Cwiczenie 2 - Odpornosc Nieswoista, Immunologia, inne


Ćwiczenie 2

UKŁAD DOPEŁNIACZA

Klasyczna droga aktywacji dopełniacza - wrażliwe na ten atak są bakterie G- (G+ bronią się gruba warstwą peptydoglikanu), niektóre wirusy, pierwotniaki.

Alternatywna droga aktywacji dopełniacza - aktywacja zachodzi w zasadzie spontanicznie, choć do aktywatorów zalicza się też bakterie G+ i G- (szczególnie polisacharydy ścian bakteryjnych), wirusy i zakażone nimi komórki, grzyby, pierwotniaki, niektóre robaki pasożytnicze i niektóre komórki nowotworowe. Droga alternatywna jest jednak nie tyle wynikiem aktywacji przez określone czynniki, ile brakiem naturalnego hamowania, jakie występuje na komórkach własnych (gdzie czynnik H wiążąc się z C3b, uwrażliwia go na inaktywacje przez czynnik I → czynniki H i I należą wiec do grupy białek regulujących aktywność układu dopełniacza)

Lektynowa droga aktywacji dopełniacza - inicjowana przez białko/lektynę wiążącą mannozę (MBL), należącej do kolektyn (tak jak białka A i D surfaktantu). Jest heksamerem, w której każda podjednostka ma trzyłańcuchową budowę i kolagenopodobny ogonek zakończony trzema główkami wiążącymi węglowodany (oligosacharydy na powierzchni mikroorganizmów). Podjednostki łączą się ze sobą mostkami disiarczkowymi. MBL aktywuje dopełniacz, a dzięki jego receptorom na makrofagach, ułatwia fagocytozę opłaszczonych przez siebie mikroorganizmów.

RECEPTORY DLA UKŁADU DOPEŁNIACZA

CR1 (CD35) - erytrocyty (udział w usuwaniu kompleksów immunologicznych z krwi w trakcie przechodzenia krwinek przez wątrobę i śledzionę; erytrocyty potem wracają do krążenia; przyleganie opłaszczonych przez dopełniacz kompleksów do erytrocytów nazywamy adherencją immunologiczną), neutrofile, monocyty, makrofagi (fagocytoza), eozynofile, limfocyty B i niektóre T, komórki dendrytyczne (wychwyt antygenów zawartych w kompleksach, zachodzi m. in. w grudkach chłonnych), podocyty kłębuszków nerkowych (inaktywacja i usuwanie kompleksów immunologicznych w nerce): swoistość -> C3b, C4b, iC3b, C3c

CR2 (CD21) - limfocyty B (ochrona przed apoptozą, wzmożona aktywacja, lecz nie bezpośrednio, ale przez cząsteczki CD19 i CD81 z którymi łączy się w błonie), komórki dendrytyczne (utrzymanie limfocytów B pamięci): iC3b, C3dg, C3d

CR3 (CD11b/CD18) - neutrofile, monocyty, makrofagi (udział w fagocytozie), komórki NK (ułatwienie cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał), grudkowe komórki dendrytyczne (podobnie jak C1 i C2 -> wychwyt antygenów zawartych w kompleksach immunologicznych): swoistość -> iC3b, ponadto fibrynogenina, włóknik, cząsteczki powierzchniowe np. ICAM-1 (obecny na komórkach śródbłonka), LPS (wykorzystywane przez niektóre bakterie np. Mycobacterium tuberculosis czy wirusy np. HIV, do wnikania do makrofagów)

CR4(CD11c/CD18) - neutrofile, monocyty, makrofagi, komórki NK (jak C1 i C3, udział w fagocytozie, choć jego rola jest najmniej poznana): iC3b, C3dg, C3d

CR5 - neutrofile, trombocyty: C3dg, C3d

C1qR - spośród dwóch takich receptorów, jeden wzmaga fagocytozę (neutrofile, makrofagi), a drugi wytwarzanie toksycznych związków tlenowych (neutrofile); występuje też na pozostałych granulocytach, a także na trombocytach i komórkach śródbłonka: swoistość → C1q

C3aR - degranulacja (komórki tuczne, bazofile), synteza metabolitów kwasu arachidonowego (leukotrieny w komórkach tucznych, neutrofilach, makrofagach), chemotaksja (neutrofile, monocyty): swoistość → C3a (hamuje syntezę przeciwciał i indukuje uwolnienie enzymów lizosomalnych z neutrofilów)

C5aR (CD88) - działanie takie C3aR: swoistość → C5a (jest najefektywniejszą anafilotoksyną, mimo to C3a występuje w ok. 20-krotnie większym stężeniu; stymuluje uwalnianie z makrofagów takich cytokin jak Il-1, Il-6 oraz TNF)

CZYNNIKI REGULUJĄCE UKŁAD DOPEŁNIACZA WYSTEPUJĄCE W BŁONIE:

CR1 - jest kofaktorem dla czynnika I, rozkładającego C3b i C4b przez co kompleksy immunologiczne transportowane przez erytrocyty rozkładane są już w drodze do śledziony; indukując rozkład C4b i C3b ma również zdolność inaktywowania konwertaz C3 i C5, chroniąc tym samym komórki przed przypadkową lizą (chroni tkanki w chorobach autoimmunizacyjnych, a podany w formie rozpuszczalnej zmniejsza rozmiary zawału serca, hamuje reakcję zapalną w oparzeniach i wydłuża przeżycie przeszczepów ksenogenicznych).

DAF (CD55) - przyczepiony ruchomo w błonie przez łącznik z glikozylofosfatydyloinozytolu; jest to czynnik przyspieszający rozkład konwertaz C3 i C5 obydwu dróg (uwalnia C2a z konwertazy drogi klasycznej, i Bb z konwertazy drogi alternatywnej); występuje powszechnie: erytrocyty, granulocyty, monocyty, trombocyty, limfocyty B i T, komórki śródbłonka i komórki nabłonkowe: DAF wykorzystywany jest przez niektóre szczepy E. coli oraz echowirusy do wnikania do komórek.

MCP (CD46) - błonowy kofaktor białkowy wiąże składniki C3b i C4b znajdujące się w stanie wolnym, lub obecne w konwertazie; ma bardzo podobna funkcję do CR1 (jest kofaktorem czynnika I), a podobnie jak DAF - zapobiega formowaniu konwertaz; występuje na prawie wszystkich komórkach jądrzastych: neutrofile, monocyty, trombocyty, większość limfocytów, komórki śródnabłonkowe i nabłonkowe, plemniki, fibroblasty: jest receptorem dla odry.

HRF (HRF60) - czynnik restrykcji homologicznej/białko wiążące C8, występuje na limfocytach T i B, monocytach, neutrofilach -> hamuje polimeryzację C9; podobnie i efektywniej działa HRF20 (CD59) zwany protektyną, występujący w błonie wszystkich erytrocytów i plemników (chroni przed napadową nocna hemoglobinurią); umocowane przez łącznik glikozylofosfatydyloinozytolowy.

CZYNNIKI OSOCZOWE REGULUJĄCE AKTYWNOŚĆ DOPEŁNIACZA:

Inhibitor C1 - wiąże aktywny C1r i C1s, blokując dalszą autoaktywację C1q (silne aktywatory np. kompleksy immunologiczne przełamują tę blokadę).

Czynnik I (inaktywator C3b/C4b) - przecina łańcuch alfa-C3b w dwóch miejscach, uwalniając mały fragment C3f, oraz iC3b, który ponownie przecięty rozkładany jest na C3d,g i C3c (rozkładane z kolei przez trypsynę, plazminę); C4b rozkładany jest analogicznie; kofaktorami czynnika I w błonie komórkowej są CR1, CR2 i MCP, a w płynach tkankowych czynnik H (wiąże C3b, przyspiesza rozpad konwertazy C3 drogi alternatywnej) oraz białko wiążące C4 (wiąże C4b, przyspiesza rozpad konwertazy drogi klasycznej).

Witronektyna - wiąże się z kompleksem C5b67, uniemożliwiając jego łączenie się z błoną komórkową i polimeryzację C9.

Inaktywatorami anafilatoksyn (C4a, C3a i C5a) są karboksypeptydazy N i R.

Immunokonglutyniny - autoprzeciwciała przeciw związanym składnikom dopełniacza, głównie C3; pojawiają się w stanach zapalnych -> maja zdolność aglutynacji pokrytych dopełniaczem cząsteczek i mikroorganizmów.

Jad kobry - zawiera czynnik (cobra venom factor) tworzący kompleksy CVF-Bb i CVF-BbC3b o właściwościach konwertazy C3 drogi alternatywnej, nie podlegającej hamowaniu przez czynnik H i I, prowadząc do niehamowanej aktywacji dopełniacza.

MECHANIZMY OBRONY PRZED DOPEŁNIACZEM:

ODPORNOŚĆ NIESWOISTA

Wybrane nieswoiste mechanizmy obronne

Narząd

Aktywny komponent

Mechanizm działania

Skóra

Rogowaciejacy nabłonek, pot, łój

Bariera mechaniczna, złuszczanie się komórek uniemożliwiające kolonizację, niskie pH
(kwas mlekowy i kwasy tłuszczowe gruczołów)

Drogi oddechowe

Rzęski, kaszel, kichanie

Wydzieliny śluzowo-surowicze

Wydalanie drobnoustrojów

Przemywanie powierzchni

Przewód pokarmowy

Kwas solny

Perystaltyka, złuszczanie nabłonka

Fizjologiczna flora bakteryjna

Niskie pH

Utrudnianie kolonizacji

Wydzielanie bakteriocyn i substancji przeciwgrzybiczych, konkurencja o habitat z mikroorganizmami patogennymi

Krew, wydzieliny

Laktoferryna, transferyna

Interferony, TNF

Lizozym

Wiązanie żelaza niezbędnego mikroorganizmom

Indukcja odpowiedzi immunologicznej

Rozkładanie ścian bakterii (niszczenie wiązan glikozydowych między kwasem N-acetylomuraminowym a N-acetyloglukozaminą)

Inne (działające we wszystkich wyż. wym.)

Układ dopełniacza

Białka ostrej fazy

Komórki żerne, komórki NK

Efekt cytotoksyczny, opsonizacja, fagocytoza

Aktywacja dopełniacza, opsonizacja

Fagocytoza, cytotoksyczność komórkowa

Różnice między odpowiedzią swoistą a nieswoistą

Odpowiedź nieswosta

Odpowiedź swoista

Bardzo szybka, nie wymaga wstępnej aktywacji

Rozwija się powoli (czasem wiele dni)

Receptory są niezmienne w ciągu życia osobnika, dziedziczone z pokolenia na pokolenie

Receptory są wytwarzane w przebiegu każdej reakcji pierwotnej; nie są dziedziczona

Jest selektywna - celem nie są własne struktury

Jest specyficzna - może dojść do autoagresji

Brak pamięci immunologicznej

Pozostaje wieloletnia pamięć immunologiczna

Rozwija się niezależnie od odpowiedzi swoistej

Do rozwinięcia niezbędna odpowiedź nieswoista

Cząsteczki PAMP- to wzorce molekularne związane z patogenami (pathogen associated molecular patterns), czyli najbardziej charakterystyczne cząsteczki drobnoustrojów, selektywnie rozpoznawane przez komórki odpowiedzi nieswoistej. Są one typowe dla całej grupy drobnoustrojów, np.:

Większość drobnoustrojów mutuje, przy czym występują pewne cząsteczki strategiczne dla przeżycia wielu bakterii, których mutacja mogła by spowodować zmiany letalne. Do takich substancji zaliczamy peptydoglikan, czyli składnik ściany bakteryjnej (biosynteza hamowana przez penicyliny).

Receptory dla cząsteczek PAMP to tzw. receptory rozpoznające wzorce (PRR - pattern recognition receptors). Wykazują one rozproszoną lokalizację, a często ich funkcje są związane z kooperacją między wieloma receptorami należącymi do różnych grup i podgrup. Wyróżniamy receptory PRR:

  1. WYDZIELNICZE - są to najczęściej opsoniny, które po przyłączeniu do powierzchni drobnoustroju ułatwiają fagocytozę. Należą do nich:

  1. pentraksyny (białko C-reaktywne, surowicze białko amyloidu, pentraksyna 3)

  2. przeciwciała

  3. składniki dopełniacza

  4. kolektyny

  1. POWIERZCHNIOWE

  1. uczestniczące w fagocytozie - po pochłonięciu i wewnątrzkomórkowej degradacji białek pochodzących od drobnoustrojów pojedyncze peptydy prezentowane są z cząsteczkami MHC klasy II

  • uczestniczące w aktywacji komórek - najpowszechniejsze, znajdują się nie tylko na komórkach układu odpornościowego, ale także na komórkach nabłonkowych (niektóre mogą po stymulacji przez PRR wytwarzać antybiotyki peptydowe, np. defensyny), śródbłonku naczyń, adipocytach, kardiomiocytach i fibroblastach; należą tu receptory Toll-podobne, które nie biorą udziału w fagocytozie ale są odpowiedzialne za aktywację komórek. Większość z receptorów TLR znajduje się na powierzchni komórek i po związaniu z odpowiednimi cząsteczkami PAMP przekazują sygnał aktywujący komórkę → aktywują czynniki transkrypcyjne: