14. Makrofágy, jejich vývoj a funkce 15 14. Makrofágy, jejich vývoj a funkce 15. T lymfocyty, vývoj, povrchové znaky, subpopulace T lymfocytů a jejich funkce 16. Úloha thymu, pozitivní a negativní selekce T lymfocytů 17. B lymfocyty, vývoj, povrchové znaky, funkce 18. Primární imunitní orgány a jejich funkce v IS 19. Sekundární imunitní orgány- struktura a funkce lymfatické uzliny a sleziny 20. Slizniční IS

14. Makrofágy, jejich vývoj a funkce

Makrofág Velké (cca 20μm) buňky Vznik z monocytů po jejich usazení v tkáních Součást mononukleárního fagocytového systému Makrofágy usazené v tkáních + zánětlivé makrofágy (exsudáty)

VÝVOJ MAKROFÁGŮ Kmenová buňka CD34- myeloidní prekurzor- monocyt- odchod do periferie Po přechodu do tkání makrofág V tkáních diferenciace makrofágů (Kupfferovy buňky, Alveolární makrofágy, Mikroglie, Osteoklasty, histiocyty)

Monocyty Jsou průběžně vyplavovány z dřeně do periferie V periferii 7%, zbytek v dřeni- poměr se mění vlivem cytokinů a bakteriálních produktů Monocyty přilnou na cévní stěnu prostřednictvím beta1-integrinů- ty vstupují do interakce s molekulami VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule) na endoteliích Následně se protáhnou mezi endoteliemi a přecházejí z cév do tkání Do místa zánětu jsou směrovány chemokiny V tkáni se aktivně pohybují k místu zánětu pomocí sekrece enzymů, které štěpí mezibuněčnou hmotu, posun pomocí reverzibilních adhezivních interakcí svých povrchových molekul s molekulami mezibuněčné hmoty

MAKROFÁGY Tkáňová forma monocytů Základní buňky nespecifické imunity- fagocytóza Prezentace Ag v časné fázi specifické imunitní odpovědi Fagocytují pozůstatky vlastních buněk zahynulých apoptózou funkční až po aktivaci signály = cytokiny (T lymfocyty)

Vývoj makrofágů SCF (stem cell factor)- stromální buňky GM- CSF (granulocyte-monocyte colony stimulating factor) – stromální buňky kostní dřeně, lymfocyty- stimulace produkce monocytů M-CSF (monocyte colony stimulating factor)- stromální buňky, lymfocyty, endotelové buňky, epitelové buňky- stimulace produkce monocytů IL-3 – lymfocyty- produkce monocytů (a jiných bb)

15. T lymfocyty, vývoj, povrchové znaky, subpopulace T lymfocytů a jejich funkce

Povrchové znaky T lymfocytů CD (cluster of differentiation)= proteinové molekuly na povrchu buněk- určení typu, diferenciačního stadia a dalších charakteristik buněk TCR = receptor pro Ag MHC gp I. a II. třídy

CD CD 2 = LFA-2 adhezivní molekula (reaguje s LFA-3 na membráně jiných buněk) CD 3 = přenos signálu z TCR do nitra buňky- asociovaná s TCR CD 5, 7 CD 4,8 = exprese na subpopulacích T lymfocytů, účast na prezentaci exogenních Ag v komplexu s MHC proteiny II.tř. (CD4) a I. tř.(CD8) CD 45- exprese na všech hematopoetických buňkách kromě trombocytů a erytrocytů (CD45RA = naivní T lymfocyty, CD45RO paměťové a aktivované T lymfocyty) CD 28- kostimulační molekula T lymfocytů (vazba na CD80- APC, B lymfocyty= 2.signál- aktivace)

Hlavní charakteristiky vývoje T lymfocytů Diferenciace T lymfocytů (morfologické změny, změny povrchové výbavy) Vznik repertoáru TCR (přeskupení genových segmentů, proliferace prekurzorů T lymfocytů) Indukce tolerance vlastního (pozitivní a negativní selekce)

Receptor TCR KOMPLEX TCR= komplex CD3 (asoc. proteiny)+ modul rozeznávající Ag (řetězce α a β 95% = vazba Ag,přenos signálu) rozpoznávání Ag - spolupráce s koreceptory CD4, CD8 - vazba komplexu peptid- MHC glykoproteiny I.tř. pomocí koreceptoru CD4 a II.tř. CD8 řetězce komplexu CD3 = transmembránové proteiny- intracelul. část je asoc. s protein-tyrosin-kinázami aktivace kinázových kaskád vede k buněčnému dělení nebo aktivaci efektorových mechanizmů T buněk úplná aktivace T lymfocytu = při spolupůsobení receptoru kostimulačníh signálu CD28 (rozeznává na povrchu APC kostimulační molekuly CD80 a 86)

Funkce T lymfocytů Subpopulace T lymfocytů – dělení podle CD klasifikace a funkce Cytotoxické Tc lymfocyty = CD8+ - rozpoznávají cizí epitopy v asociaci s MHC gp I. třídy Pomocné Th lymfocyty = CD4+ - rozpoznávají epitopy v asociaci s MHC gp II. třídy

Cytotoxické T lymfocyty Aktivita proti nádorovým buňkám, viry- infikovaným buňkám, transplantované alogenní tkáni uvolnění TNF- útlum proteosyntézy Likvidace buňky uvolněním perforinů (póry v buněčné membráně- únik cytoplazmy) a granzymů (degradace esenciálních makromolekul) Způsobují lýzu cílové buňky

Pomocné T lymfocyty Spolupráce s B lymfocyty a makrofágy v protilátkové odpovědi Spolupráce s jinými T lymfocyty- zesílení produkce Tc lymfocytů Subsety : Th1 (sekrece INF- γ - potlačení odpovědi Th2 buněk,IL-2, TNF, IL-3, GM-CSF) Th2 (IL-4, 5, 6, 3, GM-CSF, IL-10 – suprese Th1 odpovědi)

Paměťové buňky Vznikají během primární imunitní odpovědi Rozpoznávají specifické Ag Podílejí se na anamnestické odpovědi Většina CD4+, CD45RO+

16. Úloha thymu, pozitivní a negativní selekce T lymfocytů

ÚLOHA THYMU Pro- T lymfocyty migrují vlivem chemokinů do kortexu thymu, v průběhu diferenciace prostupují přes kortikální oblast do dřeně thymu pro diferenciaci thymocytů - mikroprostředí: - humorálními faktory (= thymové hormony tvořené epitelovými buňkami thymu- thymulin, thymopoetin, thymosin) - membránovými interakcemi mezi vyzrávajícími T lymfocyty a rezidentními buňkami thymu v thymu se thymocyty zmnožují, probíhá přeskupování genových segmentů- vede ke vzniku receptorů pro antigen na T lymfocytech - TCR

VÝVOJ T LYMFOCYTŮ Pro-thymocyty tvoří většinu buněk v thymu (korové thymocyty) Probíhá proces negativní selekce: eliminace autoreaktivních buněk (thymocyt váže TCR silně komplex MHC proteinů s normálními peptidy) pozitivní selekce: eliminace buněk, které nejsou schopny vázat (slabě) MHC proteiny – přes struktury CD4 nebo CD8

VÝVOJ T LYMFOCYTŮ Zachovány jsou thymocyty, které v thymu s nízkou afinitou rozeznávají MHC proteiny exprimují CD4 nebo CD8 = zralé T lymfocyty (dřeň thymu) opouštějí thymus a usídlují se sekundárních lymfoidních orgánech 98% pro- thymocytů během vývoje hyne pokud autoreaktivní T lymfocyt přežije, nedostane po rozpoznání autoAg potřebný kostimulační signál APC - anergie

17. B lymfocyty, vývoj, povrchové znaky, funkce

Vývoj B lymfocytů Na Ag nezávislé vyzrávání B lymfocytů- kostní dřeň Progenitorová buňka - prekurzory B lymfocytů Vývoj B lymfocytů vyžaduje kontakt se stromálními buňkami kostní dřeně - adhezivní interakce Stromální buňky tvoří SCF (stem cell factor) nutný pro vývoj velmi ranných stadií, IL-7 pro pozdější stadia Po stimulaci Ag vývoj do plazmatických buněk – produkce a sekrece protilátek (Ab)

B lymfocyty- povrchové znaky CD 10 - nezralý B lymfocyt CD 35 - receptor pro C3b složku komplementu CD 19 - charakteristický povrchový znak B lymfocytů CD 20 – charakteristický povrchový znak B lymfocytů IgM, IgD - Ag-ní receptory zralých B lymfocytů MHC gp II.třídy - Ag prezentující molekuly CD69, 71 - aktivační znaky CD38 - plazmatická buňka

B lymfocyty = buněčný základ specifické humorální imunity V průběhu diferenciace v kostní dřeni vznik receptoru BCR = imunoglobulin (membránový/povrchový) Diferencované B lymfocyty – sekundární lymfoidní orgány LO (lamina propria střevní sliznice, lymfatické uzliny, slezina), v periferní krvi Ag-ní stimulace B lymfocytů potřebuje signály pomocných lymfocytů- subset Th2- sekundární LO - následuje klonální expanze, terminální diferenciace do plazmatické buňky, produkce protilátek stejné specifity jako BCR původního B lymfocytu

Imunoglobuliny Imunoglobuliny (protilátky) = solubilní forma BCR tvorba plazmatickými buňkami zasahují regulačně do přirozené imunity: - opsonizace - zesílení ingesční aktivity fagocytů - aktivace komplementu klasickou cestou

BCR KOMPLEX BCR = povrchový Ig (rozeznává Ag) + asociované signalizační molekuly (transmembránové proteiny Igα a Igβ- spojení s cytoplazmatickými protein tyrosin-kinázami povrchový Ig (nejčastěji IgM,IgD)= 2 těžké(H) a 2 lehké (L) řetězce těžké řetězce = transmembránové proteiny vazba Ag na BCR – fosforylace = aktivace kináz - spuštění signalizačních kaskád - změna transkripce genů, buněčné dělení, diferenciace na plazmatickou buňku, sekrece protilátek

Eliminace autoreaktivních klonů Většina autoreaktivních B lymfocytů – eliminace ve stadiu nezralých B lymfocytů Setkání s Ag v tomto stadiu + vazba s dostatečnu afinitou na BCR= negativní signál-apoptotická smrt V kostní dřeni se setkává s autoantigeny Pokud autorektivní B lymfocyt procesem projde- autoreaktivita se neprojeví - k plné aktivaci chybí příslušné pomocné T lymfocyty (přísnější eliminace AR klonů v thymu)

Kritické body vývoje B lymfocytů Dokončení přeskupování genů pro H-řetězec+ povrchová exprese pre- BCR Úspěšné dokončení přeskupení genů pro L-řetězec+ povrchová exprese IgM (BCR) Testování autoreaktivity na úrovni nezralých B lymfocytů Procesy somatické mutace a afinitní maturace- přežívají buňky nesoucí BCR s nejvyšší afinitou k Ag

Funkce B lymfocytů Produkce protilátek proti antigenům Prezentace Ag-u T lymfocytům Spolupráce s komplementem

18. Primární imunitní orgány a jejich funkce v IS

PRIMÁRNÍ IMUNITNÍ ORGÁNY Místa vzniku a diferenciace buněk imunitního systému 1.Kostní dřeň = diferenciace všech buněk IS 2.Thymus = diferenciace T lymfocytů

Thymus cortex - hustý shluk lymfocytů = rychle se množící buňky medulla - buňky vyzrálé, Hassallova tělíska odděleny kortikomedulárním spojením v kortexu a kortiomedulárním spojení jsou makrofágy a dendritické buňky - zasahují do diferenciace thymocytů Intrathymální bariéra odděluje cortex od krevního oběhu brzlík protkán množstvím cév a odvodnou lymfoidní tkání, která vtéká do mediastinálních lymfatických uzlin

KOSTNÍ DŘEŇ tvorba imunitních buněk v postnatálním vývoji skládá se z buněk kostní dřeně, extracelulární matrix, krevních cév tvorba buněk IS z kmenových buněk se uskutečňuje v oblastech oddělených vaskulárními sinusy sinusy jsou ohraničeny endotelovými buňkami, které produkují cytokiny vnější stěna sinusů je lemována retikulárními buňkami

KOSTNÍ DŘEŇ megakaryocyty- z nich se odškrcují zralé destičky do centrálního sinu funkční jednotka = sferoid, obsahuje stromální buňky, makrofágy, adipocyty nejméně diferencované pluripotentní kmenové buňky - blízko povrchu kosti, nejzralejší buněčné elementy poblíž centrálního sinu

Hematopoéza v kostní dřeni Kmenové buňky CD34, CD45 Diferenciace z kmenových buněk - regulace membránovými interakcemi mezi kmen. bb. a stromálními buňkami kostní dřeně + vliv cytokinů ( CSF, IL-3, trombopoetin, erytropoetin) Diferenciace probíhá od méně diferencovaných prekurzorů k diferencovanějším vývojovým stádiím- nelze zpět Není možný přechod mezi oddělujícími se vývojovými větvemi Hematopoéza reaguje na momentální potřeby organizmu

19. Sekundární imunitní orgány- struktura a funkce lymfatické uzliny a sleziny

SEKUNDÁRNÍ LYMFOIDNÍ ORGÁNY = specializované struktury, ve kterých dochází k interakci mezi buňkami IS a cizorodými podněty pomnožování imunokompetentních T a B lymfocytů terminální diferenciace v efektorové buňky lymfoidní buňky zde dlouhodobě přežívají Lymfatické uzliny Slezina Slizniční IS

SLEZINA A LYMFATICKÉ UZLINY průchod většiny cirkulujících lymfoidních buněk vychytávání mikrobiálních podnětů z krve lobulární struktura tvořena větvícími se trabekulemi splenické cévy- vstup i výstup v hilu, větví se uvnitř trabekulí stabilizace retikulární vazivovou tkání

Slezina- červená pulpa lobuly se dělí na červenou a bílou pulpu červená pulpa- průchod venózních sinusů mezi arteriemi a žílami- filtrace krve v sinusech makrofágy pohlcují staré červené a bílé krvinky a mikrobiální částice eliminace imunokomplexů navázaných na povrchu erytrocytů

Slezina- bílá pulpa lymfoidní tkáň-obklopuje centrální arteriolu = větve trabekulární arterie Periarteriolární lymfoidní pochva – zde CD4+, CD8+ T lymfocyty vně pochvy B lymfocyty Primární a sekundární B lymfocytární folikuly Sekundární- obs. germinální centrum – místo izotypového přepnutí syntézy Ig, somatické mutace- vede k afinitnímu vyzrávání B lymfocytů Folikuly- plášťová zóna klidových B lymfocytů- exprimují povrchové IgM a D Bílá pulpa- i neutrofily, eosinofily, plazm.bb.

Lymfatické uzliny lokalizace podél lymfatických cév drenáž kůže a povrchové tkáně- cervikální, axilární, ingvinální drenáž slizničních povrchů a vnitřních orgánů- mezenteriální, mediastinální, periaortální oválné struktury- hilus- místo vstupu a výstupu cév Obklopeny fibrózní kapsulou, která vytváří v uzlině trabekuly – v nich se větví cévy a nervy Subkapsulární sinus- vstup aferentních lymfatických cév

Kortex LU Obsahuje primární a sekundární folikuly – hlavně B lymfocyty Parakortikální oblast- T lymfocyty a akcesorní buňky (makrofágy, dendritické buňky) Dendritické buňky vstupují do LU z tkání po setkání s Ag- po vstupu přes subkapsulární sinus prezentují Ag T lymfocytům Ag-ní materiál může být vychytán APC a zpracován až v LU

Medula LU Rozdělení do medulárních provazců- obklopují medulární sinusy, které ústí do hilu B a T lymfocyty migrují z foliklů a parakortikálních oblastí do meduly i s plazmatickými bb.- z hilu odcházejí eferentními lymf. cestami a migrují do orgánů a tkání T a B bb. působí jako efektorové bb, jako paměťové bb. zajišťují rychlejší a efektivnější imunitní odpověď při příštím setkání s Ag Eferentní lymfatické cesty- ductus thoracicus- vena subclavia (krevní cirkulace)

20. Slizniční imunitní systém

SLIZNIČNÍ IS Tonzily Payerské plaky střevní sliznice Rozptýlené lymfatické folikuly Intraepitelové lymfocyty Lymfocyty v lamina propria epitelových povrchů

SLIZNIČNÍ IMUNITNÍ SYSTÉM MALT (mukózní lymf.syst.- GALT, BALT) Sliznice DU a nosní, respiračního traktu, GIT, urotraktu, sliznice oka, vnitř. ucha, vývodů exokrinních žláz Obecné obranné mechanizmy: pohyb řasinek, proudění vzduchu a tekutin, sekrety žláz s vnější sekrecí s antimikrobicidními látkami

STRUKTURA SIS o-MALT = organizovaný lymf.s.(lymfoidní folikuly v epitel. vrstvě sliznic) - místo indukce imunitní reakce d-MALT= difuzní (B a T lymfocyty, makrofágy, neutrofily, eosinofily, žírbé buňky - v lamina propria) - efektorová část

Peyerovy plaky Tenké střevo Nakupení > 100 lymfoidních folikulů- centrální zóna = B lymfocyty, obklopeny T lymfocyty uprostřed folikulů: folikulární dendritické buňky (FDC) = APC (B buňkám); makrofágy, DB na povrchu folikulů- epitel asociovaný s folikuly- M-buňky, intraepiteliální T lymfocyty mezi folikuly- venuly s vysokým endotelem- exprim. adhezivní molekuly- zachycují lymfocyty z krevního oběhu- prostup do folikulů

M- buňky enterocyty – endocytóza vzorků z prostředí- transport na opačnou stranu zpracování APC v subepiteliálním prostoru předložení lymfocytům nebo přímé rozpoznání Ag-specifickými receptory B lymfocytů

Humorální mechanismy SIS B lymfocyty a plazmatické buňky v submukóze - sIgA (event. sIgM) Transcytóza = přenos IgA přes epitelovou buňku na slizniční povrch Transportní Fc receptor + sIgA- endocytóza- přenos na luminární stranu buňky-proteolytické odštěpení Sekreční komponenta = část receptoru, která zůstává s IgA i po odštěpení, rezistence vůči střevním proteázám

Funkce sIgA Imunitní exkluze = neutralizace Ag na slizničních površích IgA, IgM Hlen, pohyb řasinek, peristaltika sIgA neaktivuje komplement Imunitní komplexy se mohou vázat na receptory pro IgA na různých efektorových buňkách- odstranění fagocytózou, v Peyerových placích - APC - indukce IR= imunitní eliminace

Kožní IS Epidermis: keratinocyty, intraepiteliální lymfocyty, melanocyty; Langerhansovy buňky (APC)= kožní dendritické buňky- prezentace Ag v periferních LU T lymfocytům keratinocyty: produkce IL-1,IL-6,TNF-indukce IR při poranění, infekci - produkce IL-10, TGF-β – fibroplastické pochody při hojení Dermis: fibroblasty - produkce kolagenu, odstraňování apoptotických buněk; hojné mastocyty, ojed. T lymfocyty perivaskulárně