Immunologia - prelekcja 1.10.2007

Układ odpornościowy człowieka

• drugi po układzie nerwowym jeśli chodzi o liczbę komórek

• jest w stanie rozpoznawać i zapamiętywać płynące do niego z zewnątrz i z wewnątrz sygnały dotyczące obcości

• przeznaczony jest do usuwania z organizmu wszystkiego co destabilizuje jego homeostazę, co uważane jest za obce i niepożądane

• składa się z narządów:

• centralnych (pierwotnych) - grasica, szpik kostny - czynnościowe dojrzewanie limfocytów

• obwodowych (wtórnych) - węzły i grudki chłonne, śledziona, wątroba, tkanka limfatyczna błon śluzowych

Odpowiedź immunologiczna - w wyniku kontaktu makroorganizmu z obcymi cząstkami (antygenami) z wytwarzaniem swoistych immunoglobulin (przeciwciał) oraz swoiście reagujących limfocytów.

Odpowiedź swoista - rozpoznanie antygenu przez komórki immunokompetentne (posiadające swoiste receptory), po wielokrotnych podziałach prowadzi do powstania klonu komórek efektorowych, produkujących przeciwciała bądź usuwających antygen w procesach cytotoksycznych (apoptoza z udziałem komórek CD8) lub fagocytarnych z udziałem cytokin. Jednocześnie z powstających komórek efektorowych powstają komórki pamięci, w których proces rozpoznawania i różnicowania się po powtórnym zetknięciu się z antygenem przebiega łatwiej i efektywniej. Produkcja przeciwciał w odpowiedzi swoistej pierwotnej trwa 7 dni.

Odporność

• wrodzona - 0 - 4 h - tworzona przez cztery rodzaje barier : anatomiczną, fizjologiczną, endo- i fagocytarną, zapalną

• wczesna, indukowana - 4-96 h - mediatory: cytokiny (IL-1,6,12, TNF alfa), prostaglandyny, PAF

• późna, adaptacyjna (nabyta) - >96 h - gdy pierwsze dwie grupy mechanizmów odpornościowych zawiodą uruchamiana jest możliwość usuwania antygenów z udziałem wyspecjalizowanych komórek posiadających na swojej powierzchni odpowiednie receptory.

Podział odporności przeciwzakaźnej:

NATURALNA - gatunkowa - osobnicza - indywidualna - uwarunkowania: bariery naturalne flora fizjologiczna bariery mechaniczne bariery humoralne bariery komórkowe (fagocytoza)

NABYTA (SWOISTA) związana z kom. B związana z kom. T (humoralna) (komórkowa) - czynna lub bierna - naturalna lub sztuczna

Antygeny (immunogeny) - wszystkie substancje które makroorganizm dzięki układowi odpornościowemu rozpoznaje jako obce i reaguje uruchomieniem reakcji odpornościowej.

Epitop (determinanta antygenowa) - w obrębie jednego antygenu może się znajdować wiele miejsc wiązanych przez przeciwciała i receptory komórek T - są to epitopy. W jednej cząsteczce antygenu mogą one być różne i mogą być wiązane przez przeciwciała o tej samej lub różnej swoistości. Epitop determinuje swoistość cząsteczki antygenu (decyduje o swoistości antygenu).

Przeciwciało (immunoglobulina) - glikoproteina powstała pod wpływem bodźca antygenowego, zdolna do swoistego łączenia się z epitopem antygenu.

Paratop - część przeciwciała obejmująca region nadzmienny i bezpośrednio łącząca się z epitopem - ich struktura jest całkowicie komplementarna do siebie. W reakcji antygen-przeciwciało biorą udział liczne wiązania niekowalencyjne (wodorowe, elektrostatyczne, siły van der Waalsa, hydrofobowe). Siła wiązania pomiędzy pojedynczym miejscem wiążącym a jednowartościowym antygenem czyli determinantem antygenowym nazywa się powinowactwem.

Antyygen wielowartościowy (poliwalentny) - wartościowość antygenu odpowiada całkowitej liczbie epitopów które zawiera dany antygen. Całkowita siła wiązania pomiędzy antygenem wielowartościowym i więcej niż jednym miejscem wiążącym przeciwciała to awidność.

Antygen pełnowartościowy - posiada dwie cechy:

• immunogenność - zdolność do wywołania odpowiedzi odpornościowej

• antygenowość - zdolność do reagowania z produktami tej odpowiedzi - przeciwciałami

Antygeny mające tylko antygenowość to hapteny. Aby mogły one uczulić (zimmunizować) makroorganizm muszą być wcześniej sprzężone z tzw. nośnikiem (np. białkiem). W odpowiedzi na hapten połączony z nośnikiem limfocyty B rozpoznają hapte a limfocyty Th nośnik białkowy. Życiowy przykład: leki przeciwzapalne, antybiotyki, painkillery.

Na stopień immunogenności wpływają:

• „obcość” (odmienność) antygenu

• złożoność struktury chemicznej

• wielkość cząsteczki

• zdolność do degradacji - cząsteczki nie podlegające degradacji nie są immunogenne

• stabilność - cząsteczki o bardzo zmiennym kształcie i braku sztywnej struktury są słabymi antygenami

• sposób immunizacji

• doustna/podskórna - antygeny rozpuszczalne

• dożylna - antygeny komórkowe

• adiuwanty - substancje przedłużające czas ekspozycji na immunogeny, mogą działać drażniąco. Są składnikami szczepionek.

Podział antygenów ze względu na występowanie:

• autologiczne - występują u danego osobnika

• syngeniczne - występują u osobników genetycznie identycznych

• allogeniczne - występują u osobników tego samego gatunku

• ksenogeniczne - występują u osobników różnych gatunków

Złożoność budowy chemicznej:

• najsilniejsze immunogeny to białka

• immunogeny niebiałkowe to:

• polisacharydy otoczek bakterii, lipopolisacharydy (endotoksyny) bakterii G(-)

• kwasy nukleinowe, tylko w połączeniu z białkami zasadowymi działają silnie immunogennie - np. w toczniu rumieniowatym układowym; same w sobie są nieimmunogenne

• lipidy - tylko lipoproteiny złożone wywołują odpowiedź immunologiczną

Wielkość cząsteczki:

• mniej niż 5 - 10 kDa - cząsteczki są nieimmunogenne

• im większa cząsteczka tym lepszy z niej antygen

Antygeny heterofilne (heterogenetyczne)

• mają wspólny jeden epitop lub kilka epitopów - podobne antygenowo - w ich wyniku powstają reakcje krzyżowe, indukują powstanie przeciwciał reagujących krzyżowo z antygenami różnych gatunków

• wykorzystywane praktycznie w diagnostyce:

• kiły - przeciwciała reagujące z kardiolipiną serca wołu

• mononukleozy zakaźnej - przeciwciała reagujące z erytrocytami owcy

• duru plamistego - przeciwciała reagujące z Proteus Ox 19

Grasiczozależność

• antygeny grasiczozależne - indukują produkcję przeciwciał przez limfocyt B przy współudziale limfocyta T pomocniczego i/lub wydzielanych przez niego cytokin

• antygeny grasiczoniezależne - nie wymagają pomocy limfocyta T, dzielą się na:

• TI-1 - cechy aktywatora poliklonalnego, np. LPS

• TI-2 - nie posiada tej cechy, może oddziaływać na limfocyt B bezpośrednio lub pośrednio przez cytokiny uwalniane przez inne komórki, np. NK

Antygeny grasiczoniezależne - cechy:

• duża masa cząsteczkowa

• liczne powtarzalne epitopy

• najczęściej polisacharydy ścian komórkowych bakterii

• słabo metabolizowane w organizmie

• są w stanie rozpuszczonym lub dużych dawkach zdolne do wytwarzania tolerancji

• aktywują alternatywną drogę dopełniacza

• wzmagają syntezę IgM i IgG3

• słabo indukują powstawanie komórek pamięci

• słabo indukują proces przełączania

Swoisty - utworzony do reagowania z bardzo jednoznacznie określonym elementem.

Reakcja serologiczna - swoiste połączenie antygenu z przeciwciałem

Odczyn serologiczny - ujawnienie się w/w reakcji najczęściej w warunkach in vitro, może mieć charakter jakościowy lub ilościowy. Miano odczynu serologicznego to największe rozcieńczenie surowicy badanej przy którym jest jeszcze widoczny odczyn serologiczny.

Aglutynacja - odczyn w trakcie którego z przeciwciałem łączy się swoisty antygen upostaciowany (wielkocząsteczkowy) np. komórka bakteryjna, erytrocyt, cząstki lateksu - w przeciwieństwie do precypitacji gdzie jest on rozpuszczalny. W efekcie w drugim etapie odczynu dochodzi do wytrącenia z roztworu połączonych kompleksów antygen-przeciwciało w postaci grudek aglutynatu widocznych gołym okiem. Ponieważ połączenie jest swoiste, znając jeden ze składników możemy wykryć obecność homologicznego składnika. Znane może być przeciwciało lub antygen.

Aglutynacja może być:

• czynna (bezpośrednia) - antygen jest naturalnym elementem komórki lub wirionu

• metoda szkiełkowa - jakościowa, np. odczyn Fletschera stosowany w diagnostyce leptospirozy. Na szkiełku umieszczamy kroplę zawiesiny badanego aglutynogenu (próba badana) oraz kroplę 0,85% NaCl (próba badana) po czym dodajemy do obu po kropli surowicy odpornościowej.

• metoda próbówkowa - półilościowa, np. odczyn Widala - serodiagnostyka duru brzusznego i pseudoduru, odczyn Weila - Felixa - serodiagnostyka duru plamistego, odczyn Wrighta - serodiagnostyka brucelozy. W szeregu próbówek przygotowujemy kolejne (w postępie geometrycznym) rozcieńczenia badanej surowicy, a do próby kontrolnej tylko 0,15 molowy roztwór NaCl. Następnie dodajemy do każdej próbówki taką samą objętość zawiesiny aglutynogenu, mieszamy i inkubujemy w odpowiedniej temperaturze. Stopień aglutynacji zależy od stężenia przeciwciał. Miano przeciwciał w badanej surowicy podajemy jako odwrotność największego rozcieńczenia surowicy przy którym wystąpiła jeszcze aglutynacja.

• bierna - nośnik sztucznie opłaszczony antygenem lub przeciwciałem

• prosta - opłaszczony jest antygen, wykrywamy przeciwciało. Przykłady: odczyn TPHA stosowany w serodiagnostyce kiły (jest to hemaglutynacja bierna), ArthriSlide Test - wykrywanie czynnika reumatoidalnego - cząsteczki opłaszczone są IgG ludzkimi, z których częścią Fc łączy się czynnik reumatoidalny.

• odwrócona - opłaszczone (na lateksie) są przeciwciała, wykrywamy antygen. Przykłady: wykrywanie białka CRP, Slidex Meningite Kit służący do wykrywania miningokoków w PMR

• hemaglutynacja - najczulszy z wszystkich odczynów. Polega na zjawisku aglutynacji erytrocytów opłaszczonych antygenem, wykorzystywanych jako nośnik antygenu. Przeciwciała powodujące hemaglutynację to hemaglutyniny. Odczyn ten może służyć do wykrywania przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom rozpuszczalnym. Przykład podany powyżej.

• odczyn hamowania hemaglutynacji - stosowany do wykrywania antygenu. Pierwszy etap polega na inkubacji swoistych przeciwciał z badanym materiałem, a drugi na dodaniu erytrocytów opłaszczonych homologicznym antygenem. Jeśli w badanym materiale jest poszukiwany antygen, to w drugim etapie nie wystąpi hemaglutynacja. Zastosowanie: wykrywanie antygenu HBs (WZW), hormonów białkowych, badanie jednorodności antygenów lub przeciwciał, determinant antygenowych.

• odczyny lateksowe - metoda jakościowa, bardzo czuła i szybka. Cząstki lateksu opłaszczone antygenem lub przeciwciałem inkubujemy z badaną surowicą/materiałem, po czym makroskopowo oceniamy wystąpienie aglutynacji. Przykłady podane powyżej, także: diagnostyka tocznia trzewnego, trwających oraz przebytych zakażeń paciorkowcowych.

• odczyny antyglobulinowe (Coombsa) - wykrywamy obecność przeciwciał niekompletnych związanch z aglutynogenami erytrocytów, ale nie powodujących aglutynacji. Dopiero po dodaniu przeciwciał przeciwko gammaglobulinie ludzkiej (antyglobulinowych) wystąpi aglutynacja. Odczyn taki może być

• bezpośredni - wykrywamy p/ciała niekompletne opłaszczone in vivo na erytrocytach. Bezpośrednio do ich zawiesiny dodajemy przeciwciała antyglobulinowe. Zastosowanie diagnostyczne: wykrywanie p/ciał przeciwko natygenowi D ukł. Rh (niedokrwistość hemolityczna noworodków) oraz w diagnostyce anemii autoimmunohemolitycznych.

• pośredni - pozwala wykryć obecność p/ciał niekompletnych w surowicy. W pierwszym etapie opłaszczamy nimi erytrocyty wzorcowe, po czym dodajemy przeciwciała antyglobulinowe. Zastosowanie diagnostyczne: wykrywanie obecności p/ciał anty-D ukł. Rh w surowicy matki w przypadku podejrzenia o konflikt serologiczny, a także innych p/ciał niekompletnych, np. przeciwko tyreoglobulinie, globulinom (czynnik reumatoidalny) - odczyn Waellera - Rosego.

Odczyny mogą być klasyczne - aglutynacja, precypitacja, wiązanie dopełniacza bądź nowoczesne - fluorescencyjne, radioimmunoloigczne, immunoenzymatyczne; dzielimy je także na ilościowe i jakościowe. Są to metody pośrednie identyfikacji zakażeń, umożliwiają także określenie miana przeciwciał.

Aby następstwem reakcji serologicznej był odczyn, musi zajść wiązanie poligamiczne pomiędzy przeciwciałem a antygenem, które muszą być co najmniej dwuwartościowe

Do badania pobiera się dwie próbki surowicy: w okresie choroby i w okresie rekonwalescencji, aby stwierdzić dynamikę narastania przeciwciał - jeśli w okresie rekonwalescencji miano przeciwciał przeciw danemu antygenowi wzrośnie 4 razy, to uznajemy go za czynnik etiologiczny danego schorzenia. Możemy też wykryć IgM przeciw temu antygenowi, ale nie via odczyny klasyczne tylko surowicę antyglobulinową. IgM produkowana jest jako pierwsza po zetknięciu się z antygenem - stwierdzenie wzrostu jej stężenia jest oznaką choroby. Tylko IgG przenika przez łożysko; jeśli u noworodka stwierdzimy podwyższone IgM rozpoznajemy zakażenie wrodzone.

5

---