Ćw. 6

1. Nadwrażliwość

- nadwrażliwość a alergia

- czynniki warunkujące wystąpienie alergii

- alergeny

- mechanizmy reakcji alergicznych

2. Odpowiedź immunologiczna na alergen

3. Typy nadwrażliwości

- nadwrażliwość typu późnego

4. Możliwości immunoterapii chorób alergicznych

5. Immunologia układu rozrodczego

- niepłodność immunologiczna

- immunologiczne aspekty ciąży

Nadwrażliwość

Nadwrażliwość typu I

• katar sienny, AZS, część przypadków pokrzywki, wstrząs anafilaktyczny, astma atopowa

• u jej podłoża leżą reakcje antygenu z IgE, które łączą się z rec.powierzchniowymi FceRI kom.tucznych i bazofilów; niewspółmiernie mała dawka alergenu daje odgromne objawy

• atopia jest a) dziedziczną skłonność do nadmiernego wytwarzania IgE rozpoznających alergeny b) choroba, u podłoża której leżą mechanizmy związane z nadwrażliwością typu I

• uwarunkowana genetycznie i przez czyn. środowiskowe

• Definiowanie alergii => obecność cwositych IgE w surowicy, dodatnie próby skórne, obajwy kliniczne

a) Czynniki warunkujące wystąpienie alergii

1. czynniki genetyczne

2. czynniki środowiskowe

• infekcyjne ( hipoteza higieny - dzieci nie sa narażone na kontakt z czyn.patogennymi, nie uodparniają się, prowadzi to do przewagi odpowiedzi limTh2, co w połączeniu z "niewykorzystaną w dzieciństwie" funkcją eozynofili, IgE i kom.tucznych prowadzi do alergii); czynnikiem naturalnie osłabiającym dominację limTh2 jest IL-12 i IFNg, których produkcja jest stymulowana przez kontakt z patogenami;

Istnieją infekcje zwiększające ryzyko alergii( wirus RSV atakujący drogi oddechowe predysponuje do astmy oskrzelowej, rynowirusy) oraz zmniejszające (WZW A, gruźlica, owsiki, taciemczyce => mechanizm polega na indukowaniu wytwarzania Treg, Th2 <paradoksalnie!> i IgE poliklonalnych blokujących receptory pow.kom.tucznych i tym samym osłaniających ewentualną reakcję alergiczną)

* IL-4 => działa proalergicznie, receptory dla tej IL znajdują się m.in. na kom. tucznych, wzmożona ekspresja IL-4 koreluje ze stężeniem IgE i prowadzi do reakcji zapalnych o charakterze alergicznym

• toksyczne i zanieczyszczenia (spaliny, dym papierosowy zwiększa stęż.IgE i IL-4 <działanie węglowodoró aromtycznych: piren, fenantren>, utwardzane tłuszcze roślinne, niektóre leki <antybiotyki we wczesnym dzieciństwie, HTZ u matki w ciąży, paracetamol zamiast aspiryny>)

• ekspozycja na alergen (im większa i wcześniejsza ekspozycja na alergen tym mniejsze ryzyko wystąpienia alergii, poza tym równomierny w czasie konakt z antygenem działa pozytywnie <wszystko to pozwala nabyć tolerancję>; gdy u pacjenta już rozwinęła się alergia najskuteczniejszym sposobem zmniejszenia obajwów choroby jest max.ograniczenie kontaktu z alergenem)

• dieta w okresie niemowlęcym (pozytywny wpływ karmienia piersią z uwagi na ograniczenie kontaktu z potencjalnymi alergenami w sztucznym pożywieniu + obecność w mleku IgA, które ograniczają zakażenia u.pokarmowego + obecność w mleku cytokin immunosupresyjnych np. TNFb)

b) Alergeny

Struktura antygenów:

• alergeny białkowe (większość alergenów)

• główne (uczulają ponad 50% pacjentów z określonej grupy)

• słabe

• alergeny małocząsteczkowe o charakterze haptenów (związki chemiczne, leki; alergizuja po sprzęgnięci z nośnikiem) => antybiotyki z grupy penicylin, środki zwiotczające, narkotyczne leki przeciwbólowe np.morfina,)

• sezonowość alergenów (w Polsce można wyróżnić 3 główne sezony alergii wziewnych : okres wiosenny <pyłki drzew lisciastych>, okres wczesnoletni <pyłki traw>, okres óźnoletni <pyłki chwastów>)

c) Mechanizmy reakcji alergicznych

Rola limTh2

• dojrzewają z limTh0 pod wpływem IL-4 (z innych limTh2, kom.tucznych, bazofili, lim NKT) lub braku IL-12

• najważniejsza komórka promująca procesy alergiczne (góruje nad limB produkującymi IgE, kom.tucznymi i eozynofilami)

• limTh2 wydzielają prozapalne cytokiny: IL-4, IL-5, IL-10, IL-13

Udział IgE

• normalnie są obecna w małym stężeniu (z powodu krótkiego t1/2 = 2/3 dni i stabilnego wiązania rec.FceRI)

Receptory dla IgE:

• FceRI (typowy dla kom. tucznych i bazofili, występuje również na kom.Langerhansa, monocytach, eozynofilach)

• jest tetramerem (łańcuch a wiążące IgE, b i dimer g, warunkujące stabilność i przekazywanie sygnału dzięki ITAM) lub trimerem (bez łań.b),

• FceRII (chrakter lektyny, łańcuch peptydowy o odwróconej orientacji <koniec COOH na zewnątrz komórki>), regulują syntezę IgE

• rec. Mac-2 na kom.tycznych, makrofagach, neutrofilach

• Regulacja wytwarzania IgE

a) pozytywna => aktywacja limB(na sygnał składa się związanie antygenu przez BCR oraz sygnał od IL-4 /IL-13 z limTh2, powstałych w węzłach chłonnych w wyniku prezentacji antygenu, CD40 na limB/CD154 na limTCD4+) i produkcja IgM, a później IgE (przełączenie klas IgM->IgE lub IgM->IgG4->IgE), powstaje "ukierunkowany limB" i proliferacja/przekształcanie limB w kom.plazmatyczne (udział CD21 wiążącej m.in.C3 i receptor FceRII <w formie rozpuszczalnej>, co wiąże się ze wzrostem proliferacji limB i wytwarzania IgE oraz chroni przed apoptozą

b) negatywna => IFNg,a, TNF-b, IL-12, duże stężenia IgE (sprzężenie zwrotne ujemne) i kompleksy IgE- antygen (poprzez hamowanie uwalniania FceRII, blokowanie wiązania się go z CD21)

Udział kom.tucznych i bezofilów

• Istnieją dwie subpopulacje kom.tucznych (tryptazododatnie produkujące IL-4 w błonach śluz. I płucach oraz tryptazo - i chymazododatnie produkujące IL-5 i IL-6 w skórze i b.podśluz.) pochodzące od wspólnego prekursora szpikowego, a ich różnicowanie zachodzi pod wpływem MGF <czynnik wzrostu mastocytów> i opcjonalnie IL-4, 6 i 9 )

• Bazofile różnią się od masrocytów kształtem jądra i czasem życia (żyją zaledwie kilka dni, mastocyty kilka miesięcy), reagują wolniej, ale są bardziej wrażliwe na bodźce, prawdopodobnie są źródłem IL-4 we wczesnych etapach immunizacji na alergeny

• Mechaznim aktywacji kom.tucznych => naturalnym aktywatorem jest połączenie IgE z rec.FceRI na pow.kom.tucznej, receptory w połączeniu z kompleksem IgE-antygen "mostkujący" agregują i tworzą skupiska, co implikuje degranulację; kom.tuczne i bazofile moga byc również aktywowane bez udziału kompl.immunologicznych (przez anafilotoksyny C3a, C4a, C5a; HRF <czynniki uwalniający histaminę z grupy CCL>)

• Mediatory i czynniki produkowane przez kom.tuczne/bazofile

• Mediatory preformowane (magazynowane w ziarnach)

1. aminy biogenne => głównie histamina, reaguje z rec. H1 (przez IP3),H2(przez cAMP),H3,H4, powoduje wzrost przepuszczalności naczyń, skurcz mięśni gładkich oskrzeli, nasila wydzielanie prostaglandyn, działa chemotaktycznie, ogólnoustrojowo powoduje spadek ciśnienia, wzrost akcji serca, moduluje odpowiedź immunol.(rec H1 i H2 są też obecne na limT i limmB)

2. proteoglikany => heparyna (25%) lub siarczan chondroityny (w bazofilach prawie wyłącznie s.ch.), główną ich rolą jest tworzenie "rusztowania" dla histaminy lub proteaz

3. proteazy serynowe (tryptaza, chymaza, karboksypeptydaza B) => generują kininy i składnik C3a, trawią elementy łącznotkankowego zrębu, w skrajnych przypadkach uszkadzają tkanki oraz kwaśne hydrolazy => niewielkie znaczenie w degradacji macierzy pozakomórkowej

4. czynniki chemotkatyczne => dla eozynofili i neutrofili

5. białko kryształów Charcota-Leydena (galektyna 10) => rola nieznana :)

• Mediatory generowane (powstające) głównie metabolity kw.arachidonowego (uwalnianego w wyniku działania m.in. fosfolipazy A2 na fosfolipidy bł.komórkowej):

1. prostaglandyny (szlak COX) - cykliczne nadtlenki kw.arachidonowego, najważniejsza to PGD2 (funkcje jak histamina)

2. leukotrieny (szlak lipooksygenazy, powstają tez w innych leukocytach) - najważniejsze to LTB4 i leuotrieny cysteinowe LTC4, LTD4, LTE4; mediatory reakcji alergicznych (poprzez chemotaksję dla neutrofili, indukują obrzęk, wzrost wydzielania śluzu, zwężanie światła oskrzeli)

3. PAF (czynnik aktywujący płytki, wydzielany przez leukocyty z wyjątkiem limfocytów) - pochodna fosfatydylocholiny błon komórkowych, wpływa na agregację płytek, wzrost przepuszczalności naczyń, skurcz oskrzeli, chemotaksja, aktywacja nautrofili, monocytów i eozynofili

• Cytokiny => TNF i IL-4 (wytwarzane zarówno przez aktywację rec.FceRI jak i wcześniej <magazynowane w ziarnistościach>), IL-5 i IL-6

Udział eozynofilów

• Eozynofile powstałe w szpiku dojrzewają pod wpływem: GM-CSF, IL-3 i IL-5 (szczególnie ważna cytokina, dodatnio wpływa na rozwój, funkcje, żywotność eozynofili, hamuje apoptozę). Większość eozynofili znajduje się w tkankach

• Rozróżniamy eozynofile: lekkie (forma aktywna) i normalne (forma spoczynkowa). U zdrowych osób eozynofilelekkie stanowią 10% wszystkich eozynofili, u alergików 30-60%

• Aktywność wydzielnicza eozynofili:

• mediatory ziaren

• Główne białko zasadowe (MBP) - proteina cytotoksyczna <obecna w części rdzennej ziaren

• Peroksydaza eozynofilowa (EPO) - inicjuje powstawanie wolnych rodników, moze powodować degranulację kom.tucznych <obecna w macierzy ziaren

• Białko kationowe eozynofili (ECP) - białko o aktywności rybonukleazy, silnie cytotoksyczne, prokoagulacyjne, przeciwwirusowe, stumuluje wytwarzanie śluzu i glikozaminoglikanów i histaminy, hamuje prolif.limT

• Neurotoksyna pochodząca z eozynofili (EDN, białko X) - podobna do ECP, ma toksyczny wpływ na tkankę nerwową

• Inne (LTC4, PAF, galektyna 10 tworzaca kryształy Charcota - Leydena)

• mediatory generowane podczas aktywacji

• Udział eozynofili w procesach alergicznych:

• w procesach alergicznych wzrasta liczba eozynofili w krwi i tkankach (dzięki chemokinom i aktywatorom: ECF-A z kom.tucznych, GM-CSF, IL-5, eotaksyna 1, 2 i 3, chemokiny z rodziny CCL)

• działanie eozynofili opiera się na obecności na nich receptorów dla chemokin: CCR3 i CCR1 oraz funkcji integryny VLA-4, która łączy się z VCAM-1 na kom.śródbłonka

• w przypadku masywnego i długotrwałego działania alergenu eozynofile powodują destrukcję i przebudowę tkanek

d) Przebieg odpowiedzi immunologicznej na antygen (alergen)

• Reakcja natychmiastowa (anafilaktyczna) zachodzi po kilku minutach i ustępuje w ciagu godziny. Głównym jej żródłem są mediatory kom.tucznych (głównie histamina). Zespół objawów (anafilaksja) cechuje różne nasilenie i zaangazowanie różnych narządów (ale najczęśniej skóry, u.oddechowego, krązenia i pokarmowego). Łagodna postać może obejmować pokrzywkę/świąd/obrzęk, raczej nie następuje akumulacja komórek wokół miejsca zmienionego chorobowo; ciężka postać anafilakcji obejmuje niewydolność krążenia i oddychania. Czynniki anafilaktyczne można podzielić na te, które wywołuję anafilaksję z udziałem IgE (penicylina, obce białka, alergeny pokarmowe, jedy owadów, lateks :)) oraz takie, które nie angażują IgE (C3a,C4a,C5a powstałe po aktywacji dopełniacza w wyniku np. podania morfiny, przetoczeniach krwi, środkach zwiotczających, NLPZ). Reakcje, u podłoża których lezą mechanizmy pozbawione udziału reakcji Ab-Ag to reakcje anafilaktoidalne.

• Reakcja późna (LPR) prowadzi do przewlekłego stanu zapalnego i nieodwracalnego uszkodzenia tkanek. Patogeneza obejmuje działanie leukotrienów, PAF, IL-1, IL-4, TNF i eotaksyny (chemokiny wytwarzane przez kom.nabłonka). Następuje przyciąganie bazofili, neutrofili, eozynofili i limfocytów. W przypadku długiej ekspozycji na alergen dochodzi do utrwalenia zmian patologicznych i dominacji limTh2 wydzielających m.in. IL-4, IL-5 i IL-10. Charakteryzuje się podobnymi objawami jak reakcja natychmiastowa, ale opóźnionymi w czasie (6-10 h po kontakcie z alergenem i ustępuje po 16-24 godzinach) i często o większym natężeniu. Może też różnić się szczegółami (np. w r.natychmiastowej dominuje kichanie i "lejąca" się wydzilina z nosa, w LPR uczucie zatkania nosa

Możliwości immunoterapii chorób alergicznych

A) Immunoterapia alergenem (ITA) opiera się na powtarzanych iniekcjach z wzrastającymi dawkami alergenu.

• Stosowana w przypadku alergii na jady owadów, sezonowego nieżytu nosa, astmy atopowej

• W procesie ITA zachodzi zmiana parametrów immunologicznych, prawdopodobnie zachodzące procesy:

• indukowana jest synteza swoistych IgA i IgG <zwłaszcza IgG4> (tzw. przeciwciała blokujące, wiążąc antygen, uniemożliwiają związanie go przez IgE);

• hamowana jest synteza IgE przez swoiste limB w wyniku interakcji kompleksy IgE-Ab z rec.FceRII na pow.limB

• w wyniku ITA obserwuje się zmniejszenie produkcji IgE w okresie narażenia na alergen (ale nie zawsze zmniejszają się objawy, bez sensu :)), wzrost aktywności limTreg (wydzialają m.in. IL-10) i TNFb; wzrost aktywności limTh1 i spadek aktywności limTh2, zmniejszoną zdolność degranulacji kom.tucznych.

• ITA przeprowadzna jest też w postaci mikrokapsułek lub podjęzykowo

• Wskazania do zastosowania ITA : uczulenie na jady owadów, osoby z alergiami wziewnymi (ale po identyfikacji alergenu) sezonowymi

B) Perspektywy profilaktyki i leczenia alergii

• Immunoterapia swoista => blokowanie reakcji na konkretny antygen;I) uzykuje się antygen o zwiększonej immunogenności, ale jednocześnie zmniejszonym ryzyku wystąpienia objawów ubocznych (rekombinowane alergeny to alergoidy) ; II) stosowanie alergenu w połączeniu z czynnikami indukującymi rozwój limTh1 lub czynnikami hamującymi degranulację kom.tucznych III)podawanie fragmentów alergenów (po indentyfikacji T- i B- reaktywnych epitopów, IV) podawanie domięśniowe/doustne plazmidów DNA kodujących alergen

• Immunoterapia nieswoista => niewybiórcze hamowanie reakcji alergicznych poprzez blokowanie róznych faz jej przebiegu lub mechanizmów efektorowych

• blokowanie cytokin (głównie chodzi o wyłączenie działania IL-4, stosuje się Ig anty IL-4) i funkcji limTh2 (stosowanie Ig anty-CD4, podawaie IL-12 i IFNg, które sprzyjają rozwojoli limTh1 i osłabiają dominację limTh2, leczenie farmakologiczne hamujące wytwarzanie przez limTh2 IL-4 i IL-5)

• blokowanie IgE (przeciwciała anty-IgE, przeciwciała monoklonalne blokujące FceRI)

• blokowanie funkcji eozynofili

Immunologia rozrodu

Immunologiczne aspekty ciąży

1. Wczesne etapy ciąży

Po około tygodniu od zapłodnienia następuje implantacja zarodka. Proces ten jest podobny do toczenia się leukocytów po śródbłonku. Na powierzchni trofoblastu znajdują się selektyny łączące się z mucynami na śluzówce podczas przemieszczania się blastocysty. Blastocysta "wsuwa" się pod warstwę kom.nabłonkowych śluzówki macicy. W tym momencie dochodzi do startu reakcji zapalnej, w wyniku której śluzówka zmienia się w doczesną. Wytwarzane lokalnie IL-1 i IL-15 dodatnio wpływają na rozój doczesnej i łożyska. Komórki doczesnej w wyniku kontaktu z trofoblastem wytwarzają cytokinę LIF, która jest niezbędna do rozwoju łożyska. Podobnie działa IL-11

2. Odpowiedź immunologiczna doczesnej

Trofoblast ma kontakt a u.odpornosciowym matki. Na kom.trofoblastu nie ma normalnych MHC I i II, ale są cząsteczki nieklasyczne HLA-G, HLA-E i HLA-C.

Po implantacji zaczyna się migracja matczynych NK (tzw.maciczne kom.NK), regulowana przez IL-15. Obecne w doczesnej NK zaczynają "znikać" po pierwszym trymestrze ciąży. uNK aktywowane przez wiązanie się z HLA-G i HLA-E zaczynają produkować cytokiny i czynniki wzrostu uczestniczące w angiogenezie (aktywacja uNK nie wiąże się ze wzrostem ich cytotoksyczności!)

uNK wytwarzają również IFNg (--> IDO), TNF i GM-CSF

3) Rola limfocytów regulatorowych w ciąży

W ciąży dochodzi do czasowego zahamowania odpowiedzi przeciw antygenom ojcowskim.

Prawdopodobnie mechanizm tego zjawiska wiąże się z fagocytozą apoptotycznych kom.trofoblastu przez

matczyne kom.dendrytyczne, które dalej powodują anergię limfocytów rozpoznających prezentowane przez

nie antygeny. Indukowane jest też powstanie limTreg CD4+CD25+ (udział IL-10, CTLA-4)

4) Inne mechanizmy immunoregulacyjne w ciąży

Na kom.trofoblastu znajdują się cząsteczki hamujące dopełniacz (DAF, MCP, protektyna). Ponadto

rola idukcji tolerancji przypada 2,3-dioksygenazie indoloaminy (IDO) produkowanej przez kom.trofoblast,

kom.dendrytyczne i makrofagi, która rozkłada tryptofan. LimT są wrażliwe na spadek stężenia tryptofanu

(następuje spadek proliferacji, apoptoza etc.).

Limfocyty, które przeżyły są niszczone w procesie apoptozy indukowanym przez cząsteczki FasL=CD178 na

powierzchni kom.trofoblastu (na limT jest czasteczka Fas=CD95).

Immunologiczne przyczyny niepłodności

Niepłodność może byc spowodowana zaburzeniami genetycznymi, hormonalnymi, wadami anatomicznymi, zakażeniami i prawdopodobnie zaburzeniami immunologicznymi. Wśród mechanizmów odpowiedzialnych za niepłodność wymienia się:

• autoimmunizacuje zapalenie jajników/jąder (może doprowadzić to uszkodzenia gamet w przewlekłym procesie zapalnym lub pośrednio przez zaburzenie funkcji hormonalnych gonad)

• przeciwciała antyplemnikowe u mężczyzn i/lub u kobiet (u 8-20% niepłodnych mężczyzn i 10-20% niepłodnych kobiet); u mężczyzn pojawiają się najczęściej w wyniku urazu lub infekcji jąder/najądrzy, które prowadzą do załamania bariery krew-jądro. Immunizacja allogenicznymi plemnikami drogą niefizjologiczną również może być przyczyną powtsnia przeciwciał antyplemnikowych. Jednak nie wszystkie przeciwciała powodują niepłodność (zależy czy wiążą epitopy plemnika niezbędne do zapłodnienia kom.jajowej)

---