7. Komplement, biologický význam, způsoby aktivace a regulační mechanismy

Komplement humorální složka nespecifické imunity (asi 30 sérových a membránových proteinů) pomáhá odstranit mikroorganismy a vlastní pozměněné buňky (apoptotické buňky) syntetizován v játrech, v menší míře také tkáňovými makrofágy a fibroblasty složky komplementu jsou v séru přítomny v inaktivní formě, aktivace má kaskádovitý charakter

Funkce komplementu opsonizace (C3b, C4b) chemotaxe (C3a, C5a) osmotická lýza (MAC C5b-C9) produkce anafylatoxinů (C3a, C4a, C5a)

Aktivace komplementu alternativní cesta klasická cesta lektinová cesta

Riedemann N.C.

Alternativní cesta aktivace komplementu C3 složka se samovolně štěpí na C3b a C3a C3b se kovalentně váže na povrch buňky (vlastní buňku, mikroorganismus) nebo reaguje s vodou a tím se inaktivuje https://www.youtube.com/watch?v=qga3Wn76d9w

Klasická cesta aktivace komplementu může být zahájena protilátkami IgG ( kromě IgG4 ) a IgM nebo tzv. pentraxiny (CRP, SAP – „proteiny akutní fáze“) po vazbě protilátky např. na povrch bakterie, dojde ke změně její konformace a odhalení vazebného místa pro protein C1 (q podjednotku) https://www.youtube.com/watch?v=vbWYz9XDtLw

Lektinová cesta aktivace komplementu je zahajována sérovým lektinem vážícím manosu (MBL) MBL se váže na sacharidové struktury na povrchu některých mikrobů, po této vazbě štěpí C4 a C2 tato cesta je podobná klasické cestě

Terminální (lytická) fáze komplementové kaskády Fragmenty C5b vytvoří komplex s C6, C7 a C8, tento komplex (MAC - membrane attack complex) se zanoří do lipidové membrány napadené buňky a připojí se k němu 13-18 molekul C9, tak vzniknou v membráně póry a buňka může zlyzovat (G- baktérie, Protozoa, některé viry) Většina mikroorganismů je chráněna před MAC buněčnou stěnou

Regulace komplementu a ochrana vlastních bb. před jeho působením Aktivace komplementové kaskády je kontrolována plazmatickými a membránovými inhibitory MCP DAF Protectin Inaktivátor anafylatoxinů

Regulace komplementu C1 inhibitor (C1-INH) – inhibuje C1, při jeho deficitu → HAE faktor I za spolupůsobení kofaktorů: MCP, CR1, faktoru H a C4bp – inaktivuje C3b (C4b) DAF (decay-accelerating factor) – degradace C3 a C5 konvertázy factor S (vitronectin) – inhibuje komplex C5bC6 CD 59 (protectin) – brání polymeraci C9 → vytvoření lytického póru inaktivátor anafylatoxinu (CPN) - inaktivuje anafylatoxiny (C3a, C4a, C5a)

Regulace komplementu

Komplementové receptory váží fragmenty složek komplementu (převážně C3b) CR1 - na různých bb. (erytrocytech, granulocytech, monocytech a B lymfocytech), odstraňování IK CR2 - na B lymfocytech a FDC, aktivace B lymfocytů CR3, CR4 - na fagocytech, účast při opsonizaci, adheze

8. Bazofily a mastocyty a jejich význam v imunitních reakcích

Mastocyty ( žírné buňky) Slizniční mastocyty – ve sliznicích dýchacího a gastrointestinálního traktu, produkují histamin, serotonin, heparin, tryptázu, leukotrien C4…, účastní se při parazitózách a při alergiích Pojivové mastocyty – v pojivové tkáni, produkují tryptázu, chymázu, PGD2…, jsou zmnoženy při fibróze, při parazitózách a alergiích se neúčastní

Funkce mastocytů obrana proti parazitárním infekcím za patologických okolností jsou zodpovědné za alergické reakce uplatňují se při zánětu, angiogenezi, remodelaci tkání

Aktivace mastocytů propojením Fc receptorů pro IgE anafylatoxiny (C3a, C4a, C5a) TLR

Aktivace mastocytů prostřednictvím IgE Po navázání multivalentního antigenu ( mnohobuněčného parazita) prostřednictvím IgE na vysokoafinní Fc receptor pro IgE (FcRI) dojde k agregaci několika molekul FcRI a tím se mastocyt aktivuje.

Sekreční produkty mastocytů Cytoplazmatická granula: hydrolytické enzymy, histamin,serotonin, heparin, chondroitinsulfát Histamin - vasodilatace, ↑ vaskulární permeability (erytém, edém, svědění), bronchokonstrikce, ↑ peristaltiky střev, ↑ sekrece hlenu v respiračním traktu a GITu Metabolity kys. arachidonové (leukotrien C4, prostaglandin PGD2) Cytokiny (TNF, TGF, IL-4,5,6…)

Bazofily diferencují se z myeloidního prekurzoru a vstupují do krevního oběhu receptorovou výbavou, obsahem granul, mechanismy stimulace a funkcemi jsou velmi podobné mastocytům účastní se při parazitózách a při alergiích jsou zodpovědné za vznik anafylaktického šoku

9. Imunitní mechanismy zánětu (lokální a systémová reakce)

Zánět Je souhrn fyziologických reakcí na porušení integrity organismu, které vedou k ochraně proti infikování poškozeného místa, k lokalizaci poškození a jeho zhojení.

Vyvolávající příčiny Patogen Fyzikální (trauma, popáleniny, omrzliny, záření) Chemické podráždění Nádorové bujení Imunologické příčiny (autoimunita, alergie)

Lokální zánětlivá odpověď První signály pro rozvoj zánětlivé reakce pocházejí od aktivovaných fagocytů, mastocytů, komplementu a od látek uvolněných z poškozených buněk a součástí mezibuněčné hmoty. https://www.youtube.com/watch?v=vZ9ykvRhWK0

Lokální zánětlivá odpověď Projevy - bolest (dolor), teplo (calor), zčervenání (rubor), otok (tumor)

Lokální zánět vasodilatace a zvýšení permeability cév ( histamin, serotonin, bradykinin, složky komplementu C3a, C5a, leukotrieny, prostaglandiny) => zarudnutí a otok zvýšení exprese adhezivních molekul na endoteliích (TNFa, IL-1) => zachytávání fagocytů a leukocytů ovlivnění nociceptorů (prostaglandiny…) => bolest zvýšení tělesné teploty (IL- 1, IL-6, TNFa, prostaglandiny)

Systémová odpověď na zánět leukocytóza horečka (TNFa, IL-1, IL-6, IFN ) ↑ tkáňového metabolismu ↑ pohyblivost leukocytů ↑ tvorba IFN, cytokinů, Ig ↑ exprese Hsp proteiny akutní fáze (IL-6, TNFa, IL-1)

Pozitivní proteiny akutní fáze produkovány hepatocyty: CRP - opsonizace, aktivace komplementu SAP - opsonizace, aktivace komplementu SAA - chemotaxe C3, C4 Inhibitory proteáz - ochrana před vedlejším poškozením tkáně Sérové transportní proteiny

Reparace poškozené tkáně eliminace poškozených buněk fagocyty aktivace fibroplastických mechanismů aktivace angiogeneze regenerace a remodelace tkání

10. Fyziologické imunitní regulační mechanismy 10. Fyziologické imunitní regulační mechanismy. Cytokiny (přehled, rozdělení podle funkce)

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 FcgR, důsledkem je blokování aktivace B lymfocytů Regulace pomocí idiotypové sítě

Regulace cytokiny a mezibuněčným kontaktem Interakce APC - T lymfocyt Interakce TH1 – makrofág Interakce TH2 – B lymfocyt Vzájemná regulace aktivit TH1 versus TH2 Vývoj subpopulací leukocytů

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 TH1 a TH2 zprostředkovaná cytokiny (TH2 lymfocyty produkují IL-4 a IL-10, které potlačují imunitní reakce založené na TH1 buňkách) Regulační T lymfocyty pomáhají udržet toleranci k vlastním antigenům (Treg, Tr1, TH3)

Neuroendokrinní regulace Některé neurotransmitery a endokrinní hormony ovlivňují leukocyty Leukocyty produkují řadu hormonů Některé cytokiny působí na nervový systém Emocionální stres má vliv na imunitní systém

Faktory ovlivňující výsledek imunitní odpovědi 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 Jsou označovány jako interleukiny (IL-1…IL-38) (vyjímka: TNF, lymfotoxin, TGF, interferony, CSF a růstové faktory) Základní regulátory imunitního systému Uplatňují se i při angiogenezi, regeneraci tkání, kancerogenezi, ovlivňují řadu mozkových funkcí, embryonálním vývoji

Cytokiny Cytokiny - sekretované - membránové (zajištěno lokální působení; CD 80, CD86, CD40L, FasL..) Působení cytokinů- autokrinní - parakrinní - endokrinní

Přehled cytokinů interleukiny ( IL-1 až IL-38 ) chemokiny ( IL-8 a příbuzné molekuly ) interferony ( IFN-, -, - ) transformující růstové faktory ( TGFa,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 Prozánětlivé cytokiny (IL-1, IL-6, 8, 12, 18, TNF) Protizánětlivé cytokiny (IL-4, IL-10, TGF ) Cytokiny s aktivitou růstových faktorů hemopoetických bb. ( IL-2, 3, 4, 5, 6, CSF, SCF, LIF, EPO ) Cytokiny uplatňující se v humorální imunitě TH2 ( IL-4, 5, 9, 13 ) Cytokiny uplatňující se v buněčně zprostředkované imunitě TH1 ( IL- 2, IL-12, IFN, GM-CSF, lymfotoxin ) Cytokiny s antivirovým účinkem ( IFN-, IFN-, IFN- )

Přehled nejvýznamnějších cytokinů Zdroj Funkce IL-1 MF, N Kostimulace T lymf., indukce TNF a IL-8, pyrogen IL-2 Th1 Růstový faktor pro T lymf. IL-4 Th2, bazofily Diferenciace Th2, stimulace B lymf., indukce izotypového přesmyku na IgE a IgG4, inhibice Th1 IL-5 Th2, eozinofily Stimulace B lymf., růstový faktor pro eozinofily IL-6 Th2, MF, N Stimulace T a B lymf., stimulace produkce Ig, indukce syntézy proteinů akutní fáze, pyrogen IL-8 MF a ostatní bb. Chemotaxe a aktivace granulocytů (především neutrofilů) IL-10 Th2,M, Treg Inhibice Th1 a MF, indukce diferenciace B lymf. na plazmocyty IL-12 MF, DC, B Diferenciace Th1, stimulace NK TNF M, MF, NK Indukce lokálního zánětu, aktivace endotelu, , indukce apoptózy TGFb T, MF, trombocyty Protizánětlivý účinek (tlumení proliferace lymfocytů, tlumení produkce Ig, tlumení cidní aktivity MF), stimulace fibroblastů a osteoblastů, zesílení produkce mezibuněčné hmoty IFNa L, M, MF Inhibice virové replikace IFNb Fibroblasty, epitelie IFNg Th1, NK Aktivace 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

11. Antigeny, hapteny, epitopy, základní charakteristika 11. Antigeny, hapteny, epitopy, základní charakteristika. T nezávislé antigeny, superantigeny, sekvestrované antigeny, imunologicky privilegovaná místa. Chemická podstata, velikost molekuly antigenů, stupeň nepříbuznosti

Antigen (imunogen) = látka, která vyvolává imunitní odpověď a reaguje s produkty této odpovědi (protilátkami nebo receptory na T lymfocytech) proteiny nebo polysacharidy (lipidy a nukleové kyseliny pouze v kombinaci s proteiny nebo polysacharidy) molekuly > 5 kDa (optimální velikost cca 40 kDa)

Hapten = malá molekula, která je schopna vyvolat specifickou imunitní odpověď pouze po navázání na makromolekulový nosič samostatný hapten není imunogenní Některé léky (např.penicilinová ATB, hydralazin)

Epitop = část antigenu, která je rozpoznávána imunitním systémem (lymfocyty- BCR, TCR; Ig) lineární (sekvenční) epitop – rozhodující je složení AK konformační epitop – rozhodující je terciární struktura některé epitopy se nacházejí na povrchu antigenů (povrchové), některé uvnitř (interní) zkříženě reagující antigeny – sdílí jeden a více stejných nebo podobných epitopů

Antigeny endogenní - autoantigen (Ag pocházející z vlastního organismu) - arteficiální Ag (pozměněné vlastní Ag) exogenní - cizorodá látka z vnějšího prostředí alergen – exoantigen, který u vnímavého jedince může vyvolat patologickou (alergickou) imunitní reakci

Vlastnosti antigenu imunogennost proteiny > polysacharidy > komplexy makromolekul (glykoproteiny,  nukleoproteiny,  glykolipidy) > lipidy specifičnost

Faktory ovlivňující imunogennost  Fyzikální: rozpustnost – nerozpustné více imunogenní molekulová hmotnost – ideální 5-40 kDa el. náboj – Ag+ vyvolá tvorbu Ab- a naopak Chemické: struktura – počet determinant degradovatelnost – „snadnost“  odkrytí determinant v antigen prezentujících buňkách (APC buňky) Biologické: biologická cizorodost genetické a fyziologické dispozice organismu

Antigeny podle biologické cizorodosti Autologní – antigeny stejného jedince Syngenní – antigeny geneticky identických jedinců Allogenní (alloantigeny) – antigeny geneticky odlišných jedinců téhož živočišného druhu Xenogenní (heterogenní) – antigeny pocházející od jedinců různého živočišného druhu

Typy antigenů z hlediska prezentace antigenů thymus dependentní antigeny thymus independentní antigeny

Thymus dependentní antigeny Častější, jde o většinu proteinových Ag Specifická humorální imunitní odpověď na antigen vyžaduje spolupráci s  TH lymfocyty, jinak není efektivní Pomoc realizována ve formě cytokinů secernovaných TH lymfocyty a přímým mezibuněčným kontaktem

Thymus independentní antigeny Malá skupina antigenů, které indukují tvorbu protilátek přímo bez spoluúčasti T-lymfocytů Jedná se zvláště o bakteriální polysacharidy, lipopolysacharidy a polymerní formy proteinů (např.Haemophilus, Str.pneumoniae) T-independent pathway

Superantigeny stimulují polyklonálně a masivně masivní aktivací T lymfocytů mohou způsobit šokové stavy např.bakteriální toxiny (Staph.aureus, Str.pyogenes,Pseud.aeruginosa)

Superantigeny = proteiny (mikrobiální produkty), které se váží na epitop přítomný na všech HLA II a na struktury přítomnýmé na mnoha různých molekulách TCR ( propojení T lymfocytu s APC) Obr.: Rozdíl mezi vazbou antigenu a superantigenu na TCR

Sekvestrované antigeny autoantigeny, které jsou za normálních okolností před imunitním systémem ukryty a tudíž je nezná (např.oční čočka, testes) jsou-li při poškození „odkryty“, může na ně imunitní systém zareagovat (jedna z teorií vzniku autoimunitních procesů)

Imunologicky privilegovaná místa mozek, oko, gonády jsou chráněna před potencionálně poškozující zánětlivou imunitní reakcí toto privilegované postavení však neplatí absolutně (viz RS) tyto tkáně bývají při allogenní transplantaci odhojovány mnohem méně (rohovka)

Imunologicky privilegovaná místa Mechanismy ochrany před imunitním systémem izolace od imunitního systému (hematoencefalická bariéra) preference Th2 a suprese Th1 reakcí aktivní ochrana proti efektorovým T lymfocytům (nižší exprese klasických MHCgpI) exprese neklasických MHCgpI produkce imunosupresivních cytokinů (TGFβ) exprese FasL vyšší exprese membránových inhibitirů komplementu

Děkuji za Vaši pozornost