Podstawy Immunologii

Uniwersytet Gdański Katedra Mikrobiologii www.microbiology.univ.gda.pl

Anna-Karina Anna-Karina Kaczorowska

PODSTAWY IMMUNOLOGII

PODSTAWY IMMUNOLOGII Plan wykładów

1. Naturalne bariery ochronne - wrodzona odporność nieswoista. (2 godz.)

2. Odporność czynna i bierna, komórki uczestniczą ce ce w reakcjach immunologicznych oraz ich receptory. (1 godz.) 3. Układ dopełniacza. (1 godz.) 4. Odporność swoista typu humoralnego. (1 godz.) 5. Budowa i w łaściwości przeciwciał. (1 godz.) 6. Reakcje immunologiczne wykorzystywane w diagnostyce.

(1 godz.)

7. Powstawanie oraz zastosowania przeciwcia ł monoklonalnych. (1 godz.) 8. Odporność swoista typu komórkowego, reakcje cytotoksyczne. (1 godz.)

9. Prezentacja antygenów, g łówny układ zgodności tkankowej u cz łowieka. (1 godz.)

10. Superantygeny. (1 godz.) 11. Typy szczepionek szczepionek przeciwwirusowych i przeciwbakteryjnych. Obowią zkowe zkowe i zalecane szczepienia w Polsce. (2 godz.) 12. Cytokiny pro- i przeciwzapalne. przeciwzapalne. Wstrzą s septyczny. (1 godz.) 13. Alergia, odczyny polekowe, konflikt serologiczny - przyk łady reakcji nadwrażliwości. (1 godz.)

Forma zaliczenia: TEST

MATERIAŁY do nauki: 

wykłady

ksero przezroczystek przezroczystek w bibliotece albo w internecie w postaci plików pdf  

zagadnienia szczegółowe (Pomoc w przygotowaniu do egzaminu)

wywieszone na tablicy przy sali ćwiczeń z mikrobiologii i w internecie 

internet

Informacje dotyczą ce ce przedmiotu (wykłady w formacie pdf oraz ogłoszenia: terminy egzaminu, wyniki egzaminu itp.) znajdują  się na stronie Katedry Mikrobiologii pod adresem http://www.microbiology.univ.gda.pl

pod hasłem „kursy” 

podr ęczniki z immunologii

Jakóbisiak iak M, Lasek W.: Immunologia. PWN. Warszawa 2002, wyd. IV • Gołą b J, Jakóbis (zmienione) Immunologia. ogia. PZWL. Warszawa 1991, wyd. II. (rozdzia ły: 6 • Mackiewicz S.: Immunol reakcje antygen-przeciwc antygen-przeciwcia iało; 18 - nadwrażliwość) Lydyard d PM, Whealan A, Fanger MW. Immunologia z serii Krótkie wyk ł ł ady  • Lydyar ady . PWN. Warszwa 2001

• Roitt I, Brostoff J, Male D. Immunologia. PZWL i Wyd. Medyczne Słotwiński Verlag 2000, wyd. II • Staines, N., Brostoff, J., James, K.: Wprowadzenie do immunologii. Urban& Partner. Wrocław 1996. • Janeway CA, Travers P, Walport M, Shlomchik M. Immunobiology. New York and London: Garland Publishing; c2001. 5th ed. – książka w sieci w Public Medline Bookshelf 

UK ŁAD IMMUNOLOGICZNY - KOSZTOWNA INWESTYCJA

Ukł ad immunologiczny jako „organizacja obronna”

1. Ma za zadanie selektywne niszczenie wroga. 2. Jest rozbudowana i z ł ożona. 3. Jej utrzymanie dużo kosztuje. 4. Jest rozrzutna. 5. Odrębne pododdzia ł  y wykonują  te same czynności. 6. Dzia ł a opieszale. 7. Jest przygotowana na zdarzenia, które nigdy nie nastą pią . 8. Walczy z dzisiejszymi zagrożeniami przy pomocy wczorajszych środków. 9. Podatna na korupcję. 10. Może zniszczyć to, co ma chronić.

 Peter Parham, Nature 344:709, 1990

ODPORNOŚĆ NIESWOISTA WRODZONA

SZTUCZNIE

czynna

bierna

SWOISTA wobec określonego ANTYGENU

NABYTA

NATURALNIE

czynna

Rozwija się po podaniu szczepionki

bierna Nabyta

po podaniu swoistych przeciwciał

na skutek naturalnego kontaktu z antygenem

dzięki przeciwciałom matki - zdolnym do przekroczenia łożyska - obecnym w siarze i mleku

 NIESWOISTE MECHANIZMY OBRONNE PIERWSZA LINIA OBRONY 

skóra: suche środowisko, pH 3-5 (kwas mlekowy, kwasy t łuszczowe wydzielane przez

gruczołu łojowe) 

niskie pH soku żołą dkowego (kwas solny)

niskie pH wydzieliny pochwy (kwas mlekowy, pałeczki Döderleina - beztlenowe bakterie Lactobacillus acidophilus) 



mechaniczne usuwanie mikroorganizmów (ruch rzęsek, przemywanie powierzchni

nabłonków wydzielinami śluzowo-surowiczymi - mucyna, kichanie, odkrztuszanie, ruchy perystaltyczne, złuszczanie komórek nabłonkowych) substancje bakteriobójcze i bakteriostatyczne w wydzielinach śluzowosurowiczych 

• lizozym (muramidaza) - enzym trawi peptydoglikan • spermina (nasienie) • laktoferyna, transferyna - wiążą  jony Fe3+ • defensyny - antybiotyki peptydowe (uszkadzają  błonę komórkową  bakterii)



naturalna flora bakteryjna

oraz wydzielane przez nią  substancje

UWAGA na ANTYBIOTYKI !

nadmierne stosowanie antybiotyków może doprowadzić do wyjałowienia organizmu, a w następstwie do zakażeń Spojówka

Ucho

• Candida albicans – kandydoza

Jama nosowa

• Clostridium difficile (5% nosicieli) – rzekomobłoniaste zapalenie jelit

Jama ustna, gardło

Żołą dek

U zdrowego człowieka: Skóra

Jelito cienkie

Wszystkie narzą dy wewnętrzne, krew, płyny śródtkankowe, płyn rdzeniowo-mózgowy, mocz

(pobrany bezpośrednio z pęcherza) są  jałowe! Cewka moczowa

Pochwa

Jelito grube

 NIESWOISTE MECHANIZMY OBRONNE DRUGA LINIA OBRONY 

fagocyty - komórki zdolne do fagocytozy i zabijania „intruzów”: 

neutrofile



makrofagi - tworzą  układ jednoją drzastych komórek żernych

(MPS - mononuclear phagocytic system) makrofagi mikrogleju

makrofagi pęcherzyków płucnych makrofagi śledziony monocyty krwi obwodowej

komórki Kupfera - makrofagi zatok wą trobowych makrofagi mezangium nerek

makrofagi węzłów chłonnych

makrofagi szpiku





Reakcja zapalna Gor ąc  zka

Układ białek dopełniacza, białka ostrej fazy, interferony 

makrofagi węzłów chłonnych

Białka ostrej fazy

Grupa białek syntetyzowanych przez hepatocyty pod wpływem cytokin: IL -6 lub IL-1, TNFα • białko c-reaktywne (CRP, C-reactive protein) • amyloid A surowicy • fibrynogen • białko wiążą ce mannozę (MBL) i inne składniki dopełniacza Poziom CRP oraz amyloidu A pod wpł ywem IL-6  moż e wzrosnąć nawet tysi ąckrotnie! 

MONOCYTY • wywodzą  się z linii mieloidalnej • obecne są  we krwi • mają  zdolności fagocytarne • wraz z makrofagami tworz ą  jednojadrzasty układ komórek żernych

Ziarnistości zawierają ce substancje zabijają ce drobnoustroje

MAKROFAGI • wywodzą  się z linii mieloidalnej, wykształcają  się z monocytów, które opuściły łożysko naczyniowe • w tkankach żyją  około 2- 3 miesięcy • mają  zdolności fagocytarne • mogą  zabijać mikroorganizmy lub zakażone komórki fagolizosom

• są  odpowiedzialne za usuwanie martwych komórek fagosom

 NEUTROFILE • wywodzą  się z linii mieloidalnej • niewielka część populacji neutrofilów kr ąży we krwi, większość wędruje do tkanek • w tkankach żyją  krótko: 1-2 dni , następnie ulegają  apoptozie • mają  wybitne zdolności fagocytarne; Ziarna pierwotne Azurofilne lizozym defensyny katepsyny elastaza sjalidaza mieloperoksydaza

Ziarna wtórne Swoiste lizozym kolagenaza żelatynaza laktoferyna aktywator  plazminogenu białko wiążą ce witaminę B12 properdyna

Ziarna pierwotne rozwijają się jako pierwsze podczas rozwoju komórki, stą d ich nazwa.

w cią gu kilku minut jedna komórka może sfagocytować kilkanaście bakterii

• zabijają  drobnoustroje szybko i efektywnie; zawierają ziarnistości (ziarna pierwotne i wtórne) wypełnione substancjami bakteriobójczymi oraz enzymami, które katalizują  powstanie reaktywnych form tlenu, reaktywnych form azotu lub toksycznych halogenków. Po wchłonięciu drobnoustroju wewną trz komórek, w obr ębie pęcherzyków następuje degranulacja ziarnistości. („Jeśli intruz jest nie do połknięcia”, degranulacja następuje na zewną trz komórki, mechanizm ten może prowadzić także do uszkodzenia tkanek gospodarza)

ETAPY FAGOCYTOZY

bakteria

fagosom lizosom Ilja Miecznikow odkrył zjawisko fagocytozy Nagroda Nobla w 1908 r. fagolizosom

Makrofag fagocytuje w wą trobie dwa erytrocyty

Fagocytoza zachodzi szybciej,  jeśli czą stka jest opłaszczona przez białka zwane opsoninami -„przeznaczona na pożarcie’

Do OPSONIN należą :

• fibronektyna • niektóre białka dopełniacza oraz ich fragmenty powstają ce w wyniku proteolitycznej degradacji: C3b, iC3b, C4b

• immunoglobulina G • białko C-reaktywne • kolektyny - białka surfaktantu p łucnego A i D - białko wiążą ce mannozę Komórki żerne na swojej powierzchni zawierają  receptory dla opsonin

 NIESWOISTE MECHANIZMY OBRONNE DRUGA LINIA OBRONY czasem zawodzi ..... Makrofagi - Koń Trojański Niektóre bakterie przeżywają  wewną trz makrofagów • Bacillus anthracis • Mycobacterium tuberculosis, M. leprae • Neisseria gonorrhoeae • Listeria monocytogenes • Salmonella typhi  • Shigella sp. • Legionella pneumophila • Francisella tularensis

Ziarniniaki • gruzełkowate zmiany, które powstają w przypadku zakażeń pr ą tkami gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis) oraz tr ąd  u (Mycobacterium leprae) • niezdolne do zniszczenia wewną trzkomórkowych bakterii makrofagi zostają „odizolowane” od reszty organizmu przez inne makrofagi pobudzone cytokinami wydzielanymi przez limfocyty TDH • pobudzone makrofagi wydzielają enzymy lityczne, które mają  zniszczyć zakażone komórki, lecz niszczą także są siednie tkanki prowadzą c do martwicy

http://www.eastman.ucl.ac.uk/cal/ulcerspath/ diseases/tuberculosis.htm

Limfocyty TDH

Komórka wieloją drzasta olbrzymia Pr ąt  ki gruźlicy Komórki nabłonkowate

(to są makrofagi, ale przypominają  wyglą dem komórki nabłonka) Pobudzone makrofagi

SWOISTE MECHANIZMY OBRONNE TRZECIA LINIA OBRONY Układ limfatyczny



tkanka limfatyczna zwią zana ze skór ą  (SALT)



tkanka limfatyczna zwią zana z nabłonkami (MALT)



limfocyty B



limfocyty T



komórki NK (natural killer , urodzony zabójca)



komórki NKT (natural killer T cells)



komórki LAK (lymphokine activated killer cells)

UK ŁAD ODPORNOŚCI

CENTRALNE NARZ Ą DY LIMFATYCZNE

OBWODOWE NARZĄ DY LIMFATYCZNE

migdałki

grasica

węzły chłonne

śledziona grudki limfatyczne -

szpik kostny

Tutaj następuje wytwarzanie i dojrzewanie limfocytów. Limfocyty zdolne do rozpoznania własnych antygenów są „zmuszane do samobójstwa” lub „usypiane” (apoptoza lub anergia).

skupiska komórek rozmieszczone w strategicznych miejscach ciała w są siedztwie nabłonków (MALT) wyściełają cych drogi oddechowe, pokarmowe i moczowo-płciowe tkanka limfatyczna zwią zana ze skór ą  (SALT)

Tutaj następuje spotkanie limfocytów z antygenami. Te klony limfocytów, które rozpoznały antygen zaczynają się intensywnie dzielić.

LIMFOCYTY • stanowią  od 20 do 40% wszystkich białych krwinek ludzkiego ciała • jako jedyne spośród wszystkich komórek, nieustannie kr ążą  po całym organizmie (w sposób zorganizowany), opuszczaj ą łożysko naczyniowe, wędrują  do tkanek, by następnie znów powrócić do węzłów limfatycznych • zasadniczo można wyróżnić 3 typy limfocytów:



limfocyty null, określane także jako komórki NK (natural killer cells )

powstają w szpiku kostnym, nie posiadają na swojej powierzchni czą steczek swoiście wiążą cych antygen



limfocyty B

powstają i dojrzewają w szpiku kostnym, u ptaków dojrzewają w kaletce Fabrycjusza (bursa Fabricii ), posiadają na swojej powierzchni czą steczki rozpoznają ce swoisty antygen



limfocyty T

powstają w szpiku kostnym, lecz dojrzewają w grasicy (thymus), posiadają na swojej powierzchni czą steczki rozpoznają ce swoisty antygen

• limfocyty dziewicze (näive) - to te limfocyty B lub T, które nie zetknęły się jeszcze ze swoistym antygenem. (Jeśli go nie spotkają , to zwykle żyją  dość krótko.) • limfocyty T i B, aby zadziałać muszą  się znaleźć w stanie pobudzenia - stają  się wówczas komórkami efektorowymi, (które wytwarzają  przeciwciała lub niszczą  zakażone komórki) lub przekształcają  w komórki pamięci

Plazmocyt (komórka plazmatyczna)

- limfocyt B wytwarzają cy przeciwciała, przykład komórki efektorowej

Szortkie reticulum endoplazmatyczne (intensywna synteza immunoglobulin)

LIMFOCYTY Kr ążą  po całym organizmie (w sposób zorganizowany)

Centralne narzą dy immunologiczne

Limfocyt dziewiczy wędruje i wnika przez żyłki z wysokim śródbłonkiem do węzłów limfatycznych

HEV W cią gu 1 s do pojedynczego w ęzła wnika ~ 14 tys. komórek

Węzły chłonne lub inne obwodowe narzą dy limfatyczne

Rozpozna ł antygen „Dopasowuje” receptor  swoistego dla antygenu Dzieli się

    V     E     H

Nie rozpoznał antygenu Komórki plazmatyczne wędrują dalej do śledziony i szpiku

Apoptoza

Powstają : limfocyty efektorowe i limfocyty pami ęci

Wędrują dalej

Tkanki obwodowe

IgA Komórki plazmatyczne

Aby limfocyty mogły opuścić naczynia krwionośne, na powierzchni limfocytów oraz komórek śródbłonka muszą być obecne określone czą steczki adhezyjne

Wykład – przezroczystki w poziomie

UK ŁAD DOPEŁ NIACZA W 1894 r. Jules Bordet odkrył zjawisko bakteriolitycznej aktywności surowicy. Zdolności do wywoływania lizy przecinkowców cholery nie wykazywała surowica podgrzana do temperatury 56°C (pomimo, że surowica pochodziła od szczepionych zwierzą t i zawierała termostabilne przeciwciała swoiste wobec przecinkowców). Dodatek świeżej surowicy do zinaktywowanej surowicy przywracał  jej właściwości bakteriolityczne. Jules Bordet (Bordetella pertussis ). Nagroda Nobla w 1919 r. 

występuje w surowicy wszystkich kr ęgowców



jest przykładem odporności nieswoistej

łą czy wrodzone mechanizmy odporno ści nieswoistej z odpornością  swoistą  



do układu dopełniacza należy • około 30 białek występują cych w postaci proenzymów, które podlegają 

kaskadowej aktywacji aktywne enzymatycznie czą steczki oznaczone są kreską np.

C4b2a

C3bBb

• oraz białka regulatorowe

BIAŁKA dopełniacza: •

C1(qrs), C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9

•

czynnik B, D, H , I, properdyna P

•

lektyna wiążą ce mannozę, MBL (mannose binding lectin), proteazy serynowe: MASP-1 MASP-2 (MBL associated serine proteases)

•

inhibitor C1 (C1-INH, serpina), białko wiążą ce C4b, C4-BP (C4-binding protein) czynnik przyspieszają cy rozkład konwertaz, DAF (decay accelerating factor)

•

receptor C1 (CR1), bia łko S (witronektyna)

ROLA UK ŁADU DOPEŁ NIACZA Korzystna dla organizmu gospodarza:

opsonizacja (opłaszczenia komórek lub czą steczek składowymi białek dopełniacza ) ułatwia fagocytozę •

•

chemotaksja i aktywacja komórek żernych

•

liza komórek bakteryjnych oraz zaka żonych komórek gospodarza

•

usuwanie kompleksów immunologicznych

•

eliminacja komórek apoptotycznych

Szkodliwa dla gospodarza: • stan zapalny (przewlekły) • wstrzą s anafilaktyczny

JAK AKTYWOWANY JEST UK ŁAD DOPEŁ NIACZA? Wszystkie drogi prowadz ą do Rzymu, a w ł aściwie do utworzenia aktywnego kompleksu enzymatycznego konweratazy C3

Droga klasyczna

Droga lektynowa

Kompleksy immunologicze zawierają ce IgG lub IgM Elementy strukturalne na powierzchni drobnoustrojów

Elementy strukturalne na powierzchni drobnoustrojów zawierają ce mannozę

Droga alternatywna Kompleksy immunologicze zawierają ce IgA lub IgE Elementy strukturalne na powierzchni drobnoustrojów

MBL, fikoliny MASP1, MASP-2 C4 C2

C1q, C1r, C1s C4 C2

C3 B D

C4a C4a C2a C2a

Zwiększa przepuszczalność naczyń krwionośnych

Konwertaza C3

C4b2a Czą steczki C4a, C3a, C5a określane są mianem anafilatoksyn , mają silne działanie chemotaktyczne wobec neutrofilów i monocytów.

C3bBb

C3a C3a Konwertaza C5 

C4b2a3b Pobudzają także komórki tuczne i bazofile do wydzielania mediatorów zapalenia, a komórki żerne do zwiększenia właściwości fagocytarnych.

lub

lub

C3bBb3b Kompleks atakuj ą cy błonę

C5a C5a

C5bC6C7C8C9

C5b C6 C8 C7

C9

Wypływ elektrolitów z komórki bakteryjnej

W jaki sposób usuwane s ą z kr ążenia kompleksy immunologiczne? Antygen Przeciwciała

KOMPLEKS IMMUNOLOGICZNY   a    n   a    z   g    c   o    r    y    D    l  a  s    k

DUŻE ROZPUSZCZALNE KOMPLEKSY

  n  a   y  w   a   t   g    a   r  o   e  r  n    D    l  t   a

Obniżona aktywność dopełniacza

Inne czynniki ?

MAŁE ROZPUSZCZALNE KOMPLEKSY Czynnik I

Niski poziom CR1 na erytrocytach CR1 wiąże fragment C3b, C4b, iC3b, i C4b

Czynnik I proteza trawią ca C3b do iC3b

ERYTROCYTY

DUŻE NIEROZPUSZCZALNE KOMPLEKSY

KOMÓRKI ŻERNE ŚLEDZIONY I WĄ TROBY na swojej powierzchni posiadają receptor  CR3, który ma 10-krotnie większe powinowactwo do iC3b

Reakcje patogenne wywołane przez odkładanie się kompleksów w tkankach i ścianach naczyń krwionośnych

ODCZYN WIĄ ZANIA DOPEŁ NIACZA • Pozwala wykryć w surowicy/ płynie rdzeniowo-mózgowym przeciwciała skierowane przeciw określonemu antygenowi. • Wykorzystuje aktywność cytolityczną  dopełniacza wobec uczulonych erytrocytów baranich • Test przeprowadza się w dwóch etapach. Do surowicy pacjenta dodaje si ę: 1. Białka układu dopełniacza (zwykle świnki morskiej) i określony antygen 2. Przeciwciała przeciw erytrocytom baranim + erytrocyty baranie • Odczyn dodatni = brak hemolizy na skutek zwią zania białek dopełniacza = świadczy o obecności przeciwciał w surowicy i pośrednio zakażeniu pacjenta • Odczyn ujemny = hemoliza = pacjent nie jest zakażony • Dawniej stosowany w diagnostyce kiły i innych chorób zaka źnych

Odczyn WR, Reakcja Wassermanna

Test wią zania dopełniacza stosowany w diagnostyce kiły opracowany przez Augusta von Wassermanna. Wykorzystuje reakcję krzyżową pomiędzy przeciwciałami wytwarzanymi w wyniku zakażenia Treponema pallidum a kardiolipiną (fosfolipid, izolowany z mięśnia sercowego wołu). Obecnie tą nazwą określa się inne testy diagnostyczne wykrywają ce zakażenie kiłą .

ODCZYN WIĄ ZANIA DOPEŁ NIACZA Dopełniacz

Odczyn dodatni

Przeciwciała skierowane przeciw erytrocytom Erytrocyty baranie

antygen A Surowica pacjenta

Zawiera przeciwcia ła swoiste wobec antygenu A

Przeciwciała wiążą  antygen oraz dopełniacz

Odczyn ujemny

Nie dochodzi do lizy erytrocytów

Dopełniacz

Antygen A

Przeciwciała skierowane przeciw erytrocytom Erytrocyty baranie

Surowica pacjenta

Nie zawiera przeciwciał przeciw antygenowi A

Dopełniacz pozostaje niezwią zany

Przeciwciała przeciw RBC wiążą  dopełniacz. Hemoliza

FILOGENETYCZNY ROZWÓJ UK ŁADU ODPORNOŚCI U ZWIERZĄT

Sunyar et al. (1998). Immunoloy Today ACP - alternative complement pathway  (alternatywna droga aktywacji dopełniacza) LCP - lectin complement pathway (lektynowa droga aktywacji dopełniacza)

CCP - classic complement pathway  (klasyczna droga aktywacji dopełniacza)

CO TO JEST ANTYGEN? Antygen - to substancja/czą steczka zdolna do wywo łania swoistej odpowiedzi immunologicznej.

A N TYG EN

+

LIM FO C YT B

LIM FO C YTY E FE K TO R O W E B

+

KOMÓRKI PA M IÊC I

A N TYG EN

+

LIM FO C YT T

LIM FO C YTY E FE K TO R O W E T

+

KOMÓRKI PA M IÊC I

Cechy jakie charakteryzują  antygen: • immunogenność - jest immunogenem • zdolność do swoistego wią zania się z przeciwciałami lub receptorem TCR Fragment antygenu, który swoiście wiąże się z z przeciwciałami lub receptorem TCR określa się jako EPITOP = DETERMINANTA ANTYGENOWA

Jeden antygen może zawierać kilka epitopów. Region/ fragment przeciwciał lub TCR wiążą cy epitop to PARATOP

Nie wszystkie czą steczki zdolne są  do wywołania odpowiedzi immunologicznej

Te czą steczki które nie są  immunogenne, choć mają  właściwości antygenowe określamy jako HAPTENY. Do haptenów należą : hormony peptydowe, hormony sterydowe, niektóre leki (np. penicylina, aspiryna, sulfonoamidy), sacharydy wchodz ą ce w skład antygenów somatycznych pałeczek Gram (-)

HAPTENY MOGĄ STAĆ SIĘ IMMUNOGENNE PO ZWIĄ ZANIU Z BIAŁKIEM - NOŚ NIKIEM

Doświadczenia Karla Landsteinera

Karl Landsteiner  Nagroda Nobla w 1930 r.

BSA

(albumina surowicy bydlęcej)

Szczepił myszki

DNP

Konjugat DNP - BSA

(niskoczą steczkowy zwią zek organiczny)

nośnik

hapten

Po szczepieniu zaobserwował

Obecność swoistych przeciwcia ł

BRAK swoistych przeciwcia ł

anty-BSA

Obecność swoistych przeciwcia ł anty-BSA anty- DNP

Zdolność haptenów do indukowania swoistej odpowiedzi humoralnej po zwią zaniu z nośnikiem wykorzystuje się do otrzymywania przeciwciał skierowanych np. przeciw hormonom. Przeciwciała te stosuje się w testach diagnostycznych (np. test ciążowy). Zwią zanie się haptenów z białkami organizmu np. białkami osocza może prowadzić do reakcji nadwrażliwości (uczuleń).

CZYNNIKI WPŁYWAJĄ CE  NA IMMUNOGENNOŚĆ ANTYGENU

• „Obcość” Czą steczka musi być rozpoznawana  jako obca - „nie własna”. Właściwości immunogenne antygenu są tym większe, im bardziej odległy ewolucyjnie jest organizm, z którego pochodzą  Wyją tek stanowią białka zachowywane w toku ewolucji np. cytochrom C

• Wielkość czą steczki

Większość autoreaktywnych limfocytów ulega apoptozie w miejscu dojrzewania. W ten sposób w organizmie utrzymywany  jest stan tolerancji wobec własnych czą steczek. Tym niemniej antygenami dla organizmu mogą być jego własne składniki. Zaburzenia tolerancji prowadzą do autoagresji

Najlepszymi immunogenami są czą steczki, które mają ok. 100 kDa

• Skład chemiczny oraz heterogenność Najbardziej immunogenne są białka i polisacharydy Syntetyczne homopolimery nie wykazują właściwości immunogennych - są zbyt „nudne”, by zainteresować sobą układ immunologiczny

czą steczka

rozpoznawana wielkość czą steczki

— Lys —Lys —Lys —Lys —Lys —Lys —

nie jest rozpoznawana

— Lys —Glu —Lys —Glu —Lys —Glu —

30 - 40 kDa

— Lys —Glu —Tyr —Lys —Glu —Tyr —

10 - 20 kDa

— Lys —Glu —Tyr —Phe —Lys —Glu —Tyr —Phe —

• Możliwość degradacji - prezentacji Zanim komórki żerne będą mogły zaprezentować antygen limfocytom T, musi on zostać najpierw zdegradowany.

4 kDa

Enzymy makrofagów degradują jedynie polimery L- aminokwasów. Polimery D-aminokwasów są słabymi immunogenami. Tę właściwość bierze się pod uwagę poszukują c nowych antybiotyków. Chodzi o to, by antybiotyki nie wywoływały uczuleń.

SK Ą D WIADOMO, ŻE PRZECIWCIAŁA TO IMMUNOGLOBULINY? Z doświadczeń przeprowadzonych przez Tiseliusa i Kabata w 1939 r.

• Zaszczepili króliki owoalbuminą  (albumina jaja kurzego) • Pobrali od zaszczepionych królików surowicę • Surowicę podzielili na dwie części • pierwszą  próbkę (—) rozdzielili elektroforetycznie • do drugiej próbki (—) dodali owoalbuminę, oddzielili wytr ąc  ony precypitat, a pozostałą  część surowicy rozdzielili elektroforetycznie • Porównali uzyskane elektroforogramy: frakcja gamma zawierała przeciwciała

  a    j   c   n   a    b   r   o   s    b    A

-

+

α

β

γ  Próbka 1

Próbka 2 do której dodano owalbuminę i oddzielono wytr ąc  ony precypitat Migracja w żelu

Frakcja γ  zawiera głównie immunoglobuliny klasy G, przeciwciała innych klas obecne są także we frakcjach α i β.

BUDOWA PRZECIWCIAŁ Immunoglobuliny to glikoproteidy złożone z łańcuchów peptydowych połą czonych mostkami siarczkowymi (-S-S-). Za określenie struktury immunoglobulin Rodney Porter i Gerald Edelman otrzymali w 1972 r. Nagrodę Nobla

W skład jednej czą steczki wchodzą : dwa łańcuchy lekkie - L (light)

25 kDa

i dwa łańcuchy ciężkie - H (heavy)

50-72 kDa

łańcuch lekki

łańcuch ciężki

Czą steczka immunoglobuliny

Traktowana -merkaptoetanolem

Traktowana papainą 

Traktowana pepsyną 

(Fab)2

Fab +

+ +

Fc

Powstają  dwa łańcuchy lekkie i dwa łańcuchy ciężkie

Powstają  dwa fragmenty Fab i jeden fragment Fc

Fab - fragment wiążą cy antygen Fc - fragment krystalizują cy

Fragmenty Fc

Powstaję jeden fragment (Fab) 2 i poszatkowany fragment Fc

BUDOWA PRZECIWCIAŁ W obydwu łańcuchach wchodzą cych w skład czą steczki immunoglobuliny można wyróżnić część zmienną  - V (variable) oraz część stałą  C (constant ). Część zmienna przeciwciał odpowiedzialna jest za wią zanie się z antygenem. Zawiera trzy rejony hiperzmienne, które decydują  o swoistości wią zania określonego epitopu. Rejony te określa się jako CDR (complementarity determining regions).

V

CDR rejony hiperzmienne

C C

C Na rysunkach przeciwciała zwykle przedstawia się w postaci litery

C

Schemat IgG

 Y

Część stała łańcucha H zawiera 3 lub 4 domeny C, które odpowiedzialne są  za oddziaływanie czą steczki immunoglobuliny z białkami dopełniacza i wią zanie się przeciwciał z receptorami na powierzchni komórek. Część stała łańcucha L zawiera 1 domenę C.

VH CH1 CH2

Rejon zawiasowy pozwala czą steczce przeciwciała „wyginać fragmenty Fab w różne strony” występuje u IgG, IgA, IgD

CH3 Schemat IgG; Kuby 1995. Immunology.

 NADRODZINA CZĄ STECZEK  IMMUNOGLOBULINOPODOBNYCH Immunoglobulina M

zakotwiczona w błonie Czą steczki głównego układu zgodności tkankowej MHC Receptor TCR

na limfocycie T

Klasy I

Klasy II

Heterodimer  Ig-  / Ig-

VCAM-1 Czą steczki adhezji międzykomórkowej Receptor  poly-Ig

Czą steczki obecne na powierzchni limfocytów T

ICAM-1

CD4

CD2

ICAM-2

CD3

LFA-3

CD8

Kuby Immunology. 2002

Wszystkie te czą steczki zawierają  podobny/homologiczny motyw strukturalny domeną  immunoglobulinową  (niebieska pętla).

ODZIAŁYWANIA ANTYGEN - PRZECIWCIA ŁA Antygen może być wią zany przez przeciwcia ła „lepiej lub gorzej”. O jakości wią zania mówi powinowactwo oraz awidność. Powinowactwo - siła wią zania pojedynczej determinanty przez miejsce wi ążą ce

antygen przeciwciała Antygen A

Immunoglobulina A wiąże antygen A z większym powinowactwem niż immunoglobulina B

Immunoglobulina A

Immunoglobulina B

Oddziaływania zachodzą ce pomiędzy antygenem a przeciwcia łami

wią zania wodorowe wią zania jonowe oddziaływania hydrofobowe oddziaływania van der Waalsa

Antygen

Immunoglobulina

Walencja/ wartościowość - liczba determinant

antygenowych, które może zwią zać jedna czą steczka przeciwciała. Awidność - siła wią zania kilku epitopów

Wartościowość przeciwciał IgG, IgD, IgE

2

IgA

2, 4

IgM

10

REAKCJE KRZYŻOWE Przeciwciała mogą  reagować nie tylko z antygenem, który in vivo wywołał ich powstanie, lecz także z innymi antygenami o podobnej strukturze (identyczny lub podobny fragment epitopu). Mówimy wówczas o reakcji krzyżowej. Antygen A

Antygen B

Immunoglobulina anty -A

Przeciwcia ła anty -A reagują  krzyżowo z antygenem B.



Reakcje krzyżowe wykorzystywane s ą  w diagnostyce. Odczyn WR stosowany w diagnostyce ki ły.



Reakcje krzyżowe wykorzystywane s ą  w szczepionkach.

Szczepienie wirusem krowianki (E. Jenner) lub wirusem vaccinia chroni przed zachorowaniem na ospę, któr ą  wywołuje wirus variola. Do szczepienia przeciw gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis) stosuje się atenuowany szczep Mycobaterium bovis . Reakcje krzyżowe uczestniczą  w reakcjach autoimmunologicznych  jeśli zdarzy się, że antygeny bakteryjne lub wirusowe mają  podobne epitopy do białek organizmu - zjawisko molekularnej mimikry. 

• Przeciwciała przeciwko białku M paciorkowców reagują  krzyżowo z białkami mięśnia sercowego • Przeciwciała przeciwko Campylobacter jejuni reagują  krzyżowo ze składnikami mieliny • Przeciwciała przeciw bakteryjnym białkom szoku termicznego wyst ępują  u chorych z reaumatoidalnym zapaleniem stawów

POSZCZEGÓLNE DOMENY W OBR ĘBIE CZĄ STECZKI IMMUNOGLOBULINY PEŁ NIĄ  RÓŻ NE FUNKCJE

Funkcje domen immunoglobuliny G

VH + VL

Wią zanie antygenu

V - variable - zmienne C - constant - stały

C 1

Wią zanie się z czą steczką  C4 dopełniacza

C 2

Wią zanie się z czą steczką  C1q dopełniacza

Wią zanie się z receptorem FcR

C 3 C 2+C 3 Czerwonym kolorem zaznaczone są  mostki siarczkowe

makrofagów i monocytów

neutrofilów

KLASY PRZECIWCIAŁ Wszystkie przeciwciała zawierają  jeden z dwóch typów łańcucha lekkiego: kappa ( ) lub lambda ( ). W zależności od typu łańcucha ciężkiego wchodzą cego w skład immunoglobuliny wyróżniamy 5 klas przeciwciał.

Klasa

Typ łańcucha ciężkiego

IgG

γ 

IgA

α

IgM

µ

IgD

δ

IgE

ε

Klasa immunoglobulin

Podtyp łańcucha ciężkiego

γ 1, γ 2, γ 3, γ 4 α1, α2

Stężenie [mg/l] w surowicy

w ślinie

we łzach

IgG

10 000

70

-

IgM

1 000

8

-

IgA

1 600

370

200

IgE

0,005

śladowe

śladowe

KLASY PRZECIWCIAŁ

IgG • łańcuch ciężki zawiera trzy domeny sta łe • stanowi od 80% wszystkich przeciwciał surowicy • istnieją  4 podklasy różnią ce się właściwościami biologicznymi • IgG1, IgG3 oraz IgG4 zdolne s ą  do przekroczenia bariery łożyska, dzięki receptorom Fcγ R na powierzchni komórek trofoblastu • IgG1, IgG2 oraz IgG3 aktywują  układ dopełniacza • IgG1 oraz IgG3 wiążą  się z wysokim powinowactwem z FcR obecnym na powierzchni komórek żernych - pośredniczą  w opsonizacji • uczestniczą  we wtórnej odpowiedzi immunologicznej Fragment Fc IgG1, IgG2 oraz IgG4 wiąże się z białkiem A wytwarzanym przez bakterie Staphylococcus aureus Fragment Fc wszystkich podklas IgG wiąże się z paciorkowcowym białkiem G. Właściwości te wykorzystywane są w testach diagnostycznych.

KLASY PRZECIWCIAŁ

IgM • łańcuch ciężki zawiera cztery domeny sta łe • jest to pierwsza immunoglobulina syntetyzowana w rozwoju osobniczym • wraz z IgD obecna jest w błonie dojrzałych, dziewiczych limfocytów B • stanowi od 5 do 10% wszystkich przeciwciał surowicy • w surowicy wyst ępuje w postaci pentameru lub heksameru połą czonego łańcuchem J Łańcuch J

• ze względu na wielkość z trudem dyfunduje; występuje w niewielkim stężeniu w wydzielinach, zdolna jest do transcytozy

Mostki siarczkowe

Łańcuchy węglowodanów

• uczestniczy w odpowiedzi pierwotnej • bardzo efektywnie aktywuje układ dopełniacza

KLASY PRZECIWCIAŁ

IgA • łańcuch ciężki zawiera trzy domeny sta łe • stanowi od 10 do 15% wszystkich przeciwciał surowicy • obecna jest we łzach, pocie, wydzielinach układu pokarmowego, oddechowego i moczowopłciowego • ze wszystkich immunoglobulin wytwarzana jest przez organizm człowieka w największej ilości

Mostki siarczkowe

Łańcuchy węglowodanów

• w surowicy (IgA1) oraz w przewodzie pokarmowym (IgA2) występuje w postaci monomerów • podklasa IgA2 jest oporna na działanie wielu proteaz

• w wydzielinach śluzowo-surowiczych (sIgA) występuje w postaci dimerów, trimerów, a nawet tetramerów połą czonych łańcuchem J • sIgA zawierają  także fragment wydzielniczy, który chroni je przed dzia łaniem proteaz i który umożliwia im wędrówkę przez przez cytozol komórek nabłonków śluzowych lub komórek wydzielniczych gruczołów łzowych, śluzowych lub mlecznych na zewną trz Fragment wydzielniczy to fragment receptora, który wiąże IgA na powierzchni komórek nabłonkowych lub gruczołowych Łańcuch J

Fragment wydzielniczy

• zdolne są  do transcytozy • pełnią  istotną  rolę w odporności przeciw zakaźnej

Stanis³aw W yspiañski.M acierzyñstw o

Mleko matki zawiera:

• przeciwcia ła klasy A zapobiegają adhezji bakterii do komórek nabłonka wyściełają cego przewód pokarmowy dziecka

• białko wiążą ce witaminę B12 obniża poziom witaminy B12, niezbędnej do rozwoju drobnoustrojów

• kwasy tłuszczowe niszczą lipidowe otoczki niektórych wirusów

• fibronektyn ę  jest opsoniną , zwiększa aktywność żerną makrofagów

• czynniki wzrostu, hormony stymulują dojrzewanie nabłonka wyściełają cego przewód pokarmowy dziecka

• interferon IFN- 2 zwiększa aktywność przeciwzakaźną 

• laktoferynę wiąże jony Fe, niezbędne do rozwoju drobnoustrojów

• lizozym trawi peptydoglikan wchodzą cy w skład ściany komórkowej bakterii

• mucyny i oligosacharydy zapobiegają adhezji bakterii do komórek nabłonka wyściełają cego przewód pokarmowy dziecka

Wystę powanie poszczególnych klas immunoglobulin w organizmie

Klasa immunoglobulin

Stężenie [mg/l] w surowicy

w ślinie

we łzach

IgG

10 000

70

-

IgM

1 000

8

-

IgA

1 600

370

200

IgE

0,005

śladowe

śladowe

KLASY PRZECIWCIAŁ

IgD • łańcuch ciężki zawiera trzy domeny sta łe • występuje w surowicy w postaci monomerów, stanowi zaledwie 0,2% wszystkich przeciwciał surowicy • wraz z IgM obecna jest w b łonie dojrzałych, dziewiczych limfocytów B • funkcja nie jest znana; prawdopodobnie uczestniczy w aktywacji limfocytów B Mostki siarczkowe

Łańcuchy węglowodanów

IgE • łańcuch ciężki zawiera cztery domeny sta łe • występuje w surowicy w bardzo niskim st ężeniu, w postaci monomeru • IgE uczestniczą  w reakcjach alergicznych (reaginy) • fragment Fc wiąże się z receptorem FcεR obecnym na powierzchni bazofilów i komórek tucznych

PRZECIWCIAŁA MAJĄ  WŁAŚCIWOŚCI IMMUNOGENNE Ludzkie immunoglobuliny

Jeśli myszy zaszczepi si ę ludzkimi przeciwciałami, to w surowicy myszy pojawią  się przeciwciała skierowane przeciw ludzkim immunoglobulinom. Przeciwciała te będą  wykazywa ć swoistość wobec trzech typów determinant :

DETERMINANTY IZOTYPOWE

Zlokalizowane są  w obr ębie regionu stałego C

DETERMINANTY ALLOTYPOWE

Zlokalizowane są  w obr ębie regionu stałego C

DETERMINANTY IDIOTYPOWE

Zlokalizowane są  w obr ębie regionu zmiennego V

DETERMINANTY ANTYGENOWE PRZECIWCIA Ł DETERMINANTY IZOTYPOWE

• decydują  o przynależności przeciwciała do danej klasy lub podklasy • identyczne w obr ębie gatunku tzn. Karolina, Tomek i Basia maja te same determinaty izotypowe na swoich czą  czą steczkach steczkach IgG

DETERMINANTY ALLOTYPOWE

• identyczne u danego danego osobnika róż różne allele tego samego genu (locus) tzn. że IgG Karoliny i Tomka skierowane przeciw antygenowi A będą si ą  sięę róż różnił niły determinantami allotypowymi

DETERMINANTY IDIOTYPOWE

• unikatowe dla danego klonu limfocytu limfocytu B  jeden klon limfocytów B wytwarza czą  cz ą steczki steczki przeciwciał przeciwciał o identycznych determimantach determimantach idiotypowych tzn. że IgG IgG Karoliny powstają  powstają ce ce w odpowiedzi na antygen A, wytwarzane przez róż różne klony limfocytów B bę b ędą si ą  sięę róż różnił niły determinantami idiotypowymi

TESTY IMMUNOLOGICZNE Istnieje wiele odmian testów immunologicznych; • wszystkie polegają  na zajściu reakcji wią zania zania się antygenu ze swoistymi (rozpoznają cymi cymi go) przeciwcia łami, • różnią  się natomiast sposobem wykrywania tej reakcji. Aglutynacja Hemaglutynacja Precypitacja Odczyn wią zania zania dopełniacza

Testy immunoenzymatyczne Testy immunofluorescencyjne IFA Testy radioimmunologiczne RIA

BEZPOŚREDNIE

POŚREDNIE

Ag + Ab = WYNIK

Ag + Ab + Ab2 = WYNIK

Testy immunologiczne bezpośrednie

Testy immunologiczne pośrednie

wykrywają  określony antygen przy pomocy znakowanych przeciwciał. Antygeny wirusowe czy bakteryjne wystę występują  pują jednak jednak czę często w ustroju w bardzo niewielkiej iloś ilości, która znalazł znalazła by się się poniż poniżej progu detekcji. Z tego wzglę wzgl ędu czę często stosuje się się testy immunologiczne po średnie wykrywają  wykrywają ce ce immunoglobuliny, które uprzednio zwią  zwią zał zały się się ze swoistym antygenem.

wykrywaj ą  immunoglobuliny, które uprzednio zwią za zały się ze swoistym antygenem. Opierają  Opierają si sięę one na na zał założeniu, że jeś jeśli organizm kr ęgowca zetknął zetknął się się z konkretnym antygenem, to w surowicy tego organizmu będą si ą  sięę znajdywał znajdywały swoiste wobec tego antygenu przeciwciał przeciwciała. Ponieważ Ponieważ immunoglobuliny jako takie mają  mają w właściwoś ciwości immunogenne (wywoł (wywołują  ują odpowied odpowiedźź immunologiczną  immunologiczną ), ), moż można uzyskać uzyskać swoiste przeciwciał przeciwciała skierowane wobec immunoglobulin innego gatunku. Charakteryzują  Charakteryzują si sięę wię większą  kszą czu czułłością  cią , gdyż gdyż wykorzystują  wykorzystują naturaln naturalną  ą zdolno zdolność ść ukł układu immunologicznego immunologicznego - amplifikację amplifikację sygnał sygnału, jaki dociera do ukł układu immunologicznego w postaci antygenu.

TESTY SEROLOGICZNE Wszystkie testy przeprowadza się się w obecnoś obecności roztworu elektrolitów.

REAKCJA PRECYPITACJI Zachodzi pomiędzy przeciwciałami a rozpuszczalnym antygenem np. biał białkiem, wyizolowanym polisacharydem bakterii itp.

        ł

  a    i   c   w    i   c   e   z   r   p    h   c   y   n   a   w   o    t    i   p   y   c   e   r   p   s

Strefa równowagi Nadmiar przeciwciał przeciwciał

Nadmiar antygenu

        ć         ś

  o    l    I

Stęż Stężenie enie antygenu

Precypitacja probówkowa

Rozpuszczalny antygen

W miejscu wytr ą  ącania c  ania się się kompleksów immunologicznych immunologicznych pojawia się się opalizują  opalizują cy cy pr ążek ążek Przeciwciał Przeciwciała

PRECYPITACJA W ŻELU Reakcja dyfuzji radialnej wg Manciniego • służy do ilościowej oceny antygenu • przeciwciała unieruchomione są  w żelu agarowym, antygen dyfunduje Miejsce naniesienia roztworu antygenu

Pole precypitacji

24 h

Żel agarowy zawierają cy określone rozcieńczenie przeciwciał

Znane stężenia antygenu

a

b

c

  u   n   e   g   y    t   n   a   e    i   n   e

x?

       ż

x

      ę    t   s

Pole precypitacji jest wprost proporcjonalne do stężenia antygenu. x

średnica

Reakcja podwójnej dyfuzji wg Ouchterlony’ego • dyfundują  czą steczki antygenu i przeciwciała

Miejsce naniesienia roztworu przeciwciał

Pole precypitacji

Miejsce naniesienia roztworu antygenu

REAKCJA PODWÓJNEJ DYFUZJI WG OUCHTERLONY’EGO Pozwala określić czy badane antygeny zawierają  identyczne, wspólne, czy też różne determinanty antygenowe. Znany antygen

Badany antygen

Przeciwciała swoiste wobec określonego antygenu

Antygeny zawierają  identyczne determinanty antygenowe

A

Antygeny zawierają  różne determinanty antygenowe

A

A

B anty -B

Łuk precypitacji Przeciwciała anty -A i anty -B

Przeciwciała anty -A

Antygeny zawierają  wspólną  determinantę antygenową 

A

anty -B

A+B

Antygeny zawierają  różne determinanty antygenowe

A

B+C anty -B

anty -C

Przeciwciała anty -A i anty -B

Przeciwciała anty -A, anty -B i anty -C

Szybkość dyfuzji antygenu w żelu zależy od jego wielkości (jest odwrotnie proporcjonalna do masy czą steczki).

TESTY SEROLOGICZNE AGLUTYNACJA Zachodzi pomiędzy przeciwciałami a upostaciowanym antygenem.

Reakcję można zaobserwować w postaci „kłaczków”. Antygen może znajdować się na powierzchni komórek bakteryjnych, eukariotycznych lub być zwią zany z czą stkami lateksu.

Bakteria

Przeciwciała IgM wiążą  się z epitopami bakterii

Najbardziej efektywnymi aglutyninami są  IgM.

Aby doszło do porównywalnej aglutynacji antygenu z przeciwciałami IgG, potrzeba 100 lub nawet 1000 razy więcej czą steczek IgG.

 NA CZYM POLEGA SEROTYPOWANIE? Z różnych względów, wielu szczepów bakterii nie można rozróżnić na podstawie ich właściwości metabolicznych np. zdolności do rozkładu określonych cukrów lub syntezy pewnych zwią zków chemicznych. Do oznaczania tych szczepów wykorzystuje się zatem reakcje serologiczne, które pozwalają rozróżnić bakterie na podstawie właściwości antygenowych ich struktur powierzchniowych: otoczki, rzęsek, fimbrii i elementów ściany komórkowej (np. białko M paciorkowców, polisacharydy, kwasy lipotejchojowe, białka błony zewnętrznej). Mówimy wówczas o określonym serotypie, serowarze (ang. serologic variant ) lub grupie serologicznej, do której należą identyfikowane bakterie.

Łańcuch Oswoisty

Antygen O

Składnik LPS błony zewnętrznej bakterii G-ujemnych (niem. ohne Hauch)

Rdzeń wielocukrowy O HN O HN

Lipid A

Antygen K

Struktura otoczki (niem. Kapsel ) Lipopolisacharyd

Antygen H Bakteria wg Moniki, mojej, trzy i pół-letniej córeczki

Struktura rzęski, w obr ębie haka (niem. Hauch)

Włókno

Hak Ciałko podstawne

• Istnieje ponad 80 serotypów bakterii Streptococcus pneumoniae (zróżnicowanie polisacharydów otoczki). • Na podstawie różnic w strukturze łańcucha O-swoistego zidentyfikowano ponad kilka tysięcy serotypów u bakterii z rodzaju

© Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

Sallmonella

• Chorobotwórczy (enterokrwotoczny) szczep Escherichia coli , który u małych dzieci może wywołać śmiertelne biegunki, określany jest  jako szczep E. coli  O157:H7 • W 1933 r. Rebecca Lancefield zaproponowała system klasyfikacji paciorkowców w oparciu o ich przynależność do jednej z grup serologicznych (od A do V) i właściwości antygenowe. Klasyfikację tę stosuje się do dziś.

HEMAGLUTYNACJA Erytrocyty w roztworze soli fizjologicznej tworz ą  zawiesinę pojedynczych komórek nie zlepiają  się. Powierzchnia jest erytrocytu na ładowana ujemnie (ze względu na obecność reszt kwasu sjalowego w błonie komórkowej) i otoczona warstw ą  kationów. Erytrocyty, które stosuje si ę w testach aglutynacji specjalnie przygotowuje si ę: np. traktuje się je kwasem taninowym, a następnie inkubuje z antygenem, który adsorbuje się na ich powierzchni. Erytrocyty opłaszczone antygem cz ęsto nazywa się krwinkami „uczulonymi”.

Jeśli w badanej surowicy znajdują  się przeciwciała swoiste wobec tego antygenu, dochodzi do aglutynacji erytrocytów.

Jeśli badana surowica nie zawiera przeciwciał swoistych wobec tego antygenu, nie dochodzi do aglutynacji erytrocytów.

krwinki opadają  na dno

http://vtpb-www.cvm.tamu.edu/vtpb/vet_micro/serology/titration/fig1.html

Testy wykorzystuj ą ce zjawisko hemaglutynacji: • odczyn biernej hemaglutynacji • test hamowania hemaglutynacji • test Coombsa (odczyn antyglobulinowy) stosuje się do oznaczania grupy Rh

ODCZYN BIERNEJ HEMAGLUTYNACJI Odczyn biernej hemaglutynacji wykorzystuje si ę do określania miana przeciwciał. Miano przeciwciał w surowicy

wyznacza dodatnia reakcja antygen-przeciwciało uzyskana z najwyższym rozcieńczeniem surowicy

Kolejne rozcieńczenia surowicy 1:20

1:40

1:80

1:160 1:320

K

Miano przeciwciał - rozcieńczenie, przy  jakim nastą piła hemaglutynacja wynosi 1:80

aglutynacja

brak aglutynacji

W przypadku niektórych chorób np. zakaźnych i autoimmunizacyjnych określenie miana przeciwciał w surowicy może mieć wartość diagnostyczną ! Np. podwyższenie miana może wskazywać na aktywny proces chorobowy. Obecnie do oznaczenia miana przeciwciała stosuje się inne, nowocześniejsze metody.

SEROKONWERSJA - pojawienie się w organizmie przeciwciał skierowanych przeciwko określonemu antygenowi.

Poziom przeciwciał

Zmiana statusu serologicznego osoby z ujemnego do dodatniego.

zakażenie

Typowe dla zakażeń HIV, HBV. Poziom detekcji

- - - Pacjent seronegatywny

+ + + + Pacjent seropozytywny

czas

TEST HAMOWANIA HEMAGLUTYNACJI Białka niektórych wirusów maj ą  zdolność do zlepiania erytrocytów. Niektóre hemaglutyniny wirusowe • hemaglutynina wirusa grypy • hemaglutynina wirusa odry, świnki i różyczki

erytrocyty

wirusy

aglutynacja erytrocytów

Właściwość ta nie ma nic wspólnego z reakcjami serologicznymi,  jest jednak wykorzystywana w diagnostyce - w te ście hamowania hemaglutynacji.

Erytrocyty

przeciwciała neutralizują ce wirusy

wirusy

nie dochodzi do

aglutynacji erytrocytów

AGLUTYNACJA KULECZEK LATEKSOWYCH Komercyjne testy aglutynacji wykorzystuj ą  kuleczki lateksu opłaszczone antygenem lub przeciwciałami.

Test aglutynacji bezpośredniej

lateks

Wykrywa w surowicy/ plwocinie/ wymazie pacjenta obecność antygenu. Kuleczki opłaszczone są  przeciwciałami swoistymi wobec wykrywanego antygenu. Wynik pozytywny: aglutynacja Wynik negatywny: brak antygenu = brak aglutynacji

antgen

Wykrywanie czynnika reumatoidalnego w surowicy pacjenta z podejrzeniem reumatoidalnego zapalenia stawów

aglutynacja

Kuleczki lateksu opłaszczone są  przeciwciałami IgG skierowanymi przeciw czynnikowi reumatoidalnemu. brak aglutynacji

Test aglutynacji pośredniej Wykrywa w surowicy/ plwocinie/ wymazie pacjenta obecność swoistych przeciwciał. Kuleczki opłaszczone są  określonym antygenem. Wynik pozytywny: aglutynacja Wynik negatywny: brak swoistych przeciwciał = brak aglutynacji

TESTY IMMUNOFLUORESCENCYJNE 

wykorzystuj ą  przeciwcia ła znakowane barwnikami fluorescencyjnymi:

FITC TRITC

izotiocyjanian fluoresceiny, po wzbudzeniu emituje kolor zielony izotiocyjanian tetrametylorodaminy, po wzbudzeniu emituje kolor czerwony Czą steczki barwnika przyłą czone są do czą steczek immunoglobulin kowalencyjnie (poprzez grupy aminowe lizyny).

Test immunofluorescencyjny bezpośredni

bakteria

Wykrywa w surowicy/ plwocinie/ wymazie pacjenta obecność antygenu/ bakterii. Wynik pozytywny: fluorescencja obserwowana pod mikroskopem fluorescencyjnym

przeciwciała znakowane fluorescencyjnie

Wynik negatywny: brak antygenu = brak fluorescencji

CDC/Dr. William Cherry Test immunoflurescencyjny. Bakterie Legionella pneumophila

TESTY IMMUNOFLUORESCENCYJNE Test immunofluorescencyjny pośredni Wykrywa w surowicy/ plwocinie/ wymazie pacjenta przy pomocy znakowanych fluorescencyjnie przeciwciał immunoglobuliny, które uprzednio zwią zały się ze swoistym antygenem. Charakteryzują się większą czułością . Wynik pozytywny: fluorescencja obserwowana pod mikroskopem fluorescencyjnym Wynik negatywny: brak przeciwciał = brak fluorescencji Wykrywanie autoprzeciwciał przeciwj ą drowych

Diagnostyka kiły

(układowe schorzenia autoimmunizacyjne)

T. pallidum

Skrawek tkanki

Dodajemy surowicę pacjenta Przeciwciała pacjenta

Przeciwciała pacjenta

Dodajemy przeciwciała znakowane fluorescencyjnie przepłukujemy

Jeśli pacjent był/jest zakażony kiła, obserwuje się świecenie kr ętków

Kr ętek kiły

www.primer.ru/std/gallery_std/ treponema.htm

ANA test

Ją dro komórkowe https://courses.stu.qmul.ac.uk/smd/kb/pathology /funmedpics/pathtes2.htm

TESTY IMMUNOENZYMATYCZNE wykorzystuj ą  reakcje enzymatyczne do uwidocznienia reakcji immunologicznej. Czą steczki enzymu zwią zane są  kowalencyjnie z przeciwciałami lub z biotyną . 

Najczęściej stosowane enzymy:

• peroksydaza chrzanowa

immunoglobulina z czą steczką enzymu

• alkaliczna fosfataza

Po dodaniu do próbki substratu - chromogenu, enzym przekształca go w barwny produkt. W miejscu zwią zania się przeciwciał pojawia się kolorowy precypitat. Testy immunoenzymatyczne charakteryzują się większą czułością niż testy immunofluorescencyjne, ponieważ jedna czą steczka enzymu zwią zana z przeciwciałami może katalizować powstanie wielu czą steczek produktu.

chromogen

Najczęściej stosowane substraty:

• DAB kolorowy precypitat

• AEC • 4-chloro-1-naftol

Aby zwiększyć czułość reakcji immunoenzymatycznej można stosować przeciwciała znakowane awidyną  (białko jaja kurzego) lub streptawidyną  (białko Streptomyces griseus), które wykazuje silne powinowactwo do biotyny (witamina H). Enzymem znakuje się wówczas biotynę.





wykrywają  antygen in situ (w tkankach) - testy immunohistochemiczne wykrywają  antygen lub przeciwciała w roztworze - test ELISA

TEORIA SELEKCJI KLONALNEJ

Paul Erlich Nagroda Nobla w 1908 r.

Sir Frank Macfarlane Burnet Nagroda Nobla w 1960 r.

Komórka macierzysta Dojrzewanie limfocytów B następuje bez udziału antygenu Rearanżacje genów Dojrzałe limfocyty B wytwarzają  przeciwciała swoiste wobec jednej determinanty antygenowej

Limfocyt B, który swoiście rozpoznał antygen zaczyna się namnażać

Ekspansja klonalna -

proliferacja określonego klonu limfocytów

Kontakt z antygenem

Dojrzewanie powinowactwa przeciwciał

Komórka pamięci Plazmocyt

Otrzymywanie surowicy poliklonalnej

Otrzymywanie przeciwciał monoklonalnych

Szczepimy mysz antygenem zawierają cym 3 różne determinanty antygenowe

Antygen

Antygen

Pobieramy limfocyty B ze śledziony Fuzja komórek

Komórki szpiczaka

Pobieramy surowicę

Powstają  komórki hybrydowe zdolne do syntezy przeciwciał

Surowica zawiera mieszaninę przeciwciał skierowanych przeciwko trzem różnych determinantom antygenowym

Przeciwciała monoklonalne

TESTY CIĄŻOWE • testy immunoenzymatyczne • wykorzystują  przeciwciała monoklonalne przeciw łańcuchowi β gonadotropiny kosmówkowej (hCG) • wykrywają  poziom hCG w surowicy lub w moczu • granica czułości testów domowych wynosi około 25 mIU gonadotropiny na ml moczu

Gonadotropina kosmówkowa jest wytwarzana przez

komórki trofoblastu zanim jeszcze nastą pi implantacja zarodka. W prawidłowej ciąży poziom hCG rośnie wykładniczo (podwaja się co dwa dni) aż do 10 tygodnia ciąży. Zakres normy jest bardzo szeroki. Kontrola pozytywna Wynik testu

Próbka moczu

.

Domowy test ciążowy

Tydzie ń ciąży (OM)

Poziom hCG w surowicy [mIU/ml]

3

5 - 50

4

4 - 426

5

19 - 7,340

6

1,080 - 56,500

7-8

7,650 - 229,000

9 - 12

25,700 - 288,000

13 - 16

13,300 - 254,000

17 - 24

4,060 - 165,400

25 - 40

3,640 - 117,000

Hormon składa się z dwóch łańcuchów α i β. Łańcuch α występuje także w innych hormonach: luteinizują cym (hLH), folikulotropowym (hFSH) i tyreotropinie (hTSH).

Wynik negatywny Kilka kropli moczu

5 min

(poranny) Wynik pozytywny Kobieta jest w ci ąży

ZASADA DZIAŁANIA TESTÓW CIĄŻOWYCH W domowym teście ciążowym wykorzystuje się trzy rodzaje przeciwciał monoklonalnych: • przeciwcia ła A znakowane enzymem skierowane przeciw ludzkiej gonadotropinie - nie są  zwią zane z nitrocelulozą ; wiążą  hormon obecny w próbce moczu • przeciwcia ła B swoiste wobec gonadotropiny zwią zane z nitrocelulozą  (unieruchomione); wiążą  kompleks gonadotropina - przeciwciała A • przeciwcia ła C zwią zane z nitrocelulozą  (unieruchomione) - wiążą  wolne przeciwciała A

Przed dodaniem moczu

Z nitrocelulozą (faza stała) zwią zane są przeciwciała C. Okienko kontrolne

Z nitrocelulozą (faza stała) zwią zane są przeciwciała B. Okienko testowe

Przeciwciała A znakowane enzymem Miejsce naniesienia próbki moczu

Po dodaniu moczu zarówno wolne przeciwciała A jak i te, które zwią zały hormon będą  migrować w gór ę testu.

Slajd poziomy

DUALIZM ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ ANTYGEN

obce białka wirusy bakterie grzyby pasożyty

Limfocyt B

Organizm kr ęgowca

Limfocyt Tc

Limfocyt Th

TCR CD8

CD4

Antygen

Pobudzony limfocyt Th

cytokiny

cytokiny

Komórka prezentują ca antygen

Efekt cytotoksyczny

WŁAŚCIWOŚCI SWOISTEJ ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ • swoistość wobec antygenu • niezwykła różnorodność przeciwciał i receptorów na limfocytach T (TCR) = genetycznie uwarunkowana zmienność miejsc wiążą cych antygen Układ immunologiczny ssaka potrafi rozpoznać przynajmniej 10 9 różnych determinant antygenowych • tolerancja wobec własnych antygenów Wykształcenie mechanizmów utrzymują cych stan autotolerancji • delecja klonalna - klony autoreaktywnych limfocytów B i T ulegają  apoptozie w grasicy, szpiku kostnym, a tak że na obwodzie • anergia klonalna - klony autoreaktywnych limfocytów B i T ulegają  inaktywacji • mechanizmy supresorowe • sekwestracja antygenów • sieć antyidiotypowa - układ przeciwciał antyidiotypowych regulują cy poziom odpowiedzi immunologicznej • pamięć immunologiczna Powstawanie limfocytów T i B pamięci • określony przebieg Trzy etapy: 1. Faza latencji - rozpoznanie antygenu 2. Faza aktywacji - proliferacja klonów B lub T swoistych wobec antygenu 3. Faza efektorowa - prowadzi do eliminacji antygenu

• „samoograniczenie” Odpowiedź na dany antygen podlega bardzo subtelnej regulacji i po pewnym czasie wygasa

LIMFOCYTY B i T POSIADAJĄ  NA SWOJEJ POWIERZCHNI RECEPTORY SWOIŚCIE WIĄŻĄ CE ANTYGEN Limfocyty B

Limfocyty T

• receptor BCR w skład, którego wchodzi czą steczka immunoglobuliny zakotwiczona w błonie limfocytu oraz dwóch heterodimerów Ig-α / Ig-β

• receptor zakotwiczony w b łonie limfocytu (TCR) składa się z heterodimeru - zwykle łańcucha αiβ oraz czą steczki CD3 (trimer)

mIg

Ig-

Ig-

Łańcuch

Łańcuch

Błona komórkowa

Czą steczka CD3 Heterodimery Ig- / Ig-

Niektóre limfocyty T posiadają  receptor  TCR złożony z heterodimeru łańcuchów γ  i δ (gamma i delta). Limfocyty γ δ różnią się od limfocytów α β szeregiem właściwości. Prawdopodobnie są to najbardziej pierwotne limfocyty T - pierwsze,  jakie pojawiły się w rozwoju filogenetycznym.

LIMFOCYTY B i T ROZPOZNAJĄ  ANTYGEN W RÓŻ NY SPOSÓB Różnice dotyczą  : - sposobu oddziaływania z antygenem - konieczności zaangażowania czą steczek MHC - zdolności do wią zania rozpuszczalnego antygenu - chemicznej natury antygenu - właściwości epitopu

Limfocyty B

Limfocyty T

• powstaje kompleks dwóch czą steczek: antygenu i immunoglobuliny zakotwiczonej w błonie limfocytu (BCR)

• powstaje kompleks trzech cz ą steczek: antygenu zwią zanego przez czą steczkę MHC i receptora zakotwiczonego w błonie limfocytu (TCR)

• do rozpoznania nie potrzebne są  czą steczki głównego układu zgodności tkankowej (MHC)

• do rozpoznania konieczne są  czą steczki MHC (restrykcja MHC)

• mogą  wią zać antygeny rozpuszczalne

• nie mogą  rozpoznawać antygenów rozpuszczalnych

• wiążą  białka, polisacharydy i lipidy

• rozpoznają  peptydy zwią zane przez czą steczki MHC lub lipidy zwią zane z czą steczkami CD1

• rozpoznawana jest konformacja czą steczki

WŁAŚCIWOŚCI SWOISTEJ ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ • swoistość wobec antygenu • niezwykła różnorodność przeciwciał i receptorów na limfocytach T (TCR) = genetycznie uwarunkowana zmienność miejsc wiążą cych antygen Układ immunologiczny ssaka potrafi rozpoznać przynajmniej 10 9 różnych determinant antygenowych • tolerancja wobec własnych antygenów Wykształcenie mechanizmów utrzymują cych stan autotolerancji • delecja klonalna - klony autoreaktywnych limfocytów B i T ulegają  apoptozie w grasicy, szpiku kostnym, a tak że na obwodzie • anergia klonalna - klony autoreaktywnych limfocytów B i T ulegają  inaktywacji • mechanizmy supresorowe • sekwestracja antygenów • sieć antyidiotypowa - układ przeciwciał antyidiotypowych regulują cy poziom odpowiedzi immunologicznej • pamięć immunologiczna Powstawanie limfocytów T i B pamięci • określony przebieg Trzy etapy: 1. Faza latencji - rozpoznanie antygenu 2. Faza aktywacji - proliferacja klonów B lub T swoistych wobec antygenu 3. Faza efektorowa - prowadzi do eliminacji antygenu

• „samoograniczenie” Odpowiedź na dany antygen podlega bardzo subtelnej regulacji i po pewnym czasie wygasa

KOMÓRKI PREZENTUJĄ CE ANTYGEN Komórki wyspecjalizowane do prezentacji antygenu limfocytom T

główna funkcja fagocytoza i fragmentacja antygenu

• makrofagi

syntetyzują  MHC klasy II pod wpływem IFN γ  prezentacja antygenu na powierzchni komórki

• limfocyty B

prezentują  głównie antygeny rozpoznawane przez własny receptory BCR

• komórki dendrytyczne

prezentacja antygenu na powierzchni komórki

(KD)

Najbardziej profesjonalne z nich to komórki dendrytyczne.

Wiele innych komórek pobudzonych przez IFN γ  może syntetyzować czą steczki MHC klasy II i prezentować antygeny limfocytom T. Należą  do nich m. in. monocyty, neutrofile, komórki śródbłonka, enterocyty, keratynocyty, chondrocyty, astrocyty

WĘDRÓWKA KOMÓREK DENDRYTYCZNYCH NARZĄ DY NIELIMFATYCZE

KRĄŻENIE Krew: KD krwi

Chłonka naczyń limfatycznych aferentnych:

Naskórek, nabłonki, skóra właściwa:

Grasica:

komórki Langerhansa

Strefa grasiczozależna węzłów chłonnych i śledziony: KD splatają ce się

Tkanka łą czna różnych narzą dów: śródmiąższowe komórki

komórki welonowate

NARZĄ DY LIMFATYCZNE

dendrytyczne

KD rdzenia grasicy

Grudki limfatyczne węzłów chłonnych: KD grudek

Niedojrzałe komórki dendrytyczne

Dojrzałe komórki dendrytyczne

• wybitne zdolności do endocytozy zależnej od receptorów dla mannozy, FcR, CR, TLR,

• słabe zdolności endocytarne

• tutaj KD „nasycają się” antygenami

• tutaj KD „komunikują się” z limfocytami T - miejsce przylegania komórki dendrytycznej do limfocytu T nazywamy synapsą  immunologiczn ą  • w grasicy bior ą udział w negatywnej selekcji autoreaktywnych klonów limfocytów T

Limfocyty

Dojrzała komórka dendrytyczna ma na swojej powierzchni trzy typy cz ą steczek uczestnicz ą cych w prezentacji antygenu: MHC klasy I MHC klasy II CD1

www.rockefeller.edu/ pubinfo/040803.php

KOMÓRKI DENDRYTYCZNE • powstają  w szpiku • te, które wywodzą  się z linii mieloidalnej indukują  aktywację limfocytów Th1 http://www3.mdacc.tmc.edu/~semcore

• te, które wywodzą  się z linii limfoidalnej indukują  aktywację limfocytów Th2 • są  wyspecjalizowane do prezentacji antygenów, posiadają  charakterystyczne dendrytyczne wypustki • uczestniczą  w indukcji odporności komórkowej i tolerancji • znajdują  się we krwi, limfie, narzą dach limfatycznych i tkankach nielimfatycznych

Komórka dendrytyczna i limfocyty T

• na różnych etapach rozwoju charakteryzują  się odmiennymi właściwościami Właściwości dojrzałych komórek dendrytycznych • wysoki poziom czą steczek MHC klasy I i II oraz czą steczek CD1 • wysoki poziom czą steczek adhezyjnych ICAM i LFA • wysoki poziom czą steczek przekazują cych sygnał kostymulują cy (CD80, CD86) • słabe właściwości fagocytarne • niski poziom receptorów dla fragmentu Fc przeciwciał oraz białek dopełniacza

Komórki dendrytyczne - Dyrygenci

Limfocyty - Muzycy

Limfocyty T CD4

Limfocyty T CD8

Limfocyty B Komórki NK

Komórki NKT

www.rockefeller.edu/ pubinfo/040803.php

CZĄ STECZKI GŁÓWNEGO UK ŁADU ZGODNOŚCI TKANKOWEJ Geny kodują ce łańcuchy wchodzą ce w skład czą steczek MHC znajdują się na chromosomie 6. Są to jedne z najbardziej polimorficznych genów ludzkich.

Klasa II

DP

DQ

Klasa III

Klasa I

DR  

Prezentacja egzogennych antygenów poprzez  cz ąsteczki MHC klasy II 

B  Aktywność biał ek  dopeł niacza: C2, C4, B Cytokiny: TNFα, TNFβ

C

A

Prezentacja endogennych antygenów poprzez  cz ąsteczki MHC klasy I 

Biał ko TAP1, TAP2

Budowa czą steczek MHC klasy II Łańcuch

Budowa czą steczek MHC klasy I

Łańcuch

2

Łańcuch

1

Miejsce wią zania peptdu

2

3

-2 mikro globulina 3 3

2

Błona komórkowa

• obecne są na powierzchni wyspecjalizowanych komórek prezentują cych antygen

• występują  na powierzchni wszystkich komórek ją drzastych

• mogą być syntetyzowane przez inne komórki pod wpływem interferonu gamma (IFN γ )

• wiążą  antygeny endogenne

• wiążą antygeny egzogenne

RECEPTORY TCR MAJĄ  STOSUNKOWO NISKIE POWINOWACTWO DO CZĄ STECZEK MHC Słabe wią zanie

Silne wią zanie

Ponieważ receptory TCR wiążą  się z czą steczkami MHC zawierają cymi peptydy stosunkowo słabo, dlatego oddziaływanie limfocytów T z komórkami prezentują cymi antygen wspomagane jest przez dodatkowe cz ą steczki: • czą steczki adhezji komórkowej • koreceptory : CD4 i CD8

Limfocyt Th pomocniczy Th

Komórka prezentują ca antygen

Limfocyt Tc

Komórka docelowa

MITOGENY I SUPERANTYGENY ZDOLNE S Ą  DO POLIKLONALNEJ AKTYWACJI LIMFOCYTÓW Antygeny, które swoiście wiążą  się z receptorami BCR i TCR aktywują  jedynie niewielką  część populacji - około 0,01 - 0,1 % klonów limfocytów B lub T. Niektóre substancje - mitogeny - zdolne są  jednak do poliklonalnej aktywacji limfocytów. Do mitogenów należą : • niektóre lektyny

Lektyna

- białka pochodzenia roślinnego

Limfocyty ulegają ce aktywacji

Mitogen szkar łatki

- wiążą się z resztami cukrowymi glikoproteidów obecnych powierzchni limfocytów - powodują do zlepiania się komórek, co często prowadzi do ich aktywacji

B + T

Konkawalina A

T

Fitohemaglutynia

T

na

• LPS, lipopolisacharyd bakterii Gram-ujemnych • superantygeny wytwarzane przez bakterie i wirusy - najlepiej poznane są  egzotoksyny wytwarzane przez paciorkowce oraz enterotoksyny gronkowce - wiążą się nieswoiście z kompleksem TCR - czą steczka MHC klasy II - prowadzą do aktywacji nawet 20% populacji limfocytów T

Komórka prezentują ca antygen

MHC klasy II

antygen superantygen

V TCR

Superantygeny bior ą udział w patogenezie wielu chorób m.in.: • zespół wstrzą su septycznego • stwardnienie rozsiane

Limfocyt T

• łuszczyca • gruźlica • AIDS • wścieklizna

POPULACJE LIMFOCYTÓW T Wśród limfocytów T można wyróżnić kilka populacji różnią cych się: • budową  receptora TCR (limfocyty αβ i limfocyty γδ ) • obecnością  lub brakiem na powierzchni określonych czą steczek np. CD4, CD8 • funkcją  • profilem wydzielniczym (wydzielają  odmienne cytokiny)

Czą steczki CD

(cluster of differatation)

- markery różnicowania - czą steczki obecne na powierzchni różnych komórek. Opisano ich już prawie 250, pełnią przeróżne funkcje.

Limfocyty T pomocnicze, Th

• wspomagają  odpowiedź humoralną  i komórkową  poprzez wydzielanie odpowiednich cytokin oraz „osobisty kontakt” • mają  CD4 i rozpoznają  antygen z udziałem czą steczek MHC klasy II • dzielą  się na dwa zasadnicze typy w zależności od profilu wydzielanych cytokin Th1 wspomagają  odpowiedź komórkową  Th2 wspomagają  odpowiedź humoralną 

Ying-Yang układu immunologicznego

Limfocyty T supresorowe, Ts

• pełnią  funkcje regulatorowe i supresorowe • utrzymują  stan autotolerancji - hamują  aktywność autoreaktywnych klonów limfocytów T • uczestniczą  w utrzymywaniu tolerancji na antygeny podane doustnie tolerancja pokarmowa ! Są pewne wą tpliwości, czy limfocyty regulatorowe istnieją jako odr ębna populacja

POPULACJE LIMFOCYTÓW T Limfocyty T cytotoksyczne, Tc

• są  zdolne do efektu cytotoksycznego • zabijają  zakażone komórki i komórki nowotworowe - indukują  apoptozę 

przy pomocy perforyn, granzymów

przy udziale czą steczek z nadrodziny TNF, które wiążą  się receptorami na powierzchni komórek docelowych 

• stanowią  bardzo różnorodną  populację limfocytów 

limfocyty CD8, które rozpoznają  antygen z udziałem czą steczek MHC klasy I



limfocyty CD4, które rozpoznają  antygen z udziałem czą steczek MHC klasy II (Th1)



limfocyty NKT



komórki NK

MECHANIZM REAKCJI CYTOTOKSYCZNEJ

Oddziaływanie z komórką  docelową  prowadzi w komórce limfocytu CTL do wzrostu poziomu jonów Ca++ . To, z kolei, indukuje uwolnienie zawartości ziaren cytolitycznych limfocytów CTL na zewną trz.

Perforyny zawarte w ziarnach cytolitycznych limfocytów cytotoksycznych tworzą  pory w błonie komórki docelowej.

Ją dro komórkowe

Monomery perforyny

Ziarno cytolityczne

CTL

Kanał w błonie

Polimeryzacja perforyny

Komórka docelowa

LIMFOCYTY CYTOTOKSYCZNE ZMUSZAJĄ  ZAKAŻONE LUB NOWOTWOROWE KOMÓRKI DO APOPTOZY Granzymy - proteazy oraz inne enzymy zawarte w ziarnach cytolitycznych limfocytów cytotoksycznych indukuj ą  programowan ą śmier ć komórki docelowej . Niektóre granzymy inicjuj ą  w komórce docelowej aktywacj ę kaskady kaspaz prowadzą cą  do apoptozy. Inne trawi ą  białka chromatyny. Limfocyty CTL indukują  także apoptozę poprzez odziaływanie białek FasL - Fas

EGZOCYTOZA

SZLAK Fas

Granzymy Limfocyt CTL

Komórka docelowa

Kanał perforynowy

Kaspaza inicjatorowa

Granzymy KASKADA KASPAZ

APOPTOZA

Domena śmierci białka Fas

APOPTOZA Jednym z symptomów apoptozy w komórkach jest fragmentacja DNA. Można ją  zaobserwować w komórce docelowej już po 5 min. od momentu uwolnienia zawartości ziaren cytolitycznych przez limfocyt CTL.

M - molekularny wzorzec

masowy 1- Kontrola,

DNA niezdregradowany 2- DNA komórki apoptotycznej,

widoczna fragmentacja DNA

Zhu YG et al. 2004  Acta Pharmacol Sin 25: 1606

DZIEWICZE LIMFOCYTY Tc SĄ  CYTOTOKSYCZNE DOPIERO PO AKTYWACJI Dziewicze limfocyty Tc nie mają  zdolności do zabijania komórek nowotworowych lub komórek zakażonych wirusem. Właściwości cytotoksyczne nabywaj ą  dopiero po pobudzeniu przez limfocyty Th. Istotną  rolę w aktywacji limfocytów Tc odgrywa inteleukina 2 (IL-2).

Czą steczka MHC klasy II + antygen

APC

Limfocyt Th1

Sygnał kostymulują cy

Limfocyt Th1

Limfocyt Th1

Czą steczka MHC klasy I + antygen Aktywacja

Proliferacja Różnicowanie

Komórka docelowa Sygnał kostymulują cy Prekursorowy limfocyt cytotoksyczny

Pobudzony prekursorowy limfocyt cytotoksyczny

Limfocyt cytotoksyczny CTL

CYTOTOKSYCZNE LIMFOCYTY PAMIĘCI  NIE WYMAGAJĄ  POMOCY LIMFOCYTÓW Th Dziewiczy prekursorowy limfocyt cytotoksyczny

limfocyt cytotoksyczny pamięci

Limfocyt Th1

Komórka dendrytyczna zakażona wirusem

Pobudzony prekursorowy limfocyt cytotoksyczny

Pobudzony limfocyt cytotoksyczny pamięci

Limfocyt Th1

Limfocyt cytotoksyczny CTL

Limfocyt cytotoksyczny CTL pamięci

AKTYWNOŚĆ CYTOTOKSYCZNA ZALEŻ NA OD PRZECIWCIAŁ Niektóre komórki wykazują  zdolności cytotoksyczne dzi ęki obecnym na swojej powierzchni receptorów dla fragmentu Fc przeciwciał FcR. Są  one zdolne do niszczenia komórek docelowych opłaszczonych przeciwciałami. Zjawisko to określa się mianem cytotoksyczności zależnej od przeciwciał (ADCC). Aktywność cytotoksyczną  zależną  od przeciwciał wykazują : limfocyty NK, monocyty, makrofagi, neutrofile, eozynofile oraz trombocyty.

Niszczenie komórek docelowych zachodzi pod wp ływem wydzielanych przez komórki efektorowe • enzymów litycznych Proteazy degradują ce białka cytozolowe, enzymy degradują ce kwasy nukleinowe

•granzymów (granule-associated enzymes) Proteazy serynowe, które aktywują składniki ziaren cytolitycznych oraz uaktywniają kaspazy (enzymy uczestniczą ce w apoptozie) lub trawią białka histonowe

• perforyn Glikoproteidy tworzą ce pory w błonie komórki docelowej. (Analogia do białka C9 dopełniacza)

• TNF Czynnik martwicy nowotworu indukuje apoptozę komórki docelowej poprzez szlak Fas / Fas ligand

AKTYWNOŚĆ CYTOTOKSYCZNA ZALEŻ NA OD PRZECIWCIAŁ Enzymy lityczne, perforyny i granzmymy obecne w ziarnach cytolitycznych uwalniane są  pod wpływem zwią zania się błonowego receptora FcR z przeciwciałami. Na powierzchni komórki efektorowej obecne są receptory dla Fc przeciwciał, które wiążą  immunoglobuliny opłaszczają ce komórki docelowe.

Receptor FcR

Przeciwciało Antygen

Obecne na powierzchni komórki docelowej antygeny rozpoznawane są  przez swoiste przeciwciała.

Przeciwciała uczestniczą ce w ADCC: IgG1, IgG3, IgE

Receptory uczestnicz ą ce w ADCC: Fc RI , CD64 obecna na powierzchni makrofagów i monocytów

Fc RIIIA na komórkach NK Fc RII na makrofagach, eozynofilach, trombocytach

Kompleks receptora Fcγ RIII i immunoglobuliny G (Fcγ RIII - czą steczka CD16 występują ca na powierzchni komórek NK ). Radaev i Sun.Mol Immunol . 38:1073-83, 2002.

AKTYWNOŚĆ CYTOTOKSYCZNA ZALEŻ NA OD PRZECIWCIAŁ

Przy udziale przeciwciał komórki NK zabijają komórki organizmu zakażone wirusem oraz komórki nowotworowe.

Makrofagi, monocyty i neutrofile wykazują  cytotoksyczność w stosunku do erytrocytów oraz komórek nowotworowych.

TNF

Granzymy

Perforyny

Enzymy lityczne

Komórka docelowa

Eozynofile i trombocyty dzięki cytotoksyczności zależnej od przeciwciał współuczestniczą w niszczeniu niszczenia robaków pasożytniczych oraz ich larw

KOMÓRKI KOMUNIKUJ Ą  SIĘ ZA POŚREDNICTWEM CYTOKIN • cytokiny to niskoczą steczkowe glikoproteidy • działają  zwykle w stężeniu pikomolowym (10-12 M) • wydzielane są  przez różne komórki, na ogół pod wpływem jakiegoś bodźca (komórki są pobudzone) • stanowią  bardzo różnorodną  grupę czą steczek. Obecnie wyróżnia się wśród nich:

chemokiny, interleukiny, interferony oraz hematopoetyny. Historycznie rzecz bior ąc  , dawniej wyróżniano jeszcze limfokiny - cytokiny wydzielane przez limfocyty oraz monokiny - cytokiny wydzielane przez makrofagi. Nazw tych się obecnie nie stosuje, ponieważ okazały się mylą ce - wspomniane limfokiny i monokiny są wydzielane także przez inne typy komórek.

INTERLEUKINY

CHEMOKINY

CYTOKINY

INTERFERONY

HEMATOPOETYNY

• działają  tylko na te komórki, które na swojej powierzchni zawierają  receptory dla określonej cytokiny 





Komórki mogą posiadać kilka typów receptorów dla określonej cytokiny różnią cych się powinowactwem. Np. istnieją aż trzy rodzaje receptorów dla IL-2; IL-2R o najwyższym powinowactwie występuje niemal jedynie na pobudzonych limfocytach B i T Synteza receptorów może być regulowana poprzez różne bodźce docierają ce do komórki, w tym również przez same cytokiny W osoczu mogą się także znajdować uwolnione przez niektóre komórki rozpuszczalne receptory, które wiążą nadmiar cytokin. Np. sIL-2R

WŁAŚCIWOŚCI CYTOKIN

Działanie cytokiny prowadzi zwykle do zmiany ekspresji genów w komórce

Komórki wytwarzają  wiele cytokin o podobnym działaniu - redundacja

IL-2 IL-4

Proliferacja

IL-5 Pobudzony Limfocyt Th2

Limfocyt B

Ta sama cytokina może oddziaływać na różne typy komórek - efekt plejotropowy

Proliferacja Limfocyt Th2

Wytwarzanie IL-4 i IL-5

Wzmaga fagocytozę

IFN

Stymuluje syntezę czą steczek MHC klasy II, FcR Makrofag

Stymuluje aktywność przeciwbakteryjną 

Różnicowanie Synteza przeciwciał Limfocyt B

CYTOKINY MOGĄ ODDDZIAŁYWAĆ ZARÓWNO  NA POBLISKIE KOMÓRKI JAK I TE, ZLOKALIZOWANE W ODLEG ŁYCH NARZĄ DACH

Działanie autokrynne Czą steczki cytokiny stymulują  aktywność „własnej” komórki

Np. IL-2 wytwarzana przez pobudzone limfocyty Th, stymuluje je do proliferacji.

receptor  cytokina

najczęściej;

Działanie parakrynne Czą steczki cytokiny stymuluj ą  aktywność pobliskich komórek

cytokina Np. IL-2 wytwarzana przez limfocyty Th, stymuluje proliferację limfocytów T cytotoksycznych CD8 oraz komórek NK.

Działanie endokrynne Czą steczki cytokiny stymulują  aktywność komórek znajdują cych się w innych narzą dach.

naczynie krwionośnie

Np. IL-1 pobudza komórki podwzgórza do uwalniania kortykoliberyny (CRH).

niewielkie ilości cytokiny są  potrzebne do osią gnięcia optymalnego stężenia

FUNKCJE CYTOKIN • uczestnicz ą  w nieswoistej odpowiedzi wrodzonej indukowanej przez makrofagi, które zetkn ęły się z czynnikiem zakaźnym • regulują  procesy dojrzewania, proliferacji i stymulacji aktywno ści limfocytów indukowane po rozpoznaniu przez limfocyty T swoistego antygenu • regulują  przebieg reakcji zapalnej , w której uczestniczą  komórki odpowiedzi nieswoistej pobudzone przez limfocyty T po rozpoznaniu swoistego antygenu • regulują  wzrost i różnicowanie się niedojrzałych leukocytów

W pewnym uproszczeniu - wśród cytokin można wyróżnić te, które działają  prozapalnie i te, które działają  przeciwzapalnie

CYTOKINY PROZAPALNE IL-1 TNF IL-6

CYTOKINY PRZECIWZAPALNE

endogenne pirogeny WYWOŁUJĄ  GORĄ CZKĘ

IL-4 IL-10

IL-2

IL-13

IL-8

TGF

IL-12 IL-18 IFN

WŁAŚCIWOŚCI CYTOKIN Cytokiny mogą  wpływać na działanie innych cytokin Synergizm - kiedy działanie jednej cytokiny wzmacnia efekty działania drugiej

IL-4 Przełą czanie klas przeciwciał - synteza IgE

+ Pobudzony Limfocyt Th2

IL-5 Limfocyt B

Antagonizm - działanie jednej cytokiny hamuje efekt działania drugiej

Pobudzony Limfocyt Th2

IL-4 Limfocyt B

IFN Pobudzony Limfocyt Th1

IFN blokuje proces przełą czania klas w kierunku IgE

indukowany przez IL-4

Cytokiny mogą  wpływać na ekspresję genów kodują cych inne cytokiny W ten sposób powstają kaskady sprzeżeń zwrotnich zarówno dodatnich jak i ujemnych.

IL-12

IFN Pobudzony Limfocyt Th1

Makrofag

Pobudzony Limfocyt Th1

CO TO JEST SEPSA? Fakt, 24 lutego 2004 r.

Sepsa nie jest chorobą  zakaźną ! Jest to ugólniona reakcja zapalna, jaka może rozwinąć się na skutek zakażenia lub rozległego uszkodzenia organizmu .

• W ponad 30% przypadków nie udaje się potwierdzić (zidentyfikować) badaniem bakteriologicznym rodzaju zakażenia • Czynnikami ryzyka są uprzednie zabiegi operacyjne, wiek, wstrzą s, oparzenie, uraz, uprzednie leczenie sterydami, lekami immunosupresyjnymi, oparzenie, współistnieją ce choroby przewlekłe • Wiele osób, których śmier ć przypisuje się komplikacjom zwią zanym z zabiegiem operacyjnym, urazem, chorobami nowotworowymi bą dź innymi chorobami przewlekłymi faktycznie umiera wskutek sepsy • 10-14% pacjentów oddziałów intensywnej terapii ma rozpoznaną ciężką sepsę (sepsa przebiegają ca z objawami niewydolności narzą dowej ) • Sepsa może wystą pić u osób w każdym wieku, zarówno zdrowych jak i cierpią cych wcześniej na inne choroby • Co roku z powodu ciężkiej sepsy na świecie umiera ok. 750 tys. ludzi (powyżej 1400 osób dziennie). Polska nie dysponuje zestawieniem zachorowalności i śmiertelności w rozpoznanej ciężkiej sepsie • Ilość przypadków ciężkiej sepsy zwiększa się corocznie z powodu starzenia się społeczeństwa, narastają cej oporności bakterii na antybiotyki oraz inwazyjnych metod leczenia http://www.sepsa.pl/

SEPSA W 1992 r. wprowadzono termin uogólnionego stanu zapalnego (SIRS) jako czynnika odpowiedzialnego za rozwój sepsy przy jednoczesnej potwierdzonej obecności czynnika infekcyjnego. Sepsa jest procesem dynamicznym, w niektórych przypadkach może prowadzić do postępują cej niewydolności wielu narzą dów, wstrzą su i śmierci.

Zakażenie

Ogólnoustrojowa SEPSA reakcja zapalna

uraz

oparzenie



Zespół ogólnoustojowej reakcji zapalnej (SIRS) -

reakcja organizmu na różne czynniki kliniczne manifestują ce się wystą pieniem 2 lub więcej z następują cych objawów: 1. Temperatura > 38°C lub < 36°C 2. Tętno > 90/min 3. Częstość oddechów > 20/min lub paCO2 < 32 mmHg 4. Leukocytoza > 12 000 mm 3 lub < 4 000 mm 3 lub > 10% postaci niedojrzałych 

Sepsa - ogólnoustojowa reakcja organizmu na zakażenie, czyli SIRS + objawy zakażenia



Ciężka sepsa - sepsa z objawami niewydolności narzą dów, hipoperfuzji tkanek lub z hipotensją 



Wstrzą s septyczny - forma ciężkiej sepsy, w której hipotensja utrzymuje się mimo właściwego

wypełnienia łożyska naczyniowego, a utrzymanie prawidłowych wartości ciśnienia wymaga podawania leków inotropowych lub obkurczają cych naczynia. W przypadku, gdy doszło do niewydolności narzą dów (zespół niewydolności wielonarzą dowej), pomimo podjętego leczenia, szanse pacjenta na przeżycie są niewielkie - śmiertelność wynosi około 70%

SEPSA JEST WYNIKIEM UTRATY HOMEOSTAZY Sepsa rozwija się w wyniku zaburzeń regulacji odpowiedzi zapalnej, procesów krzepnięcia oraz fibrynolizy.

ZABURZENIA PROCESÓW KRZEPNIĘCIA REAKCJA ZAPALNA

SEPSA ZABURZENIA PROCESU FIBRYNOLIZY

Czynnikiem inicjują cym procesy prowadz ą ce do sepsy jest uwolnienie nadmiernej ilości cytokin prozapalnych: TNF α oraz IL-1 np. w odpowiedzi na pojawienie się we krwi LPS.

LPS

TNF Niskie stężenie (~ 10-9 M)

Aktywacja neutrofilów

IL-1 Podwyższone stężenie

Wysokie stężenie

Pobudzenie komórek ośrodka termoregulacji w podwzgórzu

  zka Gor ąc Pobudzenie komórek śródbłonka drobnych naczyń krwionośnych

IL-6, IL-8

(< 10-7 M)

Obniżenie kurczliwości mięśnia sercowego Spadek ciśnienia krwi

Tworzenie się mikrozakrzepów

Synteza białek ostrej fazy w wą trobie Hipoglikemia

MIEJSCOWA REAKCJA ZAPALNA

OSTRA FAZA

WSTRZĄS SEPTYCZNY

Główną  rolę w inicjowaniu krzepnięcia krwi odgrywa czynnik tkankowy Czynnik tkankowy = Czynnik III - Tromboplastyna tkankowa

Czynnik tkankowy (TF, tissue factor,) jest glikoproteidem zakotwiczonym w b łonie komórkowej. Podlega ekspresji na powierzchni komórek znajdują cych poza obr ębem naczyń krwionośnych, a także komórek tworzą cych ścianę naczyń. W normalnych warunkach nie wyst ępuje na powierzchni komórek śródbłonka oraz monocytów. Ekspresję TF na powierzchni tych komórek indukują  jednak cytokiny: TNFα, IL-1 oraz pośrednio aktywacja układu dopełniacza.

Czynnik tkankowy należy do nadrodziny cytokinowych receptorów klasy II (do tej rodziny należą receptory dla interferonów oraz IL-10).

Czynnik tkankowy wiąże obecny w osoczu czynnik VII. Niektóre czą steczki TF wiążą  aktywną  formę czynnika VIIa. Ten kompleks katalizuje uaktywnienie innych kompleksów TF-VII.

Kompleks TF-czynnik VIIa przekształca nieaktywny czynnik Stuarta (czynnik X) w aktywny czynnik Xa. Może także uaktywniać czynnik Christmasa (czynnik IX) w aktywny czynnik IXa.

Xa Protrombina

TROMBINA

Amplifikacja procesu krzepnięcia następuje dzięki kaskadowym reakcjom proteolitycznym W wyniku reakcji kompleksu TF-VIIa z czynnikiem X powstaje stosunkowo niewiele aktywnego czynnika Xa. Powstała trombina aktywuje czynnik XIII stabilizuj ą cy skrzep, a także czynniki, które zapewnią  dalszy odpowiedni poziom syntezy trombiny. Są  to czynniki V oraz czynnik VIII i czynnik XI .

Czynnik VIIIa i czynnik IXa tworzą  kompleks tenazy, który przekształca czynnik X w aktywny czynnik Xa

TENAZA

VIIIa IXa

X Xa

Uaktywniony czynnik V tworzy z czynnikiem Xa kompleks zwany protrombinaz ą , który katalizuje dalszą  przemianę protrombiny w trombinę.

PROTROMBINAZA Va

Xa

Protrombina

TROMBINA

Proces krzepnięcia krwi hamowany jest przez czynniki kr ążą ce w osoczu bą dź obecne na powierzchni komórek. Naturalnymi antykoagulantami kr ążą cymi w osoczu są :

• inhibitor szlaku czynnika tkankowego (TFPI), który hamuje działanie kompleksu czynnika tkankowego oraz czynnika VIIa obecny w osoczu w postaci zwi ą zanej z liproteiną  oraz na powierzchni komórek śródbłonka; wiąże się z uaktywnionym czynnikiem Xa oraz kompleksem TF- VIIa

• antytrombina (AT) wiąże się z czynnikami XIa, IXa, Xa,, kompleksem TF- VIIa i protrombinazą hamują c ich działanie, należy do rodziny serpin (inhibitorów proteaz serynowych)

• Białko C i białko S inaktywuje trombin ę Białko C występuje w osoczu w postaci zymogenu. Zostaje uaktywnione po zwią zaniu się z receptorem EPCR obecnym na powierzchni komórek śródbłonka. Komórki śródbłonka posiadają  na swojej powierzchni także trombomudulinę, białko, które wiąże trombinę. Kompleks trombina -trombomodulina uaktywnia białko C, które dysocjuje i wiąże się z białkiem S (witronektyna). Białko C przy udziale białka S trawi czynnik VIIIa oraz czynnik Va hamują c w ten sposób powstawanie kompleksu tenazy oraz protrombinazy i, co za tym idzie, przekształcanie protrombiny w trombinę.

Powstają cy skrzep podlega degradacji na skutek działania układu fibrynolitycznego Fibrynogen, monomery fibryny oraz fibryna rozszczepiane są  przez plazminę. Enzym występuje w osoczu w postaci nieaktywnej - plazminogenu. Plazminogen przekształcany jest w plazminę pod wpływem aktywatora plazminogenu. Tkankowy aktywator plazminogenu (tPA)

tPA Aktywację plazminogenu hamuje inhibitor aktywatora plazminogenu PAI-1 Plazminogen

PLAZMINA

W sepsie dochodzi do zaburzenia uk ładu antykoagulacyjnego i fibrynolitycznego • TNFα, IL-1 indukują  ekspresj ę czynnika tkankowego na monocytach oraz komórkach śródbłonka  może dojść do zainicjowania procesów krzepnięcia • wydzielana przez pobudzone neutrofile elastaza degraduje antytrombinę; niezdegradowane czą steczki wiążą  się z czynnikami krzepnięcia  poziom antytrombiny w osoczu jest obni żony • cytokiny prozapalne TNFα, IL-1 obniżają  poziom ekspresji trombomoduliny na powierzchni śródbłonka  nie dochodzi do aktywacji bialka C • w wyniku działania IL-6 dochodzi do wzmożonej syntezy białek ostrej fazy w tym białek dopełniacza  bialko S zostaje zwią zane w dużej mierze przez C4bBP - białko wiążą ce C4b • TNFα, IL-1 obniżają  poziom tkankowego aktywatora plazminogenu 

nie dochodzi do wytwarzania plazminy

• TNFα, IL-1 indukują  wzmożona syntezę inhibitora tkankowego aktywatora plazminogenu PAI-1 (jest to białko ostrej fazy)  nie dochodzi do wytwarzania plazminy

Wstrzą s septyczny Mechanizm patogenezy

LPS

Monocyty

Bakterie we krwi

Reakcja zapalna

Aktywacja układu dopełniacza Neutrofile

Wydzielanie cytokin TNF, IL-1, IL-6, IL-8 Bezpośrednie uszkodzenie komórek

Aktywacja układu krzepni ęcia Bradykinina Kininy

Czynnik tkankowy

Aktywacja komórek śródbłonka Komórki śródbłonka naczyń krwionośnych

Trombomodulina Endotelina NO

Tkankowy aktywator  plazminogenu Inhibitor tkankowego aktywatora plazminogenu

Działanie wazoaktywne Niedokrwienie

Zaburzenie fibrynolizy

Skrzep powstaje w wyniku przekształcenia fibrynogenu w fibrynę Fibrynogen, rozpuszczalne białko o masie 340 kDa obecne w osoczu krwi przekształcane jest w nierozpuszczalną  fibrynę. Reakcję tę katalizują  trombina oraz uaktywniony czynnik XIII

FIBRYNOGEN TROMBINA

Monomery fibryny

Polimer fibryny Czynnik XIIIa Fibryna

Trombina występuje w osoczu w postaci nieaktywnej protrombiny. Uaktywnienie tego enzymu zwią zane zane jest kaskadą  reakcji enzymatycznych enzymatycznych zachodzą cych cych w osoczu krwi, w których uczestnicz ą  czynniki krzepnięcia. Niemal wszystkie czynniki krzepni ęcia są  proteazami serynowymi. Wyją tkiem tkiem jest czynnik VII, który nie jest enzymem oraz czynnik XIII - czynnik stabilizują cy cy skrzep - który jest transglutaminaz ą .

ODPOWIEDŹ PIERWOTNA I WTÓRNA Na ponowne zetknięcie się z tym samym antygenem układ immunologiczny reaguje szybciej i z wi ększą  efektywnością . Zjawisko to zostało wykorzystane w szczepieniach profilaktycznych.

Odpowiedź wtórna

Odpowiedź pierwotna • rozwija się stosunkowo wolno 5-10 dni po zetknięciu się z antygenem (długa faza latencji)

• rozwija się szybko dzięki komórkom pamięci 1-3 dni po zetknięciu się z antygenem (krótka faza latencji

• niskie miano swoistych przeciwciał

• wysokie miano swoistych przeciwciał

• przeważają  przeciwciała IgM

• przeważają  przeciwciała IgG, w niektórych przypadkach IgA lub IgE

• niska swoistość - relatywnie niskie powinowactwo do antygenu

• wysoka swoistość - wysokie powinowactwo do antygenu następuje tzw. „dojrzewanie powinowactwa”

• względnie duża dawka antygenu

• względnie mała dawka antygenu

Odpowied ź pierwotna

Odpowied ź wtórna

Poziom swoistych przeciwciał

Poziom przeciwciał przeciwciał

Poziom swoistych przeciwciał

dni

dni

F. Boyd F. Basic Medical Microbiology 1995

Pierwszy kontakt z antygenem

Ponowny kontakt z antygenem

CO WCHODZI W SK ŁAD SZCZEPIONKI?

SK ŁADNIKI SZCZEPIONKI

SK ŁADNIKI SWOISTE - zabite drobnoustroje - żywe drobnoustroje pozbawione właściwości chorobotwórczych - wyizolowane fragmenty drobnoustrojów - unieszkodliwione toksyny

ADIUWANTY Substancje wzmagają ce ce odpowied ź immunologiczn ą  na składnik swoisty

SUBSTANCJE KONSERWUJĄCE - tiomersal (zwią  (zwią zki zki rtę rtęci) - fenol

- wodorotlenek glinu - fosforan glinu lub wapnia - adiuwant Freunda ą tki (pr ą  tki bydlęce i olej prafilnowy, nie stosowany u ludzi)

Szczepionki poliwalentne

zawierają  kilka serotypów danego drobnoustroju np. szczepionka przeciw porażeniu dziecięcemu (chorobie HeinegoMedina) zawiera trzy serotypy wirusa polio

Szczepionkii monowalentne Szczepionk

zawierają  jeden serotyp danego drobnoustroju

W JAKI SPOSÓB PODAJE SIĘ SZCZEPIONKI?

• doustnie - atenuowana przeciw polio • śródskórnie - przeciw gruźlicy i przeciw ospie • podskórnie • domięśniowo -

Nie wolno zapomnieć o grzechotkach !

Szczepionek nigdy nie podaje się dożylnie !

Pomiędzy pierwszą  dawką  a dawkami przypominają cymi musi upłynąć określony odstęp czasu (nie należy go skracać ani wydłużać, jest dobrany optymalnie) • między podaniem dwóch szczepionek zawierają cych zabite drobnoustroje min. 2 tygodnie • między podaniem dwóch szczepionek, z których jedna zawiera zabite drobnoustroje - min. 4 tygodnie • między podaniem dwóch szczepionek zawierają cych żywe drobnoustroje min. 6 tygodnie

SZCZEPIONKI INAKTYWOWANE • zawierają  martwe drobnoustroje • inaktywacja zarazków nast ępuje w wyniku działania formaldehydem • zalety: nie następuje rewersja do form wirulentnych • wady: - wymagają  dawek przypominają cych - stymulują  jedynie odporność humoralną  (gdyż nie dochodzi do namnażania się drobnoustrojów w organizmie)

- zdarzyły się przypadki, że w niektórych partiach szczepionki drobnoustroje nie zostały całkowicie zabite - doszło do zachorowań - wywołują  rzadkie powikłania poszczepienne

Inaktywowane szczepionki bakteryjne 

szczepionka Di-Per-Te zawiera zabite formaldehydem pałeczki Bordetella pertussis

(pojedyncza dawka szczepionki zawiera do 20 mld pałeczek krztuśca) 

przeciw cholerze - martwe przecinkowce Vibrio cholerae



przeciw dżumie - martwe pałeczki Yersinia pestis

Inaktywowane szczepionki wirusowe 

przeciw poliomyelitis - inaktywowane wirusy polio (szczepionka Salka) W 1953 r. Jonas Salk opracował inaktywowaną szczepionkę przeciw polio. Jest ona stosowana do dzisiaj.

Szczepionka chroni układ nerwowy przed inwazją wirusa dzikiego. Jonas Salk 

przeciw grypie

zawiera inaktywowane formaldehydem wiriony, które zostały potraktowane deoksycholanem sodu rozszczepione wiriony (dostępne w Polsce: Vaxigrip, Fluarix, Begrivac ) 

przeciw wściekliźnie

SZCZEPIONKI ATENUOWANE • zawierają żywe drobnoustroje (wirusy lub bakterie) pozbawione w łaściwości chorobotwórczych (wirulentnych). Atenuacja (utrata wirulencji przy zachowaniu właściwości immunogennych) następuje w wyniku wielokrotnych pasaży określonego szczepu drobnoustroju, namnażanego w nietypowych dla niego warunkach. Uzyskanie odzjadliwionych szczepów wymagało niezwykłej cierpliwo ści!

• wady: - może nastą pić rewersja szczepu atenuowanego do wiruletnego - szczepionki uzyskane poprzez namna żane wirusów na zarodkach kurzych mog ą  zawierać, nawet po oczyszczeniu, antygeny jaja kurzego, co u niektórych osób może prowadzić do reakcji alergicznych - linie komórkowe, na których namnaża się wirusy mogą  być zakażone innym wirusem np. zdarzyło się, że komórki nerki małpiej, w których namnażano wirusa polio (szczepionka Sabina) były zakażone wirusem SV40

• zalety: - w wyniku szczepienia dochodzi do namnażania się drobnoustroju w organizmie symulacja naturalnego zakażenia; następuje pobudzenie odporności humoralnej i komórkowej - szczepionki atenuowane są  bardziej immunogenne, dają  trwalszą  odporność

żywa szczepionka

zabite wirusy polio

Poziom przeciwciał ochronnych po szczepieniu przeciwko wirusowi polio szczepionką  inaktywowaną  i atenuowaną . Gołą b J. Immunologia 2002

SZCZEPIONKI ATENUOWANE Atenuowane szczepionki bakteryjne 

przeciw gruźlicy - szczepionka BCG Bacille-Calmette-Guérrin

Albert Calmette i Camille Guérrin

od krowy zdechłej na gruźlicę izolują  bakterie Mycobacterium bovis. Bakterie hodują na pożywce z ziemniaka z dodatkiem żółci. Przez 13 lat, co trzy tygodnie przesiewają ten sam szczep bakterii na świeże podłoże. Po 231 pasażach pr ą tki bydlęce tracą  swoja wirulencję. W 1921 r. zaszczepione zostaje niemowlę, którego mama zmar ła na gruźlicę. Szczepionka BCG stosowana jest do dziś. Camille Guérrin

Albert Calmette

Atenuowane szczepionki wirusowe 

przeciw żółtej febrze W latach 30. XX w. Max Theiler uzyskuje atenuowany szczep wirusa żółtej febry. Wirus namnażany jest na zarodku kurzym. Szczepionka jest stosowana do dziś. Przeciwciała neutralizują ce wirusa pojawiają się już po 7 dniach od momentu szczepienia.

Max Theiler  Nagroda Nobla w 1951 r. 

przeciw odrze

nawet w przypadku wiremii, nie dochodzi do wydalania wirionów 

różyczce

nawet w przypadku wiremii, nie dochodzi do wydalania wirionów 

przeciw śwince - nagminne zapalenie przyusznic



przeciw ospie wietrznej

SZCZEPIONKI ATENUOWANE Atenuowane szczepionki wirusowe przeciw poliomyelitis - nagminne porażenie dziecięce, choroba HeinegoMedina 

Dzieci w centrum rehabilitacyjnym w Indiach. Ostra postać choroby uszkadza ośrodkowy układ nerwowy i prowadzi do porażenia wiotkiego

Pierwszą doustną szczepionkę opracował Hilary Koprowski (po prawej, był rok 1950 r.). W latach 50. zaszczepiono nią dzieci w Polsce (ponad 7 mln), Szwajcarii, Chorwacji i Zairze.

Szczepionka Sabina Sabin pracował nad uzyskaniem atenuowanego wirusa polio, który namnaża się w układzie pokarmowym, lecz nie jest zdolny do namnażania się w układzie nerwowym. Opracowana przez niego szczepionka doustna została wprowadzona w 1961 r . Jest tania (1 dawka kosztuje 8 centów USA). Chroni przed zakażeniem naturalnie występują cymi szczepami wirusa polio i stymuluje miejscową odporność we wrotach zakażenia.

Albert Sabin

Wiriony polio wydalane są z kałem. Po kilku pasażach w układzie pokarmowym człowieka mogą odzyskać właściwości chorobotwórcze i zarazić otoczenie. Przypadki paraliżu wywołanego szczepionkowym wirusem obserwuje się niezwykle rzadko: 1 przypadek na 2,5 mln dawek.

SZCZEPIONKI PODJENDOSTKOWE I ACELULARNE • stosowane są  ze względu na ryzyko zwią zane z użyciem inaktywowanych bą dź atenuowanych drobnoustrojów • zawierają  wyizolowane antygeny, najczęściej powierzchniowe, drobnoustrojów lub unieszkodliwione egzotoksyny wytwarzane przez mikroorganizmy • zalety: zmniejszone ryzyko powikłań i odczynów poszczepiennych • wady: wymagają  dawek przypominają cych Szczepionki zawierają ce wyizolowane polisacharydy otoczek bakteryjnych przeciw meningokowemu zapaleniu opon mózgowych - polisacharydy 

Neisseria meningitidis

przeciw pneumokokowemu zapaleniu płuc - polisacharydy Streptococus pneumniae 

przeciw zapaleniu opon mózgowych wywoływanemu przez Haemophilus influenzae typ b

Szczepionki zawierają ce wyizolowane antygeny 

zawiera 5 antygenów wyizolowanych z komórek Bordetella pertussis

przeciw wirusowemu zapaleniu wą troby typ B 

zawiera oczyszczony antygen wirusa HBV



Aby pobudzić odporność komórkową , polisacharydy wiąże się z białkiem nośnikowym, zwykle jest nim toksoid błoniczy lub tężcowy

przeciw krztuścowi - acelularna



przeciw grypie

zawiera oczyszone glikoproteidy wirusa grypy hemaglutynin ę i neuraminidazę (dostępne w Polsce: Influvac, Fluvirin, Isiflu  Zonale)

Niektóre szczepionki zawierają  unieszkodliwione egzotoksyny • pod wpływem formaldehydu niektóre toksyny bakteryjne trac ą  właściwości toksyczne, zachowują c jednocześnie swoje właściwości antygenowe • odzjadliwioną  toksynę nazywamy toksoidem lub anatoksyną  • wprowadzenie do organizmu stymuluje powstawanie przeciwciał neutralizują cych toksynę - antytoksyn szczepionka przeciw tężcowi - stosuje się zwykle jako szczepionkę skojarzoną  Di-Per-Te 

toksoid tężcowy, przebycie choroby nie zapewnia odporności, należy się szczepić w razie skaleczenia 

szczepionka przeciw błonicy - stosuje się jako szczepionkę skojarzoną  Di-Per-Te

SZCZEPIONKI SKOJARZONE • Zawierają  składniki przeciw kilku rodzajom drobnoustrojów zakaźnych



Di-Per-Te (DTP)

błonica + krztusiec + tężec



MMR

świnka + odra + różyczka



IPV+ DTP

inaktywowana polio + błonica + krztusiec + tężec



IPV+ DTP + Hib

inaktywowana polio + błonica + krztusiec + t ężec + H. Influenzae b



IPV+DTP+HepB+Hib

inaktywowana polio + błonica + krztusiec + t ężec + H. Influenzae b + wirus żółtaczki typu B



hepatitis A+B

wirus żółtaczki typu A + wirus żółtaczki typu B

POLSKI KALENDARZ SZCZEPIE Ń Kilka dni po urodzeniu (przed powrotem do domu ze szpitala) • przeciw gruźlicy • przeciw wirusowemu zapaleniu wą troby typu B (wzw B, żółtaczka typu B) powinno się zaszczepić dziecko po 1 dobie życia

W cią gu pierwszego roku życia • przeciw błonicy, tężcowi i krztuścowi, poliomyelitis (choroba Heinego-Medina) • dawki przypominają ce: wzw B, błonica, tężec, krztusiec, poliomyelitis • szczepienie dodatkowe: przeciw zapaleniu opon mózgowych wywoływanemu przez Haemophilus influenzae b (Hib)

W drugim roku życia • przeciw odrze - można stosować szczepionkę skojarzoną  z różyczką  i świnką , • dawki przypominają ce: wzw B, błonica, tężec, krztusiec, poliomyelitis

W wieku przedszkolnym • dawki przypominają ce: błonica, tężec, poliomyelitis, odra, gruźlica

W wieku szkolnym • przeciw różyczce • dawki przypominają ce: błonica, tężec, poliomyelitis, odra, gruźlica, wzw B

W wieku ponad-gimnazjalnym • dawki przypominają ce: błonica, tężec, gruźlica

ODCZYNY I POWIK ŁANIA POSZCZEPIENNE Odczyny poszczepienne

• zależą  od rodzaju drobnoustroju oraz sposobu przygotowania szczepionki • odczyny nieswoiste występują  najczęściej po podaniu szczepionek aktywowanych, zwykle 12 do 24 godz. po podaniu szczepionki • odczyny swoiste zwią zane są  z namnażaniem się w organizmie żywych drobnoustrojów podanych w atenuowanej szczepionce, mają  typowy przebieg w zależności od rodzaju drobnoustroju np. Powstawanie grudki, owrzodzenia i blizny po szczepieniu przeciw ospie, gruźlicy (BCG) lub tularemii - skaryfkacja • odczyny miejscowe pojawiają  się w miejscu wprowadzenia szczepionki • odczyny ogólne to: gor ąc  zka, bóle mięśni, bóle głowy, rzadziej wysypki uczuleniowe. Wywołane są  namnażaniem się atenuowanych wirusów w okolicznych węzłach chłonnych i wiremią . • Odczyny poszczepienne mogą  być wywołane także przez nieswoiste składniki szczepionki : - substancje konserwują ce - składniki podłoża, na którym przygotowana została szczepionka antygeny jaja kurzego - w przypadku stosowania szczepionek zawierają cych wirusy

namnożone na zarodkach kurzych antybiotyki stosowane w hodowlach tkankowych, z których izoluje się wirusy szczepionkowe,

nie wolno używać penicyliny )

Powikłania poszczepienne

• występują  bardzo rzadko • mogą  być spowodowane przez szereg różnych czynników: np. nieprawidłowe wykonanie szczepienia, niewłaściwe przechowywanie szczepionki, nadmierna patologiczna reakcja organizmu na prawidłowo przeprowadzone szczepienie • są  zwią zane ze swoistym składnikiem szczepionki

PRZECIWSKAZANIA DO SZCZEPIE Ń PROLFILAKTYCZNYCH • różnią  się w zależności od rodzaju szczepionki i sposobu jej przygotowania • nawet długotrwałe przeciwskazania zwią zane np. z upośledzeniem odporności nie oznaczają , że dziecka nie należy szczepić w ogóle np. dzieci będą ce nosicielami wirusa HIV, jeśli nie mają jeszcze klinicznej postaci AIDS, powinny zostać zaszczepione jak najwcześniej - zanim nastą pi immunosupresja wywołana przez HIV

Przeciwskazania krótkotrwałe

Przeciwskazania długotrwałe

• ostra choroba gor ąc  zkowa

• nadwrażliwość na składniki szczepionki

• ciąża

(która może prowadzić do wstrzą su anafilaktycznego, reakcje anafilaktyczne na owoalbuminę)

• obniżenie odporności - choroby nowotworowe, niedobory immunologiczne, terapia immunosupresyjna generalnie unika si ę ż ywych szczepionek wirusowych i  bakteryjnych

• ostra reakcja na poprzedni ą  dawkę szczepionki

ZALECANE SZCZEPIENIA NIEOBOWIĄ ZKOWE Kto się powinien szczepić przeciw grypie i dlaczego? Wskazania kliniczne i indywidualne

• przewlekle choroby (astma, cukrzyca, niewydolność układu kr ążenia, oddychania, nerek)

• stan obniżonej odporności • w podeszłym wieku (<65 lat)

Wskazania epidemiologiczne Grupy ryzyka

• pracownicy służby zdrowia, szkół, handlu, transportu, budownictwa • osoby narażone na kontakty z dużą  liczbą  ludzi bą dź pracują ce na otwartej przestrzeni

ODPORNOŚĆ GROMADNA W wyniku szczepień ochronnych rośnie nie tylko indywidualna odporność u osób szczepionych, ale także odporność zbiorowa, ponieważ następuje: 

ograniczenie rezerwuaru danego zarazka, jeśli jest nim populacja ludzka



zahamowanie kr ążenia danego zarazka w obr ębie danej populacji.

Osobnik zaszczepiony nie choruje, wi ęc nie jest źródłem zakażenia dla innych

W celu wyeliminowania chorób zakaźnych konieczne jest zaszczepienie wysokiego odsetka ludności mieszkają cej na danym terenie Malaria Krztusiec Odra Choroba Heinego-Medina Świnka Błonica Różyczka Ospa prawdziwa

80-99% 92-94% 83-94% 80-86% 75-86% ~ 85% 83-85% 80-85%

Chorobę można wyeliminować jedynie wtedy, kiedy człowiek jest jedynym rezerwuarem zakażenia

Copyright 2003 Taina Litwak. Ci, którzy znajdują się wewną trz koła, chronieni są  przed atakiem zarazków dzięki „kordonowi” ludzi szczepionych.