Immunologia zajmująca się biologicznymi i biochemicznymi podstawami reakcji odpornościowo-obronnej ustroju na patogen lub inne obce organizmowi substancje i ciała jak np. toksyny lub transplantaty. Bada prawidłowość reakcji i ewentualne zaburzenia.
Układ immunologiczny, limfatyczny, odpornościowy; odróżnia „swego” od obcego, broni, zwalcza infekcje wirusów, bakterii i pierwotniaków, odrzuca obce przeszczepy tkankowe, a także przeciwstawia się rozwijającym się w jego obrębie pasożytom i nowotworom. Obejmuje narządy, naczynia limfatyczne, limfocyty krążące. Narządy limfatyczne grasica, szpik, grudki limfatyczne samotne i skupione, migdałki, wyrostek robaczkowy, węzły limfatyczne i śledziona. U ptaków dod kaletka (torebka Fabrycjusza).
Centralne (pierwotne) narządy: grasica; kaletka Fabrycjusza; szpik kostny. Rola w dojrzewaniu limfocytów.
GRASICA udział w dojrzewaniu limfocytów T. Wielkość zmienna– największa dzieciństwo, dojrzewania ulega stopniowej inwolucji. ludzie starzy jest tkanka tłuszczowa z wysepkami tkanki grasiczej. Składa się z dwóch płatów a każdy z wielu płacików a w nich części korowe oddzielone są od siebie przegrodami łącznotkankowymi; części rdzenne łączą się ze sobą; ciałka grasiczne (ciałka Hassala) zbudowane z koncentrycznie ułożonych komórek nabłonkowych; część obwodową ciałka zajmują limfocyty grasicze-tymocyty (giną na skutek apoptozy).
SZPIK KOSTNY źródło wszystkich komórek uk limfatycznego. Czerwony, krwiotwórczy szpik kostny występuje w kościach płaskich (miednicy, czaszki, mostka) i nasadach kości długich. Miejsce powstawania limfocytów B, syntezy przeciwciał szczególnie w trakcie odpowiedzi wtórnej.
Obwodowe (wtórne) narządy: śledziona; węzły chłonne; utkania chłonne. Zapewniają środowisko, w którym limfocyty mogą współdziałać ze sobą, z komórkami pomocniczymi oraz antygenami. Rozszerzają odpowiedź immunologiczną.
ŚLEDZIONA największy narząd, zbudowany z miazgi białej (grudek limfatycznych zwanych ciałkami śledzionowymi) i z miazgi czerwonej (zatok kapilarnych i sznurów Billrotha), powiązanych beleczkami śledzionowymi, otoczony torebką, położony w jamie otrzewnej w lewym podżebrzu. Miejsce wytwarzania limfocytów i monocytów; udział w odpowiedzi immunologicznej; fagocytoza i niszczeni zużytych erytrocytów (krwinek czerwonych), krwinek białych i trombocytów; współudział w produkcji bilirubiny.
WĘZŁY CHŁONNE LIMFATYCZNE leżą wzdłuż naczyń limfatycznych, które uchodzą do węzła a później go opuszczają. Funkcje węzła: filtracja limfy i zatrzymywanie zawartych w niej antygenów, a także drobnoustrojów, komórek nowotworowych i drobnych cząsteczek stałych; wytwarzanie limfocytów T i B; udział w odpowiedzi immunologicznej. Węzeł otoczony jest torebką łącznotkankową, pod nią leży zatoka brzeżna, do której wpływa limfa kilkoma naczyniami limfatycznymi. W węźle jest część korowa i rdzenna (leży wewnątrz). Kora- skupiska komórek B (grudki pierwotne), większość podlega stymulacji i posiada miejsca aktywnej proliferacji. Strefa przykorowa- komórki T, wiele jest związanych z kom prezentującymi antygen. Rdzeń– trzy elementy: beleczki rdzenne, zatoki rdzenne i sznury rdzenne (są skupiskami limfocytów).
MALT- TKANKA CHŁONNA BŁON ŚLUZOWYCH rozproszone w błonach śluzowych i podśluzowych zorganizowane skupiska grudek limfatycznych i grudki limfatyczne samotne, oraz pojedyncze limfocyty. Błony śluzowe rozciągają się wszędzie tam, gdzie organizm styka się ze środowiskiem („wewnętrzna skóra”); wytwarzanie przeciwciał IgA, które przedostają się do wydzielin tj. ślina i łza i pełnią tam rolę obronną: MALT obejmuje GALT(tkanka limfatyczna jelit) mechanizmem obronnym są enzymy proteolityczne, lizozym, defensyny, śluz, niskie pH soku żołądkowego i prawidłowa flora bakteryjna. Miejscem odpowiedzi immunologicznej są tzw. kępki Peyera i wyrostek robaczkowy. W jelicie cienkim rolę odgrywają komórki M. BALT (tkanka chłonna oskrzeli), NALT pierścień Waldeyera (tkanka limfatyczna gardła i nosa migdałki i węzły chłonne) mechanizmem obronnym są bakteriobójcze białka: laktoferyna, lizozym, wydzielnicze IgA oraz defensyny; SALT(tkanka limfatyczna skóry) nie jest związana z błoną śluzową, do obrony służą: bariera naskórka, powierzchniowe pH, stopień nawodnienia, bakteriostatyczne właściwości kwasów tłuszczowych. W skład skóry wchodzą: keratynocyty, komórki dendrytyczne, specjalna pula limfocytów T, makrofagi i melanocyty
Rodzaje odporności: nieswoista (wrodzona) organizm uzyskał przed zetknięciem się z drobnoustrojami chorobotwórczymi. Stanowi pierwszą linię obrony organizmów przed patogenami. Biorą w niej udział komórki żerne, lizozym, interferon oraz układ dopełniacza. swoista (nabyta) rozwija się jako wynik ekspozycji na różnorodne czynniki zdolne do indukowania odpowiedzi immunologicznej (tj. immunogeny), szczepionki, mikroorganizmy zasiedlające organizm i makrocząsteczki występujące w pożywieniu. Nabyta naturalnie (w wyniku przenikania przez łożysko przeciwciał od matki do płodu) nienaturalnie (przez przebycie choroby lub uodpornienie na szczepionkę).
Typy odpowiedzi immunologicznej: humoralna zależna od obecności swoistych przeciwciał, które są produkowane podczas odpowiedzi immunologicznej; komórkowa w odpowiedzi tego typu z antygenem reagują bezpośrednio limfocyty T. W interakcji ze swoistym antygenem wydzielają one cytokiny- limfokiny, które m.in wciągają do odpowiedzi immuno makrofagi i granulocyty. Antygen substancja która wprowadzona do ustroju wzbudza odpowiedź immuno i swoiście reaguje z produktami tej odpowiedzi (humoralna- przeciwciała, komórkowa- limfocyty). Cechy: immunogenność zdolność pobudzania do wytwarzania immunoglobulin lub swoistej odpowiedzi komórkowej swoistość (antygenowość) zdolność do swoistego łączenia się z immunoglobulinami i receptorami limfocytów. Antygen tylko 2 cecha -hapten. podział antygenów: resztkowe (hapteny) nie posiadają właściwości immunogennych. Wykazują antygenowość i immunogenność po połączeniu z immunogennym nośnikiem (albuminy, globuliny, syntetyczne polipeptydy; antybiotyki: penicylina, gentamycyna, aspiryna niskocząsteczkowe związki. pełnowartościowe wykazują antygenowość jaki i immunogenność. właściwości chemiczne: antygeny białkowe (np. białka krwi, kompleksy białek z lipidami, wielocukrami, kwasami nukleinowymi, połączenia białek z prostymi związkami); antygeny węglowodanowe cząsteczki wielocukrów nie wykazują złożonej budowy aby stać się pełnymi immunogenami; antygeny lipidowe- kardiolipina. związek z immunoglobulinami: ksenogeniczne antygeny pochodzące od gatunku innego niż ten w którym wytworzone zostały przeciwciała; alogeniczne antygeny pochodzące od osobników tego samego gatunku co wytworzone immunoglobuliny, ale różnych genetycznie linii; izogeniczne pochodzące od różnych, ale spokrewnionych osobników tego samego gatunku co immunoglobuliny (np.antygeny grupy krwi); autogeniczne pochodzące od tego samego osobnika, od którego pochodzą immunoglobuliny.
EPITOP miejsce rozpoznawane i wiązane przez przeciwciała i receptory komórek T. struktury stanowią część cząsteczki antygenu (są bardzo małe; linearne (ciągła sekwencja aminokwasów), konfirmacyjne (obejmują reszty aminokwasowe zlokalizowane w pobliżu siebie ale nie sąsiadujące ze sobą); na powierzchni antygenu (epitopy topograficzne), wewnątrz cząsteczki (epitopy wewnętrzne). Funkcje: determinują swoistość cząsteczki antygenu; tylko epitopy dostępne przestrzennie są immunoreaktywne czyli zdolne do oddziaływania z homologicznymi przeciwciałami. Autoantygeny substancje własne ustrojów, które w pewnych warunkach stały się dla niego immunogenne (wrodzone, nabyte). Przeciwciała (immunoglobuliny) substancje białkowe wytwarzane w limfocytach B i plazmocytach, które mają zdolność swoistego łączenia się z antygenem, najważniejsze cząsteczki układu odpornościowego; określone są jako białka surowicy krwi zaliczane do γ-globulin. Budowa forma monomeryczna cząsteczka zbudowana z czterech łańcuchów polipeptydowych: 2 lekkich (light) i 2 ciężkich (heavy); łańcuchy połączone wiązaniami dwusiarczkowymi S-S; łańcuchy ciężkie: IgA, IgD, IgE, IgG, IgM; łańcuchy lekkie: typu κ(kappa), λ(lambda). formy polimeryczne w łańcuchach ciężkich i lekkich można wyróżnić części zmienne (V) wykazujące znaczną zmienność w składzie aminokwasowym oraz części stałe (C) mające stałe sekwencje aminokwasowe; regiony hiperzmienne odcinki części V, mające dużą zmienność składu aminokwasowego, to regiony determinujące komplementarność, obecność ich jest ważna dla funkcjonowania paratopu; Fragment Fab jednowartościowy, wiąże tylko jeden antygen; Fragment Fc aktywuje kaskadę dopełniacza. Właściwości przeciwciał: wiązanie antygenu, aktywacja dopełniacza, indukcja immunofagocytozy, indukcja cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał, neutralizowanie wirusów, wiążąc toksyny mogą blokować ich działanie, wiążąc antygeny na mogą indukować zlepianie się (aglutynację), niektóre (abzymy) mogą spełniać rolę enzymów stosunku do wiązanych przez siebie antygenów. Klasy przeciwciał: IgA składnik wydzielin surowiczo- śluzowych np. ślina, siara, wydzielin układów tchawiczo- oskrzelowych oraz moczowo- płciowych, S-IgA element obrony błon surowiczo-śluzowych; dwie podklasy IgA: IgA1, IgA2. IgD pojawiają się na powierzchni błony komórkowej limfocytów mogą brać udział w ich aktywacji, odgrywając role receptora dla antygenu; wrażliwe na działanie podwyższonej temp i niestabilne w kwaśnym środowisku; IgE w surowicy w śladowych ilościach; wytwarzane w śledzionie, migdałkach, węzłach chłonnych; związane z astmą, anafilaksją; powodują uwalnianie histaminy z mastocytów; rola w zwalczaniu pasożytów; odpowiedzialne za reakcje alergiczne typu natychmiastowego. IgG główna klasa immunoglobulin, jedyna przechodzi przez łożysko matczyne zapewnia noworodkowi odporność bierną, u człowieka w 4 podklasach: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4. IgM pierwsze przeciwciała syntetyzowane w rozwoju osobniczym, wydzielane w początkowej fazie odpowiedzi immunologicznej, nie przechodzi przez łożysko nie spotyka się konfliktu między matką a płodem.
Wartościowość przeciwciał liczba determinant antygenowych jakie mogą zostać związane przez cząsteczki przeciwciał. Powinowactwo siła wiązania pojedynczej cząsteczki przez miejsce wiążące antygen przeciwciała. Nawet przeciwciała mające tą samą swoistość, mogą się różnić ścisłością (dokładnością) dopasowanie się ich miejsc wiążących do antygenu. Różnić się więc będą siłą wiązania, czyli stopniem powinowactwa.
Awidność (zachłanność) siła wiązania antygenu wielowartościowego przez przeciwciała. Zależy od powinowactwa miejsc wiążących w stosunku do determinant.
Przeciwciała monoklonalne zbiór przeciwciał, które wykazują jednakową swoistość względem danego antygenu i ewentualnie takie samo lub podobne powinowactwo. Wszystkie są otrzymywane z jednego klonu limfocytów B. Przeciwieństwem przeciwciała poliklonalne.
Rodzaje przeciwciał monoklonalnych: mysie przeciwciała monoklonalne; chimeryczne- części zmienne mysz, części stałe człowiek; uczłowieczone- sekwencje kodujące regiony hipermienne przeciwciał mysz, reszta genu człowiek; ludzkie (100% sekwencji).
Modyfikacja przeciwciał monoklonalnych: Przeciwciała o podwójnej swoistości mogą reagować z dwoma różnymi antygenami. Immunotoksyny przeciwciała połączone są z toksynami. sprzężone z lekami dostarczają leku do chorego miejsca. sprzężone z radioizotopami jod 131, itr 90, bizmut 212, umożliwiają lokalne ,,naświetlenie” komórek nowotworowych; sprzężone z barwnikiem immunofluorescencyjnym; sprzężone z enzymami właściwość aktywowania nieczynnego proleku w aktywny lek; Abzymy są przeciwciałami o możliwościach katalitycznych.
Zastosowanie przeciwciał monoklonalnych: terapia nowotworów; immunosupresja w transplantologii w chorobach podłożu zapalny; blokowanie krzepnięcia krwi przez blokowanie receptorów płytek wiążących się z fibrynogenem; neutralizacja toksyn z zużyciem przeciwciał monoklonalnych; badania diagnostyczne w laboratorium analitycznym; oczyszczanie różnych substancji z użyciem kolumn wypełnionych neutralną subst. opłaszczoną mAb.
PAMP oznacza wzorce molekularne związane z patogenami. Należą do nich najbardziej charakterystyczne struktury drobnoustrojów, selektywnie rozpoznawane przez komórki uk immuno. Należą do nich: LPS lipopolisacharyd, lipoproteiny, PGN peptydoglikan, LTA kwas lipotejchojowy, kwas tejchojowy.
Receptory dla cząsteczek PAMP są rozpoznawane dzięki receptorom znajdujących się na powierzchni leukocytów; receptory rozpoznające wzorce (PRR): wydzielone opsoniny (kolektyny białko wiążące mannozę) oraz pentraksyny (białko C- reaktywne), wiążą się z antygenami i ułatwiają fagocytozę; powierzchniowe Toll- podobne TLR, uczestniczące w fagocytozie, te których główną funkcją jest aktywność komórek, jest 10 ludzkich TLR (TLR 1 – 10); wewnątrzkomórkowe służą do wykrywania zakażeń- wirusy, niektóre bakterie. receptory limfocytów T– TCR zdolne do swoistego wiązania antygenów. wiążą i odpowiadają najczęściej na antygeny peptydowe powstałe z białek pociętych przez enzymy i MHC w błonie komórki prezentującej antygen– APC (komórki dendrytyczne, makrofagi, limfocyty B); zbudowane z dwóch łańcuchów (α i β; γ i δ). MHC (główny układ zgodności tkankowej). Cząsteczki MHC są antygenami transplantacyjnymi lub antygenami zgodności tkankowej; odpowiedzialne za prezentację antygenów limfocytom T. MHC klasy I: glikoproteiny, występują na powierzchni komórek jądrzastych, uczestniczą w obronie przed patogenami, rozpoznają limfocyty CD8+. MHC klasy II: glikoproteiny, występują na limfocytach, makrofagach i komórkach dendrytycznych, rozpoznają limfocyty CD4+. HLA( główny układ zgodności tkankowej u człowieka) antygeny zostały wykryte na krwinkach czerwonych. Limfocyty T Prekursory limfocytów napływają do grasicy w 7-8 tygodniu ciąży. Początkowo w płodowym pęcherzyku żółtkowym oraz w wątrobie płodowej. W późniejszym okresie płodowym oraz po urodzeniu docierają do grasicy ze szpiku. Fazy dojrzewania limfocytów T: wczesna, w trakcie której dojrzewające komórki nie mają receptorów rozpoznających antygen (TCR); późna, w której tymocyty mają pełną ekspresję receptorów rozpoznających antygen. celem procesów jest wytworzenie limfocytów które: będą miały prawidłowo zbudowany receptor TCR- będzie rozpoznawać antygeny prezentowane przez własne cząsteczki MHC; nie będą reprezentowały własnych antygenów. Limfocyty pomocnicze Th są pobudzane przez komórki prezentujące antygen, pobudzają odpowiedzi odpornościowe przez bezpośredni kontakt i wydzielanie cytokin; ułatwiają one aktywację, proliferację zróżnicowanie limfocytów, prekursorów limfocytów T cytotoksycznych; także pobudzają makrofagi; na powierzchni są cząsteczki CD4 i rozpoznają antygeny połączone z cząsteczkami MHC klasy II i dzielą się na: Th1: wzmacniają odpowiedź typu komórkowego, np. aktywują makrofagi (poprzez wytwarzanie interferonu), i limfocyty cytotoksyczne; pobudzają wytwarzanie przeciwciał IgG1 i IgG6 aktywujących dopełniacz; pośredniczą w immunofagocytozie. Th2: pobudzają wytwarzanie przeciwciał IgA, IgE i IgG4; stymulacją odporność na poziomie błon surowiczo-śluzowych. Limfocyty cytotoksyczne: TαβCD8+ (rozpoznają obce cząsteczki MHC klasy I lub antygeny połączone z własnymi cząsteczkami klasy I ; rola to niszczenie komórek zakażonych wirusem, niszczenie komórek nowotworowych); niektóre limfocyty Tαβ CD4+; Tγδ uczestniczą w odpowiedzi przeciwzakaźnej i przeciwnowotworowej; rozpoznają antygeny nie poddane obróbce i nie połączone z cząsteczkami MHC, przejawiają spontaniczną cytotoksyczność; mogą rozpoznawać nie białkowe antygeny na powierzchni mikroorganizmów); NKT dla limfocytów T (kompleks TCR-CD3) i komórek NK (CD56). Posiadają na powierzchni CD57; rozpoznają nieklasyczne cząsteczki MHC klasy I, nie posiadają CD4, ani CD8. Rola immunoregulacyjną, mogą eliminować patogeny, zwłaszcza pierwotniaki, wirusy i bakterie wewnątrzkomórkowe. W wyniku aktywacji wydzielają duże ilości Interleukiny 4 i IFN-γ; komórki NK udział w odporności przeciwnowotworowej; rola w zakażeniach wirusami; są w stanie wywierać efekt cytotoksyczny wobec grzybów chorobotwórczych bakterii, a także pierwotniaków; uczestniczą w procesach odrzucenia przeszczepu szpiku i mogą być przyczyną niepowodzenia w przeszczepianiu szpiku osobnikom zgodnym w zakresie antygenów HLA w stosunku do dawcy. Reakcja cytotoksyczna Limfocyty dysponują dwoma zasadniczymi mechanizmami zabijania komórek przez indukcję w nich appoptozy: zależnej od uwalniania perforyny, granzymów i granulizyny z ziaren cytolitycznych; zależnej od interakcji cząsteczek nadrodziny TNF. Czynniki cytotoksyczne: perforyny, protezy serynowych (granzymy); granulizynę. Reakcja cytotoksyczna zależna od ziaren cytotoksycznych: GRANZYMY proteazy serynowe, obecne w ziarnistościach limfocytów; działają na poziomie jądra komórkowego, co prowadzi do uszkodzenia DNA; zidentyfikowano12 ziaren najważniejsza rola przypada: Granzym A występuje w największych ilościach; jest wydzielany podczas egzocytozy, towarzyszącej aktywacji limfocytów. Granzym B aktywuje kaspazę oraz powoduje zaburzenia w funkcjonowaniu cytoszkieletu.
Szczepionka produkt pochodzenia biologicznego, zawierający substancje zdolne do indukcji procesów immunologicznych warunkujących powstanie trwałej, swoistej odporności bez wywołania działań toksycznych. Wytworzenie szczepionki polega na zmianie właściwości patogenu lub jego produktów w taki sposób aby nie były one toksyczne, a jednocześnie zachowały immunogenność. Proces modyfikacji właściwości chorobotwórczych drobnoustroju w celu wytworzenia szczepionki nazywają się ATENUACJA. Szczepionki cechy: duże bezpieczeństwo i skuteczność; muszą stymulować określone mechanizmy odpornościowe; być powszechnie dostępne dla zagrożonych populacji; łatwą drogą podania i warunkami przechowywania oraz niską ceną. Budowa szczepionki: antygeny; adiuwanty: zw. org np. wodorotlenek glinu, zw. nieorg np. chlorek wapnia; produkty pochodzenia bakteryjnego np. LPS; toksoid błoniczy, toksoid krztuścowy; cytokiny; substancje konserwujące: tiomersal, fenol; substancje stabilizujące: cukry- laktoza, białka- żelatyna; inne składniki. ANTYGENY: atenuowane drobnoustroje; inaktywowane drobnoustroje; produkty metabolizmu komórek bakteryjnych; rozbite drobnoustroje lub ich fragmenty; białkowe antygeny rekombinatowe; syntetyczne peptydy; DNA kodujące antygeny białkowe.
ADJUWANTY substancje wzmagające działanie antygenu; zmniejszają szybkość uwalniania antygenu z miejsca podania; aktywują komórki prezentujące antygen (makrofagi komórki dendrytyczne); powodują wybiórczą aktywację limfocytów Tc i makrofagów lub limfocytów; działają jako środek transportu antygenów. Sposoby podawania szczepionek: domięśniowo; śródskórnie; podskórnie; drogą skaryfikacji; przez błony śluzowe. Rodzaje szczepionek zawierające: ŻYWE MIKROORGANIZMY: naturalne, atentowane; są wysoce immunogenne, obecność wielu antygenów, wydłużony czas obecności antygenów w organizmie, powodują trwałą, odporność już po podaniu pierwszej dawki, nie wymagają obecności adiuwantów, nie można podawać osobą o obniżonej odporności. MARTWE, PEŁNE KOMÓRKI DROBNOUSTROJÓW: wirusy, bakterie; zawierają drobnoustroje pozbawione całkowicie właściwości chorobotwórczych, wymagają adjuwantów; obecność wielu antygenów; wywołuje jedynie odpowiedź humoralną; wymagają podania większej liczby dawek; mogą być podawane osobom o obniżonej odporności. IZOLOWANE ANTYGENY KOMÓREK: polisacharydy otoczkowe, antygeny powierzchniowy, neuraminidaza i hemoaglutynina (białka grupy) ZAWIERAJĄCE TOKSOIDY: toksoid tężcowy, toksoid błoniczy. Podawanie szczepionek Szczepienie pierwotne (1-3 dawki) wytworzenie swoistej odporności pierwotnej i pamięci immunologicznej Szczepienie uzupełniające (1 dawka po kilku miesiącach) wzbudzenie wtórnej odpowiedzi immunologicznej, podniesienie trwałości pamięci immunologicznej Szczepienie przypominające (1 dawka co kilka lat) zachowanie ochronnego miana przeciwciał w surowicy i trwałości pamięci immunologicznej. DOPEŁNIACZ
należy do odporności nieswoistej. stanowi on uzupełnienie (dopełnienie) roli przeciwciał. funkcje układu dopełniacza: opsonizację; chemotaksje i aktywacje leukocytów; zabijanie komórek bakteryjnych; wzmaganie odpowiedzi humoralnej; rozwój pamięci immunologicznej; usuwanie kompleksów immunologicznych i usuwanie komórek apoptycznych. drogi aktywacji dopełniacza: droga klasyczna, alternatywna i lektywna. Każda z nich spełnia określoną rolę w odporności.