Fyziologické imunitní regulační mechanismy

Regulace antigenem  Vyvolání a vyhasnutí imunitní odpovědi  Afinitní maturace B lymfocytů  Udržení imunologické paměti  Antigenní kompetice  Prahová hustota komplexu MHC gp II-Ag na APC

Regulace protilátkami  Protilátky kompetují s BCR o antigen (negativní regulátor stimulace B lymfocytů)  Imunokomplexy s IgG se váží na B lymfocyt na BCR a Fc  R, důsledkem je blokování aktivace B lymfocytů  Regulace pomocí idiotypové sítě

Regulace cytokiny a mezibuněčným kontaktem  Interakce APC - T lymfocyt  Interakce T H 1 – makrofág  Interakce T H 2 – B lymfocyt  Vzájemná regulace aktivit T H 1 versus T H 2  Vývoj subpopulací leukocytů

Regulace cytokiny a mezibuněčným kontaktem Interakce mezi APC a T lymfocytem T lymfocyt: TCR - antigenně-specifický receptor CD4 or CD8 - koreceptory (vazba MHCgp) CD28 - kostimulační receptor (váže CD80, CD86) CTLA-4 - inhibiční receptor (váže CD80, CD86)

Regulace cytokiny a mezibuněčným kontaktem

Negativní regulace efektorových lymfocytů  CTLA-4 inhibiční receptor T lymfocytů, váže ligandy CD80 a CD86  Ukončení imunitní odpovědi – interakce apoptotického receptoru Fas s ligandem FasL na povrchu aktivovaných T lymfocytů  Inhibiční receptory NK buněk

Suprese zprostředkovaná T lymfocyty  Vzájemná negativní interakce T H 1 a T H 2 zprostředkovaná cytokiny (T H 2 lymfocyty produkují IL-4 a IL-10, které potlačují imunitní reakce založené na T H 1 buňkách)  Klonální eliminace či anergizace T lymfocytů po rozpoznání antigenu na povrchu jiných buněk, než APC (chybí kostimulační signály)  Regulační T lymfocyty pomáhají udržet toleranci k vlastním antigenům (T reg, T r 1, T H 3)

Faktory ovlivňující výsledek imunitní odpovědi Tentýž antigen může navodit aktivní imunitní odpověď nebo stav aktivní tolerance, výsledek odpovědi závisí na mnoha faktorech:  Stavu imunitního systému  Vlastnostech antigenu  Dávce antigenu  Způsobu podání

Cytokiny ( tkáňové hormony )

Cytokiny  Regulační proteiny a glykoproteiny produkované leukocyty i jinými buňkami  Základní regulátory imunitního systému  Uplatňují se i mimo imunitní systém (angiogeneze, regenerace tkání, kancerogeneze, ovlivnění řady mozkových funkcí,embryonální vývoj…)  Cytokiny- sekretované - membránové (zajištěno lokální působení; CD 80, CD86, CD40L, FasL..)

Cytokiny  Pleiotropní účinek  Působí v kaskádě  Cytokinová síť  Cytokinový systém je redundantní

Cytokiny  Působení cytokinů- autokrinní - parakrinní - endokrinní  Jsou označovány jako interleukiny (IL-1…IL-38) (vyjímka: TNF, lymfotoxin, TGF, interferony, CSF a růstové faktory)

Přehled cytokinů  interleukiny ( IL-1 až IL-38 )  chemokiny ( IL-8 a příbuzné molekuly )  interferony ( IFN- , - , -  )  transformující růstové faktory ( TGF ,TGF  )  faktory stimulující kolonie ( G-CSF, M-CSF, GM-CSF )  faktory nekrotizující nádory ( TNF- , lymfotoxin )  jiné růstové faktory (SCF, EPO, FGF, NGF,LIF )

Rozdělení cytokinů podle funkce 1.Prozánětlivé cytokiny (IL-1  a , IL-6, 8, 12, 18, TNF) 2.Protizánětlivé cytokiny (IL-1Ra, IL-4, IL-10, TGF  ) 3.Cytokiny s aktivitou růstových faktorů hemopoetických bb. ( IL-2, 3, 4, 5, 6, CSF, SCF, LIF, EPO ) 4.Cytokiny uplatňující se v humorální imunitě T H 2 ( IL-4, 5, 9, 13 ) 5.Cytokiny uplatňující se v buněčně zprostředkované imunitě T H 1 ( IL- 2, IL-12, IFN , GM-CSF, lymfotoxin ) 6.Cytokiny s antivirovým účinkem ( IFN- , IFN-  , IFN-  )

Přehled nejvýznamnějších cytokinů Cytoki n ZdrojFunkce IL-1MF, NKostimulace T lymf., indukce TNF a IL-8, pyrogen IL-2Th1Růstový faktor pro T lymf. IL-4Th2, bazofilyDiferenciace Th2, stimulace B lymf., indukce izotypového přesmyku na IgE a IgG4, inhibice Th1 IL-5Th2, eozinofilyStimulace B lymf., růstový faktor pro eozinofily IL-6Th2, MF, NStimulace T a B lymf., stimulace produkce Ig, indukce syntézy proteinů akutní fáze, pyrogen IL-8MF a ostatní bb.Chemotaxe a aktivace granulocytů (především neutrofilů) IL-10Th2,M, TregInhibice Th1 a MF, indukce diferenciace B lymf. na plazmocyty IL-12MF, DC, BDiferenciace Th1, stimulace NK TNFM, MF, NKIndukce lokálního zánětu, aktivace endotelu,, indukce apoptózy TGF  T, MF, trombocytyProtizánětlivý účinek (tlumení proliferace lymfocytů, tlumení produkce Ig, tlumení cidní aktivity MF), stimulace fibroblastů a osteoblastů, zesílení produkce mezibuněčné hmoty IFN  L, M, MFInhibice virové replikace IFN  Fibroblasty, epitelieInhibice virové replikace IFN  Th1, NKAktivace MF, stimulace exprese MHC gp., inhibice Th2 MF – makrofágy; M – monocyty; N – neutrofily; DC – dendritické bb.; NK – přirození zabíječi; L – lymfocyty; B – B lymf.; T – T lymf.

Cytokinové receptory  Jsou složeny ze 2 či 3 podjednotek  Jedna váže cytokin, další asociovány s cytoplazmatickými signalizačními molekulami (protein-kinázami)  Signalizační podjednotka bývá sdílena několika různými cytokinovými receptory – tzv. receptorové rodiny  Signalizace přes tyto receptory může vést k proliferaci, diferenciaci, aktivaci efektorových mechanismů, či zablokování buněčného cyklu a indukce apoptózy

Možnosti léčebného ovlivnění imunitního systému

Kauzální léčba a) transplantace kmenových buněk  u závažných vrozených poruch imunitního systému (některá lymfoproliferativní a myeloproliferativní onemocnění)  komplikace : infekční komplikace reakce štěpu proti hostiteli  získání kmenových buněk – z kostní dřeně - z pupečníkové krve - z periferní krve po stimulaci GM-CSF

Kauzální léčba b) genová terapie  pomocí virového vektoru je do lymfocytů nebo kmenových buněk vnesen funkční gen  použito jako léčba některých případů SCID

Substituční léčba  autologní transplantace kmenových buněk po chemoterapii a radioterapii  léčba intravenózními imunoglobulíny  substituce C1 inhibitoru u hereditárního angioedému  substituce G-CSF u agranulocytózy (Kostmannova syndromu)  substituce erytropoetinu u pacientů s chronickým renálním selháním

Imunomodulace Imunomodulace = léčebný postup směřující k úpravě narušených imunitních funkcí - imunostimulace - nespecifická - antigenně specifická - imunosuprese- nespecifická - antigenně specifická

Nespecifická imunomodulační léčba a) nespecifická imunosupresivní léčba  nespecifická = postihuje nejen nežádoucí autoreaktivní a aloreaktivní lymfocyty, ale i ostatní složky imunity (riziko snížení antiinfekční a protinádorové imunity)  používá se u léčby autoimunitních chorob, u orgánových transplantací a někdy u závažných stavů alergií

Nespecifická imunosupresivní léčba 1) kortikoidy - protizánětlivý, imunosupresivní účinek - potlačují expresi genů (IL-2, IL-1, fosfolipáza A, MHCgpII, adhezivních molekul) - inhibice uvolnění histaminu z bazofilů - vyšší koncentrace indukují apoptózu - Prednison, metylprednison

2) imunosupresiva zasahující do metabolismu DNA - cyklofosfamid (alkylační látky) - methotrexát (antimetabolit) - azathioprin (purinový analog) Nespecifická imunosupresivní léčba

3) imunosupresiva selektivně inhibující T lymfocyty  cyklosporin A (potlačuje expresi IL-2 a IL-2R v aktivovaných T lymfocytech)  takrolimus  rapamycin  monoklonální protilátka anti-CD3 (imunosuprese po transplantacích, léčba rejekčních krizí) Nespecifická imunosupresivní léčba

Protizánětlivá a antialergická léčba  nesteroidní protizánětlivé léky  antihistaminika - blokují H1 receptor - snižují expresi adhezivních molekul - snižují sekreci histaminu... - I., II. a III. generace - cetirizin (Zyrtec, Alerid, Zodac…), loratadin (Claritine, Loratadin)

 inhibitory zánětlivých cytokinů - antagonista receptoru pro IL-1 - monoklonální protilátky proti TNF - thalidomid (inhibitor TNF)  kromoglykát sodný - blokátor degranulace mastocytů  Anti IgE protilátky (omalizumab)- těžké alergické astma Protizánětlivá a antialergická léčba

Nespecifická imunostimulační léčba syntetické imunomodulátory Methisoprinol (Isoprinosine) – užíván u virových infekcí s těžším nebo recidivujícím průběhem bakteriální extrakty a lyzáty Broncho-Vaxom – prevence recidivujících infekcí dýchacích cest Ribomunyl

produkty imunitního systému  IL-2 - renální adenokarcinom  IFN , IFN  - virové hepatitidy, některé leukemie  erytropoetin  G-CSF, GM-CSF - neutropenie  transfer faktor  thymové hormony Nespecifická imunostimulační léčba

Antigenně specifická imunomodulační léčba specifická imunomodulace = navození imunitní reakce či tolerance vůči určitému antigenu a)Aktivní imunizace b)Pasivní imunizace c)Specifická imunosuprese

Aktivní imunizace = využití antigenu k vyvolání imunitní reakce, která může později chránit před patogenem nesoucím daný antigen (nebo antigen jemu podobný)  imunizace vakcínami vyrobenými z mrtvých nebo oslabených mikroorganismů či jejich antigenů (polysacharidová pouzdra, toxiny)

Aktivní imunizace  vzniká dlouhotrvající imunita, aktivována buněčná i protilátková imunita  podání injekční nebo orální  profalyktická  riziko vyvolání infekce nebo anafylaktických reakcí

Pasivní imunizace  rychlé navození imunity podáním protilátek, poskytuje dočasnou specifickou humorální imunitu (3 týdny)  riziko vyvolání anafylaktických reakcí  přirozená - přestup mateřských IgG protilátek do krve plodu  terapeutická - použití zvířecích protilátek proti různým toxinům (hadí jedy, tetanický toxin, botulotoxin)  profylaktická - lidský imunoglobulín z imunizovaných jedinců (hepatitida A, vzteklina, tetanus) - anti-RhD protilátky - zabránění imunizace RhD - matky RhD + plodem

Specifická imunosuprese = navození tolerance vůči určitému antigenu  navození tolerance perorálním podáním antigenu  alergenová imunoterapie (pyly, hmyzí jedy)

Antiinfekční imunita

Obrana proti extracelulárním patogenům

Obrana proti extracelulárním baktériím  gram-negativní, gram-pozitivní koky, bacily  opsonizace (C3b, lektiny, protilátky IgG, IgA...)  neutrofilní granulocyty

Obrana proti extracelulárním baktériím  průnik patogenů do organismu vyvolá obranný zánět  rozpoznání patogenů prostřednictvím receptorů PRR  aktivované fagocyty produkují prozánětlivé cytokiny (IL-1, IL-6, TNF), které indukují zvýšení teploty, metabolickou odpověď organismu a syntézu proteinů akutní fáze

Obrana proti extracelulárním baktériím  pohlcené bakterie jsou likvidovány mikrobicidními systémy (produkty NADP-H oxidázy, hydrolytické enzymy a baktericidní látky v lysozomech)  přítomnost patogenů aktivuje komplement

Obrana proti extracelulárním baktériím

 v pozdějších fázích infekce jsou stimulovány antigenně specifické mechanismy  plazmatické buňky produkují nejprve IgM, po izotypovém přesmyku produkují IgG nebo IgA (opsonizace) Obrana proti extracelulárním baktériím

 sIgA brání před infekcemi střevními a respiračními bakteriemi  proti bakteriálním toxinům se uplatňují neutralizační protilátky (Clostridium tetani a botulinum...)  infekcemi extracelulárními bakteriemi jsou ohroženi především jedinci s poruchami funkce fagocytů, komplementu a tvorby protilátek

Obrana proti intracelulárním patogenům

Obrana proti intracelulárním bakteriím a plísním  mykobakterie, některé kvasinky a plísně  intracelulární parazitismus je dán schopností mikroorganismů uniknout mikrobicidním mechanismům fagocytů

Obrana proti intracelulárním bakteriím a plísním  makrofágy, které je pohltily produkují IL-12 → diferenciace T H 1, které produkují IFN  a membránový TNF→ aktivace makrofágů a indukce iNOS  NO má silné baktericidní účinky, pomáhá makrofágům usmrtit intracelulární patogeny

Obrana proti intracelulárním patogenům

 V obraně proti intracelulárním parazitům, kteří unikají z fagolysozómu se uplatňují T C lymfocyty  Protilátky vytvořené proti těmto patogenům poukazují na přítomnost infekce  Infekcemi intracelulárními mikroorganismy jsou ohroženi jedinci s některými poruchami funkcí fagocytů a s defekty T lymfocytů Obrana proti intracelulárním bakteriím a plísním

Obrana proti intracelulárním patogenům

Obrana proti virům

 V infikovaných bb. je indukována produkce IFN  a IFN  (brání replikaci viru a v neinfikovaných bb. navozují tzv. antivirový stav); IFN  stimuluje přeměnu makrofágů v aktivované (iNOS)  Interferony : Protivirový efekt Stimulují NK buňky Zvyšují expresi HLA I → zlepšení prezentace pro T C

Obrana proti virům

 Virem infikované buňky jsou rozpoznávány NK buňkami  NK bb zabíjejí buňky, které exprimují abnormálně málo MHC gpI (některé virem infikované bb.)  Pokud převáží stimulační signály nad inhibičními, dojde k aktivaci efektorových mechanismů

Obrana proti virům – aktivace NK buněk Aktivace NK buněk: a) převaha inhibičních signálů nevede k aktivaci NK buňky; b) převaha stimulačních signálů vede k aktivaci cytotoxických mechanismů NK buňky

Obrana proti virům  ADCC - cytotoxická reakce závislá na protilátkách Pokud jsou na cílové buňce navázány protilátky třídy IgG, váží se jejich Fc části na stimulační receptory NK buněk CD16. Agregace těchto receptorů aktivuje cytotoxické mechanismy NK buněk. Tato reakce se nazývá cytotoxická reakce závislá na protilátkách (ADCC,Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity).

Obrana proti virům

 Efektorové T C lymfocyty rozeznávají virové antigenní peptidy prezentované na infikované buňce v komplexu s HLA I.

Obrana proti virům  Protilátky sIgA na sliznicích blokují adhezi virů (obrana proti respiračním virům a enterovirům)  Neutralizační protilátky IgG nebo IgM aktivují klasickou cestu komplementu, který je schopný některé viry lyzovat  IgA a IgG vzniklé při virové infekci mají preventivní efekt při sekundární infekci

Obrana proti virům

 virovými infekcemi jsou ohroženi jedinci s imunodeficity T lymfocytů a s kombinovanými poruchami imunity  zvýšená náchylnost k herpetickým infekcím u jedinců s dysfunkcí NK bb.

Obrana proti jednobuněčným parazitům

Obrana proti protozoálním parazitům  Toxoplasma gondii, Leishmania, Trypanosoma …  obrana proti protozoálním parazitům je podobná jako obrana proti bakteriím  extracelulární parazité – protilátky  intracelulární parazité – T H 1 lymfocyty a aktivované makrofágy

Obrana proti mnohobuněčným parazitům

 mastocyty, bazofily, eosinofily a IgE  Stimulace T H 2 pod vlivem IL-4 (mastocyty a další APC stimulované parazitem)  Pod vlivem IL-4 izotypový přesmyk v IgE  IgE se váží na Fc  RI mastocytů a bazofilů

Obrana proti mnohobuněčným parazitům  navázání multivalentního antigenu ( mnohobuněčného parazita) pomocí IgE na vysokoafinní Fc receptor pro IgE (Fc  RI)  agregace několika molekul Fc  RI→ aktivace mastocytu

Obrana proti mnohobuněčným parazitům – aktivace mastocytů

 degranulace mastocytu– uvolnění obsahu cytoplazmatických granulí (histamin)  aktivace metabolismu kyseliny arachidonové (leukotrien C4, prostaglandin PGD2) - amplifikace zánětlivé reakce  zahájení produkce cytokinů (TNF, TGF , IL-4,5,6…) mastocytem Obrana proti mnohobuněčným parazitům – aktivace mastocytů

 Histamin napomáhá mechanickému vyhoštění parazita  vasodilatace, zvýšení vaskulární permeability→ erytém, edém, svědění  kontrakce hladké svaloviny bronchů, zvýšení peristaltiky střev  zvýšení sekrece hlenu slizničními žlázkami v respiračním traktu a GITu

Obrana proti mnohobuněčným parazitům  eosinofily proti parazitům používají extracelulární baktericidní látky uvolněné z granulí ( eosinofilní katoinický protein, proteázy )  eosinofily fagocytují komplexy parazitárních částic s IgE prostřednictvím svých receptorů pro IgE

Děkuji za Vaši pozornost