Výukové materiály:

RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D. Katedra zoologie, PřF UP Olomouc

Výukové materiály: http://www.zoologie.upol.cz/zam.htm

Prezentace navazuje na základní znalosti z biochemie, stavby a funkce membrán. Rozšiřuje přednášky: Funkce membrán Proteiny

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 z internetu

*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Obsah přednášky Definice základních imunologických pojmů • • • •

imunita, imunologie imunitní systém, imunitní reakce, antigen imunogenetika

Složky imunitního systému • lymfatické tkáně a orgány • buňky imunitního systému • molekuly imunitního systému

Druhy imunitních mechanismů: • vrozená (nespecifická) reakce • získaná (specifická) reakce : T a B lymfocyty

MHC glykoproteiny: • MHC glykoproteiny I. třídy • MHC glykoprotteiny II. třídy *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Schopnost jedince bránit se invazi cizorodých látek a organismů z okolního prostředí označujeme obecně slovem

(lat. immunitas = odolnost)


Imunologie – vědní obor Vědní obor zabývající se studiem procesů, spojených s obranou organismu nazýváme:

Obrana organismu je zajišťována prostřednictvím

imunitní imunitního systé systému *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Imunitní reakce (odpověď) Koordinovaný systé systém reakcí reakcí organismu vyvolaných přítomností nežádoucí, škodlivé částice (molekuly, buňky) Imunitní reakce (odpověď) je realizová realizována buň buňkami imunitní imunitního systé systému, mu které „pracuji“ buď na zá základě kladě přímého kontaktu nebo prostř prostřednictví ednictvím rů různých lá látek, tek které aktivují nebo produkují (proteiny komplementu, cytokiny, protilátky aj.)

Cizorodou lá látku, která která vyvolá vyvolává imunitní imunitní reakci nazývá nazýváme:


ANTIGEN

( Antibody generator )

Cizorodá látka, která: je rozpoznaná imunitním systémem vyvolává imunitní odpověď organismu (je imunogenní, má tzv. antigenní charakter)

Typicky proteiny a polysacharidy (potenciálně ale jakákoli molekula) Obvykle větší molekuly ( >10 000 daltonů) Imunitním systémem jsou rozpoznány jako cizorodé, škodlivé Pocházejí jak z vnějšího prostředí - exoantigeny tak z organismu samotného – autoantigeny (endoantigeny)


Nejč Nejčastě astější


Imunitní systém: základní vlastnosti SPECIFICITA schospnost rozlišit neškodné „vlastní“ molekuly od „cizích“ resp. nežádoucích molekul

POLYMORFISMUS Molekuly existují v mnoha variantách

IMUNOLOGICKÁ IMUNOLOGICKÁ PAMĚŤ PAMĚŤ Rychlejší a efektivnější reakce pokud se organismus setká s patogenem opakovaně Imunitní systém patří k základním homeostatickým homeostatickým mechanismů mechanismům v těle *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

TOLERANCE

IMUNITNÍ DOHLED

VLASTNÍ NORMÁLNÍ BUŇKY A MOLEKULY

VLASTNÍ, PATOLOGICKY ZMĚNĚNÉ BUŇKY

Imunitní systém rozpoznává:

CIZORODÉ ČÁSTICE Brání jejich vstupu do organismu. V těle pak cizorodé částice inaktivuje a ničí

OBRANYSCHOPNOST


Imunogenetika Obor zabývající se studiem GENŮ uplatňujících se při formování složek imunitního systému se nazývá:

Studuje např.: • geny imunoglobulinové rodiny („superfamily“) • mechanismy uplatňující se při formování polymorfních molekul • HLA systém a geny, které je kódují


Složky imunitního systému

A. Lymfatické tká tkáně a orgá orgány B. Buň Buňky imunitního systému C. Molekuly imunitního systému


A. Lymfatické tkáně a orgány

Lymfatické uzliny BRZLÍK slezina Peyerovy plaky v tenkém střevě Lymfatické cévy

Slepé střevo

KOSTNÍ DŘEŇ

Kostní dřeň a brzlík jsou místem vzniku a dozrávání lymfocytů, proto jsou nazývány jako PŘIMÁRNÍ lymfatické orgány

A. Lymfatické tkáně a orgány PRIMÁRNÍ Kostní dřeň Thymus (brzlík); Fabriciova burza u ptáků

SEKUNDÁRNÍ Lymfatické uzliny – zachycují antigeny a brání jejich rozptýlení po těle Apendix, tonzily, Payerovy plaky ve střevě (organizované shluky lymfatických uzlin Slezina – vychytává antigeny a zestárlé krvinky, zprostředkovává kontakt Ag a imunitních buněk, iniciuje imunitní reakce Slizniční lymfatická tkáň (MALT resp. GALT – mucosus resp. gastrointestinal associated lymphoid tissue) Lymfatické cévy - propojují všechny tkáně a orgány v těle *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

B. Buňky imunitního systému Cirkulující (v krevním a lymfatické oběhu)

TKÁŇOVÉ (dočasně nebo trvale v tkáních)

T lymfocyt napadený virem HIV

makrofág B lymfocyt

NK buňka

T lymfocyt

Dendritická buňka

T lymfocyt

makrofág

B. Buňky imunitního systému Kmenová Kmenová buň buňka Lymfoidní Lymfoidní progenitor

Myeloidní Myeloidní progenitor

NK buňky („zabíječi“)

B lymfocyt T lymfocyt

erytroblast

erytrocyt

megakaryocyt

Krevní destičky

progenitory

bazofil

eozinofil

progenitory

neutrofil

monocyt

dendritická buňka

B: Klasifikace imunitních buněk GRANULOCYTY

bazofily (žírné b., mastocyt)

PHAGOCYTY PHAGOCYTY

neutrofily


eosinofily

AGRANULOCYTY Dendritické buňky

T lymfocyt

B Lymfocyt

Monocyty

(plazmatické b.)

(makrofágy)

CYTOTOXICKÉ CYTOTOXICKÉ b.

APC

C. Molekuly imunitního systému *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Imunoglobuliny (protilátky) Antigenně specifické receptory (proteiny) na povrchu T a B lymfocytů MHC glykoproteiny (HLA molekuly) Cytokiny (mediátory): TNF, INF, CSF, interleukiny Proteiny komplementu

Druhy imunitních mechanismů *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

SPECIFICKÁ (adaptivní, získaná) imunitní reakce

NESPECIFICKÁ (vrozená) imunitní reakce

hodiny

infekce

0

6

dny

12

Prvotní fáze imunitní odpovědi

1

3

5

7

Pozdější fáze imunitní odpovědi (likvidace infekce)

imunita Fyzikální a chemické bariéry Buněčné elementy (fagocyty, NK buňky, bazofily) Proteiny komplementu

imunita Látková imunita: B lymfocyty Buněčná imunita: T lymfocyty *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

imunita Je namířena proti širokému spektru cizorodých částic a patogenů Rozpoznává chemické struktury (hl. sacharidy) společné skupinám mikroorganismů, ale nevyskytujících se u vlastních buněk. Její buňky a molekuly jsou v organismu připraveny předem *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Složky nespecifické imunity Fyzikální a chemické bariéry organizmu Kůže Sliznice (chráněné mukózním sekretem a řasinkovým epitelem) Sliny a slzy (obsahují lysozymy, narušující bakteriální stěnu) Žaludeční šťávy (nízké pH), dále také TEPLOTA atd…

Buněčná složka Profesionální fagocyty (neutrofily, monocyty resp. makrofágy) NK cytotoxické buňky („přirození zabíječi“) Dendritické buňky (spojení nespecifické a specifické imunity) Bazofily (uvolňující histamin)

Humorální (látková) složka Proteiny komplementu (tkáňové a plazmatické proteiny) Cytokiny (regulace a koordinace procesů nespecifické imunity) Adhezní molekuly (lektiny, integriny) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Fagocytóza Evolučně velmi starý proces pohlcování částic ( potravních) U vyšších živočichů a člověka: buňky zabezpečující obranyschopnost organismu procesem fagocytózy. Pohlcování a degradace mikroorganismů - NEUTROFILY Odstranění zbytků vlastních buněk (apoptotických tělísek) a ochrana proti intracelulárním parazitům –MONOCYTY resp.MAKROFÁGY Ochrana proti mnohobuněčným parazitárním červům-EOZINOFILY resp. ŽÍRNÉ BUŇKY (MASTOCYTY) Prezentace části pohlcené částice (antigenu) T lymfocytům – DENDRITICÉ BUŇKY Fagocytující buňky rozpoznávají svoji „kořist“ prostřednictvím RECEPTORŮ. Rozpoznávají cizorodé nebo poškozené struktury, tzv. PAMP („pathogen associated molecular patterns“) • LEKTINY – receptory rozeznávající polysacharidy • TLR – Toll Like Receptor – rozpoznávají lipopolysacharidy, lipoproteiny, NK aj. • SCAVANGEROVÉ („uklízecí“) receptory – rozpoznávají pozměněné struktury apoptických buněk

FAGOCYTÓZA: video

Fagocyty: diapedéza

Migrace leukocytů z mikrocirkulace do tkání

Fagocyty pronikají z krevního oběhu do tkání mezi endoteliálními buňkami

LEKTINY= proteiny vážící se na sacharidy; Zpomalují pohyb leukocytů kolem nísta infekce

endotelová buňka

Řízená diapedéza

místo infekce

Proteiny komplementu humorální složka nespecifické imunity systém cca 30 sérových a membránových proteinů (hl. C1-C9), které se po různých podnětech kaskádovitě aktivují

OPSONIZACE cizorodých částic CHEMOTAXE OSMOTICKÁ LÝZA bakterií


Aktivace komplementu protilátka

aktivovaný komplement

aktivovaný komplement

Lytický pór

patogen

fosfolipidová dvojvrstva patogenu

Opsonizovaná bakterie: Proteiny komplementu se aktivují vazbou na protilátky, obklopující patogen

aktivovaný bakterie komplement Proteiny komplementu se aktivují Také vazbou přímo na bakteriální povrch

Aktivace komplementu

Kaskádovou reakcí vzniká řada dalších proteinů, které vytváří komplex, schopný zabudovat se do bakteriální stěny

Kaskádová reakce

Aktivované proteiny komplementu vytvoří ve stěně Bakterie lytický pór

Narušení bakteriální membr.

Lytické póry způsobují lýzi bakterie

Rozpad buňky

ZÁNĚT – projev nespecifické imunity Komplex fyziologických reakcí nespecifické imunity Reakce na POŠKOZENÍ TKÁNĚ (mechanicky, chemicky, mikroorganismy, ischemií)

Látky uvolněné z poškozených buněk a součásti mezibuněčné hmoty obnažené poraněním Mediátory uvolněné fagocytujícími buňkami Mediátory uvolněné degranulací bazofilů a jejich tkáňových forem (mastocytů, žírných b.)

Zvýšení permeability cév umožňující prostup plazmatické tekutiny a molekul do okolních tkání (otok, zarudnutí) Zvýšení adhezivity endotelu (zachycování fagocytů ) Aktivace koagulačního a komplementového systému (zástava krvácení, destrukce bakterií) Ovlivnění nervových zakončení (bolest) Změny regulace teploty prostřednictvím pyrogenních regulátorů (zvýšená teplota) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

ZÁNĚT – projev nespecifické imunity

A. Po překonání bariéry (kůže, epitel) bakterie proniká do tkání a uvolňuje škodliviny

C. Uvolněné látky zvyšují propustnost cévních stěn kterými do tkání uniká tekutina a plazmatické proteiny

A

C

D

E. Bakterie lyzují a jsou pohlcovány fakocyty

E

B B. Bakteriální toxiny a látky uvolněné poškozenými buňkami (histamin)se hromadí v tkáni

D. Plazmatické proteiny (komplement) se váží na povrch bakterií (narušují jejich membránu), přitahují fagocyty do místa infekce

imunita Je aktivována a specificky namířena proti konkrétnímu patogenu (antigenu). Cizorodou strukturu rozpoznávají vysoce specializované molekuly:

antigenně specifické receptory ( chemicky: membránové glykoproteiny )

LÁTKOVÁ (humorální) imunita Zajišťována B lymfocyty, které produkují protilátky

BUNĚČNÁ imunita Zajišťována T lymfocyty (cytotoxické b. a pomahači) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Membránové receptory lymfocytů *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

VARIABILNÍ OBLAST (místo pro vazbu s antigenem)

LEHKÝ ŘETĚZEC

Konstantní oblast

Konstantní oblast TĚŽKÝ ŘETĚZEC

B lymfocyt

α β

T lymfocyt

PŘEHLED ZRÁNÍ LYMFOCYTŮ Primá Primární rní lymfatické lymfatické orgá orgány: kostní kostní dřeň, brzlí brzlík (slezina u plodu)

BCR-

BCR+

Periferní Periferní lymfatické lymfatické orgá orgány

B lymfocyt BCR++

Prekurzor B lymfocytu negativní a pozitivní selekce

Kmenová buňka

nezralý B lymfocyt

kůra

dřeň

Th lymfocyt CD4+ TCR++

CD4+ TCR+

Pozitivní a negativní selekce

Thymus *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

CD4+ CD8+ TCR(+)

CD8+ TCR+

Tc lymfocyt CD8+ TCR++

EPITOP – antigenní determinant Malá oblast molekuly antigenu, antigenu která je rozpoznávaná membránovými receptory B a T lymfocytů resp. protilátkami se nazývá:

Antigenní determinant

= antigenní determinant


ANTIGEN

Protilátka (receptor)


Salmonella typhimurium

PATOGEN

Antigen „A“ FliC

Antigen „B“

epitop 80-94 epitop 428-442

Antigen „C“

epitop 339-350 epitop 455-469

Antigen „A“ obsahuje epitopy 1, 2, 3 atd. 3 2

1

Antigen „B“ obsahuje např. epitopy 4, 5, 6...

Antigen „C“ obsahuje např. epitopy 7, 8, 9 ... 8

4 5

9

6 7

Lymfocyty specifické k danému antigenu resp. epitopu

REPERTOÁR celkový počet typů receptorů (protilátek) u jednoho jedince *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

KOMPLEMENTARITA: Variabilní oblast - epitop *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Sekvence AMK ve variabilní oblasti receptoru (Ig) je komplementární k....

Antigen se specificky váže ke „svému“ receptoru

... sekvenci AMK v epitopu příslušného antigenu

RECEPTOR (protilátka) Variabilní oblast je specifická k epitopu antigenu

Specifická látková (humorální) imunita

Rozpoznává přímo extracelulární antigen B lymfocyty jsou specializované k produkci různého typu protilátek (imunoglobulinů) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

B lymfocyt: specificita receptorů VAZBA ANTIGENU S PROTILÁ PROTILÁTKOU

PROLIFERACE

Tvorba protilátek

specificita

Stimulace B-lymfocytů antigenem *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Membránový

B lymfocytu

Jaký je vztah

?

imunoglobulin


B lymfocyty: stimulace antigenem *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

TVORBA PROTILÁ PROTILÁTEK

= IgA

IgM

B – lymfocyt

Různé zné třídy (izotypy (izotypy) izotypy)

IZOTYPY (třídy) imunoglobulinů V séru a intersticiální tekutině Opsonizace, neutralizace Nejčastější protilátky (70-75%)

V séru a intersticiální tekutině Ochrana před parazity zodpovědné za alergické r. a hypersensitivitu

Povrch B lymfocytů Receptor pro antigen V séru a B lymfocytech aktivace komplementu

V séru , slzy, sliny mléko, povrch sliznic Ochrana sliznic opsonizace


Vazba „antigen-protilátka“ inaktivuje antigen

Opsonizace Bakterií a virů Inaktivace bakt. toxinů

Stimulace fagocytózy

Shlukování bakterií

Precipitace

Aktivace komplementu

původně rozpustného antigenu

Rozpad buňky


Specifická buněčná imunita

Jak se T lymfocyty funkčně liší od B lymfocytů ? Kdy jsou B lymfocyty pro iniciaci imunitní reakce nedostačující ?


INFEKCE: intracelulární antigen

B lymfocy t

makrofág Fragmentace a prezentace antigenu

T cell stimulace

Komplex MHC - antigen

B lym foc

yt


T lymfocyty: prezentace antigenu *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

APC (Antigen prezentující buňka)

Zprostředkování imunitní odpovědi

Komplex MHC-antigen

Sekrece cytokinů

T cell

T cell

T cell

T cell T cell T cell T cell

ANTIGEN

ZPRACOVÁNÍ

PREZENTACE

STIMULACE

PROLIFERACE

antigenu

antigenu

T lymfocytu

T lymfocytů

Specifická buněčná imunita Specializované k rozpoznávání intracelulárních antigenů (peptidů) S antigenem nereagují přímo ale prostřednictvím antigen prezentující buňky. Rozpoznávají komplex MHC-antigen

Dozrávají v thymu *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*


= ajor

istocompatibility

omplex

Skupina genů na 6. chromozomu (u člověka) Kódují membránové glykoproteiny, tzv. MHC molekuly, MHC molekuly jsou u člověka označované také jako HLA systém (= Human Leukocyte Antigens)

VÝSKYT

MHC rep. HLA molekuly se u člověka vyskytují na všech jaderných buňkách v těle

Typy MHC molekul

MHC glykoproteiny I. třídy MHC glykoproteiny II. třídy *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Dva typy MHC molekul *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

glykoproteiny II tř.

glykoproteiny I. tř.

Dendritická buňka

makrofág

Všechny jaderné buňky těla

Jen antigen prezentující buňky APC (fagocyty, dendritické buňky)

AtraktivníBiologie I.Fellnerová, PřF UP Olomouc

Funkce MHC molekul Vázat peptidové fragmenty proteinů Prezentovat je (vystavovat) na buněčný povrch, kde je analyzují T lymfocyty – imunologický dohled MOLEKULY

MOLEKULY

Váží proteiny endogenní endogenní, syntetizované yntetizované buňkou (normální, patologické, virové)

Váží proteiny exogenní exogenní fagocytované fagocytované buňkou (proteiny patogenů)

Aktivují Aktivují cytotoxické cytotoxické Tc lymfocyty, lymfocyty, které mají CD8 koreceptor

Aktivuji pomocné pomocné Th lymfocyty které mají CD4 CD4 koreceptor


Stavba MHC molekul *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

MHC II

MHC I Transmembránový řetězec α se třemi doménami (α α1 α2 α3) a řetězec β2 mikroglobulinu

α2 α3

Transmembránový řetězec α (domény α1 α2) a transmembránový řetězec β (domény β1 β2)

α1 β2

Každá jaderná buňka

α1

β1

α2

β2

Místo pro vazbu s antigenem

Antigen prezentující buňka

T lymfocyt T-lymfocyt se váže s antigenním determinantem peptidu

Receptor T lymfocytu

Polymorfní oblast MHC molekuly

PEPTID

Část peptidu vážící ho se s MHC molekulou Vazebné místo pro antigenní peptid na MHC molekule

MHC protein antigen prezentující buňka

Prezentace antigenu vyskytujícího se v cytosolu ( zpravidla endogenní antigen )


MHC-I: Prezentace endogenního antigenu

Jaderná buňka Komplex MHC-antigen

Tc lymfocyt (cytotoxický)

virové proteiny mutované proteiny (nádorové buňky)

T lymfocyt cytotoxický (CD 8+ T lymfocyt) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

MHC-I: Prezentace endogenního antigenu

virové proteiny mutované proteiny (nádorové buňky)

Tc lymfocyt (cytotoxický)

T lymfocyt cytotoxický (CD 8+ T lymfocyt) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Prezentace antigenu vyskytujícího se ve fagosomu ( exogenní antigen )


MHC-II: Prezentace exogenního antigenu



MHC-II: Prezentace exogenního antigenu *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*


Komplex MHC-antigen

THlymfocyt (pomahač)

T lymfocyt „pomahač“ (CD 4+ T lymfocyt)

MHC-II: Prezentace exogenního antigenu


Komplex MHC-antigen

THlymfocyt

Produkce protilátek

(pomahač)

B cell *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*



CD8+

Usmrcení buňky

jaderné buňka

CD8+ CD8+

CD8+

CD8+

CD8+

CD8+ Tc lymfocyty cytotoxické

Stimulace fagocytózy

CD4+ CD4+

CD4+ CD4+

CD4+

CD4+

APC makrofág, dendritická b.

B protilátky

CD4+ Th lymfocyty „pomahači“

Struktura lidských MHC genů *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

MHC II

lokus

(izotypy DP, DQ, DR)

DP

DQ

DR

A >20 B >107

A > 25 B > 56

A>3 B > 439

MHC I lokus „MHC III“ lokus

proteiny komplementu a cytokiny

(izotypy A, B, C)

B

C

A

> 563

> 176

> 309

Počty alelických forem na jednotlivých lokusech

Identifikační kód HLA molekul *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

LOKUS

ALELICKÁ VARIANTA (sekvence AMK)

PROTILÁTKA použitá pro detekci

HLA-B

HLA-B*1301 HLA-B*1302 HLA-B*1303 HLA-B*1304 HLA-B*1305 HLA-B*1306

HLA-B13

Lokus

HLA-B* 13 06

Číslo sekvence

První dvojciferné číslo udává sérologickou specificitu

Více alelických variant HLA molekul může mít shodnou sérologickou specificitu


Kmenová buňka thymus

T lymfocyt

B lymfocyt

APC

antigen

Signály k apoptóze

Stimulace fagocytózy cytotoxický T lymfocyt stimulace T lymfocyt pomahač

stimulace produkce cytokinů

plazmatická buňka

paměťový T lymfocyt

protilátky

paměťový B lymfocyt

NESPECIFICKÁ i. X SPECIFICKÁ i. *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

SLOŽKY CHARAKTERISTIKA

FAGOCYTY [makrofágy, neutrofily] NK buňky

Lymfocyty: T a B lymfocyty

Proteiny komplementu

Protilátky

Kůže, mukózní sekrety epitelu pH, teplota

Lymfocyty v krvi, lymfatických uzlinách a epitelech

Reaguje na struktury společné mnoha různým patogenům

Rozpoznává specifické mikrobiální nebo cizorodé molekuly (hl. proteiny)

Nemá imunologickou paměť (reaguje vždy se stejnou intenzitou)

Při opakované infekci reaguje rychleji a silněji (imunologická paměť)

Receptory jsou kódovány již v zárodečném vývoji

Receptory vznikají náhodnou kombinací během života

Reaguje okamžitě

Aktivace trvá několik dní (je spojena s klonální expanzí lymfocytů)

Výukové materiály:

Recommend Documents