Współdziałanie
komórek w
odpowiedzi typu
humoralnego
» Rola makrofagów w odpowiedzi
immunologicznej
» Komórki prezentujące
» Synteza p/ciał
FUNKCJE MAKROFAGÓW ULEGAJĄ
WZMOCNIENIU PO EKSPOZYCJI NA
CYTOKINY
• Aktywacja makrofagów odbywa się na drodze
antygenowo swoistej, ale wzrost ich aktywności
bakteriobójczej nie jest swoisty dla uczulającego
(mikro)organizmu
– 1. uodpornienie zwierząt BCG – odporność na
Listeria monocytogenes
– 2. Limfocyty myszy uodpornionych BCG,uwalniają
mediatory, które wzmacniają lub hamują zdolność
makrofagów do zabijania zarówno uczulającego jak i
niespokrewnionych organizmów.
CENTRALNA ROLA MAKROFAGÓW W
ODPORNOŚCI I ZAPALENIU
Makrofagi są heterogenne
• Aktywowane makrofagi mogą wykazywać
liczne funkcje efektorowe
:
– AKTYWNOŚĆ PRZECIWDROBNOUSTROJOWA:
• - tlenowo zależne mechanizmy H2O2, O2-, NO, OH,
podhalogeny
• -tlenowo niezależne: lizozym, kwas, kwaśne hydrolazy,
białka kationowe
– AKTYWNOŚĆ PRZECIWNOWOTWOROWA:
• -działanie cytotoksyczne, czynniki toksyczne, H2O2,
C3a, arginaza, NO, TNF alfa
USZKODZENIE TKANKI: H2O2, kwaśne hydrolazy,
C3a,TNF alfa
ZAPALENIE I GORĄCZKA: pirogen ( IL-6, TNF alfa, IL-
1)
mediatory i wydzielane białka ( prostaglandyny,
czynniki dopełniacza, czynniki krzepnięcia)
SELEKCJA MECHANIZMU AKTYWACJI:
IL-10->TH2,
IL 12->TH1
AKTYWACJA LIMFOCYTU: przetwarzanie antygenu,
prezentacja antygenu, produkcja IL-1
PRZEBUDOWA TKANKI: czynniki wydzielnicze,
elastaza, kolagenaza, hialuronidaza, czynniki
stymulujące fibroblasty, czynniki angiogenetyczne
Monocyt/makrofag
Komórki szeregu monocyt/makrofag są
wysoce heterogenne.
Komórki pobrane z różnych miejsc różnią
się:
-ekspresją cząsteczek MHC klasy II
-ekspresją receptorów Fc,
-aktywnością na cytokiny
-produkcją peroksydazy.
-Pomimo tego uważa się, że ISTNIEJE
TYLKO JEDNA LINIA PREKURSOROWA
MAKROFAGÓW. RÓŻNICE SPOWODOWANE
SĄ SKUTKAMI ŚRODOWISKA I
DOJRZEWANIA. Funkcje aktywowanych
makrofagów zależą nie tylko od samych
makrofagów, lecz również od
„mieszaniny” cytokin i bodżców
zapalnych, na które są wystawione.
AKTYWACJA MAKROFAGÓW
• Wymaga współdziałania niektórych cytokin i
czynników drobnoustrojowych
– Uwalnianie TNF alfa z makrofagów wymaga aktywacji
przez INF gama oraz ekspozycji na skł. drobnoustrojów
zdolnych do uruchamiania cytokin : np. endotoksyna
– INF alfa aktywuje produkcję azotu: tlenek azotu
– Mysie makrofagi w celu produkcji NO wymagają
stymulacji INF gama i TNF
– Ludzkie makrofagi wymagają ekspozycji na wiele
cytokin i krzyżowego wiązania z FcERII (CD23)
– KALCYTRIOL uczestniczy w aktywacji ludzkich
makrofagów i w regulacji TH1/TH2
Rola kalcytriolu
• Makrofagi ludzkie poddane działaniu INF gama wykazują
ekspresję 1 alfa hydroksylazy. Enzym ten umożliwia
przekształcenie nieaktywnego, krążącego
25-hydroksycholekalcyferolu w aktywny metabolit
1,25-dihydrksycholekalcyferol ( Vit D3,
kalcytriol).
• Makrofagi mają receptor dla Vit D3. Wywołuje to silne
negatywne sprzężenie zwrotne z limfocytami TH1 i
prowadzi do zmiany odpowiedzi od TH1 w kierunku TH2 ( w
warunkach kiedy eliminacja pasożyta zawodzi, a
odpowiedź typu komórkowego staje się przewlekła).
• W grużlicy lub sarkoidozie produkcja kalcytriolu może być
tak duża , że przedostaje się on z miejsca aktywacji
makrofagów do krążenia obwodowego ( hiperkalcemia)
Komórki prezentujące antygen
Fagocyty komórki linii
monocyt/
makrofag
Monocyty,
makrofagi,
Makrofagi
strefy
brzeżnej
Komórki
Kupffera,
mikroglej
Krew, tkanki
Śledziona,
wątroba,
węzły
chłonne
Mózg
Ekspresja
MHC II
Po
pobudzeniu
Fagocytoza
+
Nie fagocytujące komórki
stale prezentujące antygen
k.
Langerhansa
Dendrytyczn
e splatające
się (IPC)
Dendrytyczn
e grudek
Skóra
Struktury
limfatyczne
Strukury
limfatyczne
stała
-
Komórki prezentujące antygen cd
limfocyty
Limfocyty B
i limfocyty T
Struktury
limfatyczne
i miejsca
reakcji
immunologi-
cznych
Po
pobudzeniu
-
Inne komórki
prezentujące
antygen
Astrocyty
K.
nabłonkowe
K.śródbłonka
Fibroblasty
Inne rodzaje
w
określonych
tkankach
Mózg
Tarczyca
Naczynia
krwionośne
Tk. łączna
Po
pobudzeniu
LOKALIZACJA ANTYGENU W WĘZŁACH CHŁONNYCH
W POWIĄZANIU Z APC
MIEJSCE
KOMÓRKI
PREZENTUJĄCE
ANTYGEN ( APC)
ANTYGEN
PRZETRWANIE
ANTYGENU
ZATOKA
BRZEŻNA
MAKROFAGI
ZATOKI
BRZEŻNEJ
Wielocukry Ficoll
( T ind)
++++
GRUDKI STREFY
B ZALEŻNE
KOMÓRKI
DENDRYTYCZNE
GRUDEK
Kompleksy
immunologiczne
wiążące
dopełniacz
+++
RDZEŃ
MAKROFAGI
Większość
antygenów
+
STREFA
GRASICZOZALEŻ
NA
KOMÓRKI
DENDRYTYCZNE
SPLATAJĄCE SIĘ
Większość
antygenów
++
RÓŻNE TYPY KOMÓREK PREZENTUJĄCYCH
ANTYGEN
• SPLATAJĄCE SIĘ KOMÓRKI DENDRYTYCZNE
( interdigitating dendritic cells –IDC)
• -strefa grasiczozależna węzłów chłonnych i śledziony,
najbardziej efektywne w procesie aktywacji
spoczynkowych limfocytów T CD4+
• -wykazują na swojej powierzchni wysoki poziom
antygenów MHC II ( które współdziałają z receptorem dla
antygenu limfocytów T( TCR) i cząsteczką CD4 ( CD4+)
• -główne APC w pierwotnej odpowiedzi immunologicznej
(zapoczątkowują proliferacją limf T)
• MONOCYTY KRWI najszerzej badane APC u ludzi-
pobudzają proliferację, pełnią funkcję pomocniczą
LIMFOCYTY B
• -Mogą wychwytywać swoisty antygen, pochłaniać
go i rozkładać do fragmentów peptydowych
( wiązanie z MHC II)
• Przy niskim stężeniu antygenu limf B posiadające
swoiste receptory o wysokim powinowactwie ( Ig
M, IgD) są najbardziej efektywnymi APC
• Stanowią główny rodzaj APC w odpowiedzi
wtórnej
CZĄSTECZKI POWIERZCHNIOWE BIORĄCE
UDZIAŁ W PREZENTACJI ANTYGENU
LIMFOCYTOM T
– CD80 i CD 86 ( B7-1 i B7-2)
– Zwiększają efektywność prezentacji antygenu
– Biała stale obecne na IDC, mogą pojawiać się na
monocytach, komórkach B i innych APC
– Są ligandami dla CD28 i CTLA-4
– CTLA-4
– Aktywny ligand dla B7
– receptor ograniczający aktywność komórek T
– CD2
– Aktywacja limfocytów T wraz z TCR
– Receptor dla LFA-3
ROLA CYTOKIN
• IL-1 i IL-6
– Wytwarzane przez
APC ( w tym
makrofagi)
– Wywołują ekspresję
receptorów dla IL2
limf T spoczynkowych
( czynnik wzrostu
limfocytówT)
• IL-12
– Aktywuje limfocyty T
– Zwiększa wytwarzanie
INF gama
– Powoduje
przekształcenie
dziewiczych
limfocytów T w
komórki TH1
– IL-15
– Pobudza proliferację
limfocytów T w okresie
poprzedzającym
produkcję IL-2
PREZENTACJA ANTYGENU
LIMFOCYTOM T
• Prezentacja antygenu polega na pocięciu antygenu
na fragmenty peptydowe, które wiążą się z
cząsteczkami MHC klasy I lub II. Fragmenty te biorą
udział w stymulacji komórek T, których receptory
rozpoznają raczej sekwencję aminokwasów
peptydowych zagłębionych w rowku wytworzonym
przez cząsteczkę MHC a nie strukturę determinant
konformacyjnych rozpoznawanych przez
immunoglobuliny (Ig).
• WSPÓŁDZIAŁANIE Z KOMÓRKAMI PREZENTUJĄCYMI
ANTYGEN JEST KONIECZNE DO AKYWACJI
LIMFOCYTÓW T.
Prezentacja antygenu ma wpływ na
przebieg odpowiedzi immunologicznej
• Komórki prezentujące antygen mogą być szybko
pobudzone podczas odpowiedzi immunologicznej
przez czynnik immunogenny ( bakterie,wirusy,
adjuwant). Aktywowane limfocyty T uwalniają:
INF gama i GM-CSF, zwiększając funkcję
prezentacji antygenu.
• Aktywacja APC – pojawienie się cząsteczek MHC I i
II, wzrasta liczba receptorów Fc i kostymulujących
cząsteczek adhezyjnych m.in..: B7-1, B 7-2, CD
11a/b/c, ICAM-1 i ICAM-3
• APC produkują liczne cytokiny: IL-1,IL-6,TNF
alfa;enzymy i inne mediatory
Aktywacja limfocytów
• Proliferacja
komórkowa,
różnicowanie w
komórki efektorowe:
• Komórki plazmatyczne
( mogą stać się tak
wyspecjlizowane, że
tracą receptory
powierzchniowe MHC II
i są niezdolne do
odpowiedzi na sygnały
regulacyjne do
proliferacji
• Komórki pamięci
( ok.40 lat)
• Limfocyty o krótkim
czasie przeżycia
CZĄSTECZKI POWIERZCHNIOWE BIORĄCE
UDZIAŁ W PREZENTACJI ANTYGENU
LIMFOCYTOM T
• Komórki APC :
– RECEPTORY: LFA3, ICAM1, MHC II, B7-1/B7-2
( CD80/CD 86)
– CYTOKINY: IL-1, IL-6,TNF alfa, IL12,IL-15
• Komórka T:
– RECEPTORY: CD2, LFA1,TCR, p56lck, CD28
– CYTOKINY: INF gama, GM CSF,IL-4,TNF beta
Cząsteczki na powierzchni komórek biorące
udział w interakcjach pomiędzy limf B i TH
• Limfocyt T
• CD 28
• CD 40L
• TCR
• P56
• LFA-1
• CD2
• Limfocyt B
• CD80/CD86
• CD40
• MHC II
• ICAM-1
• LFA-3
WYDZIELANIE I DZIAŁANIE CYTOKIN
LIMFOCYTÓW T JEST ISTOTNE DLA
AKTYWACJI LIMFOCYTÓW B
• IL-2 powoduje proliferację komórek B i T
• IL-4 działa we wczesnym etapie aktywacji i
proliferacji limfocytów B
• IL-6 stanowi mocny sygnał do różnicowania
limfocytów B
• TNF alfa i TNF beta odgrywają ważną rolę w
procesie wzrostu limfocytów B
• IL-11 i IL-13 pobudzają limfocyty B ( naśladują
działanie IL-4)
INTERAKCJA POMIĘDZY LIMFOCYTAMI B I T
MOŻE PROWADZIĆ DO POBUDZENIA LUB
INAKTYWACJI ( ANERGII)
• Dojrzewanie powinowactwa komórek B podczas
odpowiedzi immunologicznej jako wynik szybkiej
mutacji w obrębie genów kodujących części
zmienne przeciwciał może prowadzić do produkcji
autoprzeciwciał o wysokim powinowactwie.
Anergia klonalna i inne formy tolerancji na
obwodzie są ważne dla wyłączenia tych
potencjalnie szkodliwych klonów.
• Udział Ig M i IgD – wydaje się, że obydwa
receptory są zdolne przekazywać sygnały
prowadzące do aktywacji, jak i anergii komórki.
Współdziałanie limfocytów B i T
• Limfocyty T i B rozpoznają różne części antygenów.
• Limfocyty TH są odpowiedzialne za rozpoznanie nośnika
• Limfocyty B rozpoznają hapten
• In vivo kooperacjua pomiędzy limfocytami T i B prowadzi
do podziału limfocytów B i ich różnicowania się, dotyczy to
tylko limfocytów T uprzednio uczulonych poprzez kontakt
z antygenem prezentowanym poprzez inne APC.
• Antygen wnikając do organizmu jest przetwarzany przez
komórki, które prezentują go w postaci wysoce
immunogennej limfocytom TH i limfocytom B
• Komórki T rozpoznają inne determinanty antygenowe niż
limfocyty B, które różnicują się i dzielą, przekształcając się
w komórki produkujące przeciwciała.
TRANSDUKCJA SYGNAŁÓW
WEWNĄTRZKOMÓRKOWYCH PODCZAS
AKTYWACJI LIMFOCYTÓW
• Proces aktywacji rozpoczyna się poprzez działanie
kinaz tyrozynowych.
• 1. Rozpoznanie kompleksu antygen-MHC poprzez
TCR i połączenie cząsteczek kostymulujących=
TRANSDUKCJA SYGNAŁU WEWNĄTRZ LIMFOCYTU.
• 2. Fosforylacja tyrozyny z udziałem kinaz tyrozyny i
src= AKTYWACJA FOSFOLIPAZY C ( klasyczny
proces przekazywania sygnałów)
• Aktywacja czynników transkrypcyjnych w
cytoplażmie (NF-AT) , migracja do jądra
komórkowego, działanie na geny konieczne do
aktywacji limfocytów T ( IL-2,IL-2R)
• PROCES AKTYWACJ LB i LT PRZEBIEGA W TEN SAM
SPOSÓB
Działanie cytokin na limfocyty T i B
• IL-2
– Główna cytokina powodująca aktywację limfocytów T
– Jest produkowana przez TH
– Ułatwia podział limfocytów T i uwalnianie mediatorów
– Zwiększa wzrost komórek B
– Aktywuje wiele komórek, które przejawiają
cytotoksyczny efekt p/nowotworowy ( np. LAK)
– IL-4
– Słabszy czynnik wzrostowy dla limfT
– IL-7
– Działa na tymocyty: czynnik wzrostu, aktywacji komórek
T
– IL-1,IL-6
– Sygnały kostymulacyjne w akt limfocytów T ( prod APC)
AKTYWACJA I PODZIAŁ KOMÓREK B SĄ
WYNIKIEM DZIAŁANIA CYTOKIN
UWALNIANYCH Z LIMFOCYTÓW TH2
• CYTOKINY TH2: IL-4,IL-5,IL-6,IL-10,IL-13,
• IL-4: działa na limf B, zapoczątkowuje ich aktywację i
różnicowanie, inicjuje prod IgG i IgE, czynnik wzrostu
kom T WZMACNIA HUMORALNĄ ODPOWIEDZ
IMMUNOLOGICZNĄ, hamuje produkcję cytokin
prozapalnych: IL-1,TNF alfa ( przez makrofagi)
• IL-5 główny czynnik wzrostu i aktywacji eozynofilii,
odpowiedzialna za wzrost liczby neutrofili w
chorobach zakażnych
• IL-6 prodkowana przez limf B,T,
makrofagi,fibroblasty i kom śródbłonka, stymuluje
różnicowanie się limfocytów B w komórki
produkujące p/ciała, w wątrobie pobudza syntezę
białek ostrej fazy
Cytokiny, które regulują odpowiedź
immunologiczną
• IL-10
• Inhibitor syntezy cytokin
• Hamuje: produkcję INF gama, prezentację antygenu
i produkcję IL-1, IL-6 i TNF alfa przez makrofagi,
• Powoduje przewagę odpowiedzi z TH2 i aktywację
limfocytów B
• IL-12
• Działa komplementarnie do IL-10, ułatwia
powstawanie odpowiedzi typu TH1 z jednoczesną
aktywacją makrofagów i komórek NK
• INF gama ( T, NK)zwiekszenie funkcji prezentowania
antygenu przez wiele typów komórek:
makrofagi,astrocyty, kom mikrogleju,tymocyty itd
Cytokiny, które regulują odpowiedź
immunologiczną
• Zwiększenie funkcji prezentowania antygenu
następuje poprzez:
– Indukcję cząsteczek MHC klasy I i II
– Aktywację genów TAP = aktywacja limfocytów T
– Aktywacja cząsteczek kostymulacyjnych
– INF alfa i INF beta hamują indukcję MHC klasy II
– IL –6 i IL-11 hamują produkcję prozapalnych cytokin
przez makrofagi
– TGF beta – stymluje wzrost tkanki łącznej i
kolagenu, HAMUJE WSZYSTKIE FUNKCJE
IMMUNOLOGICZNE I HEMOPOETYCZNE .
ODPOWIEDZ TYPU HUMORALNEGO IN VIVO
• CECHY ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ
• Zwiększenie odpowiedzi wtórnej
• Przełączanie klas syntetyzowanych przeciwciał
• Dojrzewanie powinowactwa
• Rozwój pamięci immunologicznej
Cztery fazy pierwotnej odpowiedzi typu
humoralnego
• 1. Faza opóźnienia – brak p/ciał
• 2. Faza logarytmicznego wzrostu
• 3. Faza stabilizacji- plateau
• 4. Faza spadku mian p/ciał- p/ciała są usuwane lub
ulegają rozkładowi
• Dojrzewanie powinowactwa zależy od selekcji komórek
• Przeciwciała produkowane podczas wtórnej
odpowiedzialna antygeny t-zależne mają wyższy stopień
powinowactwa niż te, które są wytwarzane w odpowiedzi
pierwotnej. Ma to związek ze zmianą klasy
syntetyzowanych p/ciał z Ig M na Ig G ( brak dojrzewania
powinowactwa w odpowiedzi związanej z Ig M).
Aktywacja limfocytów B zachodzi w
ośrodkach rozmnażania
• Kilka dni po stymulacji antygenem pojawiają się w
śledzionie lub węzłach chłonnych. Komórki B, które zostały
pobudzone przez limfocyty T, wiążące się z cząsteczką CD40,
migrują do pierwotnych grudek chłonnych, gdzie znajduje
się gęsta sieć folikularnych komórek dendrytycznych.
Następuje szybki podział limfocytów B związany z mutacją
somatyczną genów Ig. Limfocyty B posiadające receptory o
wysokim powinowactwie, podlegają pozytywnej selekcji
poprzez współdziałanie ich powierzchniowych Ig i
kompleksu koreceptorów z antygenem i dopełniaczem,
zgromadzonych na powierzchni folikularnych komórek
dendrytycznych. Podczas przejścia przez ośrodek
rozmnażania, limfocyty B wykazują ekspresję genu
przeżycia bcl-2.Komórki o wysokim powinowactwie unikają
apoptozy poprzez związanie bcl-2.
Pamięć immunologiczna
• Odpowiedz wtórna zależy od pamięci
immunologicznej.pamięć ta wykorzystywana jest w
szczepieniach ochronnych. U podłoża pamięci
immunologicznej leży rozplem antygenowo swoistych
limfocytów podczas odpowiedzi pierwotnej ( zwiększa się
liczba spoczynkowych limfocytów B i T zdolnych do
odpowiedzi na dany antygen przy ponownym z nim
kontakcie.
• Komórki T pamięci mogą odpowiadać na niższe dawki
antygenu, co sugeruje zwiększoną ekspresję receptorów w
porównaniu z dziewiczymi limfocytami T.
• Limfocyty CD 4+ pamięci są zdolne do syntezy cytokin
znacznie łatwiej i szybciej niż limfocyty T dziewicze.
• Limfocyty T pamięci produkują Ig G, ich receptory mają
wyższe powinowactwo do antygenu, co jest następstem
selekcji podczas odpowiedzi pierwotnej.