Zależność między układem neuroendokrynowym a układem odpornościowym organizmu

§Modulujące oddziaływanie hormonów na procesy odpornościowe

§Wpływ cytokin na układ nerwowy i wewnątrzwydzielniczy

§Wpływ stanów stresowych na odporność organizmu

§Mechanizmy immunosupresujnego działania glikokortykoidów

Nośniki informacji i ich receptory w układach: nerwowym, hormonalnym i odpornościowym

Rola cytokin prozapalnych w uruchamianiu ogólnoustrojowych procesów adaptacyjnych

Hormony i neuropeptydy,

powstające w pobudzonych komórkach układu odpornościowego

Limfocyt T - PRL,GH,ACTH,EO,hCG,IGF1

Limfocyt B - ACTH, GH, EO, IGF-1

Makrofagi - ACTH, GH, EO, IGF-1, ANP, SP

Granulocyty i mastocyty - VIP, SOM

Dymorfizm płciowy układu odpornościowego

PRZYCZYNY NIEDOBORÓW ODPORNOŚCI: Niedobory odpornościowe powstają w wyniku braku lub niewłaściwej funkcji jednego lub więcej elementów układu odpornościowego

PODZIAŁ NIEDOBORÓW ODPORNOŚCI

*swoiste - odchylenia funkcji limfocytów T lub B

*nieswoiste - zaburzenia dotyczące składników dopełniacza lub fagocytozy, które zapewniają odporność nieswoistą

*pierwotne - zależne od wewnętrznych defektów komórek układu odpornościowego i są w większości uwarunkowane genetycznie

*wtórne - spowodowane czynnikami zewnętrznymi, takimi jak: leki, promieniowanie, niedożywienie, czy zakażenie. AIDS jest wtórnym niedoborem odporności, wynikającym z zakażenia wirusowego

PODZIAŁ PIERWOTNYCH NIEDOBORÓW ODPORNOŚCI, OPARTY NA TYPIE KOMÓREK DOTKNIĘTYCH WADĄ

§Niedobory zależne od limfocytów B

§Niedobory zależne od limfocytów T

§Niedobory zależne od komórek żernych

§Niedobory zależne od składników dopełniacza

§Złożone niedobory odporności

PIERWOTNE NIEDOBORY LIMFOCYTÓW B

§Zakres niedoborów limfocytów B
waha się od opóźnionego dojrzewania Ig, poprzez niedobory pojedynczych izotypów, do agammaglobulinemii sprzężonej z chromosomem X, gdy dotknięci schorzeniem chłopcy nie mają ani limfocytów B
ani Ig w surowicy

§Chorzy z defektami funkcji limfocytów B
mają nawracające zakażenia ropne, takie jak: zapalenie płuc, zapalenie ucha środkowego oraz zatok. Bez leczenia, mogą oni rozwinąć poważną obstrukcyjną chorobę płuc (rozstrzenie), gdyż nawracające zapalenia płuc niszczą elastyczność dróg oddechowych

ØAgammaglobulinemia sprzężona z chromosomem X

ØAgammaglobulinemia dziedziczona autosomalnie recesywnie

ØPospolity zmienny niedobór odporności

ØIzolowany niedobór IgA

ØNiedobór odporności z podwyższeniem IgM

ØNiedobór podklas IgG

ØPrzejściowa hipogammaglobulinemia niemowląt

Agammaglobulinemia sprzężona z chromosomem X (agammaglobulinemia Brutona)

§Choroba dotyczy chłopców i charakteryzuje się całkowitym brakiem przeciwciał oraz śladową obecnością limfocytów B w krążeniu (<1%).

§Dominują w niej nawracające zakażenia bakteryjne dróg oddechowych.

§Bez leczenia prowadzi do przewlekłego zapalenia zatok i zmian rozstrzeniowych oskrzeli. Najczęstszą przyczyną śmierci jest przewlekłe enterowirusowe zapalenie opon mózgowych i mózgu.

§Za chorobę odpowiada mutacja w genie Btk, kodującym kinazę tyrozynową należącą do rodziny cytoplazmatycznych kinaz Tec. Aktywność kinazy Btk wykryto w komórkach hematopoetycznych
z wyjątkiem limfocytów B. Kinaza ta jest potrzebna do wzrostu prekursorów limfocytów B i ich dojrzewania.

§Brak jest leczenia przyczynowego. Stosuje się terapię zastępczą polegającą na podawaniu przeciwciał.

Agammaglobulinemia dziedziczona autosomalnie recesywnie

§Obraz kliniczny identyczny jak w przypadku agammaglobulinemii Brutona

§Dziedziczenie ma charakter autosomalny

§U pacjentów wykryto różnego typu mutacje, np:

Øgenu µ dla łańcucha ciężkiego przeciwciał, leżącego na 14. chromosomie,

Øgenu α dla łańcucha ciężkiego przeciwciał,

Øbiałka adaptorowego limfocytów B - Blnk (B-linker adapter protein),
niezbędnego na etapie dojrzewania limfocytów z pro-B do pre-B

U pacjentów nie wykrywa się mutacji genu Btk

Pospolity zmienny niedobór odporności (Common Variable ImmunoDeficiency - CVID)

§Nazwą tą określa się grupę wrodzonych zaburzeń dojrzewania limfocytów B.

§Charakteryzuje ją brak komórek plazmatycznych w narządach limfatycznych, hipo- lub agammaglobulinemia i nawracające zakażenia układu oddechowego.

§We krwi zwykle obserwuje się znaczne obniżenie poziomu immunoglobulin wszystkich klas, aczkolwiek produkcja IgM bywa najmniej upośledzona.

§Węzły limfatyczne przejawiają charakterystyczną hiperplazję.

§Od agammaglobulinemii sprzężonej z płcią, CVID odróżnia autosomalny sposób dziedziczenia oraz ujawnianie się pierwszych objawów choroby w późniejszych latach życia.

§U około 10% chorych na CVID występują choroby autoimmunizacyjne.
W zespole tym wyższe jest też ryzyko wystąpienia chłoniaków i nowotworów przewodu pokarmowego.

§Brak jest leczenia przyczynowego, chorzy z CVID wymagają podawania immunoglobulin.

Izolowany niedobór IgA

§Najczęstszy wrodzony niedobór odporności, występuje
z częstością 1 na 600 urodzeń w Europie i USA.

§Rozpoznaje się go wówczas, gdy stężenie IgA w surowicy jest mniejsze niż 0,05 g/l (norma - 2 g/l). Stężenie przeciwciał innych klas pozostaje prawidłowe.

§Objawami są nawracające bakteryjne zakażenia dróg oddechowych.

§Obecnie CVID i izolowany niedobór IgA uważa się za dwie różne postacie tej samej choroby, o nie wyjaśnionym dotychczas podłożu genetycznym.

Niedobór odporności związany z chromosomem X ze zwiększonym stężeniem IgM (HIGM)

§Charakteryzuje się bardzo niskim poziomem IgA oraz IgG,
przy zwiększonym lub normalnym poziomie IgM oraz normalnym poziomie limfocytów B.

§W zespole tym dominuje zapalenie płuc powodowane przez Pneumocystis carinii, zakażenie Cryptosporidium parvum.
Częste są ponadto choroby wątroby.

§Za chorobę odpowiedzialna jest mutacja genu kodującego ligand
dla CD40 (CD154). Cząsteczka ta jest obecna na aktywowanych limfocytach T. Wiąże się ona z CD40 na limfocytach B, przekazując sygnał niezbędny do zmiany izotypu wytwarzanych przeciwciał z IgM na IgG, IgA lub IgE. Brak tego receptora powoduje zatrzymanie limfocytów B na etapie syntezy IgM. Brak również ośrodków rozmnażania w węzłach chłonnych.

§Leczenie polega na podawaniu przeciwciał.

Niedobory podklas IgG

§Najczęściej są to niedobory asymptomatyczne

§U dzieci najczęściej występuje niedobór IgG2,
a u dorosłych IgG3. Izolowany niedobór IgG1 wykrywa się niezwykle rzadko.

§Niedobór IgG2 jest związany ze słabszą odpowiedzią
na antygeny polisacharydowe - składnik otoczki wielu bakterii. U niektórych pacjentów nie musi temu towarzyszyć zmniejszona podatność na zakażenia bakteriami - rolę IgG2 mogą przejąć IgG1.

PIERWOTNE NIEDOBORY LIMFOCYTÓW T

Chorzy nie posiadający limfocytów T lub z upośledzoną funkcją tych komórek są szczególnie podatni na zakażenia oportunistyczne. Prawidłowa funkcja ludzkich limfocytów B jest uzależniona od limfocytów T, toteż niedobory tych ostatnich prowadzą również do zaburzeń odporności humoralnej. W wyniku niedoborów limfocytów T dochodzi do złożonych zaburzeń odpowiedzi zarówno komórkowej jak i humoralnej.

Brak grasicy - Zespół DiGeorge`a; zaburzenia w embriogenezie grasicy

Defekt komórki macierzystej - SCID; 50% chorych ma defekt łańcucha γ wchodzącego w skład wielu receptorów dla cytokin, łącznie z IL-2R

Śmierć tymocytów - SCID; 25% chorych wykazuje niedobory enzymu dezaminazy adenozynowej lub niedobory fosforylazy nukleozydów purynowych; toksyczność spowodowana zwiększeniem metabolitów puryn, hamujących syntezę DNA

ØZespół DiGeorge'a (§Wrodzony defekt narządów pochodzących z 3 i 4 kieszonki gardłowej (grasicy i przytarczyc); 6 tydzień życia płodowego. §Dzieci urodzone z zespołem DiGeorge'a mają deformację części twarzowej czaszki, wady serca i dużych naczyń oraz brak lub niedorozwój grasicy i przytarczyc.

§Przyczyną niedoboru są głównie delecje fragmentu chromosomu 22. Jednym z genów odpowiedzialnych
za niedobór jest gen TbX1, kodujący czynnik transkrypcyjny. §Tylko u 20% chorych występuje zmniejszona liczba i/lub aktywność limfocytów T. Z czasem u chorych pojawiają się limfocyty T i dochodzi do korekcji niedoboru wskutek ektopowego rozwoju grasicy.)

ØZespół Wiskotta-Aldricha (§Zespół dziedziczy się z płcią. §Charakterystyczny objaw to skaza krwotoczna. Pierwsze objawy - zazwyczaj krwawe biegunki i wybroczyny skórne. W późniejszych latach obserwuje się choroby autoimmunizacyjne oraz nowotwory (głównie chłoniaki). Ponadto ma miejsce niedobór płytek krwi. Upośledzona jest odporność komórkowa (zmiany ropne i zakażenia oportunistyczne). §U chorych występują defekty limfocytów T (zaburzenia w strukturze cytoszkieletu) i nieprawidłowe stężenie Ig. §Molekularną przyczyną jest mutacja białka WASP (Wiskott-Aldrich syndrome protein), którego wybiórczą ekspresję obserwuje się w limfocytach i megakariocytach. §W makrofagach i komórkach dendrytycznych z mutacją w WASP obserwuje się upośledzoną zdolność do polaryzacji oraz upośledzoną ruchliwość. Makrofagi mają również upośledzoną fagocytozę przez receptor FcγR. )

ØDziedziczna ataksja teleangiektazja (§Choroba dziedziczona autosomalnie recesywnie. §Charakterystyczne cechy to: Øobjawy neurologiczne (ataksja - chwiejny chód), teleangiektazje - rozszerzone obwodowe naczynia krwionośne na skórze i gałkach ocznych, hipogonadyzm, zwiększona częstość występowania nowotworów. §U chorych występuje niedobór limfocytów T i zmniejszone stężenie przeciwciał. Jedną z przyczyn niedoboru jest pęknięcie chromosomów 7 i 14. w obrębie genów dla TCR i łańcuchów ciężkich Ig. Prowadzi ono do defektu mechanizmów naprawy DNA)

ØCiężkie złożone niedobory immunologiczne - (§Stanowi grupę uwarunkowanych genetycznie schorzeń o odmiennej patogenezie, ale o podobnym obrazie klinicznym, który wynika z braku czynności zarówno limfocytów T, jak i B; §Objawy SCID pojawiają się zwykle w czasie pierwszych 6 miesięcy życia; §Często pierwszym objawem jest przewlekłe zakażenie błon śluzowych grzybami Candida. W dalszej kolejności dochodzi do uporczywych biegunek i zapaleń płuc Bez próby korekcji niedoboru, dzieci chore na SCID umierają zazwyczaj w pierwszym roku życia

)

ØNiedobór fosforylazy nukleozydów purynowych (§Zespół dziedziczony jest autosomalnie recesywnie §Spowodowany jest defektem w genie kodującym fosforylazę nukleozydów purynowych (PNP), leżącym na chromosomie 14 §Przy braku tego enzymu dochodzi do gromadzenia się toksycznych metabolitów, deoksyguanozyny i deoksyGTP §Limfocyty T są bardziej wrażliwe na akumulację tych związków w porównaniu do limfocytów B, dlatego niedobór ma łagodniejszy charakter niż niedobór innego enzymu uczestniczącego w metabolizmie puryn - deaminazy adenozynowej §U chorych dominują nawracające zakażenia wirusowe)

ØNiedobór cząsteczek MHC klasy II (§Bardzo rzadka, dziedziczona autosomalnie recesywnie postać SCID. §Charakteryzuje się brakiem lub niewielką liczbą cząstek MHC klasy II na powierzchni makrofagów, limfocytów B, komórek dendrytycznych (stąd wcześniej używana nazwa - zespół „nagich” limfocytów).

Niedobór odporności związany z niedoborem cząsteczek MHC klasy I (Bardzo rzadki niedobór odporności Typowe objawy to nawracające zakażenia bakteryjne i zmiany ziarninujące w skórze ze skłonnością do martwicy. Jego przyczyną jest mutacja białek transportujących TAP1 i TAP2 (transporters associated with antigen processing). Białka te dostarczają peptydy antygenowe do siateczki śródplazmatycznej, gdzie dochodzi do ich wiązania w rowku łańcucha α cząsteczki MHC klasy I. Przy braku peptydu cząsteczka MHC ulega degradacji w cytplazmie.)

Przeciwciała poliklonalne i monoklonalne

2. Produkcja przeciwciał poliklonalnych •przygotowanie antygenu •wybór zwierząt do immunizacji •podawanie antygenu zwierzętom immunizowanym •kontrola przebiegu reakcji immunologicznej •ocena uzyskanych przeciwciał; ich miano i swoistość

3. Produkcja przeciwciał monoklonalnych

4. Zastosowanie przeciwciał monoklonalnych

Przeciwciała poliklonalne Mieszanina cząsteczek przeciwciał wytworzonych przez kilka klonów komórek. Wiążą one różne części antygenu z różnym powinowactwem

Przeciwciała monoklonalne Są wytwarzane przez pojedynczy klon komórek, tzn. komórki siostrzane. Wszystkie cząsteczki tych przeciwciał są identyczne i wiążą się z tym samym miejscem antygenu z jednakowym powinowactwem.

HAPTENY - cząsteczki które nie są immunogenne, chociaż mają właściwości antygenowe

Do haptenów należą: §hormony peptydowe, §hormony sterydowe, §niektóre leki (np. penicylina, aspiryna, sulfonoamidy), §sacharydy wchodzące w skład antygenów somatycznych pałeczek Gram (-).HAPTENY MOGĄ STAĆ SIĘ IMMUNOGENNE PO ZWIĄZANIU Z BIAŁKIEM - NOŚNIKIEM

Kryteria oceny jakości przeciwciał monoklonalnych: §Wysokie miano §Duża swoistość (mała krzyżowa reaktywność z analogami antygenu) §Maksymalna czułość (wysoka stała powinowactwa) §Maksymalna stromość krzywej rozcieńczeń surowicy odpornościowej §Najlepsza liniowość krzywej wzorcowej log-logitowej (współczynnik regresji w zakresie 0,8-1,2) §Mała wrażliwość na nieswoiste hamowanie wiązania antygenu przez czynniki zawarte w surowicy krwi lub w wyciągach tkankowych

Zastosowanie przeciwciał monoklonalnych §Wykrywanie i określanie stężenia hormonów, enzymów i leków w testach RIA i ELISA §Oczyszczanie czynników i hormonów

§Diagnostyka i lokalizacja nowotworów (ognisk pierwotnych i przerzutów) §Leczenie nowotworów §Prognozowanie w chorobie nowotworowej §Immunosupresja (np. przeciwciał przeciw limfocytom T, IL-2 lub jej receptorowi) •U pacjentów z przeszczepem allogenicznym •U pacjentów z chorobą autoimmunizacyjną §Wykrywanie antygenów HLA podczas doboru dawców przeszczepów §Wykrywanie antygenów mikroorganizmów w czssie diagnostyki chorób zakaźnych §Zmniejszenie infekcyjności mikroorganizmów §Neutralizacja toksyn §Regulacja odpowiedzi immunologicznej (np. przeciwciała antyidiotypowe)

Reakcje krzyżowe (§Reakcje krzyżowe wykorzystywane są w diagnostyce, np. kiły. §

§Reakcje krzyżowe wykorzystywane są w szczepionkach. Szczepienie wirusem krowianki (E. Jenner) lub wirusem vaccinia chroni przed zachorowaniem na ospę, którą wywołuje wirus variola §Reakcje krzyżowe uczestniczą w reakcjach autoimmunologicznych - jeśli zdarzy się, że antygeny bakteryjne lub wirusowe mają podobne epitopy do białek organizmu - zjawisko molekularnej mimikry.)

Układ odpornościowy, a choroby nowotworowe

§Proces nowotworowy a zmiany mutacyjne w proto-onkogenach i genach supresorowych §Główne etapy w rozwoju nowotworu §Wykorzystanie markerów nowotworowych w diagnostyce §Mechanizmy odpowiedzi immunologicznej przeciw komórkom nowotworowym §Metody stosowane w immunoterapii nowotworów

Proces nowotworowy - Utrwalona genetycznie zmiana komórki somatycznej, w wyniku której komórka ta staje się niepodatna na mechanizmy regulujące procesy wzrostu i różnicowania

Protoonkogeny - Geny pierwotne genu nowotworowego, prekursorowego dla genu transformującego c-onc

Protoonkogeny prawidłowo funkcjonują tylko wówczas, gdy: Øich produkty białkowe są syntezowane w prawidłowych ilościach, Øw ściśle określonych okresach, Øposiadają nie zmienioną strukturę.

§Biologiczne skutki genów c-onc realizują się w zwiększonej aktywności proliferacyjnej komórek.

Markery nowotworowe

•Markery nowotworowe są to substancje, których obecność lub zwiększone stężenie można wiązać z rozwojem choroby nowotworowej.

•Mogą one być wydzielane przez komórki nowotworowe do płynów ustrojowych, pozostawać związane na powierzchni komórek lub uwalniane z komórek prawidłowych w reakcji na proces rozrostowy.

•W diagnostyce laboratoryjnej są wykorzystywane głównie markery wydzielane przez komórki nowotworowe.
•Oznaczona wartość danego markera jest cechą osobniczo zmienną i zależy od wielu czynników, dlatego nie można jednoznacznie powiedzieć, że dana osoba choruje na nowotwór biorąc pod uwagę jednokrotne oznaczenie, w którym miano danego markera jest powyżej normy.
•Bardziej istotne są zmiany miana danego markera w czasie. Systematyczny, ciągły przyrost świadczy najprawdopodobniej o rozroście masy nowotworowej. Więcej komórek nowotworowych „produkuje” coraz to więcej odpowiedniego antygenu.
•Nagły skok z poziomu normalnego, do wysokich wartości przekraczających ustalone normy, niekoniecznie świadczy o procesie nowotworowym, a wręcz może sugerować ostry proces zapalny danego narządu, z którego te markery są uwalniane.

Najważniejsze mechanizmy immunologiczne przeciwstawiające się rozwojowi nowotworu §Aktywność komórek NK, §Cytotoksyczność limfocytów Tc, §Aktywność cytokin wydzielanych przez limfocyty T,

§Fagocytoza pobudzonych makrofagów i neutrofilów, §Aktywność cytokin wydzielanych przez makrofagi §Cytoktoksyczność komórkowa zależna od przeciwciał, §Cytotoksyczność przeciwciał zależna od dopełniacza

FORMY IMMUNOTERAPII NOWOTWORÓW

METDY SWOISTE ØPodawanie zmodyfikowanych komórek nowotworowych lub ich antygenów w formie szczepionek ØImmunoterapia bierna przeciwciałami ØTerapia adoptywna limfocytami (np. TIL)

METODY NIESWOISTE ØPodawanie preparatów immunostymulujących ØTerapia cytokinami ØTerapia adoptywna komórkami (np. LAK, monocytami)

Kluczowe zjawiska transformacji nowotworowej

W genomie człowieka, w całym DNA znajduje się około 100 dotychczas poznanych genów, nazwanych protoonkogenami, które mogą uczestniczyć
w procesie rakowacenia komórki.

W normalnych warunkach, nienaruszone protoonkogeny są naturalną częścią genomu i biorą udział w kontroli wzrostu lub różnicowania komórkowego.

Mutacje zmieniające protoonkogeny w aktywne onkogeny, wywoływane są czynnikami środkowiskowymi: fizycznymi, chemicznymi mutagenami endogennymi lub pewnymi wirusami i są to zazwyczaj mutacje dominujące.

Pewne mutacje kancerogenne polegają na wyłączeniu tzw. genów supresorowych, przy czym są to mutacje recesywne.

Wiele wirusów, których materiałem genetycznym jest DNA oraz pewne retrowirusy posiadające RNA również zawierają onkogeny, zdolne
do transformowania komórki w wyniku infekcji.

Do przekształcenia normalnej komórki w nowotworową wymagane jest zazwyczaj współdziałanie onkogenów np. przy powstaniu raka jelita grubego ma miejsce współdziałanie 5-8 aktywowanych onkogenów
i/lub genów blokujących nowotwory.

Prawidłowo, powinna włączyć się programowana śmierć komórki - apoptoza, jednak geny regulujące apoptozę również ulegają mutacjom,
np. gen p53, należący do genów supresorowych raka. Ponad 50% nowotworów ludzkich posiada zmutowany gen p53.

Każdy nowotwór ma indywidualne, odmienne antygeny.

O potencjale genotoksycznym kancerogenu decyduje jego budowa chemiczna, właściwości i aktywacja metaboliczna w organizmie.

Jeżeli nie zadziałają mechanizmy zniszczenia, nowotwór złośliwieje.

Poznano szereg strategii „ucieczki” nowotworów przed zniszczeniem immunologicznym, jak np. dla nowotworów pochodzenia wirusowego.

Immunoterapia cytokinami

Cytokiny są użyteczne w immunoterapii nowotworów dzięki następującym właściwościom:

ØBezpośredni efekt cytotoksyczny cytokin w stosunku do komórek nowotworowych (np. TNF-α) ØWpływ na kinetykę migracji limfocytów w organizmie (np.TNF, IL-1, IFN-γ) ØZwiększanie wrażliwości komórek nowotworowych na efekt cytotoksyczny (IFN-γ, TNF-α) ØHamowanie proliferacji komórek (interferony) ØEfekt aktywujący komórki układu odpornościowego, np. komórki NK (IL-2, IL-12, -15, -18, interferony) ØUłatwianie prezentacji antygenów nowotworowych (GM-CSF, IL-4, IFN-γ)

Rodzaje terapii genowych testowane obecnie u pacjentów z nowotworami

Terapia za pomocą antysensów

- Blokowanie syntezy białek kodowanych przez uszkodzone geny

Chemioprotekcja

- Wprowadzenie do normalnych komórek białek, które chronią komórkę przed działaniem chemioterapeutyków

Immunoterapia - Zwiększenie zdolności układu odpornościowego do obrony przed nowotworem

Terapia prolekowa - Terapia genami samobójczymi - Uwrażliwienie komórek nowotworowych na określone leki

Terapia za pomocą genów supresorowych - Zastąpienie uszkodzonych lub utraconych genów blokujących rozwój nowotworu przez ich prawidłowe kopie

Terapia z wykorzystaniem genów kodujących przeciwciała - Rozpoznawanie białek obecnych w komórkach nowotworowych

Terapia przez zahamowanie ekspresji onkogenów - Wyłączenie genów, które sprzyjają nie kontrolowanemu wzrostowi i rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych

Mechanizm reakcji alergicznych,

Rola limfocytów Th2 Limfocyty Th2 kierują funkcjami komórek efektorowych reakcji alergicznej (limfocytami B wytwarzającymi przeciwciała, komórkami tucznymi/bazofilami i eozynoofilami)

Dojrzewają z Th0 pod wpływem IL-4 (aktywacja czynnika transkrypcyjnego STAT6). IL-4 oprócz wpływu na Th2 reguluje wytwarzanie IgE, migrację eozynofili do tkanek i wpływa na komórki tuczne. Wytwarzają niezbędne do zajścia reakcji alergicznej cytokiny: Il-4, IL-5, IL-10 i IL-13

Rola limfocytów B- wytwarzanie IgE Występują w surowicy w ilości do 450 ng/ml, czas trwania 2-3 dni Łączą się z receptorami FCεRI na komórkach tucznych i bazofilach powodując po związaniu antygenu degranulację tych komórek

Receptory dla IgE: FCεRI receptor o dużym powinowactwie do IgE, uczestniczy bezpośrednio w reakcjach alergicznych. 2-3*10⁵ rec w komórce. Występują głównie na komórkach tucznych i bazofilach, ale też na komórkach Largenhansa, eozynofilach i monocytach. Jest tetramerem zbudowanym z łańcuchów α i β oraz dimeru łańcuchów γ, czasem jako trimer bez αγ2. łańcuch α odpowiedzialny jest za wiązanie IgE, łańcuchy β i γ warunkują prawidłowość i stabilność struktury receptora oraz zdolność przekazywania sygnału do wnętrza komórki

FCεRII - receptory uczestniczące w niszczeniu pasożytów przez eozynofile (w mechanizmie ADCC) oraz pełnią role w regulacji syntezy IgE. Modulująco na wytwarzanie IgE wpływa też wolna, krążąca w surowicy forma receptora.

Mac-2 na komórkach tucznych, makrofagach i neutrofilach. Też może występować w formie wolnej ...inne ,np. FcγRII i FcγRII o mniejszym powinowactwie do IgE

Regulacja wytwarzania IgE Regulacja pozytywna Aktywacja limfocytu B- czasowe wytwarzanie IgM i przełączenie na IgE. Limocyt B musi jednak dostać 2 sygnały. Pierwszy to związanie odpowiedniego antygenu (przez BCR) prezentowanego przez APC, drugi to IL-4 lub IL-13 wytwarzane przez Th2 lub komórkę tuczną (IL-4) powodujące powstanie w limfocycie B czynnika STAT6. Niezbędna jest też interakcja CD40/CD40L. Dochodzi do aktywacji genów i syntezy IgE. Najważniejszy jest limfocyt Th2 aktywowany w węźle przez limfocyt B lub komórkę dendrytyczną, które prezentują antygen związany z IgE dzięki obecności na nich receptorów FCεRIIa. Proces przełączania klas może być też przeprowadzany przez bazofile, dzięki wytwarzaniu przez nie IL-4 oraz obecności CD40L.

Proliferacja i przekształcenie limfocytów IgE+ w komórki plazmatyczne- w procesach tych uczestniczą IgE powierzchniowe oraz CD21 zdolna do wiązania FCεRII. FCεRII może być uwalniany w procesie autoproteolizy z powierzchni komórek (limfocytów B, komórek Largenhansa, eozynofilów). Wlaśnie rozpuszczalna forma sFCεRII nasila proliferację limfocytów B i produkcję Ige oraz chroni limfocyt B przed apoptozą

Ostatnie etapy regulują cytokiny, IL-5, IL-6.

Regulacja negatywna Czynniki ograniczające aktywację i dojrzewanie limfocytów B i hamujące wytwarzanie IgE: IFN-gamma, TGF-beta, IL-12 oraz duże stężenia IgE poprzez: Hamowanie uwalniania sFCεRII Blokowanie wiązania sFCεRII z limfocytem B Hamowanie wydzielania IggE przez limfocyt B

Udział komórek tucznych i bazofilów

Komórki tuczne Oprócz reakcji alergicznych biorą też udział w odpowiedzi przeciw pasożytom, angiogenezie, przebudowie tkanek i odporności nieswoistej Mają na powierzchni receptor typu Toll- pobudzaja je produkty bakteryjne i wirusy. Ich degranulację powodują też chemokiny W ziarnach mają mediatory procesów zapalnych 2 subpopulacje: MC_T- mają tryptazę, nie mają chymazy i MC_TC - mają tryptazę, chymazę, proteazę podobną do katepsyny G i karboksypeptydazę

Bazofile komórki gł. krążące we krwi tak jak tuczne mają receptor FCεRI i ziarna wydzielnicze żyją krótko, parę dni, reagują wolniej na bodźce prowadzące do degranulacji, ale są bardziej wrażliwe

Aktywacja komórek tucznych i bazofilów

Naturalny sposób to związanie antygenu przez receptor FCεRI na błonie komórki. W wiązaniu bierze udział podjednostka α natomiast β i γ biorą udział w przekazywaniu sygnału w głąb komórki (β głównie wzmacnia).

Mogą być również aktywowane z pominięciem mechanizmów immunologicznych (niezależnie od udziału alergenu)- pod wpływem np. anafilatoksyn i chemokin

Anafilatoksyny (C3a, C4a, C5a)- polipeptydy ok. 10 kDa powstałe w wyniku aktywacji dopełniacza mające receptory na komórkach tucznych, neutrofilach, makrofagach i monocytach. Powodują degranulacje komórek tucznych, zwiększenie adherencji i chemotaksji neutrofilów, chemotaksję eozynofilów i bazofilów.

Czynniki wytwarzane przez komórki tuczne i bazofile

mediatory preformowane (magazynowane w ziarnach)- aminy biogenne.

Histamina- ok. 10% zaw. ziaren. Może być uwalniana w wyniku reakcji immunologicznej oraz czynników nieswoistych. Ma 3 receptory na komórkach (H1, H2 i H3). H1-miejscowe działanie prozapalne, H2- tez rola w reakcji alergicznej. Histamina powoduje zwiększenie przepuszczalności naczyń, skurcz mięśni gładkich w drzewie oskrzelowym, podrażnienie zakończen nerwów czuciowych, nasila wydzielanie innych mediatorów, np. prostaglandyn, włącza w procesy zapalneinne komórki działając na nie chemotaktycznie. Ponadto dzięki jej receptorom na komórkach układu immunologicznego wzmaga aktywność limfocytów Th1 (rec H1), a hamuje Th2 (rec H2), pobudza aktywność NK, a hamuje cytotoksyczność Tc

Proteoglikany- 2 grupy w ziarnach komórek tucznych: zawierające heparynę (25% ziaren w tych komórkach CMC, właściwości antykoagulacyjne, tworzenie rusztowania dla innych mediatorów) i zawierające siarczan chondroityny (komórki MMC). W bazofilach tylko siarczan chondroityny. Hamują interakcję składników dopełniacza w drodze alternatywnej, regulują proces obrzmienia ziaren i prędkość uwalniania mediatorów z ziaren po aktywacji komórek tucznych

Naturalne proteazy serynowe (tryptaza, chymaza, karboksypeptydaza A i B) i kwaśne hydrolazy (arylosulfataza A, beta-glukoronidaza, beta-heksoaminidaza, beta-galaktozydaza)

Czynnki chemotaktyczne

Białko kryształów Charcota-Leydena)- w bazofilach

TNF i IL-4

mediatory generowane (powstające w wyniku określonego bodźca)-pochodne kwasu arachidonowego

Prostaglandyny- cykliczne nadtlenki kwasu arachidonowego powstające w wyniku działania cyklooksygenazy. Najważniejsza to PGD₂ -rozszerzenie naczyń, skurcz oskrzeli we wczesnej fazie reakcji alergicznej, hamowanie agregacji płytek, czynnik chemokinetyczny dla neutrofilów. Wytwarzane głównie przez komórki tuczne

Leukotrieny- powstają w komórkach tucznych, bazofilach i innych leukocytach. Chemotaksja, adherencja leukocytów do komórek śródbłonka, wzmagająkurczliwość mięśni gładkich, nasilają przepuszczalność żyłek przedwłosowatych- wydzielenie śluzu w odpowiedzi na alergeny wziewne, zwężenie oskrzeli.

PAF- pochodna fosfatydylocholiny błony komórkowej. Wpływ na agregację trombocytów i stymulacja wydzielania przez nie mediatorów, skurcz oskrzeli, wzrost przepuszczalności naczyń, działanie chemotaktyczne i aktywujące na neutrofile, monocyty i eozynofile

cytokiny - TNF i IL-4 w komórkach tucznych i bazofilach, IL-5 i IL-6 w komórkach tucznych

Udział eozynofilów

Powstają w szpiku. W ich proliferacji i różnicowaniu uczestniczą GM-CSF, IL-3 i IL-5.IL-5 poza tym wzmaga ich funkcje i przedłuża żywotność eozynofilów. Po 3-8 godzinach z krwi przechodzą do tkanek. 2 rodzaje- lekkie (aktywowane) i typowe (spoczynkowe). Aktywowane mają mniej ziaren, wakuolę, większy metabolizm tlenowy, większą aktywność fosfatazy kwaśnej w ziarnach, nasiloną zdolność wydzielania białka ECP, zwiększone wytwarzanie LTC4 i PAF, większą ekspresje receptorów FcgammaR, CR1, CR3, FcepsilonRII, bardziej nasiloną zdolność chemotaksji, zwięj\kszoną aktywność cytotoksyczną.

Aktywność wydzielnicza eozynofilów

główne białko zasadowe (MBP). 12kDa proteina o silnych właściwościach cytotoksycznych wobec komórek ssakówi niższych organizmów (larw przywr, i innych pasożytów), powoduje pośrednio skurcz oskrzeli.

Peroksydaza eozynofilowa (EPO). Uczestniczy w zabijaniu wirusów, bakterii i komórek nowotworowych, indukuje czasami degranulacje komórek tucznych.

Białko kationowe eozynofilów (ECP). 18-21kDa. Silna aktywność cytotoksyczna (wobec larw przywr), właściwość prokoagulacyjna, hamowanie proliferacji limfocytów T, indukcja uwalniania histaminy z bazofilów

Neurotoksyna eozynofilowa (EDN)18 kDa. Toksyczny wpływ na tkanke nerwową, toksyczność wobec niektórych pasożytów, hamowanie proliferacji limfocytów T, aktywność rybonukleazy

Inne mediatory- LTC4, PAF

Rola eozynofilów w zakażeniach pasożytniczych Dzięki obecności na ich powierzchni receptorów FCεRII i I komórki mogą uczestniczyć w reakcji ADCC z udziałem IgE opłaszczających pasożyty. Odpowiedzi przeciw pasożytom towarzyszą zawsze przeciwciała IgE i i komórki tuczne

Udział eozynofilów w reakcjach alergicznych Jeżeli jest niewielkie narażenmie na alergen to chemotaksja eozynofilów w miejsce reakcji zapalnej jest korzystne (mogą fagocytować kompleksy immunologiczne, inaktywować histaminę i leukotrieny). W razie masywnego i długotrwałego narażenia na alergen eozynofile współuczestniczą w procesie destrukcji tkanek (np. przez MBP, ECP).

Przebieg reakcji alergicznej a) reakcje natychmiastowe (anafilaktyczne) -

Zachodzą po chwili od kontaktu z alergenem i ustępuje w ciągu godziny Biorą w nich udział mediatory uwalniane z komórek tucznych i bazofilów (głównie histamina) Dotyczą najczęściej układu krążenia, oddechowego, pokarmowego i skóry W łagodnej postaci- świąd, pokrzywka. W najcięższej postaci dochodzi do niewydolności krążeniowo-oddechowej (wstrząs anafilaktyczny), mogący prowadzić do zgonu. Degranulacja komórek tucznych i bazofilów może być związana z połączeniem alergenów z IgE w błonie, lub w wyniku aktywacji tych komórek przez składniki dopełniacza o charakterze anafilatoksyn- C3a i C5a. Reakcje bez udziału reakcji antygenu z przeciwciałem nazywane są reakcjami anafilaktoidalne.

b) reakcje późne (LPR- late phase reaction)

Zachodzi w razie ciągłego lub częstego narażenia na alergen prowadząc do przewlekłego stanu zapalnego i nieodwracalnego uszkodzenia tkanek, utrwalając np. astmę Pierwotnym podłożem LPR jest reakcja alergenu ze swoistymi IgE na komórkach tucznych. Jej nasilenie jest proporcjonalne do reakcji w fazie natychmiastowej. Za jej wystąpienie odpowiadają leukotrieny wydzielane przez komórki tuczne, PAF oraz TNF, IL-1, IL-4, a także chemokiny (np. eotaksyna). Związki te przyciągają bazofile, neutrofile, eozynofile i limfocyty z krwi do tkanek i powodują ich aktywację. Inne objawy kliniczne inne niż w reakcji natychmiastowej (zatkanie nosa zamiast kichania i obfitej wydzieliny, nasilona duszność, obejmuje niższe piętra dróg oddechowych Skuteczne leczenie kortykosteroidami, leki przeciwhistaminowe małoskuteczne

Nadwrażliwość typu II- reakcje cytotoksyczne

Główną rolę odgrywają w niej tak jak w typie II przeciwciała, przede wszystkim IgG i IgM. Zachodzi dość szybko. Uszkodzenie narządów i tkanek związane jest z zabiciem komórek obcych lub mających na powierzchni nowe antygeny. Do tej grupy nadwrażliwości zalicza się reakcje: Cytotoksyczność komórkowa zależna od przeciwciał Cytotoksyczność przeciwciał z udziałem dopełniacza Cytotoksyczność limfocytów Tc Cytotoksyczność komórek NK i makrofagów

reakcje potransfuzyjne- po przetoczeniu krwi niezgodnej w zakresie układu ABO. Dochodzi do niszczenia przetaczanych erytrocytów z udziałem przeciwciał i dopełniacza, a także makrofagów (komórki żerne wątroby i śledziony). Może dojść do bólów w lędźwiach, spadku ciśnienia, krwiomoczu, niewydolności nerek i żółtaczki.

Konflikt serologiczny matczyno-płodowy- gdy matka ma Rh- a płód Rh+. Erytrocyty płodu niszczone są przez matczyne przeciwciała klasy IgG, przedostające się do krwi płodu przez łożysko. Odpowiedź na antygen D wynika z przedostania się krwi płodu do krwi matki. Przy następnej ciąży, jeśli płód dziedziczy Rh+ jego erytrocyty niszczone są w reakcjach immunologicznych. Powoduje to niedokrwistość, żółtaczka,powiększenie śledziony i wątroby.

Cytopienie polekowe- powodowane przez niektóre leki, ich metabolity i zanieczyszczenia mogą osadzać się na krwinkach lub łączyć z białkami na błonie komórkowej (nośnikami mogą być białkowe cząsteczki z rozpadłych podczas choroby komórek. Albo lek wiąże się z błoną a przyłączające się do niego przeciwciało i dopełniacz niszczą komórkę, albo kompleks lek-przeciwciało absorbowany na powierzchni komórki aktywuje dopełniacz co prowadzi do jej zabicia. Efekt cytotoksyczny może dotyczyć erytrocytów, neutrofilów, trombocytów.

Nadwrażliwość typu III-reakcje z udziałem kompleksów immunologicznych kompleks immunologiczny to cząsteczka składająca się z antygenu(ów), połączonych z nimi przeciwciał i ewentualnie składników dopełniacza. W pewnych warunkach mogą one osadzać się w tkankach i inicjować miejscowe procesy zapalne.

Czynniki wpływające na odkładanie się kompleksów w tkankach:

Wielkość kompleksów immunologicznych- małe, średnie i duże. Małe jak przewaga antygenu, krążą we krwi i są usuwane w wątrobie i nerce przy udziale erytrocytów jako transporterów. Duże gdy mało antygenów, a dużo swoistych przeciwciał, eliminowane przez komórki żerne śledziony i wątroby. Średnie łatwo precypitują w tkankach i mają największe działanie patogenne.

Powinowactwo i klasa (podklasa) przeciwciał- przeciwciała o dużym powinowactwie tworzą z antygenami duże agregaty (nieszkodliwe). Przeciwciała mocno aktywujące dopełniacz (IgG1, IgG3) mają duże znaczenie w destrukcji tkanek.

Dopełniacz- rola zarówno korzystna (ułatwia wychwytywania w wątrobie) jak i niekorzystna (w połączeniu z kompleksami znajdującymi się już w tkankach nasilają stan zapalny)

Miejscowe warunki mikrokrążenia - tam gdzie zaburzony przepływ krwi i wyższe ciśnienie osadzanie kompleksów łatwiejsze, też tam gdzie stan zapalny i zwiększona przepuszczalność naczyń.

Specyfika tkanki-

Odkładanie się kompleksów immunologicznych w tkankach jest wstępem do procesu zapalnego (kompleks-dopełniacz-działanie anafilatoksyn i czynników chemotaktycznych-działalność neutrofilów, bazofilów i trombocytów- rozplem fibroblastów i komórek żernych-ewentualne zmiany nieodwracalne).

Nadwrażliwość typu IV- reakcje z dominacją odpowiedzi typu komórkowego (nadwrażliwość typu późnego- DTH)

Reakcje wynikają z pierwotnego zaangażowania w reakcji na antygen limfocytów T (działania wydzielanych przez nie cytokin aktywujących miejscowo makrofagi, limfocyty Tc i czasem bazofile).

Odgrywa rolę w niektórych zakażeniach bakteryjnych (gruźlicy, boreliozie), grzybiczych, wirusowych (odra, świnka), kontaktowym zapaleniu skóry.

Formy nadwrażliwości typu późnego: Reakcja na śródskórne podanie tuberkuliny- zaczerwienienie u osób, które miały już kontakt z prątkami gruźlicy Forma ziarniakowa w przewlekłych zakażeniach prątkami gruźlicy i trądu Reakcja Jonesa-Mote'a- po iniekcji szczepionek lub podaniu pewnych antygenów- zaczerwienienie, naciek z bazofilami Nadwrażliwość kontaktowa- np. alergiczne kontaktowe zapalenie skóry

Przeciwciała monoklonalne Limfocyt B (nadaje swoistośc przeciwciała)+komórka szpiczaka (nieśmiertelność, rybosomy, ap. Golgiego). Trudności- brak linii szpiczaków, otrzymywanie swoistych limfocytów B (uczulanie ludzi?)

Zastosowania:

Surowica zawiera balast w postaci niepotrzebnych Ig, przeciwciała monoklonalne są „czyste” Są identyczne, można hodować je nieskończenie długo i wyhodować olbrzymią ilość Przeciw bakteriom, cytomegalowirusowi

Do wykrywania i określania stężeń leków, hormonów, enzymów Oczyszczanie interferonu (5000 razy) Usprawnienie diagnostyki chorób zakaźnych PM OKT3 przeciw CD3 na limfocytach T- immunosupresja przeciw odrzucaniu przeszczepów PM przeciw receptorowi dla IL-2 na pobudzonych limfocytach T-zapobiebanie odrzucenia przeszczepów allogenicznych (np. szpiku) PM przeciw CD4 na limfocytach T zapobiega chorobom autoiimunizacyjnym PM przeciw miozynie- lokalizacja zawałów PM anty CD20 przeciw chłoniakowi PM 17-1A w raku okrężnicy PM HER2/neu w raku sutka

Immunotoksyny- połączenie toksyny z przeciwciałem.

Toksyny: -roślinne(rycyna, abryna, modecyna, saporyna),-bakteryjne(dyfterotoksyna, egzotoksyna A Pseudomonas),-grzybowe(alfa-sarcyna, alfaamityna).

Zabijają komórki przez zablokowanie syntezy białka niezależnie czy się dzielą czy nie

Fragment B wiąże z komórką immunotoksynę, fragment A-działanie unieszkodliwiające komórkę. Fr B może wiązać się z każdą komórką, blokuje się więc go glikoproteiną lub z rycyną łączy się tylko fragment A.

Zastosowanie: usuwanie komórek białaczkowych przed przeszcepieniem, leczenie nowotworów jajnika, pęcherza, zapalenia o.m. viałaczki, chłoniaka, raka sutka, okrężnicy, płuc, czerniaka. Można też sprzęgać PM przeciwnowotworowe z lekami.

Przeciwciała o podwójnej swoistości

Powstają przez sprzężenie chemiczne 2 różnych przeciwciał (4*Fab) Faby różnych przeciwciał też mogą się łączyć

Każdy Fab wiąże inny antygen, np. kk nowotworowa+toksyna, kk nowotworowa+anty CD3 na Tc (zbliżenie), kk nowotworowa+anty CD28 na limfocytach T (zbliżenie), sprzężenie obu kombinacji, kk nowotworowa+anty CD2 lub FcgammaRIII na NK, anty FcgammaRI na makrofagach czy FcalfaR na neutrofilach

Przeciwciała chiomeryczne

Konstrukcja genów immunoglobulinowych V od myszy, C od człowieka. Potem dajemy to do komórek szpiczaka i mamy ekspresję Ig nie wywołujących przeciw sobie odpowiedzi immunologicznej. Np. anty CD20-chłoniaki, anty HER@/neu - rak sutka.

Przeciwciała katalityczne (abzymy)

Przeciwciała stabilizujące stan przejściowy danej reakcji zmniejszając energię aktywacji i przyspieszając ją.

Otrzymanie- uczulenie analogami stanu przejściowego określonej reakcji i ukierunkowane mutacje w genach immunoglobulinowych

Przeciwciała antygenizowane

Powstaje przez przyłączenie do CDR3 małoimmunogennego epitopu zwiększając jego immunogenność

Otrzymanie- wprowadzenie do genu łańcucha ciężkiego genu epitopu i ich ekspresja

Jednołańcuchowe białka wiążące antygen

Połączenie CDRów łańcuchów lekkich i ciężkich (powstają jednołańcuchowe pIg lub jednołańcuchowe fragmenty Fv)

Zachowują zdolność wiązania antygenów

Można łączyć je z toksynami, łatwiej dyfundują między komórki nowotworu litego

Moiżna łączyć Fv o różnej swoistości - miniciała

Słabe wiązanie antygenów wykazują też same fragmenty łańcuchów ciążkich a nawet same CDRy

Bariera krew-mózg i prezentacja antygenu

Limfocyty przedostają się zarówno w stanach fizjologicznych jak i patologicznych

Wcześniej musi zajść prezentacja antygenów w węzłach chłonnych

Są w niej luki dla cytokin i leukocytów (wyniosłość pośrodkowa, narząd naczyniowy blaszki krańcowej)

IL-6 zwiększa jej przepuszczalność, ale bez tego też aktywne limfocyty mogą przechodzić

Patologia=> stwardnienie rozsiane

1. prezentacja w węźle (może być też potrzeba prezentacji antgenu przez komórki śródbłonka naczyniowego bariery)

2. komórki śródbłonka pod wpływem IFN-gamma wytwarzają MHC klasy II i mogą funkcjonować jako APC odbierając antygen ze strony mózgowej od perycytów lub astrocytów)

3. dostanie się aktywnego limfocytu w obręb OUN

4. rozwój reakcji patologicznej

limfocyty wydzielające IFN-gamma powodują ekspresję MHC klasy II na komórkach nerwowych. Zachodzi przyciąganie innych komórek układu odpornościowego przez chemokiny wydzielane przez obecne już w mózgu limfocyty, astrocyty, mikroglej.

Pierwotne niedobory odporności

a) z przewagą zaburzeń wytwarzania przeciwciał

-agammaglobulinemia Burtona-brak przeciwciał, 1%limfocytów, poziom T prawidłowy. Nawracające zakażenia dróg oddechowych=>przewlekłe zapalenie zatok, zmiany rozstrzeniowe oskrzeli. Działa obrona przeciwwirusowa oprócz enterowirusom (wielu umiera na enterowirusowe zapalenie opon mózgowych i mózgu). Mutacja w genie Btk kodującym kinazę tyrozynową konieczną do wzrostu ii dojrzewania prekursorów limfocytów B. Terapia Ig

-pospolity zmienny niedobór odporności (CVID)- mniej IgG, IgA i u połowy IgM. Objawy w każdym wieku- nawracające zakażenia dróg oddechowych, choroby autoimmunizacyjne

-izolowany niedobór IgA- 1/600 urodzeń, IgA<0,05g/l surowicy, nawracające zakażenia dróg oddechowych

b) z przewagą zaburzeń czynności limfocytów T

zespół DiGeorge'a- spowodowany zaburzeniami organogenezy (czaszki, serca, dużych naczyń, grasicy, przytarczyc) w wyniku delecji na 22 chromosomie. U 20% słabiej aktywne albo mniejsza ilość limfocytów T bo dochodzi do korekcji niedoboru (ektopowy rozwój grasicy)

C) z upośledzeniem odpowiedzi obu typów

-zespół Wiskotta-Aldricha

-ciężkie złożone niedobory odporności (SCID)

D) związane z zaburzeniami czynności komórek żernych

-wrodzone neutropenie

-przewlekła choroba ziarniakowa

-zespół Chediaka-Higashiego

E) niedobory składników dopełniacza

---