Obwodowe mechanizmy tolerancji na autoantygen:
delecja oraz anergia
Tolerancja immunologiczna
brak reakcji układu odpornościowego na antygen. Należy podkreślić, że tolerancja odnosi się do danego, konkretnego antygenu, a nie do areaktywności względem wszystkich dostępnych antygenów. Szczególnym przypadkiem tolerancji immunologicznej jest autotolerancja (tolerancja naturalna), polegająca na tym, że układ odpornościowy danego organizmu (jednostki) nie reaguje na własne białka (szerzej: autoantygeny). Oprócz tolerancji naturalnej możemy też wyróżnić tolerancję indukowaną (sztuczną), którą uzyskuje się na skutek różnych działań prowadzących do modyfikacji działania układu odpornościowego na antygeny. Ma ona zastosowanie w terapii.
Autoantygen lub antygen autologiczny to taki antygen, który występuje w prawidłowych tkankach danego osobnika. We właściwie funkcjonującym organizmie autoantygeny nie są rozpoznawane przez komórki układu odpornościowego, dlatego nie dochodzi do odpowiedzi odpornościowej na ten rodzaj antygenów - stan taki nazywamy autotolerancją. Czasami jednak układ odpornościowy zostaje uczulony na autoantygeny, co zwykle doprowadza do choroby autoimmunizacyjnej.
Znaczenie autotolerancji
Należy zauważyć, iż dzięki stanowi autotolerancji tkanki danego osobnika mogą być przeszczepiane do tego samego osobnika (autoprzeszczep), co ma znaczenie np. przy przeszczepianiu skóry w przypadku oparzeń oraz w przypadku tzw. autologicznych przeszczepów szpiku kostnego
Mechanizmy tolerancji można podzielić na dwie grupy:
-tolerancję centralną, w przypadku której dochodzi do eliminacji autoreaktywnych limfocytów już na etapie ich dojrzewania w centralnych narządach limfatycznych (grasicy i szpiku kostnym)
-tolerancję obwodową, która polega na usunięciu, zablokowaniu funkcji lub niedopuszczeniu do pobudzenia limfocytów reagujących na dany antygen.
Tolerancja obwodowa
-Zwana także tolerancją późną
-Stanowi jeden z procesów nabywania tolerancji immunologicznej. Zachodzi w narządach limfatycznych obwodowych (śledziona, węzły chłonne itd).
Tolerancja obwodowa limfocytów T
Zachodzi w przypadku gdy tolerancja pierwotna zawiedzie. Głównym procesem jest tutaj klonalna anergia, czyli inaktywacja autoreaktywnych limfocytów T. Angażuje ona cząsteczki kostymulujące. Śmierć limfocytów T jest indukowana poprzez aktywację Fas/FasL i kończy się apoptozą.
Tolerancja obwodowa limfocytów B
Głównym procesem jest tutaj także klonalna anergia. Kształtuje się ona poprzez stały kontakt z antygenami własnymi, a także jest wynikiem braku stymulacji ze strony nie reagujących na własne antygeny limfocytów T.
Tolerancja na autoantygeny wykształcana jest w centralnych narządach limfatycznych w procesie dojrzewania limfocytów T i B. Limfocyty rozpoznające własne antygeny prezentowane przez komórki prezentujące antygen (APC) ulegają apoptozie. Na wypadek, gdyby limfocyty takie wydostały się jednak na obwód, istnieją mechanizmy zabezpieczające organizm przed ich atakiem na tkanki organizmu. Mechanizmy te, zwane mechanizmami tolerancji obwodowej, obejmują delecję i anergię klonalną, ignorancję, a także aktywną supresję przez komórki regulatorowe. Te same mechanizmy uczestniczą w indukcji i utrzymaniu tolerancji na obce antygeny, np. antygeny przeszczepu, przy czym zasadniczą rolę odgrywają komórki regulatorowe.
Głównym zadaniem prezentacji antygenu przez MHC klasy II jest rozwinięcie swoistej odpowiedzi odpornościowej. Ponieważ tylko profesjonalne komórki prezentujące antygen mogą pobudzać limfocyty T dziewicze, a co za tym idzie, zapoczątkować odpowiedź pierwotną, one właśnie muszą rozpoznać sygnał niebezpieczenstwa. Jeśli zostanie on odebrany, na komórce prezentującej antygen dojdzie do ekspresji cząsteczek drugiego sygnału (patrz: prezentacja_antygenu) i pobudzenia swoistych antygenowo limfocytów Th, a w konsekwencji do rozwoju odpowiedzi odpornościowej. Podstawą jest więc oddziaływanie komórki prezentującej antygen z limfocytem T pomocniczym. Każdy taki limfocyt może swoiście rozpoznawać antygeny prezentowane przez cząsteczkę MHC klasy II za pomocą receptorów (TCR) znajdujących się na powierzchni komórki.
TCR nie odróżnia jednak klasy MHC, dlatego niezbędne jest białko koreceptorowe, dokonujące takiego rozróżnienia, którym w przypadku limfocytów Th jest zwykle cząsteczka CD4 (dlatego limfocyty te określamy mianem komórkek T CD4+). Takie podwójne oddziaływanie pozwala już rozpoznać antygen, jednak do pobudzenia niezbędny jest jeszcze tzw. drugi sygnał. Jeżeli jest obecny zarówno pierwszy (TCR), jak i drugi sygnał, dojdzie do pobudzenia limfocytu Th, w wyniku czego przechodzi on transformację blastyczną. Jednocześnie limfocyt wydziela cytokiny pobudzające komórkę prezentującą antygen do bardziej efektywnego aktywowania kolejnych limfocytów T. Jest to możliwe dzięki wydzielaniu odpowiednich cytokin przez komórkę prezentującą antygen oraz zwiększeniu ekspresji MHC klasy II i cząsteczek drugiego sygnału.
Drugi sygnał to pojęcie, oznaczające dodatkowe, oprócz TCR, cząsteczki, mogące przekazywać sygnał do wnętrza komórki w wyniku połączenia się z odpowiednimi ligandami. Cząsteczki drugiego sygnału są niezbędne do pobudzenia limfocytu Th. Występują one, gdy komórka prezentująca antygen "uznaje" go za niebezpieczny dla organizmu (teoria_niebezpieczeństwa). Brak cząsteczek drugiego sygnału świadczy natomiast o tym, że dany antygen nie jest niezbezpieczny, a wręcz jego zaatakowanie może okazać się szkodliwe dla organizmu. Dlatego w przypadku, gdy danemu antygenowi, który jest rozpoznawany przez limfocyt Th, nie towarzyszy drugi sygnał, może dojść do dwóch podstawowych zjawisk
... mających duże znaczenie w utrzymaniu autotolerancji, czyli areaktywności na własne antygeny danego organizmu:
-Anergii klonalnej, która polega na zatrzymaniu funkcjonowania limfocytu Th na okres kilku miesięcy. W tym czasie nie może on być aktywowana przez żaden sygnał -Delecji klonalnej, w wyniku której dany klon limfocytów Th ulega śmierci na skutek apoptozy.
Ponieważ tylko profesjonalne komórki prezentujące antygen mogą pobudzać limfocyty T dziewicze, a co za tym idzie, zapoczątkować odpowiedź pierwotną, one właśnie muszą rozpoznać sygnał niebezpieczenstwa. Jeśli zostanie on odebrany, na komórce prezentującej antygen dojdzie do ekspresji cząsteczek drugiego sygnału i pobudzenia swoistych antygenowo limfocytów Th, a w konsekwencji do rozwoju odpowiedzi odpornościowej. Jeśli natomiast sygnał niebezpieczeństwa nie zostanie odebrany, nie dojdzie do ekspresji cząsteczek drugiego sygnału. Konsekwencją takiego stanu rzeczy będzie anergia klonalna lub apoptoza limfocytów Th rozpoznających antygen, w wyniku czego nie tylko nie dojdzie do odpowiedzi odpornościowej względem niego, ale limfocyty swoiste dla danego antygenu nie będą przez pewien czas w ogóle pobudzane przez żaden inny sygnał lub zostaną całkowicie usunięte.
Limfocyty zdolne do rozpoznania własnych antygenów są “zmuszane do samobójstwa” lub “usypiane” (apoptoza lub anergia).
Delecja klonalna
W rozwoju tolerancji transplantacyjnej istotna jest delecja klonalna. Proces ten polega na zachodzącej w grasicy eliminacji limfocytów autoreaktywnych. W 1960 r. za teorię delecji klonalnej zakładającą niszczenie limfocytów reagujących na własne antygeny w wyniku kontaktu z własnym antygenem Burnet i Medawar otrzymali Nagrodę Nobla.
W jaki sposób odbywa się niszczenie autoreaktywnych limfocytów?
Aktywowane antygenem limfocyty mogą mieć na swojej powierzchni zarówno białka FasL, jak i receptory Fas. Połączenie tych dwóch białek w błonie plazmatycznej tej samej komórki, także może włączyć w niej program molekularnego “samobójstwa”. Jeżeli komórka dendrytyczna będzie miała na swojej powierzchni antygen rozpoznawany przez limfocyt pomocniczy (Th) (CD4+), dojdzie do aktywacji limfocytu autoreaktywnego T CD8+ i potencjalnej autoimmunizacji, czyli odpowiedź skierowana przeciwko antygenom własnego ustroju (autoantygenom), co może być wynikiem uszkodzenia tkanek. Jeżeli natomiast komórka dendrytyczna nie otrzyma takiej pomocy od limfocytu T CD4+, to wówczas nie będzie zdolna do aktywacji limfocytów T CD8+ i dojdzie do ich delecji
Białka Fas, do których przyłączają się cząst. FasL, łączą się razem tworząc kompleksy większe. Cząst. Fas w połączeniu z innymi białkami, przyciągają do siebie nieaktywne cząstki kaspazy-8 (kaspazy - główne białka apoptozy), które w tych warunkach aktywuja się wzajemnie. Dochodzi do uruchomienia innych kaspaz i komórka zostaje skazana na śmierć. Bezpośrednio odpowiedzialne za proces nazywany śmiercią komórki indukowaną aktywacją (AICD) są więc interakcje Fas/FasL (CD95/CD95L).
Anergia klonalna
Aktywacja dziewiczych limfocytów T, czyli takich limfocytów, które mogą być pobudzane jedynie przez profesjonalne komórki prezentujące antygen, wiąże się z przekazaniem mu dwóch sygnałów. Pierwszy poprzez receptor limfocytów T - TCR, a drugi poprzez cząsteczkę CD28. Jeżeli limfocyt dziewiczy jest stymulowany tylko za pośrednictwem TCR to wejdzie w stan anergii. Ten stan charakteryzuje się brakiem wytwarzania i proliferacji IL-2 (które są odpowiedzialne za pobudzanie proliferacji limfocytów cytotoksycznych CD8+) w odpowiedzi na antygen.
W zależności od stopnia nasilenia stanu anergii, może dojść do obniżenia ekspresji TCR aż do śmierci komórki.
Limfocyty w stanie anergii powodują hamowanie aktywacji i ekspansji limfocytów autoreaktywnych, co zapobiega potencjalnej autoimmunizacji
W kontekście rozwoju tolerancji transplantacyjnej istotne jest, że stopień podobieństwa do antygenów własnych determinuje zdolność antygenu do wywołania tolerancji lub odporności. Im większe podobieństwo do antygenów własnych, tym łatwiejsza jest indukcja tolerancji
Badania nad tolerancją mają duże znaczenie, gdyż sztuczne jej wywoływanie może przynieść rezultaty w postaci nowych metod terapeutycznych, zwłaszcza w transplantologii oraz w leczeniu chorób autoimmunizacyjnych i alergicznych.