Podstawowe zasady

działania układu

immunologicznego

Odporność nieswoista

Podstawowe zasady działania układu immunologicznego.
Odporność nieswoista cz. I

Układ limfatyczny: pierwotne (centralne) i wtórne (obwodowe) narządy limfatyczne,
krążenie limfocytów. Komórki układu odpornościowego i ich podstawowe funkcje: stem cell,
limfocyty B, T, NK, makrofagi, granulocyty, komórki dendrytyczne, komórki tuczne, płytki
krwi. Mediatory rozpuszczalne: dopełniacz, przeciwciała, cytokiny (monokiny, limfokiny,
interleukiny, chemokiny...), interferony, mediatory zapalne.
Odporność nieswoista (wrodzona): drogi wnikania antygenu do ustroju, naturalne bariery
anatomiczno-czynnościowe skóry i błon śluzowych, rola flory fizjologicznej, nieswoiste
czynniki humoralne (dopełniacz, interferony, lizozym. laktoferyna. fibronektyna, białko C-
reaktywne, białka szoku termicznego..), komórkowe. Dopełniacz: aktywacja (droga
klasyczna i alternatywna), biologiczne efekty układu dopełniacza (zwiększenie
przepuszczalności naczyń, chemotaksja i aktywacja neutrofilów, adherencja i opsonizacja,
przetwarzanie kompleksów, liza krwinki lub uszkodzenie komórki - pory). Receptory dla
fragmentów dopełniacza na komórkach. Współdziałanie układu dopełniacza z układem
krzepnięcia i kinin.
Część praktyczna:
Film. The immune system.
Metody badania układu dopełniacza: oznaczanie składowych – C3, C4, inhibitora C1,
czynnika B, aktywności hemolitycznej.
Ocena chemotaksji – metoda agarozowa.
2. Odporność nieswoista cz. 2
Odporność: wrodzona, nabyta; czynna, bierna; nieswoista, swoista; naturalna, sztuczna;
komórkowa, humoralna. Odporność a odpowiedź immunologiczna.
Fagocytoza: migracja komórek fagocytujących, cząsteczki adhezyjne (integryny, selektyny),
czynniki chemotaktyczne (składowe dopełniacza, chemokiny), receptory na komórkach
fagocytujących, opsonizacja, pochłanianie, wewnątrzkomórkowe zabijanie drobnoustrojów –
mechanizmy zależne i niezależne od tlenu.
Cytotoksyczność naturalna – komórki NK (brak restrykcji MHC), mechanizm działania
(perforyny).
Bariera patologiczna – zapalenie.
Część praktyczna:
Film: Fagocytoza. Krwinki białe.
Metody oceny funkcji komórek fagocytujących – odsetek komórek fagocytujących, indeks
fagocytarny, odsetek komórek zabitych, test NBT.

Budowa układu limfatycznego

• narządy pierwotne (centralne):

* grasica

–

rozwój i dojrzewanie limfocytów T, selekcja

limfocytów pod względem tolerancji na autoantygeny

* szpik kostny

–

rozwój i dojrzewanie limfocytów B

• narządy wtórne (obwodowe)

:

zasiedlanie przez

dojrzałe T i B, kooperacja T i B z antygenem, współdziałanie z

fagocytami i komórkami pomocniczymi

* śledziona

–

rozpoznanie antygenów krwiopochodnych

* węzły chłonne

–

antygeny krążące w chłonce absorbowane

przez skórę, trzewia

* tkanki „śluzówkowe”-

MALT (GALT, BALT), kępki

Peyera.. – antygeny, które przekroczyły bariery powierzchniowe

Podstawowe komórki –

limfocyty:

pochodzą z

komórek macierzystych
narządów pierwotnych,
krążą we wtórnych,
specyficznie rozpoznają
antygeny poprzez
odpowiednie receptory

limfocyty nie posiadają
stałej lokalizacji – stale
krążą

krążenie limfocytów
między narządami
wtórnymi poprzez krew i
chłonkę umożliwia
kontakt antygenu z dużą
liczbą limfocytów

Komórki układu

immunologicznego

stem cell

progenitorowe
limfocyty

progenitorowe
mielocyty

Makrofagi
Monocyty

Neutrofile
PMN

Eozynofile

Bazofile

Mastocyty

K.dendrytyczne

-rozpoznanie antygenu

Fagocytoza
Prezentacj
a
antygenu

Fagocytoza
-
bakterie

Odporność
p/pasożyto
m

Ochrona
błon
śluzowych?

Ochrona
błon
śluzowych

Limfocyty

Odporność

nabyta

Fagocyty jednojądrzaste
należą do grupy
długożyjących komórek
żernych.

Pochodzą ze wspólnej
komórki
prekursorowej szpiku
krwi:

mieloidalnej

(dla

granulocytów,
makrofagów, płytek
krwi),
z linii monocytów krwi,
które
przechodzą przez
naczynia
krwionośne i stają się
makrofagami
tkankowymi.
Osiadłe komórki
fagocytujące
w różnych tkankach -
dawniej:
układ siateczkowo-
śródbłonkowy,

obecnie:

układ

makrofagowy

.

Druga linia wspólnych
komórek
prekursorowych
pochodzących
ze stem cell to:

limfoidalna

– daje

początek
limfocytom Tc Th B NK

Poszczególne komórki w wyniku pobudzenia przez antygen

wytwarzają różne rozpuszczalne mediatory, które wykrywamy w surowicy krwi

Każda komórka wydziela specyficzny zestaw cytokin lub mediatorów

Wszystkie komórki pochodzą od wspólnej komórki macierzystej pnia – stem cell,

Proliferacja i dojrzewanie komórek prekursorowych w szpiku zachodzi

pod wpływem różnych czynników wzrostowych: cytokiny, CSF..

Układ immunologiczny -

odpornościowy

• powstał jako ochrona przed patogenami

(antygenami)

• ma zdolność rozpoznawania antygenów

własnych (self) od obcych (non self)

• podstawowe cechy:

(podstawa stosowania szczepień

ochronnych)

*

swoistość rozpoznania antygenu

a następnie

*

wytworzenia swoistej odpowiedzi immunologicznej

:

komórkowa, humoralna (klucz-zamek)
*

pamięć immunologiczna

szybsza i bardziej efektywna odpowiedź po powtórnym

zetknięciu

się z antygenem

Układ immunologiczny -

odpornościowy

• niepożądane

(niekorzystne dla

organizmu)

konsekwencje

:

*

autoimmunizacja

– niewłaściwa/niepotrzebna

odpowiedź immunologiczna na własne antygeny,

spowodowana przez brak rozróżniania self od non self

*

nadwrażliwość

(alergia) – nadmierna odpowiedź

immunologiczna na nieszkodliwe antygeny (tzw.

alergeny), np. pokarmowe, pyłki...

*

niedobory immunologiczne

– niedostateczna

odpowiedź immunologiczna na zakażenie

*

układ odpornościowy działa prawidłowo ale

odpowiedź jest niepożądana w świetle współczesnej

medycyny – przetoczenie krwi, odrzucenie przeszczepu

Odporność –

pojęcie ogólne

zdolność do reakcji (celem eliminacji) na obce

czynniki (antygeny)

* komórkowa

- związana z odpowiednimi komórkami układu

immunologicznego

(komórki immunokompetentne)

* humoralna

– związana z

czynnikami rozpuszczalnymi

, możemy je

wykryć w

surowicy krwi

‘

nieswoista

– skierowana przeciwko różnym antygenom –

kilka

godzin

‘ swoista

– skierowana przeciwko konkretnemu antygenowi

(determinanta

antygenowa – epitop)
jest to

odpowiedź immunologiczna !!!

kilka dni,tygodni

-

Odporność

- czynna

– wytworzona przez daną osobę, np. po

przechorowaniu, szczepieniu

- bierna

– organizm otrzymuje gotowe przeciwciała lub

komórki, np. płód od matki otrzymuje swoiste IgG

. wrodzona

–

układ odpornościowy

u noworodka jest

niedojrzały

( przeciwciała matki)

. nabyta

–

pełna kompetencja 7-10 rok, maksymalna ok. 18

roku

(odpowiedź immunologiczna - swoistość,

pamięć)

na co dzień mechanizmy nieswoiste i swoiste

ściśle kooperują ze sobą w reakcjach (walce)

z antygenami drobnoustrojów, przeszczepu, nowotworu...

Odporność nieswoista

– bardzo ważna,

szybka

• zewnętrzna obrona organizmu

–

mechaniczna bariera

skóry, niskie pH skóry, pochwy, żołądka, flora fizjologiczna, ruch
rzęsek, „spłukiwanie” (łzy, ślina, mocz, wydzielina z nosa), lizozym,
kwas solny, spermina...

kaszel, kichanie, katar... – reakcje obronne !!!

• w tkankach i płynach ustrojowych

*

humoralna

:

-

układ dopełniacza (komplement, określamy: C - complement)

- lizozym, białko C-reaktywne i inne białka ostrej fazy, transferyna,

laktoferryna...

- interferony INF :  - leukocytarny,  - fibrocytarny, wytwarzane w

odpowiedzi na zakażenie wirusowe

*

komórkowa

:

- komórki fagocytujące: granulocyty obojętnochłonne, makrofagi !!!
w małym stopniu komórki naskórka, śródbłonka naczyń,

enterocyty

- komórki NK – naturalnie cytotoksyczne: atakują komórki

nowotworowe, przeszczepu, zakażone wirusem

Większość drobnoustrojów wnikających jest zatrzymywana przez

bariery fizyczne, chemiczne i fizjologicznie występujące

drobnoustroje!!!

* są produkowane we wczesnym okresie zakażenia wirusowego

* nie wykazują bezpośredniego działania przeciwwirusowego,

indukują

jedynie

w komórce stan przeciwwirusowy, tj. hamują tempo zakażenia

wirusem

IFN  - leukocytarny, IFN - fibroblastyczny

-

interferony nieswoiste

IFN- tzw. immunologiczny

, powstaje w wyniku pobudzenia przez antygen

limfocytów T – dodatkowo aktywuje NK, K, makrofagi, ekspresję cytokin,

antygeny MHC I...

Rekombinowany IFN - jest stosowany

w leczeniu białaczek, HBV,

HCV,

AIDS,

HPV

Dopełniacz – komplement - C

• Układ ok. 30 białek,

C1 – C9, syntetyzowanych gł. przez

komórki wątroby, makrofagi..,

aktywowanych

w określonej

kolejności

drogą klasyczną, alternatywną, lektynową (tzw.

reakcja kaskadowa)

• Działanie biologiczne:

*przeciwzakaźne – odczyn zapalny

-

rozszerzenie naczyń i zwiększenie przepuszczalności

C2a (kinina)

-

anafilatoksyna

- uwolnienie mediatorów z komórek tucznych i bazofilów

C5a C4a C3a

- chemotaksja

– przyciąganie granulocytów i makrofagów w kierunku bodźca

C3a C5a
-

chemokineza

– zwiększenie ruchliwości fagocytów C5c

-

adherencja immunologiczna (opsonizacja)

– ułatwienie fagocytozy C3b iC3b

C4b

-

uszkodzenie błony

– C5b-9

*współpraca z odpowiedzią swoistą

- wzmaga odp. humoralną i pamięć immunologiczną

*usuwanie zbędnych produktów

- usuwanie kompleksów immunologicznych i komórek apoptotycznych

*

Aktywacja

drogą klasyczną

(nabyta) zachodzi głównie przez kompleks antygen-

przeciwciało (IgM, IgG1, IgG2, IgG3) i

C1

* Aktywacja

drogą alternatywną

(wrodzona) – przez

C3

+ bakterie, kompleksy IgG,

IgA, IgE, jest regulowana przez białka B,D,H,I,P

* Aktywacja

drogą lektynową

– przez białka lektynowe wiążące mannozę ) i

C1

,

bez przeciwciał

Droga klasyczna prowadzi do wytworzenia konwertazy C3 (C4b2a), która trawi C3

do C3a i C3b, potem konwertazy C5 (C4b2a3b), z której powstaje C5b6789

-kompleks atakujący błonę:

MAC – membrane

attack complex

Komponenty C2a C4a C3a C5a
uwalniane są
do środowiska

C1q składa się z 6 identycznych podjednostek, łączenie się C1q z jedną
cząsteczką IgG jest słabe, silniejsze z kilkoma IgG, szczególnie jeżeli
przeciwciała wiążą blisko siebie położone epitopy. Aktywacja drogą
klasyczną nie jest hamowana przez C1q inhibitor.
C1q czasami może być aktywowany bez udziału przeciwciał, ale słabo –
spontaniczna
aktywacja jest kontrolowana przez C1q inhibitor

MAC tworzy kanały w błonie celem zniszczenia antygenu, przez kanały

wypływają jony np.potasowe, ATP..., wpływają inne jony, woda, lizozym...

Powstaje:

*

całkowita hemoliza krwinek

– mają błonę komórkową

*„dziury” w ścianie komórkowej

-

u bakterii Gram(-), mykoplazm

Gram(+) są bardziej oporne na działanie MAC

dalsza eliminacja bakterii odbywa się poprzez fagocytozę!!!

Schemat kanału wytworzonego w błonie
przez MAC

Dopełniacz – komplement - C

• Receptory dla dopełniacza

–

dla różnych

składników na licznych komórkach: neutrofile,

makrofagi, eozynofile, erytrocyty, limfocyty B – komórki

te mogą wiązać składowe dopełniacza

• Niektóre białka C (nieaktywne) można oznaczać w

surowicy: C3, C4, C1 inhibitor, czynnik B, P; można

badać aktywność dopełniacza - metoda 50% hemolizy

Układ dopełniacza współdziała z układem

krzepnięcia

i fibrynolizy oraz układem kininowym

w uruchomieniu i kontroli procesu zapalnego

łącznikiem miedzy układami jest czynnik

Hagemana

Białka dopełniacza wiążą się
z receptorami na komórkach!!!:

CR1- ułatwia:
- przyleganie i
endocytozę przez fagocyty
opsonizowanych C3b, C4b
bakterii,

-wiązanie się opsonizowanych
kompleksów
na krwinkach lub płytkach
ich transport do osiadłych
makrofagów i fagocytozę

CR2 – bierze udział
w aktywacji limfocytów B,
jest receptorem dla EBV - umożliwia
zakażenie limfocytów B

CR3 i CR4 – należą do grupy

integryn

, spełniają funkcje

dodatkowej cząsteczki
adhezyjnej, pośredniczą
w fagocytozie cząsteczek
opsonizowanych iC3b, mogą wiązać
bezpośrednio węglowodany drożdży,
niektórych bakterii

najważniejs

ze

Dopełniacz jest głównym efektorowym mechanizmem

zapalenia

Zapalenie

–

reakcja,

która prowadzi do
nagromadzenia leukocytów
i cząsteczek rozpuszczalnych
w miejscu zakażenia
lub uszkodzenia tkanek

Aktywacja dopełniacza
zapoczątkowuje
rozszerzenie naczyń
i

migrację komórek

Pomagają w

migracji:

• cząsteczki adhezyjne

• czynniki chemotaktyczne

• mediatory zapalenia

• Migracja leukocytów

–

proces złożony,

zależny od rodzaju komórek, stanu ich aktywacji i

charakteru ich interakcji ze śródbłonkiem naczyń,

komórki śródbłonka wykazują ekspresję cząsteczek

adhezyjnych, rozpoznawanych przez receptory

aktywowanych komórek żernych lub limfocytów

*

komórki żerne

: neutrofile migrują jednokierunkowo do

ogniska zakażenia, fagocytują i rozpadają się;

monocyty

mogą różnicować się do makrofagów i powracać do

obwodowych tkanek limfatycznych by pełnić rolę APC

* limfocyty dziewicze wędrują ze szpiku i grasicy do

obwodowych tkanek limfatycznych poprzez ściany żyłek z

wysokim śródbłonkiem,

po pobudzeniu antygenem

wędrują dalej do ogniska zapalnego,

T i B pamięci

zasiedlają tkanki limfatyczne

* komórki dendrytyczne w skórze po związaniu z

antygenem migrują do okolicznych węzłów chłonnych i

dokonują prezentacji antygenu limfocytom T CD4

• Cząsteczki adhezyjne

adhezyny

(CAM) należące do rodziny supergenu

immunoglobulin,

selektyny

i ich ligandy węglowodanowe,

integryny

.

Ekspresja cząsteczek adhezyjnych zależy od rodzaju

komórki,

indukują ją cytokiny

• Cząsteczki chemotaktyczne –

nadają

kierunek migracji fagocytom po przejściu przez

śródbłonek

• Mediatory zapalenia -

uwalniane z komórek

tucznych, płytek, leukocytów w czasie reakcji,

współdziałają z osoczowymi układami enzymatycznymi,

kontrolują przepuszczalność naczyń i przepływ krwi

Migracja zależy od ładunku powierzchniowego wzajemnie oddziaływujących
komórek,
siły hemodynamicznej, ekspresji komplementarnych cząsteczek adhezyjnych
na leukocytach
i śródbłonku.

Migrację regulują zarówno leukocyty jak i

śródbłonek.

Ekspresja cząsteczek zależy od typu komórki, czy uległa ona aktywacji przez
antygen, cytokiny..
Cząsteczki adhezyjne na śródbłonku zależą od miejsca anatomicznego,
aktywacji przez cytokiny
Czynniki chemotaktyczne i cytokiny też działają wybiórczo, na odpowiednie
receptory na komórce

Na komórkach śródbłonka znajdują się cząsteczki adhezyjne

, np:

ICAM-1, ICAM-2 – wiążą się z integryną LFA-1 obecną na
większości leukocytów

ICAM-1 – wiąże się także z CR3(receptor dla C3 dopełniacza) na
makrofagach i neutrofilach

VCAM-1 – z VLA-4 na limfocytach i niektórych kom. żernych

W ognisku zapalenia kom. śródbłonka mogą syntetyzować nowe
cząsteczki adhezji

Integryny – pośredniczą w adhezji leukocytów do śródbłonka ale i
do macierzy komórkowej:

VLA-2 – wiąże kolagen, VlA-3 -

laminina, kolagen, fibronektyna,
VLA-4 VLA-5 – fibronektyna, VLA-6 - laminina

Selektyny – grupa cząsteczek adhezyjnych wiążących węglowodany na
leukocytach
i śródbłonkach.

E i P ulegają ekspresji na trombocytach i śródbłonku,

L na niektórych leukocytach.

Z selektyną L wiąże się receptor Sgp-200 na HEV (żyłka o wysokim
śródbłonku)
i kieruje limfocyt do obwodowych węzłów chłonnych

Proces migracji granulocyta
jest wielostopniowy:

*uwolnienie mediatorów
stanu
zapalnego

– pw. C5a, dyfuzja

do
pobliskich żyłek

*przyleganie do śródbłonka
przepływających fagocytów

*związanie ze śródbłonkiem

(selektyna E + CD15)

*pobudzenie – dodatkowa
aktywacja przez cz.
chemotaktyczne

*umocowanie – dodatkowa
aktywacja
integryn i CAM

(CR3 i LFA-1 + ICAM-1)

*dalsza migracja

*uwolnienie enzymów
trawiących
kolagen i inne składniki

*wnikanie do tkanek,
migracja
w kierunku wzrastającego
stężenia
czynników chemotaktycznych

Fagocytoza

Bakterie są zabijane lub degradowane przez komórki żerne

–

w wyniku napływu fagocytów, gł.granulocytów obojętnochłonnych do

ogniska zapalnego w efekcie powstaje

o d c z y n r o p n y !!!

• Etapy fagocytozy:

* chemotaksja

–

ukierunkowany ruch fagocytów w gradiencie stężeń

czynniki chemotaktyczne: C5a C3a, Il-1, TNF, TGF-β, Il-8, PAF, LTB4

* opsonizacja

–

opłaszczenie bakterii pw. przez przeciwciała,

komplement i wiązanie z odpowiednimi receptorami na fagocytach

FcR CR1

* pochłanianie

–

tworzenie fagosomu, potem fagolizosomu

* zabijanie

– różne mechanizmy:

1. zależne od tlenu

* niezależne od peroksydazy – powstają toksyczne rodniki: OH 0

2

H

2

O

2,

* zależne od peroksydazy

- powstają toksyczne podchloryny: kwas

podchlorawy, chloramina

2. tlenek azotu (NO)

- bakterie, kom. nowotworowe

3. niezależne od tlenu

- białka lizosomalne: defensyny (białka

kationowe), katepsyny, lizozym, elestaza, proteazy, laktoferryna...

Związanie bakterii z komórką żerną jest niezwykle ważnym etapem, od
którego zależy
wchłonięcie i uruchomienie mechanizmów zabijania.

Szereg molekuł ułatwia wiązanie bakterii z błoną komórkową

:

lektyny

bakteryjne

(wiążące

mannozę),

lektyny komórek żernych

– wiążą -glukany, LPS,

opsoniny:

składowe dopełniacza
i swoiste IgG

Po sfagocytowaniu uruchamiany jest proces zabijania

Fagocyty mają zdolność
bezpośredniego wiązania
bakterii –ale słabą

Najsilniejsze wiązanie
występuje przy jednoczesnej
opsonizacji przez swoiste
przeciwciało ( przez receptor Fc)
i dopełniacz (receptor C3b)

Wtedy błona fagocyta ulega
aktywacji

Tworzą się bakteriobójcze
metabolity tlenu – wybuch tlenowy,
bakterie są wchłaniane do
fagosomów,
fagosomy łączą się z lizosomami –
fagolizosom, trawienie.
Niestrawione produkty mogą
być uwalniane na zewnątrz

Inwazja czynnika
zakaźnego
lub uraz fizyczny
wywołują
reakcje zapalną.

Do miejsca zapalenia
przenikają
cząsteczki surowicy oraz
komórki przechodzące
przez
ściany naczyń włosowatych

Zapalenie podlega
regulacji
poprzez liczne mediatory:

składowe C, histamina,
serotonina,
bradykinina,produkty
rozpadu
fibryny, prostaglandyny
(PGE

2

), leukotrieny (LTB

4

LTD

4

),

cytokiny (Il-1, Il-6, Il-4,
TNF)

Antygen aktywuje
limfocyty B

- produkują swoiste
przeciwciała
aktywujące dopełniacz na
drodze
klasycznej

oraz IgE –

pobudzające
komórki tuczne do
uwolnienia ziarnistości
(histamina).