Parazitické organismy tvoří zhruba dvě třetiny všech živočichů jejich dlouhodobé přežití je závislé na nalezení vhodné niky - hostitele

Transkript

1 IMUNITA PROTI INFEKCI INTERAKCE PATOGENNÍHO ORGANISMU S HOSTITELEM Parazitické organismy tvoří zhruba dvě třetiny všech živočichů jejich dlouhodobé přežití je závislé na nalezení vhodné niky - hostitele Infekční onemocnění je výsledkem dlouhodobé i krátkodobé interakce patogena s hostitelem výsledkem dlouhodobého vývoje je přizpůsobení prostředí a připravenost na boj s hostitelem (patogenita) výsledkem krátkodobé interakce je virulence konkrétního kmene mikroorganismu Pro parazita není vždy nejvýhodnější svého hostitele zničit, je více možností vývoje infekčního procesu akutní lytický průběh infekce cytopatogenními viry persistentní průběh infekce necytopatogenními viry VARIABILITA PATOGENA A HOSTITELE Variabilita patogenních organismů je dána vysokou reprodukční schopností krátký generační čas vysoký počet potomstva Tato variabilita je kompenzována u vyšších obratlovců variabilitou, kterou představuje lymfocyt Primární variabilita je dána geny kódujícími TCR, BCR, MHC Sekundární variabilita je dána mutací genů kódujících další složky imunitního systému, bariéry, nespecifickou imunitu Kombinací obou typů vzniká individuální variabilita hostitele v odolnosti k onemocnění

2 INTERAKCE PATOGENNÍHO ORGANISMU S HOSTITELEM IMUNOKOMPETENCE A ODOLNOST ORGANISMU PATOGENITA A VIRULENCE MIKROORGANISMU VLIVY PROSTŘEDÍ SCHOPNOST ORGANISMU ODOLÁVAT INFEKCI ODOLNOST rezistence k dané infekci bariéry a nespecifické imunitní mechanismy (odolnost) specifická imunita VNÍMAVOST vnímavost k infekci zvyšují nedostatečná imunokompetence (i fyziologická) porušené bariéry přechodné imunosuprese infekčního i neinfekčního původu primární a sekundární imunodeficience alergické, autoimunitní a lymfoproliferativní choroby imunologická tolerance k dané infekci (antigenu) IMUNITA PROTI JEDNOTLIVÝM TYPŮ PATOGENŮ VIRY

3 INTERAKCE VIRŮ S IMUNITNÍM SYSTÉMEM Viry jsou obligátní intracelulární parazité, kteří ke své replikaci potřebují genetický a metabolický aparát buňky Patogeneze se liší podle jejich struktury (DNA, RNA, obal aj.) a faktorů virulence Podle průběhu lze odlišit tři různé typy virové infekce lytický průběh u cytopatogenních virů persistentní infekce u necytopatogenních virů transformace napadených buněk u onkogenních virů Reakce virů s imunitním systémem navázání na povrchové receptory pomnožování v buňkách imunitního systému narušení cesty prezentace antigenu inhibice regulačních a efektorových mechanismů - imunosuprese navození imunopatologického stavu REAKCE S POVRCHOVÝMI RECEPTORY BUNĚK receptor T lymfocytů CD4 - virus HIV, FIV receptor B lymfocytů CD21 - EB virus adhesivní receptor ICAM-1 - rhinoviry (acetylcholinový receptor - virus vztekliny) POMNOŽOVÁNÍ VIRŮ V BUŇKÁCH IMUNITNÍHO SYSTÉMU buňky skupina virus makrofágy paramyxoviry virus psinky, respirační syncytiální virus, virus Newcastle herpesviry virus IBR, v. Aujezskyho choroby parvoviry virus parvovirózy psů, virus kočičí panleukopenie pestiviry virus BVD-MD, virus moru prasat, virus PRRS lentiviry felinní imunodeficientní virus (FIV), BIV B lymfocyty herpesviry virus EB birnaviry virus infekční bursitidy ptáků retroviry FIV (HIV nikoliv), virus bovinní leukózy T lymfocyty paramyxoviry virus psinky, BRSV, virus Newcastle pestiviry BVD-MD, virus moru prasat herpesviry virus Markovy choroby lentiviry HIV, FIV, BIV

4 ÚNIKOVÉ MECHANISMY antigenní variabilita antigenní posun (drift) antigenní zlom (shift) antigenní mimikry rezistence k imunitním mechanismům latentní infekce imunotolerance DIVERZNÍ VIROVÉ PROTEINY skupina inhibitorů mimikry cytokinů mimikry receptorů inhibitory cytokinové oodpovědi inhibitory rozpoznání antigenu účinek inhibitoru virokiny viroreceptory inhibitory signálních cest a sekrece cytokinů inhibitory syntézy cytokinů inhibitory transkripčních fakktorů inhibitory prezentace antigenu inhibitory exprese MHC molekul IMUNOPATOLOGICKÉ PROCESY VYVOLANÉ VIRY sekundární imunodeficience napadení a likvidace buněk imunitního systému inhibice imunitních mechanismů imunologická tolerance lymfoproliferativní bujení patologické působení imunokomplexů autoimunitní choroby

5 OBRANNÉ MECHANISMY PROTI VIROVÉ INFEKCI NESPECIFICKÉ interferony (IFNα, IFNβ) NK buňky SPECIFICKÁ IMUNITA přímá cytotoxicita (Tc) efektorové působení cytokinů (IFNγ, TNFα) cytotoxicita závislá na protilátce neutralizační protilátky slizniční protilátky OCHRANA PODLE CHARAKTERU INFEKCE Generalizované infekce s předchozí virémií sérové protilátky mají většinou ochranný charakter - vzteklina Generalizovaná nebo lokální infekce bez předchozí virémie buněčná imunita působící v místě infekce IBR, BVD, (parvoviróza) velmi důležité je, zda se jedná o akutní nebo persistentní (latentní) infekci Lokální infekce na sliznici IgA protilátky zabrání šíření agens a následné infekci respirační trakt, horní cesty influenza respirační trakt, dolní cesty a plíce IgG protilátky z krve střevní trakt rotaviry, koronaviry (účinná je i laktogenní imunita) DYNAMIKA IMUNITNÍ REAKCE PŘI AKUTNÍ VIROVÉ INFEKCI 100 klinické příznaky 75 % aktivity dny po infekci 15

6 PRŮBĚH LENTIVIROVÉ INFEKCE VIRÉMIE ASYMPTOMATICKÉ ARC AIDS virus CD4 + protilátky úroveň průkaznosti měsíce Virus prasečího reprodukčního a respiračního syndromu PRRSV Malý ssrna virus, čeleď Arteriviridae Patogen reprodukčního a respiračního traktu 2 typy kmenů americký a evropský, 60% shoda v genomu, ale podobná klinika Problematická vakcinace, výrazná modulace imunitní odpovědi virem Imunitní odpověď Protilátky jsou detekovatelné od dne po infekci, sérokonverze od 14. dne. IgG dosahují maxima po dnech po infekci. Tyto protilátky jsou namířeny proti nestrukturálnímu proteinu nsp2 a nejsou spojeny s neutralizací. Od 4. týdne se objevují neutralizační protilátky proti glykoproteinu GP5. Buněčná odpověď není detekovatelná před 4. týdnem po infekci a je spojená s produkcí IFN-γ

7 Protilátky jako trojský kůň Protilátky proti nsp2, které nejsou spojeny s neutralizací slouží k tzv. antibody-dependent enhancement a slouží ke snadnější infekci makrofágů Modulace imunity virem PRRS Tlumí produkci IFN-α Zvyšuje produkci IL-10 Snižuje expresi MHC-I a MHC-II na makrofázích a dendritických buňkách velký podíl na rozvoji sekundárních bakteriálních infekcích zejména respiračního traktu Vakcinace živá vs. inaktivovaná

8 Vakcinace živá vs. inaktivovaná detekce viru v plasmě detekce viru v tkáních Vakcinace živá vs. inaktivovaná protilátky - VNT protilátky - ELISA Vakcinace živá vs. inaktivovaná buněčná odpověď IL-10 buněčná odpověď IFN-gama

9 Parvoviróza orální cesta infekce pomnožení v tonzilách hematogenní cestou (virémie) do rychle se množících buněk mízní uzliny, krypty střeva, kostní dřeň střevní forma destrukce intestinálních krypt, krvavý průjem, zvracení, dehydratace, přestup střevní mikroflóry do krve sepse srdeční forma infekce uterinní nebo brzy po narození, nekróza srdeční svaloviny s mononukleárním infiltrátem ochrana kolostrální imunitou + vakcinace štěňat Koronaviróza orální cesta infekce virus je acidorezistentní přežije v žaludku infekce horních 2/3 klků tenkého střeva zralé enterocyty bez virémie klinika: dní trvající páchnoucí mírný průjem, většinou ne krvavý ochrana laktogenní nebo lokální střevní produkcí IgA IMUNITA PROTI INTRACELULÁRNÍM BAKTERIÍM

10 CHARAKTERISTIKA INTRACELULÁRNÍCH BAKTERIÁLNÍCH INFEKCÍ Intracelulární bakterie mají tzv. ostrovy virulence geny odpovídající za patogenitu Podle míry závislosti na buňce rozeznáváme fakultativně intracelulární (Salmonella, Brucella, Yersinia, Mycobacterium, Listeria) obligátně intracelulární (Chlamydia, Ricketsia, Coxiella, Ehrlichia) Interakce bakterií s imunitním systémem je velmi často ve fázi adherence na povrch buněk, nebo ve fázi fagocytózy Pro některé intracelulárně působící bakterie je charakteristický chronický průběh s persistentní infekcí a granulomatózní zánětlivou reakcí granulomy mohou být příkladem poškození imunitními mechanismy ÚNIKOVÉ A IMUNOSUPRESIVNÍ MECHANISMY Spojeny s různými fázemi fagocytózy interakce ve fázi uchycení vstup mykobakterií do makrofágů přes CR1, CR3 inhibice fúze lysozomů s fagozomem typické pro rody Mycobacterium, Chlamydia únik z fagolysozomu do volné cytoplazmy popsán u Listeria monocytogenes (produkce listeriolyzinu) rezistence k lysozomálním enzymům povrchové vrstvy (Mycobacterium, Salmonella) snížují účinky enzymů OBRANNÉ MECHANISMY PROTI INTRACELULÁRNÍM BAKTÉRIÍM NESPECIFICKÉ fagocytóza γδ T lymfocyty žírné buňky, TNFα, histamin SPECIFICKÁ IMUNITA buněčný typ (Th1) interferonem aktivované makrofágy oddálený typ přecitlivělosti

11 Mykobakterie čeleď Mycobacteriaceae,, G+, aerobní bakteriální stěna bez buněčné membrány stěna silnější než u ostatních bakterií stěna je hydrofobní, vosková, bohatá na mykolové kyseliny a peptidoglykan, které jsou svázané arabinogalaktanem přítomost lipoarabinomananu 1-outer lipids, 2-mycolic acid, 3-polysaccharides (arabinogalactan), 4-peptidoglycan, 5-plasma membrane, 6-lipoarabinomannan (LAM), 7-phosphatidylinositol mannoside, 8-cell wall skeleton Mykobakterie dlouhá kultivace neprodukuje toxiny, faktorem virulence je schopnost přežít v makrofágu infekce přes sliznice nebo kůži, tvorba granulomů

12 mykobakterie buňka prezentující antigen NK, γδ-lymfo Th 0 Th 1 aktivovaný makrofág bakterie přežívající v buňce LÝZA BAKTERIÍ Intravitální diagnostika protilátky buněčná imunita: - detekce produkce interferonu gama - hypersenzitivita IV.typu tuberkulinace intradermální aplikace 0,1 ml hodnocení za 72 hodin + při zvětšení o 4 mm

13 Paratuberkulóza M.avium subsp. paratuberculosis infekce telat (asi přes kolostrum) intermitentní vylučování, ale žádná klinika rozvoj Th1 odpovědi útlum Th1 odpovědi - stres?, produkce?, gravidita? masivní vylučování, průjem, vyhublost Salmonela G-, nesporulující, fakultativně anaerobní, Enterobacteriaceae orální cesta infekce, infekce enterocytů (10 min), za 1-3 v lamina propria faktory virulence SPI (salmonella pathogenicity island), např. SPI-1 je důležitý pro invazi nefagocytujících buněk, SPI-2 pro interakci s makrofágem tvorba salmonella containing vacuole IMUNITA PROTI EXTRACELULÁRNÍM BAKTÉRIÍM

14 CHARAKTERISTIKA EXTRACELULÁRNÍCH BAKTERIÁLNÍCH INFEKCÍ Invazivní bakterie Pronikají do tkání, vytvářejí místní zánětlivou reakci, často hnisavého - pyogenního charakteru Při průniku bakterií do krevního oběhu a jejich dalším množením vzniká sepse Při masivním rozpadu bakterií se uvolňuje lipopolysacharid buněčné stěny - vzniká endotoxinový šok Neinvazivní bakterie Zůstávají na povrchu (sliznic), které kolonizují Působí často svými toxiny ÚNIKOVÉ A IMUNOSUPRESIVNÍ MECHANISMY antigenní variabilita (Naisseria, Enterobacteriaceae ) antigenní mimikry M protein Staphylococcus pyogenes je antigenně podobný srdečnímu svalu - vznik autoimunity účinky superantigenů stafylokokové superantigeny vyvolávají polyklonální aktivaci T lymfocytů, nadprodukci IL-2 klinické příznaky střevních otrav inhibice fagocytózy pouzdro a jiné struktury inhibice komplementové kaskády inaktivace jednotlivých složek zábrana nasednutí lytického komplexu na bakteriální povrch OBRANNÉ MECHANISMY PROTI EXTRACELULÁRNÍM BAKTÉRIÍM NESPECIFICKÉ fagocytóza aktivace komplementu alternativní nebo lektinovou cestou SPECIFICKÁ IMUNITA protilátková (Th2) opsonizace bakterií (IgM, IgG) aktivace komplementu klasickou cestou (imunitní komplexy) zábrana adherence ke slizničnímu povrchu (IgA)

15 Actinobacillus pleuropneumoniae G-, čeleď Pasteurelaceae Obligátní patogen respiračního traktu 16 sérotypů Rozdíly ve virulenci mezi sérovary Liší se produkcí Apx-toxinů Perakutní až chronický průběh Patogeneze Velký význam má mukociliární odstraňování bakterií (role mikroklimatu) Fagocytóza PMN a makrofágy App produkuje proteiny s proteolytickou aktivitou (degradace protilátek?) Přežití v makrofágu LPS, kapsula, dismutasa, amoniak (inhibuje fúzi fagozómu s lysozomem, zvyšuje ph) Patogeneze Role Apx-toxinů ve snížení chemotaxe a ingesce až po toxické působení na alveolární makrofágy Odolnost ke komplementu role LPS a kapsuly

16 Poškození tkáně Cytotoxický účinek Apx-toxinů a role LPS Rozvoj zánětlivé reakce, produkce prozánětlivých cytokinů IL1, IL8 Vstup neutrofilů a produkce kyslíkových radikálů Aktivace komplementu Produkce Apx toxinů aktivita toxin hemolytická cytotoxická serotypy Apx I , 5, 9, 10, 11 Apx II všechny kromě 10 Apx III , 3, 4, 6, 8 Apx IV +? všechny Escherichia coli G-, čeleď Enterobacteriaceae Obligátní patogen střevního traktu Séroskupiny se liší expresí adhesivních molekul Liší se produkcí toxinů Vodnaté průjmy první týden po odstavu

17 Faktory virulence kolonizace tenkého střeva faktory virulence, např. F4 (K:88) nebo F18 zásadní role IgA produkce toxinů termostabilní (ST) a termolabilní (LT) toxiny, produkce hemolyzinů, přítomnost flagel (TLR5) hlavně LT aktivace adenylát cyklázy a následně chloridového kanálu ztráta vody a Cl - Staphylococcus aureus G+, čeleď Staphylococcaceae Obligátní patogen zodpovědný za řadu toxických nebo hnisavých infekcí různých tkání klouby, kosti, endokard, kůže, plíce 50 faktorů virulence a velká rezistence k ATB Faktory virulence polysacharidová kapsula a buněčná stěna tvorba biofilmů, rezistence k fagocytóze, adeherence ke kolagenu, fibronektinu, fibrinogenu. Stěna obsahuje kys.lipoteichovou a peptidoglycan, které reagují s TLR2 protein A adherence k von Willebrantovu faktoru, interference s molekulou Ig Exotoxiny schopné lyzovat buňky, např. hemolyziny nebo toxiny tvořící póry Exotoxiny jako superantigeny: TSST toxin syndromu toxického šoku stafylokokové enterotoxiny obojí stimulují T-lymfocyty k produkci Th1 a prozánětlivých cytokinů

18 IMUNITA PROTI JEDNOBUNĚČNÝM A MNOHOBUNĚČNÝM PARAZITŮM INTRACELULÁRNÍ PRVOCI A IMUNITNÍ SYSTÉM Charakteristika invaze napadají buňky -často makrofágy, ale i enterocyty, erytrocyty aj. často složitý životní cyklus s několika hostiteli Únikové a imunosupresivní mechanismy sekvestrace antigenu inhibice fagocytózy (zábrana vzniku fagolysozomu) imunosuprese (např. IL-10) Obrana hostitele NK buňky, γδ T lymfocyty Th1 odpověď - aktivace makrofágů (IFNγ) přímá cytotoxicita Tc lymfocytů Toxoplasma jednobuněčný parazit, Apicomplexa infekce všech buněk rozpoznání přes TLR (?), TLR-11 (?) aktivní průnik, vznik parazitoforní vakuoly, která nefúzuje s lysozomem produkce tzv. ROP proteinů, které ovlivňují funkci infikované buňky, např. ROP16 tlumí produkci prozánětlivých cytokinů makrofágy hostitel produkuje Th1 cytokiny (IFN-g, IL-2, IL- 12), které stimulují makrofágy, Tc a NK

19 Toxoplasma a gravidita gravidita je spojená se zvýšenou koncentrací hormonů zejména progesteronu progesteron tlumí produkci IL-12, NO, zvyšuje produkci IL-10 a redukuje aktivitu NK-buněk gravidita zvyšuje vnímavost k infekci T. gondii může infikovat trofoblast, oko, mozek možnost intrauterinní infekce (?) reaktivace infekce (?) PARAZITICKÝ PRVOK makrofág IL-12 TNFα IL-1 IL-15 NK buňka IFNγ TNFα IFNγ INTRACELULÁRNÍ ZABÍJENÍ PARAZITŮ IFNγ γδt lymfocyt LÝZA INFIKOVANÝCH BUNĚK EXTRACELULÁRNÍ PRVOCI A IMUNITNÍ SYSTÉM Charakteristika invaze žijí mimo buňky hostitelského organismu, často v krvi Únikové a imunosupresivní mechanismy antigenní variabilita - HAT trypanosóm - exprimují pouze jeden Variant Surface Glykoprotein (VSG) -častá změna vede ke kolísání hladiny parazitémie, rezistence ke komplementu nespecifická imunosuprese makrofágy, polyklonální aktivace B-lymfocytů Obrana hostitele protilátková TH2 protilátky (IgM) usnadňují fagocytózu (v Kupferových buňkách) k likvidaci asi není nutný komplement

20 HELMINTI A IMUNITNÍ SYSTÉM Charakteristika mnohobuněčné organismy řada druhů s různou patogenezí Únikové a imunosupresivní mechanismy antigenní variabilita antigenní mimikry imunosuprese imunopatologické procesy Obrana hostitele zánětlivá reakce (opouzdření) hypersenzitivita I. typu - IgE, žírné buňky, eosinofily, histamin hypersenzitivita IV. typu buněčná cytotoxicita závislá na protilátkách (ADCC) VÝVOJ IMUNITNÍ REAKCE PROTI HELMINTŮM kontakt žírných buněk, bazofilů, eosinofilů s parazitem produkce IL-4 (ž.b.) - diferenciace TH2 lymfocytů stimulace a proliferace specifických klonů B lymfocytů pod vlivem IL-4 cytokinový přesmyk k produkci IgE IgE obsazují Fc receptory basofilů a vyvolávají hypersenzitivní reakci I.typu pod vlivem IL-5 se aktivují eosinofily k fagocytóze či ADCC později se zapojují i mechanismy Th1 lymfocytů a produkce protilátek jiných izotypových tříd eosinofil neutrofil C3b C3b SCHISTOSOMULUM C3b makrofág krevní destičky

21 IMUNITA PROTI HOUBOVÝM CHOROBÁM PLÍSNĚ A IMUNITNÍ SYSTÉM Bovinní trichofytóza je mykotické kožní onemocnění způsobené dermatofytem Trichophyton verrucosum. Vysoce kontagiózní onemocnění s možným přenosem na lidi. Konidie mohou přežívat v prostředí - není nutný přímý kontakt. PLÍSNĚ A IMUNITNÍ SYSTÉM Předpokládá se, že buňkami zprostředkovaná imunita hraje klíčovou roli v obraně proti onemocnění. Pro překonání onemocnění je nezbytná zánětlivá odpověď

22 výsledek čelenže vakcinovaná telata 4 3 lesions day after challenge výsledek čelenže nevakcinovaná telata 4 3 lesions day after challenge srovnání výsledků u vakcinovaných a nevakcinovaných zvířat IFN - gamma release p = vac con

23 OCHRANA PODLE CHARAKTERU INFEKCE Generalizované infekce sérové protilátky mají většinou ochranný charakter živé i inaktivované vakcíny (podle druhu agens) Lokální infekce s předchozí virémií protilátky zabrání šíření agens a následné infekci živé i inaktivované vakcíny (parvoviróza, BVD) Lokální virová infekce bez předchozí virémie imunita (buněčná) působící v místě infekce živé vakcíny (obtížné navození) Bakteriální infekce respiračního traktu částečně působí protilátky pronikající z krve inaktivované (toxoidové) vakcíny (APP) Neonatální průjmové infekce mláďat protilátky na sliznici (získané aktivně nebo laktogenní imunitou) vakcínace matek laktogenní imunita mláďat