Funkcja makrofagów i

granulocytów

Magdalena Chober, Agnieszka

Bodalska

Układ dopełniacza

Rozwój nieswoistej reakcji

obronnej organizmu

Niemal każda reakcja obronna

sprowadza się do trzech elementów:

- Rozpoznania obecności

drobnoustrojów

- Zwiększenie przepuszczalności naczyń

i utworzenie wysięku zapalnego

- Ściągnięcie do miejsca inwazji

komórek układu odpornościowego

PAMP

(pathogen associated molecular patterns)

• Najbardziej charakterystyczne

struktury drobnoustrojów,
selektywnie rozpoznawane przez
komórki odpowiedzi nieswoistej,
określane jako wzorce molekularne
związane z patogenami.

• Cząsteczki PAMP są typowe dla

całych grup drobnoustrojów.

Do cząsteczek PAMP należą

m.in.:

• Mannany, znajdujące się w ścianie

drożdży

• Formylowane peptydy bakterii
• Składniki ściany komórkowej bakterii

(LPS, lipopeptydy, peptydoglikany,
kwasy tejchojowe, lipoarabinomannan)

• Bakteryjne DNA zawierające

niemetylowane sekwencje CpG

• Dwuniciowe RNA wielu wirusów

Receptory dla cząsteczek PAMP określa

się jako receptory rozpoznające
wzorce – PRR.

(pattern recognition receptors)

Podzielone są na 3 grupy:
• Receptory wydzielane
• Receptory powierzchniowe
• Receptory aktywujące komórki

Receptory wydzielane

Należą do nich przede wszystkim

opsoniny, które wiążą się z antygenami.
Przyłączają się do powierzchni bakterii,
grzybów i wirusów i ułatwiają
fagocytozę.

Przykłady:
• Kolektyny : białko wiążące mannozę,

białko surfaktantu A i D

• Składniki układu dopełniacza

Receptory powierzchniowe

Znajdują się na powierzchni komórek

zdolnych do prezentacji antygenów.
Mają zdolność bezpośredniego
wiązania cząsteczek PAMP.
Uczestniczą w fagocytozie.

Receptory aktywujące

komórki

• Najpopularniejsze
• Jako pierwsze alarmują organizm o

zaistniałej infekcji, są we wrotach

zakażenia

• Bardzo rozproszona lokalizacja

Przykłady:

 Komórki nabłonka jamy ustnej, gardła
 Narządy moczowo-płciowe
 Przewód pokarmowy

Do najmłodszych znaczników, które

tworzą receptory PRR należą receptory
TLR (toll-podobne).

Większość z nich występuje na

powierzchni komórek, a niektóre
spośród nich znajdują się w błonach
pęcherzyków cytoplazmatycznych, które
ulegają fuzji z fagolizosomami,
umożliwiając rozpoznanie kwasów
nukleinowych bakterii wstępnie
rozłożonych wewnątrz fagocytów tj.
TLR9

Jak dotąd zidentyfikowano 10 receptorów

ludzkich TLR. Ligandy dla tej grupy receptorów:

• TLR1 – składniki bakteryjnej ściany komórkowej

• TLR2 – peptydoglikan i lipoproteidy bakteryjne

• TLR3 – dwuniciowy RNA wirusów

• TLR4 – LPS i kwas lipotejchojowy

• TLR5 – flagelina

• TLR6 – składniki bakteryjnej ściany komórkowej

• TLR7 i TLR 8 – małe, syntetyczne cząsteczki

wirusowe

• TLR9 – niemetylowane oligonukleotydy CPG

Udział receptorów TLR w

indukcji odpowiedzi

immunologicznej

TLR 4 znajduje się m.in. na powierzchni

nabłonkowej jelit i dróg oddechowych.
Receptory te aktywują komórki nabłonka do
wydzielania chemokin i innych cytokin, oraz
defensyn, które uczestniczą w przyciągnięciu
do miejsca inwazji komórek układu
odpornościowego i niszczenia
mikroorganizmów. Receptory TLR2,4,6,8
znajdują się na powierzchni komórek
tucznych, a TLR9 jest wewnątrz komórek
dendrytycznych.

Funkcja makrofagów i

granulocytów

• Należą do systemu odporności nieswoistej
• Są to komórki żerne, które jako siły szybkiego

reagowania docierają jako pierwsze do miejsca

infekcji

• Są pierwszą linią obrony, zanim dojdzie do

reakcji limfocytów

Pojęcia z nimi związane:
 Chemotaksja
 Aktywacja
 Fagocytoza
 Mechanizmy zabijania

Chemotaksja,

czyli zdolność do ruchu w kierunku miejsc

zapalnych

Do czynników chemotaktycznych należą:

• Fragmenty C5a i C3a uwalniane w trakcie aktywacji

dopełniacza

• Formylowane peptydy uwalniane przez bakterie

• Defensyny wytwarzane przez komórki nabłonkowe i

neutrofile

• Leukotrien LTB4

• IL-1, TNFα, TGF ß, IL-8 i inne cytokiny z grupy hemokin

Właściwości chemotaktyczne wykazuje również wiele

innych czynników, np. fragmenty włóknika, kalikreina,

białko C-reaktywne.

Aktywacja

Istnieją dwie zasadnicze grupy czynników

aktywujących:

• Czynniki pochodzenia bakteryjnego
• Czynniki uwalniane głównie przez pobudzone

komórki tuczne i limfocyty T, czyli cytokiny

Najefektywniejszym składnikiem ściany

mikobakterii aktywującym komórki żerne jest

dipeptyd muramylowy (MDP). Cytokiną, która

najsilniej aktywuje makrofagi jest INFγ. Ważny

aktywator neutrofilów to IL8.

Procesy zachodzące podczas

aktywacji

• Powiększenie komórki
• Pojawienie się pofałdowań błony

komórkowej

• Wysuwanie licznych pseudopodiów
• Nabywanie wzmożonych właściwości

cytotoksycznych - zwiększenie
ekspresji enzymów i innych białek
cytotoksycznych

Pobudzeniu ulegają:

• Przemiany metaboliczne
• Właściwości bakteriobójcze
• Prezentacja antygenów limfocytom T
• Fagocytoza i pinocytoza
• Przyleganie do podłoża
• Zawartość enzymów w lizosomach
• Wydzielanie czynników i cytokin

Fagocytoza

Pochłanianie przez komórki żerne i

trawienie za pomocą lizosomów
cząsteczek lub komórek, które mają
zostać usunięte z organizmu.

Etapy fagocytozy

• Rozpoznanie przez komórkę

fagocytującą antygenu opłaszczonego
opsoniną, lub struktur w ścianie
komórkowej drobnoustroju

• Tworzenie pseudopodiów i otaczanie

ciała obcego. Tworzenie fagosomu.

• Unieszkodliwienie obcego ciała
• Powstanie fagolizosomu i wydalenie

niestrawionych resztek.

Kiedy w fagocytozie biorą udział opsoniny,

dla których komórka żerna posiada

receptory, mamy do czynienia z

immunofagocytozą.

Opsoniny:

• Przeciwciała

• Składniki dopełniacza

• Białko C-reaktywne

• Białko wiążące LPS

• Kolektyny

Opsonizacja to proces ułatwiający

fagocytozę.

Dla poszczególnych czynników

opłaszczających antygen komórka żerna

ma na swojej powierzchni odpowiednie

receptory.

Receptory biorące udział w fagocytozie:

• Receptory dla fragmentu Fc przeciwciał

• Receptory dla składników dopełniacza:

Cr1, Cr3

• Receptory ,,zmiatacze”: występują na

makrofagach i monocytach, usuwają

toksyczne produkty oraz komórki

apoptotyczne mikroorganizmów.

• Receptor dla fibronektyny umożliwia

fagocytozę przez makrofagi

Zjawisko ADCC

(cytotoksyczność komórkowa zależna od

przeciwciał)

Do zabicia komórki docelowej

konieczny jest jednoczesny udział
przeciwciał i komórek efektorowych.
Przeciwciała opłaszczają komórkę
docelową, warunkując swoistość
reakcji, natomiast komórki
efektorowe wiążące końce
fragmentów Fc tych przeciwciał
warunkują efekt cytotoksyczny.

Mechanizmy zabijania

drobnoustrojów przez komórki

żerne

• Tlenowe
• Beztlenowe

Mechanizmy tlenowe

Fagocytoza drobnoustrojów powoduje

pobudzenie procesów oddechowych i
powstanie toksycznych utleniaczy.
Przemiany te zachodzą głównie w
neutrofilach i prowadzą do powstania
reaktywnych utleniaczy.

Zachodzące przemiany:

• Aktywacja oksydazy NADPH

• Katalizowane przez NADPH powstanie

anionu ponadtlenkowego

• Powstanie z anionu ponadtlenkowego

nadtlenku wodoru

• Powstanie przy udziale jonów żelazowych

rodników hydroksylowych i tlenu

singletowego.

• Powstanie kwasu podchlorawego w rekacji

katalizowanej przez mieloperoksydazę

• Powstanie chloramin w wyniku reakcji kwasu

podchlorawego z aminami

Zamiast mieloperoksydazy eozynofile

zawierają peroksydazę, która
używając jonów bromkowych jako
substratu, wytwarza kwas
podbromowy. Kwas ten reaguje z
nadtlenkiem wodoru, w wyniku czego
powstanie tlen singletowy.

Mechanizmy beztlenowe

Komórki żerne syntezują wiele białek

zdolnych do zabicia mikroorganizmów.
Znajdują się one głównie w ziarnach
azurofilnych (pierwotnych) i swoistych
(wtórnych). W procesie fagocytozy ziarna
te zlewają się z wakuolami zawierającymi
pochłonięte mikroorganizmy. Umożliwia to
komórkom żernym zabicie
mikroorganizmów, synteza reaktywnych
związków tlenowych nie jest pobudzana.

Przykłady białek:

• BPI – działa na bakterie G(-)
• Katepsyna G – działa na bakterie

G(+)

• Defensyny
• Lizozym
• Kateliny

Inne czynniki:

• Laktoferyna
• Elastaza
• Ubikwicydyna – bakteriobójcza dla

bakterii G(+) i G(-)

• Główne białko zasadowe MBP
• Azurocydyna – zabija bakterie i

grzyby

UKŁAD DOPEŁNIACZA

Układ dopełniacza

• Należy do odporności nieswoistej – sam nie

rozpoznaje antygenów

• Aktywowany jest (na drodze klasycznej)

przez przeciwciała, stanowi ich dopełnienie

• Składa się z ok. 30 białek surowicy i płynów

tkankowych

• Białka dopełniacza aktywowane na drodze

reakcji łańcuchowej wywierają efekt głównie

w stosunku do błony komórkowej

• Wraz z kom. żernymi należy do najstarszych

mechanizmów odporności nieswoistej

Powstawanie składników

dopełniacza

• Hepatocyty: C6-C9, ponad 90% C3
• Makrofagi: C1-C4, czynniki B,D,P,H,I
• Limfocyty: C1-C4, czynniki B,P
• Komórki nabłonkowe przewodu

pokarmowego : C1

Aktywacja układu

dopełniacza

Dopełniacz jest aktywowany na jednej z 3

dróg:

• Klasyczna (kompleksy immunologiczne

zawierające IgG lub IgM)

• Alternatywna (kompleksy

immunologiczne zawierające IgA lub IgE)

• Lektynowa (elementy strukturalne na

powierzchni drobnoustrojów zawierające
mannozę)

Klasyczna droga aktywacji

• Przeciwciała przyłączają się do epitopów
• Cząsteczka C1q przyłącza się ,,główką” do

przeciwciał, a ,,ogonkiem” wiąże się z C1r i

C1s

• Związanie przeciwciał wywołuje zmianę

konformacyjną C1q.

• C1r jest pobudzana za pomocą zmiany

konformacyjnej C1q i w rezultacie powoduje

przecięcie, czyli uaktywnienie, proteazy C1s.

Ta aktywacja jest już trwała i nie zależy od

dalszych zmian konformacyjnych C1q.

• Aktywowana C1s rozkłada C4, w wyniku czego powstają

dwa fragmenty: C4a i C4b.

• C4a jest uwalniany do środowiska reakcji (osocza lub płynu

tkankowego) i pełni funkcję anafilatoksyny.

• C4b łączy się się z błoną komórkową, zwłaszcza z białkami

lub cukrami w niej zawartymi.

• Po przyłączeniu się do błony następuje przyłączenie C2 do

C4b, po czym C2 jest rozkładany do C2a i C2b przez C1s.

• Kompleks C4b2a nosi nazwę konwertazy C3 drogi

klasycznej. Jest bardzo ważnym elementem układu

dopełniacza.

• Konwertaza C3 rozkłada składnik C3 do C3a (kolejna

anafilatoksyna) oraz C3b, który może:

– przyłączyć się do błony komórkowej patogenu – pełnić funkcję

opsoniny

– przyłączyć się do konwertazy C3, tworząc konwertazę C5

drogi klasycznej (powyższe procesy podlegają amplifikacji)

• Tak powstała konwertaza C5 rozkłada białko C5 do C5a

(anafilatoksyna) i C5b. C5b będzie brał udział we wspólnym

dla wszystkich dróg tworzeniu MAC.

• SCHEMAT DROGI KLASYCZNEJ

Alternatywna droga

aktywacji

• Znajdujące się w osoczu białko C3(H

2

O) jest

uaktywnioną formą białka C3.

• C3(H

2

O) wiąże czynnik B, który w obecności

jonów magnezu oraz czynnika D jest rozbijany na

fragmenty Ba oraz Bb.

• Fragment Ba wydostaje się do środowiska reakcji
• Fragment Bb pozostaje związany z C3(H

2

O).

Kompleks C3(H

2

O)Bb ten jest aktywny

enzymatycznie i tworzy rozpuszczalną

konwertazę C3 drogi alternatywnej.

• Taka konwertaza rozbija C3, tworząc

anafilatoksynę C3a oraz C3b.

• Związany z błoną C3b przyłącza czynnik B, który jest

rozkładany na Ba i Bb.

• Powstaje związana z błoną konwertaza C3 drogi

alternatywnej, stabilizowana czynnikiem P, czyli

properdyną (dlatego też droga alternatywna nazywana

bywa także properdynową). Konwertazy drogi

alternatywnej mają podobne znaczenie, jak

konwertazy drogi klasycznej.

• Konwertaza C3 rozkłada C3, dając w efekcie C3a i C3b.

Ten drugi może teraz przyłączyć się do błony, dając

początek kolejnej konwertazie, może również

przyłączać się do już istniejącej konwertazy C3,

tworząc konwertazę C5 drogi alternatywnej.

• Konwertaza C5 rozkłada C5 do anafilatoksyny C5a oraz

fragmentu C5b.

• Droga alternatywna jest powiązana z drogą klasyczną

poprzez C3b. Wytworzony podczas drogi klasycznej

C3b może po związaniu się z błoną wiązać czynnik B i

tworzyć konwertazę C3 drogi alternatywnej.

Lektynowa droga aktywacji

• Droga lektyowa podobna jest do drogi klasycznej,

różni się tylko pierwszymi etapami.

• Antygen nie musi być rozpoznany przez

przeciwciała, są one zastąpione nieswoiście

wiążącymi cukry kolektynami, (białkami

mającymi domeny lektynowe oraz długie ogonki o

strukturze przypominającej kolagen). Do kolektyn

należą białka surfaktantu płucnego oraz lektyna

wiążąca mannozę (MBL), występująca w osoczu.

• Lektyna wiążąca mannozę jest głównym

czynnikiem zapoczątkowującym drogę lektynową.

• Zbudowana jest podobnie do C1q - 6 główek

umieszczonych na długim ogonku, który może

wiązać proteazy serynowe MASP-1 i MASP-2.

• Po związaniu MBL do powierzchni antygenu, MASP-1 zostaje

aktywowana na skutek zmiany konformacyjnej trzonka MBL

• MASP-1 aktywuje MASP-2. Ten enzym może rozkładać C2 i

C4. Dalsze etapy są identyczne jak w klasycznej drodze
aktywacji dopełniacza. Kompleks kolektyna-MASP-1-MASP-2
zastępuje więc zarówno przeciwciało, jak i C1q, C1r i C1s
drogi klasycznej.

• MBL bywa czasem określana jako "praprzeciwciało„ - ze

względu na swoje właściwości oraz prawdopodobnie
wczesne pojawienie się w trakcie filogenezy .

• Droga alternatywna i droga lektynowa mogą zapoczątkować

reakcję odpornościową bezpośrednio po wniknięciu
patogenu do organizmu.

• Droga klasyczna może być rozpoczęta dopiero na skutek

wytworzenia przeciwciał, co następuje po upływie pewnego
czasu po pojawieniu się antygenu w organizmie.

Kompleks atakujący błonę

• Po wytworzeniu C5b przez konwertazę dowolnej z dróg aktywacji

dopełniacza, dochodzi do połączenia się C5b z C6.

• Do C5b-6 dołączane są C7 i C8.

• Powstaje kompleks C5b-8, który włącza się w błonę komórkową i

przyłącza cząsteczki C9.

• Przyłączenie 2–14 cząsteczek C9 powoduje utworzenie w błonie

komórkowej kanału (jego którego średnica zależy od liczby

wbudowanych C9)

• Powstanie kanałów powoduje wypływ z komórki jonów, ATP,

substancji odżywczych i wielu innych związków, natomiast do

komórki napływa woda (ze względu na wyższe ciśnienie

osmotyczne w komórce) wraz z różnymi czynnikami

bakteriobójczymi i bakteriostatycznymi.

• MAC nie jest najważniejszym skutkiem uaktywnienia dopełniacza.

• Uważa się, że najważniejszą rolą dopełniacza jest jego łączenie

się z błoną, opsonizacja, a co za tym idzie, ułatwianie

immunofagocytozy.

Mechanizmy układu

dopełniacza

• Opsonizacja mikroorganizmów do fagocytozy

• Chemotaksja komórek żernych do miejsc

procesu zapalnego

• Eliminacja uszkodzonych komórek organizmu

• Liza komórek bakteryjnych i wirusów

• Inicjacja reakcji zapalnej poprzez anafilatoksyny

• Hamowanie precypitacji kompleksów

immunologicznych antygen-przeciwciało

• Zwiększenie przepływu krwi w miejscu objętym

zakażeniem

• Zwiększenie przepuszczalności naczyń

włosowatych

Receptory dla składników

dopełniacza

Funkcją receptorów dla składników dopełniacza jest

ułatwianie wiązania i fagocytozy przez komórki żerne,

eliminacja kompleksów immunologicznych, regulacja

aktywacji dopełniacza.

CR1 – występuje w różnym stopniu na wielu komórkach.

Obecny na erytrocytach ma zdolność wiązania

opsonizowanych kompleksów immunologicznych –

usuwa je z organizmu. Jest to bardzo ważne, gdyż w

przeciwnym razie kompleksy te mogłyby się odkładać

w nerkach powodując ich uszkodzenie. Inaktywuje

konwertazy przez rozkład C3b i C4b

CR2 – głównie na limfocytach B, komórkach

dendrytycznych, kom. nabłonkowych gardła. Chroni

przed apoptozą, wzmaga aktywację limfocytów B.

Regulacja układu

dopełniacza

Dopełniacz bez stałego nadzoru ze strony

mechanizmów regulujących mógłby

prowadzić do uszkodzenia własnych

komórek i tkanek.

Głównym zadaniem mechanizmów

regulujących jest zabezpieczenie organizmu

przed negatywnym działaniem dopełniacza:

Zdolność niektórych składników do

spontanicznego rozkładu

Czynne mechanizmy dezaktywacji

Czynne mechanizmy

dezaktywacji:

• CR1 – kofaktor dla czynnika I rozkładającego

C4b i C3b podany w rozpuszczonej formie

zmniejsza rozmiary zawału serca, hamuje

reakcję zapalną w oparzeniach, wydłuża życie

przeszczepów ksenogenicznych

• DAF- czynnik przyspieszający spontaniczny

rozkład konwertazy C3 i C5 obu dróg,

• MCP – błonowy kofaktor białkowy, wiążący

czynniki C3b i C4b znajdujące się w stanie

wolnym lub obecne w konwertazie

• HRF – czynnik restrykcji homologicznej, wiąże

C8 i C9

Osoczowe czynniki

regulujące

• Inhibitor C1
• Czynnik 1 (inaktywacja związanych z

błoną lub występujących w osoczu
C4b i C3b)

• Białko wiążące C4
• Czynnik H
• Inaktywatory anafilatoksyn

Zaburzenia układu

dopełniacza

• Kłębuszkowe zapalenie nerek (aktywacja

dopełniacza poprzez kompleksy odłożone w
nerkach)

• Wstrząs anafilaktyczny wywołany przez

anafilatoksyny C3a, C4a, C5a

• Atypowa postać zespołu hemolityczno-

mocznicowego spowodowana przez mutację w
genie kodującym czynnik H oraz błonowy
kofaktor białkowy (MCP)

• Udział w chorobach autoimmunizacyjnych – np.

w reumatoidalnym zapaleniu stawów