Imunologija Marko Perović januar 2016
0
Opsta svojstva i komponente imunskog sistema i tipovi imunskog odgovora Imunost-otpornost na bolest, naročito infektivnu. Funkcije imunskog sistema: o Odbrana od patogenih infektivnih agenasa o Prepoznavanje i uništavanje oštećenih i malignih ćelija o Podrška reparaciji tkiva Imunost se deli na o Urođenu, nativnu, prirodnu o Adaptivna, stečena Urođena imunost može da reaguje na infektivne agense i izmenjene sopostvene strukture Adaptivna imunost može da reaguje i protiv sopstvenih i bezopasnih agenasa. Prvu liniju odbrane u urođenoj imunosti obezbeđuju epitelne barijere. Ako mikroorganizmi prodru kroz epitel na njih deluju fagociti, specijalizovani limfociti-NK ćelije i pojedini proteini plazme-proteini sistema komplementa. Stečena imunost se delli na humoralnu (zaštita od ekstracelularnih m.o. )i celularnu (zaštita od intracelularnih mikroorganizama) Antitela zaustavljaju m.o. koji se nalaze na površini sluznica i u krvi da prodru u tkiva domaćina. Druga podela stečene imunosti je na aktivnu (indukovana infekcijom ili vakcinacijom) i pasivnu (preneta unosom antitela ili lifocita aktivno imunizovane jedinke-moguća samo kod genetski identičnih, visokosrodnih životinja i traje ograničeno vreme) Fiziološki primer pasivne imunosti je zaštita novorođenčeta od infekcije antitelima koja su dobijena od majki preko placente i majčinog mleka. Svojsva stečenog imunskog odgovora: 1. Specifičnost-sposobnost razlikovanja velikog broja različitih antigena. 2. Raznolikost-veliki broj različitih limfocita koji mogu da odgovore na razne antigene 3. Memorija-dovodi do pojačanja imunskog odgovora nakon ponovnog izlaganja istom antigenu. Svaki novi susret sa mikroorganizmom stvara sve više memorijskih ćelija a aktiviraju se i one memorijske ćelije koje su već prethodno nastale. 4. Klonska ekspanzija-Povećava broj limfocita specifičnih za antigen 5. Specijalizacija- uspostavlja optimalni imunski odgovor na razne vrste mikroorganizama. 6. Smanjenje i uspostavljanje homeostaze-imunski odgovor je uvek samoograničavajući 7. Izostanak reakcije na sopstvene antigeneimunološka tolerancija Mehanizmi koji dovode do veće efikasnosti imunskog odgovora stečene imunosti: I. Velika ekspanzija II. Pozitivna povratna sprega koja ga pojačava III. Mehanizmi selekcije koji favorizuju najkorisnije limfocite Ćelije imunskog sistema su:
1. Limfociti a. B-limfociti b. T-limfociti c. NK ćelije 2. Antigen-prezentujuće ćelije a. Dendritske ćelije b. Makrofagi c. Folikulske dendritske ćelije 3. Efektorske ćelije a. T-limfociti b. Makrofagi c. Granulociti Limfociti se međusobno razlikuju po površinskim proteinima CD-cluster of dfferentiation. (prepoznaje ih različita grupacluster antitela) Antigenski receptori T-limfocita prepoznaju samo peptidne fragmente proteinskih antigena vezane za produkte glavnog kompleksa tkivne podudarnosti –MHC Regulatorni T-limfociti sprečavaju ili ograničavaju imunski odgovor. NK ćelije su limfociti koji ne iskazuju klonski distribuirane receptore za antigen. Naivni limfociti ispoljavaju receptore za antigen, ali nisu funkcionalno osposobljeni da eliminišu antigen. Ostaju u perifernim limfnim organima ili cirkulišu između njih. Plazma ćelije-plazmoblasti-efektorski B-limfociti koji luče antitela. Nalaze se u krvi a neke migriraju u kostnu srž, gde sazrevaju u dugoživeće plazma ćelije i nastavljaju da proizvode male količine antitela dugo posle eliminacije infekcije. Memorijske ćelije čine manje od 5% T-ćelija periferne krvi kod novorođenčadi, ali više od 50% kod odraslih. Memorijski T limfociti migriraju u limfne čvorove i u mukoze i u tkiva u kojima postoji zapaljenje. Memorijski B-limfociti su tipično klase IgG, IgA ili IgE Dendritske ćelije sakupljaju proteinske antigene mikroorganizama koji prodiru kroz epitel i transportuju ih do regionalnih limfnih čvorova. Ako mikroorganizam prodre kroz epitel fagocituju ga makrofagi. Dendritske ćelije su najefikasnije APĆ u pokretanju T-ćelijskog odgovora. Reaguju na m.o. stvarajući površinske i sekretovane proteine koji su, osim antigena, potrebni za aktivaciju naivnih T-limfocita i njihovu proliferaciju i diferencijaciju u efektorske ćelije. Profesionalne APĆ-dendritske ćelije, makrofagi, B-ćelije i druge ćelije. B-limfociti mogu direktno da prepoznaju antigene m.o. ili makrofagi duž limfnih sudova mogu da hvataju antigene i prikazuju ih njima. 1
FDĆ-folikulske dendritske ćelije nalaze se u germinativnim centrima limfnih folikula i prikazuju antigene koji stimulišu diferencijaciju B-ćelija u folikulima. FDĆ ne prezentuju antigene T-ćelijama. Efektorske ćelije -limfociti i i drugi leukociti kao što su granulociti i makrofagi. Periferni limfni organi-limfni čvorovi, slezina i imunski sistem kože i sluzokoža, koncentrišu APĆ, antigene i limfocite. Naivni limfociti prvenstveno odlaze u specijalizovane organe u kojima je koncentrisan antigen, a efektorske ćelije odlaze na mesta infekcije. Limfni čvorovi-inkapsulirani nodularni agregati limfnog tkiva lokalizovani duž limfnih sudova. Limfa kruži do limfnih čvorova i donosi antigene, a pored toga APĆ prenose antigene do limfnih čvorova. Slezina-ima istu ulogu u imunskom odgovoru na antigene iz krvi kao limfni čvorovi u odgovoru na antigene iz limfe. Limfa se uliva u slezinu kroz mrežu sinusoida. Antigene iz krvi u slezinu prihvatajju i koncentrišu dendritske ćelije i makrofagi. Slezina sadrži veliki broj fagocita. Imunske ćelije kože i sluzokoža su difuzno raspoređene ispod epitelnih barijera. Izuzetak su diskretni agregati limfocita i APĆ (slični limfnim čvorovima) npr faringealne tonzile i Pejerove ploče. U limfnim čvorovima T i B limfociti nalaze se koncentrisani u folikulima. Ukoliko su ti Blimfociti nedavno odgovorili na antigen, folikuli imaju zonu koja se bledo prebojavagerminativni centar. T limfociti se nalaze u parakorteksu. U slezini T-limfociti su koncentrisani u periarteriolarnom limfnom omotaču –PALS, dok se B-ćelije nalaze u folikulima. FDĆ stalno sekretuju hemokin za koji naivne Bćelije eksprimiraju receptor nazvan CXCR5 i koji ih privlači u folikul. Hemokini su produkovani u T-zonama limfnih čvorova i prikazani na površini HEV.Naivni Tlimfociti eksprimiraju receptor za hemokin CCR7 koji prepoznaje hemokine stvorene u parakorteksu limfnih čvorova i PALS-u slezine. Posle aktivacije limfocita antigenima menja se ekspresija hemokinskih receptora, te usled toga T i B limfociti migriraju jedni prema drugima i sreću se na ivici folikula. Aktivirani limfociti, posebno B-ćelije, izlaze iz limfnog čvora preko eferentnih limfnih sudova, a slezinu napuštaju venama. Naivni B i T limfociti ulaze kroz venulu sa visokim endotelom-HEV u limfni čvor. Naivni limfociti stalno recirkulišu između krvi i perifernih limfnih organa. Plazma ćelije ne migriraju na mesto infekcije, umesto toga one luče antitela.
Naivne ćelije koje nisu srele specifične antigene napuštaju limfne čvorove i vraćaju se u cirkulaciju. Slezina nema HEV. Fagociti, uključujući neutrofile i makrofage unose mikroorganizme u vezikule i uništavaju ih. Epitel sprečava prodor m.o. lučenjem prirodnih antimikrobnih agenasa. Dve glavne reakcije urođene imunosti su: Zapaljenje-indukovano citokinima i drugim molekulima i služi za nakupljanje leukocita i proteina plazme Antivirusna odbrana-posredovana interferonima tipa I i NK ćelijama. Proteinski antigeni se prerađuju u dendritskim ćelijama i nastali peptidi se prikazuju na površini APĆ vezani za MHC molekule. Naivne T-ćelije prepoznaju kompleks peptida i MHC molekula. Aktivirane dendritske ćelije eksprimiraju kostimulatore i sekretuju citokine. Urođeni imunski odgovor na mikroorganizme i polisaharidne antigene takođe aktivira sistem komplementa. Signal 1-Antigen Signal 2-molekuli produkovani tokom urođenog imunskog odgovora. Signali nastali angažovanjem receptora za antigen i kostimulatore na limfocitima dovode do transkripcije gena koji kodiraju citokine, receptore za citokine, efektorske molekule i proteine koji kontrolišu preživljavanje i ćelijski ciklus. Neke aktivirane pomoćniče T-ćelije omogućavaju nakupljanje i aktivaciju neutrofila i drugih leukocita na mesta infekcije, druge aktiviraju makrofage ili jednostavno ostaju u limfnim organima i pomažu B-limfocitima. Mnogi polisaharidni i lipidni antigeni sadrže veći broj identičnih antigenskih determinanti (epitopa) sposobnih da angažuju veliki broj receptora za antigene na B-ćelijama. Tipični globularni protenski antigeni ne mogu da vežu veći broj antigenskih receptora, pa je za potpun odgovor B-ćelija potrebna pomoć CD4+ T-ćelija. B-ćelije unose proteinske antigene, razgrađuju ih i prikazuju vezane za MHC molekule pomoćničkim T-ćelijama koje ih prepoznaju i sekretuju citokine i iskazuju površinske proteine koji zajedno aktiviraju B-ćelije. Polisaharidi i lipidi uglavnom stimulišu sekreciju klase antitela IgM. Proteinski antigeni stimulišu pomoćničke Tćelije koje indukuju produkciju antitela klasa IgG, IgA i IgE. Promena klase/izotipa teškog lanca-produkcija različitih klasa antitela iste specifičnosti. Sazrevanje afiniteta-pomoćničke T ćelije stimulišu produkciju antitela sa sve većim afinitetom za antigen. Antitela aktiviraju sistem komplementa, opsonizuju i neutrališu m.o. Stečeni imunski odgovor se sastoji od uzastopnih faza-pepoznavanje antigena, aktivacija limfocita 2
Signali sa ovih receptora angažuju transkripcione faktore koji stimulišu ekspresiju gena koji kodiraju citokine i druge proteine. Nuklearni faktor kapa B-transkripcioni faktor koji aktiviraju TLR, podstiče ekspresiju citokina, endotelnih adhezina ali i IRG-interferon regulatory factors-regulatornih faktora interferona koji stimulišu produkciju IFN I Receptori slični NOD-u-NOD-like receptors NLRdetektuju PAMP i DAMP u citoplazmi. Svi NLR imaju zajednički domen-NOD –nucleotide oligomerizazion domain) tj domen oligomerizacije nukleotida. NLRP-3 detektuje oslobođeni ATP, kristali mokraćne kiseline nastali od nukleinskih kiselina i promene u unutrarćelijskoj koncentraciji kalijumovih jona. NLRP3-oligomerizuje sa adapterskim proteinom i pro foromom enzima kaspaza 1 (seče i aktivira IL1beta)-ovaj trimerni kompleks se naziva inflamazom. NOD-2 specifičan za bakterijske peptide, aktivira NF-kapa B ali se signal ne prenosi preko inflamazoma. RLR-RIG like receptors-receptori slični RIG-uprepoznaju virusnu RNK Lektinski receptori-prepoznajuugljene hidrate, specifični su za glukane gljivica-dektini i terminalne rezidue manoze-manozni receptori. Epitelne ćelije stvaraju peptidne antibiotike nazvane defenzini i katelicidini koji ubijaju bakterije. Intraepitelni limfociti-pripadaju T-ćelijskoj liniji, ali eksprimiraju antigenske receptore ograničene raznolikosti. Neutrofili i monociti-dva tipa cirkulišućih fagocita, ćelije krvi. Neutrofili/PMN-polimorfonuklearni leukociti su najbrojniji leukociti u krvi, ima ih između 4000 i 10 000 po mikrolitru. CSF-colony stimulating factors-faktori stimulacije kolonija su citokini koji stimulišu produkciju neutrofila i luče ih mnogi tipovi ćelija u odgovoru na infekciji. Oni deluju na matične ćelije kostne srži stimulišući proliferaciju i sazrevanje prekursora neutrofila. Neutrofili žive nekoliko sati u tkivima Monociti-od 500-1000 po mikrolitru krvi. Kada napuste krv i uđu u tkiva diferenciraju se u makrofage koji, za razliku od neutrofila, preživljavaju dugo. Sistem mononuklearnih fagocita-dva stadijuma iste ćelijske linije-monociti i makrofagi. Makrofagi produkuju citokine, pokreću i regulišu zapaljenje, ingestiraju i uništavaju m.o., uklanjaju mrtve ćelije i pokreću reparaciju tkiva. Makrofagi poseduju NLR i TLR. Fagocitna funkcija makrofaga stimulisana je receptorima na površini ćelije npr. receptori za manozu i receptori čistači. Klasična aktivacija makrofaga-indukovana signalima iz TLR i citokinom IFN-gama koje nastaje i u urođenom i u stečenom imunskom odgovoru. M1-tj klasično aktiviran makrofag-učestvuje u
da proliferišu i diferenciraju u efektorske memorijske ćelije, eliminacija m.o, smanjenje imunskog odgovora i uspostavljanje dugotrajne memorije.
Urođena-prirodna-nativna imunost
1.
2. 3. 4.
Urodjena imunost se bori protiv m.o. neposredno nakon infekcije i ima ključnu ulogu u eliminaciji mrtvih tkiva i otpočinjanju reparacije. Koristi uži spektar reakcija od stečene imunosti. Dve glavne reakcije: Zapaljenje-akumulacija leukocita i proteina plazme na mesto infekcije Antivirusna odbrana-NK ćelije i interferon tip I Odgovara na isti način na ponovni kontakt sa m.o. Prepoznaje strukture koje su zajedničke za različite klase m.o. a nema ih u normalnim ćel. domaćina npr endotoksin-LPS, terminalne rezidue manoze, dvolančanu RNK, nemetilovane oligonukleotide bogate citozinom i guaninom CgG-Molekulski obrasci patogena-PAMP Receptori za prepoznavanje obrascareceptori urođene imunosti Urođena imunost prepoznaje strukture m.o. koje su mu neophodne za preživljavanje te m.o. ne može da izbegne urođenu imunost. Molekulski obrasci oštećenja-DAMP prepoznaju se molekuli koji se oslobađaju iz oštećenih ili nekrotičnih ćelija. Receptori na ćelijama U.I. (urođene imunosti) kodirani su funkcionalnim genima i ne nastaju somatskim rekombinacijama. Ukupna populacija limfocita može da prepozna čak milijardu različitih antigena, Svi receptori urođene imunosti prepoznaju verovatno manje od hiljadu obrazaca m.o. Receptori nisu klonski raspoređeni već su identični receptori eksprimirani na svim ćelijama određenog tipa (npr. makrofagima). U.I. ne reaguje protiv domaćina. Urođena imunost obezbeđuje odbranu u sledećim fazama infekcije: Na mestima ulaska m.o. – epitel čini barijeru, postoje i antimikrobni molekuli i limfne ćelije u epitelu. U tkivima-lokalni makrofagi, dendritske ćelije i druge ćelije stražari U krvi-proteini plazme, uključujući i proteine komplementa Virusi pokreću produkciju interferona iz inficiranih ćelija koji inhibiraju infekciju drugih ćelija i podstiču ubijanje inficiranih ćelija NK ćelijama. Receptori su eksprimirani u različitim ćelijskim odeljcima u kojima m.o. mogu da se nađu. –površina ćelije-E.R, citoplazmi itd. Receptori slični Tollu-TLR toll like receptors – npr TLR4-prepoznaje bakterijski LPS-endotoksin, TLR5-prepoznaje flagelin itd itd. 3
B-1 ćelije –uglavnom se nalaze u peritonealnoj duplji i mukoznim tkivima. Najveći deo cirkulišućih IgM antitela u krvi su njihov produkt. B-ćelije mariginalne zone-na ivicama limfnih folikula. Sistem komplementa-skup cirkulišućih i membranskih proteina. Alternativni put aktivacije-pokreće se kada se neki proteini komplementa aktiviraju na površini m.o. jer na njemu ne postoje regulatorni proteini. Klasični put-antitela vezana za m.o. Lektinski put-kada se MBL mannose binding lectinlektin koji vezuje manozu-veže za terminalne rezidue manoze glikoproteina na površini m.o. C3b komponenta-glavni proteolitički fragmentkovalentno se vezuje za m.o. i aktivira ostale proteine. Fagociti imaju receptor za C3b Opsonizacija-proces oblaganja m.o. molekulima koje prepoznaju receptori na fagocitima. C5a i C3a su hemotaktični za leukocite. Kolektini-familija proteina kojima pripada i MBL, sadrže domen za vezivanje ugljenih hidrata-lektin, mogu da oblažu m.o.. Proteini surfaktanta u plućima pripadaju ovoj familiji CRP-pentraksin koji se vezuje za fosforiholin na m.o. i opsonizuje posredstvom makrofaga koji poseduje receptor za CRP. Nivoi u proteina plazme naglo rastu nakon infekcije, ovo se naziva reakcija akutne faze na infekciju. Većina citokina urođene imunosti nazivaju se citokini. Glavni izvori citokina su dendritske ćelije i makrofagi, ponekad i epitelne ćelije. TNF, IL-1 i hemokini glavni su hemokini uključeni u privlačenje neutrofila i moocita na mesta infekcije. TNF i IL-1 imaju sistemski efekat-groznica a zajedno sa IL-6 indukuju oslobađanje reaktanata akutne faze (npr CRP i fibrinogen) iz jetre. Rane kliničke manifestacije septičkog šoka uzrokovane su povećanim nivoima TNF. TNF i IL-1 deluju na endotel venula blizu mesta infekcije. Ovi citokini stimulišu endotelne ćelije da sekretuje adhezine iz familije selektina nazvane E i P-selektin. Cirkulišući neutrofili i monociti na površini eksprimiraju ugljene hidrate koji se slabo vezuju za selektine-dolazi do kotrljanja leukocita niz površinu endotela. Leukociti eksprimiraju grupu adhezina nazvanu integrini ( integrišu spoljašnje signale u promene citoskeleta). Na mestu infekcije tkivni makrofagi i endotlene ćelije produkuju hemokine koji se vezuju za glikoproteine na endotelnim ćelijama i tako se prikazuju leukocitima koji se kotrljaju po endotelu. Hemokini stimulišu brz porast afiniteta leukocitnih integrina za ligande na endotelu. Tada čvrsto vezivanje integrina za te ligande zaustavlja kotrljanje, citoskelet se reorganizuje i ćelije se šire po površini endotela. Redosled: 1. kotrljanje posredovano selektinima
uništavanju mikroorganizama i pokretanju inflamacije. Alternativna aktivacija makrofaga-dešava se u odsustvu jakih signala sa TLR i indukovana je citokinima IL-4 i IL-13, nazivaju se još i M2 i važni su u reparaciji tkiva i kontroli inflamacije. Dendritske ćelije prodikuju citokine i stimulišu stečeni imunski odgovor. Mastociti-mogu da se aktiviraju preko TLR ili preko antitela. Granule mastocita sadrže vazoaktivne amine npr histamin koji izaziva vazodilataciju i povećava propustljivost kapilara, kao i proteolitičke enzime. Mastociti sintetišu lipidne medijatore-npr. prostaglandine i citokine npr TNF koji podstiču zapaljenje. Zaduženi su za odbranu od helminata i simptome alergijskih bolesti. NK ćelije-klasa limfocita, sekretuje citokin IFN gama koji aktivira makrofage. Makrofagi produkuju IL-12 a on aktivira NK ćelije da luče IFN gama i tako u krug. Mogu da prazne sadržaj citoplazmatskih granula u ekstraćelijski prostor, ti proteini ulaze u inficirane ćelije i indukuju apoptozu. Citokini koje sekretuju makrofagi i dendritske ćelije koji su sreli m.i, povećavaju sposobnost NK ćelija da ubijaju, to su IL-15, IFN I i IL-12. Aktivacija NK ćelija određena je ravnotežom između angažovanja aktivacionih i inhibitornih receptora. citotoksičnost zavisna od antitela. Aktivacioni receptori imaju signalne subjedinice koje sadrže imunoreceptorske tirozinske aktivacione motive-ITAM. ITAM bivaju fosforilisani kada receptori prepoznaju ligand. ITAM vezuje i aktivira tirozin-kinazu koji fosforilišu ostale supstrate u okviru puteva za prenos signala. NKG2D-aktivacioni receptor, prepoznaje molekule slične MHC I klase koji bivaju eksprimirani u odgovori na različite tipove stresa ćelija. CD16-drugi aktivacioni receptor specifičan je za imunoglobulin G antitela vezana za ćelije-ADCCćelijsa Inhibitorni receptori NK ćelija, blokiraju prenos signala, prepoznaju sopstvene MHC I klase Receptori ubilačkih ćelija slični imunoglobulinima – killer cell imunoglobulin-like receptor KIRinhibitorni receptori. Sadrže imunoreceptorski tirozinski inhibitorni motiv ITIM, koji kada se fosforiliše vezuje tirozinfosfatazu koja uklanja fosfatne grupe i blokira prenos signala. NK ćelije mogu da kompenzuju nedovoljan odgovor CTL jer su efektivnije u odsustvu MHC mlekula čiju ekspresiju mogu da inhibiraju neki virusi. Zajednička karakteristika ostalih klasa limfocita je da eksprimiraju somatski rearanžirane antigenske receptore ali je njihova raznolikost ograničena, tu spadaju: Gama Delta T-ćelije koje se nalaze u epitelima NK-T ćelije u epitelima i limfnim organima
4
2. čvrsta adhezija zavisna od hemokina, posredovana integrinima 3. pokretljivost posredovana hemokinima-dovodi do migracije leukocita van krvnog suda. Drugi leukociti, pored neutrofila i makrofaga kao npr eozinofili mogu da budu privučeni na mesto infekcije. Fagocitoza je proces ingestije čestica većih od 0,5 mikrometara. Glavni receptori u fagocitozi su receptori za manozu i drugi lektini, i receptori za antitela i komplement. Fagocitna oksidaza-dovodi do oksidativnog/respiratornog praska tj prevodi kiseonik u slobodne radikale-reaktivni oblik kiseonika ROK Inducibilna sintaza azot-oksida prevodi arginin u azot monoksid. Lizozomalne proteaze razlažu proteine mikroorganizma. NET-neutrophil extracellular traps-u toku inflamacije neutrofili umiru i izbacuju jedarni materijal koji formira mreže histona koje hvataju bakterije i gljive i ubijaju ih. Interferon tip I-indukuje otpornost na virusnu infekciju i replikaciju koja se naziva antivirusno stanje. Neinficirane ćelije u okolini imaju IFN I receptor koji može da aktivira signalne puteve koji inhibiraju virusnu replikaciju. IFN I pojačava sposobnost NK ćelija da ubija, Antiinflamatorni citokini-IL-10-inhibira mikrobicidne funkcije makrofaga i antagonista receptora za IL-1 koji blokira dejstva il-1. SOCS-supressor of cytokine signalling-supresori citokinskih signala-blokiraju odgovor ćelija na citokine, uljučujući interferone. Neke intracelularne bakterije su otporne na ubijanje unutar fagocita npr. l.monocytogenes Ćelijski zid mikobakterija ima lipid koji inhibira fuziju fagozoma sa lizozomom. Neki m.o. sadrže ćelijski zid rezistentan na dejstvo proteina komplementa. Signali opasnosti-stimulusi koji upozoravaju stečeni imunski sistem da treba da reaguje Adjuvansi-kada se stimuliše stečeni imunski odgovor antigenima bez m.o. i oni izazivaju iste reakcije urođene imunosti kao i m.o. Dendritske ćelije eksprimiraju kostimulatore koji se vezuju za receptore na naivnim T-ćelijama. Druge dendritske ćelije i makrofagi luče citokine kao što su IL-1,IL-1 i IL-6 koji stimulišu diferencijaciju naivnih T-ćelija B-ćelije prepoznaju C3d vezan za mikroorganizam receptorom za C3d Signali urođene imunosti određuju tip stečenog imunskog odgovora.
Jedan od svakih 100 000 limfocita je specifičan za određeni antigen. Imunski sistem mora različito da reaguje čak i na isti m.o. koji se nalazi u različitim fazama životnog ciklusa. Većina T limfocita prepoznaje peptidne antigene koji su vezani za molekule glavnog kompleksa tkivne podudarnosti-MHC na antigen-prezentujućim ćel. – MHC restrikcija. Svaka T-ćelija ima dovjaku specifičmpsto. tj TCR prepoznaje delove peptidnog antigena ali istovremeno i delove samog MHC molekula koji prezentuje taj peptid. Neke male populacije T-ćelija prepoznaju lipidne i druge neproteinske antigene koje prikazuju nepolimorfni molekuli slični MHC molekulima I klase, a neke od tih antigena mogu da prepoznaju i bez specijalizovanog sistema za prezentaciju. Da bi naivni T-limfociti počeli klonsku ekspanziju i diferencijaciju u efektorske i memorijske ćelije, moraju da prepoznaju antigene prezentovane na dendritskim ćelijama (APĆ). Diferentovane efektorske T-ćelje moraju ponovo da prepoznaju antigene koje mogu da prezentuju razne APĆ, da bi mogle uspešno da obave svoje efektorske funkcije. Antigeni bivaju odneseni u limfne organe kroz koje recirkulišu limfociti. U epitelu i subepitelnim tkivima nalazi se mreža dendritskih ćelija. One se takođe nalaze i u Tćelijskim zonama perifernih limfnih organa. Postoje dve glavne populacije dendritskih ćelija: 1. Konvencionalne a. Većina dendritskih ćelija u tkivima i limfnim organima pripada ovoj podgrupi. b. Epidermalne dendritske ćelije u koži nazivaju se Langerhansove ćelije. 2. Plazmocitoidne a. nazvane su tako zbog morfološke sličnosti sa plazma ćelijama, nalaze se u krvi i tkivima b. Glavni su izvor interferona I u urođenom imunskom odgovoru Dendritske ćelije koriste razne membranske receptore da bi vezale m.o. kao što su lektinski receptori. M.o. i njihovi receptori uglavnom ulaze receptoromposredovanom endocitozom, a neki solubilni antigeni mogu da uđu pinocitozom. Produkti m.o. stimulišu reakcije urođene imunosti vezivanjem za TLR na dendritskim ćelijama, kao i na ćelijama parenhima i rezidentnim tkivnim makrofagima. To dovodi do proizvodnje TNF i IL-1. Kada se konvencionalne dendritske ćelije aktiviraju u epitelnim barijerama, gube adhezivnost za epitel i počinju da eksprimiraju hemokinski receptor CCR7, za koji se vezuju hemokini koje produkuje endotel
Preuzimanje antigena i prezentacija antigena limfocitima Antigenski receptori B i T limfocita su membranska antitela. 5
limfnih sudova i ćelije strome u T-ćelijskim zonama limnfih čvorova. Solubilne antigene iz limfe preuzimaju dendritske ćelije koje se nalaze u limfnim čvorovima, dok antigene koji se nalaze u krvi na isti način preuzimaju dendritske ćelije u slezini. Dendritske ćelije su glavni inicijatori T-ćelijskog odgovora. Pojedine subpopulacije dendritskih ćelija mogu da usmere diferencijaciju naivnih CD4 T ćelija u pravcu nastanka funkcionalno različitih efektorskih populacija. Makrofagi fagocituju m.o. i prezentuju njihove antigene efektorskim T-ćelijama, koje zatim aktiviraju makrofage. B-limfociti takođe unose proteinske antigene i prezentuju ih pomoćničkim T-ćelijama. Sve sa jedrom mogu antigene poreklom od m.o. koji se nalaze u njhivoj citoplazmi da prezentuju CTL. MHC molekuli su membranski proteini na APĆ koji prezentuju peptidne antigene T-limfocitima. Ekspresija MHC II klase kod dendritskih ćelija i makrofaga je konstitutivna a kod makrofaga je niska ili negativna (indukuje je IFN gama). Grupa gena koji čine MHC lokus nalazi se u genomu svih sisara. MHC proteini čoveka nazvani su lumani leukocitni antigeni HLA. Kod svih vrsta, MHC lokus sadrži dve grupe veoma polimorfnih gena koje obuhvataju gene I i II klase MHC. MHC molekuli I i II klase na aminoterminalnom kraju imaju udubljenje za čije se dno vezuje peptid. Svaki MHC I klase sastoj se od: 1. Alfa lanca koji je nekovalnetno vezan za: 2. Beta 2-mikroglobulin-protein kodiran genom koji ne pripada MHC lokusu Aminoterminalni alfa 1 i alfa 2 domeni MHC molekula I klase grade udubljenje za vezivanje peptida od 8-11 aminokiselina. Za dno udubljenja vezuju se peptidi, a na bočnim stranama i vrhu udubljenja nalaze se mesta sa kojima stupa u kontakt TCR. Polimorfni delovi MHC nalazee se upravo u alfa 1 i alfa 2 domenima alfa lanca. Domen alfa 3 nije varijabilan i u njemu se nalazi mesto za koje se vezuje T-ćelijski koreceptor CD8, ali ne i CD4. CD8 T-ćelije mogu da odgovore samo na peptide prezentovane u kompleksu sa MHC I klase, Svaki MHC II klase sastoji se od: Alfa lanca Beta lanca Aminoterminalni regioni oba lanca –alfa1 i beta 1 domeni sadrže polimorfne regione i grade udubljenje za peptid od 10-30 aminokiselina. Nepolimorfni beta2 domen ima vezno mesto za ćelijski koreceptor CD4.
CD4 T-ćelije mogu da odgovore samo na peptide prezentovane u kompleksu sa MHC II MHC geni su eksprimirani kodominantno što znači da se aleli nasleđeni od oba roditelja eksprimiraju podjednako. Čovek ima tri polimorfna gena I klase: 1. HLA-A 2. HLA-B 3. HLA-C Svaka osoba nasleđuje po jednu grupu ovih gena od svakog roditelja-svaka ćelija može da eksprimira 6 različitih molekula I klase. U lokusu MHC II klase svaka osoba nasleđuje: jedan par HLA-DP gena jedan par HLA DQ gena jedan HLA DR alfa jedan ili dva HLA DR beta od svakog roditelja Beta lanci su polimorfni. Heterozigotna osoba može da nasledi šesto do osam MHC alela II klase. Grupa MHC alela koja se nalazi na svakom od hromozoma naziva se MHC haploti. MHC geni su najpolimorfniji geni kod sisara. Ove različite polimorfne varijante se kod jedinki nasleđuju i ne postaju de novo somatskom rekombinacijom gena, kao što je slučaj za antigenske receptore. Postojanje različitih alela osigurava da uvek postoje bar neki članovi populacije koji su sposobni da prezentuju proteinske antigene određenog m.o. MHC I klase nalaze se na svim ćelijama sa jedrom, dok su molekuli II klase uglavnom eksprimirani na dendritskim ćelijama, makrofagima i B-limfocitima. MHC II su takođe eksprimirani na epitelnim ćelijama timusa i endotelnim ćelijama, a njihovu ekspresiju na drugim tipovima ćelija može da indukuje citokin interferon gama. Na dnu udubljenja u većini MHC molekula nalaze se „džepovi“ u koje ulaze bočni lanci aminokiselina peptidnih antigena (aminokiselinski ostaci za usidravanje). Drugi aminokiselinski ostaci vezanog peptida štrče naviše i njih prepoznaju antigenski receptori T-ćelija. Svaki MHC molekul može da prezentuje samo jedan peptid u jednom trenutku, ali je svaki MHC molekul sposoban da prezentuje mnogo različitih peptida. Dovoljno je da samo jeda ili dve aminokiseline peptida odgovaraju džepu MHC molekula. MHC molekuli imaju široku specifičnost za vezivanje peptida. MHC molekuli vezuju peptide tokom svoje biosinteze, sklapanja i transporta unutar ćelije. MHC I prezentuje peptide poreklom od citoplazmatskih proteina. MHC II prezentuje peptide proteina koji su preuzeti u intracelularne vezikule. Samo su MHC molekuli sa vezanim peptidom stabilno eksprimirani na površini ćelije tj. moraju da sklope oba svoja lanca zajedno sa vezanim peptidom 6
da bi postigli stabilnu strukturu, dok prazni MHC molekuli podležu razgradnji. MHC molekuli mogu da prezentuju kako sopstvene tako i strane peptide. Vrlo mali broj MHC molekulakoji prezentuju određeni peptid može da pokrene imunski odgovor. MHC molekulu mogu da prezentuju peptide, ali ne i cele proteinske antigene. Konverzija nativnih proteina u peptide naziva se obrada antigena. Ekstracelularni proteini koje unose specijalizovane APĆ obrađuju se u endocitoznim vezikulama i prezentuju u sklopu MHC II, dok se proteini iz citoplazme obrađuju u citoplazmatskim organelama i prezentuju u sklopu MHC I. Antigen se ingestira, proteolitički se razlaže u endocitnim vezikulama i tako nastaju peptidi različitih dužina i redosled A.K. APĆ kontinuirano sintetišu MHC molekule u ER. Svaki MHC II udružen je sa proteinom nazvanim nepromenjljivi lanac koji sadrži sekvencu sa nazivom peptid nepromenljivog lanca vezan za II klasu-CLIPclass II invariant chain peptide, koje se čvrsto vezuje za udubljenje MHC II molekula. Okupirano je mesto za vezivanje peptida čime se sprečava da on prihvati peptide iz ER kji treba da se vežu za MHC I klase. Takav molekul vezan za nepromeljivi lanac usmerava se ka kasnoj endozomalnoj/lizozomalnoj vezikuli gde se nalazi protein sličan II klasi MHC nazvan DM- on zamenjuje CLIP iz MHC II peptidima većeg afiniteta (ako ih ima u ovom odeljku). MHC II vezan za jedan od peptida nastalim razgradnjom unetih proteina kompleks je stabilan i prenosi se na površinu ćelije. Antigenski proteini u citoplazmi mogu da budu poreklom od: virusa koji tu žive fagocitovanih m.o. koji mogu da pobegnu iz fagozoma mutiranih i izmenjenih gena domaćina koji kodiraju proteine kao kod tumora proteini koji imaju nepravilnu konfiguraciju Svi oni se razgrađuju u ubikvitin-proteazomskom sistemu. Oni se raspliću a za njih se kovalentno veže više kopija peptida-ubikvitin i rpolaze kroz organeluproteazom. Transporter oivezan sa obradom antigena-TAPtransporter associated with antigen processingnalazi se na membrani ER i vezuje peptide nastake u proteazomu na citosolnoj strani ER i ubacuje ih aktivnim transportom u unutrašnjojst ER. Novonastali MHC I koji nisu napunjeni peptidima vezuju se za protein tapasin koji ih povezuje sa molekulima TAP na membrani ER. Dendritske ćelije su sposobne da unesu ćelije inficirane virusom i da prikažu virusne antigene vezane za MHC molekule I klase CD8 CTL-unakrsa prezentacija/senzibilizacija
Neki virusi mogu da inficiraju samo određeni tip ćelija, ali ne i dendritske, a te inficirane ćelije ne mogu da produkuju sve signale za aktivaciju T-ćelija. Te dendritske ćelije mogu takođe da prezentuju antigene CD4 T-ćelijama i na taj način obe klase T limfocita i CD4 I CD8 mogu da se aktiviraju dok su u neposrednoj blizini. Ovaj proces je bitan u diferencijaciji naivnih CD8 Tćelija u efektorske CTL i memorijske limfocite za koju je često neophodna pomoć CD4 ćelija. T limfociti prepoznaju i odgovaraju samo na antigene koji se nalaze u ćelijama domaćina. Postojanje odvojenih puteva za obradu antigena omogućava različit odgovor na intracelularne i ekstracelularne m.o i ono je neophodno jer antigenski receptori T-ćelija ne mogu da razlikuju ekstracelularne od intracelularnih m.o. Tokom ekstracelularne faze protiv virusa se bore antiutela i fagociti koje aktiviraju pomoćničke Tćelije, ali kada virus uđe u citoplazmu može da bude eliminisan samo ubijanjem posredstvom CTL. Peptidi nastali razgradnjom proteina i koji mogu da se vežu za MHC molekule su tzv. imunodominantni peptidi. APĆ obezbeđuju drugi signal za aktivaciju T-ćelija, one eksprimiraju kostimulatore i sekretuju citokine. Ovo zajedno sa prezentacijom antigena stimuliše proliferaciju i diferencijaciju T-ćelija u efektorske i memorijske ćelije. B limfociti preko membranskih antitela prepoznaju protine, polisaharide, lipide i razne male molekule. U odgovoru na antigen i druge signale B-ćelija diferentuje u ćeliju koja sekretuje antitela. Antigenski receptori B-ćelija i sekretovana antitela uglavnom prepoznaju antigene u nativnom obliku bez potebe za njihovom obradom i prezentacijom. Makrofagi mogu da preuzmu antigene i prikažu ih B limfocitima u limfnom čvoru u nativnom obliku, Limfni folikuli u slezini i limfnim čvorovima sadrže FDĆ-folikulske dendritske ćelije, čija je funkcija da prikažu antigen več aktiviranim B-ćelijama. Antigeni koje prikazuju FDĆ obloženi su antitelima ili prodiktima aktivacije komplementa kao što su C3b ili C3d. FDĆ koriste receptore za Fc fragmente antitela u receotire za proteine komplementa. NK-T- ćelije su specifične za lipide koje prezentuju CD1 molekuli. Gama delta-T-ćelije prepoznaju velik broj antigena koje prezentuju molekuli slični MHC I
Prepoznavanjen antigena u stecenoj imunosti B-ćelije imaju membranska antitela za receptore T-ćelije imaju TCR Imunolološki repertoar-ukupan broj različitih klonova limfocita Antigenski receptori su klonski distribuirani-svaki klon limfocita je specifičan za određeni antigen i ima jedinstven receptor koji je različit od receptora svih ostalih klonova. 7
Membranska antitela koja imaju funkciju antigenskih receptora na B-limfocitima mogu da prepoznaju mnogo više različitih hemijskih struktura nego antigenski receptori T ćelija. Molekuli antigenskih receptora sastoje se od regiona(domena) koji učestvuju u prepoznavanju antigena i kao i od drugih regiona koji su bitni za strukturni integritet i efektorske funkcije, pa su zato relativno konzervirani u svim klonovima, Varijabilni regioni-delovi receptora koji prepoznaju antigen. Unutar svakog varijabilnog regiona najčešće se nalaze varijacije u sekvenci aminokiselina koje se nazivaju hipervarijabilni regioni ili regioni koji određuju komplementarnost CDR-complementarity determining regions Konstantni regioni-konzervirani delovi. Polipeptidni lanci antigenskih receptora su udruženi sa nepromenljivim membranskim proteinima čija je funkcija da u unutrašnjost ćelije sprovedu signale pokrenute prepoznavanjem antigena. Ti signali mogu da dovedu do deobe, diferencije ili smrti limfocita. BCR kompleks-receptorski kompleks B-ćelija čine ga udruženi membranski antigenski receptor i signalni molekuli a u T-limfocitima TCR kompleks Enzimi vezani za citoplazmatske delove signalnih proteina pokreću fosforilaciju drugih proteina što kulminira pokretanjem transkripcije gena i produkcijom proteina. Antitela postoje u dva oblika, kao membranski receptori na površini B-limfocita ili sekretovani proteini, dok TCR postoji samo kao membranski receptor na T-ćelijama. Antitela se još nazivaju i imunoglobulini Ig-jer su proteini nosioci imunosti koji prilikom elektroforeze sporo migriraju kao deo globulinske frakcije. Konstantni regioni nekih sekretovanih antitela mogu da vežu druge molekule koji učestvuju u eliminaciji antigen kao što su receptori na fagocitima i proteini sistema komplementa. Membranska antitela prepoznaju antigene i tako pokreću humoralni imunski odgovor dok sekretovana antitela neutrališu i uklanjaju m.o. i njihove toksine. Antigenski receptori T-ćelija uključeni su samo u prepoznavanje antigena i aktivaciju T-ćelija Antitela se sastoje od četiri polipeptida lanca, dva identična teška i dva identična laka. Svaki lanac ima jedan varijabilni i jedan konstantni region Disulfidne veze spajaju svaki laki lanac sa jednim teškim lancem, kao i teške lance međusobno, Laki lanac ima jedan varijabilni i jedan konstantni domen a teški lanac ima jedan varijabilni i tri ili četiri konstanta domena. Svaki domen savijen je u trodimenzionalni oblik nazvan imunoglobulinski domen. Svaki imunoglobulinski domen sastoji se od dve beta nabrane ploče koje su povezane disulfidnim
mostom. Lanci susednih beta nabranih ploča povezani su kratkim ispupčenim petljama. U Ig molekulima ove petlje formiraju tri CDR regiona koji prepoznaju antigen, Vezno mesto za antigen na antitelu sastoji se od V regiona teškog i lakog lanca pri čemu osnovna jedinica antitela ima dva identična vezna mesta za antigen. Svaki varijabilni region teškog ili lakog lanca sadrži tri hipervarijabilna regiona. Fab-deo antitela koji prepoznaje antigen-fragment antigen binding-čine ga ceo laki lanac sa v i c domenima i v i prvi c domen teškog lanca. Fc-region-fragment crystaline-naziva se tako zbog osobine da kristališe u rastvoru U svakom molekulu Ig postoje dva identična Fab regiona i jedan Fc region. Region zgloba-između Fab i Fc regiona Karboksiterminalni kraj teškog lanca može da bude ukotvljen u ćel. membranu kao kod receptora ili da se završava repom kome nedostaje produžetak za ukotvljavanje u membranu kao sekretorno antitelo. Dva tipa lakih lanaca: kapa i lambda, razlikuju se po svojim konstantnim regionima, Svaka B-ćelije sintetiše ili kapa ili lambda ali ne oba lanca. Postoji pet tipova teških lanaca: 1. Alfa 2. Delta 3. Eta 4. Gama 5. Mikro Svaki tip lakog lanca može da formira kompleks sa bilo kojim tipom teškog lanca u molekulu antitela. Antitela koja sadrže različite teške lance pripadaju različitim klasama odnosno izotipovima. Na naivnim B-limfocitima i onim B-limfocitima koji još nisu sreli antigen eksprimirani su IgM i IgD molekuli vezani za ćelijsku membranu. Promena klase/izotipa teškog lanca – promena u produkciji Ig izotipa Iako konstantni regioni teških lanaca mogu da se menjaju, specifičnost se zadržava jer se varijabilni regioni ne menjaju. Klasa lakog lanca takođe ostaje nepromenjena. Epitopi ili determinante-delovi antigena koje prepoznaje antitelo. Mogu biti prepoznati na osnovu redosleda a.k. (linearni epitopi) ili oblika (konformacioni epitopi). Afinitet interakcije – snaga kojom se jedna antigenvezujuća površina antitela vezuje za jedan epitop antigena. Afinitet se obično izražava kao Kd-konstanta disocijacije – molarna koncentracija antigena potrebna da se angažuje polovina raspoloživih molekula antitela u rastvoru. Sazrevanje afiniteta-povećanje jačine vezivanja antigena. 8
Aviditet-suma svih interakcija antitela i antigena sa svim vezivnim mestima. Unaktsna reakcija-anitela proizvedena u odgovoru na jedan antigen vežu druge, strukturno slične antigene. BCR-membranski Ig nekovalentno vezan za Ig alfa i Ig beta kojsprovode signale. IgA –potklase 1 i 2, najčešće dimer u sekretovanom obliku, mukozna imunost IgD – nema potklasa, ne postoji sekretovani oblik, antigenski receptor naivnih B-ćelija IgE – ne postoji potklasa, sekretovan kao monomer, aktivira mastocite, koristan u odbrani od helminata IgG – četiri potklase, 1,2,3 i 4. Najveća koncentracija u plazmi 13,5mg/mL, najduži poluživot u plazmi, sekretovani monomer, osponizacija, aktivacija komplementa ADCC, neonatalna imunost, inhibicija B-ćelija povratnom spregom IgM – nema potklasa,pentamer, antigenski receptor naivnih B-ćelija, aktivator komplementa Monoklonska antitela-nastaju fuzijom B-ćelija koje produkuju određeno antitelo sa ćelijama mijeloma u prisustvu toksina-i nastaju hibridomi. Geni za imunoglobuline miševa se često humanizuju, tj zamene humanim genim i onda se takvi miševi imunizuju antigenima da bi stvarali specifična humana antitela. TCR je membranski heterodimer koji se sastoji od alfa i beta lanca od kojih svaki ima jedan varijabilni i jedan konstantni region. U varijabilnom se nalazi tri hipervarijabilna regiona. Svaki TCR prepoznaje samo jedan do tri aminokiselinska ostatka peptida vezana za MHC. 5-10% T-ćelija su gama delta T-ćelije sa istoimenim lancima. Manje od 5% T ćelije NK-T-ćelije koje ispoljavaju markere NK-ćelija. Eksrpimiraju alfa beta TCR ograničene raznolikosti i prepoznaju lipidne antigene prezentovane u sklopu nepolimorfnih molekula koji liče na MHC I. TCR je povezan sa CD3 i zeta proteinimai zajedno čine TCR kompleks. Za aktivaciju T limfocita neophodno je i vezivanje korecetorskih molekula CD4 i CD8 koji prepoznaju nepolimorfne regione MHC. Za razliku od antitela, oba lanca TCR usidrena su u membranu. TCR se ne sekretuje i ne prolazi kroz procese promene klase ili sazrevanja afiniteta. Sazrevanje limfocita obuhvata usmerenost hematopoetskih progenitora ka nastanku B ili Tćelijske linije, umnožavanje progenitora, preuređivanje i ekspresija gena za antigenske receptore kao i procese selekcije. Preživljavanje i proliferaciju najranijih prekursora limfocita uglavnom stimuliše IL-7, faktor rasta koji produkuju ćelije strome kostne srži i timusa.
Intenzivna proliferacija je neophodna da osigura potreban broj ćelija koje na kraju eksrpimiraju korisne receptore. Antigenske receptore kodira nekoliko genskih segmenata koji su međusobno razdvojeni u genomu, pri čemu tokom sazrevanja limfocita dolazi do njihove rekombinacije(spajanja). Raznolikost nastaje tokom rekombinacije, pretežno variranjem sekvence nukleotida na mestima spajanja. Selekcija limfocita se zasniva na ekspresiji kompletnog antigenskog receptora na svim komponentama, kao i na tome šta taj receptor prepoznaje. Nezrele T-ćelije se selektuju na osnovu sposobnosti da prepoznaju MHC molekule doomaćina-pozitivna selekcija. Negativna selekcija-B ili T ćelije koje jako reaguju na sopstvene antigene eliminišu se. Nastanak funkcionalnih gena koji kodiraju antigenske receptore B i T limfocita započinje somatskom rekombinacijom genskih segmenata koji kodiraju varijabilne regione ovih receptora. U matičnim ćelijama hematopoezeu kostnoj srži kao i ranim limfocitnim progenitorima, Ig i TCR geni se nalaze u konfiguraciji nasleđenoj od roditelja u kojoj postoji više genskih segmenata za varijabilne i konstantne regione u lokusima za lake i teške lance Ig kao i alfa i beta lance TCR. Između varijabilnih i konstantnih regiona nalaze se grupe malih nizova kodirajućih sekvenci-genski segmenti raznolikosti-D-diversity i spajanja-Jjoining. Svi genski lokusi za antigenske receptore sadrže V, J i C-gene ali samo: 1. lokusi za teške lance Ig 2. Beta i delta lanac TCR imaju D segmente. Prvo se spaja jedan D sa jednim J-segmentom i na kraju se V spaja sa D-J u lokusima za teške lance Ig. VDJ egzon se spaja sa prvim egzonom C regiona koji kodira mikro-lanac, pa tako nastaje kompletna inforaciona rnk mikro-lanca. Isto se dešava sa lakim lancima samo što se V segment spaja sa J segmentom. VDJ rekombinaza-grupa enzima koja kodira somatsku rekombinaciju VDJ segmenata. Rekombinaze dovode dva Ig ili TCR genska segmenta u međusobnu blizinu i seku DNK na specifičnim mestima koja se potom spajaju dejstvom ligaza. Raznolikost antigenskih receptora nastaje korišćenjem različitih kombinacija V,D i J genskih segmenata ali i još u većoj meri, promenama redosleda nukleotida na spojevima ovih segmenata. Kombinatorna raznolikost-ograničena brojem VDJ genskih segmenata Spojna raznolikost-gotovo neograničena, nastaj: 1. Egzonukleaze-uklanjaju nukleotide
9
Pre TCR kompleks isporučuje signale za preživljavanje. Ti signali stimulišu rekombinaciju gena za alfa lanac. Ćelije koje prežive eksprimiraju kompletan alfa beta TCR i CD4 i CD8 koreceptore, pa se stoga nazivaju dvostruko pozitivne T-ćelije. Ukoliko ta ćelija prepozna MHC molekul koji prezentuje sopstveni peptid u timusu, i ukoliko je ova interakcija slaba ili umerena on bira odabaran da preživi. T-ćelije čiji TCR prepoznaje kompleks peptida i MHC molekula I klase zadržavaju ekspresiju CD8 koreceptora, a prestaju da eksprimiraju CD4 i obrnuto. Ovakve ćelije se nazivaju jednostruko pozitivne –T-ćelije. Negativna selekcija-uklanja dvostruko pozitivne Tćelije čiji receptori snažno prepoznaju kompleks MHC-peptid u timusu. Pozitivna selekcija-T-ćelija prepoznaje kompleks sopstvenog MHC molekula i sopstvenog peptida niskim aviditetom i bira odabrana da preživi. Ukoliko nema prepoznavanja kompleksa peptidMHC, ćelija umire-odsustvo pozitivne selekcije„smrt zanemarivanjem“. T-ćelije koje slabo prepoznaju sopstvene antigene u timusu imaju šansu da snažno prepoznaju i reaguuju na antigene patogena na periferiji organizma.
2. Enzim – Terminalna dezoksiribonukleotid transferaza TdT, katalizuje proces slučajnog dodavanja nukleotida i pritom nastaju N-regioni 3. Sekvence koje štrče, popunjavaju se dodavanjem P nukleotida Progenitori B-ćelija proliferišu i tako nastaje veliki broj prekursora-pro-B-ćelije. Ove ćelije počinju da preuređuju Ig gene, prvo u lokusu za teške lance. Kod kojih se Vdje preuređenje uspešno obavi razvijaju se u pre-B-ćelije-produkuju teški mikrolanac. Neki mikro lanci eksrpimirani su na površini sa dva nepromenljiva proteina-surogat laki lanci i vezuju se sa teškim lancem. Teški mikro i surogat laki lanci udruženi sa Ig alfa i Ig beta čine receptorski kompleks pre-B-ćelija koji šalje signale za preživljavanje i proliferaciju ove ćelijske linije. Pre-BCR ćelije kod kojih dođe do neproduktivnog preuređenja u lokusu za teške lance ne mogu da sintetišu mikro-teški lanac, te propadaju. Pre-BCR takođe šalje signale koji spreavaju rekombinaciju u lokusu za teške lance Ig na drugom hromozomu-zato što svaka B-ćelija može da eksrpimira samo jedan od dva alela-alelska ekskluzija (osigurava da se proizvode receptori samo jedne specifičnosti). Proces preuređenja receptora-receptor editingpreuređenje u slučaju da nastane receptor na sopstvene antigene. Pre-BCR pokreće rekombinaciju u kapa-lokusu za lake lance. lambda laki lanac se eksrpimira samo ako rekombinacija u lokusu za kapa lanac ne uspe. Bilo kako bilo, neki od ova dva laka lanca se pridružuje mikro lancu i nastaje kompletan membranski IgM receptor. Nezrela B ćelija-B limfocit koji eksprimira IgM. Završna faza sazrevanja se odigrava u kostnoj srži ili slezini. VDJ egzon gena za teški lanac može da se spoji sa konstantnim-mikro-egzonom ili sa konstantnim-delta-egzonom. Pri čemu se zajedno eksprimiraju IgM ili IgD. Te IgM+ I IgD+ ćelije predstavljaju zrele B-ćelije. U kostnoj srži B-ćelija može da prepozna sopstveni antigen visokim afinitetom i ona se uklanja procesom negativne selekcije. Folikulske B-ćelije-većina B ćelija B-limfociti mariginalne zone-na ivici folikula slezine. B-1- nalazi se u limfocitnim organima u peritonealnoj šupljini. Najnezreliji progenitori T-ćelija nazivaju se pro-Tčelije ili dvostruko negativne T ćelije jer ne eksprimiraju ni CD4 ni CD8 molekule. Te ćelije se razvijaju pod uticajem Il-7 produkovanog u timusu. Rekombinacija gena za beta-TCR se obavlja pod uticajem VDJ rekombinaze i ukoliko je uspešna na jednom od dva nasleđena lokusa on se eksrpimira na membrani zajedno sa nepromenljivim proteinom pre-T-alfa, pri čemu nastaje Pre-TCR kompleks, tzv. pre-T-ćelija.
Celularna imunost Celularna imunost obezbeđuje odbranu od infekcija intracelularnim m.o. Intracelilarni m.o. mogu da budu endocitozom unešeni u okviru ranih odbrambenih mehanizama urođene imunosti, a da su u isto vreme otporni prema mikrobicidnoj aktivnosti fagocita ili, u drugom slučaju, virusi, vezujući se za receptore iniciraju ćelije i umnožavaju se u citoplazmi. T-limfociti imaju važnu ulogu i u odbrani od ekstracelularnih bakterija, gljivica i parazita. Za glavne funkcije T-limfocita: aktivaciju fagocita, ubijanje zaraženih ćelija i pomoć B-ćelijama neophodno je da T-limfociti stupe u kontakt sa drugim ćelijama, koje mogu da budu fagociti, inficirane ćelije domaćina ili B-limfociti. Naivni T-limfociti prepoznaju antigene u perifernim limfnim organima, što dovodi do njihove proliferacije i diferencijacije u efektorske i memorijske ćelije, pri čemu se efektorski ćelije aktiviraju istim antigenima u perifernim tkivima i limfnim organima. Faze T-ćelijskog odgovora: 1. Prepoznavanje antigena u limfnim organima 2. Ekspanzija i diferencijacija T-ćelija 3. Diferentovane efektorske T-ćelije ulaze u cirkulaciju 4. Kretanje efektorskih T-ćelija i drugih leukocita ka mestu infekcije 5. Efektorske T-ćelije sreću antigene u perifernim tkivima 6. Aktivacija efektorskih T-ćelija 10
Na naivnim T-ćelijama LFA-1 integrin se nalazi u stanju niskog afiniteta. Pepoznavanje antigena povećava afinitet LFA-1 na T-ćeliji. Integrini takođe imaju ulogu u usmerafanju efektorskih T-ćelija ka mestu infekcije. Kostimulatori T-ćelija su B7-1 i B7-2 eksprimirani na APĆ čija se ekspresija povećava kada APĆ dođe u kontakta sa m.o. Receptor je CD28-nalazi se na gotovo svim T-ćelijama. Druga grupa liganada je CD40 ligand-CD40L na aktiviranim T-ćelijama i CD40 na APĆ. Oni ne pojačavaju direktno aktivaciju T-limfocita, već CD40L na aktiviranim T-ćelijama vezivanjem za CD40 na APĆ stimuliše APĆ da eksprimiraju još više B7 kostimulatora i da sekretuju citokine. Adjuvansi-uglavnom deluju tako što indukuju ekspresiju kostomulatora na APĆ i stimuliše APĆ da sekretuju citokine koji aktiviraju T-ćelije. Adjuvansi su uglavnom produkti m.o. ili supstance koje ih imitiraju i one se vezuju za receptore za prepoznavanje obrazaca na ćelijama urođene imunosti. Inhibitorni receptori: 1. CTLA-4-prepoznaje B7-1 i B7-2 (kao i CD28) na APĆ 2. PD-1-prepoznaje strukturno slične ligande na mnogim ćelijama-inhibira odg0ovor na hronične virusne infekcije. Čest preduslov za aktivaciju CTL jeste unakrsna prezentacija ćelija zaraženih virusom na dendritskim ćelijama. Ta APĆ može da eksprimira citoplazmatske virusne antigene u kompleksu sa MHC I i virusne antigene iz vezikula u kompleksu sa MHC II Za diferencijaciju CD8+ T-ćelija u efektorske CTL neophodna je pomoć CD4+ T-limfocita. Nakon aktivacije naivnih T-ćelija počinje aktivacija enzima, mobilizacija adapterskih proteina i produkcija aktivnih transkripcionih faktora. Imunološka sinapsa-mesto kontakta između APĆ i Tćelije sa redistribuiranim membranskim proteinima (TCR, CD4 ili CD8 i CD28 se grupišu u centru, a integrini po obodu) CD4 i CD8 koreceptori podstiču sprovođenje signala aktivacijom tirozin kinaze nazvane Lck koja je vezana za citoplazatski rep tih koreceptora. Lck fosforiliše tirozinske ostatke u ITAM nizovima CD3 i zeta proteina. NFAT-nuklearni faktor aktiviranih T-ćelijatranskripcioni faktor koga aktivira enzim kalcineurin. NF-kapa B- transkripcioni faktor AP-1- aktivacioni protin 1-transripcioni faktor (može ga aktivirati enzim mTOR U stečenoj imunosti, citokine sekretuju uglavnom CD4+ T-ćelije. Prvi citokin koji produkuju je IL-2 – za koga ćelije istovremeno povećavaju broj receptora i on stimuliše preživljavanje, proliferaciju i diferencijaciju efektorskih i regulatornih T-ćelija-autokrino delovanje citokina.
7. Efektorske funkcije T-ćelija Jedan od najranijih odgovora je produkcija citokina, od kojih neki dovode do klonske ekspanzije. Neke efektorske T-ćelije mogu da ostanu u limfnom čvoru gde učestvuju u uklanjanju inficiranih ćelija ili obezbeđuju B-ćelijama signale koji stimulišu humoralni imunski ogovor. Memorijske ćelije cirkulišu mesecima ili godinama i nisu funkcionalno aktivne. Antigeni mikroorganizma se transportuju od ulaznih mesta infekcije do perifernih limfnih organa kroz koje naivne T-ćelije recirkulišu. Adhezivni molekuli učvršćuju vezu između T-ćelije i APĆ, a receptori za kostimulatorne molekule prepoznaju tzv. druge signale koje obezbeđuju APĆ. TCR T-ćelije specifične za strani antigen istovremeno prepoznaje prezentovani peptid i aminokiselinske ostatke MHC molekula koji se nalaze oko udubljenja za koje je peptid vezan. Svaka zrela T-ćelija eksprimira ili CD4 ili CD8 molekule koji se nazivaju koreceptori, jer zajedno sa TCR učestvuju u vezivanju za MHC molekule. U isto vreme dok TCR prepoznaje kompleks peptida i MHC molekula, CD4 ili CD8 se vezuju za MHC molekule II ili I klase na mestu koje se nalazi van udubljenja za vezivanje peptida. Biohemijske signale koji izazivaju aktivaciju T-ćelije pokreće grupa proteina koji su pridruženi TCR molekulu i predstavljaju deo TCR kompleksa, kao i CD4 ili CD8 koreceptori. TCR je nekovalentno povezan sa kompleksom transmembranskih signalnih molekula koji obuhvata tri CD3 proteina i protein nazvan zeta lanac. – Različite T-ćelije se ne razlikuju po ovim proteinima. Superantigeni ili polimerni proteini koji vezuju ugljene hidrate kao npr-fitohemaglutinin mogu aktivirati T-ćelije vezivanjem za TCR velikog broja različitih klonova, bez obzira što su molekuli tih klonova specifični za različite peptid-MHC komplekse. Superantigeni mogu da izazovu sistemske zapaljenske bolesti tako što stimulišu preteranu produkciju citokina u velikom broju T-ćelija. Adhezivni molekuli na T-ćelijama prepoznaju svoje ligande na APĆ i stabilizuju vezivanje T-ćelije za APĆ jer se većina TCR molekula vezuje niskim afinitetom za kompleks peptid-MHC molekul. Za indukciju odgovora, veza između T-ćelije i APĆ mora da bude stabilizovana dovoljno dugo da bi se dostigao neophodan prag signalizacije. Najvažniji adhezivni molekuli pripadaju porodici heterodimernih proteina-integrini. Glavni integrin uključen u vezivanje za APĆ je antigen-1 povezan sa funkciojom leukocita LFA-1-leukocyte function associated antigen-1), čiji je ligand na APĆ nazvan intracelularni adhezivni molekul 1-ICAMintracellular adhesion molecule-1.
11
Obim klonse ekspanzije je naručito veliko kod CD8+ T-ćelija. Na vrhuncu neke infekcije, 10-20% svih limfocita može da bude specijalizovano za taj virus-broj ćelija koje su antigen specifične povećava se više od 10.000 puta. Čak i u infekcijama prouzrokovanim kompleksnim m.o. koji sadrže mnogo antigena, većina ekspandiranih klonova prepoznaje svega nekoliko, često manje od pet imunodominantnih peptida. Ekspanzija CD4+ T-limfocita znatno je manja i iznosi 100-1000 puta. U roku od nedelju ili dve posle njihove aktivacije, neke od umnoženih T-ćelija se diferentuju u efektorske i memorijske ćelije, a većina njih umire pošto su eliminisani stimulusi. Proces diferencijacije predstavlja rezultat promena u ekspresiji gena, kao što je aktivacija gena koji kodiraju citokine ili citotoksične proteine. Diferentovane efektorske ćelije se pojavljuju u roku od tri do četiri dana posle izlaganja m.o. Na mestu infekcije efektorske ćelije ponovo sreću antigene m.o. koji su stimulisali njihov razvoj. T-helper lifociti uz pomoć CD40L koji se vezuje za CD40 na makrofagima i B limfocitima, a citokini se vezuju za svoje receptore na istim ćelijama. Interakcija CD40L na T-limfocitima i CD40 na dendritskim ćelijama stimuliše eksrpesiju kostimulatora na APĆ i produkciju citokina. Postoje funkcionalno različite subpopulacije CD4+ T limfocita koje proizvode različite citokine. U imunskom odgovoru na helminte preovlađuje produkcija IgE antitela i aktivacija eozinofila. Mnoge aktivirane CD4+ T-ćelije mogu da proizvode različite kombinacije citokina tako da ne mogu jasno da se svrstaju u ove subpopulacije, a postoji mogućnost i da ove subpopulacije mogu da prelaze jedna u drugu. TH1 ćelije Diferencija CD4+ stimulisana je kombinacijom citokina IL-12 koji prozvode makrofagi i dendritske ćelije i interferon gama koji proizvode NK ćelije. TH1 ćelije zatim prozvode interferon gama koji dodatno stimuliše diferencijaciju u pravcu ćelija svoje subpopulacije i inhibira razvoj TH2 I TH17 Ove ćelije stimulišu ingestiranje i ubijanje patogena od strane fagocita, što predstavlja ključnu komponentu celularne imunosti. IFN gama stimuliše produkciju izotipova antitela koji pospešuju fagocitozu tako što se vezuju za Fc receptore ili aktiviraju komplemente IFN gama stimuliše ekspresiju MHC molekula II klase i kostimulatora B7 na makrofagima i dendritskim ćelijama čime se pojačava T-ćelijski odgovor TH2 ćelija - Razvoj je stimulisan citokinom IL-4. Ako antigen ne stimuliše stvaranje IL-12 u APC, onda same ćelije mogu da proizvode IL-4. Ova subpopulacija T-limfocita stimuliše imunski odgovor posredovan eozinofilima koji je naročito ekfikasan pritiv parazita iz grupe helminta.
IL-4 stimuliše produkciju IgE antitela Il-5 aktivira mastocite i vezuje se za eozinofile IL-13 stimuliše sekreciju mucina što podstiče izbacivanje parazita iz mukoznih organa Aktivacija TH2 ćelija pojaćava funkciju makrofaga u sintezi proteina ekstracelularnog matriksa-reparacija tkiva. IL-4, IL-10 i IL-13 inhibiraju aktivaciju makrofaga i tako suprimiraju imunski odgovor posredovan TH1 ćelijama. TH17 ćelija- Razvoj i održavanje ove subpopulacije podstiču inflamatorni citokini kao što su IL-6 i IL-1 koji proizvode makrofagi i dendritske ćelije. IL-1 i IL23 se produkuju u odgovoru na neke gljive i bakterije. TH17 subpopulacija izaziva zapaljenje, koje deluje tako što uništava ekstracelularne barijere i gljivice. Sekretuju citokine IL-17 i IL-22 koji učestvuju u privlačenju leukocita, uglavnom neutrofila, ali i monocita na mesto prepoznavanja antigena. Osim zapaljenja ove ćelije stimulišu produkciju antimikrobnih supstanci-defenzini. Svaka subpopulacija se najbolje razivja u odgovoru na onaj tip m.o. za koji je namenjena a za to su najbitniji signali poreklom od APĆ i druge ćelije u trenutku stimulacije antigenom. Svaka subpopulacija efektorskih T-ćelija proizvodi citokine koji je dodatno aktiviraju, pri čemu inhibiraju druge subpopulacije. Diferencijacija ovih subpopilacija je udružena sa aktivacijom transrkipcionih faktora koji stimulišu proizvodnju različitih citokina. CD8+ T-Limfociti aktivirani antigenom i kostimulatorima diferentuju se u CTL. CTL ubijaju zaražene ćelije egzocitozom svojih granula u datu ćeliju. Perforin-ugrađuje se u membranu endozoma kojim je ušao u ćeliju te omogućuje ulazak granzima u citoplazmu. Granzimi aktiviraju kaspaze u citoplazmi ćelije, čija je uloga da indukuju apoptizu. CTL može da indukuje apoptozu i fezivanjem Fasliganda za Fas receptor na ciljnoj ćeliji. Ove ćelije deluju na proteinske antigene u citoplazmi inficirane ćelije. Memorijske T-ćelije se nalaze u limfnim organima i raznim perifernim tkivima, posebno na sloznicama, koži i u cirkulaciji. Da bi memorijske ćelije preživele, potrebni su im signali poreklom od citokina npr IL-7 Memorijske T-ćelije ne nastavljaju da proizvode citokine, niti da ubijaju zaražene ćelije, ali nakon prepoznavanja antigena mogu vrlo brzo da povrate ove funkcije. Jedna subpopulacija memorijskih ćelija tzv. centralne memorijske ćelije, naseljavaju limnfna tkiva i druga periferna tkiva i ključna je za brzu klonsku ekspanziju nakon ponovnog izlaganja antigenu. Druga subpopulacija tzv. efektorske memorijske ćelije nalazi se u mokoznom tkivu i bitna je za 12
aktivaciju efektorskih funkcija u odgovoru na ponovni prodor antigena u ta tkiva, Tokom odgovora, preživljavanje i proliferacija Tćelija zavise od antigena, kostimulatornih signala poreklom od CD28 i citokina kao što su IL-2. Imunski odgovor prestaje u roku od jedne do dve nedelje nakon eliminacije infekcije.
Efektorski mehanizmi celularne imunosti
Celularna imunost-posredovana T-ćelijama Dva tipa reakcija- T-helper ćelije koje luče citokine koji angažuju i aktiviraju druge leukocite da fagocituju i uništavaju m.o. i CD8+ CTL koji ubijaju inficirane ćelije i uklanjaju rezervoar infekcije. T-ćelije prepoznaju proteinske antigene u dve faze. Prvo naivne T-ćelije reaguju proliferacijom i diferencijacijom u efektorske ćelije. Drugo, efektorske T-ćelije prepoznaju te iste antigene bilo gde u organizmu i eliminišu ih. Migraciju naivnih i efektorskih ćelija kontrolišu tri familije proteina: 1. integrini 2. selektini 3. hemokini Naivne T-ćelije ispoljavaju različite adhezivne molekule i hemokinske receptore u odnosu na efektorske. Takođe, limfno tkivo i mesto zapaljenja se razlikuju u produkciji hemokina i ekspresiji adhezivnih molekula na endotelu. Naivne T-ćelije ispoljavaju adhezivni molekul Lselektin i hemokinski receptor CCR7, koji usmeravaju njihovo kretanje u limfne čvorovekroz specijalizovane krvne sudove nazvane HEV-venule sa visokim endotelom. HEV se nalaze u T-ćelijskim zonama i ispoljavaju ugljenohidratne ligande koji se vezuju za L-selektin i hemokine koji se vezuju za CCR7 i produkuju se samo u limfnim tkivima. Vezivanjem za L-selektin T-ćelije se kotrljaju po endotelu, zatim hemokini vežu CCR7 koji prenosi intracelularne signale T-ćelijama da aktiviraju LFA-1 –antigen 1 povezan sa funkcijom leukocita-leukocyte functional antigen 1 da bi se čvrsto vezao za svoj ligand ICAM-1 na HEV dovodeći do zaustavljanja Tćelija. Efektorske ćelije ne ispoljavaju CCR7 i L-selektin I zato ne ulaze u limfne čvorove. S1P-sfingozin 1-fosfat- ima ljučnu ulogu u izlasku Tćelija iz limfnog čvora. Njegova koncentracija je viša u krvi i limfni nego u unutrašnjosti limfnih čvorova. S1P se vezuje za svoj receptor vezuje za svoj receptor i time snižava njegovu ekspresiju čime se održava niska koncentracija ovog receptora na naivnim T-ćelijama. Kada naivna T-ćelija uđe u limfni čvor, biva izložena nižim koncentracijama S1P i ekspresija receptora
13
počinje da raste. Ukolike ne prepozna antigen, odlazi u limfotok prateći gradijent koncentracije. Ako T-ćelija prepozna antigen i aktivira se, površinska ekspresija S1P receptora ostaje niska nekoliko dana, da dođe do ekspanzije i diferencijacije, nakon čega dolazi do ponovnog iskazivanja na površini T-ćelija koje istovremeno gube ekspresiju L-selektina i CCR7. Aktivirane T-ćelije eksprimiraju visok nivo liganda za E i P selektin i integrine LFA-1 i VLA-4 –very late antigen 4. Endotel na mestu infekcije izložen je dejstvu TNF i IL-1 koji povećavaju ekspresiju E i P selektina kao i liganda za integrine- ICAM i VCAM (vascular cell adhesion molecule 1) –adhezivni molekul 1 vaskularnih ćelija. Vezivanje za integrine dovodi do kotrljanja po površini endotela. Efektorske ćelije takođe eksprimiraju receptore za hemokine koje luče makrofagi i endotelne ćelije, i vezivanjem za njih povećava se afinitet integrina za njihove ligande te dolazi do čvrste adhezije T-ćelija za endotel. Naivne ćelija ne eksprimiraju receptore za E i P selektin i receptore za hemokine koji se produkuju na mestu zapaljenja. Iako naseljavanje efektorskih T-ćelija u žarište infekcije ne zavisi od prepoznavanja antigena, u inficiranom tkivu se uglavnom zadržavaju i aktiviraju samo oni limfociti koji tamo uspeju da prepoznaju antigene m.o. Ćelije koje su specijalizovane za antigen koji je dove do nastanka imunskog odgovoa u tkivu će zahvaljujući reaktivaciji od strane APĆ povećati ekspresiju VLA integrina. Neki od ovih integrina se vezuju za hijaluronsku kiselinu i fibronektin te limfociti stimulisani antigenom ostaju vezani za vezivno tkivo na mestu infekcije. Efektorski T-limfociti ne zavise toliko od kostimulacije kao naivi T-limfociti. Zbog toga su proliferacija i diferencijacija naivnih T-ćelija ograničene na limfne čvorove dok funkcija efektorskih limfocita može biti pokrenuta bilo kojim ćelijom domaćina koja prezentuje antigene m.o. a ne samo dendritskiim ćelijama. CD4+ T-limfociti TH1 subpopulacija pojačava sposobnost fagocita da ubiju m.o, TH17 stimulišu privlačenje leukocita na mesto infekcije, a TH2 ćelije aktiviraju eozinofile da ubiju parazite iz grupe helminata. Zaštita od intracelularnih bakterija zavisi od antigen specifičnih T-limfocita ali samo ubijanje bakterija predstavlja funkciju aktiviranih makrofaga. Efektorski T-limfocti TH1 subpopulacije prepoznaju antigene prikazane na makrofagima i aktiviraju makrofage interakcijom CD40L –CD40 i lučenjem IFN-gama. Ovo pokreće transkripcione faktore u makrofagima koji dovode do sinteze mikobicidnih reaktivnih oblika kiseonika i azot-monoksidaklasično aktivirani makrofagi.
Makrofagi povećavaju ekspresiju MHC molekula i kostimulatora čime amplifikuju odgovor T-ćelija. CD8+ T-limfociti takođe luče IFN-gama i mogu da doprinesu aktivaciju makrofaga. Makrofagi prikazuju antigene m.o. CD4+ Th1 ćelijama, što stimuliše ekspresiju CD40L i produkciju IFN-gama koji opet stimulišu fagocitozu u fagocitima i tako se krug zatvara. U isto vreme aktivirani makrofagi proitvode IL-12 koji usmerava diferencijaciju naivnih CD4+ T-ćelija u subpopulaciju Th1 ćelija. Th17 poreću druge ćelije da luče citokine važne za privlačenje neutrofila i u manjoj meri monocita. Zapaljenje stimulisano od strane T-ćelija je jače i duže traje nego kada je pokrenuta urođenim imunskim odgovorom. Osim zapaljenja Th17, ćelije stimulišu produkciju antimikrobnih supstanci, nazvanih defenzini-lokalno produkovani endogeni antibiotici . Neki citokini Th17 pomažu u održavanju funkcionalnoh integriteta epitela. Važne su za odbranu od gljivičnih i bakterijskih infekcija. Th2 subpopulacija CD4+ T-limfocita stimuliše zapaljensku reakciju bogatu eozinofilima važnu u odbrani od parazita iz grupe helminata. One proizvode IL-4 (stimuliše produkciju IgE koji se vezuju za Fc receptore na mastocitima i eozinofilima) i IL-5 (aktivira eozinofile). Th2 ćelije sekretuju citokine koji inhibiraju klasičnu a stimulišu alternativnu aktivaciju makrofaga. IL-4 i IL10 inhibišu klasični put aktivacije makrofaga. IL-4 i IL-13 mogu da aktiviraju makrogage da eksprimiraju receptore za manozu i luče faktore rasta koji deluju na fibroblaste da povećaju sintezu kolagena i dovedu do fibroze. Tuberkuloidni oblik lepre-Th1 ćelije, lepromatozni oblik-poremećaj u aktivaciji Th1 ćelija. Makrofagi nisu značajno efikasni protiv intracelularnih m.o. CD8+ CTL prepoznaje kompleks MHC I. TCR i CD8 grupišu se na membrani i okruženi su molekulima LFA-1 integrina. CTL ne zahtevaju kostimulaciju ili pomoć T-ćelija za aktivaciju, pa zbog toga mogu da budu aktivirane bilo kojom zaraženom ćelijom i da je ubiju. Granzim B-seče i na taj način aktivira kaspaze koj se nalaze u citoplazmi ćiljne ćelije i imaju važnu ulogu u indukciji apoptoze. Perforin-prekida integrintet membrane ciljne ćelije i endozomalnih membrana. Aktivirani limfociti takođe eksprimiraju Fas ligand koji se vezuje na Fas receptor na ciljnoj ćelije-ovo indukuje kaspaze i apoptozu u ciljnoj ćeliji. ICAM-1 na ciljnoj ćeliji i LFA-1 na CTL važni su ostvarivanju kontakta između ćelija. Neki m.o. sprečavaju fuziju fagozoma i lizozoma (npr. mikobakterije) ili prave pore u membrani fagozoma.
Herpes simpleks virus inhibira prezentaciju antigena (tako što interferira sa TAP transporterom) drugi m.o.-inhibiraju put obrade i prezentacije MHC I ili blokiraju transport antigena iz citoplazme u ER ili uklanjaju novonastale MHC I iz ER. Drugi virusi stvaraju citokine ili solubilne citokinske receptore-„mamce“ koji vezuju i neutralošu citokine kao što je IFN-gama. Npr Poks virus. Neki virusi stimulišu ekspresiju inhibitornog receptora PD-1 NA CD8+ T-limfocita HIV-ubija CD4+ T-limfocite.
Humoralni imunski odgovor Humorlana imunost je glavni mehanizam odbrane od m.o. koji poseduju kapsule bogate polisaharidima i lipidima. Naivni B-limfociti prepoznaju antigene, ali ne luče antitela, aktivacija tih ćelija stimuliše njihovu diferencijaciju u plazma ćelije koje sekretuju antitela. Naivni B-limfociti eksprimiraju membranske IgM i IgD. Antitela sekretovana u odgovoru na antigene m.o. imaju istu specifičnost kao i receptori na površini naivnih B-limfocita. Jedna aktivirana B-ćelija može da stvori i do 4000. plazma ćelija. Tokom diferencijacije B-ćelije luče antitela različitih izotipova teških lanaca-promena izotipa/klase teškog lanca. Ponovljenim izlaganjem antigenu, stvaraju se antitela sa sve većima afinitetom za taj antigensazrevanje/maturacija afiniteta. Humoralni imunsko odgovor može biti T-zavisni ili Tnezavisni. Proteinske antigene obrađuju APĆ a prepoznaju ih pomoćnički T-limfociti koji imaju važnu ulogu u aktivaciji B-ćelija Bez pomoći T-ćelija, proteinski antigeni pokreću slab humoralni odgovor ili ga uopšte ne pokreću. Polisaharidi, lipidi i drugi neproteinski antigeni stimulišu produkciju antitela bez uključivanja pomoćničkih T-ćelija. Antitela stvorena u odgovoru na T-nezavisne antigene pokazuju relativno nizak stepen promene izotipa teških kanaca i sazrevanja afiniteta. Uglavnom IgM. Folikulske B-ćelije stvaraju glavni deo T-zavisnog humoralnog odgovora i od njih nastaju dugoživeće plazma ćelije. B-ćelije mariginalne zone, koje se nalaze na periferiji bele pulpe slezine, odgovarju na polisaharidne antigene iz krvi. B-1 ćelije odgovaraju na neproteinske antigene u mukoznim tkivima i peritoneumu. B-ćelije marginalne zone i B-1 eksprimiraju antigenske receptore ograničene raznolikosti. U limfnim čvorovima makrofagi koji oblažu subkapsularni sinus mogu da preuzmu antigene i 14
prenesu ih do susednih folikula, gde se vezani antigeni prikazuju B-ćelijama. B-ćelije su sposobne da prepoznaju nativnineobrađeni antigen tako da su antitela koja se tada produkuju sposobna da se vežu za neizmenjene m.o. Za aktivaciju B-ćelija neophodni su i signali poreklom iz urođene imunosti. Antigenom indukovano grupisanje membranskih Ig receptora pokreće biohemijske signale koji se prenose signalnim molekulima udruženim sa receptorima. Unakrsno povezivanje receptora (međusobno približavanje) dešava se kada se dva ili više antigenskih molekula udruženih u agregat, ili ponovljenih epitopa na jednom antigenskom molekulu vežu za međusobno bliske membranske Ig molekule B-ćelija. Polisaharid, lipidi i sl. često sadrže brojne identične epitope u svakom molekulu i zbog toga imaju sposobnost da se istovremeno vežu za veći broj Ig receptora. Receptori su nekovalentno povezani sa Ig alfa i Ig beta i zajedno čine receptorski kompleks na Bćelijama tj BCR kompleks. Citoplazmatski domeni Ig alfa i Ig beta imaju konzervirane imunoreceptorske tirozinske aktivacione motive ITAM. Kinaze udružene sa BCR kompleksom fosforilišu tirozine u ITAM. Tako nastali fosforitozini privlače Syk tirozin kinazu (isto kao i ZAP-70 u T-ćelijama) koja se aktivira i potom fosforiliše tirozinske ostatke na ostalim proteinima signalnog puta. B-limfociti eksprimiraju receptor za protein sistema komplementa koji može da ih aktivira. To je receptor za komplement tip 2 koji vezuje C3d. B-ćelije specifične za određeni antigen prepoznaju taj antigen preko svojih Ig receptora, pri čemu istovremeno prepoznaju i vezani C3d što pojačava aktivaciju B-ćelija. Aktivacija komplementa olakšava aktivaciju B-ćelija, što je slično ulozi kostimulatora APĆ za T-limfocite. B-limfociti, kao i dendritske ćeliji i ostali leukociti eksprimiraju TLR. Signali sa TLR deluju usaglašeno sa antigenskim receptorima. Sami proteinski antigeni ne stimulišu visok nivo proliferacije i diferencijacije B-ćelija. Aktivirane B-ćelije uvlače endocitozom proteinski antigen koji se vezao za receptor, to dovodi do razgradnje i prezentacije antigena u obliku u kome ga mogu prepoznati T-ćelije Aktivirane B-ćelije migriraju izvan folikula prema anatomskim odeljcima gde su koncentrisane pomoćničke T-ćelije koje su bile aktivirane istim antigenom koji im je prezentovan od strane dendritskih ćelija. Koraci u T-zavisnom humoralnom odgovoru: 1. CD4+ pomoćničke T-ćelije i B-ćelije se nezavisno aktiviraju u svojim odeljcima u različitim
regionima limfnog organa i migriraju jedne prema drugima. 2. Reakcija se sastoji od dve faze a. B-ćelije obrađuju antigen i prezentuju ga T-ćelijama b. Prethodno aktivirane T-helper ćelije eksprimiraju CD40L i sekretuju citokine, što utiče na proliferaciju i diferencijaciju B-ćelija. Rani humoralni odgovor koji obuhvata sekreciju antitela i ograničenu promenu izotipa, dešava se u ovim ekstrafolikulskim fokusima. 3. Neke aktivirane B-ćelije migriraju nazad u folikul, zajedno sa pomoćničkim T-ćelijama koje će pod uticajem dodatne aktivacije od strane Blimfocita razviti u folikulske pomoćničke T-ćelije TFH ćelije. U odgovoru na TFH ćelije, B-ćelije proliferišu i organizuju germinativni centar. U germinativnom centru B-ćelije podležu opsežnim somatskim mutacijama i dolazi do promene izotipa teškog lanca. Reakcija u germinativnom centru-vosokoafinitetne B-ćelije bivaju selektovane u germinativnom centru što dovodi do stvaranja visokoafinitetnih antitela i takođe dolazi do nastanka dugoživećih plazma ćelija. Aktivirane T-helper ćelije reagiju sa aktiviranim Blimfocitima u parafolikulskim fokusima. Migracija T i B ćelija nastaje usled promena u ekspresiji hemokinskih receptora na aktiviranim limfocitima. Aktivirane T-ćelije smanjujun espresiju hemokinskog receptora CCR7, koji prepoznaje hemokine stvorene u T-ćelijskim zonama i povećava ekspresiju hemokinskog receptora CXCR5 što stimuliše migraciju ka B-ćelijskim folukulima, B-ćelije započinju suprotan proces, smanjuju ekspresiju CXCR5 a povećavaju ekspresiju CCR7. B-ćelije prezentuju antigene u sklopu MHC II da bi ih prepoznale CD4+ pomoćničke T-ćelije. B-lifociti su veoma efikasne APĆ za one antigene koje specifično prepoznaju. B-ćelija može da prepozna konformacijski epitop proteinskog antigena, pbradi ga i prezentuje više peptida tog proteina T-ćelijama. B i T-ćelije prepoznaju različite peitope istog proteinskog antigena. B-ćelije su sposobne da aktiviraju prthodno diferentovane efektorske T-ćelije, ali nisu efikasne u poretanju odgovora naivnih T-ćelija. Hapteni-mala hemijska jedinjenja koja prepoznaju Bćelije, ali koji stimulišu snažnu produkciju antitela samo ako su vezani za proteinski nosač. B-ćelija vezuje haptenski deo, unosi konjugat i prezentuje peptide koji potiču od nosača T-pomoćničkim ćelijama. (Npr. vakcine protiv polisaharida m.o.)konjugovane vakcine. Proces aktivacije B-lifocita analogan je procesu aktivacije makrofaga T-ćelijama u okviru celularne imunosti. 15
Neophodnost interakcije CD40L i CD40 jeste da produktivnu interakciju mogu da ostvare samo oni T i B limfociti koji su u fizičkom kontaktu. Početna interakcija između T i B limfocita na ivici limfnog folikula dovodi do produkcije niskog nivoa antitela koji mogu biti promenjenog izotipa, ali su uglavnom niskog afiniteta. U ovoj reakciji se stvarju plazma ćelije koje su uglavnom kratkoživeće i kojie stvaraju antitela tokom nekoliko nedelja, a nastaje i malo memorijskih B-ćelija. TFH-folikulske pomoćničke ćelije-njihova funkcija zavisi od kostimulatora CD28-inducibilni kostimulator ICOS-inducible costimulator. One mogu da nastanu od sve tri subpopulacije T-helper ćelija ali i od neopredeljenih T-ćelija i mogu da sekretuju citokine karakteristične za sve subpopulacije, uključujući IFN-gama, IL-4 ili IL-17 Deo folikula koji sadrži proliferiišuće B-ćelije je germinativni centar. B-ćelije u germinativnom centru podležu promeni izotipa i somatskim mutacijama Ig gena. B-ćelije sa najvećim afinitetom bivaju odabrane da diferentuju u memorijske B-ćelije i dugoživeće plazma ćelije. Različiti izotipovi antitela obavljaju različite funkcije i zato proces promene izotipa teškog lanca proširuje funkcionalni kapacitet humoralnog odgovora. Druga funkcionalna posledica prome izotipa je da su stvorena IgG antitela sposobna da se vežu za neonatalni Fc receptor FcRn eksprimiran u placenti i posreduje u prenosu majčinih IgG do fetusa. Promena izotipa teškog lanca je indukovana kombinacijom signala posredovanog CD40L i citokinima. Bolest nazvana hiper IgM sindrom vezan za x hromozom izazvana je mutacijama u genu za CD40L. Pacijenti takođe imaju poremećen celularni imunski odgovor protiv intracelularnih m.o., pošto je CD40L važan za aktivaciju makrofaga posredovanu Tćelijama, kao i amlifikaciju T-ćelijskog odgovora pomoću dendritskih ćelija. U B-ćelijama koje produkuju IgM i nisu izvršile promenu klase, rearanžirani VDJ gen u genskom lokusu za teški lanac Ig nalazi se u neposrednoj blizini prve grupe genskih segmenata za konstantni region, a to je C-mi Prvo antitelo koje stvaraju B-ćelije je IgM. U intronu koji se nalazi sa 5' strane svakog konstantnog regiona, nalazi se region promeneswitch region. Kada se aktivira proces transkripcije nekog konstantnog regiona, region promene konstantnog regiona se spaja sa C-mi regionom promene pri čemu se DNK između ta dva regiona iseca. AID –aktivaciom indukovana deaminaza-konvertuje citozine u uracile. Rekombinacija koja izaziva promenu klase-switch recombination-u ovome procesu se VDJ egzoni koji su prvobitno bili blizu C-mi dovode u neposrednu
16
blizinu konstantnih regiona kao što su C-gama, Cepsilon i sl. Rezultat promene je proizvodnja antitela novog izotipa teškog lanca ali specifičnost ostaje ista jer je ona određena VDJ egzonom. Citokini pomoćničkih T-ćelija određuju koji će se izotip teškog lanca produkovati tako što utiču na to koji konstantan region teškog lanca učestvuje u rekombinaciji koja dovodi do promene klase. IFN-gama stimuliše produkciju opsonizujućih antitela. On takođe deluje na fagocite. Stoga se ova dva dejstva dopunjuju (fagociti imaju Fc receptor) IL-4-glavni citokin Th2 ćelijastimuliše promenu u IgE. IgE eliminiše helminte u saradnji sa eozinofilima koje aktivira drugi Th2 citokin IL-5. Dva dejstva se opet dopunjuju. Priroda odgovora pomoćničkih T-ćelija na neki m.o. određuje kakav će biti odgovor antitela i na taj način se optimizuje humoralni odgovor. TGF-beta-produkuje se u limfnim tkivima mukoza i utiče na promenu izotipa u IgA. Do porasta afiniteta dolazi zbog tačkastih mutacija u V-regionima, a naročito hipervarijabilnim regionima kojim antitela vezuju antigen. Sazrevanje afiniteta se dešava samo u odgovoru na proteinske antigene koji zavisi od pomoćničkih T-ćelija. Sazrevanje afiniteta odigrava se u germinativnim centrima limfnih folikula i rezultat je somatskih hipermutacija Ig gena u proliferišućim B-ćelijama ali kao i rezultat posledične selekcije visokoafinitetnih B-ćelija. Enzim AID-neophodan za promenu izotipa, takođe ima ključnu ulogu i u somatskim mutacijama. On stvara uracil u Ig V-regionu. Replikacijom se on pretvara u timidin ili se mehanizmima poravke uklanja. Mehanizmi popravke su skloni greškama pa nastaju mutacije. Učestalost mutacija je jedna na svakih 1000 b.p. po ćeliji po jednoj deobi što je za sto hiljada do milion češće od frekvencije mutacija kod većine drugih gena-somatske hipermutacije. B-ćelije umiru u germinativnim centrima, osim ako ne prepoznaju antigen i dobiju pomoć od T-ćelija da prežive. Antigen-antitelo kompleksi se stvaraju u toku imunskog odgovora. Ovi kompleksi mogu da aktiviraju komplement. FDĆ imaju receptore i za produkte komplementa i za Fc fragment antitela. One B-ćelije u kojima se odigrao proces somatskih hipermutacija dobijaju priliku da se vežu za antigen na FDĆ i na taj način budu spasene od smrti. Visokoafinitetne B-ćelije se najefikasnije vezuju za antigen i zbog toga baš one uspevaju da prežive. Vremenom koncentracija antigena opada, a da bi preživele B-ćelije moraju biti sposobne da vežu antigen u sve manjoj koncentraciji, a to su prevashodno one ćelije čiji su receptori višeg afiniteta.
Ćelije koje sekretuju antitela u germinativnom centru nazivaju se plazmoblasti jer nisu potpuno diferencirane. Ove ćelije ulaze u krvotok i imau tendenciju da migriraju u kostnu srž gde sazrevaju u plazma ćelije i mogu da prežive godinama. Neke od visokoafinitetnih B-ćelija u kojima se odigrao proces promene izotipa, ne diferentuju u ćelije koje aktivno sekretuju antitela već postaju memorijske ćelije. Ne proteinski antigeni ne mogu da se vežu za MHC molekule te ih zbog toga T-ćelije ne vide. Polisaharidni i lipidni antigeni često sadrže multivalentne nizove identičnih epitopa, ovi antigeni mogu unakrsno da povežu veći broj antigenskih receptora na specifičnoj B-ćeliji. Ovo može dovoljno snažno da aktivira B-ćelije i stimuliše diferencijaciju i proliferaciju bez pomoći T-ćelija. Proteinski antigeni obično nisu multivalentni, te zahtevaju pomoćničke T-limfocite. B-ćelije mariginalne zone u slezini su glavne u humoralnom odgovoru na T-nezavisne antigene poreklom iz krvi, a B-1 ćelije odgovaraju naTnezavisne antigene u mukoznim tkivima i peritoneumu. B-ćelije specifične za antigen mogu preko svojih membranskih Ig receptora da se vežu za antigenski deo imunskih kompleksa. Takođe, Fc region IgG antitela u imunskom kompleksu može da prepozna specijalni Fc receptor eksprimiran na B-ćelijama nazvan Fc-gama RIIB. Ovaj receptor sprovodi inhibitorne signalekoji neutrališu signale koje indukuju antigenski receptori i prekida B-ćelijski odgovor-povratna regulacija antitelimaantibody feedback. Ovaj proces ima ulogu u okončanju odgovora kada se proizvede dovoljna količina IgG antitela. Sazrevanje afinizeta započinje signalima od Tfh ćelija koje dovode do migracije B-ćelija u folikule i formiranja germinativnih centara. Tu B-ćelije brzo proliferišu i njihovi IgV-geni podležu brojnim somatskim mutacijama. Tfh-u germinativnim centrima prikazuju antigen u kompleksu sa sekretovanim antitelom. Rani T-zavisni humoralni odgovor, koji se dešava u ekstrafolikulskim fokusima, dovodi do nastanka kratkoživećih plazma ćelija.
Fc region-služi za aktivaciju različitih efektorskih mehanizama. Fc fragment Ig čine konstantni regioni teških lanaca i on poseduje mesta vezivanja za Fc receptore na fagocitima i za proteine komplementa. IgE-funkcije: 1. Neutralizuje m.o. i njihove toksine 2. Osponizuje antigene za fagocitozu koju vrše neutrofili i makrofagi 3. Aktivacija klasičnog puta komplementa 4. Ćelijska citotoksičnost zavisna od antitela, posredovana NK ćelijama 5. Neonatalna imunost: prenos majčinih antitela korz placentu i creva 6. Inhibicija B-ćelijske aktivacije povratnom spregom IgM-aktivacija klasičnog puta komplementa IgA-mukozna imunost, neutralizacija m.o. i toksina IgE-odbrana protiv helminata i degranulacija mastocita. Promena u IgG izotip produžava prisustvo antitela u krvi, a time i njegovu funkcionalnu aktivnost. Neonatalni Fc receptor-FcRn-eksrpimiran je u placenti, endotelu, fagocitima i drugim ćelijiama U endotelu FcRn ima ulogu u zaštiti IgG od intracelularnog katabolizma. FcRn se nalazi u endozomima endotelnih ćelija, gde se vezuje za IgG kojeg su preuzele ćelije. IgG biva vraćen u cirkulaciju IgG antitela imaju poluživot od oko tri nedelje Protein nastao fuzijom receptora za TNF i Fc, funkcioniše kao antagonist TNF i koristi se u tretmanu inflamatornih oboljenja. Vezivanjem ovog receptora za Fc fragment IgG poluživot tog proteina se produžava. Endotoksini i egzotoksini m.o. često deluju tako što se vežu za ćelijske receptore domaćina. Antitela protiv toksina onemogućavaju ovo vezivanje. Opsonini-molekuli koji oblažu m.o. i tako stimulišu njihovu fagocitozu. Fc regioni IgG1 i IgG3 se vezuju za visokoafinitetni receptor za Fc regione gama-teških lanaca Fc-gama RI koji je eksprimiran na neutrofilima i makrofagima. Fagocitoza posredovana antitelima predstavlja glavni mehanizam odbrane protiv inkapsuliranih bakterija kao što su pneumokoke. Kada nema antitela, kapsula bogata polisaharidima štiti ih od fagocitoze. Fc-gama-RIIB receptor je važan za inhibiciju B-ćelija povratnom spregom-smanjenje zapaljenja. IVIG-intravenski imunski globul-IgG prokupljen od većeg broja zdravih davalaca daje se pacijentima sa zapaljenskim bolestima, povoljan efekat se objašnjava njegovim vezivanjem za Fc-gama-RIIB NK ćelije mogu da se vežu za ćelije obložene antitelima i da ih potom unište NK ćelije eksprimiraju Fc-gama RIII receptor-još jedan aktivirajući receptor NK ćelija.
Efektorski mehanizmi humoralne imunosti Antitela deluju u čitavom organizmu uključujući i lumene mukoznih organa. Humoralna imunost je važna u neutralisanju toksina i samih m.o. Plazma ćelijekoje migriraju u kostnu srž nastavljaju da luče antitela mesecima ili godinama Neki efektorski B-limfociti diferentuju u memorijske ćelije koje ne sekretuju antitela ali su spremne da reaguju ako se antigen ponovo pojavi. Fab-region antitela-antigen vezujući region antitela. 17
Vezivanjem za IgG antitela na površini ciljne ćelije NK ćelije oslobađaju sadržaj svojih granula-ćelijska citotoksičnost zavisna od antitela (npr. protiv virusa sa omotačem). IgE aktivira mastocite i eozinofile i učestvuje u odbrani od helminata i alergijskim bolestima. IgE se vezuju za crve i pospešuju vezivanje eozinofila i mastocita pomoću receptora na njima. Angažovanje ovog Fc-epsilon RI-receptora zajedno sa IL-5 koga luče Th2 ćelije dovodi do aktivacije eozinofila. IgE stimulišu mastocite da sekretuju citokine, uključujući i hemokine koji privlače još više leukocita. U odgovoru na helminte B-ćelija luči IgE, a u odgovoru na većinu bakterija i virusa stvara se IgG koji stimulišu fagocitozu. Aktivacija proteina komplementa uključuje kaskadno prolteolitičko razlaganje tih proteina i stvaranje efektorskih molekula. Ima izraženu moć amplifikacije. Aktivirani proteini komplementa kovalentno se vezuju za površinu ćelije koje su aktivirale komplement. Postoje tri glavna puta aktivacije komplementa, dva nazvana alternativni i lektinski započinju m.o. i treći-klasični-započinju ga antitela različitih izotipova pošto su se vezala za antigen. Alternativni put aktivacije započinje kada se produk hidrolize C3 nazvan C3b, istaloži na površini m.o. C3b vezuje faktor B koga potom razlaže proteaza plazme dajuži Bb, C3 konvertaza alternativnog puta-kompleks C3bBbenzim koji razlaže nove molekule C3. C5 konvertaza-kompleks C3bBbC3b nastao vezivanjem još jednog C3-Razlaže C5-čime započinje kasna faza aktivacije komplementa. Klasični put aktivacije komplementa započinje vezivanjem IgM ili IgG1, IgG2 ili IgG3 za antigene, susedni Fc regioni antitela vezuju se za C1, koji sada postaje enzimski aktivan i vezuje i razlaže C4 i C2. C3 konvertaza klasičnog puta-C4b2a-razlaže C3 dajući C3b C5 konvertaza razlaže C5 Lektinski put-lektin koji vezuje manozu MBL-protein plazme veže se za m.o. MBL je sličan C1 i može da aktivira C4 i C2, ostali koraci su isti kao i u klasičnom putu. Konačan rezultat rane faze aktvacije komplementa je oblaganje m.o. kovalentno vezanim C3b molekulima. Kasna faza u aktivaciji komplementa započinje vezivanjem C5 komponente za C5 koncertazu pri čemu nastaje C5b. C6,C7,C8,C9 se redom vezuju za kompleks u čijem središtu se nalazi C5b. C9 polimerizuje i formira pore u ćelijskoj membrani, omogućavajući ulazak vode i jona u m.o.
Ta polimerna struktura nazvana poli C9 predstavlja ključnu komponentu kompleksa koji oštećuje membranu MAC-membrane attack complex. Fagociti eksprimiraju receptor za komplement tip 1 CR1-complement receptor type 1. Liza indukovana MAC-om efikasna je samo protiv m.o. koji imaju tanke ćelijske zidove i malo glikokaliksa kao što je npr Naisseria. Peptidni fragmenti nastali razlaganjem C3,C4 i C5 privlače neutrofile, stimulišu oslobađanje zapaljenskih medijatoraiz različitih leukocita. Sistem komplementa stimuliše razvoj humoralnog imunskog odgovora, C3d-raspadni produkt C3 biva prepoznat od receptora za komplement tip 2 –CR2 na B-limfocitima. Signali stimulišu B-ćelijski odgovor na dati m.o. Proteine komplementa vezane za antigen-antitelo komplekse prepoznaju folikulske dendritske ćelije u germinativnim centrima što omogućava da antigeni budu prikazani B-ćelijama. Moguće je da do povećane incidencije lupusa kod osoba kojima nedostaje C2 i C4 dolazi zbog toga što je funkcija klasičnog puta da eliminiše imunske komplekse iz cirkulacije poremećena. DAF-faktor koji ubrzava razgradnju-decayaccelerating factor-površinski protein, blokira formiranje C3 konvertaze, MCP-membranski kofaktorski protein-membrane cofactor protein-kofaktor za proteolitičko razlaganje C3b C1 INH-C1 inhibitor zaustavlja aktivaciju komplementa već na nivou aktivacije komponente C1. Nsledna deficijencija dovodi do bolesti nazvane nasledni angioneuretski edem. Paroksizmalna noćna hemoglobinurija-stečeni nedostatak glikoproteina neophodnog za vezivanje DAF-dolazi do prevremenog raspada eritrocita. IgA antitela-u limfnom tkivu mukoza. Od približno 3g antitela koja se stvore kod zdrave odrasle osobe u toku jednog dana, 60-70% su IgA. Deo IgA mogu da produkuju i B-1 ćelije. Poli-Ig receptor-eksprimiran na bazalnoj površini epitelnih ćelija-vezuje IgA i endocitozom ga transportuje na luminalnu površinu. Ovde se receptor iseca dejstvom proteaze. Deo poli Ig-A ostaje vezan za antitelo-sekretorna komponenta, ona štiti antitelo od degradacije proteazama u crevu. Novorođenčad dobijaju IgG antitela od majke na dva načina, oba posredovana neonatalnim Fc receptorom. Pojedine potklase IgG antitela vezuju se za FcRn koji je eksprimiran u placenti i aktivno se transportuju u fetalnu cirkulaciju. Po rođenju, novorođenčad unose majčina antitele kolostrumom i mlekom majke. Intestinalne epitelne ćelije neonatusa takođe eksprimiraju FcRn receptor koji IgG prenosi kroz epitel. 18
Mnoge bakterije i virusi mutiraju svoje površinske antigenske molekule tako da ih antitela više ne prepoznaju npr. HIV, virus influence. Drugi m.o. inhibiraju aktivaciju komplementa ili su otporni na fagocitozu. Velike boginje-variola vera major-jedina bolest ljudi istrebljena ljudskom aktivnošću, ima je samo u laboratorijama. Neke vakcine sadrže atenuisane m.o. koji su tretirani da izgube svoju infektivnost i patogensot, a da zadrže antigenost-BCG npr-produkuju se antitela. Za poliomijelitis vakcine se daju oralnim putem da bi stimulisale mukozni IgA odgovor. Subjedinične vakcine-sastoje se od proteina i polisaharida m.o. npr tetanusni ili difterični toksoid. Konjugovane vakcine-hemijskim putem vezani proteini sa polisaharidnim antigenima m.o. aktivira se T-helepr populacija-H.influenzae. Ubrizgani antigeni indukuju uglavnom produkciju antitla. Da bi se pokrenuo odgovor posredovan Tćelijama npr CTL neophodno je da antigeni dospeju u unutrašnjost APĆ. Atenuisani virusi mogu da ispune taj uslov. Jedan od pristupa je da se ubace antigeni m.o. u virusne vektore koji ce inficirati ćelije i produkovati antigene unutar tih ćelija. Druga tehnika je da se izvrši imunizacija osoba bakterijskim plazmidom koji sadrži DNK za antigene m.o. Takav plazmid ingestiraju APĆ i u njima se produkuje odgovarajući antigen. Još jedan pristup je da se proteinski antigeni vežu za monoklonska antitela, dendritske ćelije ih unakrsno prikažu te stoga mogu da izazovu odgovor CTL. Najvažniji mehanizmi urođene imunosti na viruse. Interferon tip I luče ćelije inficirane virusom, inhibira virusnu replikaciju u susednim neinficiranim ćelijama. Ovo te ćelije dovodi u tzv. „antivirusno stanje“ aktivacijom odgovarajućih enzima koji interferiraju sa replikacijom virusa i razgrađuju virusnu nukleinsku kiselinu. On takođe povećava ekspresiju MHC molekula prve klase čime stimulišu CTL, NK ćelije i TH1 ćelije. NK ćelije reaguju na smanjenu ekspresiju MHC molekula I klase ubijanjem inficiranih ćelija indukcijom apoptoze koristeći u osnovi iste mehanizme kao i CTL. One drže virusnu infekciju pod kontrolom dok se ne razviju CTL.
2. Virusi se eliminišu aktivnošću CTL-indukuju apoptozu uz pomoć FasL-Fas interakcije. Drugi način ubijanja je uz pomoć granzima i perforina. 3. Pomoćničke CD4+ ćelije TH1 stimulišu B-ćelije i CTL Najvažniji mehanizmi urođene i stečene imunosti na gljivice i protozoe Urođena-Fagociti-naročito neutrofili direktno ubijaju gljive fagocitozom a mogu i osloboditi mikrobicidne supstance! Gljive takođe aktiviraju alternativni i lektinski put komplementa. Stečena-Pomoćničke CD4+ T ćelije i to TH1, luče IFN gama koji stimuliše makrofage i IL-17 (produkt TH17 subpopulacije) koji je moćan aktivator neutrofila Urođena-Glavni mehanizam urođene imunosti u odbrani protiv protozoa je fagocitoza. Neke protozoe mogu da aktiviraju komplement alternativnim putem. Na oba ova mehanizma odbrane, mnoge protozoe su imune Stečena-Antitela su efikasna u odbrani od ekstracelularnih protozoa kao i intracelularnih u fazi kada se nalaze izvan ćelije. Za protozoe otporne na fagocitozu ključnu ulogu imaju TH1 subpopulacija pomoćničkih T-limfocita koje kontaktom i citokinima aktiviraju makrofage i pospešuju njihove ubilačke mehanizme. CTL imaju značaj u borbi protiv intracelularnih protozoa. Najvažniji mehanizmi urođene i stečene imunosti ne helminte Urođena- Glavnu ulogu imaju eozinofili koji poseduju granule sa različitim supstancama toksičnim za parazite koje mogu da oštete omotač parazita i ubiju ih. Komplement, aktiviran alternativim putem takođe deluje na helminte, međutim, većina njih je otporna Stečena- Posredovana je TH2 imunskim odgovorom, ove ćelije luče IL-4 i druge citokine koji dovode do produkcije IgE antitela koja mogu da se vežu za helminte i pomognu eozinofilima da ih prepoznaju i ubiju (Eozinofili imaju receptor za Fc fragment IgE) ili da se vežu za mastocite i aktiviraju ih da luče citokine i indukuju zapaljenje. Stimuliše razvoj B-limfocita da produkuju IgE antitela. IL5 stimuliše razvoj i aktivaciju eozinofila. Ove ćelije takođe dovode do proliferacije mastocita, stimulišu peristaltiku i sekreciju mukusa. Načini na koji virusi, paraziti i gljive izbegavaju imunski odgovor Virusi Česte su antigenske varijacije koje su posledica tačkastih mutacija u genomu virusa. Inhibiraju stabilnu ekspresiju MHC molekula I klase. Pojedini virusi produkuju proteine koji su slični citokinima ili receptorima za citokine koji se nalaze na našim ćelijama (Virokini i viroreceptori). Kroz kompeticiju sa citokinima, ti proteini mogu da inhibiraju ćelije imunskog sistema i promovišu perzistenciju virusa u organizmu.
Mehanizmi odbrane protiv bakterijskih, virusnih, gljivičnih i parazitskih infekcija Najvažniji mehanizmi stečene imunosti na viruse. 1. Antitela neutrališu infektivnost virusa vezivanjem za antigene njihovog kapsida ili omotača i na taj način ih sprečavaju da inficiraju ćelije. Takođe, započinju opsonizaciju, aktiviraju komplement klasičim putem ili dovode do ADCC-ćelijske citotoksičnosti zavisne od antitela preko NK ćelija 19
Neki virusi kao npr HIV direktno napadaju ćelije imunskog sistema, dok neki inhibiraju apoptozu. Uspostavljanje latencije-ostaju u ćeliji u vidu ekstrahromozomske cirkularne DNK ili ugrade svoju DNK u genom inficirane ćelije i uspostavljaju perzistentne infekcije. Gljive-Kao i virusi imaju sposobnost menjanja strukture svojih antigena. Grade kapsulu koja deluje antifagocitno. Mogu da pređu u citoplazmu napuštanjem fagozoma. Paraziti- Takođe imaju zastupljenu antigensku varijabilnost. Inhibiraju komplement tako što preuzimaju njegove regulatorne proteine. Otpuštaju antigene za koje su se vezala antitela. Skrivaju se od imunskog sistema boravkom u GIT ili razvijanjem cisti. Neki su sposobni da inhibiraju imunski odgovor produkcijom inhibitornih citokina.
Neke nezrele CD4+ T-ćelije kojie prepoznaju sopstvene antigene u timusu visokim afinitetom ne umiru nego sazrevaju u regulatorne T-ćelije i odlaze u periferna tkiva. Periferna tolerancija nastaje kada zreli T-limfociti prepoznaju sopstvene antigene u perifernim tkivima, što uzrokuje funkcionalnu inaktivaciju-anergiju ili smrti ili kada regulatorne ćelij suprimiraju imunski odgovor. Prepoznavanje antigena bez adekvatne kostimulacije dovodi do anergije ili ih čini podložnim supresiji posredstvom regulatornih T-ćelija. Signal 1-antigen Signal 2-kostimulatori koji se eksprimiraju na APĆobično deo urođenog imunskog odgovora na m.o. Dendritske ćelije u normalnim, nezaraženim tkivima nalaze se u neaktivnom obliku i tada eksprimiraju malo ili nimalo kostimulatora kao što su B7 proteini. Dendritske ćelije neprestano obrađuju i prikazuju sopstvene antigene, te T-limfociti mogu da sa receptorima za sopstvene antigene da ih prepoznaju ali ne dobijaju kostimulatorne signale pošto nema pratećeg urođenog imunskog odgovora. Anergija-dugotrajna funkcionalna inaktivacija T-ćelija do koje dolazi kada te ćelije prepoznaju antigen bez odgovarajućeg kostimulatora. Anergične ćelije preživljavaju ali su nesposobne da odgovore na antigen. Po prepoznavanju sopstvenih antigena T-ćelije mogu prevashodno da uključe neki od inhibitornih receptora iz porodice CD28 kao što je anigen 4 povezan sa citotoksičnim T-limfocitima CTLA4 ili protein jedan programirane ćelijske smrti PD-1 CTLA-4 ima viši afinitet za B7 u odnosu na CD28, Stoga, kada su nivou B7 niski, kao npr kada APĆ prezentuje sopstvene antigene, receptor koji se prvenstveno angažuje je visokoafinitetni CTLA-4 ali kada su nivou B7 visoki, više je angažovan CD28. CTLA-4 blokira i uklanja B7 molekule sa površine APĆ. CTLA-4 može takođe da isporuči inhibitorne signale T-ćeliji. Kod pacijenata koji su obloleli od tumora, a kojima su data antitela da blokiraju CTLA-4 ili PD-1 da bi se uklonila inhibicija i podstakao nijihov antitumorski imunski odgovor takođe mogu da se razviju autoimunske reakcije. Regulatorne T-ćelije nastaju u timusu ili u perifernim organima nakon prepozavanja sopstvenih antigena i prečavaju aktivaciju potencijalno štetnih limfocita, specifičnih za te sopstvene antigene. Većina regulatornih T-ćelija su CD4+ i eksprimiraju visok nivo alfa lanca IL-2. Nastanak i funkcija regulatornih T-ćelija zavise od transkripcionog faktora kji se naziva FoxP3 Preživljavanje i funkcija regulatornih T-ćelija zavise od IL-2 TGF-beta-faktor transformacije rasta beta-citokin značajan za nastanak regulatornih T-ćelija, možda
Imunološka tolerancija i autoimunost, principi dijagnostike i lečenja autoimunskih bolesti Imunološka tolerancija-izostanak odgovora na sopostveno. Autoimunost nastaje usled nesposobnosti organizma da razlikuje sopstveno od stranog. Imunološka tolerancija se indukuje izlaganjem limfocita sopstvenim antigenima. Antigeni koji pokreću imunski odgovor-imunogeni. Tolerogeni-antigeni koji izazivaju toleranciju. Imunološko ignorisanje-antigen specifični T-limfociti ne reaguju ni na jedan način na antigen, ne primećuju njegovo postojanje. Imunološka tolerancija indukuje se susretom limfocita koji sazrevaju i antigena u generativnimcentralnim limfnim organima-centralna tolerancija ili kada zreli limfociti susretnu antigen u sekundarnim limfnim organima ili perifernim tkivima, što se naziva perifernom tolerancijom. CD4+ T-ćelije kontrolišu skoro svaki imunski odgovor na proteinske antigene. Glavni mehanizmi centralne tolerancije T-ćelija su ćelijska smrt i nastanak CD4+ regulatornih T-ćelija Ako nezreli limfocit snažno reaguje sa sopstvenim antigenom koji je prikazan kao peptid vezan za MHC dobija signale koji indukuju apoptozu-negativna selekcija-glavni mehanizam centralne tolerancije. Antigene koji indukuju negativnu selekciju čine proteini kojih ima mnogo u celom organizmu kao što su proteini plazme. Protein nazvan AIRE-autoimunski regulatorodgovoran za ekspresiju antigena perifernih tkiva u timusu. Mutacije njegovor gena izazivaju autoimunski poliendokrini sindrom. Negativna selekcija nije savršena, brojni autoreaktivni limfociti postoje kod zdravih osoba ali periferni mehanizmi sprečavaju njihovu aktivaciju.
20
Osnovni faktori u razvoju autoimunsti su nasleđeni geni i faktori spoljašnje sredine kao što je infekcija. Geni utiču na puteve uspostavljanja tolerancije na sopstveno i dovode do opstanka autoreaktivnih T i B limfocita. Autoimunski ciljni molekuli ćesto su nepoznati i klinički se ispoljavaju znatno kasnije od započinjanja autoimunskih reakcija. Nasleđeni rizik je naručito često povezan sa genskim lokusom za MHC molekule. Povećana incidencija se naziva unakrsni odnos-odds ratio-ili relativni rizik udruženosti HLA i bolesti. Određeni MHC aleli mogu da utiču na nastanak autoimunosti zato što Prikazuju patogeni sopstveni peptid autoreaktivnim T-ćelijama Zato što ne prikazuju određene sopstvene antigene u timusu pa izostaje negativna selekcija T-ćelija Peptidni antigeni koje oni prezentuju ne stimulišu regulatorne T-ćelije Polimorfizmi gena koji kodiraju tirozin-fosfatazu mogu da regulišu aktivaciju B i T limfocita i povezani su sa mnogim autoimunskim bolestima, npr reumatoidnu artritis SLE, dijabetes melitus tip 1. Gnetske varijante molekula koji prepoznaje mikroorganizme u citoplazmi, NOD-2, udružene su sa 25% Kronove bolesti. Infekcija može da aktivira autoreaktivne limfocite i da stimuliše nastanak autoimunskih bolesti. Infekcija nekog tkiva indukuje lokalni odgovor urođene imunosti i može da indukuje povećanu produkciju kostimulatora i citokina u tkivima APĆ. Imunski odgovor na peptide m.o. može da izazove imunsku reakciju na sopstvene antigene-ukrštena reaktivnost –molekulska mimikrija. U reumatskog groznici antitela specifična za streptokoke ukršteno reaguju sa antigenima miokarda i prouzrokuju oštećenje srca. Infekcija može takođe oštetiti tkivo i time osloboditi antigene koji su normalno izdvojeni od imunskog sistema-npr u testisu i oku, oslobađanje tih antigena (usled traume ili infekcije) može da pokrene imunsku reakciju protiv tog tkiva. Neke infekcije štite od pojave autoimunskih bolesti. Izlaganje sunčevoj svetlosti je okidač za razvoj autoimunske bolesti –sistemski eritemski lupus SLEpri čemu se produkuj antitela protiv sopstvenih jedarnih proteina-oni se oslobađaju iz ćelija koje umiru apoptozom zbog izlaganja UV zračenju.
zato što stimuliše ekspresiju transkripcionog faktora FoxP3. Neke regulatorne ćelije stvaraju citokine koji sprečavaju aktivaciju limfocita, dendritskih ćelija i makrofaga-npr IL-10 ili TGF-beta Regulatorne ćelije ispoljavaju CTLA-4 Regulatorne ćelije imaju visok nivo ekspresije IL-2 receptora i mogu da vežu ovaj ključni faktor rasta Tćelija i smanje količinu koja je dostupna aktiviranim T-ćelijama. Prepoznavnaje sopstvenih antigena indukuje apoptozu koja dovodi do eliminacije-delecije autoreaktivnih limfocita. Prepoznavanje sopstvenih antigena indukuje produkciju proapoptotskih proteina u T-ćelijama što ubija čelije uključivanje mitohondrijalnog puta u kome različiti proteini cure iz mitohondrija i aktiviraju kaspaze u citosolu koje dovode do apoptoze. Sopstveni antigeni prepoznati bez jake kostimulacije ne podstiču stvaranje antiapoptotskih proteina i relativni nedostatak signala za preživljavanje izaziva smrt ćelija, koje prepoznaju te antigene. Prepoznavanje sopstvenih antigena izaziva istovremenu ekspresiju receptora smrti i njihovih liganda. Fas ekprimiran na mnogim tipovima ćelija. FasLeksprimiran uglavnom na aktivisanim T-ćelijama. Bolesti ljudi sa zajedničkim imenom autoimunski limfoproliferativni sindrom, javljaju se retko i predstavljaju jedini poznati primer poremećaja apoptoze. Limfni sudovi u kojima se antigeni m.o. transportuju ne dreniraju se u timus. M.o. indukuju proliferaciju i diferencijaciju T-ćelija u efektorske ćelije. Sopstveni antigeni se nalaze u timusu gde indukuju deleciju i nastanak regulatornih T-ćelija. Sopstveni polisaharidni, lipidni antigeni moraju da indukuju toleranciju B-ćelija a proteini neće izazvati produkciju autoantitela ako su pomoćničke T-ćelije i B-ćelije tolerantne. Kada nezreli B-limfociti reaguju snažno sa svojim antigenima u kostnoj srži, oni ili izmene specifičnost svog receptora-preuređenje receptora ili umirunegativna selekcija. Ako antigeni budu prepoznati u kostnoj srži niskim aviditetom, B-ćelije preživljavaju ali je ekspresija antigenskih receptora smanjena i te ćelije postaju funkcionalno neresponsivne-anergične. Ako B-ćelije prepoznaju neki antigen a ne prime pomoć od pomoćničkih T-ćelija (pošto su one eliminisane ili su tolerante) B-ćelije postaju anergične zato što su prekinuti signali kroz antigenski receptor. B-ćelije koje prepoznaju sopstvene antigene na periferiji, mogu da podlegnu i apoptozi ili se angažuju inhibitorni receptori B-ćelija i tako se sprečava njihova aktivacija.
Laboratorijska dijagnostika reumatodnoh artritisa-u serumu 75% pacijenata prisutan je reumatoidni faktor RF-to je antitelo klase IgM pecifično za Fc fragment IgG. RF gradi imunske komplekse koji se talože u zglobovima, C1 se vezuje za njih i pokreće klasični put aktivacije, Za određivanje RF u serumu ili sinoviji koristi se imunoaglutinacija, ELISA, nefelometrija ili RID test. 21
Prati se još CRP metodom nefelometrije, ili prisustvo antitela za ciklični citrulisani peptid anti-CCP metodom ELISA Određivanje prisutva autoantitela koja onemogućavanje nastanak T3 i T4 hormona vrši se ELISA ili RIA metodom Hasimoto tiroiditis-hipotiroza-antitiroglobulinska anti TG i anti TPO-tj anti itela specifična za tiroidnu peroksidazu određuju se ELISA metodomili indirektnom imunofluorescencijom. Grejvsova bolest-hipertiroa-određuje se anti-TSHR i anti-TPO uz pomoć ELISA metoda ili indirektne imunofluorescencije. Dijabetes melitus tip I – hronično zapaljenje Langerhansovih ostrvaca, dovodi do fibroze i uništenja većine beta ćelija. Antitela specifična za antigene ostrvaca se određuju RIA i EIA metodom. U dijagnostici MS vrši se pregled likvora i detekcija intratekalne sinteze IgG metodom izoelektričnog fokusiranja likvora i seruma sa imunofiksacijomoligoklonalne trake. Autoimunske bolesti se leče imunosupresivnim lekovima. Kortikosteroidi-glukokortikoidi i mineralokortikoidihormoni nadbubrežne žlezde. Glukokortikoidi-kortizol-ostvaruju efekat na genom, smanjuju produkciju proinflamatornih citokina, stabilizuju membrane lizozoma, smanjuju produkciju IL-2. Antialergijski efekat-inhibiraju metabolizam arahidonske kiseline i formiranje njenih metabolita. Koriste se u lecenju SLE, RA. Inhibitori sinteze nikleotida i alkilišući agensiAzatioprin-purinski analog, blokira sintezu purina i kostimulaciju preko CD28 Inhibitori sinteze i dejstva IL-2-Ciklosporin A-vezuje se za kalcineurin, takrolimus-ometa funkcionisanje kalcineurina. Rapamicin-vezuje se za mTOR-inhibira signalni put. Nesterodini antiinflamatorni lekovi-smanjuju produkciju leukotrijena, tromboksana i prostangladina-npr ibuprofen, diklofenak Talidomid-koristio se kao lek protiv jutarnje mučnine.smanjuje sekreciju TNF i vezivanje leukocita za endotel, koristi se kod kronove bolesti, sarkoidoze, RA Fingolimod-vezuje se za receptor sfingozin-1-fosfata pri čemu onemogućava izlazak efektorskih limfocita iz limfnog čvora i korisit se u terapiji MS. IVIg intraventski imunoglobulini stvaraju se kompleksi sa autoantitelima koji angažuju receptore na autoreaktivnim B-limfocitima i smanjuju produkciju autoantitela. Biološka terapija-primena citokina i monoklonskih antitela iz žvih organizama. IFN-beta-smanjuje ekspresiju MHC II, produkciju proinflamatornih citokina i nastanak Th17, lek prve linije u terapiji relapsno-remitentnog oblika MS. Monoklonska antitela mogu biti mišja-dobijena tehnologijom stvaranja hibridoma. himerična-sadrže
varijabilne regione mišijih antitela fuzionisane sa humanim, humanizovana nastaju ubacivanje hipervarijabilnih regiona mišijeg antitela u varijabilne domene antitela čoveka, humanatransferom humanog genoma u genom miša. Koriste se anti-CD3 monoklonska antitela-sprečavaju proliferaciju T-limfocita, anti CD20-u terapiji polesti koje karakteriše povećan broj B-ćelija npr limfomi i leukemije kao i anti-CD25 –koji predstavlja alfa lanac receptora za IL-2 Koriste se još i TNF inhibitori kao i anti IL-1 i anti IL-6 agensi.
Imunski odgovor na tumore, principi imunoterapije malignih bolesti
CTL su glavni mehanizam kojim imunski sistem ubija tumorske ćelije i ćelije transplantata. Imunski nadzor-fenomen kontrole i eliminacije malignih ćelija naziva se imunski nadzor. Tumrski antigeni mogu biti normalni ćelijski proteini izmenjeni mutacijom. Svaki gen može biti nasumično mutiran, ali većina gena nema ulogu u nastanku tumora. Neki tumorski antigeni su produkti mutiranih ili translociranihh onkogena ili tumor-supresorskih gena koji su najverovatnije uključeni u proces maligne transformacije a mutacije koje dovode do nastanka tumora su nazvane vodeće. Druge mutacije mogu biti posledica oštećenja mehanizma popravke DNK koje su česte u malignim tumorima, i mogu biti usputne mutacije koje nisu direktno uključene u malignu transformaciju. Neki antigeni koji izazivaju ljudski odgovor su normalni proteini koji su ili previše eksprimirani ili je njihovo ispoljavanje normalno ograničeno na određena tkiva ili na određene stupnjeve razvića, ali je regulacija ekspresije u tumorima poremećena. U tumorima izazvanim onkogenim virusima, tumorski antigeni mogu biti produkt virusa. Glavni imunski mehanizam za uništavanje tumora je ubijanje posredstvom CTL, specifičnih za tumorske antigene. Maligno alterirane ćelije prikazuju antigene u sklopu MHC I klase. Odgovor je često indukovan prepoznavanjem tumorskih antigena na APĆ. Dendritske ćelije ingestiraju tumorske ćelije ili njihove proteine i prikazuju ih u sklopu MHC I klase, proces poznat pod nazivom unakrsna prezentacija. APĆ mogu takođe da stimulišu CD4+ T limfocite koji pružaju signale za nastanak i diferencijaciju CTL. Tumori indukuju i ekspresiju kostimulatora na APĆ. Kada tumorska ćelije umre, ona oslobađa DAMP molekule koji stimulišu urođenu imunost. Imunski odgovor protiv tumora može biti slab jer su mnogi tumorski antigeni slabi umunogeni. Tumorske ćelije razvijaju mehanizme rezistencije na imunsko prepoznavanje i uništavanje. Neki tumori prestaju da iskazuju antigene koji su meta napada imunskog sistema. 22
Takvi tumori se nazivaju varijante koje su izgubile antigen. Ukoliko izgubljeni antigen nije uključen u održavanje malignih osobina tumora, takve varijante tumorskih ćelija nastavljaju da rastu i da se šire. Pojedini tumori luče citokine ili inhibitorne proteine na površini koji suprimiraju imunski odgovor. Drugi tumori prestaju da eksprimiraju MHC molekule I klase. Tumori mogu takođe indukovati i niske nivoe B7 kostimulatora na APĆ dobodeći do angažovanja inhibitornog receptora CTLA-4 na T ćelijama umesto stimulatornog CD28. Konačan rezultat toga je smanjenje aktivacije T-ćelija nakon prepoznavanja antigena tumora. Neki tumori indukuju regulatorne T-ćelije koje takođe suprimiraju imunski odgovor. Neki tumori eksprimiraju ligande za inhibitorne receptore T-ćelija kao što je PD-1 Monoklonska antitela protiv različitih tumorskih antigena, ponekad vezana za snažne toksine isprobana su na mnogim malignim tumorima. Antitela specifična za CD20 koji je iskazan na Bćelijama koriste se za tretman tumora B-ćelija. Pošto CD20 molekul nije iskazan na matičnim ćelijama hematopoeze, normalne B-ćelije se obnavljaju nakon završetka tretmana. Druga antitela se korste da blokiraju signalizaciju faktora rasta za tumor dojke i ili anti-EGF-receptor antitela ili inhibiraju angiogenezu. Adoptivna imunoterapija-uzimaju se T limfociti izolovani iz krvi ili tumorskih infiltrata pacijenta, to su obično tumor-specifični CTL i umnožavaju se u kulturi pomoću faktora rasta. Jedan način za stimulisanje aktivne imunosti protiv tumora je da se pacijenti vakcinišu sopstvenim tumorskim ćelijama ili antigenima tih ćelija. Vakcine mogu biti primenjene kao rekombinantni proteini sa adjuvansima. Izlaganje dendritskim ćelijama i koriščenje tih „tumorom pulsiranih“ dendritskih ćelija kao vakcine je u eksperimentalnoj fazi.Imunski odgovor se stimuliše antitelima protiv CTLA-4 za tretman melanoma, ili antitela koja blokiraju PD-1 efikasni u lečenju malignih tumora. Pacijenti tretirani ovim antitelima ispoljavaju manifestacije autoimunosti. Drugi pristup je tretman citokinima koji stimulišu aktivaciju limfocita. Koristi se IL-2, ima ozbiljne toksične efekte zbog visoke doze potrebne za efikasnost. IL-2 takođe stimuliše funkcije regulatornih T-limfocita, što može ometati antitumorsku aktivnost.
Geni koji najviše doprinose odbacivanju kalema presađenih između različitih jedinki su MHC geni Transplantacija je najčešće hirurško izmeštanje određenog tkiva ili organa sa jednog na neko drugo , novo mesto na živom organizmu. Kalemi koji se presađuju među identičnim jedinkama iste vrste nazivaju se singenim. Kalemi jedne vrste koji se razlikuju od drugih životinja iste vrste nazivaju se alogenim. Kalemi različitih vrsta su ksenogeni. Antigeni alokalema koji predstavljaju glavne mete odbacivanja su proteini kodirani MHC genima. Svaki čovek eksprimira šest alela MHC I klase i najmanje šest alela MHC II klase. Alogeni MHC molekuli koji sadrže peptide poreklom od alogenih ćelija mogu da izgledaju kao sopstveni MHC molekuli koji vezuju strane peptide. Jedna ćelija alokalema eksprimira hiljade MHC molekula a svaki taj molekul T-ćelije primaoca mogu da prepoznaju kao strane. Antigeni koji indukuju odbacivanje kalema a ne pripadaju MHC sistemu nazivaju se minorni antigeni tkivne podudarnosti i većina njih su alelne forme normalnih proteina koje se razlikuju između davaoca i primaoca. Proces negativne selekcije u timusu eliminiše ćelije koje snažno prepoznaju sopstvene MHC molekule, ali ne postoje mehanizmi koji bi eliminisali T-ćelije čiji TCR visokim afinitetom reaguju sa alogenim MHC molekulima, jer se ovi nikada ne iskazuju u timusu. T-ćelije mogu da prepoznaju alogene MHC molekule kalema prikazane na dendritskim ćelijama samog kalema. Proces se naziva direktno prepoznavanje. U drugom slučaju aloantigeni davaoca se obrađuju i prikazuju u sklopu sopstvenih MHC molekula na APĆ primaoca-indirektno prepoznavanje. Dendritske ćelije koje prepoznaju aloantigene direktnim ili indirektnim putem takođe pružaju kostimulaciju i mogu stimulisati pomoćničke T-ćelije kao i aloreaktivne CTL. U slučaju indirektne aktivacije takvi CTL su specifični za alogene prikazane u kompleksu sa sopstvenim MHC molekulima na APĆ domaćina i one ne mogu prepoznati i ubiti ćelije u tkivu kalema jer one iskazuju MHC molekule donora (za koje ovi CTL nisu specifični). U slučaju direktne prezentacije, aloreaktivne CD4+ T-ćelije verovatno dovode do odbacivanja kalema. Takve T-ćelije mogu da uđu u kalem zajedno sa APĆ domaćina, pepoznaju antigene kalema iskazane na njima i luče citokine koji oštećuju kalem zapaljenskom reakcijom. Predpostavlja se da je direktan put najbitniji za akutno odbacivanje posredstvom CTL, a da indirektan put ima veću ulogu u hroničnom odbacivanju. Blokiranje kostimulacije je jedna od terapeutskih strategija za preživljavanje kalema. Reakcija pomešanih limfocita-T-ćelije jedne osobe kultivišu se sa leukocitima druge osobe i meri se
Imunski odgovor na transplantirana tkiva, principi prevencije i lečenja odbacivanja transplantata Odbacivanje transplantata je posledica zapaljenske reakcije koja izaziva oštećenje presađenih tkiva posredovano stečenim imunskim odgovorom jer ispoljava specifičnost i memoriju i zavisi od limfocita. 23
Ksenotransplant je često hiperakutno odbačen zbog postojanja prirodnih antitela-tj antitela za čiju produkciju nije potrebno prethodno izlaganje ksenoantigenima. Smatra se da se ta antitela stvaraju protiv bakterija koje normalno naseljavaju creva i da unakrsnu reaguju sa ćelijama drugih vrsta. ABO molekuli su ugljeni hidrati na membranskim glikoproteinima ili glikosfingolipidima. Sastoje se od glikanskog jezgra koje može imati dodatnu terminalnu grupu (N-acetil galaktozamin/galaktoza kod A i B krvnih grupa) O krvna grupa sadrži glikansko jezgro ali nijedan terminalni šećer. Osobe koje eksprimiraju antigen neke krvne grupe tolerantne su na taj antigen, ali sadrže antitela protiv drugog antigena. Ona se stvaraju protiv m.o. koji žive u crevima i unakrsno reaguju sa antigenima krvnih grupa ABO sistema. Transfuzijska reakcija-preformirana antitela koja reaguju protiv ćelija krvi. Pošto su antigeni krvnih grupa šečeri, ne izazivaju odgovor T-ćelija. Rh antigen-membranski protein eritrocita-može biti ciljni molekul majčinih antitela koja mogu napasti fetalne eritrocite ako se na njihovoj površini nalazi ovaj antigen nasleđen od oca a koji majka nema. Transplantacija hematopoetskih matičnih ćelija koristi se sve više radi korekcije poremećaja hematopoeze da bi se obnovila kostna srž. Ćelije kostne srži ili ćešće populacija matičnih ćelija hematopoeze poreklom iz krvi ubrizgava se u krvotok primaoca, a te ćelije zatim naseljavaju kostnu srž. Pre transplantacije, do kostne srži primaoc mora da bude uništen da pi se stvorilo mesto. Takvom teplecojom kostne srži primaoca smanjuje se broj ćelija krvi, uključujući i imunske ćelije. Imunski sistem rreaguje veoma snažno protiv alogenih matičnih ćelija hematopoeze, tako da je neophodno podudaranje HLA davaoca i primaoca. Ukoliko se zrele alogene T-ćelije transplantuju zajedno sa matičnim ćelijama, mogu da napadnu tkiva primaoca i izazovu bolest kalem-protivdomaćina-graft versus host disease Pošto se prilikom transplantacije insistira na podudaranju HLA antigena, reakcija je verovatno ismerena protiv minornih antigena tkivne podudarnosti. Ova reakcija se koristi za uništavanje ćelija leukemije. Anatomija trofoblasta i pacente je ključna u toleranciji na fetus. Placenta bi mogla biti tkivo koje sprečava prodor Tćelija u tkvio fetusa, ili ona vrši aktivnu supresiju posredstvom regulatornih T-limfocita ili imunosupresivnim molekulima. Trofoblasti eksprimiraju nizak nivo MHC I što može da spreči odgovor CD8+ T-limfocita, a istovremeno eksprimiraju i atipične MHC molekule I klase koji
odgovor T-ćelija. Jačina odgovora je proporcionalna razlici u MHC molekulima između te dve osobe i grubo se može predvideti ishod transplantacije kalema između tih osoba. Na osnovu kliničkih i patoloških karakteristika, odbacivanje kalema može biti hiperakutno, akutno i hronično. Hiperakutno odbacivanje -javlja se minutima nakon presađivanja i karakteriše se trombozom krvnih sudova i ishemiskom nekrozom kalema. Hiperakutno odbacivanje izazivaju cirkulišuća antitela specifična za antigene na ćelijama endotela kalema, koja se kod primaoca nalaze pre presađivanja. Ova antitela se vezuju za antigene vaskularnog endotela kalema, aktiviraju sistem komplementa i sistem koagulacije što izaziva oštećenje endotela i stvaranje tromba. Hiperakutno odbacivanje nije čest problem u kliničkoj praksi zato što se svaki primalac i davalac usklađuju po krvnim grupama. Unakrsno ispitivanje slaganje-testiranje za postojanje antitela specifičnih za ćelije davaoca. Akutno odbacivanje- Javlja se nekoliko dana nakon transplantacije, posledica je aktivnog imunskog odgovora domaćina stimulisanog aloantigenima kalema i glavni je razlog ranog odbacivanja kalema. Posredovano je T-ćelijama i antitelima specifičnim za aloantigene kalema. Oštećenje krvnih sudova kalema antitelima dešava se pretežno zbog aktivacije komplementa klasičnim putem. Hronično odbacivanje- može se manifestovati fibrozom kalema i postepenim sužavanjem njegovih krvnih sudova što se naziva arterioskleroza kalema. U oba slučaja odgovorne su T-ćelije, koje reaguju protiv aloantigena kalema i luče citokine koji stimulišu proliferaciju i aktivnost fibroblasta i ćelija glatkih mišića krvnih sudova(proliferacijom glatkih mišića intime). Najčešće korišteni lekovi koji suprimiraju odbacivanje transplantata su inhibitori kalcineurinaciklosporin i takrolimus. Oni deluju tako što blokiraju kalcineurin, fosfatazu T-ćelija. Ovaj enzim je neophodan za indukciju transkripcionog faktora NFAT-nuklearni faktor aktiviranih T-ćelija, a blokiranje njegove aktivnosti inhibiše transkripciju gena za citokine u T-ćelijama, Drugi imunosupresivni lek je rapamicin koji inhibira mTOR kinazu, koja je neophodna za odgovor T-ćelija na citokinske faktore rasta. Svi imunosupresivni lekovi stvaraju problem nespecifične imunosupresije. Usklađivanje HLA alela davaoc i primaoca tipizacijom tkiva imalo je značaju ulogu u odbacivanju kalema pre nego što je ciklosporin postao dostupan, danas se podudaranje HLA ne smatra neophodnim za mnoge tipove presađivanja organa npr. srca. 24
verovatno sprečavaju NK ćelije majke da prepoznaju i napadnu fetus.
Reakcije preosetljivosti I, II, III i IV tipa, principi dijagnostike i lečenja preosetljivosti Reakcije preosetljivosti su patološke imunske reakcije ili one koje izazivaju oštećenja. Preosetljivost I tipa-alergija Preosetljivost II tipa-Mijastenija gravis Preosetljivost III tipa-Poststreptokokni glomerulonefritis Preosetljivost IV tipa-Reumatoidni artritis Presoetljivost predstavlja preterani ili neprimereni imunski odgovor. Imunski odgovor u reakcijama preosetljivosti može biti na strane i na sopstvene antigene (autoimunost). Redosled događaja u nastanku I tipa preosetljivosti (rana preosetljivost) 1. Prvi kontakt sa alergenom 2. Aktivacija TH2 ćelija antigenom i stimulacija Bćelija da sintetišu antitela klase IgE 3. Stvaranje IgE 4. Vezivanje IgE za Fc receptor na mastocitima 5. Ponovni kontakt sa alergenom 6. Aktivacija mastocia i oslobađanje medijatora 7. Rana preosetljivost 8. Reakcija kasne faze
Mehanizmi oštećenja tkiva u I tipu preosetljivosti Rana preosetljivos je reakcija na određene antigene, posredovana IgE antitelima i mastocitima koja izaziva brz izlazak tečnosti iz krvnih sudova, sekreciju mukusa i često je praćena zapaljenjem. Alergija ili atopija, osobe su atopičari. Reakcija krvnih sudova i glatkih mišića može da se javi u roku od nekoliko minuta-rana preosetljivost Citokini tokom nekoliko sati privlače neutrofile i eozinofile na mesto reakcije-reakcija kasne faze TNF i IL-4 koga sekretuju mastociti izaziva zapaljenje u kome dominiraju neutrofili i eozinofili. Rana preosetlivost nastaje kao posledica aktivacije Th2 ćelija u odgovoru na proteinske antigene ili hemijske supstance koje se vezuju za proteine. Dva citokina koje sekretuju Th2 ćelije IL-4 i IL-13, stimulišu B-limfocite specifične za strane antigene da diferentuju u plazma ćelije koje produkuju IgE Senzibilizacija-proces oblaganja mastocita IgE antitelima što čini mastocite osetljivim na aktivaciju pri sledećem kontaktu sa tim antigenom. Blage manifestacije alergija su rinitis i sinuzitis
Mastociti nazalne sluznice stvaraju histamin a Th2 ćelije stvaraju IL-13 i oni zajedno izazivaju povećanje sekrecije mukusa. U bronhijalnoj astmi, bronhijalni mastociti oslobađaju medijatore. Hronična astma-nakupljanje eozinofila u sluznici bronhija i prekomerna sekrecija mukusa, hlatka muskulatura postaje hipertrofična i hiperreaktivna. Anafilaksija-sistemska reakcija koju karakterišu edemi u raznim tkivima, uključujući i larinks praćena je padom krvnog pritiska. Do aktivacije mastocita dolazi usled vezivanja alergena za dva ili više molekula IgE, antitela na toj ćeliji. Tada dolazi do unakrsnog povezivanja Fc receptora i sprovođenja aktivacionih signala. Ti signali dovode do tri tipa odgovora u mastocitima: brzog oslobađanja sadržaja granula, sinteze i sekrecije lipidnih medijatora i sinteze i sekrecije citokina. Vazoaktivni amini kao npr. histamin povećavaju propustljivost krvnih sudova i stimulišu prolaznu kontrakciju glatkih mišića. Proteaze mogu da oštete okolno tkivo. Citokini indukuju lokalno zapaljenje. Metaboliti arhidonske kiseline obuhvataju prostaglandine koji izazivaju vazodilataciju i leukotriene koji stimulišu produženu kontrakciju glatkih mišića. Eozinofili i neutrofili oslobađaju proteaze koje oštećuju tkiva dok TH2 ćelije mogu da pogoršaju reakciju stvaranjem još više citokina. Eozinofilni su važna komponenta u nastanku oštećenja tkiva.
Provokacioni testovi kožne probe rane preosetljivosti (primeri) Od kožnih proba rane preosetljivosti najčešće se koriste „prik“ i intradermalni testovi. Ovakvim testiranjem se može utvrditi postojanje alergije koja često može da bude razlog tegoba kod pacijenata Provokativni testovi se koriste za utvrđivanje postojanja imunskog odgovora i to najčešće na inhalatorne (spirometrijom) i nutritivne alergene. U inhalatornim testovima, pacijent udiše alergene u aerosolu. Procena odgovora na elergene vrši se spirometrijskim merenjem protoka vazduha i poređenjem dobijenih vrednosti pre i nakon inhalacije alergena. U testovima na nutritivne alergene, pacijent dobija alergen ili placebo u kapsuli. Pri testiranju, ni pacijent ni lekar ne znaju da li pacijent unosi kapsuli koja sadrži potencijalni alergen ili placebo. Principi lečenja bolesti nastalih po principu I tipa preosetljivosti Terapija je zasnovana na inhibiciji degranulacije mastocita, antagonizovanju efekata mastocitnih medijatora i smanjenje zapaljenja. 25
Alergije se mogu lečiti imunoterapijom i to unošenjem rastućih doza ekstrakata alergena preko kože. (Subcutaneous imunotherapy SCIT). Anafilaktička reakcija->adrenalin Bronhijalna astma->kortikosteroidi, antagonisti leukotriena, inhibitori fosfodiesteraze Različite alergijske bolesti-> Desenzibilizacija, AntiIgE antitela, Antihistaminici, Kromolin Mehanizmi oštećenja tkiva u II tipu preosetljivosti
Ista antitela, kao i antitela klase IgM klasičnim putem aktiviraju sistem komplementa što dovodi do nastanka razgradnih produkata komplemenata koji privlače leukocite i izazivaju zapaljenje. Primeri III tipa preosetljivosti Poststreptokokni glomerulonefritis, Sistemski eritemski lupus,Serumska bolest...Artusova reakcija Mehanizmi oštećenja tkiva u IV tipu preosetljivosti Oštećenje tkiva izazvano je zapaljenjem pod delovanjem citokina koje uglavnom produkuju CD4+ T-limfociti ili lizom ćelija domaćina posredstvom CD8+ CTL. Razne bolesti mogu biti udružene sa aktivacijom TH1 i TH17 ćelija. TH1 su izvor interferona gama, koji aktivira makrofage, a TH17 privlače leukocite, uključujući i neutrofile. Tipična reakcija je reakcija kasne preosetljivosti koja se tako naziva pošto osoba koja je prethodno izložena proteinskom antigenu ponovo dođe u kontakt sa antigenom razvija simptome nakon 24 do 48h. Manifestuje se inflitracijom tkiva T-ćelijama i monocitima iz krvi, edemom i deponovanjem fibrina izavanog poremećenom permeabilnošću krvnih sudova kao i oštećenjem tkiva produktima leukocita, naručito makrogfaga. Može doći i do direktnog ubijanja ćelija domaćina posredstvom CTL. Glavni uzrok preosetljivosti posredovanih T-ćelijama su autoimunost i preterani ili perzistentni odgovor na antigene okoline. Autoimunske reakcije su obično usmerene protiv ćelijskih antigena koji imaju ograničenu tkivnu distribuciju. Te se ograničavaju na manji broj organa i obično nisu sistemske. Primer: kontaktna osetljivost na hemijske supstance Oštećenje tkiva može da prati odgovor T-limfocita na m.o. npr na m.tuberculosis ili kao kod virusa heptatitisa, odgovor CTL na inficirane hepatocite može da dovede do oštećenja. Superantigeni se vezuju za nepolimorfne delove Tćelijskog receptora, i stimulišu veliki broj T-ćelija, nezavisno od njihove specifičnosti. Reakcija kasne preosetljivosti često se koristi da se odredi da li su osobe bile u kontaktu sa nekim antigenom npr reakcija na PPD. Primeri IV tipa preosetljivosti Dijabetes melitus tip 1, Kronova bolest, Reumatoidni artritis, Multipla skleroza, Virusni hepatitis, reumatoidni artritis, bolesti posredovanje superantigenima-toksični šok sindrom... Ove bolesti su obično hronične i progresivne, jer su reakcije T-ćelija produžene i samoamplifikuju se zato što antigeni nikada ne bivaju otklonjeni. Širenje epitopa-fenomen u kome u oštećenom tkivu dolazi do oslobađanja izmenjenih sopstvenih proteina, što može da izazove imunski odgovor.
Antitela koja nisu IgE klase mogu da izazovu bolest vezujući se za ciljne antigene na ćelijama i u tkivima, ili formirajući imunske komplekse u krvnim sudovima. Autoantitela mogu da se vezuju za autoantigene u tkvima, ili da stvaraju imunske komplekse sa cirkulišućim autoantigenima. Serumska bolest- indukuje se sistemskim davanjem antigena koji izaziva stvaranje antitela i formiranje cirkulišućih imunskih kompleksa. Npr. može nastati ubrizgavanjem antitela iz seruma drugih osoba, ovo se ponekad koristi u terapiji protiv zmijskog ujeda ili nakon izlaganja virusu besnila. Artusova reakcija-indukuje se supkutanim davanjem proteinskog antigena prethodno imunizovanoj životinji. Nastaju imunski kompleksi i lokalni vaskulitis. Neke od ovih bolesti leče se intravenskim IgG – IVIG, on se vezuje za inhibitorne Fc receptore na mijeloidnim ćelijama i B-ćelijama ili smanjuje poluživot patogenih antitela kompeticijom za neonatalni Fc receptor na ćelijama endotela. Antitela izazivaju bolest indukujući zapaljenje na mestu taloženja, opsonizujući ćelije za fagocitozu, ometajući normalno funkcionisanje ćelija, kao što je signalizacija hormonskih receptora. Neka antitela protiv receptora hormona mogu da inhibiraju funkciju receptora, dok druga mogu direktno da aktiviraju receptore imitirajući njihove fiziološke ligande. Primeri reakcija II tipa preosetljivosti: Mijastenija gravis, Pemfigus vulgaris, Reumatska groznica, Autoimunska hemolitička anemija, Grejvsova bolest-hipertireodizam... Mehanizmi oštećenja tkiva u III tipu preosetljivosti Dolazi do nastanka imunskih kompleksa-antitela zajedno sa antigenom mikroorganizma. Ovi imunski kompleksi se talože u glomerulima bubrega izazivajući poststreptokokni zapaljenski proces, poststreptokokni glomerulonefritis. Imunski kompleksi se talože u krvnim sudovima izazivajući vaskulitis. Na mestu taloženja imunskih kompleksa dolazi do nastanka zapaljenja što može da dovede do destrukcije tkiva Citokini koji se luče dovode do veže propustljivosti kapilara, destrukcije tkiva i sl. IgG antitela potklasa IgG1 i IgG3 vezuju se za Fc receptore neutrofila i makrofaga i izazivaju zapaljenje aktivirajući ove ćelije. 26
Početni imunski odgovor se širi i uključuje odgovor na mnogo veći broj sopstvenih antigena. U terapiji se koriste antiimflamatorni kortikosteroidi. Antagonisti TNF se koriste kod RA i zapaljenske bolesti creva. Koriste se i lekovi koji blokiraju kostimulatore kao što je B7 i antagonisti receptora za citokine kao što su IL-1, IL-6 i IL-17. Deplecija B-ćelija pomoću anti CD20 antitela, takođe je efikasna u lečenju RA i multiple skleroze.
Drugi značajan uzrok autozomnih oblika SCID su mutacije gena koji kodira kinazu uključenu u signalizaciju preko gama-c lanca citokinskih receptora. Retke su mutacije RAG1 i RAG2 gena koji kodiraju VDJ rekombinazu Najčešći klinički sindrom koji je izazvan prekidom u sazrevanju B-ćelija je agamaglobulinemija vezana za X-hromozom-Brutonova agamaglobulinemija. U poremećaju B-ćelije ne sazrevaju do stadijuma preB-ćelije. Bolest je izazvana mutacijama gena koji kodira kinazu nazvanu Brutonova tirozin kinaza BTK-gen se nalazi na X hromozomu. Često se udruženo javlja i autoimunska bolest, najčešće artritis. Nedostatak BTK najčešće je udružen sa nastankom autoreaktivnih B-limfocita jer BTK učestvuje u prenosu signala sa BCR i neophodna je za centralnu toleranciju B-ćelija. Di-Džordžov sindrom-selektivni poremećaj T-ćelijanastaje usled nekompletnog razvoja timusaa i nemogućnosti sazrevanja T-ćelija. SCID je fatalna još u ranom detinjstvu ukoliko se pacijentu ne rekonstruiše imunski sistem. Najčešći vid lećenja je transpantacija matičnim ćelijama hematopoeze. Pacijenti sa poremećajima B-limfocita mogu se lečiti pulovanim Ig dobijenih od zdravih osoba, mpr agamaglobulinemija vezana za X hromozom. Koristi se i genska terapija zamenom defektnog gena npr za gama-c. Poremećaki funkcije i aktivacije limfocita: Hiper-IgM sindrom vezan za X hromozomporemećaj promene klase teškog lanca u B-ćelijama, pa je IgM najzastupljenije antitelo u serumu. Bolest je izazvana mutacijama gena za CD40 ligand protein pomoćničkih ćelija koji se vezuje za CD40 na B-ćelijama, dendritskim ćelijama i makrofagima i posreduje u T-zavisnoj aktivaciji ovih ćelija. Oboleli dečaci su podložni iinfekcijama ntracelularnim m.o. npr gljiva pneumocystis jiroveci. Retko, ovaj poremećaj je vezan za AID-aktivacijom indukovanu deaminazu-uključenu u promenu izotipa antitela i somatsku hipermutaciju. Hipogamaglobulinemija sa varijabilnim početkom CVID-common variable imunodeficiency- smanjene koncentracije IgG I igA a često i IgM u serumu. Dolazi do nje zbog defekta u genima uključenim u proces sazrevanja i aktivacije B-ćelija. Sindrom golih limfocita-poremećaj aktivacije Tlimfocita-izostanak ekspresije MHC II, usled toga imamo i smanjen broj CD4+ T-limfocita. Težak oblik poremećaja Th1 i TH 17 odgovora Poremećaji urođene imunosti. Hronična granulomatozna bolest-izazvana mutacijama gena za podjedinice enzima fagocitne oksidaze koja katalizuje nastanak mikrobicidnih reaktivnih oblika u lizozomima. Privlači se sve više
Kongenitalne i stečene imunodeficijencije, principi dijagnostike i lečenja imunodeficijencija Poremećaji imunodeficijencije – dovode do reaktivacije latentnih infekcija, npr infekcije citomegalovirusom, Epštajn-Barovim virusom i tuberkulozom. Imunodeficijencije povećavaju incidenciju nekih vrsta malignih tumora. Postoje kongenitalne-primarne imunodeficijencije i stečene ili sekundarne imunodeficijencije. Kongenitalne imunodeficijencije izazvane su genetskim poremećajima koji izazivaju prekid u sazrevanju ili funkcionisanju različitih komponenti imunskog sistema. Kongenitalne deficijencije molekula uključenih u autotoleranciju manifestuju se kao autoimunske bolesti. Oboljenja koja nastaju usled poremećenog imunskog odgovora kako B, tako i T-limfocita u okviru stečene imunosti, svrstana su u grupu teških kombinovanih imunodeficijencija-severe combined immunodeficiency SCID) Otprilike polovina slučajeva vezana je za Xhromozom i zahvata samo mušku decu. Više od 99% slučajeva SCID vezano je za Xhromozom izazvano je mutacijama gena za zajednički g-lanac-signalne subjedinice receptora većeg broja citokina uključujući interleukin-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21. Poremećaju odgovoru na IL-7 smanjuju preživljavanje i sazrevanje limfocitnih prekursora. Ovaj poremećaj uglavnom utiče na sazrevanje Tlimfocita. Deficijencija celularne imunosti i humoralne imunsti su povezane zbog nedostatka pomoći koju pružaju Tćelije. Postoji deficijencija NK ćelija jer gama-c lanac predstavlja deo receptora za IL-15 koji je uključen u proliferaciju i sazrevanjue NK ćelija. Mutacije gena za adenozin deaminazu ADA, enzim koji učestvuje u razgradnju adenozina, uzrok su oko polovin slučajeva autozomnih oblika SCID. Dovodi do nakupljanja toksičnih purinskih metabolita u ćelijama koje aktivni sintetišu DNK npr limfociti. Deficijencije Ada značajnije remete sazrevanje T nego B limfocita. Sličan fenotip daje mutacija purin nukleotid fosforilaze-PNP. 27
makrofaga koji nisu sposobni da ubiju m.o. i aktiviraju se T-ćelije. Deficijencije adhezivnih molekula-npr gena za integrine, ligande za selektine, receptora za hemokine it.d Deficijencija C3 komponente komplementa-najčešće je fatalna Zbog nedostatka C2 i C4 klasičnog puta aktivacije komplementa, javljaju se češće bakterijske ili virusne infekcije sa povećanom incidencom SLE, najverovatnije kao posledica poremećaja u uklanjanju imunskih kompleksa. Čedijak-Higaši sindrom-lizozomi u leukocitima ne funkcionišu dobro-zahvata fagocite i NK ćelije. Sindromi udruženi sa imunodeficijencijom: Viskot-Oldričov sindrom-sistemska bolest, sa ekcemom, smanjenjem broja trombocita i pratećom imunodeficijencijom Ataksija-telangiektazija-poremećaj hoda-ataksija, malformacije krvnih sudova-telangiektazija i prateća imunodeficijencija. Stečene imunodeficijencije: Uzročnici-maligni tumori koji zahvataju kostnu srž, zračenje i hemioterapija, imunosupresivni lekovi i lekovi za zapaljenske bolesti. Proteinsko-kalorijska malnutricija dovodi do imunodeficijencije. HIV je retrovirus koji napada CD4+ T-limfocite i izaziva njihovo progresivno propadanje. Infektivna virusna čestica sastoji se od dva lanca RNK Životni ciklus HIV-a: 1. Infekcija ćelije 2. Stvaranje virusne DNK i njena integracija u genom domaćina 3. Ekspresija virusnih gena i stvaranje virusnih čestica Glavni glikoprotein njegovog omotača je gp120 vezuje se za CD4 i određene hemokinske receptore. Uglavnom inficira CD4+ T-ćelije, ali i makrofage i dendritske ćelije. U citoplazmi virusna proteaza vrši dekapsidaciju i oslobađa se virusna RNK Reverzna transkriptaza-sintetiše DNK po matrici virusne RNK Integraza-integriše virusnu DNK u DNK ćelije domaćina Integrisana virusna DNK naziva se provirus. Kada se T-ćelija aktivira i počne proizvoditi RNK i proteine, formirana struktura jezgra proteina migrira do ćelijske membrane gde dobija lipidni omotač i na kraju izlazi kao infektivna čestica HIV-1 izaziva najveći broj slučajeva AIDS HIV-2 ređe AIDS nastaje nakon nekoliko godina tako što se latentni HIV aktivira i uništava ćelije imunskog sistema HIV se prenosi seksualno, inficiranim iglama, transplacentarno ili transfuzijom krvi i krvnih produkata.
Dendritske ćelije mogu da prihvate virus koji ulazi kroz epitel i da ga prenesu do perifernih limfnih organa gde on inficira T-ćelije. Retke osobe sa mutacijama CCR5 gena koje onemogućavaju ulazak HIV u makrofage ostaju klinički zdrave godinama posle infekcije HIV, što ukazuje na značaj infekcje makrofaga u progresiji bolesti. Smanjenje broja CD4+ T-limfocita posledica je citopaogenog efekta virusa nastalog usled produkcije virusnih čestica u inficiranim ćelija. Produkcija virusnih proteina ometa sintetski aparat T-limfocita. Gubitak T-ćelija tokom progresije AIDS je veći od broja inficiranih ćelija-iz nejasnih razloga. Česte infekcije kod ovih pacijenata uslobljabaju hroničnu aktivaciju T-limfocita koja kulmira njihovom apoptozom-ćelijska smrt indukovana aktivacijom. Gubitak T-ćelija je najpouzdaniji indikator progresije bolesti. Ubrzo nakon infekcije mogu se javiti simptomi groznice, ošte slabosti-korelat inicijalne viremije. Tokom perioda latencije obično postoji neprekidan kubitak CD4+ T-limfocita u limfnim tkivima i narušavanje arhitekture limfnih tkiva. Kada broj CD4+ T-limfocita padne na manje od 200 u mm3 pacijentu se postavlja dijagnoza AIDS. Pacijenti koji nisu primili antiretrovirusne lekove često su inficirani intracelularnim m.o. kao što su virusi, gljivica pmeumocystis jiroveci i atipične mikobakterije. Veliki broj oportunističkih infekcija izazvan je virusima kao što je citomegalovirus. Poremećen je i odgovor CTL iako HIV ne inficira CD8+ T-ćelije. Pacijenti su pod povećanim rizikom od infekcije ekstracelularnim bakterijama, vrv zbog poremećenog humoralnog odgovora. Pacijenti postaju podložni razvoju malignih tumora izazvanih onkogenim virusima. Limfom B-ćelija izaziva Epštajn –Barov virus Tumor malih krvnih sudova-Kapošijev sarkom-izaziva ga jedan od herpes virusa Sindrom slabljenja-wasting syndrome-kod uznapredovalih oblika AIDS-a, smanjenje telesne mase usled poremećaja metabolizma i smanjenja unosa kalorija. Kod nekih pacijenata se javlja demencija, najverovatnije uzrokovana infekcijom makrofagamikroglija u mozgu. Antitela protiv gp120 glikoproteina mogu biti neefikasna usled čestih mutacija. CTL nisu efikasni jer virus inhibira ekspresiju MHC I na tim ćelijama Ako CTL ubiju inficirane ćelije, mrtve ćelije mogu biti uklonjene fagocitozom što izaziva širenje virusa na makrofage. 28
Životinjski serumi –antiserumi ili antitoksini npr protiv botulinskih toksina i zmijskih toksina. Vakcinacija indukuje stečeni imunski odgovor i stvaranje imunološke memorije. Prevashodno se indukuje T-zavisni humoralni odgovor, odnosno produkcija visokoafinitetnih antitela. Većina vakcina ne indukuje snažan CD8+ CTL odgovor zato što se egzogeni proteini ne prezentuju efikasno u sklopu MHC I. Većina vakcina se daje parenteralno, preko mukoze digestivnog-oralne i respiratornog trakta-nazalne vakcine. Vakcina mora da bude sigurna, efikasna, da obezbedi dugotrajnu zaštitu, indukuje produkciju neutrališućih antitela, citotoksičnog odgovora i da je praktična. Žive-atenuisane vakcine-m.o. se uzgaja in vitro u uslovima koji su drugačiji od onih u ljudskom organizmu. M.o. se adaptira na takve uslove i izgubi sposobnost da indukuje bolest kod čoveka. Genetskom manipulacijom virusnih patogena i intracelularnih bakterija dobijaju se vakcine kao što je BCG Genetskom manipulacijom segmenata genoma između srodnih virusa dobijaju se vakcine kao što je vakcina za rotavirus dobijena resortiranjem humanog i bovinog rotavirusa. Većina vakcina, izuzev BCG, daje se u drugoj godini života, sa revakcinacijom obično u 4-6. godini. Ove vakcine su relativno nestabilne a postoji i opasnost da izazovu bolest. Mrtve-inaktivisane vakcine su stabilne i bezbedne. Manje su imunogene od živih vakcina. Indukuju prvenstveno produkciju antitela. Npr protiv tifusa ili poliomijelitisa. Subjedinične vakcine sastoje se od pojedinih strukturnih kompomennti m.o. i njegovih produkata. Ovo indukuje produkciju neutrališućih antitela. Dobijaju se izolacijom i prečišćavanjem, obično površinskih antigena. Primer je subjedinična vakcina protiv influence i polisaharidna vakcina protiv pneumokoka i meningokoka. Protiv bolesti koje su posredovane toksinima koriste se toksoidi, tj inaktivisani bakterijski toksini koji su izmenjeni hemijskim putem i izgubili toksičnost. Vakcine protiv Hepatitisa B i humanih papiloma virusa sadrže rekombinantne virusne proteine koji imaju tendenciju da se spontano povezuju i formiraju čestice nalik na viruse. Subjedinične vakcine su stabilne i bezbedne ali su slabe imunogenosti. Konjugovane vakcine sadrže polisaharid kapsule vezan za protein-toksoid(obično difterični). Npr protiv inkapsuliranih bakterija kao što je pneumokok, meningokok i hemofilus inflence tip B. Izazivaju produkciju visokoafinitetnih antitela specifičnih za polisaharide kapsule.
Mali broj pacijenata kontroliše HIV bez terapije i kod njih dugo ne dolazi do progresije bolesti. Kombinacijom lekova koji inhibiraju aktivnost reverzne transkriptaze, proteaze i integraze leči se bolest. Ovaj način lečenja naziva se visokoaktivna antiretrovirusna terapija HAART-highly active antiretroviral therapy. Virus je sposoban da mutira i razvije rezistenciju na ove lekove. Vakcina će morati da obuhvati sve segmente imunosti. Noviji pristupi obuhvataju DNK imunizaciju i rekombinantne poks viruse koji koji kodiraju nekoliko različitih proteina HIV.
Principi imunoprofilakse infektivnih bolesti Za stimulaciju immunskog odgovora protiv tumora mogu da se koriste rekombinantni citokini IFN-alfa a – za lečenje leukemija IFN alfa b-za lečenjekaposi sarkoma, limfoma, malignih melanoma IL-2 koristi se za lečenje metastaza malignog melanoma i karcinoma bubrega Terapija dendritskim ćelijama koje su prethodno kultivisane sa ćelijama tumora dala je rezultate u lečenju malignog melanoma tako što je indukovala CD8+ odgovor NK ćelije kultivisane sa dodatkom IL-2 i umnožavane in vitro koriste se u lečenju mijeloidnih leukemija T-limfociti umnoženi in vitro su se pokazali efikasni u lečenju malignog melanoma Genetski modifikovani T-limfociti kojima genetskim inžinjeringom otklanja MHC restrikcija antitumorskog odgovora. Imunoprofilaksa infektivnih bolesti zasniva se na imunizaciji ljudi Prirodna imunizacija dešava se bez ciljane ljudske aktivnosti-aktivna je kod pojedinca nakon infekcija a pasivna posredovana antitelima koja prolaze placentu IgG ili se sekretuju u mleko. Veštačka imunizacija-aktivna je vakcinacija, a pasivna je davanje antitela. Davanje imunoglobulina ima skoro trenutno dejstvo ali ostavlja kratkotrajan imunitet od nekoliko nedelja do maksimalno nekoliko meseci. Daje se u profilaktičke svrhe ili terapijski. Npr kod bolesti posredovanih toksinima kao što je difterija i botulizam ili kod uboda zmije. Humani imunoglobulini-humani serumski globulini/gamaglobulini-sadrže antitela različite specifičnosti koja su obuhvaćena u normalnom reperotaru antitela odraslih osoba. Imunoglobulini visokog titra-specifični-hiperimuni globulini koriste se u prevenciji ili terapiji jedne određene infektivne bolesti, jer sadrže visok titar antitela specfičnih za patogen koji izaziva tu bolest. Koriste se za hepatitis B, tetanus, besnilo, RSVrespiratorni sincicijalni virusm varicelu itd. 29
Nedostatak je relativno visoka cena. Kombinovane vakcine sadrže antigene različitih serotipova jednog istog patogena ili veći broj antigena poreklom od različitih patogena. Primer je vakcina protiv DTP, protiv tetanusa difterije i pertusisa ili MMR protiv malih boginjamorbila, zauški-mumpsa i rubele. Kombinovane vakcine se još nazivaju i polivalentne vakcine. Veoma su praktične. Kolektivni imunitet-štite se i nevakcinisane osobe ukoliko se vrši vakcinacija. Za sada ne postoji ni jedna odobrena vakcina protiv parazita, niti protiv bolest kao što su AIDS i malarija. Hibridne vakcine-podrazumevaju imunizaciju ljudi hibridnim virusima koji su dobijeni ubacivanjem gena za imunodominantne peptide antigena različitih patogena i virusne vektore, odnosno viruse koji mogu da inficiraju ali ne i da izazovu bolest kod čoveka-npr virus vakcinije. DNK vakcine su bazirane na principu imunizacije ljudi bakterijskim plazmidom. APĆ mogu da ingestiraju te plazmide i produkuju i prezentuju antigene patogena u kompleksu sa MHC I. Stoga oba ova tipa vakcina mogu da kod imunizovane osobe, porde humoralne da indukuju i celularnu imunost.
hemolitičke bolesti novorođenčeta). Može biti direktan i indirektan. o Direktan- u uzorak pacijenta dodaje se antitelo specifično za humane imunoglobuline koje dovodi do aglutinacije eritrocita o Indirektan-koristi se za dokazivanje postojanja anti-eritrocitnih antitela npr anti-Rh antitela u serumu Rh negativne majke. U prvoj fazi se serum pacijenta inkubira sa humanim eritrocitima. U drugoj se dodaje anti-imunoglobulnsko antitelo koje dovodi do aglutinacije dodatih eritrocita
Imunoprecipitacija
Imunoaglutinacija Bazirana je na reakciji antigena i antitela pri čemu je antigen nerastvorljiv, odnosno predstavlja sastavni deo velike nerastvorljive čestice, npr eritrocita bakterije ili inertne čestice. U reakciji dolazi do nastanka imunskih kompleksa i nastaje aglutinat koji se može detektovati golim okom. U slučaju kada se aglutinišu eritrociti, reakcija se naziva hemaglutinacija. IgM antitela imaju najizraženiji kapacitet da aglutiniraju antigene Odnos antitela i antigena mora biti približno jednaku zoni ekvivalencije. Fenomen prozone-odsustvo aglutinacije usled izrazitog viška antitela Može biti direktna i indirektna (pasivna) Direktna imunoaglutinacija-antigen je sastavni deo velike čestice koja biva aglutinisana direktno od strane antitela. Koristi se za određivanje krvnih grupa i dijagnozu mnogih infektivnih bolesti. Indirektne imunoaglutinacije-antigen je solubilni molekul koji je pasivnom adsorpcijom ili hemijskim putem vezan za površinu velike nesolubilne čestice. Koristi se za detekciju različitih autantitela npr reumatodni faktor RF Kumbsov test-antiglobulinski test je poseban vid imunoaglutinacije i služi za detekciju antieritrocitnih antitela koja, iako se vezuju za eritrocite, ne dovode do njihove aglutinacije (javljaju se npr kod hemolizne anemije ili
Zasnovana na reakciji precipitacije-taloženja solubilnog antigena pomoću odgovarajućih specifičnih antitela usled formiranja velikih imunskih kompleksa. Rezultat reakcije je precipitat i do njegovog formiranja dolazi samo ukoliko se ostvari optimalan-približno jednak odnos koncentracija antigena i antitela-ako su u zoni ekvivalencije. Mogu se detektovati pomoću aparata kao što je nefelometar. Mogu se odvijati u tečnom medijumu(talog obično nevidljiv golim okom) i gelu (talog vidljiv u vidu precipitacijske linije). Najčešće se koristi kao kvantitativan test ali može biti i kvalitativan ili semi kvantitativan. Kvantitativne metode Nefelometrija koristi se za merenje koncentracije mnogih proteina u uzorku-klasa imunoglobulina, komponenti sistema komplementa, c-reaktivnog proteina. Radijalna imunodifuzija- RID test je kvantitativna metoda bazirana na difuziji solubilnog antigena kroz gel. S obzirom da difunduje samo antigen ova tehnika se ponekad zove i jednostruka radijalna imuno difuzija. Na mestu ostvarenja ekvivalentnog odnosa njihovih koncentracija formira se nerastvorni precipitat u vidu kruga. Koristi se za merenje koncentracije velikog broja proteina plazme. Kvalitativne metode Dvostruka imunodifuzija u gelu bazira se na migraciji solubilnog antigena i antitela kroz gel pri čemu na mestu gde se ostvari zona ekvivalencije dolazi do pojave precipitacijske linije. Može biti i semi-kvantitativan. Najčešće se koristi za određivanje prisustva pojedinih autoantitela u serumu.
ELISA (princip, podela, dijagnostički značaj). Enzimski imunotest EIA ili ELISA, jedan od reagensa (tipično antitelo) obeležen je enzimom. 30
Po odigravanju reakcije između antigena i obloženog antitela, dodaje se odgovarajući supstrat koji je tako odabran da pod katalitičkim dejstvom enzima od njega nastaje obojeni produkt. Boja se potom detektuje kolorimetrijski. Najčešće se odvija na pločicama za mikrotitraciju. U slučaju kada se u uzorku detektuje antitelo specifično za određeni antigen taj antigen se prethodno vezuje za plastiku u rupici u kojoj se reakcija obavlja. Zatim se u istu rupicu doda uzorak u kojem se traže antitela, pa sekundarno anti-imunoglobulinsko antitelo obloženo enzimom i na kraju supstrat. U slučaju kada se u uzorku detektuje antigen, za plastiku je vezano antitelo specifično za taj antigen (neobeleženo), pa se potom dodaje uzorak, zatim još jedno antitelo (specifično za tu neku drugu antigensku determinantu ispitivanog antigena, tzv. detekciono antitelo) koje je obeleženo enzimom i na kraju supstrat. Ova varijanta ELISA testa se naziva i „sendvič“ ELISA. Jačina boje je proporcionalna količini supstance. Može da bude kvalitativna i kvantitativna. Koristi se za detekciju autoantitela, specifičnih antitela na alergene, izotipova i aviditeta antitela, precizno merenje proteina u uzorku itd. RIA (princip i dijagnostički značaj). Antitelo je obeleženo specifičnim radioaktivnim izotopom, antigen takođe može biti obeležen u nekim metodama. Signal se detektuje merenjem radioaktivnosti tj. broja raspada radioaktivnog izotopa. Veoma je osetljiv kvantitativni test koji služi za određivanje vrlo niskih koncentracija antigena u rastvoru npr pojedinih hormona u krvi. Za određivanje IgE antitela ranije se mnogo koristila RAST metoda koja predstavlja jednu od varijanti RIA testa
prisustva specifičnih antitela u serumu, npr za određivanje autoantitela. Protočna citofluorometrija je metoda kojim se detektuju svetlosni parametri pojedinačnih ćelija u suspenziji najčešće konjugovanom za antitelo koje se vezuje za neki molekul na ili u ćeliji. Ćelije potom bivaju izložene svetlosti lasera i prolaze kroz sistem za detekciju i na taj način se u jednom trenutku registruje samo jedna ćelija koja se nalazi u jednoj mikrokapi, jedna po jedna ćelija. Koristi se kod limfoproliferativnih bolesti i imunodeficijencija nor leukemije, primarne imunodeficijencije i HIV infekcije.
Imunofluorescencija Bazirana je na antigen-antitelo reakciji gde se koriste antitela obeležena fluorescentnom bojom. Koristi se za detekciju antgena na ili unutar ćelija, mada može se koristiti i za detekciju antitela. Koristi se fluorescentni mikroskop ili protočni citofluorimetar. Ovo je kvalitativna metoda, može biti semikvantitativna i kvantitativna takođe. DIF-Direktna imunofluorescencija, primarna antitela su obeležena bojom i koristi se za detekciju antigena u/na ćelijama. IIF- Indirektna imunofluorescencija koristi se za dokazivanje antigena, ukoliko nisu dostupna obeležena antitela, a potom se u sistemu dodaju anti-imunoglobulinska tzv sekundarna antitela, obeležena fluorescentnom bojom. Za razliku od DIF može se koristiti za detekciju 31
