Imunita v dětství a stáří, imunotoxikologie, nádorová imunologie VZ Prof. RNDr. Ilona Hromadníková, PhD.

Ontogeneze imunitního systému IS prodělává zásadní změny v průběhu života Záleží na: genetické dispozici jedince faktorech vnějšího prostředí (především infekčních agens) neuroendokrinní regulaci

Těhotenství Tolerance matky vůči plodu (semialograft) Invaze trofoblastu do endometria Pod vlivem hormonálních změn útlum Th1 cytotoxické reaktivity, převažuje Th2 reaktivita Plod chráněn IgG, transplacentární přestup do fetální cirkulace přes FcRn (neonatální receptor – exprese v endosomu endotelu, ochrana IgG před degradací a recyklace na buněčný povrch)

Novorozenec Modulace individuální imunologické reaktivity pod vlivem infekčních podnětů v časném údobí dětství Novorozenec chráněn před infekcí zejména sekrečními imunoglobuliny (sIgA, sIgM) v mateřském mléce

IgA a sIgA 15 - 20 % sérových Ig 2 podtřídy, IgA1 a IgA2 (chybí 12AMK, sekreční) IgA monomer - IgA1 – 90% IgA v séru IgA komplexy - dimery, trimery, tetramery – spojeny polypeptidovým J řetězcem – nutný pro transepitelový přenos transcytózou Sekreční IgA (sIgA) neaktivuje C (ochrana sliznic) Opsonizace, fagocytóza přes FCR vždy jako polymerní komplex s J řetězcem a sekreční komponentou (ochrana před proteolytickým štěpením) přítomen v GIT, mléku, slzách a slinách

IgM a sIgM IgM – monomer – na povrchu B buněk a tvoří BCR Sekretovaný IgM - (5 monomerů - pentamer, 10 vazebných míst pro antigen, J řetězec, má také sekreční komponentu) obrana zejména u novorozenců a osob s deficitem sIgA první izotyp protilátek tvořený po setkání s antigenem, váže a aktivuje C, neváže se na FcR fagocytů

Imunologický význam kojení Hlavně sekreční IgA – neutralizace mikroorganismů, potenciálních alergenů, atd. v GIT do doby vývoje plně funkčního slizničního systému (měsíce) ostatní Ig zastoupeny méně Lysosym - enzym (sliny, slzy, nosní hlen, plazma, mateřské mléko), silné antibakteriální účinky (štěpí proteoglykan v buněčných stěnách baktérií) Laktoferin - GP udržující stálé a rovnoměrné hladiny železa v organismu, chrání střeva před působením nebezpečných choroboplodných bakterií Cytokiny a složky C Imunokompetentní buňky (makro, N, T, B, NK) CD59 protein – integrace do membrány buněk, ochrana před účinky C Zákaz kojení pouze u HIV pozitivních matek

IS v dětství Současná populace ↓ mikrobiální expozice Aktivní imunizace x patogenním mikroorganismům Fyziologické promořování infekčními agens, postupný přesmyk Th2 reaktivity na Th1 pod vlivem virových, bakteriálních infekcí

Období puberty a dospělost Kulminace Th1 reaktivity mezi 15 a 30 rokem Ale nebezpečí manifestace většiny autoimunitních onemocnění asociovaných s Th1 reaktivitou

Stárnutí Postupné přepínání Th1 reaktivity zpět k subsetu Th2 (stimulace B lymfo, dysregulace produkce protilátek) ↑ vnímavost vůči některým infekčním agens, častější infekční choroby – např. mykobaktérie, riziko reaktivace latentní plicní TBC ↓ schopnost mono a G usmrcovat mikroby, ↓ cytotoxicita NK buněk, zánik thymu po 40. roce ↔ zastavení procesu vyzrávání T lymfo v thymu (↓ Th1), ↓ aktivita štítné žlázy (změna neuroendokrinní regulace), ↓ proliferace T lymfo po aktivaci mitogeny

Stárnutí ↑ přítomnost autoprotilátek, ale ↓ incidence autoimunit než u osob v mladém věku Častěji výskyt chorob spojených s poruchou diferenciace a proliferace imunokompetentních buněk – monoklonální gamapatie (paraproteinémie – nadbytek monoklonálního gamaglobulinu v krvi) a chronická lymfatická leukémie (nádorová transformace zralých B lymfo)

Imunitní reakce Th1 – zánětlivá reakce Efektorové Th1 buňky – sekrece IL-2 (autokrinní), IFN- (Stimulace makrofágů - přeměna v aktivní formu, likvidace intracelulárních patogenů, např. mykobaktérií)- imunopatologická reakce opožděného typu (DTH) Prezentace mikrobiálních peptidů na pozadí MHC II CD4+ T lymfocytům Kostimulační molekuly ICAM-1 – LFA-1 (T lymfo) CD86 – CD28 (T lymfo)

Imunitní reakce Th2 – pomoc B lymfocytům Pod vlivem Th2 cytokinů (IL-4,IL-5, IL-6) diferenciace B lymfocytů v plazmatické buňky produkující protilátky Nejprve prezentace peptidů APC (DC) na pozadí MHC II CD4+ T lymfocytům Kostimulační molekuly CD40 – CD40L (T lymfo) CD80, CD86 – CD28 (T lymfo) Likvidace extracelulárních patogenů

Imunitní reakce Th2 – pomoc B lymfocytům Přímá pomoc B lymfocytům Interakce Th2 – B lymfocytů přes TCR –MHC (vazba antigenu na BCR, následné zpracování a exprese peptidu na MHC II, peptid stejný nebo odlišný od peptidu prezentovaného APC ) 1 klon Th2 poskytuje pomoc B lymfocytům různých specifit

Imunitní reakce Th2 – pomoc B lymfocytům nepřímá pomoc B lymfocytům Interakce Th2 – B lymfocytů pouze prostřednictvím adhezivních molekul CD40 – CD40 L (T lymfo) následná sekrece cytokinů

Vzájemná regulace Th1 vs. Th2 Poměr koncentrací IL-12 (makrofágy, DC) x IL-4 (bazofily, mastocyty) rozhoduje o vývoji směrem k Th1 nebo Th2 Cytokiny Th1 inhibují Th2 a naopak (ale IL-2 stimuluje Th1 i Th2) Cytokiny Th2 stimulují Th3 (Th3 spolupráce s B lymfocyty v slizniční lymfoidní tkáni)

Imunotoxikologie Vliv cizorodých látek (xenobiotika) na IS útlum imunologické reaktivity (imunosuprese)  infekce, nádorová on. indukce patologického poškozujícího zánětu – např. hypersenzitivita I. (atopie) a IV. typu (DTH, granulom) Xenobiotika ovlivňují i neuroendokrinní regulaci a genetický aparát buňky

Xenobiotika Nízkomolekulární - kovy (Cd, Hg, Be, Pb, Ni, Cr) - nekovy (sloučeniny Si, azbest) - hapteny Vysokomolekulární - organické sloučeniny

Expozice xenobiotikům Životní prostředí - pracovní expozice - expozice v obydlích V potravě Ve vzduchu Kontaktní (kůže, sliznice)

Pracovní expozice xenobiotikům Chemický průmysl Zpracování ropy (aromatické uhlovodíky – benzen, styren, polycyklické) Polychlorované bifenyly (obtížně odbouratelné, akumulace v přírodě), dioxiny Zemědělství Pesticidy Zdravotnictví ↑ množství infekčních podnětů Fyzikální faktory, chemické a alergizující látky (latex) Svářeči - Expozice těžkým kovům

Expozice xenobiotikům Oblasti s intenzivní průmyslovou výrobou Spalování fosilních paliv Silná doprava - SO2, ozón, oxidy N, smog - uhlíkové částice (inhalace  stimulace Th2  rozvoj atopické imunopatologické reakce – atopie) Vnitřní prostředí obydlí Roztoči, mikroskopické houby Umělé hmoty Azbest (inhalace, chronické dráždění plic, nádorové bujení)

Působení xenobiotik Hapteny (neimunogenní), po vazbě na vhodný nosič (bílkovina) se stávají imunogenními Modifikují vlastní struktury, vznik imunogenních neoepitopů Adjuvans, indukce imunitní reakce na imunologicky indiferentní podněty

Vliv ionizujícího záření na IS  záření, RTG záření, neutrony, nabité částice Poškození genetického aparátu buňky a buněk IS (zejména buněk KD, thymu) Nejcitlivější jsou buňky proliferující – pluripotentní kmenové buňky a epitelové buňky GIT Nejmenší citlivost – buňky terminálně diferencované Využití v terapii (nádorová a autoimunitní onemocnění)

Maligní transformace buňky Mutace v onkogenech a tumor-supresorových genech (anti-onkogeny) kódující signalizační proteiny, TF, proteiny regulující apoptózu a buněčnou adhezivitu Nekontrolovatelé dělení, únik z normální tkáňové lokalizace, diseminace do jiných tkání, agresivní růst

Protinádorová imunita Imunitní dozor – nádorově transformované buňky běžně vznikají a jsou odstraňovány T lymfocyty (Th1 a Tc), ADCC (protilátky a C), nespecifická imunita (neutrofily, aktivované makrofágy, NK) Vznik nádoru – únik maligních buněk imunitnímu dozoru, zejména porucha prezentace nádorových antigenů DC T lymfocytům

Nádorové antigeny Antigeny specifické pro nádory Nevyskytují se na normálních buňkách Antigeny asociované s nádory Nacházejí se i na některých normálních buňkách - Pomocné diagnostické markery

Antigeny specifické pro nádory Komplex MHC I s abnormálním fragmentem buněčných proteinů Bcr-Abl (Philadelfský chromozóm, fůzní protein, translokace genů mezi chromozómy 22 (Bcr) a 9 (Abl), marker CML, některé typy ALL) Komplex MHC s fragmenty proteinů onkogenních virů - SV40, EBV, polyoma virus

Antigeny specifické pro nádory Abnormální formy glykoproteinů Glykosylace (sialylace u nádorových buněk) Idiotypy myelomů (z plazmatických buněk) a lymfomů (z lymfocytů) - Unikátní BCR a TCR

Antigeny asociované s nádory Onkofetální antigeny (fyziologická exprese na embryonálních buňkách) AFP (-fetoprotein) – hepatomy, nádory zárodečných buněk (ovaria, testes - především embryonální karcinom, tumory žloutkového vaku a teratomy) CEA (karcinoembryonální antigen) –syntetizován v min. množství epiteliálními buňkami střevní sliznice, žaludku a bronchů, marker především karcinomů tlustého střeva a konečníku

Antigeny asociované s nádory Melanomové antigeny (MAGE-1, Melan-A) - fyziologická ↓exprese na melanocytech a buňkách testikulární tkáně Antigen HER2/neu (ErbB-2, Human Epidermal growth factor Receptor 2) fyziologická ↓exprese na epiteliálním buňkách, marker ca mléčné žlázy Diferenciační antigeny leukemických buněk - Typické pro danou vývojovou řadu a diferenciační stádium (CD13, CD33 – AML, CD19, CD20 – B ALL, CALLA (common acute lymphoblastoid leukemia antigen – CD10)

Odolnost nádorů vůči imunitnímu systému - mechanismy Ztráta, nízká exprese nebo maskování (sialylace) nádorového antigenu Nefungují jako profesionální APC, proto tlumí prekurzory Th a Tc Některé nádory produkují faktory inaktivující/inhibující T lymfocyty a DC (př. cytokiny TGF-, IL-10), (NO-apotóza DC) Některé nádory- exprese FASL, indukce apoptózy u T lymfocytů (FAS)

Imunoterapie nádorů indukce protinádorové imunity a cílené směřování léčiv do místa nádoru Pomocí protilátek – př. Rituximab (anti-CD20) deplece B lymfocytů až na 1 % Standartně používán v léčbě B lymfomů a B-lymfocytárních leukémií Registrována pro klinické použití od r. 1997 Úplné vyléčení, prodloužení celkového přežívání, prodloužení kompletní remise

Pomocí aktivace buněčných mechanizmů Imunoterapie nádorů Pomocí aktivace buněčných mechanizmů In vitro a in vivo stimulace nádorově specifických Th1 a Tc syntetickými peptidy odvozených od nádorových antigenů (melanom) Imunoterapie DC – aplikace in vitro stimulovaných DC (lyzát nádoru, nádorové antigeny) pacientům, in vivo stimulace T lymfo (ca ovaria)