ANTYGENY ZGODNOŚCI TKANKOWEJ I PODSTAWOWE PROBLEMY TRANSPLANTOLOGII

IMMUNOLOGIA - badanie zjawisk odpornościowych

• Odporność dzieli się na wrodzoną, czyli nieswoistą lub naturalną i na nabytą czyli swoistą

• Odporność swoista powstaje na skutek zetknięcia się ustroju z antygenem ( pierwszy kontakt z antygenem daje zdolność do reakcji wtórnej z tym samym antygenem)

• Odporność wrodzona jest nieswoista i nie ma pamięci immunologicznej

DOPEŁNIACZ

• Grupa ponad dwudziestu różnych białek enzymatycznych

• Występują one w krążeniu w postaci proenzymów, których właściwości biologiczne ujawniają się po aktywacji

• Składniki dopełniacza są syntetyzowane przez różne komórki (nabłonek jelit, makrofagi, komórki tuczne)

SKŁADNIKI UKŁADU ODPORNOŚCIOWEGO – CZĄSTECZKI BIOLOGICZNIE CZYNNE

• IMMUNOGLOBULINY

• ANTYGENY HLA

MEDIATORY REAKCJI IMMUNOLOGICZNYCH (cytokiny-zdolność zmiany ekspresji genów w komórkach docelowych i wpływ na syntezę RNA

• INTERLEUKINY

• CZYNNIK MARTWICY NOWOTWORU

• CZYNNIK WZROSTU

KOMÓRKI UKŁADU IMMUNOLOGICZNEDGO

• LIMFOCYTY

• KOMÓRKI DENDRYTYCZNE

• MAKROFAGI

INNE KOMÓRKI

GRANULOCYTY

KOMÓRKI TUCZNE

Limfocyty

• Powstają w szpiku kostnym z niezróżnicowanych komórek pnia

• W grasicy różnicują się limfocyty T w szpiku limfocyty B

Komórki dendrytyczne

• Występują w zrębie węzłów i grudek limfatycznych, błonach śluzowych, skórze i tkance łącznej większości narządów

• Prezentują antygen limfocytom pomocniczym

Makrofagi

• Wywodzą się ze szpiku kostnego

• Prekursory makrofagów krążące we krwi to monocyty(komórki jednojądrzaste)

• Występują w wątrobie, płucach, CUN, w śledzionie, skórze i jamach surowiczych

• Neutralizują antygeny, niszczą drobnoustroje

• Prezentują antygeny komórkom

GRANULOCYTY

• Powstają w szpiku kostnym

Trzy rodzaje komórek

• neutrofile - obojętnochłonne

• Eozynofile - kwasochłonne

• Bazofile - zasadochłonne

Komórki tuczne

• Mastocyt, komórka tkanki łącznej i błon śłuzowych

Układ immunologiczny

• Układ immunologiczny jest identyfikowany anatomiczne z układem chłonnym.

• U człowieka ważną rolę w indukowaniu odporności odgrywają struktury nie zaliczane do tkanki chłonnej jak szpik czy skóra.

Układ immunologiczny

• Układ chłonny zbudowany jest z narządów ośrodkowych, obwodowych i naczyń chłonnych.

• W ośrodkowych narządach chłonnych zachodzi namnażanie, różnicowanie i nabywanie kompetencji immunologicznej zdolność rozpoznawania i reagowania na określony antygen)

• Komórki układu immunologicznego (limfocyty, makrofagi i komórki dendrytyczne) pochodzą z prekursorów występujących w szpiku

• U ludzi dojrzewanie limfocytów B zachodzi w szpiku, a limfocytów T w grasicy

GRASICA-narząd ośrodkowy

• Zbudowana z części korowej i rdzennej

• Prekursory limfocytów T (w grasicy noszą nazwę tymocytów) zasiedlają korę grasicy, gdzie proliferują i różnicują się i wydostają się naczyniami chłonnymi i krwionośnymi na obwód

OBWODOWE NARZĄDY CHŁONNE

• Węzły chłonne (miejsce namnażania limfocytów i tworzenia przeciwciał)

• Śledziona – w miazdze białej część grasiczozależną z limfocytami T i obwodowo położona część grasiczoniezależna z limfocytami B (pierwotne grudki chłonne). Śledziona jest powiązana z układem krwionośnym i jest głównym ośrodkiem syntezy przeciwciał gdy antygen przenika do krwi

• Migdałki i grudki chłonne (pojedyncze i skupione)

SWOISTE REAKCJE USTROJU NA CZYNNIKI INFEKCYJNE

• Odpowiedź humoralna - zniszczenie obcych cząsteczek występujących w stanie wolnym (pozakomórkowym). Główna rolę odgrywają przeciwciała

• Odpowiedź komórkowa-uruchamia się gdy drobnoustroje

pasożytują we wnętrzu komórek

• Nadwrażliwość typu późnego-uruchomiona w przypadku gdy patogen nie indukuje ekspresji obcych antygenów na powierzchni komórek w których pasożytuje. Limfocyty w niej uczestniczące wydzielają substancje niszczące zakażoną komórkę

Immunoglobuliny (przeciwciała)

• Najważniejsze cząsteczki układu immunologicznego - biorą udział w odpowiedzi typu humoralnego

• Produkowane przez plazmocyty

• Należą do frakcji gamma-globulin osocza krwi

immunoglobuliny

• 5 klas – IgM, IgA, IgG, IgD, IgE

• Budowa

• Cztery łańcuchy polipeptydowe

• 2 lekkie L i 2 ciężkie H

• O klasyfikacji immunoglobulin decyduje swoistość łańcuchów

ciężkich

alfa - α, gamma – γ , epsilon – ε

mi - μ, delta- δ ,

I lekkich

kappa – κ, lambda - λ

immunoglobuliny

• Budowa łańcucha immunoglobulin

• Część zmienna V, posiadająca wolne grupy aminowe jest odpowiedzialna za wiązanie antygenów

• Część stała C, na końcach posiada grupy karboksylowe (odpowiedzialne za funkcje efektorowe )

Funkcje immunoglobulin

• Ig G - uczestniczy w odpowiedzi immunologicznej w infekcjach bakteryjnych i wirusowych, przenika przez łożysko, wiąże dopełniacz, wzmaga fagocytozę

• IgM - uczestniczy w początkowej fazie odpowiedzi immunologicznej, wiąże dopełniacz, jest pierwszą immunoglobuliną produkowaną w życiu płodowym człowieka od 6 miesiąca życia)

• IgA-znajduje się przeważnie na powierzchni błon śluzowych , wiąże antygeny wirusowe, jest najważniejszym przeciwciałem w mleku matek karmiących, występuje w łzach , ślinie i wydzielinach

• IgD – indukuje dojrzewanie przeciwciał

• IgE – uczestniczy w reakcjach alergicznych i atopowych, łączy się z komórkami tucznymi i bazofilami,monocytami eozynofilami i neutrofilami

GENY KONTROLUJĄCE SYNTEZĘ IMMUNOGLOBULIN

• Geny znajdują się w trzech różnych, autosomalnych loci

• Geny dla

łańcucha lekkiego

Lambda - chromosom 22 (22q11)

Kappa - chromosom 2 (2p12)

łańcucha ciężkiego

– chromosom 14 ( 14q32)

• Część zmienna łańcucha lekkiego jest kodowana przez dwa rodzaje genów : geny odpowiedzialne za syntezę części zmiennych V i geny odpowiedzialne za syntezę części łączących J

• Część zmienną łańcucha ciężkiego kodują trzy rodzaje genów V,D i J

GŁÓWNY UKŁAD ZGODNOŚCI TKANKOWEJ

Główny układ zgodności tkankowej (Major Histocompatibility Complex-MHC) odkryto przy okazji badań dotyczących odrzucania przeszczepów skóry u myszy. Antygeny odpowiedzialne za odrzucanie przeszczepu allogenicznego nazwano antygenami transplantacyjnymi lub antygenami zgodności tkankowej. Zespół kodujących je genów określono jako główny układ zgodności tkankowej w odróżnieniu od genów kodujących „słabe” antygeny zgodności tkankowej.

• pojęcie MHC wprowadził w 1956 roku G.D. Snell

• w 1980 roku J. Dausset, G.D. Snell oraz B. Benacerraf

otrzymali nagrodę Nobla za badania nad MHC

MHC I JEGO BIOLOGICZNE FUNKCJE

Do najważniejszych funkcji kontrolowanych przez MHC należą, m.in.:

• wiązanie i prezentowanie antygenów limfocytom T oraz inicjacja odpowiedzi immunologicznej

• odrzucanie przeszczepów

• reakcja przeszczepu przeciw gospodarzowi (GvHR)

• stymulacja limfocytów w mieszanej hodowli MLR

• regulacja poziomu niektórych składowych komplementu, C2, C4, czynnik B oraz properdyna

GENY KOMPLEKSU MHC (HLA) U CZŁOWIEKA

• układ HLA obejmuje ponad 100 genów charakteryzujących się znacznym polimorfizmem

• zlokalizowany jest na chromosomie 6p21.3 (geny sprzężone)

• obszar HLA podzielony jest na następujące regiony:

region klasy I, II i III.

REGION KLASY I

• region ten obejmuje geny B, C, A, które kodują łańcuchy ciężkie (á) antygenów klasy I

• łańcuch ciężki kodowany jest przez 8 eksonów. Ekson pierwszy koduje sekwencję sygnałową-usuwaną jeszcze w obrębie siateczki śródplazmatycznej, drugi do czwartego-kodują domeny od á1 do á3, a piąty do ósmego-odcinek śródbłonowy i odcinek śródplazmatyczny.

REGION KLASY II

• obejmuje geny zgrupowane w subregiony DP, DQ, DR

• każdy subregion zawiera gen A (kodujący łańcuch á) oraz gen B (kodujący łańcuch â)

• każdy z genów składa się z 5 eksonów

• ekson pierwszy koduje peptyd prowadzący, ekson drugi i trzeci kodują domeny á₁, á₂, β₁, â₂,

• ekson czwarty genu A zawiera informacje dotyczącą syntezy domeny cytoplazmatycznej, przezbłonowej i części regionu III, nie ulegającego translacji

• ekson czwarty genu B koduje domenę przechodzącą przez błonę i część domeny cytoplazmatycznej

• ekson piąty koduje pozostałą część nie ulegającego translacji genu A oraz resztę cytoplazmatycznej domeny genu B

REGION KLASY III

• znajduje się pomiędzy regionem klasy I i II

• obejmuje geny kodujące cytokiny (m.in. TNF) oraz składowe dopełniacza: C2, Bf i C4

Geny kompleksu MHC tworzą grupę sprzężeniową z genem fosfoglukomutazy, glioksalazy oraz pepsynogenu. Kompleks HLA obejmuje również tzw. pseudogeny, nie ulegające ekspresji z powodu nagromadzonych mutacji.

ANTYGENY KLASY I

• geny HLA-A, HLA-B, HLA-C

• obecne są na powierzchni wszystkich komórek z wyjątkiem erytrocytów i plemników

• ich głównym zadaniem jest prezentacja limfocytom T (CD8+) białek własnych, egzogennych oraz pochodzących z komórek nowotworowych

• antygeny klasy I są antygenami transplantacyjnymi

ANTYGENY KLASY I

ANTYGENY KLASY II

• charakteryzują się dużym polimorfizmem allelicznym i haplotypowym

• występują stale na limfocytach B, makrofagach, komórkach dendrytycznych i komórkach nabłonkowych grasicy

• pojawiają się okresowo na powierzchni śródbłonka naczyń nerkowych i naczyń mięśnia sercowego oraz na nabłonkach jelit, oskrzeli, tarczycy i keratynocytach

• antygeny tej klasy to tzw. antygeny indukowane (ich ilość wzrasta na powierzchni przeszczepionego narządu w GvHR)

• prezentują limfocytom T (CD4+) antygeny zewnątrzpochodne oraz autoantygeny

ANTYGENY KLASY II

ANTYGENY KLASY III

• do antygenów klasy II zalicza się składniki komplementu C2, Bf i C4 oraz cytokiny

• dopełniacz uczestniczy w obronie przeciwzakaźnej na drodze cytolizy oraz w usuwaniu kompleksów immunologicznych

• nie biorą udziału w prezentacji antygenów (nie są białkami błonowymi)

BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY I

BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY I

BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY II

• łańcuch á połączony niekowalencyjnie z łańcuchem â

• każdy z łańcuchów ma dwie domeny zewnątrzkomórkowe, segment transbłonowy i krótki cytozolowy ogon.

• najbardziej zmienne są domeny zewnętrzne á₁, â₁, które tworzą miejsce wiązania peptydu

BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY II

BUDOWA ANTYGENÓW MHC KLASY III

• komponenty dopełniacza C2, Bf, C4, properdyna oraz białka surowicy, m.in. Ss (Serum serological)

DZIEDZICZENIE ANTYFENÓW UKŁADU HLA

• dziedziczenie w sposób kodominujący, zgodnie z I regułą Mendla

• człowiek posiada dwa haplotypy, po jednym od każdego z rodziców

• w każdym haplotypie znajdują się 4 geny układu HLA ułożone w kolejności (D, B, C, A)

• w populacji ogólnej niektóre haplotypy występują z mniejszą lub większą częstotliwością (nielosowe sprzężenie alleli w haplotypach-niezrównoważenie sprzężeń)

• niezrównoważenie sprzężeń może wynikać z wymieszania się różnych populacji o odmiennych częstościach genowych, lub/i selekcji środowiska.

METODY WYKRYWANIA HLA

• test mikrocytotoksyczny z limfocytami krwi obwodowej (wykrywanie antygenów klasy I)

• metody komórkowe (wykrywanie antygenów klasy II):

-mieszana hodowla limfocytów (MLC-Mixed Lymphocyte Culture), jednostronny test blastyczny w MLC

• metody bezpośredniej identyfikacji HLA (HLA genotyping), przy użyciu odpowiedniej sondy molekularnej

• identyfikacja za pomocą metod RFLP i PCR

RFLP-polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych

PCR-łańcuchowa reakcja polimerazy

PCR-specyficzna, szybka, wydajna replikacja wybranego fragmentu genomu

• 1. Etap - termiczna denaturacja dwuniciowego DNA (94 °C)

• 2. Etap – przyłączenie do zdenaturowanego jednoniciowego DNA primerów, krótkich jednoniciowych oligonukleotydów Utworzenie dwuniciowej struktury primer-DNA określa miejsce rozpoczęcia replikacji (40-60 °C)

• 3. Etap – na jednoniciowej matrycy DNA synteza przez odporną na wysoka temperaturę polimerazę nici potomnej (72 °C)

Każdorazowe powtórzenie trójetapowego cyklu powinno powodować podwojenie ilości namnażanego materiału

TERMINOLOGIA PRZESZCZEPÓW

• przeszczep autologiczny (autograft)-dawcą i biorcą jest ten sam organizm

• przeszczep izogeniczny (syngeniczny, isograft)-dawca i biorca są identyczni genetycznie

• przeszczep allogeniczny (homologiczny, allograft)-dawca i biorca należą do tego samego gatunku , ale są odmienni genetycznie

• przeszczep ksenogeniczny (heterologiczny, xenograft)-dawca i biorca należą do innych gatunków

TERMINOLOGIA PRZESZCZEPÓW

Ze względu na miejsce przeszczepiania wyróżnia się:

• przeszczep ortotropowy – wykonywany w tę samą okolicę ciała, w której anatomicznie narząd się znajduje

• przeszczep heterotropowy – wykonywany w miejsce anatomicznie odmienne.

CHOROBA PRZESZCZEP PRZECIW GOSPODARZOWI (GvHD)
(Graft versus Host Disease)

• zespół groźnych dla życia objawów klinicznych spowodowany obniżoną reaktywnością immunologiczną dawcy

• najczęściej rozwija się po przeszczepach szpiku

• przyczyną choroby jest oddziaływanie alloreaktywnych i dominujących limfocytów T dawcy z komórkami biorcy (głównie komórkami skóry, wątroby, przewodu pokarmowego)

• zapobieganie temu procesowi polega na podawaniu leków immunosupresyjnych oraz eliminowaniu ze szpiku kostnego dawcy dojrzałych limfocytów T

CHOROBA PRZESZCZEP PRZECIW GOSPODARZOWI (GvHD)
(Graft versus Host Disease)

ASOCJACJA NIEKTÓRYCH CHORÓB Z ANTYGENAMI HLA

• niektóre antygeny HLA zwiększają ryzyko wystąpienia pewnych chorób (badania statystyczne)

• asocjacje antygenów HLA z określonymi chorobami tłumaczy się następująco:

- nasilanie lub osłabianie odpowiedzi immunologicznej

przez określone antygeny HLA

- antygeny HLA mogą pełnić rolę receptora dla danego

czynnika zakaźnego

- podobieństwo antygenów HLA do antygenów

bakteryjnych (tolerancja infekcji)

- współdziałanie z innymi genami warunkującymi

podatność na dana chorobę

ASOCJACJA NIEKTÓRYCH CHORÓB Z ANTYGENAMI HLA

• zespół nadnerczowo-płciowy – HLA-B27

• zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa – HLA-B27

• łuszczyca – HLA-Cw6

• celiakia – HLA-DR3

• choroba Gravesa-Basedowa – HLA-DR3

• cukrzyca typ I – HLA-DR3, HLA-DR4

• nużliwość mięsni – HLA-DR3, HLA-B8

• toczeń rumieniowaty – HLA-DR3

• SM – HLA-DR2

• RZS – HLA-DR4

GENETYCZNE PODSTAWY ONKOGENEZY

NOWOTWÓR

Zaburzenia:

• Cyklu komórkowego

• Procesu apoptozy

• Interakcji międzykomórkowych

RODZAJE NOWOTWORÓW

• NOWOTWORY ŁAGODNE-włókniak,

brodawczak, tłuszczak, gruczolak, torbiel

epidermalna

• NOWOTWORY ZŁOŚLIWE-raki (tkanka

nabłonkowa), mięsaki (tkanka nienabłonkowa)

• NOWOTWORY MIEJSCOWO ZŁOŚLIWE-

rak podstawnokomórkowy, włókniak

powięziowy, guz mieszany ślinianek

CECHY NOWOTWORÓW

STANY PRZEDRAKOWE

RAK PRZEDINWAZYJNY

KLASYFIKACJA TNM

KLASYFIKACJA TNM

ZMIANY CHROMOSOMOWE W KOMÓRKACH NOWOTWOROWYCH

• P.C. Nowell i D.A. Hungerford rozpoczęli w 1960

roku badania cytogenetyczne komórek

nowotworowych

• Najczęstsze aberracje chromosomowe w

komórkach nowotworowych to duplikacje, delecje,

translokacje i poliploidie

ZMIANY CHROMOSOMOWE W KOMÓRKACH NOWOTWOROWYCH

ETAPY TRANSFORMACJI NOWOTWOROWEJ

• INICJACJA

• PROMOCJA

• PROGRESJA

HIPOTEZA KNUDSONA

INICJACJA

PROMOCJA

PROGRESJA

CZYNNIKI KANCEROGENNE

• KARCYNOGENEZA FIZYCZNA-UVB, UVA,

promieniowanie jonizujące

• KARCYNOGENEZA CHEMICZNA-związki

gentotoksyczne i epigenetyczne

• KARCYNOGENEZA BIOLOGICZNA-wirusy

onkogenne (HPV 5, 8, 14, 16, EBV, HBV, HCV,

HTLV-1, HHV8, Helicobacter pylori)

ROLA ONKOGENÓW I WIRUSÓW ONKOGENNYCH W ONKOGENEZIE

ROLA ONKOGENÓW I WIRUSÓW ONKOGENNYCH W ONKOGENEZIE

ROLA ONKOGENÓW I WIRUSÓW ONKOGENNYCH W ONKOGENEZIE

ROLA ONKOGENÓW I ANTYONKOGENÓW W ONKOGENEZIE

ROLA ONKOGENÓW I ANTYONKOGENÓW W ONKOGENEZIE

GENETYCZNE PREDYSPOZYCJE DO CHOROBY NOWOTWOROWEJ

KLUCZ DIAGNOSTYCZNY LYNCHA:

• rozpoznanie nowotworu w młodym wieku

• nowotwory u krewnych pierszego stopnia

• dwa różne nowotwory u tego samego pacjenta

• występowanie nowotworów w co najmniej w dwóch

pokoleniach

• autosomalny dominujący typ dziedziczenia nowotworów

GENETYCZNE PREDYSPOZYCJE DO CHOROBY NOWOTWOROWEJ
Rak sutka

GENETYCZNE PREDYSPOZYCJE DO CHOROBY NOWOTWOROWEJ
Rak sutka

GENETYCZNE PREDYSPOZYCJE DO CHOROBY NOWOTWOROWEJ
Rak jelita grubego

GENETYCZNE PREDYSPOZYCJE DO CHOROBY NOWOTWOROWEJ

• Xeroderma pigmentosum (A do G, XPV wariant)

• Zespół znamion atypowych (FAMMM syndrome)

Xeroderma pigmentosum

FAMMM syndrome

ROLA ONKOGENÓW I ANTYONKOGENÓW W CZERNIAKU RODZINNYM

LOCUS INK4a/ARF

17