Linie obrony
Odpowiedz
humoralna w
bariery fizyczne i chemiczne
zakażeniach wirusowych
mechanizmy obrony
wewnątrzkomórkowej
nieswoiste mechanizmy
immunologiczne
swoiste mechanizmy
Maciej Przybylski
immunologiczne
Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej WUM
Zarys swoistej odpowiedzi
przeciwwirusowej Odpowiedz
swoista
Mechanizm:
rozwój układu immunologicznego to nauka odróżniania swoich od obcych (2 - 15%
limfocytów przeżywa ten test)
MHC:
klasa I występuje na większości komórek
klasa II tylko na  zawodowych APC (makrofagi, komórki dendrytyczne, limfocyty B)
MHC klasy I prezentują antygeny endogenne (cytoplazmatyczne)
MHC klasy II prezentują antygeny egzogenne (pozakomórkowe), ale też antygeny
endosomalne
Prezentacja antygenu receptorom limfocytów w kontekście MHC oraz cytokin prowadzi
do powstania wyspecjalizowanych populacji komórek zdolnych swoiście eliminować
patogeny i zakażone komórki, wygasić odpowiedz
po zlikwidowaniu zagrożenia, ale
przechować pamięć o antygenach, które były przyczyną kłopotów
MHC klasy I i II oraz CD8 i CD4 Region MHC prezentujący antygen
Animacja 10: aktywacja limfocytów T przez MHC-I i MHC-II
Animacja 5: obróbka antygenu przez MHC klasy I. Animacja 6: obróbka antygenu przez MHC klasy II
1
Pomocnicze limfocyty T (Th)
Limfocyty B
aktywowane w grudkach tkanki chłonnej za pomocą antygenów
limfocyty CD4+, prezentacja antygenu w kontekście MHC klasy II
prezentowanych przez dojrzałe komórki dendrytyczne  wiązanie antygenu z
prowadzi do aktywacji limfocytu (Th0)
BCR (przeciwciało zakotwiczone w błonie limfocytu B)
antygen + BCR podlegają endocytozie, antygen ulega obróbce i ekspresji na
przewaga limfokin prozapalnych (IL-2, IL-12, IFN-ł) różnicuje w
powierzchni limfocytu wraz z MHC klasy II prezentacja limfocytom Th0
kierunku Th1,
limfocyty Th0 ulegają indukcji do Th2 i wysyłają sygnał (CD40/CD40L)
przewaga limfokin przeciwzapalnych (IL-4, IL-5, IL-10) różnicuje w
aktywujący limfocyt B, zapoczątkowujący:
kierunku Th2
produkcję immunoglobulin
Funkcja Th2: promuje dojrzewanie limfocytów B, promuje odpowiedz

zmianę klas przeciwciał
humoralną (duże ilości antygenów pozakomórkowych)
proliferację:
Funkcja Th1: stymulują dojrzewanie cytotoksycznych limfocytów T,
żyjące krótko komórki plazmatyczne produkujące przeciwciała (BCR-): 80%
produkują IL-2 i IFN-ł (duże ilości antygenów wewnątrzkomórkowych)
długowieczne komórki B pamięci (BCR+): 20%
Limfocyty T pamięci
Receptor limfocytu B (BCR)
długowieczne dojrzałe limfocyty T, CD8+ lub CD4+
prezentują szereg TCR skierowanych przeciwko różnym
antygenom
gdy dochodzi do ich aktywacji za pośrednictwem antygenu
rozpoznawanego przez któryś z licznych TCR  zaczynają
proliferować, szybko wytwarzając populację komórek
efektorowych
indukcja prawdopodobnie za pośrednictwem antygenów (+MHC-
II) prezentowanych przez komórki B pamięci
Dojrzewanie
limfocytów B
2
Lokalizacja antygenów wirusowych a odpowiedz

humoralna
antygeny wirionów pozakomórkowych
przeciwciała sekrecyjne i związane z błonami śluzowymi (neutralizacja)
opsonizacja (wydajna fagocytoza)
układ dopełniacza (wirusy osłonkowe)
antygeny prezentowane przez zakażone komórki
ADCC
opsonizacja
układ dopełniacza
debris komórek zakażonych wirusem (cytotoksyczność, liza,
apoptoza)
neutralizacja
opsonizacja i fagocytoza
Przeciwciała - neutralizacja
Ochronna rola przeciwciał
neutralizujących
eliminacja krążących (pozakomórkowych) wirionów
blokada białek powierzchniowych wirionów (hamowanie
z krwi, limfy i tkanek  póz
ny etap zakażenia
adsorpcji i wnikania wirusów)
pierwotnego
agregacja wirionów (zmniejszenie liczby wirionów zdolnych do
obrona przed powtórnym zakażeniem
zakażenia)
związanie glikoprotein wirusowych na powierzchni
zakażonych komórek:
okres półtrwania AB jest krótki  potrzebne jest stałe
indukcja cytotoksyczności
z
ródło syntezy (komórki plazmatyczne)
liza komórki poprzez dopełniacz
indukcja sygnału do wnętrza komórki
nie wiadomo, jaka część syntetyzowanych
aktywacja układu dopełniacza i synteza składników
przeciwciał swoistych ma zdolność neutralizacji
chemotaktycznych (C5a, C3q)
wirusa
Receptory dla Fc
Diagnostyczny odczyn neutralizacji
receptor poli-Ig  transport przezbłonowy IgA
i IgM
FcRN (receptor Fc noworodków)  transport
IgG przez łożysko, regulacja poziomu IgG w
surowicy
receptory Fc dla konkretnych klas Ig (M, A,
D, E, G) oraz podklas IgG
receptory Fc makrofagów, neutrofili i komórek
NK
3
Komórki NK  mechanizm indukcji
Opsonizacja
pozytywnej (ADCC)
przeciwciała wiążą się z receptorami dla Fc
makrofagów, neutrofili i komórek NK
po stymulacji kompleksem Ag/AB
uruchamiają kaskadę transdukcji sygnałów
wywołując:
skuteczną fagocytozę kompleksów
antygen/przeciwciało
cytotoksyczność zależną od przeciwciał (ADCC)
Immunoglobuliny G Immunoglobuliny A
IgG1 i IgG3: główne ochronne podklasy
10-15% Ig w surowicy, ale dominują w mleku, ślinie,
IgG (neutralizacja, opsonizacja, wiązanie
łzach i wydzielinie błon śluzowych
dopełniacza)
masywna synteza IgG1 w ostrej fazie w surowicy głównie monomery, sekrecyjne IgA to di-
Podklasy:
zakażenia
lub trimery
IgG1  70%
występują we wszystkich wydzielinach i
najliczniej syntetyzowana klasa przeciwciał
IgG2  20%
płynach ciała
IgG3  8%
w zakażeniach przewlekłych (HIV, HBV, IgA związane z błonami śluzowymi ograniczają
HCV, EBV, CMV etc.) miano IgG1 spada
IgG4  2%
miejscową replikację wirusa
na korzyść IgG3 i IgG4
wydzielnicze IgA w surowicy ograniczają poziom
IgG1, IgG3 i IgG4 łatwo przenikają przez
łożysko
wiremii
IgG4 nie aktywuje dopełniacza
IgG2 nie wiąże się z receptorem Fc
Immunoglobuliny A (c.d.) Immunoglobuliny M
syntetyzowane jako pierwsze
ochrona przed zakażeniem błon śluzowych (większość wirusów)
5-10% przeciwciał w surowicy (1,5 g/l)
wirus musi przeniknąć do MALT lub GALT (stymulacja
monomery na powierzchni limfocytu B (rozpoznawanie antygenu)
limfocytów B)
pentamery (dziesięciowalentne) wydzielane do środowiska
limfocyty B przemieszczają się w obrębie tkanek (podścielisko
wiążą 10 małych antygenów (np. haptenów) lub 5 dużych
śluzówki) syntetyzując IgA
skutecznie neutralizują wirusy (powtarzalne struktury
IgA związane z Fc poli-Ig są przenoszone w pęcherzykach
antygenowe na powierzchni wirionów)
endosomalnych przez komórki nabłonka (endocytoza zależna od
bardziej wydajne niż IgG (do neutralizacji lub opsonizacji
receptora)
potrzeba 100-1000 razy mniej cząsteczek IgM niż IgG)
receptor dla Fc ulega strawieniu, pozostałości chronią łańcuch J
skutecznie aktywują dopełniacz (blisko położone regiony Fc)
przed aktywnością proteaz
słabo dyfundują  niskie stężenie
kompleksy IgA-antygen są wychwytywane przez śluz i usuwane
w płynie międzykomórkowym tkanek
z organizmu (nabłonek szczoteczkowy, ruchy perystaltyczne)
w PMR
przenoszone przez receptor Fc poli-Ig na powierzchnię błon
śluzowych (tak jak IgA, ale w niższych stężeniach)
4
Dopełniacz
modyfikuje błony lipidowe zawierające obce antygeny (opsonizacja lub
liza)
wzmaga odpowiedz
prozapalną (chemotaksja w reakcji na C3a, C3q i
C5a)
najważniejszy element odpowiedzi humoralnej przed pojawieniem się
przeciwciał
usprawnia odpowiedz
przeciwwirusową
przez opłaszczenie wirionów uprzednio związanych z przeciwciałami
przez skuteczniejszą aglutynację kompleksów wiriony/przeciwciała
przez dołączenie C3b do kompleksu Ag/AB (rozpoznawanie przez receptory
dla C3b komórek fagocytujących)
przez bezpośrednią lizę wirionów osłonkowych (także przeciwiciała
 naturalne )
Obrona wirusów przed odpowiedzią
Przeciwciała  naturalne humoralną
Przykład: przeciwciała skierowane przeciwko ą 1-3 digalaktozie
masywna dawka zakażająca
masywna wiremia
pojawiają się we wczesnym okresie zycia
hiperzmienność antygenowa
człowiek nie syntetyzuje digalaktozy, ale przyswaja ją z
pożywieniem nadprodukcja antygenów podczas replikacji
wirusy zakażające komórki zawierające ten dwucukier
rozsiew wirusa z komórki do komórki
wbudowują go jako reszty węglowodanowe glikoprotein
obrona przed składnikami dopełniacza
powierzchniowych
zakażenie tkanek uprzywilejowanych immunologicznie
latencja
Skutek: wiriony ulegają neutralizacji pod wpływem przeciwiciał
ominięcie barier obronnych (ukąszenia, transplantacje, transfuzje,
przeciw ą 1-3 digalaktozie
narkotyki dożylne, zabiegi inwazyjne)
Obrona wirusów przed
Związek wirusowych zakażeń przewlekłych z
układem dopełniacza
niedoborami odpowiedzi humoralnej
dla adsorpcji wirusy wykorzystują receptory dla dopełniacza
Immunosupresja jako bezpośredni skutek zakażenia (obrona
CD21 (C3d)  EBV
wirusa przed układem immunologicznym na wszystkich etapach
CD46  odra
zakażenia)
DAF (inhibitor dop.)  wirusy Coxsackie i ECHO
Wrodzone niedobory odporności (przewlekłe zakażenie OPV u
ludzi z agammaglobulinemią)
Białka wirusowe hamują kaskadę dopełniacza
Zakażenie płodu lub noworodka prowadzi do wystąpienia HIV, HTLV-1 i krowianka wbudowują komórkowe inhibitory dopełniacza w
osłonkę
immunotolerancji na antygeny wirusa (różyczka, CMV, HBV,
CMV zwiększa ekspresję inhibitorów dop. (MAP, DAF) na pow. zak. kom.
HCV)
HSV doprowadza do ekspresji homologu vCD59, który blokuje powstawanie
Wirusy słabo immunogenne lub niecytopatyczne (brak kompleksu atakującego błonę
kaposica (białko HHV-8) blokuje klasyczną i alternatywną drogę aktywacji
odpowiedzi na antygeny lub mała liczba dostępnych antygenów)
dopełniacza
Synteza nadmiaru antygenów (związanie przeciwciał
herpeswirusy i poxwirusy zawierają geny kodujące wydzielnicze białka
neutralizujących) kontroli dopełniacza związane ze zwiększoną śmiertelnością
gC-1 HSV wiąże się z siarczanem heparanu, co doprowadza do wiązania i
Hiperzmienność antygenowa (HIV, HCV)
unieczynnienia C3b
5
Zmienność antygenowa Hiperzmienność antygenowa
Przykład: wirus grypy
Przykłady: HIV i HCV
przesunięcie antygenowe  hemaglutynina i neuraminidaza
zmiany wynikają z podatności polimeraz RNA i
mutacje punktowe w genach HA i N odpowiadają za niewielką
odwrotnej transkryptazy na błędy transkrypcyjne
zmienność wirusa, ale
wirus utrzymuje zakaz
ność
wirus nie jest rozpoznawany przez istniejące przeciwciała
Skutek: brak humoralnej odporności populacyjnej,
niemożność opracowania skutecznej szczepionki,
Skutek: obserwowane co roku epidemie grypy (znane typy wirusa)
krążące warianty wirusów
Przesunięcie antygenowe występuje u wszystkich
wirusów (różnica w tempie zmian)
Osłabienie odpowiedzi ze
strony limfocytów B (1)
Przykład: zakażenie limfocytów B (EBV)
zakażenie
liza (wirusowa i CTL)
aktywacja nieswoista
proliferacja
anergia
Skutek: limfopenia w początkowej fazie
mononukleozy, limfocytoza i
hipergammaglobulinemia w okresie objawowym
Osłabienie odpowiedzi ze Tworzenie kompleksów
strony limfocytów B (2) immunologicznych
Przykład: wirus limfocytarnego zapalenia splotu naczyniówkowego i
Kompleksy immunologiczne składają się z
opon mózgowych
przeciwciał połączonych z antygenami
(LCM, lymphocytic choriomeningitidis virus, Arenaviridae)
wirusowymi
Przyłączenie wirusa do IgM na powierzchni limfocytów B
wydzielniczymi
Wniknięcie i zakażenie limfocytu
pochodzącymi z niekompletnych wirionów
Zakażony limfocyt prezentuje antygeny LCMV w kontekście
MHC-I
obecnymi na powierzchni zakaz
nych wirionów
CTL zabijają zakażone limfocyty B
Skutek: bardzo niskie miana przeciwciał swoistych w przebiegu
zakażenia LCMV
6
Kompleksy immunologiczne Kłębuszkowe zapalenie nerek
mogą zawierać zakaz
ne wiriony (transport do odległych tkanek i
Wirusowe kompleksy Ag/AB
zakażenie makrofagów i limfocytów poprzez receptor wiążący Fc)
mają dużą masę cząsteczkową (akumulacja)
Dysocjacja kompleksów immunologicznych wydzielonych z surowicy:
wiążą dopełniacz
75% przeciwciał nieswoistych
~ 1% przeciwciał swoistych
aktywują komórki patrolujące synteza cytokin
prozapalnych
w zakażeniach ostrych kompleksy immunologiczne są skutecznie
chemotaksja limfocytów
usuwane przez komórki patrolujące lub osiadłe RES
miejscowy przewlekły stan zapalny
w zakażeniach przewlekłych często obserwuje się odkładanie
kompleksów immunologicznych w uszkodzenie/niewydolność nerek
kłębuszkach nerkowych ( kłębuszkowe zapalenie nerek)
tętnicach ( zapalenie naczyń przy WZW B)
Zmienność osobnicza
splocie naczyniówkowym (zapalenie naczyniówki i tęczówki przy WZW C)
Mutacje w genie HLA-DR odpowiadają za równowagę w
formowaniu kompleksów immunologicznych
Wirusy niecytopatyczne (HIV,
HCV, wirus dengi)
wywołują zakażenie nie doprowadzając do śmierci
komórki
komórki zakażone nie są prawidłowo rozpoznawane
przez komórki cytotoksyczne (CTL, NK)
odpowiedz
humoralna nabiera podstawowego
znaczenia
Wirus dengi Denga
DHF rozwija się u
dzieci, które wcześniej przechodziły zakażenie dengą (innym typem wirusa)
dzieci, które mają matczyne przeciwciała przeciwko innemu typowi wirusa
Flaviviridae, arbowirus (Aedes aegypti)
Patogeneza
pięć typów wirusa
zwiększona przepuszczalność naczyń
trombocytopenia
Płd-Wsch Azja i Karaiby zaburzenia krzepnięcia
ostra choroba gorączkowa (większość zakażeń)
komórki jednojądrzaste krwi obwodowej ulegają zakażeniu poprzez kompleks
receptor Fc/przeciwciało/wirus
gorączka krwotoczna ze wstrząsem (DHF,
wirus nie niszczy zakażonych komórek, słaba ekspresja antygenów
(nieskuteczna komórkowa odpowiedz
cytotoksyczna)
mniejszość)
w obecności przeciwciał zakażone komórki produkuja nadmierne ilości
czynników zwiększających przepuszczalność i osłabiających ściany naczyń
(TNFą , IFNł i IL-2)
Krążące kompleksy Ag/AB wiążą dopełniacz, który (C3a, C5a) w nadmiarze
działa wazoaktywnie oraz nasila sekwestrację trombocytów w tkankach
7
Zjawiska autoimmunologiczne
Hiperzmienność antygenowa HCV
zakażenie wirusowe prowadzi do powstania
Regiony hiperzmienne glikoprotein E1 i E2 (HVR, hypervariable
odpowiedzi swoistej
regions)
niektóre epitopy antygenów wirusów występują w
E2 jest glikoproteiną, reszty glikozylowe mogą maskować epitopy
zmienne (HVR) i konserwatywne proteiny białkach organizmu
HCV wiąże się z VLDL (very low density lipoprotein)  ochrona
przeciwciała przeciwwirusowe reagują z
przed przeciwciałami
antygenami człowieka
w przebiegu przewlekłego WZW, HCV ewoluuje tworząc
quasigatunki (różnice w sekwencji RNA do 5%, do 10
może to doprowadzić do reakcji
quasigatunków izolowanych od jednego pacjenta)
autoimmunologicznej
Zmienność antygenowa
30-50% między genotypami
15-30% między podtypami
5-10% między quasigatunkami wykrywanymi u pojedynczej osoby
Mimikra antygenowa
Wirus/ludzki gen pozycja (aa) sekwencja
CMV IE2 79 P D P L G R P D E D
cząsteczka HLA-DR 60 V T E L G R P D A E
Poliowirus VP2 70 S T T K E S R G T T
Zasadowe białko mieliny (MBP)
Receptor 176 T V I K E S R G T K
acetylocholinyny
występuje w osłonce mielinowej neuronów
HPV E2 76 S L H L E S L K D S
centralnego i obwodowego UN
Receptor insuliny 66 V Y G L E S L K D L
uczulenie na MBP (10-aminokwasowy epitop) in
RABV gP 147 T K E S L V I I S
Receptor insuliny 764 N K E S L V I S E
vivo u gryzoni skutkuje alergicznym zapaleniem
HAdV 12 E1B 384 L R R G M F R P S Q C N
mózgu
alfa-gliadyna 206 L G Q G S F R P S Q Q N
pozostałe domeny MBP nie wywołują takiej
HIV-1 p24 160 G V E T T T P S
Region stały IgG 466 G V E T T T P S
reakcji
wirus odry (P3) 13 L E C I R A L K
podobną domenę zawiera polimeraza DNA HBV
kortykotropina 18 L E C I R A C K
wirus odry (P3) 31 E I S D N L G Q E
mielina 61 E I S F K L G Q E
Dziękuję za uwagę
8