Metabolismus leukocytů a trombocytů

Prezentace na téma: "Metabolismus leukocytů a trombocytů"— Transkript prezentace:

1 Metabolismus leukocytů a trombocytů

2 Diferenciace kmenových buněk kostní dřeně

3 A) Fagocytující buňky:
Neutrofily – nejhojnější Eosinofily Monocyty Makrofágy – tkáňová forma monocytů

4 Likvidace fagocytovaného mikroorganismu
1) Aktivace NADPH-oxidasy 2) Produkce NO NO-synthasou 3) Fúze fagosomu s lysosomy fagocytující buňky, které obsahují baktericidní látky a hydrolytické enzymy (často s kyselým pHopt)

5 1) NADPH-oxidasa Multiproteinový komplex neutrofilů, eosinofilů, monocytů, makrofágů NADPH + 2 O2 → NADP+ + H+ + 2 O2•- 2 O2•- + 2 H+ → O2 + H2O2 H2O2 může poškozovat patogen přímo nebo konverzí na OH•: H2O2 + M+ → OH• + OH- + M2+ (M; kov) superoxidový anion

6 Aktivace NADPH-oxidasy: k membránovému cytochromu b558 se připojí několik dalších cytosolických proteinů; elektrony z cytosolického NADPH jsou přes FAD a cytochrom přeneseny na kyslík: cytochrom b558 aktivní NADPH-oxidasa

7 plazmatická membrána fúze s lysosomy fagosom

8 Myeloperoxidasa Obsažena v granulích neutrofilů a monocytů, ne však makrofágů! Část H2O2, vznikajícího z O2•- tvořeného NADPH-oxidasou, je substrátem pro myeloperoxidasu, která jej využívá pro oxidaci Cl- na HClO HClO je velice reaktivní a může oxidovat biomolekuly; může také posky-tovat jedovatý plynný chlor: HClO + H+ + Cl- → Cl2 + H2O Reakcí HClO s O2•- může vznikat i OH•: HClO + O2•- → O2 + OH• + Cl-

9 Chronická granulomatóza
Způsobena deficiencí některé z podjednotek NADHP-oxidasy Neschopnost generovat superoxid a další reaktivní formy Komplikovaná (až nemožná) léčba některých infekcí – např.: Burkholdaria cepacea způsobuje obtížně léčitelnou pneumonii Aspergillus způsobuje pneumonii, někdy i septikémii; může končit smrtí Léčba: antibiotika, antimykotika

10 2) Produkce NO Hlavně indukovatelnou NO-synthasou(iNOS) makrofágů – indukovaná cytokiny (INF-γ, TNF) či bakteriálním lipopolysacharidem: NO• může zabíjet bakterie přímo (např. inhibicí dýchacího řetězce) nebo nepřímo – reakcí s O2•- za vzniku ONOO- (peroxynitrit), který napadá Fe-S proteiny a –SH skupiny, nitruje proteiny, inaktivuje enzymy… Arg citrullin

11 NADPH-oxidasa: účinná zejména v ničení extracelulárních patogenů (Salmonella, Staphylococcus, Streptococcus pyogenes)…neutrofily X NO je hlavním nástrojem pro zabíjení intracelulárních parazitů (Listeria, Brucella, Candida albicans)…makrofágy

12 3) Granula (lysosomy) neutrofilů
Obsahují baktericidní látky a hydrolasy, které po fúzi s fagosomem ničí pohlcené mikroorganismy: myeloperoxidasa lysozym – štěpí glykosidické vazby v peptidoglykanu buněčné stěny bakterií (zejména G+) defensiny – kationické peptidy (Arg) o Mr 3,5-6 kDa; elektrostaticky interagují s anionickými lipidy bakteriální membrány, vnoří se do ní a vytvoří v ní póry; mohou také inhibovat syntézu DNA a proteinů hydrolasy, např. elastasa – serinová proteasa; zabíjí bakterie, štěpí virulentní faktory, ale může také poškozovat tkáně hostitele (štěpí i proteiny extracelulární matrix)

13

14 Eosinofily Hlavní role – obrana proti mnohobuněčným parazitům
Tytéž mechanismy s drobnými odchylkami: tvorba ROS peroxidasa eosinofilů – analogie myeloperoxidasy, ale preferenčně využívá jako substrát Br- (místo Cl-) a generuje HBrO (místo HClO) bazický protein eosinofilů poškozuje membránu buněk parazitů

15 B) Basofily a mastocyty
Aktivovány antigeny / alergeny interagujícími s IgE navázanými na receptory na povrchu basofilů, mastocytů Uvolňují látky, které poškozují parazita a vyvolávají reakce k jeho vypuzení, mohou ale zodpovídat i za alergické projevy: hydrolasy histamin heparin Aktivuje se i syntéza eikosanoidů; leukotrieny mají bronchokonstrikční účinek, působí chemotaktivně a aktivačně na leukocyty receptor pro IgE

16 Histamin Vzniká dekarboxylací histidinu:
Histamin působí vazodilatačně a bronchokonstrikčně  napomáhá vypuzení parazita (kašel, peristaltika střev, vazodilatace umožňuje i zvýšenou tvorbu hlenu na sliznici)

17 Imunopatologické reakce typu I – atopie
Tvoří se IgE proti alergenům (pyl, roztoči…) a váží se na receptory basofilů a mastocytů. Při dalším setkání s alergenem může dojít k interakci, uvolnění histaminu, heparinu a tvorbě eikosanoidů Objevují se lokální projevy, které jsou obdobou snahy o vypuzení parazita (alergická rýma, astma, konjunktivitida) Dostane-li se alergen při další expozici do krve, může způsobit i hromadnou degranulaci basofilů a mastocytů  mediátory zvýší permeabilitu cév, ↓ TK  otok plic, ischémie mozku, multiorgánové selhání… anafylaktický šok Léčba: antihistaminika – blokují receptory pro histamin

18 C) Lymfocyty Mají antigenně specifické receptory, tzv. T-receptory (TCR) resp. B-receptory (BCR) BRC obsahují povrchový imunoglobulin, TCR komplex, který je strukturně podobný Ig; tato část rozpoznává antigen B-lymfocyty po proliferaci a diferenciaci na tzv. plazmatické buňky sekretují velké množství protilátek (sekretovaných imunoglobulinů)

19 Sekretované imunoglobuliny
VH VL CH1 CL CH2 CH3 Fc Fab Dva těžké (H) řetězce, spojené disulfidickými můstky Ke každému z nich je (S-S můstkem) připojen jeden lehký (L) řetězec H-řetězec: 4-5 domén, kDa; L-řetězec: 2 domény, 25 kDa Domény na N-konci H i L jsou variabilní (VH resp. VL), ostatní domény jsou konstantní (CH resp. CL), tj. shodné u řetězců téhož typu Variabilní domény H a L společně tvoří vazebné místo pro antigen

20 Typy imunoglobulinů IgA (2 subtypy) IgG (4 subtypy) IgD IgE IgM
155 kDa Existují 2 typy L: κ, λ Existuje 5 typů H: , γ, δ, ε, μ; podle nich se rozlišují Ig na: IgA (2 subtypy) IgG (4 subtypy) IgD IgE IgM IgM může existovat i v pentamerní formě, IgA i jako dimer a trimer 900 kDa

21 D) Trombocyty Nemají jádro  velká část jejich výbavy pochází z megakaryocytu Účastní se agregace destiček, mají vazokonstrikční účinky Účastní se také obrany proti infekcím, např. potlačují množení Plasmodium falciparum (původce malárie) Též produkují O2•- a H2O2, které by mohly posilovat agregaci Obsahují thromboxan A-synthasu: katalyzuje přeměnu prostaglandi-nu H2 na thromboxan A2: TXA2 – podporuje agregaci destiček a vazokonstrikci

22 Trombocyty uvolňují dva velice důležité faktory, které ovlivňují nejen trombocyty samotné, ale i jiné typy buněk: Platelet-Activating Factor (PAF) Platelet-Derived Growth Factor (PDGF)

23 Platelet-Activating Factor
Hlavně juxta- a parakrinní působení (i auto- a endokrinní) přes GPCR Podporuje agregaci destiček Navozuje aktivaci a adhezi leukocytů, produkci cytokinů, působí chemo-takticky, vasodilatačně a bronchokonstrikčně…podíl na zánětlivé reakci ALE: Je podezřelý i z účasti na alergiích, septickém i anafylaktickém šoku Zprostředkovává souhru mezi agregačními a zánětlivými procesy Produkován i endoteliálními b., monocyty, neutrofily, eosinofily, basofily fosfolipid

24 Platelet-Derived Growth Factor
Dimerní protein existující ve 3 isoformách Receptory: tyrosinkinasy; na fibroblastech, gliových b., buňkách hladkého svalstva, leukocytech… Účinky: proliferace chemotaxe diferenciace některých typů buněk (např. v CNS) změna struktury cytoskeletu (  chemotaxe…)  účastní se tvorby kapilár, hojení ran  je důležitý pro prenatální i postnatální vývoj Vystupuje ale i v patogenezi (některé nádory)

25 Cytokiny Proteiny sekretované leukocyty a jinými buňkami, které působí prostřednictvím receptorů na buňky imunitního systému (existují ale i membránové cytokiny) Působí: autokrinně – na buňku, která jej produkuje parakrinně – na buňky v těsné blízkosti endokrinně – na vzdálené tkáně (po transportu krví)

26 Některé druhy cytokinů
Interleukiny – např. IL-6: produkován makrofágy a neutrofily, stimuluje lymfocyty, sekreci Ig a syntézu proteinů akutní fáze Chemokiny –působí chemotaktivně Interferony – např. INF-: produkován lymfocyty, monocyty a makrogáfy, slouží k protivirové obraně (indukuje syntézu enzymů, které potlačují replikaci virů) Transformující růstové faktory – např. TGF-β: produkován T-lymfocyty, makrofágy a trombocyty, má protizánětlivý účinek Faktory nekrotizující nádory – TNF-β: může indukovat apoptózu

27 Průnik fagocytů do poškozených tkání = diapedéza / extravazace
Nejprve slabá interakce selektin (endotel) – sacharid (leukocyt)  zpomalení Cytokiny na povrchu EB interagují s receptory leukocytů Silná adheze leukocytů vlivem interakce integrinů s molekulami na povrchu EB → migrace leukocytů do tkáně řízená cytokiny (ze zánětlivých buněk či EB).

28 Regulace Na regulaci mnoha funkcí leukocytů se podílejí monomerní GTP-vázající proteiny, mj. Rac, Rho: aktivace NADHP-oxidasy chemotaxe fagocytóza fúze fagosomu s granuly Rho a Rac mají schopnost modulovat (de)polymerizaci aktinu, která se účastní minimálně posledních tří pochodů