Regulacja odpowiedzi immunologicznej, cytokiny, immunoterapia
Immunoregulacja
Komórki układu odpornościowego działają zawsze we współpracy (kooperacji) i wzajemnie na siebie wpływają, przez kontakt bezpośredni lub cytokiny.
Limfocyty B potrzebują z reguły pomocy limfocytów T, a często także komórek dendrytycznych i makrofagów, aby zacząć wydzielać przeciwciała. Pomoc ta polega na kontakcie cząsteczek powierzchniowych (np. na limfocycie T: CD154) i wydzielaniu cytokin (o charakterze przede wszystkim limfocytów Th2, ale nie tylko – np. działa tutaj IFN-γ). Ścisła kooperacja limfocytów T jest też konieczna do przełączenia klasy przeciwciał.
Komórki komunikujące się ze sobą ulegają zmianom morfologicznym (np. polaryzacji organelli), która pozwala skuteczniej przekazywać sygnały.
W odpowiedzi komórkowej najważniejsze są limfocyty Th1, Tc i makrofagi. Tutaj limfocyty Th1 naciekają tkankę zakażoną i poprzez wydzielane cytokiny (IFN-γ, TNF, MIF) aktywują makrofagi i limfocyty Tc, które bezpośrednio niszczą zakażone komórki i patogeny. Chociaż odpowiedź komórkowa ma też komponent wczesny (rozwijający się do 2h po podaniu antygenu i polegający na stymulacji uwolnienia histaminy z komórek tucznych), to w pełni rozwija się po 24-48 h, dlatego określa się ją jako odpowiedź typu późnego.
Rozwinięcie się odpowiedzi komórkowej odbywa się w strefach grasiczozależnych narządów limfatycznych. Komórka dendrytyczna prezentuje antygen limfocytowi Th1, który ulega aktywacji i przekazuje zwrotnie sygnał do aktywacji KD. Obie komórki potem aktywują wspólnie limfocyty Tc – jak zwykle, zarówno za pomocą cząsteczek powierzchniowych, jak i cytokin. Po rozwinięciu odpowiedzi, limfocyty Tc mogą zabijać KD, co jest prawdopodobnie mechanizmem regulacyjnym.
Limfocyty T mają ważną rolę w regulacji odpowiedzi immunologicznej, zarówno jej wspomaganie, jak i supresję.
Mechanizmy zabezpieczające przed autoagresją:
Delecja limfocytów T i B autoreaktywnych (B – w szpiku i w tkankach, T – gł. w grasicy),
Redagowanie receptorów – czyli zmiana swoistości limfocytów autoreaktywnych,
Anergia – czyli przejście w stan „apatii”, nastepuje głównie w przypadku limfocytów T gdy rozpoznają one antygen, ale nie otrzymają kostymulacji,
Ignorancja immunologiczna – gdy antygenu jest zbyt mało, albo limfocyty nie mają do niego dostępu poprzez istniejące bariery (sekwestracja),
Aktywna supresja – przez limfocyty T lub przeciwciała.
Wygaszanie odpowiedzi immunologicznej zachodzi przede wszystkim na drodze AICD (activation‑induced cell death), a ta zachodzi przy udziale odpowiednich cząsteczek rodziny TNF (Fas obecny na komórce „zabijanej” i FasL obecny na komórce „zabijającej). Limfocyty B mają tylko Fas, limfocyty T mają zarówno Fas, jak i FasL, więc mogą się zabijać nawzajem. Ważną rolę w regulacji odporności pełnią limfocyty Treg, zależne całkowicie od obecności IL-2.
Antyimmunoglobuliny
Immunoglobuliny są białkami, czyli z definicji są immunogenne. W organizmie powstają przeciwciała przeciwko własnym przeciwciałom, a najważniejsze z nich to:
Czynniki reumatoidalne – przeciwciała klasy IgM (rzadziej IgG) skierowane przeciwko własnym fragmentom Fc przeciwciał IgG. Spotykane w wielu schorzeniach autoimmunizacyjnych, a także w stanach po wytworzeniu się w organizmie licznych kompleksów immunologicznych (np. po infekcji). Ich możliwa rola to usuwanie kompleksów immunologicznych poprzez aktywację dopełniacza. Należą do większej grupy przeciwciał izotypowo swoistych.
Przeciwciała antyidiotypowe (Ab2) – skierowane przeciwko fragmentom Fab przeciwciał.
Tutaj jest mały chaosik nomenklaturowy:
marker idiotypowy = idiotop,
komplet idiotopów danego przeciwciała = idiotyp,
człowiek, co to wymyślił = idiotap.
Ab2 mogą się łączyć z przeciwciałami różnych klas, z TCR i BCR. Niektóre z nich nie blokują wiązania antygenu przez przeciwciało, bo wiążą się z regionami zrębowymi (FR).
Wyróżniamy idiotopy:
publiczne – związane ze strukturą genetyczną genów V, D i J, mogą być obecne w przeciwciałach o różnej swoistości i dziedziczą się. Podklasę tych idiotopów, która jest wyjątkowo aktywna w indukowaniu Ab2, nazywamy idiotopami regulatorowymi.
prywatne – obecne w przeciwciałach identycznej swoistości, są efektem losowej zmienności danego przeciwciała.
Każdy ma trochę Ab2 – pełnią one rolę regulacyjną i wspierającą w odpowiedzi poprzez:
utrzymywanie stężenia przeciwciał na odpowiednim poziomie,
stymulację limfocytów (bo mogą wiązać się z TCR i BCR i je aktywować),
„udawanie” antygenu (np. nowotworowego) – ich struktura może przypominać dany antygen i pobudzać odpowiedź przeciwko niemu,
naśladowanie aktywności hormonu – jeżeli są skierowane przeciwko przeciwciałom nastawionym na określony hormon,
Ostateczny efekt ich działania zależy od momentu pojawienia się i osiąganego stężenia.
Receptory dla fragmentów Fc przeciwciał mają znaczący wpływ regulacyjny na odpowiedź immunologiczną, na przykład:
FcεRII – aktywuje limfocyty B, a także pobudza endocytozę antygenu przez komórki APC,
FcγR – pobudza endocytozę,
FcγRIIB – może hamować aktywację limfocytów B, gdy zwiąże kompleksy immunologiczne. Wykorzystywane jest to (prawdopodobnie, bo na 100% nieznany jest mechanizm) w zapobieganiu konfliktowi serologicznemu: po porodzie podaje się matce (Rh–) przeciwciała anty‑D, czyli skierowane przeciwko krwinkom płodu (Rh+). Przeciwciała wiążą krwinki i antygeny D, które przedostały się do organizmu matki i hamują aktywację limfocytów B poprzez FcγRIIB – w efekcie nie powstaje pierwotna odpowiedź, nie powstają komórki pamięci i nie dojdzie do immunizacji.
Inne receptory dla Fc mogą indukować uwalnianie cytokin przez komórki.
Czynniki wiążące immunoglobuliny G (IgG-BF) – uwolnione do krążenia, niezwiązane z komórkami fragmenty receptorów FcγR. Nie wiadomo jak, ale hamują aktywność limfocytów B.
Pamięć immunologiczna
Pamięć immunologiczna – gotowość organizmu do przyspieszonej i bardziej efektywnej odpowiedzi immunologicznej podczas ponownego kontaktu z antygenem. Jest ona warunkowana przez obecność komórek pamięci – czyli komórek, które po wygaszeniu odpowiedzi na antygen pozostają w organizmie w liczbie większej, niż liczba obecnych przed kontaktem limfocytów dziewiczych.
Są one zdolne do bardzo szybkiej aktywacji po ponownym kontakcie z antygenem. Trwałość komórek pamięci może wynikać z trzech mechanizmów:
długowieczności,
ciągłej prezentacji antygenu przez komórki dendrytyczne,
ciągłej prezentacji krzyżowej innych antygenów, wpływu mitogenów lub superantygenów.
Limfocyty B pamięci różnią się od dziewiczych limfocytów B pierwotnie odpowiadających na antygen następującymi cechami:
są liczniejsze i dłużej żyją,
ich BCR mają większe powinowactwo do antygenu – z tego prostego powodu, że są zostały wyselekcjonowane pod koniec odpowiedzi na antygen, a poza tym przeszły proces dojrzewania. Należą też najczęściej do klasy o większym powinowactwie – IgG/A/E.
mogą wytwarzać przeciwciała nawet bez kontaktu z konkretnym antygenem – dlatego są nieswoiście pobudzane podczas większości infekcji i utrzymują wysokie miano przeciwciał przeciwko „swojemu” antygenowi,
mają więcej MHC II i cząsteczek kostymulujących (CD80/86),
łatwiej ulegają aktywacji,
mają receptory TLR i kilka nietypowych CD (CD84, CD95, CD148).
Limfocyty T pamięci – też się różnią od dziewiczych, ale ciutkę inaczej:
ich TCR mają takie samo powinowactwo, chociaż limfocyty pamięci ulegają selekcji i dlatego ich sumaryczne powinowactwo do antygenu jest większe niż w populacji limfocytów dziewiczych,
mają zwiększoną ekspresję cząsteczek potrzebnych do adhezji do komórek APC:
CD2
VLA
CD11a/CD18
są już „wstępnie pobudzone”, dlatego nie potrzebują kostymulacji, tylko pobudzenie TCR,
Wyróżniamy limfocyty T pamięci:
centralne – mniej zróżnicowane, w zasadzie przypominają dziewicze, bo migrują tak jak one,
efektorowe – zbierają się w miejscach zapalnych, są zdolne do szybkiej odpowiedzi, wydają się zależeć od przewlekłego kontatku z antygenem.
Cytokiny
Cytokiny to cząsteczki regulujące różnorodne procesy, są wydzielane przez różnorodne komórki i są bardzo różnorodną grupą. Chyba tylko to da się bezpiecznie powiedzieć, bez robienia wyjątków i dzielenia włosa na czworo, bo trudno jest sformułować jakąkolwiek zasadę, która odnosiłaby się do wszystkich cytokin...
Są wydzielane głównie przez układ odpornościowy (→ hormony układu odpornościowego), ale nie tylko.
Jest oczywiście w cholerę podziałów, większość jest przestarzała, albo kompletnie nie ma sensu.
Czasami wyróżnia się:
cytokiny typu I (hematopoetyny),
cytokiny typu II (IFN i rodzina IL-10),
chemokiny,
nadrodzinę TNF
Cechy cytokin
plejotropia – jedna cytokina może działać na zylion różnych sposobów,
redundancja – wiele cytokin robi w zasadzie to samo,
antagonizm/synergizm – wiadomo,
zdolność do indukowania sprzężeń zwrotnych – trochę o dupę roztrzaść ta cecha, bo CO W UKŁADZIE BIOLOGICZNYM NIE MA ZDOLNOŚCI INDUKOWANIA SPRZĘŻEŃ?!
działanie auto-/para-/endokrynne,
większość działań cytokin w układzie odpornościowym musi być poprzedzona „uwrażliwieniem” komórek, co zachodzi głównie poprzez związanie antygenu,
często do biologicznego działania komórek jest konieczne osiągnięcie miejscowego dużego stężenia – np. w synapsie immunologicznej.
Receptory dla cytokin
Charakterystyczną cechą receptorów dla cytokin jest obecność domen zewnątrz- i wewnątrzkomórkowych, które częściowo determinują drogę przekazywania sygnału z receptora.
Na podstawie cech budowy wyróznia się następujące typy receptorów:
O budowie Ig-podobnej,
Dla cytokin klasy I,
Dla cytokin klasy II,
Dla cząsteczek nadrodziny TNF,
Dla chemokin (sprzężone z białkami G).
Metody przekazywania sygnału są różne, ale dominuje szlak JAK-STAT.
Interleukiny
Opisano 48 interleukin, chociaż część z tej liczby obejmuje odmiany jednej i tej samej (np. 10 odmian IL‑1).
Interleukina 1
Opis ogólny: obejmuje dwie formy – IL-1α i IL-1β, a także wyróżnia się zespół 8 innych cząsteczek o podobnej budowie, które tworzą rodzinę IL-1. Najważniejsza z tego jest IL-1β i to jej cechy są tutaj opisane.
IL-1β powstaje z nieaktywnego prekursowa pod wpływem kaspazy‑1.
Monocyty wytwarzają IL-1Ra, czyli naturalny analog IL-1, który nie ma działania biologicznego, ale blokuje receptory, przez co hamuje wpływ IL-1.
Wydzielanie: głównie przez monocyty/makrofagi (głównie, bo oczywiście lista wszystkich komórek zajmuje pół akapitu...), najsilniejsze stymulatory:
produkty mikroorganizmów pobudzające PRR (np. LPS),
inne cytokiny,
dopełniacz (np. C5a),
Receptory: jest ich 10, IL-1R1 jest na wszystkich komórkach odpowiadających na IL-1. Mają domeny TIR, podobne do receptorów Toll-podobnych.
Działanie biologiczne:
Jeden z głównych regulatorów odpowiedzi immunologicznej i zapalnej,
Indukuje wytwarzanie IL-2 i receptorów dla niej,
Pobudza wytwarzanie IFN-γ, IL-6, prostaglandyn,
Wspiera proliferację limfocytów B, neutrofilów i monocytów,
Pobudza degranulację mastocytów i eozynofilów,
Zwiększa adhezję leukocytów do śródbłonka,
Działa prokoagulacyjnie,
Pirogen,
Może mieć wpływ na rozwój niektórych nowotworów,
Interleukina 2
Opis ogólny: ważna w regulacji aktywności limfocytów i ochronie przed autoimmunizacją, jest na tyle istotna, że najefektywniejsze leki immunosupresyjne (cyklosporyna i takrolimus) działają m.in. poprzez hamowanie jej wydzielania.
Wydzielanie: przez limfocyty Th (głównie Th1 po rozpoznaniu antygenu i kostymulacji przez CD28), ale też przez Tc.
Receptory: IL-2R występują na pobudzonych limfocytach i na monocytach. Wyróżniamy 3 łańcuchy tworzące receptor dla IL-2 (α, β i γ) i 3 różne formy receptora:
αβγ – funkcjonalny receptor o dużym powinowactwie, występuje na pobudzonych limfocytach i 10% komórek NK.
βγ – funkcjonalny receptor o średnim powinowactwie,
α – niefunkcjonalny receptor,
Łańcuch γ występuje także w receptorach dla kilku innych IL, dlatego jego mutacja prowadzi do ciężkiego złożonego niedoboru odporności (SCID).
W niektórych nowotworach (np. białaczce ATL) występuje znacznie wzmożona ekspresja IL‑2R na komórkach nowotworowych, przez co przeciwciała przeciwko tym receptorom lub sama IL-2 sprzężone z radioizotopami lub toksynami mają zastosowanie w terapii.
Przeciwciała przeciw IL-2R są stosowane w profilaktyce ostrego odrzucania przeszczepu oraz chorób autoimmunologicznych.
Działanie biologiczne:
Proliferacja Tregów,
Wygaszanie odpowiedzi immunologicznej (CTLA-4 – hamuje przekazywanie sygnału z TCR, FasL – indukuje apoptozę),
Proliferacja LTc i różnicowanie LT w LTc,
Proliferacja i różnicowanie LB (razem z IL-4 i IL-5),
Aktywacja i proliferacja k. NK,
Indukuje wytwarzanie cytokin:
IFN-γ,
limfotoksyn,
samej siebie,
IL-6,
GM-CSF,
Interleukina 3:
Opis ogólny: prawdopodobnie odpowiada za pobudzenie krwiotworzenia w sytuacji wzmożonego zapotrzebowania (np. w infekcji),
Wydzielanie: głównie przez aktywowane LT,
Receptory: podobne do receptorów dla innych czynników krwiotworzenia,
Działanie biologiczne:
Stymuluje krwiotworzenie poprzez działanie na różne linie komórek (podobne działanie do GM-CSF i IL-5),
Czynnik wzrostu mastocytów i bazofili,
Interleukina 4:
Opis ogólny: –
Wydzielanie: przez pobudzone LTh (gł. Th2), limfocyty NKT, mastocyty i bazofile,
Receptory: obecne na limfocytach, mastocytach, monocytach/makrofagach, komórkach krwiotwórczych i wielu innych.
Działanie biologiczne:
Proliferacja i różnicowanie LB,
Stymulacja wydzielania IgE i IgG4,
Odporność przeciwpasożytnicza,
Aktywacja i pobudzenie właściwości żernych makrofagów,
Różnicowanie LTh,
Proliferacja mastocytów.
Interleukina 5:
Opis ogólny: –
Wydzielanie: przez LTh2,
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Pobudzanie proliferacji i różnicowania eozynofili i ich aktywacja,
Proliferacja i różnicowanie bazofili,
Pobudzenie LB i mastocytów.
Interleukina 6:
Opis ogólny: jeden z centralnych czynników regulujących mechanizmy obronne.
Wydzielanie: przez monocyty/makrofagi (+ miliard innych komórek), głównie pod wpływem IL-1, IFN, TNF, LPS i wirusów.
Receptory: należy do grupy cytokin, które mają receptory złożone z odmiennych łańcuchów α, ale identycznych β (należy tu też m.in. IL-11 i LIF). Rozpuszczalny receptor sIL-6R wzmaga działanie tej cytokiny, wiążąc się z nią i obecnym w błonie łańcuchem β.
Działanie biologiczne:
Czynnik stymulujący końcowy etap róznicowania LB w komórki plazmatyczne,
Pirogen,
Aktywuje LT,
Różnicowanie i aktywacja LTc i komórek NK,
Stymulacja syntezy białek ostrej fazy (razem z OSM, LIF, IL-11, IL-1 i TNF),
Krwiotworzenie,
Ma znaczenie patologiczne (mezangialne proliferacyjne zapalenie nerek, szpiczaki, RZS, ostre białaczki szpikowe,
Interleukina 7:
Opis ogólny: IL odgrywająca zasadniczą rolę w limfopoezie. Podobna strukturalnie do TSLP (thymic stromal lyphopoietin), która odgrywa dużą rólę w aktywacji k. dendrytycznych,
Wydzielanie: przez komórki zrębowe narządów limfatycznych (szpiku, grasicy).
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Różnicowanie tymocytów, limfocytów pro- i pre-B,
Proliferacja LT,
Róznicowanie LTc,
Wydzielanie cytokin prozapalnych przez monocyty,
Interleukina 8:
Opis ogólny: należy do chemokin
Wydzielanie:
Receptory:
Działanie biologiczne:
Interleukina 9:
Opis ogólny: stymuluje wzrost wielu komórek, ma znaczenie w regulacji odpowiedzi przeciwpasożytniczej,
Wydzielanie: przez LTh (gł. Th2),
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Erytropoeza,
Wzrost mastocytów,
Wzrost tymocytów płodowych,
Wzrost niektórych LTh,
Interleukina 10:
Opis ogólny: podobna strukturalnie do IFN i z kilkoma innymi homologicznymi IL tworzy większą grupę związków (cytokiny typu II), o odpowiedniej rodzinie receptorów. Ma znaczenie w hamowaniu odpowiedzi komórkowej i zapalnej,
Wydzielanie: przez pobudzone LTh (gł. Th2), LB, monocyty/makrofagi, keratynocyty,
Receptory: rodzina receptorów dla cytokin typu II,
Działanie biologiczne:
Hamowanie wytwarzanie cytokin przez LTh1 (IFN-γ, IL-2) i monocyty/makrofagi,
Hamowanie powstawania LTh1,
Hamowanie wytwarzania związków tlenowych i NO przez monocyty/makrofagi,
Hamowanie ekspresji MHC II na monocytach,
Stymulacja wytwarzania antagonisty dla IL-1 (IL-1Ra).
Interleukina 11:
Opis ogólny: bierze udział w krwiotworzeniu i jest stosowana w klinice m.in. w korekcji zaburzeń tego procesu.
Wydzielanie: przez komórki zrębowe narządów krwiotwórczych,
Receptory: łańcuch gp130 wspólny z m.in. IL-6,
Działanie biologiczne:
Powstawanie kolonii megakariocytów i płytek krwi,
Powstawanie kolonii granulocytów, makrofagów, erytroblastów,
Wzmaga wytwarzania Ig przez LB,
Pobudza syntezę białek ostrej fazy,
Hamuje syntezę cytokin prozapalnych przez makrofagi,
Hamuje różnicowanie adipocytów i aktywność lipazy lipoproteinowej,
Zwiększa wchłanianie żelaza w przewodzie pokarmowym,
Różnicowanie neuronów,
Interleukina 12:
Opis ogólny: cytokina o silnym działaniu przeciwnowotworowym, której wiele efektów wynika ze stymulowania syntezy innych cytokin.
Ma negatywny wpływ na przebieg wielu chorób (np. cukrzycy t. I, RZS, SM, ch. Crohna, sepsa),
Wydzielanie: przez komórki dendrytyczne i makrofagi, a także kilka innych (np. mastocyty). Pobudzane m.in. przez składniki ścian bakterii.
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Proliferacja, aktywacja i cytotoksyczność LT i NK oraz wytwarzanie przez nie IFN-γ i TNF,
Indukuje, aktywuje i stymuluje proliferację LTh1,
Hamuje wydzielanie IgE, pobudza niektóre podklasy IgG,
In vitro stymuluje niektóre procesy krwiotworzenia,
Hamowanie angiogenezy,
Interleukina 13:
Opis ogólny: podobna do IL-4,
Wydzielanie: przez pobudzone LTh2, LT CD8+, NK i mastocyty,
Receptory: mają wspólną podjednostkę z IL-4R,
Działanie biologiczne:
Proliferacja LB i zmiana klasy Ig na IgE i IgG4,
Regulacja odpowiedzi przeciwpasożytniczej,
Interleukina 14 – podobno jej nie ma, jaka pierońska szkoda...
Interleukina 15:
Opis ogólny: choć niepodobna za bardzo do IL-2, ma podobne działanie, choć niewiele z niej występuje w formie rozpuszczalnej – częściej w synapsie immunologicznej, jako białko błony,
Wydzielanie: przez KD, pobudzone monocyty/makrofagi, fibroblasty,
Receptory: wiąże się z podjednostkami β i γ IL-2R, dlatego działa na podobne komórki i ma podobne efekty, co IL-2,
Działanie biologiczne:
Różnicowanie się NK,
Wzrost LT pamięci,
Proliferacja i cytotoksyczność LTc,
Zwiększanie wydzielania cytokin przez NK (IFN-γ i TNF),
Pobudzanie wydzielania Ig przez LB,
Proliferacja i różnicowanie mastocytów,
Zwiększa masę mięśni,
Pobudza angiogenezę,
Interleukina 16:
Opis ogólny: jest homotetramerem zwanym dawniej czynnikiem chemotaktycznym dla limfocytów (LCF),
Wydzielanie: głównie przez LT CD4+ i CD8+, nabłonek oskrzeli, fibroblasty i eozynofile,
Receptory: receptorem dla IL-16 jest cząsteczka CD4,
Działanie biologiczne:
Czynnik chemotaktyczny dla LT CD4+, eozynofili i monocytów,
Zwiększa ekspresję IL-2R i MHC II na LT,
Zwiększa proliferację LT w obecności IL-2,
Hamuje aktywację przez TCR,
Indukuje ekspresję RAG1/2 na niedojrzałych LB,
Interleukina 17:
Opis ogólny: grupa cytokin o podobnej budowie (IL-17A, B, C, D i F), z których najważniejsze i opisane tutaj są IL-17A i IL-17F.
Wydzielanie: przez pobudzone LT CD4+ (tak zwane LTh17), które wspomagają odpowiedź przeciwko bakteriom zewnątrzkomórkowym,
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Pobudzenie wydzielania cytokin przez nabłonki, fibroblasty i śródbłonek,
Pobudzenie wydzielania GM-CSF,
Pobudzenie wydzielania cytokin przez makrofagi,
Pobudzenie dojrzewania KD,
Niekorzystny wpływ na RZS, łuszczycę, SM i choroby zapalne,
Interleukina 18:
Opis ogólny: strukturalnie przypomina IL-1, ale funkcjonalnie – IL-12. Także, jak IL-1, jest aktywowana za pomocą kaspazy-1.
Wydzielanie: głównie przez makrofagi, ale też keratynocyty, nabłonki i osteoblasty,
Receptory: wiąże się z receptorami dla IL-1 (IL-18Rα = IL-1R1 i IL-18Rβ = IL-1R3), poza tym istnieje rozpuszczalne białko wiążące tę cytokinę (IL-18bp).
IL-1H jest cytokiną, która wiąże się z IL-18Rα i go blokuje.
Działanie biologiczne:
Indukuje wytwarzanie IFN-γ i IL-2,
Wzmaga cytotoksyczność LT CD8+ i NK,
Może indukować wydzielanie IL-4 i IL-13,
Interleukina 19:
Opis ogólny: homolog IL-10,
Wydzielanie: przez monocyty/makrofagi stymulowane LPS, IL-4 i IL-13,
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Stymuluje wytwarzanie IL-6 i TNF przez monocyty,
Zwiększa wytwarzanie IL-4 przez LTh2
Interleukina 20:
Opis ogólny: homolog IL-10,
Wydzielanie: przez keratynocyty,
Receptory: IL-20Rα i IL-20Rβ – ich ekspresja zwiększa się w łuszczycy,
Działanie biologiczne:
Czynnik wzrostu keratynocytów,
Stymuluje wydzielanie TNF, IL-6 i CCL2 przez keratynocyty,
Interleukina 21:
Opis ogólny: hematopoetyna
Wydzielanie: przez LT CD4+,
Receptory: należy do grupy receptorów dla hematopoetyn, zawierających γc, na powierzchni spoczynkowych LB i NK, oraz aktywnych LT i niedojrzałych KD,
Działanie biologiczne:
Pobudza proliferację uprzednio aktywowanych LT i LB,
Hamuje podziały LB stymulowane przez IL-4,
Zmniejsza wydzielanie IgE,
Wpływa na różnicowanie i cytotoksyczność NK,
Aktywacja LTc → odpowiedź przeciwnowotworowa,
Interleukina 22:
Opis ogólny: homolog IL-10 indukowany przez IL-9 – ale jest, paradoksalnie, prozapalna,
Wydzielanie: przez LT i mastocyty,
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Indukowanie syntezy białek ostrej fazy,
Pobudzenie wytwarzania bazofilów i trombocytów,
Interleukina 23:
Opis ogólny: homolog IL-12,
Wydzielanie: przez KD,
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Proliferacja i cytotoksyczność LT, wydzielanie przez nie IFN-γ,
Pobudzanie wytwarzania neutrofilów i trombocytów,
Indukowanie syntezy białek ostrej fazy,
Najsilniejszy czynnik wzrostu dla LTh17,
Interleukina 24:
Opis ogólny: homolog IL-10
Wydzielanie: –
Receptory: IL-20R i IL-22R,
Działanie biologiczne:
Indukuje apoptozę wielu komórek nowotworowych (raki, glejaki, czerniak),
Interleukina 25:
Opis ogólny: dawniej zaliczana do rodziny IL-17 (IL-17E),
Wydzielanie: przez LTh2,
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Pobudza LTh2 do wydzielania IL-4, IL-5 i IL-13
Stymulacja wytwarzania eozynofilów i IgE,A,
Odporność przeciwpasożytnicza,
Interleukina 26 – homolog IL-10 wytwarzany przez zakażone opryszczką LT, o nieznanej funkcji,
Interleukina 27:
Opis ogólny: budową przypomina IL-12 i IL-23,
Wydzielanie: –
Receptory: zawierają podjednotkę gp130 receptora dla IL-6, obecne też na LTreg,
Działanie biologiczne:
Stymuluje proliferację, cytotoksyczność i wydzielanie IFN-γ przez LT i NK,
Blokuje uwalnianie IL-2,
Silnie hamuje LTh17,
Hamuje odpowiedź immunologiczną,
Interleukina 28 i 29 – IL-28A, IL-28B i IL-29 zaliczają się do IFN-λ i działają podobnie do IFN-α,
Interleukina 30 – jest podjednostką IL-27,
Interleukina 31:
Opis ogólny: odgrywa rolę w patogenezie atopowego zapalenia skóry,
Wydzielanie: przez LTh2
Receptory: obecne na makrofagach i keratynocytach,
Działanie biologiczne:
Stymuluje wytwarzanie CCL17 i CCL22 – czynników chemotaktycznych dla LT,
Interleukina 32:
Opis ogólny: –
Wydzielanie: przez nabłonki, LT i NK
Receptory: –
Działanie biologiczne:
Indukuje IL-18,
Stymuluje makrofagi do wytwarzania dużych ilości TNF, IL-1, IL-6, CXCL1 i CXCL8,
Interleukina 33:
Opis ogólny: nalezy do grupy IL-1, też jest aktywowana przez kaspazę-1,
Wydzielanie: przez pobudzone LTh (gł. Th2), limfocyty NKT, mastocyty i bazofile,
Receptory: IL-33R = ST2, marker LTh2 i mastocytów,
Działanie biologiczne:
Nasila wydzielanie cytokin przez LTh2,
Czynniki krwiotwórcze
GM-CSF – działa na komórki prekursorowe szeregu granulocytowo-makrofagowego i na dorosłe komórki z tej linii, zwiększa:
fagocytozę,
wytwarzanie cytokin (IL-1, IL-6, G-CSF, TNF),
eksprezję adhezyn,
poziom FcR
Poza tym wpływa na limfocyty i zwiększa cytotoksyczność NK.
Erytropoetyna,
G-CSF – selektywnie pobudza powstawanie neutrofilów,
M-CSF – działa na monocyty/makrofagi i ich prekursory, zwiększa ich właściwości żerne i stymuluje wytwarzanie cytokin.
Trombopoetyna,
SCF – wpływa na bardzo młode, multipotencjalne komórki krwiotworzenia, czynnik wzrostu melanocytów i mastocytów.
Flt3L – także działa na młode komórki macierzyste, ale także stymuluje dojrzewanie KD, aktywuje cytotoksyczność LT i działa przeciwnowotworowo.
Chemokiny
Chemokiny – małocząsteczkowe cytokiny o podobnej budowie, oddziałujące chemotaktycznie i aktywująco na różne populacje leukocytów. Na podstawie budowy (dokładniej – 4 cystein i rozmieszczenia dwóch pierwszych z nich) wyróżniamy 4 podgrupy:
Chemokiny C (γ) – brakuje 1. i 3. Cys, poznano tylko dwie: limfotaktynę α i β,
Chemokiny CC (β) – dwie pierwsze Cys przylegają do siebie, działają głównie na limfocyty, monocyty, mastocyty i eozynofile,
Chemokiny CXC (α) – dwie pierwsze Cys są oddzielone 1 aminokwasem, działają głównie na neutrofile i limfocyty,
Chemokiny CX3C (δ) – dwie pierwsze Cys są oddzielone 3 aminokwasami, poznano tylko jedną – fraktalkinę.
Ze względu na funkcje biologiczne, chemokiny dzieli się na:
Prozapalne (indukowane) – wytwarzane podczas reakcji zapalnych, przyciągają odpowiednie komórki (i w odpowiedniej kolejności) do miejsca zapalenia,
Limfoidalne (konstytutywne) – wydzielane cały czas, regulują krążenie leukocytów.
Podział ten nie jest ścisły, bo mogą się mieszać między grupami.
Wiele chemokin się "dubluje", co ma za zadanie zabezpieczać dane funkcje przed "wyłączeniem" – coś jak zdublowane kluczowe systemy na okręcie wojennym: przywalą Ci torpedą w jeden, to przejmie funkcje drugi. Wiele mikroorganizmów stosuje taktyki, które są w pierwszej kolejności nakierowane na zablokowanie chemokin (np. toksyna krztuśca blokuje prawie wszystkie), stąd wniosek, że są one pierońsko ważne.
Jeśli chodzi o wytwarzanie:
większość jest wytwarzana przez monocyty/makrofagi,
wyraźnie zwiększa się po aktywacji,
wiele chemokin jest indukowanych przez cytokiny prozapalne (TNF, IL-1, IFN-γ),
większość jest hamowana przez IL-10 i TGF-β.
Receptory dla chemokin są rodopsynopodobnymi receptorami związanymi z białkami G. Niektóre wiążą konkretne chemokiny, niektóre tylko CC (CCR), CXC (CXCR) lub oba na raz. Limfotaktyny wiążą się z XCR1, a fraktalkina z CX3CR1.
O związku receptorów CXCR4 i CCR5 z HIV było przy HIV. Staramy się znaleźć antagonistów chemokin na użytek niektórych chorób (HIV, astma, łuszczyca, SM, RZS, zapalenia jelit itd.).
Rola chemokin w dojrzewaniu leukocytów polega głównie na ich kierowaniu do odpowiednich środowisk. Pobudzają one także mechanizmy efektorowe odporności przeciwzakaźnej.
Nadrodzina cząsteczek TNF
Czynnik martwicy nowotworu został zidentyfikowany jako białko, które (cóż za zaskoczenie) indukuje martwicę nowotworów in vitro i in vivo, a także powoduje kacheksję (wyniszczenie). Najbliżej pokrewnymi cząsteczkami są limfotoksyny α i β.
TNF jest to homotrimer syntetyzowany jako białko błonowe i uwalniany do środowiska przez metaloproteinazę TACE. Wytwarzają go głównie monocyty/makrofagi, najsilniej pod wpływem LPS, także pod wpływem czynników hematopoetycznych GM-CSF i M-CSF.
Pełni on rolę we wstrząsie septycznym, kiedy indukowane jest masywne jego wytwarzanie. Jest odpowiedzialny za pierońską listę patologii, bo Jakóbisiak ma gdzieś, że jest 4 rano, a ja chcę spać...:
autoimmunizacja,
odrzucanie przeszczepów,
choroba GVH,
AIDS,
insulinooporność,
miażdżyca,
niewydolność krążenia,
zapalenie trzustki,
alkoholowe uszkodzenie wątroby
wiele innych (czemu nie napisać, że wszystko? Prościej by było, od łysienia po grzybicę...)
Receptory dla TNF i limfotoksyn występują prawie na każdej komórce jądrzastej, różnią się charakterystyką przekazywanego sygnału, bo mają różne struktury wewnątrzkomórkowe. Wyróżniamy:
TNFR1 – wiąże postać rozpuszczalną i błonową z równym powinowactwem. Zawiera tzw. domenę śmierci (DD), która prowadzi na dwa szlaki – apoptozy i aktywacji NF-κB.
TNFR2 – wiąże głównie postać błonową. Wiąże się z dwoma białkami adaptorowymi TRAF1 i TRAF2, uruchamia także inne sygnały (np. kinazy) prowadzące do aktywacji czynników transkrypcyjnych.
LT-βR – wiąże limfotoksynę LT-α(LT-β)2 i (LT-α)2LT-β.
Rozpuszczalne receptory dla TNF – w małych stężeniach stabilizują TNF i ułatwiają jego działanie, w dużych blokują jego wiązanie z receptorami.
Biologiczne działanie TNF
W odpowiedzi odpornościowej, TNF może wyrządzić często więcej szkody, niż pożytku, bo ma bardzo szkodliwe działanie na organizm. Jego działanie można podzielić na skutki gwałtownego wzrostu, przewlekłego wzrostu, działania fizjologiczne i działanie przeciwnowotworowe:
Ostry wzrost:
Wstrząs,
Wzrost hormonów katabolicznych,
Zespół przesiąkania włośniczkowego,
Ostra niewydolność oddechowa,
Martwica przewodu pokarmowego,
Krwotok nadnerczy,
Rozsiane wykrzepianie wewnątrznaczyniowe,
Wysoka gorączka
Przewlekły wzrost:
Utrata masy ciała,
Jadłowstręt,
Katabolizm,
Hepatosplenomegalia,
Insulinooporność,
Zmiany zapalne tętnic,
Działanie fizjologiczne:
Proliferacja i różnicowanie LB, LT, NK, LAK,
Aktywacja i chemotaksja monocytów/makrofagów i neutrofili,
Odporność przeciwwirusowa (uwalnianie IFN),
Indukcja uwalniania wielu cytokin,
Indukowanie MHC I i wspieranie IFN-γ w indukowaniu MHC II,
Działanie przeciwnowotworowe (silny synergizm z IFN-γ):
Indukcja apoptozy,
Hamowanie proliferacji,
Indukcja różnicowania,
Zaburzenie naczyń wewnątrz nowotworu:
zmiana właściwości śródbłonka na prokoagulacyjne,
zwiększenie adhezji leukocytów do ścian naczynia,
zwiększenie przepuszczalności śródbłonka i uszkodzenie,
Zwiększanie prawdopodobieństwa przerzutów,
Możliwy udział w transformacji nowotworowej.
Działanie toksyczne TNF jest tak duże, że jedyna nadzieja w jego zastosowaniu w klinice polega na stosowaniu z innymi lekami i podawaniu miejscowym.
Inhibitory TNF stosuje się w RZS i chorobie Crohna. Bada się też inne możliwości (AIDS, autoimmunizacja, GVH, niewydolność krążenia).
Limfotoksyny mają działanie pobudzające rozwój swoistej odpowiedzi immunologicznej w obwodowych narządach limfatycznych (np. dojrzewanie KD).
FasL – cytokina należąca do nadrodziny TNF, jej podstawową funkcją jest indukowanie apoptozy poprzez receptor Fas. Występuje przede wszystkim jako cząsteczka powierzchniowa, w dużych ilościach na LT i NK, ale także na komórkach narządów uprzywilejowanych immunologicznie (siatkówka, jądro), jak i konstytutywnie na hepatocytach (stąd ogromna hepatotoksyczność po podaniu FasL). Bierze udział w zwalczaniu komórek nowotworowych, zakażonych wirusami, lub w wygaszaniu odpowiedzi immunologicznej. Działanie FasL może być hamowane przez rozpuszczalną formę receptora Fas lub przez receptor "wabik" – DcR3.
TRAIL – bardzo zbliżony budową do FasL i także indukuje apoptozę (aktywowanych LT oraz zakażonych komórek przez LTc i makrofagi). Indukuje także apoptozę komórek nowotworowych – i jest w tym dobry, dlatego planuje się próby kliniczne z jego udziałem. Ma 5 receptorów, z których TRAILR1 i 2 są receptorami śmierci, TRAILR3 i 4 to "wabiki", a TRAILR5 jest rozpuszczalny.
Inne cytokiny
Czynnik zahamowania migracji makrofagów (MIF) – stymuluje makrofagi:
do wytwarzania H2O2 i NO, a także IL-1, IL-6 i TNF,
do ekspresji MHC II,
do zabijania mikroorganizmów i komórek nowotworowych,
Poza tym ma znaczenie w nadwrażliwości typu późnego. Stymuluje proliferację LT. Jest wydzielany przez monocyty/makrofagi i przysadkę pod wpływem CRH. Przeciwdziała immunosupresyjnym działaniom glikokortykosteroidów.
TGF-β – ma 3 odmiany, wytwarzany przez makrofagi, neutrofile, trombocyty i limfocyty.
Hamuje proliferację LT, LB i NK,
Zmniejsza wydzielanie wielu cytokin,
Hamuje ekspresję MHC II i powstawanie LTc,
Stymuluje angiogenezę,
Bierze udział w gojeniu się ran,
Wzmaga wydzielanie IgA, hamuje IgM i IgG,
Działa chemotaktycznie na LT, neutrofile i monocyty.
Krążenie limfocytów i molekuły adhezyjne
Limfocyty mają do objęcia nadzorem ogromny obszar, dlatego nie mogą łazić se "ot tak" po wszystkich tkankach organizmu, bo nie znalazłyby żadnego patogenu, choćby je ugryzł w zadek.
Limfocyty krążą między krwią, chłonką i obwodowymi narządami limfatycznymi, a dopiero, jeżeli gdzieś po drodze napotkają komórki prezentujące odpowiedni antygen, to mogą penetrować do tkanki – ale wtedy już wiedzą, gdzie dokładnie mają iść. Penetracja do tkanek zależy od odpowiedniej ekspresji cząsteczek adhezyjnych (adresyn – na śródbłonku i receptorów zasiedlania – na limfocytach). Mają tu też udział czynniki chemotaktyczne.
Limfocyty przechodzą do tkanek w wyspecjalizowanych miejscach:
żyłkach z wysokim śródbłonkiem w obwodowych narządach limfatycznych (tylko limfocyty),
żyłkach pozawłosowatych (wszystkie leukocyty).
Etapy przechodzenia przez ścianę naczynia
Toczenie się – w odpowiednich miejscach (wymienionych powyżej), leukocyt może zetknąć się ze ścianą naczynia, co prowadzi do kontaktu leukocytarnych selektyn z śródbłonkowymi ligandami. Kontakt z jednym ligandem jest silny i krótki, ale prowadzi do "przyhamowania" leukocytu, który pod wpływem prądu krwi zaczyna się "toczyć" po powierzchni śródbłonka i łączyć się po kolei z następnymi ligandami.
Do selektyn zaliczamy:
Selektynę L (leukocytarną) – obecną na większości leukocytów,
Selektynę E (endotelialną) – obecną na aktywowanych komórkach śródbłonka, pojawia się kilka-kilkanaście godzin po aktywacji,
Selektynę P (płytkową) – obecną w ziarnach α trombocytów i ciałkach Weibela-Palade'a komórek śródbłonka – pojawia się kilkadziesiąt sekund po aktywacji,
Ligandy dla selektyn do glikoproteiny i glikolipidy oraz ich pochodne. W ich strukturze najczęściej występuje rdzeń, do którego przyłączone są oligosacharydy – ich biosynteza jest warunkowana przez (1,3)-fukozylotransferazę (FucT). Najlepiej poznane ligandy dla selektyn to mucyny.
Aktywacja – toczenie się leukocytu po śródbłonku pozwala mu ulegać aktywacji w przypadku napotkania na powierzchni naczynia odpowiednich czynników aktywujących, którym mogą być chemokiny lub inne czynniki chemotaktyczne (np. C5a, FMLP). Jeżeli leukocyt nie ma receptora dla danej chemokiny, to może mieć tyle selektyn, ile zapragnie – do narządu limfatycznego nie wejdzie.
Ścisła adhezja – sygnał aktywacyjny prowadzi do fosforylacji białek cytoszkieletu i łączących cytoszkielet z integrynami, co z kolei prowadzi do zmian konformacyjnych integryn leukocytarnych – mogą one teraz wiązać silnie ligandy na śródbłonku.
Integryny są heterodimerami wiążącymi ligandy Ig-podobne (tj. zawierające domenę immunoglobulinową). Są ważne w łączeniu cytoszkieletu komórki z zewnętrznymi strukturami, np. macierzą pozakomórkową. W ścisłej adhezji leukocytów bierze udział 5 integryn:
CD11a/CD18 – ligand: ICAM-1 do ICAM-4,
CD11b/CD18 – ligand: ICAM-1 do ICAM-4,
CD11c/CD18 – ligand: ICAM-1,
α4β1 (VLA-4) – ligand: VCAM-1,
α4β7 (LPAM-1) – ligand: VCAM-1,
Wiele cytokin indukuje zwiększenie ekspresji cząsteczek Ig-podobnych na śródbłonku (poza ICAM-2 – ta występuje konstytutywnie i nie zależy od cytokin),
Diapedeza – leukocyty przeciskają się między komórkami śródbłonka, które są połączone połączeniami zamykającymi i obwódkami zwierającymi. Cząsteczki adhezyjne śródbłonka ulegają "rozpięciu" i łączą się z cząsteczkami na powierzchni leukocytu – biorą tutaj udział cząsteczki:
integryny – wiążą ligandy na śródbłonku, np. JAM (junctional adhesion molecules),
PECAM-1 – obecne na obu komórkach, łączą się "swój ze swoim". Biorą udział w aktywacji leukocytów i pobudzeniu ekspresji enzymów (metaloproteinaz, plazminy, katepsyn) i integryn, które pomogą leukocytowi poruszać się w macierzy pozakomórkowej,
CD-99 – też wiążą się "swój do swego", ale nie mają znaczenia w aktywacji.
Regulacja krążenia limfocytów
Limfocyty dziewicze
Po opuszczeniu centralnych narządów limfatycznych, docierają do obwodowych, gdzie lokalnie wydzielane chemokiny:
CCL21 i CCL19 dla receptora CCR7 limfocytów T,
BLC-1 dla receptora CCR5 limfocytów B,
sprawiają, że przenikają one przez żyłki z wysokim śródbłonkiem w strefie grasiczozależnej węzła. Potem zostają w strefie grasiczozależnej (przykorowej) i szukają antygenu:
jeżeli go nie znajdą, to odpowiadają za pomocą receptora S1P1 na fosforan sfingozyny wydzielany w rdzeniu węzła – przenikają do rdzenia, potem do naczyń limfatycznych i kontynuują swoją wędrówkę i poszukiwanie antygenów gdzie indziej,
jeżeli go znajdą, to ulegają aktywacji i receptor S1P1 ulega na nich zablokowaniu przez CD69, a także ulegają proliferacji (limfocyty T w strefie przykorowej, a limfocyty B w grudkach). Po zakończeniu różnicowania, ponownie pojawia się na komórkach S1P1 i mogą one migrować na obwód.
jeżeli nastąpi pobudzenie przez IFN albo TNF, to na większości limfocytów pojawia się CD69 i limfocyty zostają zatrzymane w węzłach – zwiększa to prawdopodobieństwo rozpoznania antygenu.
Limfocyty efektorowe i pamięci
Większość efektorowych i pamięciowych LB migruje do szpiku albo śledziony. Tylko te związane z wydzielaniem IgA migrują do błon śluzowych.
Z efektorowych LT znika CCR7 i nie mogą one wracać do narządów limfatycznych – proces ten nie obejmuje LT pamięci, skoro one potem muszą wrócić do węzłów i "czatować".
LT efektorowe docierają do tkanek docelowych, które mają na śródbłonku oznaki aktywacji – selektyny P i E, ICAM-1, VCAM-1 i chemokiny prozapalne.
Limfocyty T pamięci mogą, poza tkanką limfatyczną, zasiedlać także:
skórę i tkankę podskórną – za pomocą receptorów CCR4, CCR10 i CLA wiążących odpowiednio: CCL17, CCL27 i selektynę E,
błony śluzowe – za pomocą integryny LPAM-1, która wiąże MAdCAM-1, i receptora CCR9, który wiąże CCL25,
Limfocyty Th1 różnią się trochę od Th2 pod względem ekspresji receptorów zasiedlania: mają charakterystyczne receptory CCR5 i CXCR3, a poza tym pod wpływem IL-12 wytwarzają ligandy dla selektyny P.
Inne leukocyty
Monocyty i granulocyty po dotarciu do tkanek docelowych kończą swoje wędrówki i tam już muszą zginąć.
W masywnej penetracji limfocytów do tkanek jedne leukocyty "toczą się" po innych i tworzy się kolejka komórek czekających na diapedezę – wynika to z ekspresji ligandu dla selektyny L (PSGL-1) na aktywowanych leukocytach.
Leukocyty mogą się też toczyć po płytkach w miejscu uszkodzenia śródbłonka – płytki wykazują ekspresję selektyny P.
Proponuje się trójstopniowy podział adhezyn, który może tłumaczyć selektywność w ściąganiu konkretnych typów komórek w różnych typach odpowiedzi (np. eozynofili do reakcji alergicznych). Dopiero kombinacja poszczególnych cząsteczek i ich wpływu pozwala na przyciąganie konkretnych komórek na miejsce odpowiedzi.
Podział wygląda następująco:
I-rzędowe cząsteczki adhezyjne – selektyny i ich ligandy,
Substancje aktywujące – cytokiny, wydają się mieć największą rolę w selekcji leukocytów. Wpływają na ekspresję cząsteczek na śródbłonku, aktywują adhezyny leukocytów i wpływają na ekspresję różnych enzymów,
II-rzędowe cząsteczki adhezyjne – integryny i cząsteczki Ig-podobne.
Immunoterapia
Immunosupresja
Jest to stan zmniejszonej lub zahamowanej odpowiedzi immunologicznej. Można ją wywoływać:
farmakologicznie,
fizycznie (promieniowanie jonizujące, usunięcie narządów, drenaż przewodu piersiowego itd.)
Powszechnie stosowane są metody farmakologiczne, fizyczne rzadko.
Immunosupresję można uzyskać na 3 sposoby:
eliminacja limfocytów,
zablokowanie krążenia limfocytów,
zablokowanie przekazywania sygnału aktywacji limfocytów.
W farmakologicznej immunosupresji z reguły stosuje się kilka leków skojarzonych, aby skuteczniej powstrzymać proces odrzucania przeszczepu, ale też zniwelować efekty toksyczne poszczególnych leków. Poza tym chodzi też o to, żeby nie wywołać zbytniego niedoboru odporności przeciwzakaźnej i przeciwnowotworowej.
Leki immunosupresyjne blokują przede wszystkim odpowiedź pierwotną, dlatego istotne jest, żeby podawać je przed kontaktem pacjenta z antygenem.
Glikokortykosteroidy – zaliczamy tu w klinice prednizon, prednizolon i metyloprednizolon. Ze względu na liczne działania niepożądane, ich zastosowanie jest ograniczane i stosuje się je z reguły tylko w początkowym okresie po transplantacji, a potem odstawia. Wiążą się z receptorem cytoplazmatycznym i wywierają różnorodne efekty na transkrypcję określonych genów (poprzez sekwencje GRE) – niektóre hamują, niektóre pobudzają.
Glikokortykosteroidy działają poprzez:
hamowanie syntezy licznych cytokin i chemokin (np. IL-2, IL-6, TNF),
hamowanie syntezy enzymów (iNOS, COX-2),
pobudzanie syntezy lipokortyn, które z kolei:
hamują fosfolipazę A, czyli szlaki powstawania prostaglandyn i leukotrienów,
hamują czynność FcR, bez wpływu na jego ekspresję na komórkach,
pobudzanie syntezy blokującego receptora IL-2R2,
stymulowanie syntezy enzymów degradujących kininy prozapalne,
zmniejszanie ekspresji MHC oraz adhezyn.
Inhibitory małocząsteczkowe
Inhibitory kalcyneuryny – należą tu cyklosporyna i takrolimus, które poprzez receptor wewnątrzkomórkowy hamują kalcyneurynę – czyli ważny element szlaku sygnałowego TCR i kostymulacji. Jeden z nich znajduje się z reguły w każdym schemacie leczenia. Charakterystyczne jest dla nich silne działanie nefrotoksyczne.
Cyklosporyna A (CsA) – wiąże się wewnątrzkomórkowo z cyklofiliną i ten kompleks hamuje aktywność kalcyneuryny. Kalcyneuryna jest kluczowa w procesie aktywacji wielu czynników transkrypcyjnych, w tym czynnika NF-AT, który odpowiada za transkrypcję przede wszystkim IL-2. Działanie:
hamuje aktywację i proliferację LT pod wpływem stymulacji,
hamuje syntezę IL-2 i innych cytokin (IL-3-5, IL-13, GM-CSF, IFN-γ, TNF, CXCL8),
hamuje limfocyty B, głównie przez hamowanie LTh,
stymuluje wydzielanie TGF-β.
Takrolimus – wiąże się z białkami wewnątrzkomórkowymi z grupy immunofilin. Także hamuje kalcyneurynę, więc ma podobne działania. Różni się od CsA większym wpływem na limfocyty B, mniejszą ilością objawów niepożądanych i pozytywnym wpływem na regenerację wątroby (dlatego jest częściej stosowany).
Inhibitory kinazy mTOR – należą tu sirolimus i ewerolimus. Wiążą się z tym samym receptorem, co takrolimus, ale hamują mTOR, nie kalcyneurynę. Kinaza mTOR jest kluczowym przekaźnikiem sygnałów proliferacyjnych i antyapoptotycznych – jej zablokowanie prowadzi do zahamowania komórki w fazie G1. Leki te mają wiele działań niepożądanych (hiperlipidemia, leukopenia, trombocytopenia, zaburzenia gojenia się ran).
Działanie:
blokują przekazywanie sygnału przez cytokiny, czyli pośrednio hamują proliferację limfocytów,
hamują proliferację miocytów gładkich, czyli działają naczynioprotekcyjnie (ważne w przewlekłym odrzucaniu),
mają działanie przeciwnowotworowe.
Inhibitory syntezy DNA – należą tu:
azatiopryna – pochodna 6-merkaptopuryny – jej biologiczna pochodna jest analogiem purynowym i blokuje syntezę kwasu guanylanowego i adenylanowego. Blokuje zatem syntezę DNA i proliferację LT i LB. Ma też działanie przeciwzapalne.
Silnie mielo- i hepatotoksyczna, dlatego raczej się ją zastępuje nowszymi lekami.
mykofenolan mofetylu – inhibitor dehydrogenazy inozynomonofosforanu, czyli bloker szlaku syntezy puryn de novo. Jest bardziej skuteczny niż azatiopryna.
Uszkadza komórki krwiotwórcze i zaburza czynność układu pokarmowego.
Działanie:
blokuje syntezę DNA – limfocyty w większym stopniu polegają na syntezie de novo niż inne komórki, dlatego w miarę wybiórczo jest hamowana ich proliferacja,
blokuje glikozylację białek – czyli hamuje syntezę adhezyn,
zmniejsza komórkowe zasoby GTP,
hamuje proliferację miocytów gładkich,
leflunomid – inhibitor syntezy pirymidyn.
mizorybina – właściwości podobne do azatiopryny, ale mniejsza mielo- i hepatotoksyczność.
cyklofosfamid – cytotoksyczny lek alkilujący DNA, w większym stopniu niż inne hamuje wytwarzanie przeciwciał. Stosowany do przygotowania biorców przeszczepu szpiku.
Fingolimod – przypomina ligand dla receptorów S1P, które odpowiadają za chemotaksję limfocytów w węzłach limfatycznych – przez to prowadzi do endocytozy i spadku ekspresji tych receptorów i zatrzymania leukocytów w węzłach i narządach limfatycznych.
Przeciwciała i białka fuzyjne
Można je podzielić na dwie grupy:
Powodujące niszczenie limfocytów – np. globuliny antytymocytarne i antylimfocytarne, PM anty‑CD3, anty-CD52, anty-CD20,
Powodujące selektywne niszczenie subpopulacji komórek – np. anty-CD25 lub przeciwciała przeciwko cząsteczkom kostymulującym (anty-CD40 i anty-CD80).
Przeciwciało anty-CD3 – jest najskuteczniejszym lekiem immunosupresyjnym, hamuje przekazywanie sygnału przez TCR, a więc paraliżuje limfocyty T. Czasami może mieć działanie przeciwne – pobudzić wszystkie LT, co prowadzi do licznych powikłań, w tym zespołu przesiękania włośniczkowego (z powodu ogromnych dawek cytokin). Najczęściej stosowana jest Ig mysia, dlatego po zakończeniu terapii bardzo często pojawia się na nie odporność.
Przeciwciała anty-CD52 – stosowane od dawna w nowotworach układu krwiotwórczego, są testowane pod kątem użyteczności w immunosupresji.
Przeciwciała anty-CD25 – skierowane przeciwko podjednostce IL-2Rα, działają przede wszystkim na pobudzone limfocyty T.
IVIG (intravenous immunoglobulins) – preparaty Ig podawane dożylnie, mają zastosowanie w odrzucaniu nerek oraz nadostrej reakcji w przeszczepie niezgodnym pod względem grup krwi.
W próbach klinicznych są jeszcze inne Ig, ale nie będziemy się nad nimi rozwodzić.
Immunostymulacja
Wyróżniamy kilka rodzajów substancji pobudzających bądź modulujących działanie układu odpornościowego – immunostymulatorów (na użytek notatek – skrót IS):
IS bakteryjne i preparaty naśladujące ich działanie – działają poprzez odpowiednie TLR lub NLR i indukują przede wszystkim mechanizmy nieswoiste:
BCG – atenuowany szczep bydlęcego prątka gruźlicy. Aktywuje głównie mechanizmy komórkowe, monocyty/makrofagi – głównie poprzez TLR (np. TLR2).
Jest stosowany w leczeniu powierzchniowego raka pęcherza moczowego.
Jest też wiele innych podobnych preparatów, wywodzących się z innych bakterii.
Dipeptyd muramylowy (MDP) – najprostszy składnik ściany bakterii Mycobacterium wykazujący właściwości adiuwantowe.
Monocukier + 2 aminokwasy. Zwiększa odporność nieswoistą na bakterie, grzyby i pasożyty. Działa głównie na makrofagi przez NOD2.
Ma skutki uboczne tj. gorączkę i senność, które próbuje się niwelować przez stosowanie pochodnych:
Murabutyd – pochodna hydrofilowa nie wywołująca gorączki,
MDP-GTP, MTP-PE – pochodne lipofilne, wbudowywane do liposomów, o przedłużonym czasie działania.
Niemetylowane sekwencje CpG – oligonukleotydy zawierające nietypowe dla kręgowców sekwencje, rozpoznawane przez TLR9. Silnie aktywują komórki żerne, KD i LB, prowadzą głównie do pobudzenia odpowiedzi typu Th1.
Można je syntetyzować sztucznie, określa się je wtedy jako CpG-ODN (OligoDeoxyNucleotides). Dokładny efekt zależy od pełnej sekwencji danego "kawałka" – nacisk na konkretne komórki może być różny.
Budzą nadzieje w leczeniu alergii, nowotworów i produkcji szczepionek.
Polinukleotydy – syntetyczne, dwuniciowe – imitują dwuniciowy RNA wirusów. Stymulują wydzielanie IFN i pobudzają k. NK (poprzez TLR3). Jest kilka (poli I:C, poli A:U), ale są generalnie toksyczne jak diabli. Mogą coś tam dać przy wirusach, ale na razie szkoda gadać.
Lipopolisacharyd (LPS) – najważniejszy z punktu widzenia immunologii fragment ściany bakterii Gram–. LPS składa się z:
Lipidu A – właściwości immunostymulujące i toksyczne,
Rdzenia – wielocukry,
Łańcucha O – podjednostki cukrowe warunkujące swoistość,
Nieswoiście aktywuje LB (poliklonalny mitogen) oraz makrofagi, słabo LT. Wiąże się z TLR4, ale pośrednio, przy pomocy CD14. Jest w pierony toksyczny, bo stymuluje objawy sepsy (gorączka, hipotensja, objawy grypopodobne),
Preparaty bakteryjne – lizaty, elementy bakteryjne lub zabite bakterie, stymulują odpowiedź nieswoistą i używane do stymulacji w zakażeniach o nieznanej etiologii. Trudne do oceny, bo nie ma systematycznych badań.
Picibanil – preparat bakteryjny oparty o Streptococcus. Aktywuje k. NK i makrofagi, przyspiesza odnowę krwiotworzenia po radioterapii – stosowany w leczeniu raka w Japonii.
IS izolowane z grzybów:
Lentinan (β-D-glukan) – indukuje aktywność przeciwnowotworową i wydzielanie cytokin u makrofagów, aktywuje k. NK.
Schizofylan,
Krestin,
IS roślinne (dlaczego ich tak mało? Ja chciałbym leczyć ludzi olejkiem z liści chrzęstokory albo przepisywać im napary z nasion grzewańca zebranych w czasie pełni...):
Ekstrakty z jemioły (Viscum album – wbrew pozorom, POTRZEBUJESZ tej łacińskiej nazwy...) – zawierają lektyny o działaniu immunostymulującym.
Stosowane w leczeniu nowotworów, nawracających zakażeń dróg oddechowych i WZW C,
Jeżówka (Echinacea) – pobudza makrofagi i odp. nieswoistą. Stosowana we wspomaganiu terapii infekcji górnych dróg oddechowych.
Aloes (Aloe vera) – stosowany w terapii przewlekłych zakażeń bakteryjnych w laryngologii i dermatologii,
Probiotyki – żywe mikroorganizmy, które mogą wywierać korzystny wpływ na organizm, głównie poprzez poprawę mikroflory jelitowej. O mechanizmach działania – było przy GALT.
Generalnie stosowane w zapobieganiu biegunkom i w alergii.
Szczepy: Lactobacillus rhamnosus GG, Bifidobacterium.
IS syntetyczne o małej masie cząsteczkowej – raczej modulują, niż pobudzają.
Imikwimod – pochodna imidazochinoliny, wiąże się z TLR7 na KD i monocytach/makrofagach. Stymuluje wytwarzanie IFN typu I i innych cytokin. Aktywuje komórki NK.
Stosowany w leczeniu kłykcin kończystych, raka podstawnokomórkowego i rogowacenia słonecznego.
Lewamizol – pochodna imidazolu, lek przeciwpasożytniczy. Aktywuje odpowiedź komórkową (makrofagi, neutrofile, LT).
Stosowany razem z 5-fluorouracylem po resekcji raka okrężnicy (WAŻNE!),
Inozyna pranobeks – kompleks związków o nazwie dłuższej niż... Nie dokończę tego.
Indukuje różnicowanie i aktywację LT, poza tym stymuluje makrofagi i NK. Działa przeciwwirusowo. Jest mało toksyczna, dlatego jest szeroko stosowana jako lek na infekcje wirusowe.
Retinoidy – pochodne witaminy A, stymulują wytwarzanie Ig, LTc i działają przeciwzapalnie. Indukują wzrost i różnicowanie komórek nowotworowych. Działają antyangiogennie.
Talidomid – hamuje wytwarzanie cytokin, wzmaga aktywność k. NK i LTh2 (hamuje LTh1). Hamuje angiogenezę.
Stosowany do leczenia trądu, szpiczaka, mięsaka Kaposiego, aftowych owrzodzeń jamy ustnej i przełyku, łagodzi objawy kacheksji i GVH.
Nie masz ciąży, bierz go śmiało, talidomid leczy ciało!
Cymetydyna – bloker receptorów H2 dla histaminy, wpływa na Treg i stymuluje wydzielanie niektórych cytokin,
Kwas acetylosalicylowy – selektywnie zmniejsza wydzielanie IL-4 przez LT CD4+,
Statyny – zmniejszają ekspresję MHC II na śródbłonku i makrofagach, przez co mogą działać przeciwzapalnie w naczyniach krwionośnych,
Salbutamol – β2-mimetyk hamuje wytwarzanie IL-12 i TNF – łagodzi stan zapalny,
Cyklofosfamid – lek immunosupresyjny, który, jeśli poda się go w małej dawce na kilka dni przed podaniem antygenu, ma działanie immunostymulujące. Stosowany wraz ze szczepionkami przeciwnowotworowymi.
Endogenne IS:
Cytokiny – stosowane przede wszystkim w onkologii, ch. zakaźnych i autoimmunizacyjnych. Stosowane są w tej grupie:
IFN,
IL-2,
TNF,
G-CSF, GM-CSF, IL-11 – stymulują krwiotworzenie, pomocnicze w odnowie szpiku po radioterapii,
Preparaty immunoglobulinowe (IVIG) – podawane dożylnie, mają następujące działanie:
blokują FcγR,
hamują aktywację autoreaktywnych LB,
przywracają równowagę sieci antyidiotypowej,
blokują Ig patogenne,
neutralizują składowe dopełniacza i hamują powstawanie MAC,
Są stosowane bardzo szeroko, m.in. w:
trombocytopenii autoimmunizacyjnej,
MS,
zespole Guillain-Barrego,
zakażeniu HIV,
Tuftsyna – naturalny tetrapeptyd uwalniany z przeciwciała IgG związanego z FcγR i antygenem. Wzmaga fagocytozę, aktywuje monocyty/makrofagi, granulocyty oraz k. NK.
Wysiłek fizyczny stymuluje odporność, zwłaszcza typu komórkowego. Liczba limfocytów we krwi wzrasta tylko na okres wysiłku, za to neutrofile utrzymują wysoki poziom przez dłuższy czas. Regularny wysiłek fizyczny może podwyższyć spoczynkowy poziom k. NK we krwi. Wzrasta także wydzielanie cytokin, głównie IL-6. Za tę mobilizację odpowiedzialna jest głównie adrenalina.
Karmienie piersią jest przydatne w prawidłowym rozwoju układu odpornościowego pod kątem alergii, ale to nie tutaj będziemy się o tym rozpisywać. Ważniejsze jest to, że zdaniem Jakóbisiątka, obecność leukocytów w mleku zmniejsza reaktywność układu odpornościowego dziecka na antygeny matki.
A co z tego wynika?...
Matko! Karm swoje dziecko piersią! Oddasz mu potem nerkę!
Przetoczenia krwi mogą mieć efekt immunosupresyjny, dzięki:
delecji klonalnej,
indukcji mechanizmów supresorowych,
wytwarzaniu przeciwciał blokujących i antyidiotypowych.
Jest to tym bardziej ważne, że często przetoczenia są stosowane u pacjentów po operacjach resekcji nowotworu. Badano to i wyszło, że u takich pacjentów jest nieznacznie zwiększone ryzyko nawrotu i częstszych infekcji.
Plazmafereza – procedura polegająca na pobraniu krwi od pacjenta, oddzieleniu krwinek i albo oddaniu krwinek z płynem zastępczym, albo oddaniu całej krwi po oczyszczeniu osocza.
Stosowana do eliminacji nadmiernej ilości przeciwciał patologicznych (makroglobulinemia Waldenstroma, autoprzeciwciał), kompleksów immunologicznych (krioglobulinemia) lub rozpuszczalnych czynników supresyjnych (nowotwory). Zależnie od tego, co wywalimy, możemy albo hamować odpowiedź odpornościową, albo pobudzać.