CYTOKINY, POVRCHOVÉ MOLEKULY, PROTILÁTKY Jan Novák

Imunitní systém představuje 3. linii obrany proti infekci

Struktura protilátek 2 identické lehké řetězce Monomer: 4 řetězce 2 identické lehké řetězce 2 identické těžké řetězce Variabilní regiony: Dva úseky na Y’ části. Obsahují vazebná místa pro antigen (Fab). Identická na jedné protilátce, lišící se mezi protilátkami Konstantní regiony: kmen monomeru a dolní část Y´ Fc region: Kmen monomeru. Váže se na komplement nebo buňky

Protilátky jsou proteiny, které rozeznávají specifické antigeny

Klonální selekce B lymfocytů je způsobena stimulací antigenem

Humorální imunita – apoptóza Programovaná buněčná smrt Lidský organismus vyrobí denně 100 millionů lymfocytů každý den. Pokud stejné množství neodumře, vznikne leukémie B lymfocyty, které nedostanous stimulační signál odumřou Mnoho virem napadených lymfocytů podléhá apoptoze jako prevence dalšího šíření infekce.

Imunologická paměť Titr protilátek: Množství protilátek v seru Titry protilátek v průběhu infekce: Po iniciální expozici antigenu se protilátky v seru objevují až po několika dnech Následuje vzestup IgM, posléze IgG Z většiny B lymfocytů se stávají plazmatické buňky, z dalších paměťové buňky Pokles titru protilátek

Důsledky vazby antigen - protilátka 1. Aglutinace: Antibodies indukují shlukovámí antigenů IgM (decavalentní) je efektivnější než IgG (bivalentní). Hemaglutinace: Aglutinace erytrocytů. Používá se k určení krevních skupin a detekci viru chřipky. 2. Opsonizace: Antigen (mikrob) obalen protilátkou, která zvyšuje šance na pohlacení a strávení mikroba fagocytem

Humorální imunita 3. Neutralizace: IgG inaktivuje viry vazbou na jejich povrch a neutralizuje toxiny vazbou na jejich aktivní místa. 4. Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC): Destrukce větších organismů (červy). Cílový organismus je obalen protilátkami a zničen buňkami 5. Aktivace komplementu: IgG i IgM spouští komplementovou kaskádu vedoucí k lýze buněk a zánětu.

Důsledky vazby protilátky

Třídy imunoglobulinů I. IgG Struktura: Monomer Podíl z protilátek v séru: 80% Lokalizace: krev, lymfa, střeva Poločas v séru: 23 dní Fixace komplementu: ano Transfér přes placentu: ano Funkce: Zvyšuje fagocytozu, neutralizuje toxiny a viry, protekce fetu a novorozenců

Třídy imunoglobulinů II. IgM Struktura: Pentamer Podíl z protilátek v séru: 5-10% Lokalizace: krev, lymfa, povrch B lymfocytů (monomer) Poločas v séru: 5 dní Fixace komplementu: ano Transfér přes placentu: ne Funkce: První třída protilátek produkovaná během infekce, efektivní proti mikrobům, aglutinace

Třídy imunoglobulinů III. IgA Struktura: Dimer Podíl z protilátek v séru: 10-15% Lokalizace: sekrety (sliny, slzy, střevo, mléko), krev, lymfa Poločas v séru: 6 dní Fixace komplementu: ne Transfér přes placentu: ne Funkce: Lokální ochrana sliznic, ochrana trávicího traktu, děti

Třídy imunoglobulinů IV. IgD Struktura: Monomer Podíl z protilátek v séru: 0,2% Lokalizace: krev, lymfa, povrch B lymfocytů (monomer) Poločas v séru: 3 dny Fixace komplementu: ne Transfér přes placentu: ne Funkce: Funkce v séru neznámá, na povrchu B lymfocytů iniciuje imunitní odpověď

Třídy imunoglobulinů V. IgE Struktura: Monomer Podíl z protilátek v séru : 0.002% Lokace: Mastocyty, žírné buňky, bazofily, krev Poločas v séru : 2 dny Fixace komplementu: ne Transfér přes placentu: ne Funkce: Alergické reakce, imunitní reakce proti červům.

CYTOKINY, POVRCHOVÉ MOLEKULY, PROTILÁTKY

CYTOKINY Skupina proteinů produkovaných buňkami, které fungují jako mediátory, především v imunitních procesech

CYTOKINY Rozpustné proteiny s malou molekulární hmotností (polypeptidy) produkované v rámci odpovědi proti mikrobům a dalším antigenům Působí prostřednictvím povrchových receptorů. Regulují a určují amplitudu imunitní odpovědi a trvání imunitní/zánětlivé odpovědi aktivací makrofágů, kontrolou vzniku a diferenciace T a B lymyfocytů.

Názvosloví cytokinů 1. Monokiny – produkovány mononukleárními buňkami (monocyty) 2. Lymfokiny – produkovány aktivovanými T lymfocyty, především Th 3. Interleukiny – produkovány leukocyty, působící na leukocyty 4.Chemokiny- chemotaktická aktivita

Klasifikace cytokinů Interleukins - produkovány leukocyty, působící na leukocyty Chemokines - chemotaktická aktivita Interferons – tkáňové antivirové cytokiny Transforming growth factors – růst, regulace Colony stimulating factors – růst, stimulace Tumor necrosis factors – indukce apoptosy

Vlastnosti 1.Produkovány buňkami nespecifické i specifické imunity 2. Mediují a regulují imunitní a zánětlivou odpověď 3. Sekrece je krátkodobá. Syntéza je iniciovaná transkripcí mRNA

5. Redundance –podobné funkce jsou zajištěny různými cytokiny 5. Redundance –podobné funkce jsou zajištěny různými cytokiny. Receptory pro cytokiny jsou heterodimery, které se slučují do rodin. V jedné rodině je jedna podjednotka společná všem členům rodiny. (obtížná klinická diagnostika)

Vlastnosti 6. Často ovlivňují syntézu jiných cytokinů. Iniciují kaskády, potencují/suprimují jiné cytokiny. Zajišťují positivní i negativní regulaci imunitních odpovědí. 7. Ovlivňují akci jiných cytokinů, efekt: antagonistický aditivní synergistický

Vlastnosti 8. Vazba na specifický receptor cílové buňky vysokou afinitou 9. Buněčné odpovědi na cytokiny jsou většinou pomalé, vyžadují syntézu mRNA a proteinů

Cytokine action can be

Funkční kategorie cytokinů 1) Prozánětlivé cytokiny - Produkovány aktivovanými makrofágy, NK buňkami atd. jako odpověď na infekci - chemotaxe - zabíjení - IL1, IL-6, IL-8, IL-12, IL-18, TNF-a

Funkční kategorie cytokinů 2) Protizánětlivé cytokiny - Produkovány především T lymfocyty - IL1Ra, IL-4, IL-10, TGF-b

Funkční kategorie cytokinů 3) Růstové faktory - IL2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-9, IL-11, IL-14, IL-15, G-CSF, EPO…

Funkční kategorie cytokinů 4) Cytokiny humorální imunity - IL-4, IL-5, IL-9, IL-13

Funkční kategorie cytokinů 5) Cytokiny buněčné imunity - IL-2, IL-12, IFN-g

Funkční kategorie cytokinů 6) Cytokiny s antivirovým potenciálem - IFN-a,b,g,

Receptory cytokinů Rozděleny do několika rodin dle struktury a aktivity

Hematopoetické faktory receptory jsou dimery nebo trimery. konzervovaná Trp-Ser-X-Trp-Ser sequence. Íklad: IL-2 a GM-CSF.

Rodina interferonů receptory mají konservované cysteinové residuum, ale ne Trp-Ser-X-Trp-Ser sequenci Příklad: receptory pro IFNa, IFNb, and IFNg.

Rodina Tumor Necrosis Factor 4 extracelulární domeny, zahrnují receptory pro solubilní TNFa and TNFb a pro CD40 vázaný na membrány (důležitý pro aktivaci B lymfocytů a makrofágů) a Fas (apoptoza

Rodina chemokinů Receptory mají několik transmembránových šroubovic a interagují s G proteinem. Zahrnuje receptory pro IL-8, MIP-1 a RANTES. Chemokinový receptor CCR5 a CXCR4 jsou využívány virem HIV k proniknutí do makrofágů a T lymfocytů

Terapeutické využití cytokinů 1) Interferony v léčbě virových a nádorových onemocnění 2) Potenciace aktivace T lymfocytů u imunodeficitů (IL-2, IFN-,TNF-) 3) IL-2 and lymphokine activating killer cells (LAK) v léčbě nádorových onemocnění 4) GM-CSF užíván ke zvýšení počtu leukocytů a- po chemoterapii b- po transplantaci kostní dřeně C- u AIDS indukované leukopenie

5) Anti-cytokinové protilátky v léčbě autoimunitních chorob a rejekce po transplantaci: a- Anti-TNF u revmatoidní artritidy b- Anti-IL2R k potlačení rejekce po transplantaci 6) Anti-TNF v léčbě septického šoku 7) Anti-IL-2R  v léčbě T buněčné leukemie dospělých 8) Anti-IL-4 v budoucnu k léčbě alergie

Adhesivní molekuly Adhese buněk Přenos signálu

Skupiny adhesivních molekul Integriny Sdtruktura intracelulární matrix Složeny z 2 podjednotek (a a b) Klidová a aktivovaná konformace LFA-1, VLA-1-5, CR3, CR4

Skupiny adhesivních molekul Molekuly s imunoglobulinovou strukturou ICAM, CD80/86, CD2

Skupiny adhesivních molekul Selectiny a Lectiny L (leucotytes) E (endothelial) P (platelet) Interakce mezi leukocyty a endoteliem Receptory NK buněk (Lectiny C typu)

Skupiny adhesivních molekul Muciny CD43 Suprese kontaktu mezi leukocyty

FC receptory Váží FC část immunoglobulinů Rozděleny dle třídy imunoglobulinů, které vážou CD16, CD32, CD64

Receptory komplementu Fagocytosa opsonizovaných částic (CR3,4) Clearance immunokomplexů Receptory pro chemotaxi (C3aR, C5aR)

CD – cluster of differentiation systém klasifikace monoklonálních protilátek produkovaných různými laboratořemi proti epitopům povrchových molekul leukocytů povrchová molekula získá CD číslo pokud dvě specifické monoklonální protilátky vážou danou molekulu  +/- nebo hi, mid nebo low (alternativně bright, mid or dim)

CD – cluster of differentiation CD1, CD2, CD3, CD4, CD5, CD8, CD11, CD14, CD16, CD19, CD20, CD25, CD28, CD34, CD38, CD45, CD56, CD69, CD96, CD161