunoglobuliny jako takie mają właściwości
immunogenne (wywołują odpowiedź
immunologiczną), można uzyskać swoiste
przeciwciała skierowane wobec
immunoglobulin innego gatunku.

Charakteryzują się większą czułością, gdyż
wykorzystują naturalną zdolność układu
immunologicznego - amplifikację sygnału, jaki
dociera do układu immunologicznego w
postaci antygenu.

BEZPOŚREDNIE

POŚREDNIE

Testy immunologiczne bezpośrednie
wykrywają określony antygen przy pomocy
znakowanych przeciwciał.

Antygeny wirusowe czy bakteryjne występują jednak
często w ustroju w bardzo niewielkiej ilości, która
znalazła by się poniżej progu detekcji. Z tego względu
często stosuje się testy immunologiczne pośrednie
wykrywające immunoglobuliny, które uprzednio
związały się ze swoistym antygenem.

Aglutynacja
Hemaglutynacja
Precypitacja
Odczyn wiązania dopełniacza

Testy immunoenzymatyczne
Testy immunofluorescencyjne IFA
Testy radioimmunologiczne RIA

Ag + Ab

= WYNIK

Ag + Ab + Ab

= WYNIK

TESTY SEROLOGICZNE

REAKCJA PRECYPITACJI

Stężenie antygenu

Ilo

ść

spr

ecy

ych

ał

Nadmiar antygenu

Strefa równowagi

Nadmiar przeciwciał

Zachodzi pomiędzy przeciwciałami a rozpuszczalnym antygenem

np. białkiem, wyizolowanym polisacharydem bakterii itp.

Wszystkie testy przeprowadza się w obecności roztworu elektrolitów.

Precypitacja probówkowa

Przeciwciała

W miejscu wytrącania się kompleksów
immunologicznych pojawia się opalizujący
prążek

Rozpuszczalny
antygen

PRECYPITACJA W ŻELU

Reakcja dyfuzji radialnej wg Manciniego

• służy do ilościowej oceny antygenu

• przeciwciała unieruchomione są w żelu agarowym, antygen dyfunduje

Reakcja podwójnej dyfuzji wg Ouchterlony’ego

• dyfundują cząsteczki antygenu i przeciwciała

Miejsce naniesienia
roztworu antygenu

Pole
precypitacji

Miejsce naniesienia
roztworu antygenu

Miejsce naniesienia
roztworu przeciwciał

Pole

precypitacji

Pole precypitacji jest wprost proporcjonalne
do stężenia antygenu.

Znane stężenia antygenu

a b c

ęż

enie

antyge

średnica

Żel agarowy
zawierający określone
rozcieńczenie przeciwciał

24 h

REAKCJA PODWÓJNEJ DYFUZJI WG OUCHTERLONY’EGO

Pozwala określić czy badane antygeny zawierają identyczne, wspólne, czy też różne
determinanty antygenowe.

Przeciwciała swoiste wobec

określonego antygenu

Badany
antygen

Znany
antygen

B + C

Szybkość dyfuzji antygenu w żelu zależy od jego wielkości
(jest odwrotnie proporcjonalna do masy cząsteczki).

Łuk
precypitacji

Przeciwciała

anty-A

Antygeny zawierają różne
determinanty antygenowe

Antygeny zawierają identyczne

determinanty antygenowe

Przeciwciała

anty-A i anty-B

Antygeny zawierają wspólną

determinantę antygenową

A + B

anty-B

Przeciwciała

anty-A i anty-B

anty-B

Antygeny zawierają różne
determinanty antygenowe

Przeciwciała

anty-A, anty-B i anty-C

anty-B

anty-C

TESTY SEROLOGICZNE

AGLUTYNACJA

Najbardziej efektywnymi aglutyninami są IgM.
Aby doszło do porównywalnej aglutynacji antygenu z przeciwciałami IgG,
potrzeba 100 lub nawet 1000 razy więcej cząsteczek IgG.

Zachodzi pomiędzy przeciwciałami a upostaciowanym antygenem.
Reakcję można zaobserwować w postaci „kłaczków”.

Antygen może znajdować się na powierzchni komórek bakteryjnych, eukariotycznych
lub być związany z cząstkami lateksu.

Bakteria

Przeciwciała IgM wiążą się z epitopami
bakterii

NA CZYM POLEGA SEROTYPOWANIE?

Z różnych względów, wielu szczepów bakterii nie można rozróżnić na podstawie ich właściwości
metabolicznych np. zdolności do rozkładu określonych cukrów lub syntezy pewnych związków
chemicznych.

Do oznaczania tych szczepów wykorzystuje się zatem reakcje serologiczne, które pozwalają rozróżnić
bakterie na podstawie właściwości antygenowych ich struktur powierzchniowych: otoczki, rzęsek, fimbrii
i elementów ściany komórkowej (np. białko M paciorkowców, polisacharydy, kwasy lipotejchojowe,
białka błony zewnętrznej).

• W 1933 r. Rebecca Lancefield zaproponowała system klasyfikacji paciorkowców w oparciu o ich
przynależność do jednej z grup serologicznych (od A do V) i właściwości antygenowe. Klasyfikację tę
stosuje się do dziś.

• Istnieje ponad 80 serotypów bakterii Streptococcus pneumoniae
(zróżnicowanie polisacharydów otoczki).

• Na podstawie różnic w strukturze łańcucha O-swoistego
zidentyfikowano ponad kilka tysięcy serotypów u bakterii z rodzaju
Sallmonella

• Chorobotwórczy (enterokrwotoczny) szczep Escherichia coli, który
u małych dzieci może wywołać śmiertelne biegunki, określany jest
jako szczep E. coli O157:H7

Mówimy wówczas o określonym

serotypie

serowarze

(ang. serologic variant) lub

grupie serologicznej

, do której

należą identyfikowane bakterie.

Antygen H

Antygen K

Antygen O

Bakteria wg Moniki,
mojej, trzy i pół-letniej córeczki

Struktura otoczki
(niem. Kapsel )

Składnik LPS błony
zewnętrznej bakterii
G-ujemnych
(niem. ohne Hauch)

Struktura rzęski,

w obrębie haka

(niem. Hauch)

Lipopolisacharyd

Lipid A

Rdzeń
wielocukrowy

Łańcuch O-
swoisty

Ciałko podstawne

Hak

Włókno

publishing as Benjamin Cummings

HEMAGLUTYNACJA

Erytrocyty w roztworze soli fizjologicznej tworzą zawiesinę pojedynczych komórek -
nie zlepiają się. Powierzchnia jest erytrocytu naładowana ujemnie (ze względu na
obecność reszt kwasu sjalowego w błonie komórkowej) i otoczona warstwą kationów.

Erytrocyty, które stosuje się w testach aglutynacji specjalnie przygotowuje się: np.
traktuje się je kwasem taninowym, a następnie inkubuje z antygenem, który adsorbuje
się na ich powierzchni.

Erytrocyty opłaszczone antygem często nazywa się krwinkami „uczulonymi”.

Jeśli w badanej surowicy znajdują
się przeciwciała swoiste wobec tego
antygenu, dochodzi do aglutynacji
erytrocytów.

Jeśli badana surowica nie zawiera
przeciwciał swoistych wobec tego
antygenu, nie dochodzi do aglutynacji
erytrocytów.

krwinki
opadają
na dno

Testy wykorzystujące zjawisko hemaglutynacji:

• odczyn biernej hemaglutynacji

• test hamowania hemaglutynacji

• test Coombsa (odczyn antyglobulinowy)

stosuje się do oznaczania grupy Rh

http://vtpb-www.cvm.tamu.edu/vtpb/vet_micro/serology/titration/fig1.html

Odczyn biernej hemaglutynacji wykorzystuje się do określania miana
przeciwciał.

ODCZYN BIERNEJ HEMAGLUTYNACJI

Miano przeciwciał - rozcieńczenie, przy
jakim nastąpiła hemaglutynacja -
wynosi 1:80

1:20 1:40 1:80 1:160 1:320 K

aglutynacja

brak aglutynacji

Kolejne rozcieńczenia surowicy

Miano przeciwciał w surowicy
wyznacza dodatnia reakcja
antygen-przeciwciało uzyskana
z najwyższym rozcieńczeniem
surowicy

W przypadku niektórych chorób np. zakaźnych i autoimmunizacyjnych określenie
miana przeciwciał w surowicy może mieć wartość diagnostyczną!
Np. podwyższenie miana może wskazywać na aktywny proces chorobowy.

Obecnie do oznaczenia miana przeciwciała stosuje się inne, nowocześniejsze metody.

SEROKONWERSJA -

pojawienie się

w organizmie przeciwciał skierowanych
przeciwko określonemu antygenowi.

Zmiana statusu serologicznego osoby z
ujemnego do dodatniego.

Typowe dla zakażeń HIV, HBV.

Poziom
przeciwciał

czas

Poziom
detekcji

zakażenie

- - - - + + + +

Pacjent

seronegatywny

Pacjent

seropozytywny

TEST HAMOWANIA HEMAGLUTYNACJI

Białka niektórych wirusów mają zdolność do zlepiania erytrocytów.

Niektóre hemaglutyniny
wirusowe

• hemaglutynina wirusa
grypy

• hemaglutynina wirusa
odry, świnki i różyczki

erytrocyty

wirusy

aglutynacja erytrocytów

Właściwość ta nie ma nic wspólnego z reakcjami serologicznymi,
jest jednak wykorzystywana w diagnostyce - w teście hamowania
hemaglutynacji.

Erytrocyty przeciwciała wirusy

nie dochodzi do

neutralizujące wirusy

aglutynacji erytrocytów

AGLUTYNACJA KULECZEK LATEKSOWYCH

Komercyjne testy aglutynacji wykorzystują kuleczki lateksu opłaszczone
antygenem lub przeciwciałami.

Wykrywa w surowicy/ plwocinie/ wymazie
pacjenta obecność antygenu.

Kuleczki opłaszczone są przeciwciałami
swoistymi wobec wykrywanego
antygenu.

Wynik pozytywny: aglutynacja

Wynik negatywny: brak antygenu = brak
aglutynacji

lateks

antgen

Test aglutynacji bezpośredniej

Wykrywanie czynnika
reumatoidalnego w surowicy
pacjenta z podejrzeniem
reumatoidalnego zapalenia
stawów

Kuleczki lateksu opłaszczone są
przeciwciałami IgG
skierowanymi przeciw
czynnikowi reumatoidalnemu.

aglutynacja

brak aglutynacji

Wykrywa w surowicy/ plwocinie/ wymazie
pacjenta obecność swoistych przeciwciał.

Kuleczki opłaszczone są określonym
antygenem.

Wynik pozytywny: aglutynacja

Wynik negatywny: brak swoistych
przeciwciał = brak aglutynacji

Test aglutynacji pośredniej

wykorzystują przeciwciała znakowane barwnikami fluorescencyjnymi:

TESTY IMMUNOFLUORESCENCYJNE

CDC/Dr. William Cherry

Test immunoflurescencyjny. Bakterie Legionella pneumophila

Cząsteczki barwnika przyłączone są do cząsteczek immunoglobulin kowalencyjnie
(poprzez grupy aminowe lizyny).

FITC

izotiocyjanian tetrametylorodaminy,
po wzbudzeniu emituje kolor czerwony

TRITC

izotiocyjanian fluoresceiny,
po wzbudzeniu emituje kolor zielony

bakteria

przeciwciała znakowane
fluorescencyjnie

Wykrywa w surowicy/ plwocinie/ wymazie
pacjenta obecność antygenu/ bakterii.

Wynik pozytywny: fluorescencja

obserwowana pod mikroskopem
fluorescencyjnym

Wynik negatywny: brak antygenu = brak
fluorescencji

Test immunofluorescencyjny bezpośredni

TESTY IMMUNOFLUORESCENCYJNE

Wykrywa w surowicy/ plwocinie/ wymazie pacjenta przy pomocy znakowanych
fluorescencyjnie przeciwciał immunoglobuliny, które uprzednio związały się ze
swoistym antygenem.

Charakteryzują się większą czułością.

Wynik pozytywny: fluorescencja

obserwowana pod mikroskopem fluorescencyjnym

Wynik negatywny: brak przeciwciał = brak fluorescencji

Test immunofluorescencyjny pośredni

Diagnostyka kiły

Wykrywanie autoprzeciwciał

przeciwjądrowych

(układowe schorzenia autoimmunizacyjne)

Dodajemy surowicę pacjenta

www.primer.ru/std/gallery_std/ treponema.htm

Dodajemy przeciwciała

znakowane fluorescencyjnie

przepłukujemy

T. pallidum

Skrawek
tkanki

Krętek kiły

Jądro
komórkowe

https://courses.stu.qmul.ac.uk/smd/kb/pathology
/funmedpics/pathtes2.htm

ANA test

Jeśli pacjent
był/jest zakażony
kiła, obserwuje się
świecenie krętków

Przeciwciała

pacjenta

Przeciwciała

pacjenta

TESTY IMMUNOENZYMATYCZNE

wykorzystują reakcje enzymatyczne do uwidocznienia reakcji

immunologicznej.
Cząsteczki enzymu związane są kowalencyjnie z przeciwciałami lub z biotyną.

Po dodaniu do próbki substratu - chromogenu, enzym przekształca go w barwny
produkt. W miejscu związania się przeciwciał pojawia się kolorowy precypitat.

Testy immunoenzymatyczne charakteryzują się większą czułością niż testy immunofluorescencyjne,
ponieważ jedna cząsteczka enzymu związana z przeciwciałami może katalizować powstanie wielu
cząsteczek produktu.

Najczęściej stosowane enzymy:

•

peroksydaza chrzanowa

• alkaliczna fosfataza

chromogen

kolorowy
precypitat

Najczęściej stosowane substraty:

•

DAB

• AEC

• 4-chloro-1-naftol

Aby zwiększyć czułość reakcji immunoenzymatycznej można stosować przeciwciała
znakowane awidyną (białko jaja kurzego) lub streptawidyną (białko Streptomyces
griseus), które wykazuje silne powinowactwo do biotyny (witamina H). Enzymem
znakuje się wówczas biotynę.

immunoglobulina

z cząsteczką enzymu

wykrywają antygen in situ (w tkankach) - testy immunohistochemiczne

wykrywają antygen lub przeciwciała w roztworze - test ELISA

TEORIA SELEKCJI KLONALNEJ

Paul Erlich

Nagroda Nobla w 1908 r.

Kontakt

z antygenem

Komórka macierzysta

Dojrzewanie limfocytów B następuje
bez udziału antygenu

Dojrzałe limfocyty B wytwarzają
przeciwciała swoiste wobec jednej
determinanty antygenowej

Rearanżacje

genów

Ekspansja klonalna -

proliferacja określonego

klonu limfocytów

Komórka

pamięci

Plazmocyt

Dojrzewanie

powinowactwa

przeciwciał

Limfocyt B, który swoiście rozpoznał
antygen zaczyna się namnażać

Sir Frank Macfarlane Burnet

Nagroda Nobla w 1960 r.

Otrzymywanie surowicy

poliklonalnej

Otrzymywanie przeciwciał

monoklonalnych

Antygen

Pobieramy
surowicę

Pobieramy
limfocyty B
ze śledziony

Szczepimy mysz antygenem

zawierającym 3 różne

determinanty antygenowe

Komórki

szpiczaka

Fuzja komórek

Powstają komórki

hybrydowe zdolne do

syntezy przeciwciał

Surowica zawiera mieszaninę
przeciwciał skierowanych
przeciwko trzem różnych
determinantom antygenowym

Przeciwciała monoklonalne

Kontrola pozytywna

Wynik testu

Próbka moczu

TESTY CIĄŻOWE

• testy immunoenzymatyczne

• wykorzystują przeciwciała monoklonalne przeciw łańcuchowi

gonadotropiny

kosmówkowej (hCG)

• wykrywają poziom hCG w surowicy lub w moczu

• granica czułości testów domowych wynosi około 25 mIU gonadotropiny na ml moczu

Wynik negatywny

Wynik pozytywny -
Kobieta jest w ciąży

5 min

Kilka kropli

moczu

(poranny)

Gonadotropina kosmówkowa jest wytwarzana przez
komórki trofoblastu zanim jeszcze nastąpi implantacja
zarodka. W prawidłowej ciąży poziom hCG rośnie
wykładniczo (podwaja się co dwa dni) aż do 10 tygodnia
ciąży. Zakres normy jest bardzo szeroki.

Hormon składa się z dwóch łańcuchów

. Łańcuch

występuje także w innych hormonach: luteinizującym
(hLH), folikulotropowym (hFSH) i tyreotropinie (hTSH).

Tydzień ciąży

(OM)

Poziom hCG w surowicy

[mIU/ml]

5 - 50

4 - 426

19 - 7,340

1,080 - 56,500

7 - 8

7,650 - 229,000

9 - 12

25,700 - 288,000

13 - 16

13,300 - 254,000

17 - 24

4,060 - 165,400

25 - 40

3,640 - 117,000

Domowy test ciążowy

ZASADA DZIAŁANIA TESTÓW CIĄŻOWYCH

Z nitrocelulozą (faza stała)
związane są przeciwciała B.

Przeciwciała A
znakowane enzymem

Przed dodaniem

moczu

W domowym teście ciążowym wykorzystuje się trzy rodzaje przeciwciał
monoklonalnych:

•

przeciwciała A

znakowane enzymem skierowane przeciw ludzkiej gonadotropinie

- nie są związane z nitrocelulozą; wiążą hormon obecny w próbce moczu

•

przeciwciała B

swoiste wobec gonadotropiny związane z nitrocelulozą

(unieruchomione); wiążą kompleks gonadotropina - przeciwciała A

•

przeciwciała C

związane z nitrocelulozą (unieruchomione) - wiążą wolne

przeciwciała A

Z nitrocelulozą (faza stała)
związane są przeciwciała C.

Po dodaniu moczu zarówno wolne przeciwciała A jak i te, które związały
hormon będą migrować w górę testu.

Okienko kontrolne

Okienko testowe

Miejsce naniesienia
próbki moczu

Slajd poziomy

DUALIZM ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ

ANTYGEN

obce białka
wirusy
bakterie
grzyby
pasożyty

Efekt

cytotoksyczny

Organizm
kręgowca

Limfocyt Tc

Limfocyt B

Limfocyt Th

CD4

CD8

TCR

cytokiny

Pobudzony

limfocyt Th

Komórka
prezentująca
antygen

cytokiny

Antygen

WŁAŚCIWOŚCI SWOISTEJ

ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ

• swoistość wobec antygenu

•

niezwykła różnorodność

przeciwciał i receptorów na limfocytach T (TCR) =

genetycznie uwarunkowana zmienność miejsc wiążących antygen

Układ immunologiczny ssaka potrafi rozpoznać przynajmniej 10

różnych determinant

antygenowych

•

tolerancja wobec własnych antygenów

Wykształcenie mechanizmów utrzymujących stan autotolerancji

• delecja klonalna - klony autoreaktywnych limfocytów B i T ulegają apoptozie
w grasicy, szpiku kostnym, a także na obwodzie

• anergia klonalna - klony autoreaktywnych limfocytów B i T ulegają inaktywacji

• mechanizmy supresorowe

• sekwestracja antygenów

• sieć antyidiotypowa - układ przeciwciał antyidiotypowych regulujący poziom
odpowiedzi immunologicznej

•

pamięć immunologiczna

Powstawanie limfocytów T i B pamięci

•

określony przebieg

Trzy etapy:

1. Faza latencji - rozpoznanie antygenu

2. Faza aktywacji - proliferacja klonów B lub T swoistych wobec antygenu

3. Faza efektorowa - prowadzi do eliminacji antygenu

• „samoograniczenie”

Odpowiedź na dany antygen podlega bardzo subtelnej regulacji i po pewnym czasie
wygasa

LIMFOCYTY B i T

POSIADAJĄ NA SWOJEJ POWIERZCHNI

RECEPTORY SWOIŚCIE WIĄŻĄCE ANTYGEN

Limfocyty B

• receptor BCR w skład, którego wchodzi
cząsteczka immunoglobuliny
zakotwiczona w błonie limfocytu oraz
dwóch heterodimerów Ig-

/ Ig-

Limfocyty T

• receptor zakotwiczony w błonie limfocytu
(TCR)

składa się z heterodimeru - zwykle łańcucha

oraz cząsteczki CD3 (trimer)

Cząsteczka CD3

Błona

komórkowa

Łańcuch

Niektóre limfocyty T posiadają receptor
TCR złożony z heterodimeru
łańcuchów

(gamma i delta).

Limfocyty

różnią się od limfocytów

szeregiem właściwości. Prawdopodobnie są to
najbardziej pierwotne limfocyty T - pierwsze,
jakie pojawiły się w rozwoju filogenetycznym.

Heterodimery Ig-

/ Ig-

Ig-

mIg

LIMFOCYTY B i T

ROZPOZNAJĄ ANTYGEN W RÓŻNY SPOSÓB

Limfocyty B

• powstaje kompleks dwóch cząsteczek:
antygenu i immunoglobuliny zakotwiczonej
w błonie limfocytu (BCR)

• do rozpoznania nie potrzebne są
cząsteczki głównego układu zgodności
tkankowej (MHC)

• mogą wiązać antygeny rozpuszczalne

• wiążą białka, polisacharydy i lipidy

• rozpoznawana jest konformacja
cząsteczki

Różnice dotyczą :

- sposobu oddziaływania z antygenem

- konieczności zaangażowania cząsteczek MHC

- zdolności do wiązania rozpuszczalnego antygenu

- chemicznej natury antygenu

- właściwości epitopu

Limfocyty T

• powstaje kompleks trzech cząsteczek:
antygenu związanego przez cząsteczkę
MHC i receptora zakotwiczonego
w błonie limfocytu (TCR)

• do rozpoznania konieczne są
cząsteczki MHC (restrykcja MHC)

• nie mogą rozpoznawać antygenów
rozpuszczalnych

• rozpoznają peptydy związane przez
cząsteczki MHC lub lipidy związane z
cząsteczkami CD1

WŁAŚCIWOŚCI SWOISTEJ

ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ

• swoistość wobec antygenu

•

niezwykła różnorodność

przeciwciał i receptorów na limfocytach T (TCR) =

genetycznie uwarunkowana zmienność miejsc wiążących antygen

Układ immunologiczny ssaka potrafi rozpoznać przynajmniej 10

różnych determinant

antygenowych

•

tolerancja wobec własnych antygenów

Wykształcenie mechanizmów utrzymujących stan autotolerancji

• delecja klonalna - klony autoreaktywnych limfocytów B i T ulegają apoptozie
w grasicy, szpiku kostnym, a także na obwodzie

• anergia klonalna - klony autoreaktywnych limfocytów B i T ulegają inaktywacji

• mechanizmy supresorowe

• sekwestracja antygenów

• sieć antyidiotypowa - układ przeciwciał antyidiotypowych regulujący poziom
odpowiedzi immunologicznej

•

pamięć immunologiczna

Powstawanie limfocytów T i B pamięci

•

określony przebieg

Trzy etapy:

1. Faza latencji - rozpoznanie antygenu

2. Faza aktywacji - proliferacja klonów B lub T swoistych wobec antygenu

3. Faza efektorowa - prowadzi do eliminacji antygenu

• „samoograniczenie”

Odpowiedź na dany antygen podlega bardzo subtelnej regulacji i po pewnym czasie
wygasa

KOMÓRKI PREZENTUJĄCE ANTYGEN

Komórki wyspecjalizowane do prezentacji antygenu limfocytom T

główna funkcja

•

makrofagi

•

limfocyty B

•

komórki dendrytyczne

(KD)

Najbardziej profesjonalne z nich to komórki dendrytyczne.

fagocytoza i fragmentacja antygenu

syntetyzują MHC klasy II pod wpływem IFN

prezentacja antygenu na powierzchni komórki

prezentują głównie antygeny rozpoznawane
przez własny receptory BCR

prezentacja antygenu na powierzchni komórki

Wiele innych komórek pobudzonych przez IFN

może syntetyzować cząsteczki MHC klasy II i prezentować
antygeny limfocytom T.

Należą do nich m. in. monocyty, neutrofile, komórki
śródbłonka, enterocyty, keratynocyty, chondrocyty, astrocyty

WĘDRÓWKA KOMÓREK DENDRYTYCZNYCH

NARZĄDY

NIELIMFATYCZE

KRĄŻENIE

NARZĄDY

LIMFATYCZNE

Naskórek, nabłonki, skóra
właściwa:
komórki Langerhansa

Tkanka łączna różnych
narządów:
śródmiąższowe komórki
dendrytyczne

Krew:
KD krwi

Chłonka naczyń
limfatycznych aferentnych:
komórki welonowate

Grasica:
KD rdzenia grasicy

Strefa grasiczozależna
węzłów chłonnych i śledziony:
KD splatające się

Grudki limfatyczne
węzłów chłonnych:
KD grudek

Niedojrzałe komórki dendrytyczne

• wybitne zdolności do endocytozy
zależnej od receptorów dla
mannozy, FcR, CR, TLR,

• tutaj KD „nasycają się”
antygenami

Dojrzałe komórki dendrytyczne

• słabe zdolności endocytarne

• tutaj KD „komunikują się” z
limfocytami T - miejsce przylegania
komórki dendrytycznej do limfocytu T
nazywamy synapsą
immunologiczną

• w grasicy biorą udział w negatywnej
selekcji autoreaktywnych klonów
limfocytów T

Dojrzała komórka dendrytyczna ma na swojej powierzchni trzy typy cząsteczek
uczestniczących w prezentacji antygenu:

MHC klasy I

MHC klasy II

CD1

Limfocyty

www.rockefeller.edu/ pubinfo/040803.php

KOMÓRKI

DENDRYTYCZNE

• powstają w szpiku

• te, które wywodzą się z linii mieloidalnej
indukują aktywację limfocytów Th1

• te, które wywodzą się z linii limfoidalnej
indukują aktywację limfocytów Th2

• są wyspecjalizowane do prezentacji
antygenów, posiadają charakterystyczne
dendrytyczne wypustki

• uczestniczą w indukcji odporności komórkowej
i tolerancji

• znajdują się we krwi, limfie, narządach
limfatycznych i tkankach nielimfatycznych

Komórka dendrytyczna i limfocyty T

http://www3.mdacc.tmc.edu/~semcore

• na różnych etapach rozwoju charakteryzują się odmiennymi właściwościami

Właściwości dojrzałych komórek dendrytycznych

• wysoki poziom cząsteczek MHC klasy I i II oraz cząsteczek CD1

• wysoki poziom cząsteczek adhezyjnych ICAM i LFA

• wysoki poziom cząsteczek przekazujących sygnał kostymulujący (CD80, CD86)

• słabe właściwości fagocytarne

• niski poziom receptorów dla fragmentu Fc przeciwciał oraz białek dopełniacza

Komórki dendrytyczne - Dyrygenci

Limfocyty - Muzycy

www.rockefeller.edu/ pubinfo/040803.php

Komórki

NKT

Komórki

Limfocyty T

CD8

Limfocyty T

CD4

Limfocyty B

Klasa II

Klasa I

Klasa III

B C A

Prezentacja egzogennych
antygenów poprzez
cząsteczki MHC klasy II

Prezentacja endogennych
antygenów poprzez
cząsteczki MHC klasy I

Aktywność białek

dopełniacza: C2, C4, B

Cytokiny: TNF

, TNF

Białko TAP1, TAP2

CZĄSTECZKI GŁÓWNEGO

UKŁADU ZGODNOŚCI TKANKOWEJ

Geny kodujące łańcuchy wchodzące w skład cząsteczek MHC znajdują się na chromosomie 6.
Są to jedne z najbardziej polimorficznych genów ludzkich.

Budowa cząsteczek MHC

klasy II

Budowa cząsteczek MHC

klasy I

• obecne są na powierzchni wyspecjalizowanych
komórek prezentujących antygen

• mogą być syntetyzowane przez inne komórki
pod wpływem interferonu gamma (IFN

)

• wiążą antygeny egzogenne

• występują na powierzchni wszystkich
komórek jądrzastych

• wiążą antygeny endogenne

Błona komórkowa

Miejsce

wiązania

peptdu

Łańcuch

-2 mikro

globulina

RECEPTORY TCR MAJĄ STOSUNKOWO NISKIE

POWINOWACTWO DO CZĄSTECZEK MHC

Słabe
wiązanie

Silne
wiązanie

Ponieważ receptory TCR wiążą się z cząsteczkami MHC zawierającymi peptydy
stosunkowo słabo, dlatego oddziaływanie limfocytów T z komórkami prezentującymi
antygen wspomagane jest przez dodatkowe cząsteczki:

• cząsteczki adhezji komórkowej

• koreceptory : CD4 i CD8

Limfocyt Th

Komórka prezentująca

antygen

Limfocyt
pomocniczy Th

Limfocyt Tc

Komórka

docelowa

MITOGENY I SUPERANTYGENY ZDOLNE SĄ

DO POLIKLONALNEJ AKTYWACJI LIMFOCYTÓW

Antygeny, które swoiście wiążą się z receptorami BCR i TCR aktywują jedynie
niewielką część populacji - około 0,01 - 0,1 % klonów limfocytów B lub T.

Niektóre substancje - mitogeny - zdolne są jednak do poliklonalnej aktywacji
limfocytów.

Do mitogenów należą:

• niektóre lektyny

- białka pochodzenia roślinnego

- wiążą się z resztami cukrowymi
glikoproteidów obecnych na
powierzchni limfocytów

- powodują do zlepiania się komórek,
co często prowadzi do ich aktywacji

• LPS, lipopolisacharyd bakterii Gram-ujemnych

• superantygeny wytwarzane przez bakterie i wirusy

- najlepiej poznane są egzotoksyny wytwarzane przez paciorkowce oraz enterotoksyny gronkowce

- wiążą się nieswoiście z kompleksem TCR - cząsteczka MHC klasy II

- prowadzą do aktywacji nawet 20% populacji limfocytów T

Superantygeny biorą udział w

patogenezie wielu chorób m.in.:

• zespół wstrząsu septycznego

• stwardnienie rozsiane

• łuszczyca

• gruźlica

• AIDS

• wścieklizna

Lektyna

Limfocyty ulegające aktywacji

Fitohemaglutynia

Konkawalina A

Mitogen szkarłatki

B + T

Komórka prezentująca
antygen

Limfocyt T

TCR

MHC

klasy II

superantygen

antygen

POPULACJE LIMFOCYTÓW T

Limfocyty T pomocnicze, Th

Wśród limfocytów T można wyróżnić kilka populacji różniących się:

• budową receptora TCR (limfocyty

αβ

i limfocyty

γδ

)

• obecnością lub brakiem na powierzchni określonych cząsteczek np. CD4, CD8

• funkcją

• profilem wydzielniczym
(wydzielają odmienne cytokiny)

• wspomagają odpowiedź humoralną i komórkową poprzez wydzielanie odpowiednich
cytokin oraz „osobisty kontakt”

• mają CD4 i rozpoznają antygen z udziałem cząsteczek MHC klasy II

• dzielą się na dwa zasadnicze typy w zależności od profilu wydzielanych cytokin

Th1 wspomagają odpowiedź komórkową

Th2 wspomagają odpowiedź humoralną

Cząsteczki CD (cluster of differatation)

- markery różnicowania - cząsteczki obecne
na powierzchni różnych komórek.

Opisano ich już prawie 250, pełnią przeróżne
funkcje.

Limfocyty T supresorowe, Ts

• pełnią funkcje regulatorowe i supresorowe

• utrzymują stan autotolerancji - hamują aktywność autoreaktywnych klonów
limfocytów T

• uczestniczą w utrzymywaniu tolerancji na antygeny podane doustnie -
tolerancja pokarmowa

! Są pewne wątpliwości, czy limfocyty regulatorowe istnieją jako odrębna populacja

Ying-Yang układu

immunologicznego

POPULACJE LIMFOCYTÓW T

• są zdolne do efektu cytotoksycznego

• zabijają zakażone komórki i komórki nowotworowe - indukują apoptozę

przy pomocy perforyn, granzymów

przy udziale cząsteczek z nadrodziny TNF, które wiążą się receptorami na

powierzchni komórek docelowych

• stanowią bardzo różnorodną populację limfocytów

limfocyty CD8, które rozpoznają antygen z udziałem cząsteczek MHC klasy I

limfocyty CD4, które rozpoznają antygen z udziałem cząsteczek MHC klasy II (Th1)

limfocyty NKT

komórki NK

Limfocyty T cytotoksyczne, Tc

MECHANIZM REAKCJI CYTOTOKSYCZNEJ

Oddziaływanie z komórką docelową prowadzi w komórce limfocytu
CTL do wzrostu poziomu jonów Ca

. To, z kolei, indukuje

uwolnienie zawartości ziaren cytolitycznych limfocytów CTL
na zewnątrz.

Perforyny zawarte w ziarnach cytolitycznych limfocytów
cytotoksycznych tworzą pory w błonie komórki docelowej.

Monomery
perforyny

Jądro
komórkowe

Ziarno
cytolityczne

Polimeryzacja perforyny

Kanał w błonie

Komórka

docelowa

CTL

LIMFOCYTY CYTOTOKSYCZNE ZMUSZAJĄ

ZAKAŻONE LUB NOWOTWOROWE KOMÓRKI

DO APOPTOZY

Granzymy - proteazy oraz inne enzymy zawarte w ziarnach cytolitycznych
limfocytów cytotoksycznych indukują programowaną śmierć komórki
docelowej .

Niektóre granzymy inicjują w komórce docelowej aktywację kaskady kaspaz
prowadzącą do apoptozy. Inne trawią białka chromatyny.

Limfocyty CTL indukują także apoptozę poprzez odziaływanie białek
FasL - Fas

Komórka
docelowa

Kanał
perforynowy

Granzymy

Limfocyt CTL

EGZOCYTOZA

KASKADA KASPAZ

Domena śmierci
białka Fas

Kaspaza inicjatorowa

SZLAK Fas

APOPTOZA

Zhu YG et al. 2004
Acta Pharmacol Sin 25: 1606

M - molekularny wzorzec
masowy

1- Kontrola,
DNA niezdregradowany

2- DNA komórki apoptotycznej,
widoczna fragmentacja DNA

Jednym z symptomów apoptozy w komórkach jest fragmentacja DNA.
Można ją zaobserwować w komórce docelowej już po 5 min. od momentu
uwolnienia zawartości ziaren cytolitycznych przez limfocyt CTL.

APOPTOZA

DZIEWICZE LIMFOCYTY Tc

SĄ CYTOTOKSYCZNE DOPIERO PO AKTYWACJI

Dziewicze limfocyty Tc nie mają zdolności do zabijania komórek nowotworowych lub
komórek zakażonych wirusem. Właściwości cytotoksyczne nabywają dopiero po
pobudzeniu przez limfocyty Th.

Istotną rolę w aktywacji limfocytów Tc odgrywa inteleukina 2 (IL-2).

Cząsteczka MHC klasy I

+ antygen

Cząsteczka MHC klasy II

+ antygen

Sygnał kostymulujący

Limfocyt Th1

APC

Komórka
docelowa

Prekursorowy limfocyt
cytotoksyczny

Pobudzony prekursorowy
limfocyt cytotoksyczny

Limfocyt cytotoksyczny CTL

Aktywacja

Proliferacja
Różnicowanie

CYTOTOKSYCZNE LIMFOCYTY PAMIĘCI

NIE WYMAGAJĄ POMOCY LIMFOCYTÓW Th

Dziewiczy prekursorowy limfocyt
cytotoksyczny

Pobudzony prekursorowy
limfocyt cytotoksyczny

Limfocyt cytotoksyczny CTL

Limfocyt Th1

limfocyt cytotoksyczny pamięci

Pobudzony limfocyt
cytotoksyczny pamięci

Limfocyt cytotoksyczny CTL
pamięci

Komórka dendrytyczna zakażona wirusem

AKTYWNOŚĆ CYTOTOKSYCZNA

ZALEŻNA OD PRZECIWCIAŁ

Niektóre komórki wykazują zdolności cytotoksyczne dzięki obecnym na swojej
powierzchni receptorów dla fragmentu Fc przeciwciał FcR. Są one zdolne do niszczenia
komórek docelowych opłaszczonych przeciwciałami.

Zjawisko to określa się mianem cytotoksyczności zależnej od przeciwciał (ADCC).

Aktywność cytotoksyczną zależną od przeciwciał wykazują:
limfocyty NK, monocyty, makrofagi, neutrofile, eozynofile oraz trombocyty.

Niszczenie komórek docelowych zachodzi pod wpływem wydzielanych przez komórki
efektorowe

• enzymów litycznych

Proteazy degradujące białka cytozolowe, enzymy degradujące kwasy nukleinowe

•granzymów

(granule-associated enzymes)

Proteazy serynowe, które aktywują składniki ziaren cytolitycznych oraz uaktywniają kaspazy (enzymy
uczestniczące w apoptozie) lub trawią białka histonowe

• perforyn

Glikoproteidy tworzące pory w błonie komórki docelowej. (Analogia do białka C9 dopełniacza)

• TNF

Czynnik martwicy nowotworu indukuje apoptozę komórki docelowej poprzez szlak Fas / Fas ligand

AKTYWNOŚĆ CYTOTOKSYCZNA

ZALEŻNA OD PRZECIWCIAŁ

Enzymy lityczne, perforyny i granzmymy obecne w ziarnach cytolitycznych uwalniane
są pod wpływem związania się błonowego receptora FcR z przeciwciałami.

Radaev i Sun.Mol Immunol. 38:1073-83, 2002.

Kompleks receptora Fc

RIII i immunoglobuliny G

(Fc

RIII - cząsteczka CD16 występująca na

powierzchni komórek NK ).

Obecne na powierzchni komórki
docelowej antygeny rozpoznawane są
przez swoiste przeciwciała.

Na powierzchni komórki efektorowej obecne
są receptory dla Fc przeciwciał, które wiążą
immunoglobuliny opłaszczające komórki docelowe.

Receptor FcR

Antygen

Przeciwciało

Przeciwciała uczestniczące w ADCC:
IgG1, IgG3, IgE

Receptory uczestniczące w ADCC:

, CD64 obecna na powierzchni

makrofagów i monocytów

RIIIA

na komórkach NK

RII

na makrofagach, eozynofilach,

trombocytach

AKTYWNOŚĆ CYTOTOKSYCZNA

ZALEŻNA OD PRZECIWCIAŁ

Przy udziale przeciwciał komórki NK
zabijają komórki organizmu zakażone
wirusem oraz komórki nowotworowe.

Makrofagi, monocyty i neutrofile wykazują
cytotoksyczność w stosunku do erytrocytów
oraz komórek nowotworowych.

Eozynofile i trombocyty dzięki cytotoksyczności
zależnej od przeciwciał współuczestniczą w niszczeniu
niszczenia robaków pasożytniczych oraz ich larw

Komórka docelowa

Enzymy lityczne

TNF

Perforyny

Granzymy

• cytokiny to niskocząsteczkowe glikoproteidy

• działają zwykle w stężeniu pikomolowym (10

-12

• wydzielane są przez różne komórki, na ogół pod wpływem jakiegoś bodźca

(komórki są pobudzone)

•

stanowią bardzo różnorodną grupę cząsteczek. Obecnie wyróżnia się wśród nich:

chemokiny, interleukiny, interferony oraz hematopoetyny.

Historycznie rzecz biorąc, dawniej wyróżniano jeszcze limfokiny - cytokiny wydzielane przez limfocyty
oraz monokiny - cytokiny wydzielane przez makrofagi. Nazw tych się obecnie nie stosuje, ponieważ
okazały się mylące - wspomniane limfokiny i monokiny są wydzielane także przez inne typy komórek.

KOMÓRKI KOMUNIKUJĄ SIĘ

ZA POŚREDNICTWEM CYTOKIN

CYTOKINY

INTERLEUKINY

CHEMOKINY

INTERFERONY

HEMATOPOETYNY

• działają tylko na te komórki, które na swojej powierzchni zawierają receptory dla
określonej cytokiny

Komórki mogą posiadać kilka typów receptorów dla określonej cytokiny różniących się
powinowactwem.
Np. istnieją aż trzy rodzaje receptorów dla IL-2; IL-2R o najwyższym powinowactwie występuje
niemal jedynie na pobudzonych limfocytach B i T

Synteza receptorów może być regulowana poprzez różne bodźce docierające do komórki, w tym
również przez same cytokiny

W osoczu mogą się także znajdować uwolnione przez niektóre komórki rozpuszczalne receptory,
które wiążą nadmiar cytokin. Np. sIL-2R

Komórki wytwarzają wiele cytokin o podobnym działaniu - redundacja

WŁAŚCIWOŚCI CYTOKIN

Ta sama cytokina może oddziaływać na różne typy komórek - efekt plejotropowy

IFN

Wzmaga fagocytozę

Stymuluje syntezę cząsteczek MHC klasy II, FcR

Stymuluje aktywność przeciwbakteryjną

Makrofag

Limfocyt B

Limfocyt Th2

Różnicowanie

Synteza przeciwciał

Proliferacja

Wytwarzanie IL-4 i IL-5

IL-2

IL-4

IL-5

Limfocyt B

Proliferacja

Pobudzony
Limfocyt Th2

Działanie cytokiny prowadzi zwykle do zmiany ekspresji genów w komórce

Działanie autokrynne

Działanie parakrynne

Działanie endokrynne

naczynie krwionośnie

Cząsteczki cytokiny stymulują aktywność
„własnej” komórki

Np. IL-2 wytwarzana przez pobudzone limfocyty Th,
stymuluje je do proliferacji.

receptor

cytokina

Cząsteczki cytokiny
stymulują aktywność
pobliskich komórek

cytokina

Cząsteczki cytokiny stymulują aktywność komórek znajdujących się w innych
narządach.

Np. IL-2 wytwarzana przez limfocyty Th, stymuluje proliferację limfocytów T
cytotoksycznych CD8 oraz komórek NK.

Np. IL-1 pobudza komórki podwzgórza do uwalniania kortykoliberyny (CRH).

CYTOKINY MOGĄ ODDDZIAŁYWAĆ ZARÓWNO

NA POBLISKIE KOMÓRKI JAK I TE,

ZLOKALIZOWANE W ODLEGŁYCH NARZĄDACH

najczęściej;

niewielkie
ilości
cytokiny są
potrzebne do
osiągnięcia
optymalnego
stężenia

FUNKCJE CYTOKIN

W pewnym uproszczeniu - wśród cytokin można wyróżnić te, które działają
prozapalnie i te, które działają przeciwzapalnie

• uczestniczą w nieswoistej odpowiedzi wrodzonej
indukowanej przez makrofagi, które zetknęły się z czynnikiem zakaźnym

• regulują procesy dojrzewania, proliferacji i stymulacji aktywności limfocytów
indukowane po rozpoznaniu przez limfocyty T swoistego antygenu

• regulują przebieg reakcji zapalnej,
w której uczestniczą komórki odpowiedzi nieswoistej pobudzone przez limfocyty T
po rozpoznaniu swoistego antygenu

• regulują wzrost i różnicowanie się niedojrzałych leukocytów

IL-1

TNF

IL-6

IL-2

IL-8

IL-12

IL-18

IFN

CYTOKINY

PROZAPALNE

endogenne

pirogeny

WYWOŁUJĄ

GORĄCZKĘ

IL-4

IL-10

IL-13

TGF

CYTOKINY

PRZECIWZAPALNE

WŁAŚCIWOŚCI CYTOKIN

Cytokiny mogą wpływać na działanie innych cytokin

Cytokiny mogą wpływać na ekspresję genów kodujących inne cytokiny

Antagonizm -

działanie jednej cytokiny hamuje efekt działania drugiej

W ten sposób powstają kaskady sprzeżeń zwrotnich zarówno dodatnich jak i ujemnych.

Synergizm

- kiedy działanie jednej cytokiny wzmacnia efekty działania drugiej

Przełączanie klas przeciwciał
- synteza IgE

Limfocyt B

Pobudzony
Limfocyt Th2

IL-4

IL-5

Limfocyt B

Pobudzony
Limfocyt Th2

Pobudzony
Limfocyt Th1

IFN

IL-4

IFN

blokuje proces przełączania klas w kierunku IgE

indukowany przez IL-4

Pobudzony
Limfocyt Th1

IFN

Makrofag

Pobudzony
Limfocyt Th1

IL-12

Fakt, 24 lutego 2004 r.

CO TO JEST SEPSA?

• W ponad 30% przypadków nie udaje się potwierdzić (zidentyfikować) badaniem bakteriologicznym rodzaju
zakażenia

• Czynnikami ryzyka są uprzednie zabiegi operacyjne, wiek, wstrząs, oparzenie, uraz, uprzednie leczenie
sterydami, lekami immunosupresyjnymi, oparzenie, współistniejące choroby przewlekłe

• Wiele osób, których śmierć przypisuje się komplikacjom związanym z zabiegiem operacyjnym, urazem,
chorobami nowotworowymi bądź innymi chorobami przewlekłymi faktycznie umiera wskutek sepsy

• 10-14% pacjentów oddziałów intensywnej terapii ma rozpoznaną ciężką sepsę (sepsa przebiegająca z
objawami niewydolności narządowej )

• Sepsa może wystąpić u osób w każdym wieku, zarówno zdrowych jak i cierpiących wcześniej na inne
choroby

• Co roku z powodu ciężkiej sepsy na świecie umiera ok. 750 tys. ludzi (powyżej 1400 osób dziennie). Polska
nie dysponuje zestawieniem zachorowalności i śmiertelności w rozpoznanej ciężkiej sepsie

• Ilość przypadków ciężkiej sepsy zwiększa się corocznie z powodu starzenia się społeczeństwa, narastającej
oporności bakterii na antybiotyki oraz inwazyjnych metod leczenia

Sepsa nie jest
chorobą zakaźną!

Jest to ugólniona
reakcja zapalna, jaka
może rozwinąć się na
skutek zakażenia

lub

rozległego uszkodzenia
organizmu .

http://www.sepsa.pl/

SEPSA

Zespół ogólnoustojowej reakcji zapalnej (SIRS) -

reakcja organizmu na różne czynniki kliniczne manifestujące się wystąpieniem 2 lub więcej z
następujących objawów:

1. Temperatura > 38°C lub < 36°C
2. Tętno > 90/min
3. Częstość oddechów > 20/min lub paCO

< 32 mmHg

4. Leukocytoza > 12 000 mm

lub < 4 000 mm

lub > 10% postaci niedojrzałych

Sepsa - ogólnoustojowa reakcja organizmu na zakażenie, czyli SIRS + objawy zakażenia

Ciężka sepsa - sepsa z objawami niewydolności narządów, hipoperfuzji tkanek lub z hipotensją

Wstrząs septyczny - forma ciężkiej sepsy, w której hipotensja utrzymuje się mimo właściwego

wypełnienia łożyska naczyniowego, a utrzymanie prawidłowych wartości ciśnienia wymaga
podawania leków inotropowych lub obkurczających naczynia. W przypadku, gdy doszło do
niewydolności narządów (zespół niewydolności wielonarządowej), pomimo podjętego leczenia,
szanse pacjenta na przeżycie są niewielkie - śmiertelność wynosi około 70%

W 1992 r. wprowadzono termin uogólnionego stanu zapalnego (SIRS) jako czynnika odpowiedzialnego
za rozwój sepsy przy jednoczesnej potwierdzonej obecności czynnika infekcyjnego.

Sepsa jest procesem dynamicznym, w niektórych przypadkach może prowadzić do postępującej
niewydolności wielu narządów, wstrząsu i śmierci.

uraz

oparzenie

Zakażenie

Ogólno-

ustrojowa

reakcja

zapalna

SEPSA

SEPSA JEST WYNIKIEM UTRATY HOMEOSTAZY

SEPSA

REAKCJA
ZAPALNA

ZABURZENIA PROCESÓW

KRZEPNIĘCIA

ZABURZENIA PROCESU

FIBRYNOLIZY

Sepsa rozwija się w wyniku zaburzeń regulacji odpowiedzi zapalnej,
procesów krzepnięcia oraz fibrynolizy.

Czynnikiem inicjującym procesy prowadzące do sepsy jest uwolnienie nadmiernej ilości
cytokin prozapalnych: TNF

oraz IL-1 np. w odpowiedzi na pojawienie się we krwi LPS.

MIEJSCOWA

REAKCJA ZAPALNA

OSTRA

FAZA

WSTRZĄS

SEPTYCZNY

LPS

TNF

IL-1

IL-6, IL-8

Niskie stężenie

(~ 10

-9

Podwyższone

stężenie

Wysokie stężenie

(< 10

-7

Aktywacja
neutrofilów

Pobudzenie komórek
śródbłonka drobnych
naczyń krwionośnych

Gorączka

Synteza białek ostrej
fazy w wątrobie

Obniżenie kurczliwości
mięśnia sercowego

Spadek ciśnienia krwi

Tworzenie się

mikrozakrzepów

Hipoglikemia

Pobudzenie komórek
ośrodka termoregulacji
w podwzgórzu

Czynnik tkankowy (TF, tissue factor,) jest glikoproteidem zakotwiczonym w błonie
komórkowej.

Główną rolę w inicjowaniu krzepnięcia krwi odgrywa

czynnik tkankowy

Czynnik tkankowy należy do nadrodziny
cytokinowych receptorów klasy II
(do tej rodziny należą receptory dla
interferonów oraz IL-10).

Podlega ekspresji na powierzchni komórek
znajdujących poza obrębem naczyń
krwionośnych, a także komórek tworzących
ścianę naczyń.

W normalnych warunkach nie występuje na
powierzchni komórek śródbłonka oraz
monocytów.

Ekspresję TF na powierzchni tych komórek
indukują jednak cytokiny: TNF

, IL-1 oraz

pośrednio aktywacja układu dopełniacza.

Czynnik tkankowy = Czynnik III - Tromboplastyna tkankowa

Czynnik tkankowy wiąże obecny w osoczu czynnik VII.

Niektóre cząsteczki TF wiążą aktywną formę czynnika VII

. Ten kompleks katalizuje

uaktywnienie innych kompleksów TF-VII.

Kompleks TF-czynnik VII

przekształca nieaktywny czynnik Stuarta

(czynnik X) w aktywny czynnik X

Może także uaktywniać czynnik Christmasa (czynnik IX) w aktywny
czynnik IX

Protrombina

TROMBINA

Amplifikacja procesu krzepnięcia następuje dzięki kaskadowym

reakcjom proteolitycznym

W wyniku reakcji kompleksu TF-VIIa z czynnikiem X powstaje stosunkowo niewiele
aktywnego czynnika X

Powstała trombina aktywuje czynnik XIII stabilizujący skrzep, a także czynniki, które
zapewnią dalszy odpowiedni poziom syntezy trombiny.

Są to czynniki V oraz czynnik VIII i czynnik XI .

Uaktywniony czynnik V tworzy
z czynnikiem X

kompleks zwany

protrombinazą, który katalizuje
dalszą przemianę protrombiny
w trombinę.

Czynnik VIII

i czynnik IX

tworzą

kompleks tenazy, który przekształca
czynnik X w aktywny czynnik X

PROTROMBINAZA

Protrombina

TROMBINA

TENAZA

VIII

Proces krzepnięcia krwi hamowany jest przez czynniki

krążące w osoczu bądź obecne na powierzchni komórek.

Naturalnymi antykoagulantami krążącymi w osoczu są:

• inhibitor szlaku czynnika tkankowego (TFPI),
który hamuje działanie kompleksu czynnika tkankowego oraz czynnika VII

• antytrombina (AT) wiąże się z czynnikami XI

, IX

, X

, kompleksem

VII

i protrombinazą hamując ich działanie,

należy do rodziny serpin (inhibitorów proteaz serynowych)

• Białko C i białko S inaktywuje trombinę

obecny w osoczu w postaci związanej
z liproteiną oraz na powierzchni komórek
śródbłonka; wiąże się z uaktywnionym
czynnikiem

oraz kompleksem

VII

Białko C występuje w osoczu w postaci zymogenu. Zostaje uaktywnione po
związaniu się z receptorem EPCR obecnym na powierzchni komórek śródbłonka.
Komórki śródbłonka posiadają na swojej powierzchni także trombomudulinę, białko,
które wiąże trombinę.

Kompleks trombina -trombomodulina uaktywnia białko C, które dysocjuje i wiąże się
z białkiem S (witronektyna).

Białko C przy udziale białka S trawi czynnik

VIII

oraz czynnik

hamując w ten sposób powstawanie kompleksu tenazy oraz protrombinazy
i, co za tym idzie, przekształcanie protrombiny w trombinę.

Powstający skrzep podlega degradacji

na skutek działania układu fibrynolitycznego

Fibrynogen, monomery fibryny oraz fibryna rozszczepiane są przez plazminę.
Enzym występuje w osoczu w postaci nieaktywnej - plazminogenu.

Plazminogen przekształcany jest w plazminę pod wpływem aktywatora plazminogenu.
Tkankowy aktywator plazminogenu (tPA)

Plazminogen

PLAZMINA

tPA

Aktywację plazminogenu hamuje
inhibitor aktywatora plazminogenu PAI-1

W sepsie dochodzi do zaburzenia układu
antykoagulacyjnego i fibrynolitycznego

• TNF

, IL-1 indukują ekspresję czynnika tkankowego na monocytach oraz

komórkach śródbłonka

może dojść do zainicjowania procesów

krzepnięcia

•

wydzielana przez pobudzone neutrofile elastaza degraduje antytrombinę;

niezdegradowane cząsteczki wiążą się z czynnikami krzepnięcia

poziom antytrombiny w osoczu jest obniżony

• cytokiny prozapalne TNF

, IL-1 obniżają poziom ekspresji trombomoduliny

na powierzchni śródbłonka

nie dochodzi do aktywacji bialka C

• w wyniku działania IL-6 dochodzi do wzmożonej syntezy białek ostrej fazy
w tym białek dopełniacza

bialko S zostaje związane w dużej mierze

przez C4bBP - białko wiążące C4b

• TNF

, IL-1 obniżają poziom tkankowego aktywatora plazminogenu

nie dochodzi do wytwarzania plazminy

•

TNF

, IL-1 indukują wzmożona syntezę inhibitora tkankowego aktywatora

plazminogenu PAI-1 (jest to białko ostrej fazy)

nie dochodzi do

wytwarzania plazminy

Bezpośrednie

uszkodzenie

komórek

Wstrząs septyczny

Reakcja zapalna

Wydzielanie cytokin
TNF, IL-1, IL-6, IL-8

Bakterie
we krwi

Komórki śródbłonka
naczyń krwionośnych

Aktywacja
komórek śródbłonka

LPS

Bradykinina
Kininy

Monocyty

Aktywacja układu

dopełniacza

Endotelina

Aktywacja układu
krzepnięcia

Neutrofile

Czynnik
tkankowy

Mechanizm patogenezy

Zaburzenie
fibrynolizy

Trombomodulina

Tkankowy aktywator
plazminogenu

Inhibitor tkankowego
aktywatora plazminogenu

Działanie wazoaktywne

Niedokrwienie

Skrzep powstaje w wyniku przekształcenia fibrynogenu w fibrynę

Fibrynogen, rozpuszczalne białko o masie 340 kDa obecne w osoczu krwi
przekształcane jest w nierozpuszczalną fibrynę.

Reakcję tę katalizują trombina oraz uaktywniony czynnik XIII

FIBRYNOGEN

Monomery fibryny

Fibryna

Trombina występuje w osoczu w postaci nieaktywnej protrombiny.

Uaktywnienie tego enzymu związane jest kaskadą reakcji enzymatycznych
zachodzących w osoczu krwi, w których uczestniczą czynniki krzepnięcia.

Niemal wszystkie czynniki krzepnięcia są proteazami serynowymi.
Wyjątkiem jest czynnik VII, który nie jest enzymem oraz czynnik XIII - czynnik
stabilizujący skrzep - który jest transglutaminazą.

Polimer fibryny

TROMBINA

Czynnik XIII

Na ponowne zetknięcie się z tym samym antygenem układ immunologiczny
reaguje szybciej i z większą efektywnością.

ODPOWIEDŹ PIERWOTNA I WTÓRNA

Odpowiedź pierwotna

• rozwija się stosunkowo wolno
5-10 dni po zetknięciu się z antygenem
(długa faza latencji)

• niskie miano swoistych przeciwciał

• przeważają przeciwciała IgM

• niska swoistość - relatywnie niskie
powinowactwo do antygenu

• względnie duża dawka antygenu

Odpowiedź wtórna

• rozwija się szybko dzięki komórkom pamięci
1-3 dni po zetknięciu się z antygenem
(krótka faza latencji

• wysokie miano swoistych przeciwciał

• przeważają przeciwciała IgG,
w niektórych przypadkach IgA lub IgE

• wysoka swoistość - wysokie powinowactwo
do antygenu
następuje tzw. „dojrzewanie powinowactwa”

• względnie mała dawka antygenu

Zjawisko to zostało wykorzystane w szczepieniach profilaktycznych.

Pierwszy kontakt
z antygenem

Ponowny kontakt
z antygenem

dni

F. Boyd F. Basic Medical Microbiology 1995

Poziom swoistych

przeciwciał

Poziom
przeciwciał

Poziom
swoistych
przeciwciał

Odpowiedź pierwotna

Odpowiedź wtórna

ADIUWANTY

SKŁADNIKI

SZCZEPIONKI

CO WCHODZI W SKŁAD SZCZEPIONKI?

SKŁADNIKI SWOISTE

Substancje wzmagające
odpowiedź immunologiczną
na składnik swoisty

- zabite drobnoustroje

- żywe drobnoustroje
pozbawione właściwości
chorobotwórczych

- wyizolowane fragmenty
drobnoustrojów

- unieszkodliwione toksyny

SUBSTANCJE

KONSERWUJĄCE

- wodorotlenek glinu

- fosforan glinu lub wapnia

- adiuwant Freunda

(prątki bydlęce i olej prafilnowy,
nie stosowany u ludzi)

- tiomersal

(związki rtęci)

- fenol

Szczepionki poliwalentne

zawierają kilka serotypów danego drobnoustroju

np. szczepionka przeciw porażeniu dziecięcemu (chorobie Heinego-
Medina) zawiera trzy serotypy wirusa polio

Szczepionki monowalentne

zawierają jeden serotyp danego drobnoustroju

Pomiędzy pierwszą dawką a dawkami przypominającymi musi upłynąć
określony odstęp czasu

(nie należy go skracać ani wydłużać, jest dobrany optymalnie)

• między podaniem dwóch szczepionek zawierających zabite drobnoustroje -
min. 2 tygodnie

• między podaniem dwóch szczepionek, z których jedna zawiera zabite
drobnoustroje - min. 4 tygodnie

• między podaniem dwóch szczepionek zawierających żywe drobnoustroje -
min. 6 tygodnie

Szczepionek nigdy

nie podaje się dożylnie !

• doustnie -

atenuowana przeciw polio

• śródskórnie -

przeciw gruźlicy i przeciw ospie

• podskórnie -

• domięśniowo -

W JAKI SPOSÓB PODAJE SIĘ SZCZEPIONKI?

Nie wolno zapomnieć

o grzechotkach !

SZCZEPIONKI INAKTYWOWANE

• zawierają martwe drobnoustroje
• inaktywacja zarazków następuje w wyniku działania formaldehydem
• zalety: nie następuje rewersja do form wirulentnych
• wady:

- wymagają dawek przypominających
- stymulują jedynie odporność humoralną

(gdyż nie dochodzi do namnażania się drobnoustrojów w organizmie)

- zdarzyły się przypadki, że w niektórych partiach szczepionki drobnoustroje
nie zostały całkowicie zabite - doszło do zachorowań
- wywołują rzadkie powikłania poszczepienne

Inaktywowane szczepionki wirusowe

Inaktywowane szczepionki bakteryjne

szczepionka Di-Per-Te

zawiera zabite formaldehydem pałeczki Bordetella pertussis

(pojedyncza dawka szczepionki zawiera do 20 mld pałeczek krztuśca)

przeciw cholerze -

martwe przecinkowce Vibrio cholerae

przeciw dżumie -

martwe pałeczki Yersinia pestis

przeciw poliomyelitis - inaktywowane wirusy polio (szczepionka Salka)

przeciw grypie

zawiera inaktywowane formaldehydem wiriony, które zostały potraktowane deoksycholanem sodu -
rozszczepione wiriony (dostępne w Polsce: Vaxigrip, Fluarix, Begrivac )

przeciw wściekliźnie

Jonas Salk

Szczepionka chroni układ nerwowy przed inwazją wirusa
dzikiego.

W 1953 r. Jonas Salk opracował
inaktywowaną szczepionkę
przeciw polio. Jest ona
stosowana do dzisiaj.

SZCZEPIONKI ATENUOWANE

• zawierają żywe drobnoustroje (wirusy lub bakterie) pozbawione właściwości
chorobotwórczych (wirulentnych).

Atenuacja (utrata wirulencji przy zachowaniu właściwości immunogennych)
następuje w wyniku wielokrotnych pasaży określonego szczepu drobnoustroju,
namnażanego w nietypowych dla niego warunkach.

Uzyskanie odzjadliwionych szczepów wymagało niezwykłej cierpliwości!

• wady:

- może nastąpić rewersja szczepu atenuowanego do wiruletnego

- szczepionki uzyskane poprzez namnażane wirusów na zarodkach kurzych mogą
zawierać, nawet po oczyszczeniu, antygeny jaja kurzego, co u niektórych osób
może prowadzić do reakcji alergicznych

- linie komórkowe, na których namnaża się wirusy mogą być zakażone innym
wirusem

np. zdarzyło się, że komórki nerki małpiej, w których namnażano wirusa polio (szczepionka

Sabina) były zakażone wirusem SV40

• zalety:

- w wyniku szczepienia dochodzi do namnażania się drobnoustroju w organizmie -
symulacja naturalnego zakażenia; następuje pobudzenie odporności humoralnej
i komórkowej

- szczepionki atenuowane są bardziej immunogenne, dają trwalszą odporność

żywa
szczepionka

zabite
wirusy polio

Poziom przeciwciał ochronnych po szczepieniu przeciwko
wirusowi polio szczepionką inaktywowaną i atenuowaną.

Gołąb J. Immunologia 2002

SZCZEPIONKI ATENUOWANE

przeciw żółtej febrze

przeciw odrze

nawet w przypadku wiremii, nie dochodzi do wydalania wirionów

różyczce

nawet w przypadku wiremii, nie dochodzi do wydalania wirionów

przeciw śwince - nagminne zapalenie przyusznic

przeciw ospie wietrznej

Atenuowane szczepionki wirusowe

Atenuowane szczepionki bakteryjne

przeciw gruźlicy - szczepionka BCG

Albert Calmette i Camille Guérrin

od krowy zdechłej na gruźlicę izolują
bakterie Mycobacterium bovis.
Bakterie hodują na pożywce z ziemniaka
z dodatkiem żółci. Przez 13 lat, co trzy
tygodnie przesiewają ten sam szczep
bakterii na świeże podłoże.
Po 231 pasażach prątki bydlęce tracą
swoja wirulencję.

W 1921 r. zaszczepione zostaje niemowlę,
którego mama zmarła na gruźlicę.

Szczepionka BCG stosowana jest do dziś.

Albert Calmette

Camille Guérrin

Bacille-Calmette-Guérrin

W latach 30. XX w. Max Theiler uzyskuje atenuowany szczep wirusa
żółtej febry. Wirus namnażany jest na zarodku kurzym.

Szczepionka jest stosowana do dziś.

Przeciwciała neutralizujące

wirusa pojawiają się już po 7 dniach od momentu szczepienia.

Max Theiler

Nagroda Nobla w 1951 r.

SZCZEPIONKI ATENUOWANE

przeciw poliomyelitis - nagminne porażenie dziecięce, choroba Heinego-

Medina

Atenuowane szczepionki wirusowe

Sabin pracował nad uzyskaniem atenuowanego wirusa polio, który
namnaża się w układzie pokarmowym, lecz nie jest zdolny do
namnażania się w układzie nerwowym.

Opracowana przez niego szczepionka doustna została wprowadzona
w 1961 r . Jest tania (1 dawka kosztuje 8 centów USA). Chroni przed
zakażeniem naturalnie występującymi szczepami wirusa polio i
stymuluje miejscową odporność we wrotach zakażenia.

Wiriony polio wydalane są z kałem. Po kilku pasażach w układzie
pokarmowym człowieka mogą odzyskać właściwości chorobotwórcze i
zarazić otoczenie.

Przypadki paraliżu wywołanego szczepionkowym wirusem obserwuje
się niezwykle rzadko: 1 przypadek na 2,5 mln dawek.

Albert Sabin

Szczepionka Sabina

Dzieci w centrum rehabilitacyjnym w
Indiach.
Ostra postać choroby uszkadza
ośrodkowy układ nerwowy i prowadzi
do porażenia wiotkiego

Pierwszą doustną szczepionkę opracował
Hilary Koprowski (po prawej, był rok 1950 r.).

W latach 50. zaszczepiono nią dzieci w Polsce
(ponad 7 mln), Szwajcarii, Chorwacji i Zairze.

SZCZEPIONKI

PODJENDOSTKOWE I ACELULARNE

• stosowane są ze względu na ryzyko związane z użyciem inaktywowanych bądź
atenuowanych drobnoustrojów

• zawierają wyizolowane antygeny, najczęściej powierzchniowe, drobnoustrojów
lub unieszkodliwione egzotoksyny wytwarzane przez mikroorganizmy

• zalety: zmniejszone ryzyko powikłań i odczynów poszczepiennych

• wady: wymagają dawek przypominających

• pod wpływem formaldehydu niektóre toksyny bakteryjne tracą właściwości
toksyczne, zachowując jednocześnie swoje właściwości antygenowe

• odzjadliwioną toksynę nazywamy toksoidem lub anatoksyną

• wprowadzenie do organizmu stymuluje powstawanie przeciwciał neutralizujących
toksynę - antytoksyn

szczepionka przeciw tężcowi - stosuje się zwykle jako szczepionkę skojarzoną

Di-Per-Te

toksoid tężcowy, przebycie choroby nie zapewnia odporności, należy się szczepić w razie
skaleczenia

szczepionka przeciw błonicy - stosuje się jako szczepionkę skojarzoną Di-Per-Te

przeciw meningokowemu zapaleniu

opon mózgowych - polisacharydy
Neisseria meningitidis

przeciw pneumokokowemu zapaleniu

płuc - polisacharydy Streptococus
pneumniae

przeciw zapaleniu opon mózgowych

wywoływanemu przez Haemophilus
influenzae typ b

Aby pobudzić odporność komórkową,
polisacharydy wiąże się z białkiem
nośnikowym, zwykle jest nim toksoid
błoniczy lub tężcowy

przeciw krztuścowi - acelularna

zawiera 5 antygenów wyizolowanych z
komórek Bordetella pertussis

przeciw wirusowemu zapaleniu

wątroby typ B

zawiera oczyszczony antygen wirusa HBV

przeciw grypie

zawiera oczyszone glikoproteidy wirusa grypy
hemaglutyninę i neuraminidazę
(dostępne w Polsce: Influvac, Fluvirin, Isiflu
Zonale)

Szczepionki zawierające wyizolowane

polisacharydy otoczek bakteryjnych

Szczepionki zawierające

wyizolowane antygeny

Niektóre szczepionki zawierają unieszkodliwione egzotoksyny

SZCZEPIONKI SKOJARZONE

• Zawierają składniki przeciw kilku rodzajom drobnoustrojów zakaźnych

Di-Per-Te (DTP)

błonica + krztusiec + tężec

MMR

świnka + odra + różyczka

IPV+ DTP

inaktywowana polio + błonica + krztusiec + tężec

IPV+ DTP + Hib

inaktywowana polio + błonica + krztusiec + tężec
+ H. Influenzae b

IPV+DTP+HepB+Hib

inaktywowana polio + błonica + krztusiec + tężec
+ H. Influenzae b + wirus żółtaczki typu B

hepatitis A+B

wirus żółtaczki typu A + wirus żółtaczki typu B

POLSKI KALENDARZ SZCZEPIEŃ

Kilka dni po urodzeniu (przed powrotem do domu ze szpitala)

• przeciw gruźlicy

• przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu B (wzw B, żółtaczka typu B)

powinno się zaszczepić dziecko po 1 dobie życia

•

przeciw błonicy, tężcowi i krztuścowi, poliomyelitis (choroba Heinego-Medina)

• dawki przypominające: wzw B, błonica, tężec, krztusiec, poliomyelitis

• szczepienie dodatkowe: przeciw zapaleniu opon mózgowych wywoływanemu
przez Haemophilus influenzae b (Hib)

• dawki przypominające: błonica, tężec, poliomyelitis, odra, gruźlica

• przeciw różyczce

• dawki przypominające: błonica, tężec, poliomyelitis, odra, gruźlica, wzw B

• przeciw odrze - można stosować szczepionkę skojarzoną z różyczką i świnką,

• dawki przypominające: wzw B, błonica, tężec, krztusiec, poliomyelitis

• dawki przypominające: błonica, tężec, gruźlica

W ciągu pierwszego roku życia

W drugim roku życia

W wieku przedszkolnym

W wieku szkolnym

W wieku ponad-gimnazjalnym

ODCZYNY I POWIKŁANIA POSZCZEPIENNE

• występują bardzo rzadko

• mogą być spowodowane przez szereg różnych czynników: np. nieprawidłowe
wykonanie szczepienia, niewłaściwe przechowywanie szczepionki, nadmierna
patologiczna reakcja organizmu na prawidłowo przeprowadzone szczepienie

• są związane ze swoistym składnikiem szczepionki

• zależą od rodzaju drobnoustroju oraz sposobu przygotowania szczepionki

•

odczyny nieswoiste

występują najczęściej po podaniu szczepionek

aktywowanych, zwykle 12 do 24 godz. po podaniu szczepionki

•

odczyny swoiste

związane są z namnażaniem się w organizmie żywych

drobnoustrojów podanych w atenuowanej szczepionce, mają typowy przebieg
w zależności od rodzaju drobnoustroju

np. Powstawanie grudki, owrzodzenia i blizny po szczepieniu przeciw ospie,
gruźlicy (BCG) lub tularemii - skaryfkacja

•

odczyny miejscowe

pojawiają się w miejscu wprowadzenia szczepionki

•

odczyny ogólne

to: gorączka, bóle mięśni, bóle głowy, rzadziej wysypki

uczuleniowe. Wywołane są namnażaniem się atenuowanych wirusów
w okolicznych węzłach chłonnych i wiremią.

• Odczyny poszczepienne mogą być wywołane także przez nieswoiste składniki
szczepionki :

- substancje konserwujące

- składniki podłoża, na którym przygotowana została szczepionka

antygeny jaja kurzego - w przypadku stosowania szczepionek zawierających wirusy
namnożone na zarodkach kurzych

antybiotyki stosowane w hodowlach tkankowych, z których izoluje się wirusy szczepionkowe,
nie wolno używać penicyliny )

Odczyny poszczepienne

Powikłania poszczepienne

PRZECIWSKAZANIA DO SZCZEPIEŃ

PROLFILAKTYCZNYCH

• różnią się w zależności od rodzaju szczepionki i sposobu jej przygotowania

•

nawet długotrwałe przeciwskazania związane np. z upośledzeniem odporności nie oznaczają, że

dziecka nie należy szczepić w ogóle

np. dzieci będące nosicielami wirusa HIV, jeśli nie mają jeszcze klinicznej postaci AIDS, powinny
zostać zaszczepione jak najwcześniej - zanim nastąpi immunosupresja wywołana przez HIV

• nadwrażliwość na składniki szczepionki

(która może prowadzić do wstrząsu anafilaktycznego,
reakcje anafilaktyczne na owoalbuminę)

• obniżenie odporności - choroby nowotworowe,
niedobory immunologiczne, terapia
immunosupresyjna

generalnie unika się żywych szczepionek wirusowych i
bakteryjnych

• ostra reakcja na poprzednią dawkę szczepionki

Przeciwskazania krótkotrwałe

Przeciwskazania długotrwałe

• ostra choroba gorączkowa

• ciąża

ZALECANE SZCZEPIENIA NIEOBOWIĄZKOWE

Kto się powinien szczepić przeciw grypie i dlaczego?

• przewlekle choroby

(astma, cukrzyca, niewydolność układu
krążenia, oddychania, nerek)

• stan obniżonej odporności

• w podeszłym wieku (<65 lat)

• pracownicy służby zdrowia, szkół,
handlu, transportu, budownictwa

• osoby narażone na kontakty z
dużą liczbą ludzi bądź pracujące
na otwartej przestrzeni

Wskazania epidemiologiczne

Grupy ryzyka

Wskazania

kliniczne i indywidualne

ODPORNOŚĆ GROMADNA

W wyniku szczepień ochronnych rośnie nie tylko indywidualna odporność u osób
szczepionych, ale także odporność zbiorowa, ponieważ następuje:

ograniczenie rezerwuaru danego zarazka, jeśli jest nim populacja ludzka

zahamowanie krążenia danego zarazka w obrębie danej populacji.

Osobnik zaszczepiony nie choruje, więc nie jest źródłem zakażenia dla innych

Malaria 80-99%
Krztusiec 92-94%
Odra 83-94%
Choroba Heinego-Medina

80-86%

Świnka 75-86%
Błonica ~

85%

Różyczka 83-85%
Ospa prawdziwa

80-85%

W celu wyeliminowania chorób zakaźnych

konieczne jest zaszczepienie wysokiego odsetka

ludności mieszkającej na danym terenie

Ci, którzy znajdują się wewnątrz koła, chronieni są
przed atakiem zarazków dzięki „kordonowi” ludzi
szczepionych.

Chorobę można wyeliminować jedynie wtedy,
kiedy człowiek jest jedynym rezerwuarem
zakażenia

NAJWIĘKSZE OSIĄGNIĘCIA WAKCYNOLOGII

I MIĘDZYNARODOWEJ WSPÓŁPRACY

Eliminacja ospy prawdziwej

W 1977 r. odnotowano ostatni przypadek ospy prawdziwej.

Eliminacja dziecięcego porażenia wiotkiego

From 1988-2005, an estimated 5 million people who would otherwise have been
paralysed will be walking because of the Global Polio Eradication Initiative.

WHO

Międzynarodowe Kampanie zorganizowane przez WHO

Obszary, na których
poliomyelitis występuje
endemicznie

Obszary nie-endemicznie

Obszary, na których dzięki
szczepieniom wyeliminowano
występowanie wirusa polio

1988 r.

2003 r.

Obszary endemiczne:
Indie, Pakistan, Afganistan,
Egipt Niger, Nigeria,

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ściąga pytania, PODSTAWY IMMUNOLOGII
egzamin pytania opracowanie, PODSTAWY IMMUNOLOGII
Mikrobiologia opracowanie na podstawie części II Skryptu WAM wersja ostateczna wreszcie kurna!!! , Z
Pomoce dydaktyczne, , PODSTAWY IMMUNOLOGII - mikro
Podstawy Technologii Okrętów, Skrypt nr 2 (2)
Podstawy Teorii Okrętów Skrypt nr 3B (21)
01 Podstawy immunologii i funkcjonowania układu odpornościowego
Imm Cw 5 Podstawy immunohematologii
Podstawy immunohematologii 2
8 Podstawy immunologii
Podstawy Teorii Okrętów Skrypt nr 4 (20)
pytania cudo alfabet, PODSTAWY IMMUNOLOGII
egzamin - pytania, PODSTAWY IMMUNOLOGII

więcej podobnych podstron