IMUNITA PROTI INFEKCÍM Ústav imunologie 2.LF UK Praha 5- Motol Irena Adkins, PhD irena.adkins @lfmotol.cuni.cz

Patogenní mikrorganismy Parazité Protozoa Helminti Houby (plísně a kvasinky)

Vztah patogen a hostitel Microorganisms Hostitel Nástroje patogenicity Únikové mechanismy Množství Geny regulující imunitní reakce Aktuální kondice hostitele

Imunitní systém Imunologická paměť Buněčně zprostředkovaná imunity Humorální imunita – cytokiny, komplement, protilátky

Antigen prezentující buňky

Antigen prezentující buňky Pathogen-associated molecular patterns TLR – Toll-like receptory… ale i další molekuly Aktivace exprese kostimulačních molekul na povrchu antigen prezentujících buněk

T buněčná imunita cytotoxické CD8+ T buňky

T buněčná imunita cytotoxické CD8+ T buňky Signál 3 – typ CD4+ T buněčné odpovědi je podmíněn cytokiny produkovanými DC CD4+ T buňky

Typy CD4+ T buněčných odpovědí

B buňky Antigeny závislé na T buňkách Antigeny nezávislé na T buňkách - IgM Protilátky IgM, IgD IgG IgA IgE

Humorální imunita Cytokiny Komplement Protilátky

Epiteliální bariéry proti infekcím Mechanické (neporušený povrch epitelií, longitudinální proud vzduchu a tekutin) Chemické (mastné kyseliny na kůži, enzymy - lysozym ve slinách, potu a slzách, pepsin ve střevě, nízké pH v žaludku, antibakteriální peptidy) Mikrobiální (normální flóra - kompetice o živiny, zábrana přilnutí, produkce antibakteriálních substancí) Bordetella pertussis

Slizniční imunita • 400 m2 • obrana před průnikem patogenních mikroorganismů a infekcí • obrana před sebepoškozujícími zánětlivými reakcemi proti patogenům, …..a také proti neškodným antigenům z vnějšího prostředí (orální tolerance)

Orální tolerance Neodpovídavost na proteinové antigeny podané na sliznici Je možné ji zvrátit současným podáním adjuvancií Imunitní mechanismy tolerance: Aktivní suprese T regulačními buňkami secernujícími TGF-β, IL-10 Klonální anergie Tolerogenní dendritické buňky (CD103+)

Adheze patogenu a počátek imunitní odpovědi Využití receptorů hostitele jako vstupních bran infekce • hlavně viry (CD4 – HIV; CD21 – EBV) • bakterie (CR3 – Mycobacterium, Bordetella; β1-integriny – Yersinia, E.coli) 104 – 106 antigenně specifických T buněk

Imunitní odpovědi na sliznicích MALT, GALT, BALT, NALT (imunitní systém asociovaný s mukózou) o-MALT (induktivní místa, Payerovy plaky, FAE) d-MALT (efektorová místa, IEL, lamina propria lymfocyty) IgA M-buňky IgA

Imunitní odpovědi na sliznicích Efektorové buňky: DC, makrofágy, CD8+, CD4+ T buňky plazmatické buňky „Lymphocyte imprinting“ – molekuly specifické pro sliznice – adhesiny, adresiny Protektivní imunita na jiných sliznicích – základem pro vakcinaci

Immunoglobulin A IgA1 (dýchací cesty, sérum – 87% monomerní, kostní dřeň) IgA2 (zažívací trakt) syntéza 24 mg/kg/den IgA dimer se váže na pIgR a je transepiteliálně transportován, zbytek pIgR – sekreční komponenta Sekreční IgA je rezistentní k proteolýze slizničními enzymy Hlavní funkcí je neutralizace toxinů a zabránění adheze patogenů Protizánětlivý efekt (neaktivuje komplement) Citlivý k štěpení bakteriálními proteázami (IgA1) (H.influenzae, N.gonorrheae)

Nespecifické složky imunity v obraně proti infekcím Buněčná nespecifická imunita aktivita fagocytů (makrofágy, neutrofily) prezentace antigenů specifickým složkám imunity (APC) cytotoxická aktivita NK buněk T lymfocyty gama/delta NK-T lymfocyty Humorální nespecifická imunita Fagocytóza M.tuberculosis alternativní a lektinová cesta aktivace komplementu produkce interferonů a cytokinů lokální zánětlivá reakce produkce reaktantů akutní fáze

Specifické složky imunity v obraně proti infekcím Buněčná antigenně specifická imunita antigen-prezentující buňky (APC) aktivace T a B lymfocytů funkční diferenciace T lymfocytů do Th1 a Th2 subtypů Buněčné efektorové mechanismy (CTL) imunologická paměť (afinitní maturace, paměťové lymfocyty, přetrvávání IK na FDC) Humorální specifická imunita protilátky cytokiny

Lokalizace infekce a typ imunitní odpovědi ADCC – cytotoxická reakce závislá na protilátkách

Obrana proti extracelulárním bakteriím Bakterie produkující toxiny (C.tetani, C.botulinum, C.diphtheriae) Opouzdřené bakterie (Streptokoky, Neisserie, Stafylokoky) Opsonizace - složky komplementu, lektiny nebo protilátky Neutralizace - protilátky Fagocytóza – neutrofily, makrofágy B lymfocyty (IgM), Th2 odpověď (IgA, IgG1) ohroženi jedinci s poruchou funkce fagocytů, komplementu a tvorby protilátek • bakteriemi s polysacharidovými pouzdry jsou ohroženy malé děti do 2 let a osoby s poruchou funkce sleziny či po splenektomii. Streptococcus pneumoniae

Obrana proti Streptococcus pyogenes • primarně patogenní pro člověka, zdroj infekce • produkce toxinů • neutralizace • M protein – rezistence k fagocytóze • opsonizace • zkřížená reaktivita protilátek proti M proteinům • revmatická horečka, glumerulonefritida • Semmelweiss – horečka omladnic • antisepse

Obrana proti intracelulárním bakteriím Intracelulární parazitismus př. Listeria, Mycobacterium, Brucella Fagocytóza – makrofágy Protilátky bez většího efektu Th1 odpověď (produkce IFN-γ pro aktivaci makrofágů) Th17 odpověď (produkce IL-17 pro aktivaci neutrofilů) Cytotoxické T lymfocyty (Listeria monocytogenes) ohroženi zvláště jedinci s poruchami funkce nespecifické i specifické buněčné imunity Patologie: granulomatózní reakce M. tuberculosis

Obrana proti virům Obligátní intracelulární parazitismus Influenza virus Obligátní intracelulární parazitismus Interferony α a β Neutralizační protilátky aktivace komplementu (lyze virů) B lymfocyty a Th2 odpověď Aktivita NK buněk Th1 odpověď CD8 T lymfocyty (CTL) ohroženi zvláště jedinci s imunodeficiencemi T lymfocytů, s kombinovanými poruchami imunity a NK buněk (herpesviry) HIV

Obrana proti plísním a kvasinkám Oportunní patogeny Neutrofily, makrofágy Th1 odpověď (produkce IFN-γ pro aktivaci makrofágů) Th17 odpověď (produkce IL-17 pro aktivaci neutrofilů) Protilátky bez většího významu Systémové onemocnění jen při poruchách imunity Aspergillus fumigatus Candida albicans Pneumocystis jirovecii (carinii)

Obrana proti protozoálním infekcím Chronická latentní asymptomatická reakce Antigenní variace, antigenně různá vývojová stádia Intracelulární (Plasmodium, Trypanosoma, Leishmania, Toxoplasma) Th1 lymfocyty a aktivované makrofágy Extracelulární (Entameba, Giardia, Trichomonas) Protilátky Snížená rezistence organismu vede ke klinické manifestaci Trypanosoma Trichomonas

Obrana proti parazitům (mnohobuněčným červům) Chronická infekce s dlouhou persistencí (tasemnice, škrkavka, roupi) Vysoká morbidita, malá mortalita Nemnoží se v konečném hostiteli, reinfekce Žírné buňky, eosinofily, bazofily (extracelulární baktericidní látky) Th2 odpověď, protilátky IgE Pozdější fáze Th1 (makrofágy), CD8+ Patologie: Tvorba imunokomplexů Autoprotilátky, granulomatózní reakce, Alergické reakce tasemnice škrkavka

Mechanismy úniku patogenů před imunitním systémem • Variabilita povrchových molekul (viry Chřipky, S.pneumoniae, Trypanozoma) • Antigenní mimikry (napodobení struktur hostitelských buněk) – M protein (využití proteinů hostitele – T. pallidum, B. burgdorferi) • Inhibice fagocytózy – pouzdro, protein M (Streptokoky), toxiny • Inhibice komplementu (Borrelia burgdorferi – Faktor H) • Ukrytí dovnitř buněk (integrace do genomu HIV, herpetické viry - latence) • Potlačení prezentace antigenů a exprese MHC molekul (Mycobacterium, viry) • Sekrece inhibičních faktorů (IL-10 analog) nebo proteáz (IgA)

Patogeny nejsou jen špatné….imunoterapie Adjuvans Deriváty buněčných stěn bakterií (LPS) Bakteriální toxiny a jejich netoxické formy (cholera toxin) Vektory pro dopravu antigenů Oslabené kmeny bakterií (Listeria, Salmonella) Bakteriální toxiny a jejich netoxické formy s vloženými antigeny (B.pertussis ACT) Cytotoxické účinky Imunotoxiny obsahující bakteriální toxin navázaný na protilátku rozpoznávající nádorově-specifický antigen (difterický toxin, P. aeruginosa exotoxin A)

Očkovací schéma v ČR I. II. III. I. IV. II. BCG-VACCINE SSI Živé oslabené bakterie Kontraindikace imunodeficience I. Infantrix Hexa, Hexavac inaktivované viry, antigeny, inaktivované toxiny Prevenar (S. pneumoniae) Polysaccharidové antigeny II. III. Priorix Živé oslabené viry spalniček, příušnic a zarděnek Kontraindikace imunodeficience I. IV. II. Silgard, Cervarix Neinfekční VLP (virus like particles) Hořejší/Bartůňková – Základy imunologie // Janeway’s Immunobiology 8th Edition / Kenneth Murphy