RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D. Katedra zoologie, PřF UP Olomouc
Prezentace navazuje na zá základní kladní znalosti z biochemie, stavby membrá membrán a fyziologie krve Rozšiřuje témata:
Proteiny – přehled pro fyziologii (1. a 2.) Biomembrány: stavba Biomembrány: transport Biologie krve
!!! Více PPT: T a B lymfocyty Imunogenetika
Symbol odkazující na související ppt
Symboly označující animaci resp. video (dynamická prezentace daného fyziologického procesu). Plnohodnotné animace (videa) spolu s podrobným výkladem studenti uvidí na přednáškách popř. praktických cvičeních. Varianta pro tisk, která je k dispozici na internetu obsahuje jen statické popisy těchto procesů.
Symbol označující odkaz na animaci volně dostupnou na internetu
Výukové materiály: http://www.zoologie.upol.cz/osoby/fellnerova.htm
VROZENÁ VROZENÁ imunita X ZÍ ZÍSKANÁ SKANÁ imunita
SLOŽKY
Kůže, mukózní sekrety epitelu pH, teplota
Lymfocyty v krvi, lymfatických uzlinách a epitelech
Proteiny komplementu, cytokiny
Protilátky, cytokiny
FAGOCYTY [makrofágy, neutrofily] NK buňky
Lymfocyty: T a B lymfocyty
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
CYTOKINY -
mediá né komunikace mediátory buněč buněčn
Látky bílkovinné povahy (peptidy, glykoproteiny) – dosud známá primární struktura více než 120 cytokinů Produkovány různými buňkami v těle Malé signální molekuly; slouží k vzájemné komunikaci buněk: autokrinní (působí na buňku, která cytokin produkuje
CHARAKTERISTIKA
parakrinní (púsobí na buňku v těsné blízkosti) endokrinní (transportovány krví ke vzdáleným buňkám)
Působí na buňky, které mají pro příslušný cytokin receptor Uplatňují se hojně v imunitním systému, ale i při regulaci buněčného růstu, množení
1
CYTOKINY – vlastnosti pů působení sobení PLEIOTROPISMUS:
Příklady cytokinů cytokinů vrozené vrozené a zí získané skané imunity Vrozená (nespecifická) imunita
Získaná (specifická) imunita
Jeden druh cytokinu stimuluje různé buňky k různým reakcím
REDUNDANCE: Jeden druh cytokinu může být nahrazen jiným (různé cyt. působí shodně na cílovou b.
SYNERGIE: Různé cytokiny stimulují různé cílové buňky ke stejné reakci
ANTAGONISMUS: Různé cytokiny mohou mít na stejnou cílovou buňku opačné účinky
CYTOKINY: KLASIFIKACE Dříve používáné starší, dnes nevyhovující členění na LYMFOKINY, produkované lymfocyty a MONOKINY, produkované monocyty Ve snaze o jednotnou nomenklaturu navrženo označení INTERLEUKINY (IL), doplněné číselným kódem, podle pořadí objevu; nebylo však důsledně používáno, proto zaveden obecnější termín CYTOKINY (z řec. kineo = pohybovat) Vlastnosti některých hormonů (prolaktin, růstový h.), popř. charakter jejich receptorů navíc připomíná cytokiny, resp. jejich receptory. (hranice mezi klasickými hormony a cytokiny není ostrá) Cytokiny lze klasifikovat z různých hledisek (historické, funkční, strukturní) Nejčastěji je používáno členění na: INTERLEUKINY, INTERFERONY, faktory RŮSTOVÉ, STIMULUJÍCÍ, NEKROTIZUJÍCÍ, CHEMOKINY
INTERLEUKINY ( IL ) popsáno více než 30 druhů heterogenní skupina látek glykopeptidové povahy jsou produkovány různými buňkami SPECIFICKÉ i NESPECIFICKÉ imunity vč. buněk podpůrných (fibroblasty) často působí společně, vzájemně se ovlivňují (tvoří „síť“) ovlivňují především různé vývojové fáze lymfocytů a makrofágů
PŘÍKLADY interleukinů NESPECIFICKÉ a SPECIFICKÉ imunity IL-1 IL-2 IL-4 IL-5 IL-6 IL-7 IL-10 IL-12 IL-13
hl. zdroj - produkující buňky
hl. účinky
makrofágy, neutrofily, endotel aktivované T lymfocyty CD4+ T lymfocyty (Th2), mastocyty CD4+ T lymfocyty (Th2), makrofágy, endotel, T lymfocyty stroma kostní dřeně makrofágy, Th2, Treg makrofágy, B lymfocyty T lymfocyty, NKT, mastocyty
protizánětlivé ( horečka, anorexie aj.) proliferace T a B lymfocytů a NK T a B lymfocyty (IgE), rozvoj atopické r. eozinofily, stimulace B lymfocytů (IgA) protizánětlivé, játra, B lymfocyty vliv na zrání B lymfocytů i T lymfocytů makrofágy, dendritické b. aktivace Th1, makrofágů a NK buněk B lymfocyty (IgE), epitely, fibroblasty
2
INTERFERONY (IFN, INF) látky peptidové povahy jsou produkovány všemi jadernými buňkami (např. po virové infekci)
IFN IFN IFN
hl. zdroj - produkující buňky
hl. účinky
leukocyty, monocyty, makrofágy fibroblasty, epitely aj. aktivované T lymfocyty a NK
protivirové účinky (inhibice replikace) protivirové účinky (inhibice replikace) regulace v místě infekce (aktivace hl. specifické imunitní odpovědi)
Nekrotizují Nekrotizující faktory
TNF (tumour necrotisis factor) působí cytotoxicky (indukce apoptózy), protizánětlivě (↑ konc. u septického š.) působí regulačně (aktivace makrofágů, granulocytů, cytotoxických b. mají systémové účinky (horečka, produkce proteinů, angiogeneze, lypolýza)
TNF TNF
synonymum
hl. makrofágy hl. T lymfocyty
kachektin lymfotoxin, LT
Kolonie stimulují stimulující faktory
CHEMOKINY nízkomolekulární peptidy látky s chemotaktickými účinky (pohyb buněk jako odpověď na chemický podnět) působí také na nádorový růst, angiogenezi, myelopoezu
hl. zdroj - produkující buňky
Stimulují v kostní dřeni růst a diferenciaci různých buněk:
G-CSF (granulocyte colony stimulation factor) ; stimulace růstu granulocytů
IL-8 (NAP-1) MCP-1 RANTES
zdroj
hl. účinky
různé buňky různé buňky T, destičky
chemotaxe a aktivace granulocytů chemotaxe a aktivace granulocytů a bazofilů chemotaxe a aktivace monocytů a T
RŮSTOVÉ STOVÉ FAKTORY látky peptidové povahy (GF – z ang. growth factor) produkovány různými buňkami, působí obvykle komplexně na růst a vývoj buněk ovlivňují proliferaci a diferenciaci ( podílí se na regeneraci tkání ale i nádorovém bujení)
FGF (fibroblast growth factor); stimuluje růst fibroblastů a angiogenezi (růst cév)
EGF (epidermal growth factor); působí na buněčnou proliferaci, diferenciaci a přežívání IGF
(insulin-like growth f.), hypoglykemizující účinky, růst chondrocytů, skeletu, angiogenezi,
VEGF (vascular endotelial growth f.) vaskulární endotelový růstový faktor; uplatňuje se také v růstu nádorů
GM-CSF sekretován granulocyty, T lymfocyty, žírnými buňkami, endotelovými b. a fibroblasty Stimulují kmenové buňky k produkci granulocytů a makrofágů
IMUNOCYTY NESPECIFICKÁ imunita NEUTROFILY: Fagocytóza počáteční fáze infekce Zabíjení mikrobů MAKROFÁ MAKROFÁGY: Fagocytóza a zabíjení mikrobů Sekrece cytokinů, Iniciace zánětu BAZOFILY: Granula s heparinem; vliv na srážení krve v místě zánětu NK buň buňky:
Protilá Protilátky Viz ppt B-lymfocyty
(limitovaná variabilita receptorů; rozhraní mezi nespecifickou a specifickou imunitou)
Lýze viry infikovaných buněk Lýze poškozených buněk Aktivace makrofágů
(buň (buňky imunitní imunitního systé systému)
SPECIFICKÁ imunita B lymfocyty: Produkce protilátek CD4+ T lymfocyty: Aktivace makrofágů Stimulace B lymfocytů CD8+ T lymfocyty: Likvidace infikovaných buněk Likvidace nádorových buněk Regulač Regulační T lymfocyty: Tlumení imunitních reakcí Udržení tolerance k vlastním tkáním NKT buň buňky: Potlačení nebo aktivace vrozené nebo získané imunitní odpovědi
3
Tvorba a zrá zrání lymfocytů lymfocytů
Základní kladní typy specifických imunocytů imunocytů
KDE? Primární lymfatické orgány (kostní dřeň, thymus, fetálně játra) Z ČEHO? Z pluripotentní kmenové buňky přes lymfoidní prekurzor, při působení různých druhů cytokinů
B lymfocyty (lá (látková tková imunita) Přímé rozpozná rozpoznání Ag Produkce protilá protilátek
T lymfocyty (buněč ná imunita) (buněčn Rozpozná Rozpoznání Ag ve vazbě vazbě na MHC molekulu Produkce cytokinů cytokinů
Přehled zrá zrání lymfocytů lymfocytů Primá Prim árn rníí lymfatick lymfatické é org orgá ány: kostní kostn í d řeň , brzlí brzlík (já (játra u plodu)
BCR-
BCR+
VROZENÁ VROZENÁ imunita X ZÍ ZÍSKANÁ SKANÁ imunita
Periferníí lymfatick Perifern lymfatické é org orgá ány
B lymfocyt BCR++
negativní a pozitivní selekce
Kmenová buňka
nezralý B lymfocyt
kůra
dřeň
SLOŽKY
Prekurzor B lymfocytu
Th lymfocyt
!!! Více ppt: B a T lymfocyty, IMUNOGENETIKA
CHARAKTERISTIKA
Pozitivní a negativní selekce
CD4+ CD8+ TCR(+)
CD8+ TCR+
Lymfocyty v krvi, lymfatických uzlinách a epitelech
Proteiny komplementu, cytokiny
Protilátky, cytokiny
FAGOCYTY [makrofágy, neutrofily] NK buňky
Lymfocyty: T a B lymfocyty
Reaguje na struktury společné mnoha různým patogenům
Rozpoznává specifické mikrobiální nebo cizorodé molekuly (hl. proteiny)
Receptory jsou kódovány již v zárodečném vývoji
Receptory vznikají náhodnou kombinací během života
Nemá imunologickou paměť
Při opakované infekci reaguje rychleji a silněji (imunologická paměť)
CD4+ TCR++
CD4+ TCR+
Thymus
Kůže, mukózní sekrety epitelu pH, teplota
Tc lymfocyt
(reaguje vždy se stejnou intenzitou)
Reaguje okamžitě
Aktivace trvá několik dní (je spojena s klonální expanzí lymfocytů)
CD8+ TCR++
4
MANÓ MANÓZOVÝ receptor (C(C- lektin): lektin): Skupina receptorů vážících sacharidy v membráně mikroorganismů (s terminální manózou a fruktózou). Důležité při fagocytóze
SCAVANGEROVÉ SCAVANGEROVÉ receptory: Role při pohlcování oxidovaných lipoproteinů buňkami (patologická role při vzniku pěnových buněk při ateroskleróze)
Obrovská diverzita V rámci buněčné linie má každý klon unikátní receptor receptory mohou rozpoznávat i neinfekční částice Vznikají v průběhu celého života náhodnou kombinací (somatická modifikace zárodečné DNA) Riziko vzniku potencionálně autoreaktivních klonů je eliminováno systémem přísné negativní a pozitivní kontroly
Variabilní oblast
Receptory lymfocytů lymfocytů:
Skupina evolučně starých receptorů (TLR1-9.) Rozponávají : • bakteriální lipopolysacharidy (LPS) • lipoproteiny • Flagelin (protein)
Vazebné místo pro antigen
Těžký řetězec
Lehký řetězec κ
Konstantní oblast
TLR receptory (toll like receptors) :
()
()
!!! Více ppt: B a T lymfocyty, IMUNOGENETIKA
N-formyl methionyl receptor: Váže krátké peptidy s methioninovým zbytkem
B lymfocyt
T lymfocyt
ANTIGEN – EPITOP (př (př.)
Vztah: ANTIGEN - EPITOP
Salmonella typhimurium
Antigen
!!! Více ppt: B a T lymfocyty, IMUNOGENETIKA
Membránové proteiny lymfocytů
SPECIFICKÁ imunita
Variabilní oblast
NESPECIFICKÁ imunita
Specifické Specifické receptory T a B lymfocytů lymfocytů
Konstantní oblast
RECEPTORY imunocytů imunocytů
Epitop
Antigenní protein „A“
FliC Antigenní protein „B“
epitop 80-94 epitop 428-442
Antigenní protein „C“
epitop 339-350 epitop 455-469
Antigen „A“ obsahuje epitopy 1, 2, 3 atd.
Antigen „B“ obsahuje např. epitopy 4, 5, 6...
Antigen „C“ obsahuje např. epitopy 7, 8, 9 ...
3
8 5
1 2
4
6
9
7
Lymfocyty specifické k danému antigenu resp. epitopu
5
Lineá Lineární rní a konformač konformační epitopy KONFORMAČ KONFORMAČNÍ epitop
LINEÁ LINEÁRNÍ RNÍ epitop „TYRKYSOVÝ“ epitop je přístupný až po denaturaci
IMUNOLOGICKÁ (specifická imunita) IMUNOLOGICKÁ PAMĚŤ PAMĚŤ (specifická
„RŮŽOVÝ“ epitop je přístupný před i po denaturaci Konformační epitop ztrácí denaturací schopnost vazby s receptorem
NAIVNÍ NAIVNÍ lymfocyty Zralé B a T lymfocyty, které opustily primární lymfatické orgány Klidové vývojové stádium („resting cells“) – aktivně se nedělí a nevykonávají žádné efektorové funkce Od efektorových buněk se liší menší velikostí (8-10m) a velkým jádrem Nepřišly do kontaktu s antigenem. Jsou ale připraveny; pokud nedojde k vazbě na příslušný antigen, během 1-3 měsíců jsou eliminovány. Receptory naivních lymfocytů slabě reagují s vlastními antigeny, což stimuluje signály k přežívání daného lymfocytu, aniž by ale byly napadány vlastní molekuly
PAMĚŤ OVÉ É lymfocyty PAMĚŤOV Část lymfocyty, které se diferencovaly z antigenem aktivovaných lymfocytů v lymfatických uzlinách Koncentrují se v tkáních a sekundárních lymfatických orgánech, kde jsou připraveny k opětovné aktivaci konkrétním antigenem Klidové vývojové stádium („resting cells“) – přežívají mnoho let při velmi pomalém cyklu dělení Od efektorových buněk se liší menší velikostí (8-10m), velkým jádrem a expresí specifických povrchových molekul: B paměťové lymfocyty: CD27, IgG+IgE nebo IgG+IgA T paměťové lymfocyty: CD45RO (jinak jsou ale paměťové T lymfocyty velmi heterogenní skupinou
Naivní a paměťové lymfocyty se od sebe morfologicky neliší. Naivní a paměťové b. nejsou od sebe rozpoznatelné morfologicky.
6
POSLOUPNOST imunitní imunitních reakcí reakcí SPECIFICKÁ (adaptivní, získaná) imunitní reakce
NESPECIFICKÁ (vrozená) imunitní reakce
hodiny
infekce
0
6
KLONÁ (specifická imunita) KLONÁLNÍ LNÍ EXPANZE (specifická ANTIGEN
Stimulace konkrétního lymfocytu
dny
12
Prvotní fáze imunitní odpovědi
1
3
5
KLONÁLNÍ EXPANZE STIMULOVANÉHO LYMFOCYTU
7
Pozdější fáze imunitní odpovědi (likvidace infekce)
REPERTOÁR lymfocytů
7
