Imunita na sliznici a kůži

Transkript

1 Imunita na sliznici a kůži bariéry, nespecifická imunita, mikroorganizmy na površích těla, epiteliální buňky lymfocyty a Ig regulace těchto složek na sliznici

2 A. Imunitní systém - systémová a slizniční imunita Přirozená imunita fylogeneticky starší Osídluje přirozené bariéry solubilní faktory, specializované fagocyty a DC Strukturálně fyzikální obranné mechanizmy Chemické faktory (ph, antimikrobiální peptidy a proteiny) Fagocytující buňky Adaptivní, specifická imunita

3 Zdroje variability imunitního systému

4 První stupeň ochrany před infekcí Pro navození infekce, patogen musí překonat bariéry: kůže, která je běžně nepropustná pro inf. agens a tvoří baktericidní produkty slizniční sekret blokuje adherenci k epiteliálním buňkám Mnoho sekretů sliznice je baktericidních lysozym, spermin, žaludeční šťáva Střevní komenzály mohou blokovat růst patogenních bakterií

5 Kůže - obranné bariéry Nepoškozená kůže je nepropustnou bariérou Vícevrstevnost epidemis Přítomnost tukových látek-cidní vlastnosti Nízké ph Fyziologická mikroflóra kůže G+ tyčinky (Corynebact), koky Normální kožní flóra inhibuje růst patogenů Organismy jsou četněji ve vlhkých oblastech těla Kožní flora závisí na aktivitě mazových žláz Příklady: S. epidermidis a diphtheroidy

6 Obvyklá mikrobiální flora Významně přispívá k imunitní odpovědi hostitele U imunokompetentního jedince vzniká málo infekcí původem z běžné flory U imunokompromitovaného jedince může vzniknout vážná infekce

7 Typy vztahu hostitel a mikrob Symbióza vztah je vzájemně výhodný Lactobacilli v ženském gentálním traktu Komenzální vztah jeden druh profituje; druhý není poškozen Normální střevní flora (E coli, P mirabilis) Parazitismus jeden druh má výhodu na úkor druhého Neisseria gonorrhoeae infekce u člověka

8 Mikrobiální flora u lidí Rezidentní kolonizuje dané místo v organizmu pro dlouhé období Staphylococcus epidermidis na kůži Transientní kolonizuje oblast pro krátkou dobu Streptococcus pyogenes v krku bez přítomnosti choroby Nositel (přenašeč) hostitel nese potenciálního patogena bez příznaků; může být akutní nebo chronické Salmonella nositel

9 Normální kožní a slizniční flóra, příklady

10 Kůže a její imunitní systém Buňky Langerhansovy bb. (APC), mastocyty, T ly, Neu, Eo, keratinocyty, fibroblasty Humorální složky Koagulační a komplementová kaskáda, IgG, IgA, eikosanoidy, neuropeptidy, cytokiny

11 Lokalizace mastocytů v kůži jsou preferenčně na místech s vyšší Fyziologické funkce mastocytů rizikem infekce jsou více zastoupeny v povrchových vrstvách a nejméně v subkutis počet roste se vzdáleností anatomické lokalizace od středu těla. stěna GIT, dýchacích cest, cév... Biologické funkce funkčně heterogenní podle lokalizace obrana proti infekci bakteriální a parazitární infekce podíl na vzniku některých autoimunitních onemocnění M.Maurer 2003, Brown JM, 2007

12 Aktivace žírných buněk Nejlépe popsaným imunologickým stimulem mastocytů je tzv. přemostění IgE. Přemostění molekul Fcγ RIII imunokomplexy Vazba fragmentů komplementu C3a, C5a (anafylatoxinů) na příslušné receptory na povrchu mastocytů bakterie, volné radikály, hormony, fyzikální stress, fyzická námaha a tlak, emoční stres, radiace včetně slunečního záření, toxiny, viry, radiokontrastní látky, léky a další chemické substance. V poslední době byl popsán nový mechanizmus časné hypersenzitivity spuštěný prostřednictvím lehkých řetězců imunoglobulinů.

13 Abnormální funkce kožního imunitního systému Oslabená imunita, ID kožní infekce (furunkly, abscesy) Autoprotilátky proti desmosomům ovlivněna adheze keratinocytů na LB (puchýřnatá onemocnění pemphigus) Hyperproliferace a abnormální vyzrávání epidermis (keratinocytů), zánět, cévní změny, PMN infiltrace - psoriáza

14 Pacient s bulózní kožní chorobou

15 Pemphigus vulgaris and Pemphigus foliaceus Fenotyp-mukokutánní forma pemphigus vulgaris (PV) četné puchýře a eroze na trupu (a) a slizniční ulcerace v ústech (b). Naopak Pemphigus. foliaceus četné epidermální erose (c)

16 Pemphigus vulg./foliac. Acantolyza-autoimunita Anti desmoglein IgG zahájí disociaci keratinocytů (IC signalizace - p38 MAPK, Rho A and plakoglobin). Přímá inhibice vazby Dsg 3, deplece Dsg 3 v desmosomech přispívá k patognezi PV. PLC phospholipase C, PKC protein kinase C, cdk 2 cyclindependent kinase 2, EGFR epidermal growth factor rec.

17 Opičí jícen vazba IgG - pemphigoid IgG autoab podél LB

18 IgG pemphigus autoantibodies labelling epidermal cell surface antigens of stratified squamous epithelia producing the characteristic chicken wire pattern on monkey oesophagus.

19 Abnormální funkce kožního imunitního systému - atopická dermatitis Spongioza epidermis, perivenulární infiltrát CD4+ ly s homing mol. CLA - akutní fáze Hyperplazie epidermis, hyperkeratoza, zvýšení počtu Langerhans.bb., Mastocytů Mechanizmus vzniku neznámý Role IgE, Eo, přecitlivělost T lymfocytů Zvýšená prostupnost pro alergeny (def. filaggrinu)

20 Akutní ekzém erytém, papuly a vesiculy Chronický ekzém erytém, infiltrace a jizvení

21 Langerhansovy bňky nesoucí Ag migrují do regionálních lymfat. uzlin. V parakortiální oblasti interakce s CD4+ T lymfo a tvorba paměťových buněk

22 Slizniční epiteliální povrchy a imunita GIT povrch cca 300 m 2 Povrch dýchacích cest 80 m 2 Povrch kůže 2 m 2 Strava tuny za život Mikroflora bakterií Epiteliální obrat ve střevě /den IgA produkce 5 9 g/den 90 % infekcí příchází prostřednictvím sliznice 80 % imunitních buněk je ve spojení se sliznicí Schopnost slizniční (orální) tolerance

23 Krejsek J FYZIOLOGICKÉ CHARAKTERISTIKY SLIZNIČNÍ IMUNITY siga mikrob M U C U S blokování adhesinů peristaltika pohyb obnova epitelií pevné spojení T reg IEL intraepiteliální lymfocyt CD8 +

24 Speciální znaky slizničního imunitního systému Epiteliální buňky Bb. nespecifické imunity, receptory (TLR) silně vyvinutá přirozená imunita Slizniční lymfocyty liší se do krevních (původ, fenotyp, repertoár, produkty) - IEL, Treg, lymfocytární migrace (homing) Slizniční IgA Orální tolerance

25 Úkoly slizniční imunity Ochrana před patogenními mikroby (anti infekční role) Bariera proti penetraci infekčních a imunogenních složek do cirkulace (bariérová funkce) Nízká reaktivita vůči neškodným antigenů (orální neboli slizniční tolerance) Udržování slizniční homeostázy (imunoregulační funkce)

26 Choroby vzniklé ve spojitosti s poruchou slizniční bariérové funkce Poruchy exkluze, penetrace mikrobiálních, potravinových a vzdušných antigenů do cirkulace Vystupňovaná a generalizovaná imunitní odpověď proti luminálním antigenům (alergenům), superantigenům a mitogenům Chronické zánětlivé choroby

27 Bakteriální flóra respiračního traktu Horní cesty dýchací (ústní dutina, nasofarynx, orofarynx, larynx) Normální Strepto viridans; M. catarrhalis Oportunistické patogeny Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, etc. Dolní cesty dýchací (trachea, bronchy, plíce) Nepřítomna flora (většinou?) Oportunistické mnoho Gram+ a Gram- druhů

28 Ochrana respiračního traktu Přirozené bariery: Nosní ochlupení, slizniční povrchy s mukociliárními bb., fagocytující zánětlivé bb. Fyziolog. mechanizmy: Kýchání, kašel, polykání Jiné: Bronchiální sekrece, proud vlhkého vzduchu

29 Antibakteriální mechanismy sliznice Residentní mikroflora kompetice s exogenními bakteriemi Hlen - lepkavý materiál vychytává bakterie Lysozym štěpí stěnu bakterií Lactoferrin váže železo Lactoperoxidasa volné radiály zabíjí bakterie Antibakteriální peptidy Cilie epithelií Tight junction epitelií ochrana před invazí

30 Antibakteriální peptidy Antibakteriální peptidy- defensiny - v granulích epitheliálních Panethových bb., epiteliálních bb. respirač. traktu Cathelidiny - respirační epitel Collectiny modulují obrannou odpověď během infekce nebo zánětu prozánětlivé cytokiny Surfactant proteiny váží různé viry, G-, G+ bakterie, mykobacterie, alergeny

31 Druhá linie obrany na sliznicích Fagocytosa primární mechanismus rezistence proti extracelulárním agens rychlý pohyb PMN do místa poškození Diapedesis Pozření fagocytem Zánět odpověď organizmu na poranění nebo invazi Adaptivní imunitní odpověď výrazně pomalejší nežli jiná obrana

32 Překonání obrany hostitele Indukce tolerance selhání imunitního systému k odpovědi Imunitní suprese některé viry, bakterie, a protozoa (např., HIV, CMV) Slabý antigen neschopný vyvolat odpověď Infekce se objeví in utero nebo v neonatálním období Antigenní variace organismy mění povrchové Ag během infekce i.e., Borrelia recurrentis (relapsing fever)

33 Překonání obrany hostitele, Cont. Absence přiměřeného cíle pro odpověď Intracelulární organismy (i.e., Brucella, Listeria, Mycobacterium tuberculosis) obejdou hostitelskou imunitní odpověď a přežívají uvnitř infikovaných buněk Protilátky proti některým agens poskytují velmi slabou ochranu Viry mohou být resistentní, nebo inaktivují obranu

34 Epitheliální bb. jako součást imunitního systému Exprese Enzymy HLA molekuly E-cadherin Receptory pro: Cytokiny Polymer Ig Indukovaná exprese CD86, ICAM-1, MICA/B Produkce Antimikrobiální peptidy Cytokiny IL-1, IL-6, IL-10, TNF-alpha, IL-3, IL-7, IL-15 chemokiny

35 Pattern recognition receptors (PRR) PAMP Microbes PRR LPS Most G - bacteria LBP, CD14, TLR4 Lipoproteins Most bacteria TLR2 Peptidoglycan Most bacteria Lipoarabinom annan mycobacteria Flagellin G- bacteria TLR5 CpG (bacterial DNA) Heat shock proteins Most bacteria Most bacteria CD14, TLR2 TLR2, MBP TLR9 TLR4, TLR2

36 Lymfoidní elementy slizničního imunitního systému induktivní a efektorová část Induktivní část kontakt s antigeny Germinální centra diferenciace B lymfo Efektorová část Makrofágy, Mastocyty, Eo,Neu, B, T lymfo, IEL (T lymfo)

37 Intraepitheliální lymfocyty Dominantně fenotyp CD8+, CD45RO+ Adhesivní molekuly integrin αeß7 Cytoplasmatické granule obsahující cytolytické proteiny (perforiny) Lymfocyty lamina propria Nejčetnější T buňky, dominantně CD4+ B buňky, produkující IgA Všechny slizniční lymfocyty mají supresívní aktivitu Treg (CD25+, produkce IL-10, TGF beta)

38 Vstup luminálních antigenů Induktivní část-lymfoidní folikuly s epiteliální vrstvou (FAE) - M buňky specializované pro přenos antigenů (microfold cells) Endocytozou přenáší Ag na opačnou stranu

39 Interakce mezi epiteliálními buňkami, DC na sliznici dýchacích cest DC vysílají výběžky do lumina, na sliznici Jsou vytvořeny těsné spoje (tight junctions) mezi epiteliálními bb a DC (occludin, claudin, zonula occludens) Enzymaticky aktivní látky alergeny mohou aktivovat proteázou aktivované recepory (PARs) na epiteliích

40 Transport imunoglobulinu A do lumen

41 Imunitní exkluze a eliminace Neutralizace cizích antigenů na sliznici pomocí sekretované IgA, IgM imunitní exkluse (spolu s přirozenýnmi mechanizmy) transportováno ven z těla Imunitní eliminace Ag s IgA (IK) vychytáváno v Peyer p. na APC - indukována imunitní reakce proti patogenům

42 Role komenzální mikroflory Bakteria hrají důležitou roli v metabolických a imunitních procesech ve střevě Kompetice s patogeny a ovlivnění imunitního systému normální flora silně ovlivňuje rozvojt GALT (gnotobiologický model) vývoj přirozené imunity, resistance k infekci, slizniční imunita, repertoár B ly, CMI, indukce tolerance

43 Migrace a homing buněk - common mucosal immune system Bb. produkující IgA jsou původem z MALT (kontakt s Ag), aktivovány, migrují lymfat. cestami, krví opět pak kolonizují mukozu, exokriní žlázy CMS Směrování adhez. molekulami

44 Integrace slizniční imunity mezi matkou a novorozencem

45 Slizniční tolerance Slizniční imunita je vybavena systémem programované neodpovídavosti proti řadě antigenních látek z potravy

46 Indukce střevní tolerance Partricipace různých subpopulací dendritických buněk (DC) bezpečné antigeny prezentovány nezralými DC (nízká exprese ko-stimulačních molekul), aktivace Treg (Th3) - indukce tolerance patogenní mikroorganismy ( nebezpečné signály) indukují maturaci DC Prezentace Ag neprofesionálními APC epiteliální buňky

47 Indukce střevní tolerance cont. Stimulace Treg cytokiny (TGF -, IL-10, IL-4, IL-5, Vit D3 calcitriol) Nejdůležitější pro systémovou neodpovídavost IL-10, TGF- Delece/anergie specifických T lymfo při vysoké dávce antigenu Indukce aktivních tlumivých mechanizmů - nižší dávka Ag (IL-10, TGF-beta z T regulatory cells - Treg) nepatogenní antigeny /alergeny

48 Model role slizničního mikroprostředí v polarizaci imunitních funkcí

49 INDUKCE SLIZNIČNÍ Ag IMUNITY siga 2 IEL T S/C M- buňka B7 CD28 B diferenciace plazmocyt APC HLA II. TcR IL-12 INF- T H klonální expanze osidlovací molekula T H 4 7 adresiny (MAdCAM) cílená migrace T H B T H Krejsek 2004

50 Selhání slizniční tolerance Silná reakce proti neškodným, běžně se vyskytujícím antigenům Celiake, potravinová alergie, jiné autoimunitní choroby?

51 Velké rodiny Venkovské domy, dobytek Střevní mikroflóra - variabilní, přechodná Nízká frekvence užití antibiotik Vysoká zátěž parazity Slabá sanitace, vysoká orofekální zátěž Malé rodiny Městské, kultivované domy Stabilní střevní mikroflóra Vysoká frekvence užití antibiotik Nízká nebo nepřítomná zátěž parazity Dobrá sanitace, nízká orofekální zátěž Hygienická hypotéza alergie,1989

52 2013 Ztráta biodiverzity vede k vzniku alergické choroby Tolerance je podpořena fyzickou aktivitou, dietou

53 Asociace nutričních faktorů a vzniku T1DM (doba publikace)

54