Zespół Nabytego Upośledzenia Odporności - AIDS. Sorter komórkowy.

1. Wprowadzenie - retrowirusy (wirusy M i T tropowe)

2. Epidemiologia AIDS

3. Molekularne mechanizmy zakażenia komórki wirusem HIV.

4. Rola chemokin i receptorów chemokinowych w patogenezie infekcji HIV

5. Profilaktyka AIDS

NIEDOBORY IMMUNOLOGICZNE

1. pierwotne niedobory immunologiczne

• przyczynę stanowią uwarunkowane genetycznie defekty mechanizmów odpornościowych (np. ciężki złożony niedobór immunologiczny, niedobory immunologiczne z przewagą zaburzeń produkcji przeciwciał, zaburzenia czynności komórek żernych, niedobory składników dopełniacza)

1. wtórne niedobory immunologiczne

• do zaburzeń dochodzi w przebiegu istniejącego procesu chorobowego (np. zakażenie wirusem HIV i inne zakażenia, niedożywienie, nowotwory, terapia środkami immunosupresyjnymi i cytotoksycznymi, alkoholizm, niewydolność nerek, choroby autoimmunologiczne, ciąża)

EPIDEMIOLOGIA

• Obecnie żyje ok. 42 mln ludzi zakażonych wirusem HIV

• Polska: ponad 8.300 zakażonych, ponad 1.300 zachorowań na AIDS, zmarło ponad 640 osób

• Świat

• Afryka Podzwrotnikowa - 75% wszystkich zakażeń

• Południowa i Środkowa Azja - 15% wszystkich zakażeń

HISTORIA BADAŃ NAD HIV/AIDS

1981 r. - pierwsze przypadki zachorowań w Los Angeles

1982 r. - choroba otrzymuje nazwę AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome)

1983 r. - izolacja wirusa (LAV, HTLV-3, ARV)

1985 r. - zarejestrowany pierwszy test ELISA wykrywający wirusa

1985 r. - pierwszy przypadek AIDS w Polsce

1986 r. - Międzynarodowy Komitet Taksonomii Wirusów wprowadza nazwę HIV-1 i HIV-2 (Human Immunodeficiency Virus) w miejsce poprzednio używanych

Budowa wirusa

GENY WIRUSA HIV

• strukturalne: pol, env, gag;

• funkcjonalne: tat, rev, nef, vif, vpu, vpr, vpx.

Jak HIV zakaża komórki....

RECEPTORY CHEMOKINOWE - koreceptory infekcji HIV

• Chemokiny - małocząsteczkowe białka należące do rodziny cytokin, wiążące się ze specyficznymi receptorami na powierzchni komórek układu odpornościowego powodując ich proliferację i różnicowanie oraz przyciąganie do ognisk zapalnych (chemotaksja)

• Główne receptory dla chemokin:

• CCR5 - receptor dla β-chemokin (np. RANTES, MIP-1α, MIP-1β)

• CXCR4 - receptor dla α-chemokin (np. SDF-1)

PODZIAŁ WIRUSÓW HIV-1

• M-tropowy - monocyto/makrofagotropowy - zakaża Mo, Mc, limfocyty T CD4+ krwi obwodowej, nie zakaża ustalonych linii komórkowych limfocytów T; mniejsza zdolność replikacyjna, mała zdolność do tworzenia zespólni

• T-tropowy - limfocytotropowy - zakaża limfocyty T CD4+ i ustalone linie komórkowe limfocytów T

• Duotropowy - cechy wirusów M- i T-tropowych

• Wirusy M-tropowe koreceptor CCR5

• Wirusy T-tropowe koreceptor CXCR4

Receptory chemokin wykorzystywane w terapii AIDS. W pierwszej kolumnie umieszczono sposoby leczenia AIDS, w drugiej kolumnie przedstawiono mechanizmy terapii, w trzeciej docelowy receptor chemokin, w czwartej stopień zaawansowania w leczeniu.

Strategia terapii	Mechanizm terapii	Cząsteczka docelowa	Etap badań
Immunoterapia	Przeciwciała monoklonalne	CCR5, CXCR4	przedkliniczne
Odbudowa układu odpornościowego	Endocytoza koreceptorów CCR5	CCR5	kliniczne
Hamowanie fuzji wirusa HIV-1 z komórką docelową	met-RANTES AOP-RANTES T-22 ALX40-4C	CCR5 CCR5 CXCR4 CXCR4	przedkliniczne przedkliniczne przedkliniczne przedkliniczne
Cząsteczki niepeptydpwe hamujące fuzję wirusa HIV-1	AMD3100	CXCR4	przedkliniczne
Terapia genowa	Rybozymy Intrakiny Antysensowny RNA Cytoplazmatyczne łańcuchy przeciwciał	CCR5, CXCR4 CCR5, CXCR4 CCR5, CXCR4 CCR5, CXCR4	przedkliniczne przedkliniczne koncepcja koncepcja

ZABURZENIA IMMUNOLOGICZNE

• Ilościowy i jakościowy defekt limf T

• Zaburzenia w zakresie limf B

• Osłabienie reakcji cytotoksycznych

• Zaburzenia serologiczne

MECHANIZMY ZMNIEJSZENIA LICZBY LIMFOCYTÓW CD4+ U OSOBY ZAKAŻONEJ HIV

• liza komórek CD4+ zakażonych HIV

• powstawanie syncytiów komórkowych pomiędzy komórkami zakażonymi i niezakażonymi (wiązanie gp120 z CD4)

• przyłączenie występujących w surowicy wolnych gp120 do limfocytów CD4+ (atak komórek T cytotoksycznych, apoptoza)

• indukcja przeciwciał antyidiotypowych przez przeciwciała swoiste dla gp120 (imitacja epitopów gp120 - wiązanie się z CD4+)

• podobieństwo antygenów wirusa do cząsteczek MHC klasy I i II (brak właściwej reakcji na antygeny, apoptoza)

• zniszczenie mikrośrodowiska narządów limfatycznych

Komórki wrażliwe na zakażenie wirusem HIV

• Limfocyty T CD4

• Monocyty/Makrofagi

• Komórki nabłonkowe

• Fibroblasty

• Komórki Langerhansa i inne komórki dendrytyczne

• Komórki nabłonkowe mózgu

• Mikroglej, astroglej, oligodendroglej

• Komórki siatkówki, szyjki macicy, jelita grubego

Wrażliwość wirusa HIV

Na powietrzu	W temp otoczenia	Może przeżyć 3-7 dni
W zakrzepłej krwi	W temp otoczenia	Może przeżyć 3-7 dni
W wodzie	W temp 23-27°C	Do 15 dni
Na brudnej zanieczyszczonej strzykawce	W środowisku wilgotnym i temp otoczenia	Kilka godzin
	W środowisku suchym i temp 20°C	3-7 dni

Zwiększone ryzyko zakażenia

• homoseksualiści i biseksualiści

• narkomani uzależnieni od preparatów pobieranych dożylnie

• prostytutki i chorzy na choroby przenoszone drogą płciową

• chorzy na hemofilię, którym przetaczano czynniki krzepnięcia VIII lub IX, zanim nie wprowadzono metod inaktywacji HIV

• wielokrotni biorcy krwi

• dzieci urodzone z matek zakażonych HIV

• heteroseksualiści często zmieniający partnerów

Zakażenie HIV

• Kontakty seksualne (analne, dopochwowe i oralne)

• Krew i preparaty krwiopochodne

• Matka-dziecko (w czasie ciąży, podczas porodu lub karmienia)

• Przeszczepy narządów i tkanek

INFEKCJA HIV

• Większość osób z tzw. „grup ryzyka” nie jest zakażonych HIV

• Większość zakażonych HIV nie zdaje sobie z tego sprawy

Podział kliniczny zakażenia HIV

• I - ostre zakażenie HIV

• II - zakażenie bezobjawowe

• III - przetrwałe uogólnione powiększenie węzłów chłonnych

• IV - inne objawy i zespoły chorobowe:

• objawy ogólnoustrojowe

• objawy neurologiczne

• zakażenia wtórne

• „wskaźnikowe” wtórne choroby zakaźne

• inne wtórne choroby zakaźne

• wtórne nowotwory

• inne choroby

OSTRA INFEKCJA HIV

(pierwotna infekcja HIV, zespół mononukleozopodobny, ostra infekcja retrowirusowa)

• występuje u 50-90% zakażonych, najczęściej po 3-8 tygodniach od momentu zakażenia z objawami o charakterze nieswoistym

1. gorączka

2. bóle głowy, bóle mięśniowe, stawowe

3. powiększenie węzłów chłonnych, powiększenie wątroby, śledziony

4. nieswędząca, plamisto-grudkowa osutka

5. zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych lub mózgu, neuropatie

6. zapalenie płuc

7. biegunka, nudności, wymioty

„OKIENKO SEROLOGICZNE”

• Czas od momentu zakażenia do serokonwersji, czyli pojawienia się przeciwciał wykrywalnych powszechnie stosowanymi metodami

CHOROBY WSKAŹNIKOWE

• bakteryjne, powtarzające się zapalenia płuc (2 lub więcej epizodów w czasie 12 miesięcy)

• posocznica salmonellozowa, nawracająca

• zakażenie Mycobacterium tuberculosis - płuc lub pozapłucne

• zakażenie innymi gatunkami lub niezidentyfikowanymi dotąd mykobakteriami

• kandydoza przełyku

• kandydoza oskrzeli, tchawicy lub płuc

• zapalenie płuc spowodowane Pneumocystis carini

• histoplazmoza (pozapłucna lub rozsiana)

• kokcydioidomykoza (pozapłucna lub rozsiana)

• isosporiaza (biegunka utrzymująca się > 1 miesiąc)

• kryptosporidioza (biegunka utrzymująca się > 1 miesiąc)

• toksoplazmoza mózgu

• zakażenie Herpes simplex: przewlekłe owrzodzenia (utrzymujące się > 1 miesiąc), zapalenia przełyku, płuc

• postępująca wieloogniskowa leukoencefalopatia

• zakażenie wirusem cytomegalii: zapalenie siatkówki z utratą widzenia lub inne lokalizacje (poza wątrobą, śledzioną, węzłami chłonnymi)

• encefalopatia związana z zakażeniem HIV

• zespół wyniszczenia spowodowany HIV

• mięsak Kaposiego

• chłoniak immunoblastyczny lub Burkita, lub pierwotny mózgu

• inwazyjny rak szyjki macicy

KLASYFIKACJA INFEKCJI HIV wg CDCP

(Centers dor Disease Control and Prevention)

	Kryteria kliniczne
Kryteria laboratoryjne (komórki CD4+)	A bezobjawowa, ostra (pierwotna) infekcja HIV lub PGL	B choroba objawowa, stany nie należące do A lub C	C choroby wskaźnikowe AIDS
1. >500/μl>29%	A1	B1	C1
2. 200-499/μl (14-28%)	A2	B2	C2
3. <200/μl (<14%)	A3	B3	C3

PGL - presistent generalised lymphadenopathy - przetrwała uogólniona limfadenopatia

Apoptoza - powtórka

APOPTOZA - DEFINICJA

• Apoptoza jest fizjologicznym procesem, dzięki któremu organizm eliminuje komórki niepotrzebne lub nieprawidłowe, potencjalnie szkodliwe.

• Jest to proces aktywny, przebiegający z udziałem metabolizmu komórkowego i obejmujący aktywację genów i syntezę białek.

MARTWICA - DEFINICJA

• Martwica (necrosis, nekroza), często nazywana „przypadkową” śmiercią komórki, jest biernym, katabolicznym procesem degeneracyjnym, konsekwencją działania na komórkę czynników uszkadzających jej funkcje w sposób nieodwracalny.

ODPOWIEDŹ KOMÓRKI NA CZYNNIKI USZKADZAJĄCE ZALEŻY OD:

• typu szkodliwego czynnika

• długości trwania ekspozycji

• dawki czynnika uszkadzającego

• typu i stanu komórki

CZYNNIKI WYWOŁUJĄCE APOPTOZĘ

• zmiany fizjologiczne (spadek poziomu czynników wzrostu, zmiany w dopływie hormonów)

• działanie czynników uszkadzających w „dawce” umiarkowanej (zewnętrznych czynników uszkadzających, toksyn komórkowych - nadmiaru aminokwasów pobudzających, wolnych rodników)

CZYNNIKI WYWOŁUJĄCE NEKROZĘ

Czynniki patogenne:

• wirusy

• hipotermia

• hipoksja

• niedokrwienie

• trucizny.

WYSTĘPOWANIE APOPTOZY

• zaprogramowana śmierć komórek w czasie embriogenezy

• hormonozależna inwolucja komórek

• jako mechanizm homeostazy zapewniający prawidłową ilość komórek w tkankach proliferujących

• w układzie immunologicznym (selekcja tymocytów w grasicy, neutrofile w ostrym zapaleniu)

• apoptoza wywołana przez limfocyty T cytotoksyczne

• atrofia narządów po zatkaniu przewodów wyprowadzających

• apoptoza komórek w guzach nowotworowych

• śmierć komórek w niektórych chorobach wirusowych

• starzenie się komórek

• śmierć komórek w przypadku działania czynników uszkadzających w małych dawkach

APOPTOZA - ZMIANY MORFOLOGICZNE

• zachowanie integralności błony komórkowej

• obkurczenie się cytoplazmy i kondensacja chromatyny

• agregacja chromatyny przy błonie jądrowej

• fragmentacja cytoplazmy i segregacja organelli komórkowych

• tworzenie się pęcherzyków przez otaczanie błoną komórkową fragmentującej cytoplazmy

• powstawanie ciałek apoptotycznych przez odrywanie się pęcherzyków od komórki macierzystej

MARTWICA - ZMIANY MORFOLOGICZNE

• utrata integralności błony komórkowej

• pęcznienie cytoplazmy

• pęcznienie i dezintegracja organelli komórkowych

• liza komórki

APOPTOZA - ZMIANY BIOCHEMICZNE

• translokacja fosfatydyloseryny do zewnętrznej warstwy błony komórkowej

• wypływ cytochromu c i AIF z mitochondriów

• aktywacja kaskady kaspaz

• aktywacja kinaz białkowychi fosfataz

• cięcie DNA na mono- i oligonukleosomy (180-200 par zasad i ich wielokrotności) - w elektroforezie obraz drabinki

• mobilizacja wewnątrzkomórkowego wapnia

• aktywacja transglutaminaz

• aktywny proces zależny od ATP, nie przebiega w 4°C.

MARTWICA - ZMIANY BIOCHEMICZNE

• zaburzenie funkcji transporterów, kanałów jonowych

• cięcie DNA przez endonukleazy w miejscach przypadkowych (DNA poddane elektroforezie formuje w żelu ciągłą smugę)

• proces bierny, niezależny od ATP, przebiega również w 4°C.

ODPOWIEDŹ TKANKOWA

Martwica:

▪ dotyczy często dużych, zwartych grup komórek

▪ fagocytoza przez makrofagi

▪ odczyn zapalny

Apoptoza:

▪ dotyczy pojedynczych komórek, rozsiana w tkance prawidłowej

▪ fagocytoza przez rezydujące komórki żerne oraz wędrujące makrofagi

▪ brak odpowiedzi zapalnej.

ROLA BIAŁKA p53

• zatrzymanie komórki w fazie G₁ cyklu komórkowego - naprawa uszkodzeń DNA przez komórkę

• indukcja apoptozy w przypadku uszkodzeń DNA zbyt rozległych, by komórka mogła je naprawić (wzrost bax, spadek bcl-2).

p53

↓ Bcl-2; blocking release of cytochrome C and Apaf-1

↑ MDM2; inactivates p53

↑ Bax; inactive dimers with Bcl-2 rises apoptotic events

↓ PCNA; cell cycle arrest DNA repair

p21; cell cycle arrest.

RODZINA BIAŁEK BCL-2

• białka antyapoptotyczne - BCL-2, BCL-X_L i inne

• białka proapoptotyczne - BAX, BAD, BCL-X_S i inne

KASPAZY

Proteazy cysteinowe uczestniczące w przeprowadzaniu apoptozy.

▪ inicjujące - np. kaspaza 8, kaspaza 9, kaspaza 10

▪ wykonawcze - np. kaspaza 3, kaspaza 6, kaspaza 7.

CHOROBY WYNIKAJĄCE Z ZABURZEŃ W PROCESIE APOPTOZY:

• nadmiar apoptozy - ch. neurodegeneracyjne, śmierć komórek w niektórych infekcjach wirusowych, udar mózgu i zawał m. sercowego (na obwodzie niedokrwienia);

• niedobór apoptozy - nowotwory, ch. autoimmunologiczne.

CHOROBY POWSTAJĄCE W WYNIKU ZABURZEŃ PROCESU APOPTOZY

ZAHAMOWANIE/SPOWOLNIENIE APOPTOZY	NASILENIE/PRZYSPIESZENIE APOPTOZY
I. NOWOTWORY 1. Nowotwory z mutacją genu P53 2. Nowotwory hormonozależne - Rak piersi - Rak jajnika - Rak prostaty II. SCHORZENIA AUTOIMMUNOLOGICZNE - Toczeń układowy rumieniowaty - Reumatoidalne zap. Stawów - Łuszczyca - Cukrzyca 1 typu III. INFEKCJE WIRUSOWE	I. INFEKCJA HIV/AIDS II. SCHORZENIA NEURODEGENERACYJNE - Choroba Alzheimera - Choroba Parkinsona - Stwardnienie zanikowe - Zwyrodnienie móżdżku III. NIEDOBORY IMMUNOLOGICZNE IV. ZESPOŁY MDS - Anemia aplastyczna V. ZESPOŁY NIEDOKRWIENNE - Zawał m. sercowego - Udar niedokrwienny OUN - Udar reperfuzyjny VI. CHOROBY WĄTROBY INDUKOWANE TOKSYNAMI - Zapalenie alkoholowe

WYKRYWANIE PROCESU APOPTOZY

Apoptozę trudno badać w materiale tkankowym co wynika z:

▪ krótkiego czasu trwania - od kilku do kilkunastu godzin

▪ fagocytozy ciałek apoptotycznych.

WYKRYWANIE PROCESU APOPTOZY

Techniki wykrywania apoptozy opierają się na analizie:

▪ zmian morfologii komórek (ocena jądra komórkowego, stanu kondensacji chromatyny, znakowanie ciałek apoptotycznych)

▪ przemieszczenia się fosfatydyloseryny (FS) na zewnątrz błony komórkowej (test z aneksyną V)

▪ czynności mitochondriów (zmniejszenie akumulacji rodaminy 123 w związku ze spadkiem mitochondrialnego potencjału transbłonowego)

▪ aktywacji kaspaz apoptotycznych (kaspaza 3)

▪ wypływu cytochromu c i AIF z mitochondriów

▪ degradacji DNA (elektroforetyczna ocena długości fragmentów DNA, znakowanie rozszczepionych końców DNA - TUNEL, cytometryczna ocena zawartości DNA).

CYTOMETR PRZEPŁYWOWY

• Cytometr (cytofluorometr) przepływowy służy do szybkiego pomiaru dużej ilości cząstek lub komórek zawieszonych w cieczy i przepływających jedna za drugą przez punkt pomiarowy.

• Zaletą tej metody jest fakt, że pomiar dokonywany jest na pojedynczej komórce, a nie uśredniany na całą populację oraz, że w krótkim czasie (kilka-kilkadziesiąt sekund) można zanalizować tysiące komórek.

CYTOMETRIA PRZEPŁYWOWA

• Umożliwia ocenę morfologii komórek poprzez pomiar rozproszenia światła przez komórki.

▪ FSC - światło rozproszone w osi promienia świetlnego odpowiadające w przybliżeniu wielkości komórek

▪ SSC - światło rozproszone pod kątem 90° do osi padającego promienia wyrażające ziarnistość badanych cząsteczek.

CYTOMETRIA PRZEPŁYWOWA

• Umożliwia ocenę fluorescencji (FL1, FL2, FL3) barwników zastosowanych do znakowania komórek (fluotochromów) po wzbudzeniu przez promień lasera.

• Fluorochromy związane są z przeciwciałami łączącymi się z antygenami powierzchniowymi i wewnątrzkomórkowymi.

ZASTOSOWANIE CYTOMETRII PRZEPŁYWOWEJ:

• rozpoznanie białaczek i chłoniaków oraz monitorowanie przebiegu choroby

• diagnostyka wrodzonych i nabytych zaburzeń immunologicznych

• diagnostyka trombocytopenii, określenie liczby retikulocytów

• ocena markerów powierzchniowych komórek nowotworowych (komórki złuszczone z powierzchni guzów lub materiał z biopsji cienkoigłowej)

• badania naukowe (ocena fazy cyklu komórkowego, apoptozy, ilość wydzielanych cytokin i inne)

• w przypadku połączenia cytometru z sorterem - sortowanie komórek

1. Definicja immunopatologii

• Immunopatologia to zaburzenia dotyczące nieprawidłowego funkcjonowania układu immunologicznego. W ich wyniku dochodzi do nadmiernych reakcji obronnych lub przeciwnie - reakcje obronne są niewystarczające do usunięcia czynnika patologicznego atakującego organizm gospodarza.

• Niektóre zaburzenia w układzie immunologicznym mogą przejawiać się nieprawidłowo wywołaną reakcją immunologiczną prowadzącą do przewlekłego zapalenia i uszkodzenia tkanek i narządów:

• Choroby autoimmunologiczne

• Choroby alergiczne

• Inny rodzaj zaburzeń immunopatologicznych przejawia się niewystarczającą reakcją na bodziec patologiczny prowadzącą do rozprzestrzeniania się patologii:

• Niedobory immunologiczne

1. pierwotne

2. wtórne

• Choroby nowotworowe

• Niewystarczająca reakcja na bodziec patologiczny może również prowadzić do nieskutecznego, przewlekającego się zapalenia:

• Dyskretne osłabienie odporności

2. Dwa typy chorób autoimmunizacyjnych

Narządowo-swoiste	Narządowo-nieswoiste
tarczyca Zapalenie Hashimoto pierwotny obrzęk śluzowaty tyreotoksykoza	mięśnie zapalenie mięśniowo-skórne
żołądek anemia złośliwa	nerki SLE
nadnercza Choroba Addisona	skóra sklerodermia
trzustka cukrzyca insulino-zależna	stawy reumatoidalne zapalenie stawów

3. Spektrum chorób autoimmunizacyjnych

Narządowo swoiste Narządowo nieswoiste

Zapalenie tarczycy typu Hashimoto pierwotny obrzęk śluzakowaty tyreotoksykoza anemia złośliwa zanikowe autoimmunizacyjne zapalenie żołądka choroba Addisona przedwczesna menopauza (kilka przypadków) cukrzyca insulino-zależna zespół „sztywnego człowieka” (stiff-man syndrome) zespół Goodpasture'a miastenia niepłodność męska (kilka przypadków) pęcherzyca pemfigoid współczulne zapalenie oka fakogenne zapalenie naczyniówki oka stwardnienie rozsiane (?) autoimmunizacyjna anemia hemolityczna idiopatyczna plamica małopłytkowa idiopatyczna leukopenia pierwotna marskość żółciowa przewlekłe czynne zapalenie wątroby (HbsAg ujemne) marskość skąpoobjawowa (niektóre przypadki) wrzodziejące zapalenie jelita grubego zespół Sjogrena reumatoidalne zapalenie stawów zapalenie skórno-mięśniowe twardzina (skleroderma) mieszana choroba tkanki łącznej toczeń krążkowy toczeń układowy (SLE)

4. CHOROBY AUTOIMMUNOLOGICZNE - przykłady

Reumatoidalne zapalenie stawów - Polyarthritis rheumatoidea

• Przewlekły proces zapalny wychodzący z błony maziowej stawów, prowadzący do zniszczenia stawów, ich zniekształceń i utraty funkcji.

• Etiologia - nieznana, prawdopodobna infekcja EBV, CMV, różyczka, mykoplazmy.

• Patogeneza - wytwarzanie przeciwciał przeciwko własnym IgG, odkładanie kompleksów immunologicznych w stawach, odkładanie włóknika, powstawanie ziarniny, neoangiogeneza, wytwarzanie łuszczki (fibroblasty), przerosty błony maziowej, niszczenie chrząstki, kości i więzadeł.

• Zmiany - pierwotne: stawy rąk; wtórne: stawy biodrowe, kolanowe, skroniowo-żuchwowe i stóp.

• Powstawanie guzków reumatoidalnych w tkance podskórnej i narządach wewnętrznych (serce, naczynia, płuca).

Zapalenie skórno-mięśniowe - Dermatomyositis

• Zapalenie mięśni szkieletowych lub mięśnia sercowego za zmianami skórnymi.

• Etiologia - nieznana, prawdopodobna infekcja CMV, grypa, coxackie.

• Morfologia - nacieki zapalne pomiędzy włóknami mięśniowymi w okolicy drobnych naczyń.

Toczeń rumieniowaty układowy - Systemic lupus erythematosus

• Wielonarządowy i wieloukładowy zespół objawów z okresami zaostrzeń i remisji.

• Etiologia - nieznana, prawdopodobnie wirusowa, promieniowanie UV.

• Patogeneza - wytwarzanie przeciwciał przeciwjądrowych, tworzenie kompleksów immunologicznych indukujących przewlekły proces zapalny i uszkodzenie tkanek.

• Zmiany morfologiczne - w naczyniach i zajętych narządach tworzą się złogi kompleksów immunologicznych. Na twarzy rumień w kształcie motyla. Zapalenie stawów i mięśni, osierdzia, mięśnia sercowego, wsierdzia, kłębuszków nerkowych. Śródmiąższowe zapalenie płuc. Niedokrwistość, leukopenia, małopłytkowość.

Ćw. 10/11 Zapalenia

DEFINICJE

▪ ZAPALENIE (inflammatio) jest to uniwersalna reakcja organizmu na oddziaływanie szkodliwego bodźca;

▪ Reakcja zapalna ma charakter miejscowy, jednak jej właściwy przebieg uwarunkowany jest zarówno lokalnie jak i ogólnoustrojowo;

▪ Wpływ na przebieg zapalenia ma zarówno rodzaj tkanki w której dany proces zapalny się toczy jak i rodzaj bodźca zapalnego.

▪ Zapalenie jest reakcją obronną i najczęściej powiązane jest bardzo ściśle z procesami naprawczymi;

▪ W pewnych szczególnych okolicznościach może ono jednak prowadzić do nieodwracalnego zniszczenia tkanki w której się toczy, z następową utratą funkcji danej tkanki.




▪ wszelkie reakcje zapalne niezwiązane z obroną i dążnością do utrzymania homeostazy są nieprawidłowe - nadwrażliwość różnego typu;

▪ zapalenie w różnym stopniu bierze udział w patomechanizmie ogromnej większości, jeśli nie wszystkich chorób somatycznych;

▪ udział ten dotyczy zarówno zapalenia jako reakcji obronnej, jak i nadwrażliwości;

▪ pośrednim dowodem na to jest fakt, że leczenie przeciwzapalne stosuje się powszechnie we wszystkich niemal dziedzinach medycyny.

ELEMENTY BIORĄCE UDZIAŁ W ZAPALENIU

▪ Struktury tkankowe istotne dla przebiegu zapaleń:

- Naczynia włosowate

▫ komórki śródbłonka

▫ błona podstawna (kolagen, lamilina, fibronektyna, proteoglikany)

- Tkanka łączna

▫ komórki tkanki łącznej (fibroblasty, makrofagi i komórki tuczne)

▫ macierz tkanki łącznej (białka, glikoproteiny i proteoglikany o właściwościach strukturalnych i adhezyjnych).

▪ Komórki zapalne

- Komórki nieswoiste dla czynnika wywołującego zapalenie:

▫ granulocyty obojętnochłonne (neutrofile)

▫ komórki tuczne

▫ płytki krwi

▫ komórki śródbłonka

▫ granulocyty kwasochłonne (eozynofile)

▫ makrofagi

▫ komórki NK

- Komórki swoiste dla czynnika wywołującego zapalenie - układ immunologiczny:

▫ limfocyty T_H

▫ limfocyty T_C

▫ limfocyty B i komórki plazmatyczne

KOMÓRKI TUCZNE

▪ powstają w szpiku kostnym i na wszystkich etapach dojrzałości zależne są od SCF;

▪ w tkankach wymagają sąsiedztwa fibroblastów dostarczających SCF;

▪ rozlokowane są wzdłuż naczyń krwionośnych, szczególnie w okolicach bliskich powierzchni ciała (skóra, drogi oddechowe, układ pokarmowy)

▪ jako pierwsze reagują na pojawienie się czynnika zapalnego w większości reakcji zapalnych;

▪ pod wpływem kontaktu z czynnikiem zapalnym uwalniają aminy biogenne (histamina, serotonina) i inne czynniki biorące udział w zapaleniu (heparyna, aktywator plazminogenu, czynniki chemotaktyczne, pochodne kwasu arachidonowego i SRS-A);

▪ mediatory:

▫ preformowane + ziarnistości:

• histamina

• proteazy

• hydrolazy

• proteoglikany

• cz. chemotaktyczne

▫ wytwarzane po pobudzeniu:

• mediatory lipidowe:

• prostaglandyny

• leukotrieny

• PAF

• Cytokiny:

• TNFα

• IL-4

• IL-5

• IL-6

• chemokiny (IL-8)

• IL-13

• GM-CSF

• TGF-β

▪ możliwe mechanizmy:

1. mostkowaie receptorów dla Fc przeciwciał

2. działanie lektyn bakteryjnych

3. pobudzanie receptorów dla C3a, C4, C5a

4. otwarcie kanałów wapniowych

5. fagocytoza bakterii

KOMÓRKI ŚRÓDBŁONKA

▪ odgrywają kluczową rolę w aktywacji i regulacji procesów krzepnięcia i zapalnych;

▪ uczestniczą aktywnie w zatrzymywaniu i przeprowadzaniu do tkanki zewnątrznaczyniowej właściwych krwiopochodnych komórek zapalnych poprzez ekspresję cząsteczek adhezyjnych

▪ wytwarzają niektóre czynniki krzepnięcia, substancje przeciwkrzepliwe (AT III, prostacyklinę), fibrynolityczne i lokalnie działające aminy katecholowe.

PŁYTKI KRWI

▪ ich aktywacja prowadzi do adhezji, agregacji, produkcji eikozanoidów i uruchomienia procesu krzepnięcia

▪ produkują i wydzielają czynniki biorące zarówno w aktywnym procesie zapalnym jak i procesach naprawczych:

- serotonina

- czynnik von Willebranda

- plazminogen

- fibrynogen

- PDF

- cząsteczki adhezyjne (integryny, selektyny).

GRANULOCYTY OBOJĘTNOCHŁONNE (neutrofile)

▪ zdolne do ruchu i fagocytozy, czyli procesu wchłaniania i trawienia obcych cząsteczek

▪ zawierają w ziarnistościach lizosomalnych enzymy lityczne za pomocą których mogą torować sobie drogę w tkankach oraz trawić zbite aktywnymi metabolitami tlenu drobnoustroje;

▪ pojawiają się jako pierwsze komórki krwiopochodne w ostrym zapaleniu

▪ produkują niektóre cytokiny prozapalne

▪ dzięki ekspresji cząsteczek adhezyjnych (selektyny i integryny) opuszczają nacz. krwionośne (ekstrawazacja) a dzięki receptorom chemokinowym poruszają się w tkankach;

GRANULOCYTY KWASOCHŁONNE

▪ posiadają mniejszą zdolność ruchu niż neutrofile;

▪ pojawiają się w tk. zapalnej później niż neutrofile;

▪ fagocytują głównie kompleksy immunologiczne; nie posiadają enzymów przeciwbakteryjnych

▪ produkują histaminazę i substancję neutralizującą SRS-A

MAKROFAGI

▪ komórki pochodzące z krwi (monocyty) o dużej zdolności do ruchu i fagocytozy, choć poruszają się wolniej niż neutrofile;

▪ odgrywają główną rolę w zejściowej fazie zapaleń ostrych, w zapaleniach podostrych i przewlekłych

▪ wyspecjalizowane komórki prezentujące antygeny zewnątrzkomórkowe limfocytom T_H w kontekście cząsteczek MHC klasy II

▪ produkują wiele substancji biorących aktywny udział w zapaleniu, m.in.: cytokiny (IL-1, INF-γ, TNF), enzymy proteolityczne, składowe dopełniacza.

KOMÓRKI NK

▪ NK, czyli natural killers to komórki podobne do dużych limfocytów zawierające ziarnistości

▪ są wyspecjalizowane w zabijaniu głównie na drodze apoptoz komórek nowotworowych lub zainfekowanych pasożytami wewnątrzkomórkowymi

▪ nie rozpoznają chorych komórek na drodze swoistej;

▪ w następstwie rozwiniętej odpowiedzi humoralnej mogą brać udział w ADCC

▪ po stymulacji IL-2, zmieniają się w aktywne komórki LAK (lymphokine activated killers).

LIMFOCYTY T_H

▪ odgrywają kluczową rolę w regulowaniu odpowiedzi immunologicznej (tak komórkowej, jak i humoralnej)

▪ produkują i wydzielają całą gamę cytokin regulujących proces zapalny.

LIMFOCYTY T_C

▪ działają jako komórki efektorowe w odpowiedzi komórkowej

▪ posiadają zdolność do rozpoznawania antygenów wewnątrzkomórkowych (w kontekście cząsteczek MHC klasy I)

▪ produkują pewne cytokiny biorące udział w rozwoju reakcji zapalnej

LIMFOCYTY B I KOMÓRKI PLAZMATYCZNE

▪ są to komórki odpowiedzialne za rozwój humoralnej odpowiedzi immunologicznej

▫ prezentują limfocytom T_H antygeny zewnątrzkomórkowe z cząsteczką MHC klasy II

▫ produkują i uwalniają przeciwciała o danej swoistości (komórki plazmatyczne).

▪ Czynniki humoralne - mediatory o działaniu lokalnym:

▫ histamina ^p komórki tuczne i bazofile

- ↑ przekrwienie zapalne

- ↑ przepuszczalność ściany żyłek

- chemotaksja eozynofilów

▫ serotonina ^p płytki krwi

- ↑ przekrwienie zapalne

- ↑ przepuszczalność ściany żyłek

▫ bradykinina tkanki

- ↑ przekrwienie zapalne

- ↑ przepuszczalność ściany żyłek

- wywołuje ból

▫ składowe dopełniacza osocze

- ↑ przepuszczalność ściany żyłek

- chemotaksja neutrofilów (C3a, C5a, C5b67)

▫ prostaglandyny* leukocyty, komórki endotelium, płytki krwi

- ↑ przekrwienie zapalne

- ↑ przepuszczalność ściany żyłek

- wywołują ból

- pobudzają granulocyty i limfocyty

▫ tromboksan A₂ płytki krwi

- ↑ agregacji płytek krwi

- ↑ skurcz naczyń

▫ prostacyklina* komórki endotelium

- ↓ agregacji płytek krwi

- ↓ skurcz naczyń

▫ leukotrieny* leukocyty

- ↑↑ przepuszczalność ściany żyłek

- ↑ skurcz naczyń

- chemotaksja

▫ czynnik aktywujący płytki (PAF) komórki tuczne, neutrofile, makrofagi

- ↑ przepuszczalność ściany żyłek

- ↑ przyleganie granulocytów do endotelium

- ↑ agregacji i degranulację płytek

▫ elastaza i kolagenaza granulocyty

- trawienie elastyny i koleganu

- aktywacja układu dopełniacza

▫ czynnik XII Hagemana osocze KKFD

- aktywacja układu kinin

- aktywacja układu krzepnięcia

- aktywacja fibrynolizy

- pośrednia aktywacja układu dopełniacza

▫ kalikreina osocze

- ↑ wydzielanie bradykininy

▪ Czynniki humoralne - cytokiny:

▫ IL-1, TNF-α, INF-γ makrofagi, limfocyty T

- aktywacja komórek śródbłonka (↑ ekspresja cząsteczek adhezyjnych)

- aktywacja makrofagów, granulocytów

- chemotaksja

- aktywują ogólnoustrojową reakcję ostrej fazy (gorączka, nasilony katabolizm białek mięśni, synteza białek ostrej fazy w wątrobie)

▪ Cząsteczki adhezyjne:

▫ Integryny ↔ Cząsteczki immunoglobulinopodobne

▫ Selektyny ↔ Glikoproteiny mucyno-podobne

OGÓLNOUSTROJOWE PRZEJAWY ZAPALENIA - BIAŁKA OSTREJ FAZY

▪ Białka których stężenie w przebiegu zapalenia zwiększa się o co najmniej 25% to pozytywne (+) BOF, a których się zmniejsza to negatywne (-) BOF

▪ (+) BOF:

▫ ceruloplazmina, C3 i C4 ↑ o 50%

▫ α₁-antychymotrypsyna (ACT), α₁-inhibitor proteaz (αPI), haptoglobina, fibrynogen - stężenie ↑ 2-5 razy

▫ białko C-reaktywne, składnik surowiczy amyloidu A (SSA) - stężenie ↑ do 1000 razy

▪ (-) BOF:

▫ albumina, transferyna, α₂-HS-glikoproteina.

▪ CRP, SAA i ACT to BOF I rzutu. Ich poziom w surowicy wzrasta już po 6-8h i osiąga maksimum po 24-48h, a po usunięciu bodźca szybko spada

▪ Pozostałe BOF to białka II rzutu, których poziom wzrasta po 24-48h, szczyt osiąga po 72-96h i obniża się stosunkowo wolno.

FUNKCJE NIEKTÓRYCH BIAŁEK OSTREJ FAZY

▪ CRP - łączy się z powierzchnią bakterii i martwych komórek aktywując klasyczną drogę dopełniacza

▪ αPI i ACT - osoczowe inhibitory proteinaz - usuwają proteinazy uwolnione miejscowo w tkankach

▪ Fibrynogen - zdolny do aglutynacji gronkowców i paciorkowców.

INJURY

Acute inflammation

Chronic inflammation

Mediators

Mediators

RESOLUTION

ABSCESS FORMATION

HEALING

Regeneration

Scarring

Persistent infection

Persistent toxins

Autoimmune diseases

---