Seminarium 1
Definicje podstawowe.
Budowa narządów limfatycznych.
Budowa przeciwciał i receptorów limfocytów T
rozpoznających antygen.
Seminarium 1
Definicje podstawowe.
Budowa narządów limfatycznych.
Budowa przeciwciał i receptorów limfocytów T
rozpoznających antygen.
www.ib.amwaw.edu.pl/imm
unology
Zalecana literatura
IMMUNOLOGIA
Red. Jakub Gołąb, Marek
Jakóbisiak, Witold Lasek,
Tomasz Stokłosa
Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa 2007
Wydanie piąte
Wykłady
10% pytań na kolokwium obejmuje
tematykę poruszaną na wykładach
wykłady odbywają się w CZWARTKI w
Sali im. prof. Olszewskiego na
Wydziale Farmacji w godzinach 8:30-
10:15 (z przerwą )
Seminaria
cykl składa się z 10 seminariów – z czego
jedno jest przeprowadzane w Zakładzie
Immunologii (wycieczka )
w ramach przedmiotu nie przewiduje się
ćwiczeń
Referaty
osoby chętne mogą przygotować krótki
referat
nagrodą jest podwyższenie oceny z
kolokwium o pół stopnia (pod warunkiem
że dana osoba zaliczyła kolokwium)
Nieobecności
dopuszczalne są dwie nieobecności w całym cyklu
seminariów
w przypadku nieobecności na trzech lub więcej
seminariach o zaliczeniu przedmiotu decyduje
pan prof. Jakóbisiak
w wyjątkowych wypadkach można odrobić dane
seminarium o ile asystent prowadzący wyrazi
zgodę
Kolokwium
przeprowadzane na ostatnich zajęciach
w formie testowej – 20 pytań (średnio po 2
pytania z każdego tematu)
do 10% pytań z tematyki poruszanej na
wykładach
zalicza 60% prawidłowych odpowiedzi
Zajęcia fakultatywne
dla kierunku biotechnologia
10 seminariów 1 - godzinnych – w br
akademickim odbywały się we wtorki
14:30 - 16:15 (Wydział Farmacji ul.
Banacha 1, sala wykładowa im. Prof.
Kostkowskiego)
Plan seminarium
definicje podstawowe
budowa narządów limfatycznych
budowa przeciwciał
budowa i funkcje receptora limfocytów T
rozpoznającego antygen (TCR)
Po co mi ta
immunologia?
kilka słów tytułem wstępu…
Pierwsze obserwacje
immunologiczne?
Pierwszą obserwację
immunologiczną
zawdzięczamy historykowi
greckiemu, Tucydydesowi,
który
zauważył, że podczas
epidemii w Atenach w 430 r.
p.n.e.
nieznanej nam
choroby
bezpiecznie
opiekować się chorymi mogli
tylko ci, którzy przeżyli
poprzednią epidemię
.
Pierwsze szczepienia
Pierwsze próby prewencji
chorób pojawiły się ok.
XV w.
w Chinach i Turcji
. Były to
próby szczepienia za pomocą
wysuszonych krost ospy
prawdziwej inhalowanych
przez nos lub wkładanych do
małych nacięć w skórze (tzw.
wariolacja).
W
1718 Lady Mary Wortley
Montagu
(żona ambasadora
Anglii w Konstantynopolu)
zaszczepiła w ten sposób
swoje dzieci i próbowała
upowszechnić tę metodę
prewencji ospy.
Edward Jenner
Technikę wariolacji ulepszył
Edward Jenner w 1798
szczepiąc zawartością krost w
ospie krowiej (krowiance)
zastępując bardziej groźny
materiał z krost w ospie
prawdziwej
skuteczność takiego
szczepienia była możliwa
dzięki reakcji krzyżowej na
antygeny wirusów ospy
krowiej i ospy prawdziwej
Ludwik Pasteur
Ludwik Pasteur przez
wielokrotne pasażowanie
stworzył atenuowany szczep
cholery
, który mógł być używany
do szczepienia.
Odkrycie to otworzyło drogę dla
wielu następnych badań
Pasteura nad szczepionkami (w
tym nad szczepionką przeciwko
wąglikowi i wściekliźnie
).
Pierwsza szczepionka została
podana człowiekowi w
1881
(chłopiec pogryziony przez
wściekłego psa).
Czy nasz organizm jest
jałowy?
Czy człowiek może żyć bez
otaczających go
mikroorganizmów?
Czy człowiek może żyć bez
otaczających go
mikroorganizmów?
Narządy zwierząt hodowanych bez
dostępu mikroorganizmów (germ-free) są
mniejsze w porównaniu z narządami
zwierząt hodowanych w normalnych
warunkach
„A study on heart weight and electrocardiogram of germfree, ex-germfree and
conventional ICR mice”, Shinoda M et al. 1981
„Growth rate of male germfree Wistar rats fed ad libitum or restricted natural
ingredient diet.” , Snyder DL et al. 1987
Czy człowiek może żyć bez
otaczających go
mikroorganizmów?
Flora bakteryjna jest niezbędna do rozwoju
i prawidłowego działania układu
odpornościowego
„An immunomodulatory molecule of symbiotic bacteria
directs maturation of the host immune system.” Mazmanian
SK et al. Cell. 2005 Jul 15;122(1):107-18
Czy człowiek może żyć bez
otaczających go
mikroorganizmów?
Flora bakteryjna jest niezbędna do rozwoju
i prawidłowego działania populacji
limfocytów regulatorowych
„Impaired regulatory T cell function in germ-free mice”,
Östman S. et al., European Journal of Immunology Vol36,9:
2336 - 2346
Czy człowiek może żyć bez
otaczających go
mikroorganizmów?
Komensalna flora jelitowa jest niezbędna
do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania
przewodu pokarmowego
„Commensal bacteria in the gut: learning who our friends
are.” Yan F, Polk DB, Curr Opin Gastroenterol. 2004
Nov;20(6):565-71
Definicje
podstawowe
antygen, epitop, hapten,
superantygen, adiuwant
Antygen
antygen (gr. ἀντί anti - przeciw, γένος
genos - ród, rodzaj; przytaczane także ang.
antigen = antibody generator, generator
przeciwciał)
może być nim każda substancja, która
wykazuje dwie cechy:
immunogenność
antygenowość
Cechy antygenu
antygenowość, czyli zdolność do swoistego
reagowania z produktami odpowiedzi
immunologicznej (przeciwciałem lub receptorem
limfocytu immunologicznie czynnego)
immunogenność, czyli zdolność do wywołania
przeciw sobie odpowiedzi immunologicznej w
ustroju w postaci stymulowania wytwarzania
przeciwciał (Ab) - immunoglobulin (Ig) i/lub
aktywacji limfocytów
Antygen wykazujący tylko
antygenowość nazywamy
haptenem.
nośnik
białkowy
pełny
antygen
hapten
+
Epitopy
epitop = determinanta antygenowa
fragmenty antygenu, które mogą być związane
przez
przeciwciała lub receptory limfocytów
T wiążące antygen (TCR)
.
na jednej cząsteczce antygenu może znajdować
się wiele determinant antygenowych
Podział antygenów
ze względu na ilość epitopów:
jeżeli jeden antygen ma wiele różnych
epitopów – nazywany jest antygenem
wielowartościowym
lub
poliwalentnym
jeżeli antygen ma jeden epitop – nazywany jest
antygenem
monowalentnym
(monowartościowym)
Podział
antygenów
Autoantygeny – antygeny własnego organizmu,
normalnie nieimmunogenne
Izoantygeny – antygeny pochodzące od
osobników genetycznie jednorodnych, normalnie
nieimmunogenne
Alloantygeny – antygenypochodzące od różnych
osobnikówtego samego gatunku, wysoce
immunogenne
Kseno-, Heteroantygeny – antygeny
pochodzące od osobników różnych gatunków,
wysoce immunogenne
Różnice w immunogenności
antygenów
antygeny różnią się między sobą
immunogennością niektóre mają
większą „łatwość” aktywacji układu
immunologicznego, a inne mniejszą
zależy to od wielu czynników, m.in.:
Adiuwant
to substancja
wzmagająca immunogenność
antygenów
np. emulsje
zawierające Mycobacterium
Superantygeny
rodzaj toksyn (gł. pochodzenia
bakteryjnego) wywołujących
poliklonalną, niespecyficzną
aktywację limfocytów T
jeden superantygen może aktywować
nawet 1/5 limfocytów T ustroju !!!
w wyniku masywnej aktywacji układu odpornościowego
dochodzi do uogólnionego procesu zapalnego w ustroju z
takimi objawami jak:
gorączka
nadprodukcja śluzu
biegunka i wymioty
wstrząs septyczny prowadzący do zgonu
Budowa układu
limfatycznego
Narządy
limfatyczne
Centralne
Obwodowe
•
grudki
limfatyczne
•
samotne
•
skupione
•
migdałki
•
wyrostek
robaczkowy
•
węzły chłonne
•
śledziona
•
grasica
•
szpik
kostny
•
kaletka
Fabrycjusza
(ptaki)
Narządy
limfatyczne
Centralne
Obwodowe
•
powstawanie
limfocytów
•
czynnościowe
dojrzewanie
limfocytów
•prezentacja
antygenu komórkom
efektorowym
•aktywacja
limfocytów przez
antygeny
Grasica
Zbudowana z dwóch
płatów
podzielonych na
płaciki
Zrąb
grasicy tworzą:
Torebka
Przegrody łącznotkankowe
Komórki z długimi wypustkami (makrofagi, fibroblasty,
komórki nabłonkowe, dendrytyczne)
Zrąb zawiera liczne cząsteczki HLA
Funkcja grasicy
wydzielanie tzw.
hormonów grasicy
:
tymozyna, grasiczy czynnik humoralny,
tymopoetyna, tymulina
wydzielanie
cytokin i czynników wzrostu
dojrzewanie limfocytów T
Zaspół DiGeorge’a
Delecja genów w zespole DiGeorge’a uwidoczniona metodą fluorescencyjnej hybrydyzacji in
situ (FISH)
Przyczyna: Delecja 22q11.2
Zaspół DiGeorge’a
Niedorozwój przytarczyc – zaburzenia
gospodarki wapniowo-fosforanowej (w tym
objawy tężyczki)
Wady serca i aorty
Niedorozwój grasicy
Zaspół DiGeorge’a
Cechy dysmorfii
twarzy:
Niedorozwój żuchwy
Hiperteloryzm
Nisko osadzone,
odstające uszy
Bruzdowany płatek
małżowiny usznej
Antymongoidalne
ustawienie szpar
powiekowych
Bariera krew-grasica
Bariera ta ma na celu
utrudnienie
kontaktu obcych antygenów
, np. z
krwi, z dojrzewającymi w korze płacików
limfocytami T
Naczynia włosowate w korze grasicy otoczone
są
przestrzenią okołonaczyniową
oraz
otoczką
zbudowaną z komórek nabłonkowych.
W przestrzeni otaczającej naczynia włosowate
mogą znajdować się
makrofagi
.
Komórki charakterystyczne dla
grasicy
Tymocyty
– limfocyty grasicze
Komórki opiekuńcze
(nursing cells) –
komórki nabłonkowe warstwy korowej
otaczające wypustkami do kilkuset
tymocytów
Komórki z ciałami barwliwymi
(tingible
bodies macrophages) – makrofagi
fagocytujące tymocyty
Skąd się biorą tymocyty w
grasicy?
tymocyty
Limfocyty T
N
a
rz
ą
d
y
k
rw
io
tw
ó
rc
ze
Komórki
prekursorowe
pęcherzyk
żółtkowy
wspólne komórki progenitorowe
limfopoezy
komórki prekursorowe limfocytów T
Proces migracji rozpoczyna się już w 7-8
tygodniu ciąży
Po urodzeniu do grasicy dociera dziennie
10-100 komórek prekursorowych
W ciągu 2 tygodni życia w grasicy
przechodzą one około 20 podziałów
komórkowych z czego wynika, że z
każdego prekursora może powstać
ponad 500 tys. komórek
Inwolucja grasicy
Grasica ulega zanikowi już od 1 roku życia, a proces ten
ulega przyspieszeniu w okresie pokwitania
Ocenia się że całkowity zanik narządu nastąpiłby w wieku
ok. 110-120 lat
Grasica płodu
Grasica osoby dorosłej
Szpik - funkcje
Powstawanie komórek krwi:
Erytrocytów
Granulocytów
Płytek krwi
Centralny narząd limfatyczny gdzie
powstają
limfocyty B
Produkcja
przeciwciał
przez komórki
plazmatyczne
Grudki limfatyczne
Grudki
limfatyczne
nieotorbione
•Śledziona
•Węzły chłonne
•Migdałki
•Kępki Peyera
•Wyrostek robaczkowy
•Drogi oddechowe
•Układ moczowo-płciowy
•Układ oddechowy
otorbione
Ośrodki rozmnażania
owalne przejaśnienie w
środku grudki, ośrodek
lub centrum
rozmnażania, kontrastuje
z ciemno barwiącym się
obwodem grudki, zwanym
płaszczem grudki lub
pasem zagęszczania
pojawiają się w kilka dni po
stymulacji antygenem
przy braku dalszego
napływu antygenu zanikają
po około trzech tygodniach
Węzeł chłonny
Funkcja węzłów:
„
filtracja limfy
” i
zatrzymywanie
antygenów,
drobnoustrojów,
komórek
nowotworowych i
drobnych cząstek
stałych
aktywacja
limfocytów T i B
Powiększenie węzłów
chłonnych
Grudki limfatyczne pojawiają się i
stopniowo zanikają. Pojawienie się ich
zależy od dotarcia do węzła antygenów,
które przedostają się najczęściej drogą
naczyń doprowadzających.
Węzeł limfatyczny, który bierze udział w
odpowiedzi immunologicznej i w
którym pojawiają się liczne grudki
limfatyczne ulega znacznemu
powiększeniu
Jeżeli do danego węzła spływa limfa z
obszaru, na którym rozwija się nowotwór
złośliwy, to powiększenie danego węzła
może być również wynikiem proliferacji
(wewnątrz węzła) komórek
nowotworowych, które do węzła dotarły
drogą limfy (przerzuty nowotworowe do
węzłów limfatycznych)
Śledziona
największy narząd limfatyczny
miąższ śledziony (miazga) jest kruchy i śledziona łatwo
pęka przy urazach lewej strony jamy brzuszne
na przekroju świeżo pobranej śledziony wyróżnia się
jasnoszare wysepki otoczone obszarami zabarwionymi na
czerwono (duża zawartość erytrocytów). Na podstawie
takiego wyglądu miąższ podzielono na miazgę białą i
miazgę czerwoną
miazga
biała
miazga
czerwona
Grudki chłonne
Pochewki tętniczek (gł. limfocyty T)
strefa
przejściowa
Limfocyty, erytrocyty, makrofagi,
komórki dendrytyczne
Zatoki brzeżne
Miazga czerwona właściwa
Wszystkie komórki krwi, w tym
bardzo liczne makrofagi
Unaczynienie śledziony
śledziona
nie posiada naczyń
limfatycznych doprowadzających
,
a jedynie nieliczne naczynia
odprowadzające
jest bogato ukrwiona (tzw. narząd
krwiolimfatyczny)
tętniczki brzeżne posiadają
pochewki
złożone głównie z
limfocytów T
śródbłonek
zatok
śledziony
złożony jest z
charakterystycznych komórek
„pręcikowych”, które niezbyt
ściśle do siebie przylegają
Rola śledziony
Do najważniejszych czynności śledziony u
człowieka należy:
proliferacja
limfocytów i monocytów
przez całe życie, a
w życiu płodowym wszystkich elementów
morfotycznych krwi
udział w odpowiedzi immunologicznej (gł. humoralnej),
szczególnie przeciwbakteryjnej
fagocytoza i
niszczenie zużytych erytrocytów
, krwinek
białych i trombocytów
fagocytoza bakterii i komórek nowotworowych
współudział w wytwarzaniu bilirubiny
Rola śledziony
„
filtr krwi
”
„
magazyn krwi
”
„wyłapywanie” antygenów,
bakterii, komórek
nowotworowych, zużytych
erytrocytów i innych krwinek
w przypadku zwiększonego
zapotrzebowania śledziona
obkurcza się „wyrzucając” na
obwód elementy morfotyczne
krwi zmagazynowane w
zatokach
Splenektomia
wykonywana po uszkodzeniu śledziony lub w
przypadku chorób hematologicznych (np.
samoistna małopłytkowość) i nadciśnienia wrotnego
znacznie zwiększone ryzyko posocznicy (gł. z
bakterii otoczkowych) a także zwiększone ryzyko
infekcji bakteryjnych
zakaz szczepienia przy użyciu szczepionek
zawierających żywe drobnoustroje
Czym różnią się między sobą
grudki chłonne?
Grudki
chłonne
nieotorbione
Węzły
chłonne
Śledziona
Antygeny z błon śluzowych,
płynów tkankowych
Antygeny z chłonki (limfy)
Antygeny z krwi
leukocyty
wartość referencyjna
ogółem
4,4-11,3 tysięcy/μl
limfocyty
25-40%
granulocyty
neutrofile
50-70%
bazofile
0-1%
eozynofile
2-4%
monocyty
3-8%
Monocyty
największe komórki krwi obwodowej
prekursory komórek układu makrofagów
właściwości
fagocytoza (!!!)
uwalnianie leukotrienów
wydzielanie cytokin
Neutrofile
(granulocyty obojętnochłonne)
50-75% wszystkich leukocytów, a ponad 90%
wszystkich granulocytów
mają segmentowane jądro oraz liczne ziarnistości
zawierające m.in. substancje bakteriobójcze,
białka wiążące żelazo i liczne enzymy
Właściwości i funkcje:
fagocytoza
zdolność ruchu
wydzielanie i uwalnianie substancji bakteriobójczych i
mediatorów stanu zapalnego
są jednym ze składników ropy
czas życia: tylko 1-2 dni (w naczyniu około 8-12
godzin)
Eozynofile
(granulocyty kwasochłonne)
stanowią 2-4% wszystkich leukocytów
maja liczne ziarnistości w cytoplazmie (lizosomy)
zawierające enzymy hydrolityczne
wybarwiają się barwnikami kwaśnymi (stąd
nazwa)
Funkcje i właściwości
fagocytoza (szczególnie kompleksów antygen –
przeciwciało)
odpowiedź przeciwpasożytnicza
rola w patogenezie chorób alergicznych (gł. astmy)
zdolność ruchu pełzakowatego
funkcje wydzielnicze (cytokiny, enzymy, leukotrieny i
lipoksyny)
Bazofile
(granulocyty
zasadochłonne)
1% wszystkich leukocytów
przypominają komórki tuczne
zasadochłonne ziarna w cytoplazmie zawierające histaminę,
heparynę, enzymy proteolityczne
mogą uwalniać z błon cytoplazmatycznych pochodne kwasu
arachidonowego (leukotrieny i prostaglandyny)
na powierzchni mają receptory dla IgE
Funkcje
niewielka zdolność do fagocytozy
wydzielanie substancji przeciwbakteryjnych
przeciwdziałanie krzepnięcia krwi (histamina, leukotrieny)
udział w procesach alergicznych i zapalnych (histamina)
Limfocyty
Stanowią ok. 25 – 40% leukocytów
Należą do elementów odporności swoistej
organizmu (wyjątek stanowią limfocyty NK
– natural killers)
Różna zdolność ruchu
Do krwi dostają się w postaci mało
aktywnej; aktywuje je kontakt z
antygenem
limfocyty
T
pomocnicze
cytotoksyczne
B
regulatorowe
NK
Limfocyty NK
Zdolne do rozpoznawania nieprawidłowych komórek
organizmu (zakażenie wirusowe, transformacja
nowotworowa) na podstawie zmian gęstości
cząsteczek MHC I
Wykazują spontaniczną cytotoksyczność w stosunku
do tych komórek
Są elementem odpowiedzi nieswoistej
Limfocyty T pomocnicze
(Th)
wspomagają odpowiedź typu humoralnego
i komórkowego zarówno poprzez
bezpośredni kontakt i wydzielane cytokiny
dzielą się na:
Th1
– stymulujące głównie odpowiedź
komórkową
Th2
– stymulujące odpowiedź humoralną
Limfocyty T cytotoksyczne
(Tc)
mają zdolność bezpośredniego działania
cytotoksycznego na komórki (zabijania) poprzez:
indukcję apoptozy (programowanej śmierci komórki)
uwalnianie substancji toksycznych (perforyny,
granulizyny, granzymy)
są elementem odpowiedzi komórkowej
(przeciwwirusowej, przeciwpasożytniczej,
przeciwnowotworowej)
w ich aktywacji biorą udział limfocyty
Th1
Limfocyty B
są głównym elementem odpowiedzi humoralnej
aktywowane przez limfocyty
Th2
po aktywacji wędrują one do szpiku kostnego by
zamienić się w
plazmocyt
ich główną funkcją jest produkcja
przeciwciał
Budowa przeciwciał
Nagrody Nobla za badania nad
przeciwciałami
Susumu Tonegawa
„za odkrycie
genetycznych zasad
zmienności i
różnorodności
przeciwciał”
Gerald M.
Edelman
Rodney R.
Porter
„za odkrycie chemicznej
struktury przeciwciał”
1972
1987
Budowa przeciwciał
ła
ńc
uc
h
ci
ęż
ki
ła
ńc
uc
h
le
kk
i
Fab
Fc
region
zmienny
region
stały
miejsca
wiązania
antygenu
idiotop – markery części
zmiennych pozwalające
na wyróżnienie idiotypu
przeciwciała-
determinanty znajdujace
się na fragmencie Fab
(miejscu wiążącym
antygen)
paratop – fragment
wiążący epitop antygenu
epitop – fragment
antygenu rozpoznawany
przez przeciwciało
IZOTYPY przeciwciał: IgG..