PŘIROZENÁ IMUNITA - ZÁKLADNÍ MECHANISMUS OBRANY ČLOVĚKA

pro specifickou imunitu fylogeneticky konzervované identifikace „nebezpečných“ vzorů „stálá“ v ontogenezi okamžitá reakce vztah k jiným tělním soustavám určuje „kontext“ pro specifickou imunitu PŘIROZENÁ IMUNITA

PŘIROZENÁ IMUNITA přirozená cytotoxicita interferonový komplementový systém fagocytární makrofágy dendritické buňky komplementový přirozená cytotoxicita granulocyty PŘIROZENÁ IMUNITA

zpracování a prezentace antigenů T-lymfocytům rozpoznání specifické makrofágy dendritické buňky zpracování a prezentace antigenů T-lymfocytům vytvoření „kontextu“ rozpoznání specifické imunity identifikace „nebezpečných“ vzorů exogenních endogenních

Y PŘIROZENÁ IMUNITA IDENTIFIKACE „NEBEZPEČNÝCH“ VZORŮ (PAMP) APC L MyD88 DD IRAK TRAF6 NIK ubiquitinace degradace I-B IL-1 IL-6 IL-8 IL-12 TRANSKRIPCE LEKTINY SCAVENGER RECEPTOR (vychytávací) CD14 peptidoglykan, lipoprotein LPS CR FcR aktivace komplementu lektinovou drahou NF-B IL-1R kys. lipoteichoová sacharidy polyanionty Y C3b MBL MASP CpG TLR9 TLR4 TLR2 LBP fosforyl cholin buněčná aktivace pentraxiny (CRP) ostrov patogenity APC dendritická buňka makrofág IL-10 TGF  Tr reaktivita kontext pro specifické rozpoznávání IL-1, IL-12, TNF kostimulace TH1 PŘIROZENÁ IMUNITA IDENTIFIKACE „NEBEZPEČNÝCH“ VZORŮ (PAMP)

imunopatologie nádor infekce dendritické buňky makrofágy usmrcování CYTOKINY dendritické buňky makrofágy usmrcování intracelulárních mikrobů TH1 TH2 polarizace pluripotentní prozánětové chemokiny stimulace krvetvorby ZÁNĚTOVÁ REAKCE infekce nádor imunopatologie AKTIVACE

ÚLOHA DENDRITICKÝCH BUNĚK V PŘIROZENÉ IMUNITĚ buňka prezentace antigenů T lymfocytům ÚLOHA DENDRITICKÝCH BUNĚK V PŘIROZENÉ IMUNITĚ migrace do lymfatických uzlin zachycení a zpracování v tkáních

ÚLOHA FAGOCYTUJÍCÍCH BUNĚK V PŘIROZENÉ IMUNITĚ GRANULOCYTY profesionální fagocyty adheze k endotelu aktivace stimuly exo- endo- diapedéza usmrcování a rozklad mikrobů zánět ÚLOHA FAGOCYTUJÍCÍCH BUNĚK V PŘIROZENÉ IMUNITĚ hematopoeza cytokiny

PŘIROZENÁ IMUNITA – HUMORÁLNÍ FAKTORY INTERFERONOVÝ SYSTÉM nejvýznamější humorální složka přirozené imunity inducibilní systém induktory jsou virové (mikrobiální) agens, nukleové kyseliny funkční po vazbě na specifické buněčné receptory chrání proti infekcím (virovým) imunomodulační aktivita

INTERFERONY II. třída INF  (TH1) I. třída INF ,, protivirové působení antimikrobiální antiproliferativní protinádorové imunomodulační účinky prozánětlivé exprese HLA II cytotoxicita T ly NK INTERFERONY

PROTIVIROVÉ PŮSOBENÍ INTERFERONŮ NEODPOVÍDAVOST VŮČI VIROVÉ INFEKCI infikovaná buňka neinfikovaná buňka PROTIVIROVÉ PŮSOBENÍ INTERFERONŮ interferony degradace virové nukleové kyseliny interference s virovou proteosyntézou Jak /STAT NEODPOVÍDAVOST VŮČI VIROVÉ INFEKCI

PROTIVIROVÉ PŮSOBENÍ INTERFERONŮ I. TYPU RNAáza L aktivní inaktivní vmRNA indukce syntézy 2´5´oligoadenylát- syntetázy ATP vdsRNA 2´-5´-oligo- adenylát- syntetáza 2´5´oligo- adenyláty DEGRADACE mRNA INHIBICE SYNTÉZY VIROVÝCH PROTEINŮ NA RIBOSOMECH ElF3 ElF4 ElF2 indukce syntézy proteinové kinázy (PKR) dsRNA + ATP PKR GTP Met P A U C mRNA G RIBOSOM IFN receptor IFN PROTIVIROVÉ PŮSOBENÍ INTERFERONŮ I. TYPU

a membránových proteinů KOMPLEMENTOVÝ SYSTÉM humorální složka nespecifické imunity KOMPLEMENTOVÝ SYSTÉM   30 plazmatických a membránových proteinů syntéza hepatocyty makrofágy

KOMPLEMENTOVÝ SYSTÉM NOMENKLATURA KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU SLOŽKY: C1 až C9 KOMPLEMENTOVÝ SYSTÉM   FAKTORY: označují se velkými písmeny (P, B, D, H) NOMENKLATURA KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU AKTIVNÍ KOMPLEX: vodorovnou čárou nad popisem (C4b2a) ŠTĚPY: malá písmena (a, b) fragment b: enzymaticky aktivní (C3b) fragment a: anafylakticky aktivní (C3a) inaktivované štěpy: označují se i (iC3b)

FUNKCE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU anafylaktická cytolytická likvidace   cytolytická opsonizační prozánětlivá chemotaktická likvidace imunokomplexů anafylaktická

AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU pracuje na principu zesilující kaskády po splnění proaktivačních podmínek vzniká aktivní enzym (serinová proteáza) štěpí následné složky za vzniku aktivních enzymů s ohledem na důsledky aktivace je komplement na několika úrovních regulován rozhodující je vznik konvertáz C3 a C5 alternativní a klasické dráhy

(proteolytické štěpení) AMPLIFIKAČNÍ KASKÁDA stimuly (mikrobiální, kontaktní aktivace, koagulace) klidová složka (faktor) komplementového systému aktivace (proteolytické štěpení) prozánětové anafylaktické, chemoatraktivní aktivity serinová proteináza fragment a fragment b

AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU alternativní dráha lektinová klasická MASP komplex MAC LÝZA aktivace C3 konvertáz C5 konvertázy spontánní aktivace C3 MBP C1qrs

LEKTINOVÁ DRÁHA AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU fylogeneticky stará zahájena vazbou manosu vázajícího proteinu (MBP) na cukerné zbytky mikrobiálních povrchů aktivace serinové proteinázy MASP další kroky aktivace totožné s klasickou dráhou

KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU agregáty imunoglobulinů KLASICKÁ DRÁHA AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU start na komplexu AgAb (IgM, IgG1, IgG3), agregáty imunoglobulinů C3 konvertáza: C4b2a C5 konvertáza: C4b2a3b

KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU IgG Fc C1r C1q 1. Ag C1s povrch mikroorganismu 4. C1s esteráza 3. enzymatická aktivita 2. C1 inhibitor KLASICKÁ DRÁHA AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU

KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU C6 C5b C7 Sestavování MAC komplexu 8. C3a C2a C4b 6. C3b C3 konvertáza I - C5a C5 7. C5 konvertáza C2b C4a 5. Ag Povrch mikroorganismu C2 C4 KLASICKÁ DRÁHA AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU

KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU C6 C5b C7 C9 C8 9. Povrch mikroorganismu 10. Funkční MAC komplex - lýza buňky KLASICKÁ DRÁHA AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU

KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU ALTERNATIVNÍ DRÁHA AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU s ohledem na molekulární stavbu dochází ke spontánní aktivaci C3 ve vodném prostředí v nepřítomnosti proaktivačních podnětů je aktivovaná C3b inaktivována v přítomnosti proaktivačních molekul mikrob. původu (povrchy mikroorganismů, LPS, kys. teichoová), agregátů imunoglobulinů, arteficiálních povrchů (mimotělní oběh) není aktivovaná C3 inaktivována a aktivace komplementu pokračuje C3 konvertáza: PC3bBb C5 konvertáza: PC3bBbC3b

TERMINÁLNÍ FÁZE AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU aktivace alternativní a klasickou dráhou probíhá odlišně do stádia aktivace C5. nutná přítomnost pevných povrchů vznik menších štěpů (C5a, C4a), které mají anafylaktický a chemotaktický účinek aktivace od složky C6 po C9 probíhá: - shodně pro obě dráhy - neenzymaticky - konformační změny složek komplementu - vzniká tzv. MAC komplex, který perforuje membránu

SYSTÉMU NA ÚROVNI MEMBRÁN REGULACE AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU NA ÚROVNI MEMBRÁN na membránách buněk jsou exprimovány regulační proteiny, které brání sestavení komplexu MAC protektin: (CD59) DAF: (CD55)

komplex napadající membránu ( MAC) KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU KLASICKÁ CESTA C1q C1r2 C1s2 C4bC2a C4 C2 C2b C4a C4b • 2a C3 konvertázy P • C3b • Bb ALTERNATIVNÍ CESTA C3b +B C3b • B C3b • Bb + Ba P D anafylatoxin imunní adherence (fagocytóza, odstraňování CIK) C5a C5b C6 C5b, 6 C7 C8 C9 C5b, 6, 7 C5b, 6, 7, 8 komplex napadající membránu ( MAC) terminální fáze C1r2 • C1s2 • C1q C3a C3b C5b, 6, 7, 8, 9 C5 C4b • C2a • C3b P • C3b •Bb • C3b MBP Ag Ab lektiny PŘEHLEDNÉ SCHÉMA AKTIVACE KOMPLEMENTOVÉHO SYSTÉMU chemotaxe, anafylatoxin

RECEPTORY PRO SLOŽKY KOMPLEMENTU exprese na fagocytujících buňkách: opsonizace exprese na erytrocytech: odstraňování imunokomplexů exprese na lymfocytech: regulace funkce (syntéza IgE)

KOMPLEMENTOVÝ SYSTÉM: KLINICKÉ POZNÁMKY VROZENÉ DEFICITY SLOŽEK A FAKTORŮ jsou velmi vzácné. deficience časných složek: deficience MBP vede ke zvýšené náchylnosti k mikrobiálním infekcím náchylnost k imunopatologickým onemocněním deficience inhibitoru C1 esterázy se projevuje jako tzv. hereditární angioedem deficience složek C6 až C9: náchylnost k meningokokovým infekcím

KOMPLEMENTOVÝ SYSTÉM: KLINICKÉ POZNÁMKY ZÍSKANÉ PORUCHY SLOŽEK A FAKTORŮ jsou časté u nemocných se systémovým onemocněním pojiva (SLE) k nežádoucí aktivaci komplementového systému dochází u nemocných napojených na mimotělní oběh (dialýzu) deregulovaná aktivace komplementového systému ohrožuje nemocné se systémovou zánětovou odpovědí (sepse)

KOMPLEMENTOVÝ SYSTÉM: LABORATORNÍ PRŮKAZ všechny složky, faktory a štěpné produkty aktivace komplementu lze stanovit imunochemicky C4 a C3 složky se stanovují v rámci měření bílkovin akutní fáze L ze určit aktivitu komplementu in vitro (CH50)

FAGOCYTÓZA buněčná součást nespecifické imunity pohlcení cizorodých částic, usmrcení a rozklad mikrobů monocyty makrofágy dendritické buňky granulocyty prezentace antigenů zdroj cytokinů

MONOCYTY - MAKROFÁGY: dlouze žijící tkáňové buňky hlavní zdroj pluripotentních prozánětových cytokinů zpracování a prezentace antigenů T lymfocytům imunoregulační funkce usmrcování intracelulárních patogenů (M. tuberculosis)

GRANULOCYTY: profesionální fagocyty krátce žijící krevní buňky rychlá obnova z kostní dřeně (G-CSF) vysoce glykosylovaná povrchová molekula CD15 cytoplasmatická granula

FAGOCYTÓZA: AKTIVACE VEDE K: adheze chemotaxe ingesce usmrcení a destrukce AKTIVACE VEDE K: zvýšené genové transkripci zvýšené metabolické aktivitě změnám v cytoskeletu změnám v povrchových molekulách

AKTIVACE FAGOCYTŮ endogenní: exogenní: prozánětové cytokiny C3a mikrobiální působky LPS, CpG, „nebezpečné vzory“ PAMP CSF chemokiny C3a C5a PAF LT prozánětové cytokiny

AKTIVACE FAGOCYTŮ metabolické změny membránových molekul cytoskeletu

ADHEZE aktivované granulocyty endotelové buňky DIAPEDÉZA

ADHEZNÍ MOLEKULY cadheriny selektiny imunoglobulinová E, P, L - selektiny cukerné ligandy imunoglobulinová rodina ICAM-1, 2, 3, VCAM-1 integrinová heterodimery 1 integriny (VLA) vazba na ECM 2 integriny leukocytární (LFA-1) 3 integriny cytoadheziny 7 cílená migrace

A D H E ZE pevná adheze aktivovaných neutrofilů k aktivovaným endotelovým buňkám je předpokladem pro jejich diapedézu uskutečňuje se prostřednictvím specifických interakcí mezi adhezními molekulami ajejich ligandy exprese adhezních molekul je inducibilní (regulována cytokiny) selektivní adheze spolu s chemokinovými signály je odpovědná za selektivní migraci rozdílných leukocytárních populací

RODINA IMUNOGLOBULINŮ ADHEZNÍ MOLEKULY jsou členěny do rodin na základě společných strukturních charakteristik RODINA IMUNOGLOBULINŮ imunoglobulinová doména ICAM-1, 2, 3 VCAM-1 a řada dalších

RODINA INTEGRINŮ: heterodimery (,  řetězce) společný typ  řetězce určuje integrinové podrodiny (1, 2, 3 ) 1 (CD29) integriny: - VLA molekuly - ligandy jsou molekuly mezibuněčné hmoty (kolagen) 2 (CD18) integriny: - leukocytární integriny - LFA-1 (CD11a/CD18) - ligandem je ICAM-1 (CD54) 3 integriny: - cytoadhesiny - destičky

RODINA SELEKTINŮ koncová část molekuly je podobná lektinu ligandy jsou cukry chybějí na klidových buňkách rychlá mobilizace z nitrobuněčných zásob E-selektiny (CD62E): - aktivované endotelie - ligandem je cukr na molekuleCD15 P-selektiny (CD62P): - aktivované trombocyty - aktivované endotelie - ligandy jsou glykosylované molekuly (PSGL-1, CD 162) L-selektiny (CD62L): - leukocyty - ligandam je molekula CD34 na endotelu

ADHEZNÍ MOLEKULY inducibilní prozánětové cytokiny, chemokiny makrofág dendritická buňka infekce nádor imuno- patologie

ČASNÁ FÁZE ADHEZE: rychlá změna exprese (minuty) selektinových molekul na endotelových buňkách působením prozánětových cytokinů interakce mezi E-selektinem a CD15 slabá interakce (zachycení) „kutálení“ vzbuzených leukocytů na aktivovaných endoteliích

ČASNÁ FÁZE ADHEZE: koulení kolageny IMUNOPATOLOGIE fibronektin a1 b1 E-CADHERIN IL-1 TNF CHEMOATRAKTANTY MAKROFÁG MALIGNITA INFEKCE IMUNOPATOLOGIE ENDOTELIE GRANULOCYT PECAM-1 CD15 CD62L CD62P CD62E CD34 PSGL-1 koulení a1 b1 kolageny a3 b1 fibronektin rec. pro chemokin prozánětlivé podněty ČASNÁ FÁZE ADHEZE:

POZDNÍ FÁZE ADHEZE: pevná adheze interakce mezi LFA-1 a ICAM-1 přenos signálů: outside-in inside-out přilnutí buňky diapedéza do tkání

POZDNÍ FÁZE ADHEZE: eosinofil neutrofil A K T I V A C E C-C CHEMOKINY MAKROFÁG DIAPEDÉZA 3CYTOADHEZINY FIBRINOGEN vWF ENDOTELIE neutrofil eosinofil C-X-C CHEMOKINY  b2 LFA-1 ICAM-1  4 b1 VCAM-1 VLA-4  b2 A K T I V A C E POZDNÍ FÁZE ADHEZE:

granulocytů (jiných buněk) v gradientu chemoatraktantů CHEMOTAXE : exogenní chemoatraktanty endogenní produkty mikrobů komplement C5a, C3a chemokiny CXC CC ELR+ ELR- usměrněný pohyb granulocytů (jiných buněk) v gradientu chemoatraktantů

serpentinové receptory CHEMOTAXE serpentinové receptory pro chemoatraktanty diapedéza rozklad mezibuněčné hmoty MMP, TIMP vyvazování chemokinů na proteoglykany a erytrocyty

INGESCE: je vlastní pohlcení mikroba (částice) je vyžadován těsný kontakt mezi mikrobem a fagocytem opsoniny: specifické protilátky složky komplementu (C3b) CRP povrchové receptory pro: Fc fragment imunoglobulinů C3b složku komplementu lektiny  cukry fagozóm fúzuje s cytoplazmatickými granuly

INTRACELULÁRNÍ ZABÍJENÍ A ROZKLAD nezávislé na O2 defenziny závislé na O2 NADPH oxidáza

NEUTROFILNÍ GRANULOCYT - OBSAH GRANULÍ  cytochrom b558  integriny  lysozym  laktoferin  kolagenáza sekundární granula  defenzíny  MPO  BPI  katepsin-G  elastáza  proteináza-3 primární

N A D P H OXIDÁZOVÝ KOMPLEX rac2 gp91 p22 p47 OH Rac 1 p67 gp 91 Rap1A P p40 p 22 K L I D O V Ý A K T I V O V A N Ý

TVORBA BIOLOGICKY AKTIVNÍCH PRODUKTŮ O2 FENTONOVA REAKCE HOCl H2O2 1O2 •OH O2 Cl- H2O H2O2 H2O O2-• O2 Fe2+ Fe3+ e superoxidový aniont hydroxylový radikál singletový kyslík SUPEROXID DISMUTÁZA MYELOPER- OXIDÁZA NADPH + H+ O2- • CHLORAMINY AMINY

DEFEKTY FAGOCYTÓZY: vrozené defekty tvorby granulocytů PRIMÁRNÍ: vrozené defekty tvorby granulocytů deficience adhezních molekul LAD-2 syndrom (deficit cukrů na CD15) LAD-1 syndrom (absence  řetězce LFA1) defekt chemotaxe (lazy leukocytes) poruchy nitrobuněčného zabíjení deficience defenzínů deficience myeloperoxidázy defekty NADPH komplexu (CGD, chronic granulomatous disease) SEKUNDÁRNÍ: idiopatické, indukované infekcí nebo terapií granulocytopenie nízká hladina opsoninů