Slizniční a kožní imunitní systém

Funkce a struktura slizničního a kožního imunitního systému sliznice a kůže jsou ve stálém kontaktu s vnějším prostředím, proto je zde soustředěno asi 80% imunokompetentních buněk kůže – bariéra proti mechanickému, fyzikálnímu a chemickému poškození a proti průniku mikroorganismů, u člověka představuje povrch asi 1,5 m2 slizniční imunitní systém – brání průniku patogenních mikroorganismů a rozvoji sebepoškozujících zánětlivých imunitních reakcí proti patogenům a neškodným antigenům z vnějšího prostředí, sliznice mají plochu asi 400 m2

Přirozené neimunitní obranné mechanismy: Mechanické obranné mechanismy – neporušený povrch sliznic a epitelií; řasinkový epitel pomáhá odstraňovat antigeny zachycené v hlenu, k jejich odstranění napomáhá i kašel, kýchání, zvracení a průjem; longitudinální tok vzduchu v dýchacích cestách a tekutiny v močových cestách Chemické obranné mechanismy – mastné kyseliny na povrchu kůže; lysozym obsažený ve slinách, slzách a na sliznicích narušuje bakteriální stěnu; kyselina chlorovodíková v žaludeční šťávě ničí choroboplodné zárodky; antimikrobiální peptidy produkované epitelovými buňkami narušují membránu patogenních organismů (jsou součástí přirozené imunity), kyselé pH moče brání růstu patogenů

Přirozené neimunitní obranné mechanismy: Mikrobiální obranné mechanismy – přirozená mikroflóra soutěží s patogenními mikroorganismy o povrchové receptory, o nutriční zdroje a také napomáhá produkci bakteriostatických a baktericidních látek, které brání množení patogenních mikroorganismů Další fyziologické faktory, které ovlivňují obranyschopnost organismu – tělesná teplota 37oC není vhodná pro růst mnoha patogenů; tenze kyslíku ve tkáních brání růstu anaerobních patogenů; obranyschopnost organismu je také ovlivněna věkem, stresem a hormonálními změnami

Struktura slizničního imunitního systému MALT (mucous associated lymphoid tissue) BALT (bronchus associated lymphoid tissue) GALT (gut associated lymphoid tissue) NALT (nasal-associated lymphoid tissue) o-MALT (organisovaný) – je tvořen lymfoidními folikuly pod sliznicí; patrové a nosní mandle, apendix, Peyerovy plaky d-MALT (difúzní) – je tvořen leukocyty difuzně rozprostřenými v lamina propria (T a B lymfocyty, makrofágy, neutrofily, eozinofily a žírné bb.)

Humorální mechanismy slizničního imunitního systému s IgA Humorální mechanismy slizničního imunitního systému s IgA * sekreční imunoglobulin A * nejvýznamější slizniční imunoglobulin; přítomný i v mateřském mléce * transcytoza – IgA je přes epitel transportován pomocí transportního Fc receptoru (poly-Ig-receptor), na luminální straně je IgA odštěpen i s částí receptoru tzv. sekreční komponentou, která chrání Ig před střevními proteázami * neutralizace antigenů na sliznicích, neaktivuje komplement, váže se na Fc receptory fagocytů; v Peyerových placích mohou být imunokomplexy s IgA zachyceny a mohou indukovat imunitní odpověď

s IgM. sekreční imunoglobulin M s IgM * sekreční imunoglobulin M * uplatňuje se u novorozenců a selektivního deficitu IgA * více náchylný k degradaci střevními proteázami * neutralizace antigenů na slizničních površích IgG * dostává se na sliznice difúzí * uplatňuje se zvláště v dolních dýchacích cestách

Indukce slizniční imunitní reakce Orální tolerance Indukce slizniční imunitní reakce Orální tolerance * většina antigenů podaných perorálně vyvolá supresi specifické imunity (rozhodující je velikost antigenní částice) * Tr lymfocyty (regulační) – produkce IL-10 Indukce slizniční imunitní reakce M-buňky - specializované enterocyty, které zajišťují transport Ag (endocytují Ag z okolí) - jsou v těsném kontaktu s lymfocyty a APC Slizniční imunizace vede ke stimulaci TH2 a TH3 lymfocytů a produkci IgA

Imunologický význam kojení mateřské mléko obsahuje: Imunologický význam kojení mateřské mléko obsahuje: * sIgA, IgG (neutralizace infekčních mikroorganismů, jejich produktů a potencionálních alergenů – než se plně rozvine slizniční imunitní systém novorozence) * CD 59 (protektin) – ochrana bb. před působením komplementu * lysozym, laktoferin, složky komplementu, cytokiny včetně interferonů * imunokompetentní bb.

Kožní imunitní systém epidermis Kožní imunitní systém epidermis * keratinocyty - sekrece cytokinů (IL-1, 6, TNF, IL-10, TGFb) - exprese MHCgpII → mohou sloužit jako APC * Langerhansovy bb. – kožní dendritické bb. (APC) * rozptýlené intraepiteliální lymfocyty * melanocyty dermis * fibroblasty - produkce kolagenu - odstraňování apoptotických bb. * mastocyty * T lymfocyty (malé množství) * cévy, vlasové folikuly, potní a mazové žlázy

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. První signály k rozvoji zánětlivých reakcí pocházejí od mastocytů, fagocytů a od látek uvolněných z poškozených buněk a součástí mezibuněčné hmoty.

Zánět - fyziologická obranná reakce - obvykle odezní bez následků, poškozená tkáň se zcela zhojí) - patologický zánět – chronický, alergický, autoimunitní Odpověď organismu - lokální - systémová

Lokální odpověď organismu na zánět Projevy - bolest (dolor), teplo (calor), zčervenání (rubor), otok (tumor) a ztrátou funkce (funkcio laesa)

Lokální zánět * zvýšení permeability cév ( vazoaktivní aminy, složky komplementu C3a, C5a, leukotrieny; otok v místě zánětu ) * zvýšení exprese adhezivních molekul na endoteliích * aktivace koagulačního, fibrinolytického, komplementového a kininového systému * ovlivnění místních nervových zakončení ( prostaglandiny, bolest ) * změny regulace teploty ( IL- 1, IL-6, TNF, prostaglandiny )

Systémová odpověď na zánět Systémová odpověď na zánět * je závislá na rozsahu poškození a délce trvání lokálního zánětu * horečka (prozánětlivé cytokiny TNF, IL-1, IFN stimulují hypotalamové centrum termoregulace) * mobilizace tkáňového metabolismu * indukce exprese Hsp (heat-shock-proteins; fungují jako chaperony) * produkce proteinů akutní fáze (CRP, SAP, C4, C5; opsonizace a aktivace komplementu)

* zvýšená jaterní syntéza některých sérových transportních proteinů (ceruloplasmin, transferin) * zvýšená syntéza proteázových inhibitorů (makroglobulín) * leukocytóza Septický šok – při masivním průniku mikroorganismů do krevního oběhu Anafylaktický šok – při degranulaci bazofilů a aktivaci komplementu alergenem

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

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 FcgR, důsledkem je blokování aktivace B lymfocytů Zatím je nejasný význam 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 Inhibiční receptory NK buněk Sebedestrukční interakce apoptotického receptoru Fas s ligandem FasL na povrchu aktivovaných T lymfocytů

Regulace cytokiny

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) CD 8+ TS - supresorové T lymfocyty se zatím nepodařilo izolovat jako samostatnou subpopulaci (částečně identické s TC ) - negativně regulují aktivaci jiných T buněk Klonální eliminace či anergizace T lymfocytů po styku s antigenem na povrchu jiných buněk, než APC (chybí kostimulační signály Regulační T lymfocyty (Tr1 CD 4+; podobné TH3) pomáhají udržet toleranci k autoantigenům

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,embryoníální vývoj…) Cytokiny - sekretované - membránové (zajištěno lokální působení; CD 80, CD86, CD40L, FasL..)

Pleiotropní účinek Působí v kaskádě Cytokinová síť Cytokinový systém je redundantní Působení cytokinů- autokrinní - parakrinní - endokrinní Jsou označovány jako interleukiny (vyjímka: TNF, lymfotoxin, TGF, interferony, CSF a růstové faktory)

B lymfocyt komunikuje s makrofágem a T lymfocytem pomocí cytokinů

Přehled cytokinů interleukiny ( IL-1 až IL-23 ) 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 Prozánětlivé cytokiny (IL-1 a , IL-6, 8, 12, 18, TNF) Protizánětlivé cytokiny (IL-1Ra, 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, 12, IFN, GM-CSF, lymfotoxin ) Cytokiny s antivirovým účinkem ( IFN-, IFN-, IFN- )

Receptory cytokinů 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 zevního ovlivnění imunitního systému

Substituční léčba Autologní transplantace kmenových buněk po chemoterapii a radioterapii Intravenózní léčba imunoglobulíny (pochází z plazmy dárců krve) Substituce C1 inhibitoru u hereditárního angioedému Substituce erytropoetinu u pacientů s chronickým renálním selháním Substituce G-CSF u agranulocytózy (Kostmannova syndromu)

Nespecifická imunosupresivní léčba Imunomodulace = léčebný postup směřující k úpravě narušených imunitních funkcí 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, závažných stavů alergií a u orgánových transplantací

Nespecifická imunosupresivní léčba kortikoidy - protizánětlivý, imunosupresivní účinek - blokují aktivitu transkripčních faktorů - potlačují expresi genů (IL-2, IL-1, fosfolipáza A, MHCgpII, adhezivních molekuly…) - inhibice uvolnění histaminu z bazofilů - vyšší koncentrace indukují apoptózu lymfocytů imunosupresiva zasahující do metabolismu DNA - azathioprim, cyklofosfamid, methotrexát

imunosupresiva selektivně inhibující T lymfocyty - imunosupresivní ATB: cyklosporin A, tacrolimus, rapamycin (potlačuje expresi IL-2 a IL-2R v aktivovaných T lymfocytech) - monoklonální protilátka anti-CD3 (imunosuprese po transplantacích, léčba rejekčních krizí) imunoglobuliny v imunosupresivní indikaci - polyspecifické intravenózní imunoglobuliny (inhibice B lymfocytů, antiidiotypová aktivita, inhibice syntézy cytokinů, neutralizace toxinů, inhibice aktivace a účinku komplementu…)

Protizánětlivá a antialergická léčba nesteroidní protizánětlivé léky inhibitory cyklooxygenázy (potlačení tvorby prostaglandinů) a inhibitory leukotrienů antihistaminika - blokují H1 receptor - snižují expresi adhezivních molekul - snižují sekreci histaminu... inhibitory zánětlivých cytokinů - antagonista receptoru pro IL-1 - monoklonální protilátky proti TNF - thalidomid (inhibitor TNF) enzymoterapie - z enzymové směsi má hlavní účinek trypsin a bromelain - protizánětlivý a imunomodulační efekt

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 IFNa, IFNb - virové hepatitidy, některé leukemie Erytropoetin - léčba anémie u pacientů s renálním selháním G-CSF, GM-CSF – neutropenie Transfer faktor (dialyzát z leukocytů dárců krve) Thymové hormony

Antigenně specifická imunomodulační léčba specifická imunomodulace = navození imunitní reakce či tolerance vůči určitému antigenu a) aktivní imunizace = použití antigenu k vyvolání imunitní reakce, která může později chránit před patogenem nesoucím daný antigen (nebo antigen jemu podobný) imunizace vakcinami vyrobenými z inaktivovaných nebo oslabených mikroorganismů nebo jejich antigenů (polysacharidová pouzdra, toxiny) vzniká dlouhotrvající imunita aktivována buněčná i protilátková imunita podání injekční, orální profalyktická riziko vyvolání infekce nebo anafylaktických reakcí

b) pasivní imunizace přirozená - přestup mateřských protilátek do krve plodu terapeuticky - použití zvířecích protilátek proti různým toxinům (hadí jedy, tetanický toxin, botulotoxin) profylakticky - lidský imunoglobulín z imunizovaných jedinců (hepatitida A, vzteklina, tetanus) - anti-RhD protilátky - zabránění imunizace matky RhD+ plodem poskytuje dočasnou (3 týdny) specifickou humorální imunitu riziko vyvolání anafylaktických reakcí

c) specifická imunosuprese = navození tolerance vůči určitému antigenu probíhají klinické studie navození tolerance perorálním podáním antigenu – léčba některých autoimunitních onemocnění alergenová imunoterapie (pyly, hmyzí jedy) d) protinádorové vakciny jako nadějný se jeví postup imunizace dendritickými buňkami

Imunopatologické reakce

Klasifikace dle Coombsa a Gella Imunopatologická reakce: imunitní reakce, která způsobila poškození organismu (vedlejší důsledek obranné reakce proti patogenům; neadekvátní reakce na neškodné antigeny; autoimunita) IV typy imunopatologických reakcí: Reakce I typu – reakce založená na protilátkách IgE Reakce II typu – reakce založené na protilátkách IgG a IgM Reakce III typu - reakce založené na tvorbě imunokomplexů Reakce IV typu – reakce buněčně zprostředkované

Imunopatologická reakce založená na protilátkách IgG a IgM (reakce typu II) Cytotoxické protilátky IgG a IgM: ● aktivace komplementu ● ADCC ● vazba na Fc receptory fagocytů a NK buněk

Imunopatologická reakce typu II - příklady Transfúzní reakce při podání inkopatibilní krve: protilátky se naváží na antigeny erytrocytů → aktivace klasické cesty komplementu → lýza krvinek Hemolytická nemoc novorozenců: způsobena protilátkami proti antigenu RhD

Imunopatologická reakce II. Typu - příklady Autoimunitní choroby: ● orgánově specifické cytotoxické protilátky (protilátky proti erytrocytům, neutrofilům, trombocytům, bazální membráně glomerulů...) ● blokující nebo stimulační protilátky Graves – Basedowova choroba – stimulační protilátky proti receptoru pro TSH Myasthenia gravis – blokování acetylcholinového receptoru→blokování nervosvalového přenosu Perniciózní anémie – blokování vstřebávání vitaminu B12 Antifosfolipidový syndrom – protilátky proti fosfolipidům Poruchy plodnosti – protilátky proti spermiím či oocytům

Imunopatologická reakce založená na tvorbě imunokomplexů (reakce typu III) ● vyvolány protilátkami IgG → vazba na antigen → vznik imunokomplexů ● imunokomplexy - váží se na Fc receptory fagocytů - aktivují komplement ● imunokomplexy, v závislosti na jejich množství a struktuře, jsou buď eliminovány fagocyty nebo se ukládají do tkání ● patologická imunokomplexová reakce vzniká tehdy, je-li dávka antigenu veliká, nebo antigen v organismu přetrvává, vzniká 10-14 den po aplikaci Ag,vyvolaný zánět může přejít do chronického stavu ● imunokomplexy se usazují v ledvinách (glomerulonefritidy), na povrchu endotelií (vaskulitidy) a v kloubních synoviích (artritidy)

Imunopatologická reakce typu III - příklady ● Sérová nemoc ● po terapeutické aplikaci xenogenního séra (antiserum proti hadímu jedu) ● vznik imunokomplexů a jejich ukládaní do stěny cév různých orgánů ● klinické projevy: kopřivka, artralgie, myalgie ● Systemový lupus erythematodes ● protilátky proti jaderným antigenům, ANA, anti-dsDNA ● Farmářská plíce ● IgG protilátky proti inhalačním antigenům (plísně, seno) ● Postreptokoková glomerulonefritida, kryoglobulinémie, revmatoidní artritidy, postinfekční artritidy…