Immunologia - Wykład 13
Układ odpornościowy podlega regulacji hormonalnej, np. rozwój grasicy i różnicowanie
limfocytów T. Oba te procesy zależą od hormonów produkowanych przez podwzgórze,
przysadkÄ™ i nadnercza. Regulacja ta jest zwrotna a jej brak prowadzi do niedorozwoju grasicy.
Hormony produkowane przez kom stromalne grasicy (tyrozyna, tymopoetyna) regulujÄ…
zwrotnie wydzielanie hormonów podwzgórza, przysadki i nadnerczy (regulacja osi HPA).
Hormony osi HPA są niezbędne do rozwoju grasicy.
Nadnercza:
- glikokortykoidy - (kora nadnerczy) powszechnie uważane są za hamujące aktywność
układu odpornościowego
- hormony stresu (np. katecholaminy, mineralokotrykoidy {rdzeń nadnerczy})
Adrenaloktomia (brak tych hormonów) prowadzi np. do nadmiernego rozrostu grasicy
To samo dotyczy oddziaływania hormonów płciowych na rozwój grasicy: ich brak prowadzi
do rozrostu. One same związane są też z regulacją układu odpornościowego:
- estrogeny  stymulacja
- androgeny  supresja
Duże stężenia obu hormonów, hamują rozwój grasicy.
Generalna zasada: niskie stężenia hormonów stymulują reakcje odpornościowe, a duże -
hamujÄ…
3 grupy hormonów regulujących syntezę cytokin (tabela):
1) Hormony generalnie stymulujÄ…ce ich produkcjÄ™ (cytokiny prozapalne, cytokiny
produkowane przez limfocyty Th1 lub Th2): Tyroksyna, prolaktyna, hormon wzrostu
2) Hormony generalnie hamujÄ…ce syntezÄ™ cytokin to hormony sterydowe (przede
wszystkim glukokortykoidy).
3) Hormony nie wpływające w sposób zasadniczy: estrogeny, progesteron, testosteron,
melatonina. W wypadku estrogenów i testosteronu wyjątkowo widoczna jest
zależność od stężenia (ich aktywność stymulująca/supresyjna na układ jest
uzależniona od działania jeszcze innych hormonów: estrogeny w połączeniu np. z
prolaktyną czy hormonem wzrostu wykazują działanie aktywujące układu
odpornościowego, a w zestawieniu z androgenami  wykazują działanie hamujące).
Działanie cytokin na produkcję hormonów (slajd - tabela):
- Cytokiny prozapalne (IFN Å‚, IL-1, IL-2, IL-6, TNF) i hormony grasicy indukujÄ… syntezÄ™
hormonów, które indukujÄ… syntezÄ™ hormonów nadnerczy oraz ²-endorfin produkowanych
przez przysadkę i podwzgórze.
Limfocyty T, B, makrofagi, limfocyty śledzionowe, tymocyty, granulocyty i kom tuczne
produkujÄ… hormony i neuroprzekaz
niki o działaniu lokalnym.
Hormony stresowe: działanie układu odpornościowego ściśle zależy od wydzielania
hormonów stresu. Reakcje stresowe prowadzą do zwiększenia stężenia katecholamin i
sterydów nadnerczy na obwodzie. W konsekwencji:
- w krwi obwodowej zmniejsza się liczba limfocytów
- upośledzona zostaje funkcja wielu komórek układu odpornościowego
- zmniejsza się produkcja przeciwciał
- zmniejsza się zdolność limfocytów do proliferacji.
Cykl syntezy gukokortykoidów jest cyklem dobowym (rano ich stężenie jest duże, w nocy -
maleje). Stężenie leukocytów w krwiobiegu jest dokładnie odwrotne i zmiany też są
cykliczne.
Glukokortykoidy w układzie odpornościowym indukują apoptozę w kom tego układu, przede
wszystkim w limfocytach (stąd ich zastosowanie jako leków supresyjnych, np.
deksametazon). Duże, ponadfizjologiczne stężenia tych hormonów faktycznie indukują
apoptozę, ale te wysokie, fizjologiczne stężenia rano wpływają na migrację komórek układu
odp. Te wysokie stężenia powodują zatrzymanie limfocytów w obwodowych narządach
limfatycznych. (slajd)
Przy chronicznym stresie, utrzymujące się wysokie stężenie glikokortykoidów wpływa na
zahamowanie aktywności układu odpornościowego.
Stresujący wpływ lotów kosmicznych: przekłada się on na zahamowanie aktywności komórek
NK, zahamowanie aktywności IFN-ł (m.in. zwiększa syntezę cząsteczek MHC obu klas).
Utrzymywanie się chronicznego stresu wpływa na przesunięcie się równowagi w kierunku
większej aktywności limfocytów Th2, co sprzyja rozwojowi alergii i chorób
autoimmunizacyjnych.
Stres ostry (minuty/godziny), tak jak w przypadku innych narządów, pobudza aktywność
układu immunologicznego, natomiast stres chroniczny  wręcz przeciwnie. Dzieje się tak
dlatego, że zaraz po rozpoczęciu reakcji na stres, syntetyzowane są przede wszystkim
katecholaminy przez rdzeń nadnercza. Wykazują one działanie pobudzające układ
odpornościowy, przede wszystkim komórki odporności wrodzonej (np. zwiększa aktywność
żerną makrofagów i granulocytów oraz zwiększa aktywność cytotoksyczną komórek NK) ).
Dopiero póz
niej zaczynają być produkowane glukokortykoidy (kora nadnercza), wykazujące
jak wiemy działanie supresyjne.
W czasie reakcji stresowej, dochodzi do nieregulowanej syntezy peptydów. Stymulacja
limfocytów neuropeptydami (posiadają one receptory dla neuropeptydów), prowadzi do
zaburzeń prawidłowej syntezy cytokin charakterystycznych dla limfocytów Th1 i Th2 (np.
limfocyty Th1 będą produkowały cytokiny normalnie charakterystyczne dla limf Th2).
Odpowiedz
immunologiczna regulowana jest przez geny MHC. Antygeny wykazują różne
powinowactwo do określonego haplotypu MHC, w związku z czym różnimy się tolerancją na
określone antygeny.
Homeostaza układu odpornościowego:
Dotyczy równowagi w układzie odp., w momencie kiedy nie jest on wyeksponowany na
konwencjonalny antygen oraz w momencie powrotu do normalności po ekspozycji.
Homeostaza jest zjawiskiem autoregulujÄ…cym siÄ™.
Allostaza  jest to równowaga w obrębie jakiegoś układu, zmieniona pod wpływem
czynników środowiskowych. Czyli jest to przystosowanie organizmu do czynników
środowiskowych (zmiana, która po pewnym czasie zostanie utrwalona).
Na homeostazę w samym układzie odpornościowym mają wpływ czynniki zależne oraz
niezależne od działania antygenu.
Homeostaza w warunkach niezależnych od działania antygenu, dotyczy:
- utrzymywania stałej liczby limfocytów w obwodowych narządach limfatycznych -
regulacja polega na produkcji nowych komórek w centralnych narządach limfatycznych, które
zasiedlają obwodowe narządy limfatyczne (ale aktywność limfo poetyczna szpiku czy grasicy
jest tu niewystarczająca). I w sytuacji niezależnej od antygenu, mamy do czynienia z tzw.
 naiwnymi limfocytami. One mogą przeżywać w organizmie bardzo długo (do kilku
miesięcy). Aby komórka przeżywała w organizmie, musi dostawać odpowiednie sygnały.
Dodatkowo limfocyty w obwodowych narzÄ…dach proliferujÄ…, co jest zwiÄ…zane z ich
aktywacją. Proliferacja limfocytów T, B oraz  naiwnych , uzależniona jest od ekspresji na
tych komórkach receptorów dla antygenów. W przypadku limfocytów B wystarcza ekspresja
na ich powierzchni receptorów  immunoglobulin, a w przypadku limfocytów T, konieczna
jest jeszcze ekspresja na pozostałych komórkach w obrębie narządu, ekspresja cząsteczek
MHC. Czyli w wyniku kontaktu z kompleksami MHC  własny peptyd, limfocyt T ulega
aktywacji zwiÄ…zanej z produkcjÄ… IL-2.
Wszystkie mechanizmy nie są do końca poznane.
*ciekawostka* Limfocyty mają cytozolowe receptory dla węglowodorów aromatycznych
(czyli de facto czegoś, co szkodzi układowi odpornościowemu ). Nadal nie wiadomo jakie są
endogenne ligandy dla tych receptorów. Okazało się jednak, że myszy nokautowe
pozbawione tych receptorów, mają zaburzenia w rozwoju grasicy i wątroby.
Śmierć limfocytu naiwnego jest z reguły związana z utratą receptorów dla czynników
wzrostowych, lub brakiem syntezy/dostępu do tych czynników.
Limfocyty pamięci różnią się od limfocytów efektorowych ekspresją pewnych białek
błonowych. Nie wiadomo co warunkuje ich przeżycie w momencie, kiedy organizm przestaje
kontaktować się z antygenem.
Kiedy patogen zostaje usunięty z organizmu, konieczny jest powrót do homeostazy, poprzez
usunięcie naproliferowanych komórek efektorowych. Komórki te ulegają apoptozie w wyniku
różnych mechanizmów, m.in. hamowania odpowiedzi odpornościowej. Indukcja apoptozy
aktywowanych limfocytów może przebiegać na dwa sposoby:
1) Utrata dostępu do czynników koniecznych do przeżycia komórek (cytokin);
2) Apoptoza indukowana aktywacjÄ… antygenowÄ…;
Mechanizmy aktywnego zakończenia odpowiedzi immunologicznej, związane są
a) z ekspresją białek takich jak CD4, które są syntetyzowane przez aktywowane
limfocyty T, i których powinowactwo do ligandu jest większe niż czynnika ko
stymulatorowego, który indukuje aktywację limfocytów.
b) Mechanizm zwany  anergią  brak oddziaływania ko stymulatorów z ligandami. Jeśli
nie ma już antygenu, to APC nie ulegają aktywacji i nie dochodzi na tych komórkach
do indukcji czÄ…steczek ko stymulatorowych, jak CD28 czy CD40. Powstaje deficyt
ligandów dla CD28 na APC, co prowadzi do anergii (limfocyt ma CD28, a APC ma
słabą ekspresję dla jego ligandów). Aktywacja antygenami patogenów, poprzez PRR
powoduje indukcję syntezy ligandów dla CD28. Czyli brak ligandów dla CD28
powoduje brak sygnału 2 koniecznego do aktywacji i limfocyty wchodzą w stan
anergii  nie odpowiadajÄ… na antygen.
c)  Delecja : aktywacja antygenowa limfocytów związana jest z syntezą różnych białek,
m.in. CDLA4, białka FAS. Ligandem dla białka FAS jest białko FASL , występujące
na większości komórek organizmu. Na aktywowanych limfocytach (zarówno B jak i
T), dochodzi do syntezy białka FAS i wzmożonej syntezy białka FASL. Limfocyt w
wyniku takiej interakcji ulega apoptozie (śmierć samobójcza lub śmierć w wyniku
interakcji z innymi komórkami posiadającymi FASL). Ten mechanizm to właśnie
delecja.
d)  Supresja : uczestniczą tu limfocyty Treg oraz indukowane Treg o aktywności
supresyjnej, które produkujÄ… tzw. cytokiny przeciwzapalne: TGF-² i IL-10. TGF-²
hamuje proliferację limfocytów B, więc nie ma ekspansji klonalnej. IL-10 hamuje
syntezę ligandów dla cząsteczek ko stymulatorowych na APC (CD28 i CD40).
Ekspozycja na promieniowanie prowadzi do zahamowania proliferacji, koniecznej do
utrzymania homeostazy.
Dojrzałe limfocyty T, zasiedlające obwodowe narządy limfatyczne, potrafią rozpoznawać
niedobór własnej populacji i równoważyć go. Homeostaza polega też na równowadze
pomiędzy różnymi komórkami układu odpornościowego. Istnieje indeks obrazujący tę
równowagę i jest to CD4:CD8, czyli proporcje pomiędzy limfocytami helperowymi i
cytotoksycznymi. Indeks ten jest charakterystyczny dla każdego gatunku i dla każdego
narządu w obrębie gatunku. U człowieka, w obwodowych narządach limfatycznych i w
populacji krążących limfocytów, stosunek ten wynosi 2:1. Wtedy jest prawidłowa regulacja
aktywności komórek układu odpornościowego. Utrzymywanie tej stałej liczby limfocytów
odbywa się dzięki:
- aktywacji antygenowej,
- mechanizmu proliferacji homeostatycznej, zapoczątkowanemu w środowisku
limfopenicznym: jeden z mechanizmów wyczuwania przestrzeni, zakłada aktywność
IL-7. IL-7 jest cytokiną produkowaną przez komórki stromalne szpiku i komórki
stromalne grasicy i jest potrzebna do prawidłowego rozwoju limfocytów T i B. W
obwodowych narządach limfatycznych indukuje ona proliferację limfocytów. Do
komórek stromalnych w węz
le chłonnym należą: fibroblasty (one głównie produkują
IL-7), komórki dendrytyczne i makrofagi. Wysokie stężenie tej cytokiny działa jak
sygnał 2.
Mechanizm ten pracuje w naszych organizmach przez cały czas, bo aktywność szpiku i
grasicy nie wystarcza (już o tym byłą mowa :p). Czynniki odpowiedzialne za utrzymanie
homeostazy to:
a) mechanizmy wyczuwania przestrzeni
b) cytokiny 7 i 15 (IL  15 jest konieczna do utrzymania prawidłowej liczebności limfocytów
T z receptorami Å‚´, komórek NK, komórek NKT i limfocytów CD8 i CD4 i
najprawdopodobniej limfocytów pamięci )
c) interakcje TCR  MHC  własny peptyd
d) interakcje z układem neuroendokrynnym
d)mechanizm apoptozy
Wyczuwanie niedoborów własnej populacji: Jeżeli do normalnej myszy, mającej prawidłową
liczbę limfocytów w obwodowych narządach limfatycznych wstrzykniemy limfocyty T
wyznakowane fluorochromem (to umożliwia śledzenie proliferacji limfocytów w narządach 
proliferujące komórki świecą nieco bladziej i możemy śledzić rundy proliferacyjne), i do
myszy limfopenicznej, to w myszy normalnej one nie proliferujÄ…, a w myszy limfopenicznej 
zaczynają proliferować (mechanizm proliferacji homeostatycznej).
Gdy limfocytów T jest dużo, oddziałują one ze sobą nawzajem (TCR-MHC  własny peptyd)
i zostajÄ… aktywowane. ProdukujÄ… wtedy TGF-², która: hamuje proliferacjÄ™ wywoÅ‚anÄ…
antygenem, oraz hamuje syntezę IL-7 przez komórki stromalne narządów i nie ma proliferacji
homeostatycznej.
Co z regulacją równowagi pomiędzy Th a Tc?
 - Limfocyty zajmują w obwodowych narządach limfatycznych określone nisze. Limfopenia
nie jest procesem wybiórczym w stosunku ani do CD4 ani CD8. Istnieją odpowiednie
proporcje pomiędzy niszami, w związku z czym jeśli dochodzi do równoczesnej proliferacji
obu typów limfocytów, proporcje pomiędzy nimi pozostają niezachwiane.
Jeżeli w parę dni po urodzeniu usuniemy grasicę, dochodzi do wyludnienia organizmu. W
wyniku limfopenii grasicy dochodzi do takiej proliferacji homeostatycznej, która może
zagrażać rozwojem klonów autoreaktywnych, jako że w obwodowych narządach, jest
ograniczona różnorodność repertuaru TCR. Usunięcie grasicy póz
niej, gdy narzÄ…dy
limfatyczne są już zasiedlone, nie prowadzi do rozwoju chorób autoimmunizacyjnych, bo w
sposób proporcjonalny następuje uzupełnienie liczby limfocytów o różnych TCR.
Odpowiedz
limfocytów naiwnych na antygen, jest uzależniona od ich wcześniejszych
interakcji z kompleksem MHC - własne peptydy (slajd ze schematem) oraz od czasu jaki
upłynął od tej interakcji. W limfocytach T naiwnych, utrzymuje się bazowy poziom
fosforylacji białek związanych w kompleksie CD3, który warunkuje prawidłową odpowiedz

na antygen konwencjonalny. Kiedy pozbawimy limfocyty T kontaktu z kompleksem MHC 
własne peptydy, dochodzi do zniesienia tego bazowego poziomu fosforylacji CD3, co
powoduje zmniejszenie wrażliwości limfocytów T na aktywację kompleksem MHC  obcy
peptyd (do ich aktywacji potrzebne jest dużo większe stężenie antygenu obcego). Po pewnym
czasie obserwujemy adaptację limfocytów, kiedy pojawiają się ufosforylowane CD3 i
zwiększa się wrażliwość limfocytów na aktywację antygenem obcym. (slajd)
Rola apoptozy w utrzymaniu homeostazy polega na niedopuszczeniu do sytuacji przewagi
liczebnej limfocytów o określonym TCR. Apoptoza w powrocie do stanu homeostazy,
odbywa się na drodze dwóch głównych mechanizmów indukujących apoptozę:
- apoptozy biernej, związanej z eliminacją antygenów lub sygnałów, co powoduje
uwalnianie z mitochondriów cytochromu c, który tworzy kompleks z białkiem
aktywujÄ…cym apoptozÄ™. Kompleks ten uruchamia kaskadÄ™ kaspaz (proteaz
cysteinowych), które powodują degradację różnych białek strukturalnych, oraz
enzymów koniecznych do degradacji DNA;
- apoptozy indukowanej aktywacją  w procesie tym pośredniczą białka FAS i FASL,
których interakcja prowadzi do kaskady kaspaz;