PARAZYTOLOGIA Wykład 4 10.03.04.
Sposób unikania efektorów odpowiedzi immunologicznej żywiciela- dlaczego?
- pasożyty potrzebują czasu na przeżycie w żywicielu, aby dokończyć rozwój (rozmnażanie płciowe) i zapewnić sobie transmisję do następnego żywiciela
- inwazje chroniczne są typowe, dlatego pasożyt potrzebuje mechanizmów chroniących go przed usunięciem z żywiciela w wyniku odpowiedzi immunologicznej
- pasożyty mogą żyć wewnątrzkomórkowo. Przez rozmnażanie się wewnątrz komórki żywiciela unikają skutków odp. immunologicznej.
- Plasmodium namnaża się wewnątrz erytrocytów (brak jądra u ssaków) i nie eksprymują Ag zgodności tkankowej klasy I i II, zarażone erytrocyty nie są więc niszczone przez limf. T i NK
- Leishmania, Trypanosoma cruzi i Toxoplasma gonidii mają zdolność przeżycia i namnażania się w makrofagach
Zmienności antygenowe
- u Plasmodium różne stadia rozwojowe eksprymują odmienne Ag
- zmienność Ag występuje również u pasożytów pozakomórkowych np. Giardia lamblia, Trypanosoma brucei, Rhodosciens sp., T. gambiense
- u Trypanosoma zmiana antygenu to zmienność glikoproteiny powierzchniowej (VSG)
- Ab produkowane przez żywiciela mogą doprowadzić do lizy trypamastigot T. brucei. Jednakże z niską częstotliwością geny kodujące VSG są zastępowane przez nową wersję i już wyprodukowane Ab nie mogą zniszczyć trypamastigot.
- każda komórka Trypanosoma posiada ok. 1000 genów VSG kodujących warianty Ag powierzchniowe. Większość genów VSG ułożone jest tandemowo w wewnętrznej części chromosomów. Jednakże aktywne VSG- geny lokalizują się w częściach telomerowych. Ulegają one ekspresji jako wielogenowa jednostka transkrypcyjna zawierająca dodatkowe geny związane z ekspresją VSG. Włączenie ekspresji nowego wariantu związane jest z rearanżacją DNA
Zmienność antygenowa P. falciparum
- geny var obecne na różnych chromosomach 50-150 genów, kodują rodzinę białek 200-350 kDa zwanych Pf EMP-1
- cząsteczki te występują w węzłach w błonie zarażonych erytrocytów
- więcej niż jeden gen var może ulegać ekspresji w jednym klonie pasożyta (właśnie dlatego tak ciężko jest skonstruować szczepionki)
Zróżnicowanie antygenowe
- cząsteczki wielu alleli danego białka
- białka wywołujące reakcje immunologiczną, są wysoce polimorficzne
- Ag S uwalniany w dużych ilościach, gdy schizonty opuszczają erytrocyt, zróżnicowany bardzo serologicznie, wielkościa, funkcja nieznana
- MSA-2 - integralne białko błonowe powierzchniowe merozoitów
Unikanie efektorów odp. immunologicznej żywiciela c.d.
- wewnątrzkomórkowe pasożyty- L.major hamują ekspresję genu IL-12 (p40) nawet po stymulacji antygenem bakterii. O których wiadomo, że wywołują silną odpowiedz IL-12
- hamowanie IL-12 przez promastigoty L.major jest selektywne
- ponieważ IL-12 pobudza produkcje IFN-γ, zaś Leiszmania jest bardzo podatna na atak makrofagów aktywowanych przez INF-γ, to supresja produkcji IL12 umożliwia przeżycie pasożyta
- SA dowody na to, że inwazje pierwotniaków pasożytniczych mogą wpływać na odpowiedz limf. T powodując supresję efektorów odp. immunologicznej np. L. major
Unikanie efektorów odp. immunologicznej żywiciela- odporność wrodzona
- odporność wrodzona (niespecyficzne Ag) obejmuje
alternatywną drogę aktywacji dopełniacza
hydrolazy lizosomalne i rodniki tlenowe makrofagów
aktywność komórek dendrytycznych (DC) u prezentowanych Ag i immunoregulację
Pasożyty, a zwłaszcza pierwotniaki pasożytnicze potrafią omijać lub osłabiać reakcje obronne!
Alternatywna droga aktywacji dopełniacza zapewnia pierwszą linię obrony przeciwko pasożytom zewnątrzkomórkowym:
- Epimastigota T. cruzi znajdujące się w owadach, może być zabite przez kaskadę dopełniacza
- ta odporność T. cruzi na uszkodzenia wywołane przez dopełniacz związana jest z ekspresją na powierzchni komórki pasożyta, glikoproteiny 160kDa będącej homologiem białka żywiciela regulującego odp. dopełniacza DAF
- podobne jak DAF, gp 160 wiążą się z C3b i C4b i hamują przyłączenie kolejnych składowych dopełniacza i nie dochodzi wskutek tego do pobudzenia konwertazy, która odpowiada za lizę komórki docelowej
Unikanie efektorów odp. immunologicznej żywiciela-przebudowa komórki
- Trypomastigoty T. cruzi uciekają z fagolizosomu dzięki sekrecji cząsteczki tworzącej pory w błonie lizosomu Tc-TOX
- Tachyzoity T. gonidii przebudowują błonę wakuoli wprowadzając własne białka w miejsce białek żywiciela dzięki temu nie dochodzi do wykształcenia w pełni aktywnego lizosomu
- Leiszmania-dojrzewanie fagosomu jest hamowane przez pasożytniczą cząsteczkę LPG
Unikanie efektorów odp. immunologicznej żywiciela-hamowanie dróg sygnałowych komórki żywiciela
- funkcja fagocytarna makrofagów jest regulowana w odpowiedzi na sygnały ze środowiska zewnątrzkomórkowego przez kinezę białkową (PKC) i tyrozynową (PTK)
- leiszmania hamuje aktywowane PKC w makrofagach
- T. gonidii wydziela cząsteczki hamujące przekazywanie informacji z błony komórkowej makrofagi do jądra
MIMIKRA MOLEKULARNA
Definicje:
posiadanie takich samych determinant antygenowych przez pasożyta i jego żywiciela
obecność podobnych fragmentów w cząsteczkach kodowanych przez nie podobne geny
►Pierwsza definicja oparta jest wyłącznie na kryterium immunologicznym, homologie funkcjonalne mogą być nieaktywne immunologicznie
►Druga definicja dotyczy tylko sekwencji białkowych nie uwzględniając struktur węglowodanowych i lipidowych, które mogą mieć istotny wpływ na immunogenność
Mimikra przystosowawcza
„ wykazywane przez pasożyta w celu odniesienia sukcesu, by uniknąć odp. immunologicznej czy wniknąć do komórki gospodarza”
„ mimikra z konsekwencjami”- nie działa żadna siła przystosowawcza, w wyniku podobieństw między cząsteczkami żywiciela a pasożyta dochodzi do bezpośrednich konsekwencji dla żywiciela takich jak reakcje autoimmunologiczne co może wynikać z występowania cząsteczek silnie konserowanych ewolucyjnie albo z występowania niewielkich obszarów podobieństwa w odległych ewolucyjne cząsteczkach
Mimikra przystosowawcza
- mimikra białek cytoadhezyjnych i ich receptorów
- CSP Plasmodium- centralna domena repetytywna stanowi od 1/3 do ½ cząsteczki, bardzo zróżnicowany między gatunkami, region I i II silnie konserwowany
- sekwencja regionu II wykazuje zadziwiającą homologię do powtórzeń typu I w cząsteczce ssącej trombospondyny- fragment UTCG jest niezbędny, by mogła przylegać do hemopoetycznych komórek macierzystych
Mimikra receptorów fibronektyny
FIBRONEKTYNA- wysokocząsteczkowa glikoproteina złożona z podjednostek 220kDa połączonych w dimery lub polimery wiązaniem dwusiarczkowym; obecne we krwi, tkance łącznej i na powierzchni komórek. Pośredniczy w przyleganiu komórek dzięki motywowi aminokwasów RGP w ligandzie fibronektyny
Entamoeba histolytica- wykazano, że na powierzchni komórek tego pierwotniaka występuje cząsteczka wiążąca się z fibronektyną
Mimikra białek układu odpornościowego
Mimikra receptorów dopełniacza i innych czynników modulujących aktywność dopełniacza
► Plasmodium sp. obszar II CSP wykazuje też homologie do wiążącej dopełniacz domeny properdyny i do 4 skladników dopełniacza C6, C7, C8, C9; prawdopodobnie mimikra umożliwiająca przyłączenie się do erytrocytów za pośrednictwem rec. CR1
► Eimeria tenella - też motyw z obszarem II CSP w Ag Etp100 (zlokalizowany w mikronemie sporozoitu), a także w tym samym Ag-obszary homologiczne do czynnika B- mogłoby tu zachodzić wiązanie bezpośrednie lub za pośrednictwem C3b do powierzchni komórki (zwykle jelita)
► Babesia rhodaina- jest w stanie wniknąć do erytrocytu tylko w obecności dopełniacza- substancje obniżające poziom dopełniacza zmniejszają parazytemię
►Schistosoma mansoni- różne stadia rozwojowe mają receptory dopełniacza, wiązanie składnika C3b prawdopodobnie inaktywuje go i uniemożliwia dalszy przebieg kaskady katalitycznej, która mogłaby uszkodzić robaka
► Entamoeba histolytica- jest odporna na działanie kompleksu atakującego błonę MAC (membrane attack complex) C5b-9 przez wytwarzanie na powierzchni cząsteczki pektyny, która strukturalnie i funkcjonalnie naśladuje cząsteczkę żywiciela CD59 będącą inhibitorem MAC na powierzchni erytrocyta
Mimikra receptora FC i BETAZ-M
- na powierzchni schistosomul dorosłych Schistosoma mansoni występują takie receptory
- wiążą także ß-2-makroglobilinę, która jest lekkim łańcuchem MHC
- niektóre Ag żywicielskie wiązane na powierzchni przez Schistosoma to MHC, zatem mimikra receptorowa prowadzi do maskowania molekularnego
- maskowanie to w pewnym stopniu wyjaśnia zjawisko odporności środzakaźnej występujące w przebiegu inwazji (żywiciele odporni na nowe zakażenia a nie likwidują obecnego)
Mimikra hormonów, receptorów hormonalnych i białek surowicy
T. brucei:
- ma funkcjonalny homolog ssaczego rec EGF na powierzchni komórki
- Ab przeciw EGFR reagują z powierzchnią cząsteczki o masie 135 kDa; funkcje tej homologii nieznane
- T. brucei pobiera LDL i transferynę na drodze endocytozy pośredniczącej przez rec (145 kDa) pasożyt uzyskuje w ten sposób cholesterol i żelazo
- także rec. LDL jest u Trichomonas vaginalis a rec. HDL u T. cruzi
Bezpośrednia immunosupresja- enzymy pasożytnicze
PROTEINAZY
- inaktywują interferon, interleukiny, TNF, proteinazy cytotoksyczne
- odcinają fragment Fc Ab uniemożliwiając ADCC
- rozkładają składniki dopełniacza C3b i C5a
INNE ENZYMY
- rozkładają ROIs żywiciela
- inaktywują mediatory reakcji zapalnej
INHIBITORY PROTEINA
- hamują działanie dopełniacza przez inhibicję enzymów trypsynopodobnych: Cls i czynnik D
- wpływają na przebieg kaskad katalitycznych w surowicy
Cystatyny nicieni
Cystatyny są to występujące w warunkach naturalnych u roślin i zwierząt inhibitory proteaz cysternowych. Centrum aktywne zawiera 5 aminokwasów Glu-Val-Val-Ala-Gly. Cystatyny są białkami wydzielniczymi o masie 13-15 kDa
u Nippostrongylus brasiliensis wykryto cystatyny zawierające 144 aminokwasów (14 kDa); wydzielane jest przez L3 i dorosłe nicienie.
ES. N. brasiliensis hamowały aktywowanie proteaz cysternowych in vivo
Onchocystatyna z Onchocerce volvulus była pierwszą cystatyna wykrytą u nicieni
U C.elegans wykryto dwa geny kodujące cystatyny
Esterazy s-glutationowe (GST) helmitów. Są to enzymy odtruwające, które katalizują nukleofilowe dodanie trójpeptydu GS do endogennych lub ksenobiotycznych toksyn elektrofilowych
enzymy te mają znaczenie w obronie robaków na pestycydy, herbicydy, antybiotyki i antyhelmintyki
GST u niektórych robaków biorą udział w syntezie prostaglandyn, które obniżają reakcje obronne żywiciela
R-X + GSH→R-SG + XH (w reakcji bierze udział transferaza glutationowa)
R- zw. Elektrofilowy
GSH- glutation
X- np. atom Cl lub OH
Inne funkcje GSH:
GST funkcjonują również jako transportery związków hydrofobowych, inaktywują antyhelmintyki poprzez wiązanie ich toksycznych ligandów czyli działają jako biochemiczne gąbki. Wykazano też działanie GS w detoksyfikacji antyhelmintyków.
U F. hepatica GST stanowią ponad 3% aktywnych białek rozpuszczalnych.
GSH u motylic stwierdzono w tegumencie, tkance mięśniowej, komórkach parenchymy i jelicie. Enzymy te występują co najmniej w 7 formach, z których 4 są wysoce homologiczne do odpowiednich cząsteczek.
U O. volvulus nie wykryto GSH.
Acetylcholinesterazy nicieni
Acetylocholina (Ach) jest głównym neurotransmiterem wzbudzającym, regulującym funkcje motoryczne nicieni pasożytniczych pasożytniczych wolnożyjących.
Enzym rozkładający Ach jest produkowany we włóknach nerwowych i połączeniach nerwowo-mięśniowych.
wiele gatunków nicieni pasożytniczych wydziela acetylocholinoesterazę (AchE) w amfidiach i gruczołach sekrecyjnych. Funkcja tej wydzielniczej AchE nie jest wyjaśniona
AchE wydzielnicze:
stwierdzono głównie u nicieni pasożytniczych w przewodzie pokarmowym ale: Negator americanus wydziela duże ilości AchE a T. spirali wcale. Duże ilości AchE wydzielają również D. viviparus i Stephamurus dentatus
N. brasiliensis wydziela 3 izoformy AchE (A,B,C). są to monomery o masach 69-73 kDa. Całkowita ilość wydzielniczego enzymu dramatycznie wzrasta po zasiedleniu jelita.
Funkcje wydzielniczej AchE:
regulacja perystaltyki jelit żywiciela
wywołanie miejscowych skurczów mięśni jelita (u wszystkich)
regulowanie transportu jelitowego (Ach wzmaga wydzielanie śluzu przez komórki krypt jelitowych. Śluz ten oblepia robaki powodując ich usuwanie z jelita; rozkład Ach przez wydzielnicze AchE nicieni hamuje ten proces)!
regulacja funkcji komórek limfoidalnych- sekrecja AchE może modulować odpowiedz zapalną żywiciela także poprzez rozkład Ach, która może stymulować chemotaksję neutrofilów , wydzielanie enzymów lizosomalnych przez neutrofile, uwalnianie histaminy przez komórki tuczne i wzmaga też reakcje cytotoksyczne!
Bezpośrednia immunosupresja- przykłady i efekty:
wydzielanie substancji wpływających na limfocyty i inne komórki, np. Nematospiroides dubius, Schistosoma
często występuje efekt- poliklonalna aktywność limfocytów
- produkcja dużej ilości niespecyficznych Ab
- blokada miejsc efektorowych do aktywnych protekcyjnie Ab np. u myszy podczas inwazji T. cruzi aż 50% limfocytów limfocytów śledzionie zostaje zaaktywowane
substancje wydzielane przez filarie wywołują tolerancję na kolejne zarażenia