RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D. Katedra zoologie, PřF UP Olomouc Prezentace navazuje na základnz kladní znalosti z biochemie, stavby membrán n a fyziologie krve Rozšiřuje témata: Proteiny přehled pro fyziologii (1. a 2.) Biomembrány: stavba Biomembrány: transport Biologie krve!!! Více PPT: T a B lymfocyty Imunogenetika Symbol odkazující na související ppt Symboly označující animaci resp. video (dynamická prezentace daného fyziologického procesu). Plnohodnotné animace (videa) spolu s podrobným výkladem studenti uvidí na přednáškách popř. praktických cvičeních. Varianta pro tisk, která je k dispozici na internetu obsahuje jen statické popisy těchto procesů. Výukové materiály: http://www.zoologie.upol.cz/osoby/fellnerova.htm Symbol označující odkaz na animaci volně dostupnou na internetu *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc* VROZENÁ imunita X ZÍSKANZ SKANÁ imunita CYTOKINY - mediátory tory buněč ěčné komunikace SLOŽKY Kůže, mukózní sekrety epitelu ph, teplota Proteiny komplementu, cytokiny Lymfocyty v krvi, lymfatických uzlinách a epitelech Protilátky, cytokiny Látky bílkovinné povahy (peptidy, glykoproteiny) dosud známá primární struktura více než 120 cytokinů Produkovány různými buňkami v těle CHARAKTERISTIKA FAGOCYTY [makrofágy, neutrofily] NK buňky Lymfocyty: T a B lymfocyty Malé signální molekuly; slouží k vzájemné komunikaci buněk: autokrinní (působí na buňku, která cytokin produkuje parakrinní (púsobí na buňku v těsné blízkosti) endokrinní (transportovány krví ke vzdáleným buňkám) Působí na buňky, které mají pro příslušný cytokin receptor Uplatňují se hojně v imunitním systému, ale i při regulaci buněčného růstu, množení 1
CYTOKINY vlastnosti působenp sobení Příklady cytokinů vrozené a získanz skané imunity PLEIOTROPISMUS: Jeden druh cytokinu stimuluje různé buňky k různým reakcím Vrozená (nespecifická) imunita Získaná (specifická) imunita REDUNDANCE: Jeden druh cytokinu může být nahrazen jiným (různé cyt. působí shodně na cílovou b. SYNERGIE: Různé cytokiny stimulují různé cílové buňky ke stejné reakci ANTAGONISMUS: Různé cytokiny mohou mít na stejnou cílovou buňku opačné účinky CYTOKINY: KLASIFIKACE Dříve používáné starší, dnes nevyhovující členění na LYMFOKINY, produkované lymfocyty a MONOKINY, produkované monocyty Ve snaze o jednotnou nomenklaturu navrženo označení INTERLEUKINY (IL), doplněné číselným kódem, podle pořadí objevu; nebylo však důsledně používáno, proto zaveden obecnější termín CYTOKINY (z řec. kineo = pohybovat) Vlastnosti některých hormonů (prolaktin, růstový h.), popř. charakter jejich receptorů navíc připomíná cytokiny, resp. jejich receptory. (hranice mezi klasickými hormony a cytokiny není ostrá) Cytokiny lze klasifikovat z různých hledisek (historické, funkční, strukturní) Nejčastěji je používáno členění na: INTERLEUKINY, INTERFERONY, faktory RŮSTOVÉ, STIMULUJÍCÍ, NEKROTIZUJÍCÍ, CHEMOKINY INTERLEUKINY ( IL ) popsáno více než 30 druhů heterogenní skupina látek glykopeptidové povahy jsou produkovány různými buňkami SPECIFICKÉ i NESPECIFICKÉ imunity vč. buněk podpůrných (fibroblasty) často působí společně, vzájemně se ovlivňují (tvoří síť ) ovlivňují především různé vývojové fáze lymfocytů a makrofágů PŘÍKLADY interleukinů NESPECIFICKÉ a SPECIFICKÉ imunity hl. zdroj - produkující buňky hl. účinky IL-1 makrofágy, neutrofily, endotel protizánětlivé ( horečka, anorexie aj.) IL-2 aktivované T lymfocyty proliferace T a B lymfocytů a NK IL-4 CD4+ T lymfocyty (Th 2 ), mastocyty T a B lymfocyty (IgE), rozvoj atopické r. IL-5 CD4+ T lymfocyty (Th 2 ), eozinofily, stimulace B lymfocytů (IgA) IL-6 makrofágy, endotel, T lymfocyty protizánětlivé, játra, B lymfocyty IL-7 stroma kostní dřeně vliv na zrání B lymfocytů i T lymfocytů IL-10 makrofágy, Th 2, T reg makrofágy, dendritické b. IL-12 makrofágy, B lymfocyty aktivace Th1, makrofágů a NK buněk IL-13 T lymfocyty, NKT, mastocyty B lymfocyty (IgE), epitely, fibroblasty 2
INTERFERONY (IFN, INF) látky peptidové povahy jsou produkovány všemi jadernými buňkami (např. po virové infekci) hl. zdroj - produkující buňky hl. účinky IFN leukocyty, monocyty, makrofágy protivirové účinky (inhibice replikace) IFN fibroblasty, epitely aj. protivirové účinky (inhibice replikace) IFN aktivované T lymfocyty a NK regulace v místě infekce (aktivace hl. specifické imunitní odpovědi) CHEMOKINY nízkomolekulární peptidy látky s chemotaktickými účinky (pohyb buněk jako odpověď na chemický podnět) působí také na nádorový růst, angiogenezi, myelopoezu zdroj hl. účinky IL-8 (NAP-1) různé buňky chemotaxe a aktivace granulocytů MCP-1 různé buňky chemotaxe a aktivace granulocytů a bazofilů RANTES T, destičky chemotaxe a aktivace monocytů a T Nekrotizující faktory TNF (tumour necrotisis factor) působí cytotoxicky (indukce apoptózy), protizánětlivě ( konc. u septického š.) působí regulačně (aktivace makrofágů, granulocytů, cytotoxických b. mají systémové účinky (horečka, produkce proteinů, angiogeneze, lypolýza) hl. zdroj - produkující buňky synonymum TNF hl. makrofágy kachektin TNF hl. T lymfocyty lymfotoxin, LT Kolonie stimulující faktory Stimulují v kostní dřeni růst a diferenciaci různých buněk: G-CSF (granulocyte colony stimulation factor) ; stimulace růstu granulocytů GM-CSF sekretován granulocyty, T lymfocyty, žírnými buňkami, endotelovými b. a fibroblasty Stimulují kmenové buňky k produkci granulocytů a makrofágů RŮSTOVÉ FAKTORY IMUNOCYTY (buňky imunitního systému) látky peptidové povahy (GF z ang. growth factor) produkovány různými buňkami, působí obvykle komplexně na růst a vývoj buněk ovlivňují proliferaci a diferenciaci ( podílí se na regeneraci tkání ale i nádorovém bujení) FGF (fibroblast growth factor); stimuluje růst fibroblastů a angiogenezi (růst cév) EGF (epidermal growth factor); působí na buněčnou proliferaci, diferenciaci a přežívání IGF (insulin-like growth f.), hypoglykemizující účinky, růst chondrocytů, skeletu, angiogenezi, VEGF (vascular endotelial growth f.) vaskulární endotelový růstový faktor; uplatňuje se také v růstu nádorů Protilátky tky Viz ppt B-lymfocyty NESPECIFICKÁ imunita NEUTROFILY: Fagocytóza počáteční fáze infekce Zabíjení mikrobů MAKROFÁGY: Fagocytóza a zabíjení mikrobů Sekrece cytokinů, Iniciace zánětu BAZOFILY: Granula s heparinem; vliv na srážení krve v místě zánětu NK buňky: (limitovaná variabilita receptorů; rozhraní mezi nespecifickou a specifickou imunitou) Lýze viry infikovaných buněk Lýze poškozených buněk Aktivace makrofágů SPECIFICKÁ imunita B lymfocyty: Produkce protilátek CD4+ T lymfocyty: Aktivace makrofágů Stimulace B lymfocytů CD8+ T lymfocyty: Likvidace infikovaných buněk Likvidace nádorových buněk Regulační T lymfocyty: Tlumení imunitních reakcí Udržení tolerance k vlastním tkáním NKT buňky: Potlačení nebo aktivace vrozené nebo získané imunitní odpovědi 3
Základní typy specifických imunocytů B lymfocyty (látkov tková imunita) Přímé rozpoznání Ag Produkce protilátek tek Tvorba a zrání lymfocytů KDE? Primární lymfatické orgány (kostní dřeň, thymus, fetálně játra) Z ČEHO? Z pluripotentní kmenové buňky přes lymfoidní prekurzor, při působení různých druhů cytokinů T lymfocyty (buněč ěčná imunita) Rozpoznání Ag ve vazbě na MHC molekulu Produkce cytokinů Přehled zrání lymfocytů Primární lymfatické orgány: kostní dřeň, brzlík (játra u plodu) Periferní lymfatické orgány VROZENÁ imunita X ZÍSKANZ SKANÁ imunita Prekurzor B lymfocytu Kmenová buňka Thymus!!! Více ppt: B a T lymfocyty, IMUNOGENETIKA BCR- dřeň CD4+ CD8+ TCR(+) negativní a pozitivní selekce CD4+ TCR+ Pozitivní a negativní selekce CD8+ TCR+ BCR+ nezralý B lymfocyt kůra B lymfocyt BCR++ T h lymfocyt CD4+ TCR++ T c lymfocyt CD8+ TCR++ SLOŽKY CHARAKTERISTIKA Kůže, mukózní sekrety epitelu ph, teplota Proteiny komplementu, cytokiny FAGOCYTY [makrofágy, neutrofily] NK buňky Reaguje na struktury společné mnoha různým patogenům Receptory jsou kódovány již v zárodečném vývoji Nemá imunologickou paměť (reaguje vždy se stejnou intenzitou) Reaguje okamžitě Lymfocyty v krvi, lymfatických uzlinách a epitelech Protilátky, cytokiny Lymfocyty: T a B lymfocyty Rozpoznává specifické mikrobiální nebo cizorodé molekuly (hl. proteiny) Receptory vznikají náhodnou kombinací během života Při opakované infekci reaguje rychleji a silněji (imunologická paměť) Aktivace trvá několik dní (je spojena s klonální expanzí lymfocytů) 4
RECEPTORY imunocytů Specifické receptory T a B lymfocytů NESPECIFICKÁ imunita SPECIFICKÁ imunita Membránové proteiny lymfocytů!!! Více ppt: B a T lymfocyty, IMUNOGENETIKA TLR receptory (toll like receptors) : Skupina evolučně starých receptorů (TLR1-9.) Rozponávají : bakteriální lipopolysacharidy (LPS) lipoproteiny Flagelin (protein) MANÓZOVÝ receptor (C- lektin): Skupina receptorů vážících sacharidy v membráně mikroorganismů (s terminální manózou a fruktózou). Důležité při fagocytóze SCAVANGEROVÉ receptory: Role při pohlcování oxidovaných lipoproteinů buňkami (patologická role při vzniku pěnových buněk při ateroskleróze) Receptory lymfocytů: Obrovská diverzita V rámci buněčné linie má každý klon unikátní receptor receptory mohou rozpoznávat i neinfekční částice Vznikají v průběhu celého života náhodnou kombinací (somatická modifikace zárodečné DNA) Riziko vzniku potencionálně autoreaktivních klonů je eliminováno systémem přísné negativní a pozitivní kontroly Konstantní oblast Variabilní oblast Těžký řetězec Lehký řetězec κ Vazebné místo pro antigen ( ) ( ) Konstantní oblast Variabilní oblast N-formyl methionyl receptor: Váže krátké peptidy s methioninovým zbytkem!!! Více ppt: B a T lymfocyty, IMUNOGENETIKA B lymfocyt T lymfocyt Antigen Vztah: ANTIGEN - EPITOP Epitop FliC Salmonella typhimurium 80-94 339-350 428-442 455-469 ANTIGEN EPITOP (př.) Antigenní protein A Antigenní protein B Antigenní protein C Antigen A obsahuje y 1, 2, 3 atd. Antigen B obsahuje např. y 4, 5, 6... Antigen C obsahuje např. y 7, 8, 9... 3 5 6 8 9 1 2 4 7 Lymfocyty specifické k danému antigenu resp. u 5
Lineárn rní a konformační y LINEÁRN RNÍ KONFORMAČNÍ IMUNOLOGICKÁ PAMĚŤ ĚŤ (specifická imunita) TYRKYSOVÝ je přístupný až po denaturaci RŮŽOVÝ je přístupný před i po denaturaci Konformační ztrácí denaturací schopnost vazby s receptorem NAIVNÍ lymfocyty PAMĚŤ ĚŤOVÉ lymfocyty Zralé B a T lymfocyty, které opustily primární lymfatické orgány Klidové vývojové stádium ( resting cells ) aktivně se nedělí a nevykonávají žádné efektorové funkce Od efektorových buněk se liší menší velikostí (8-10 m) a velkým jádrem Nepřišly do kontaktu s antigenem. Jsou ale připraveny; pokud nedojde k vazbě na příslušný antigen, během 1-3 měsíců jsou eliminovány. Receptory naivních lymfocytů slabě reagují s vlastními antigeny, což stimuluje signály k přežívání daného lymfocytu, aniž by ale byly napadány vlastní molekuly Naivní a paměťové b. nejsou od sebe rozpoznatelné morfologicky. Část lymfocyty, které se diferencovaly z antigenem aktivovaných lymfocytů v lymfatických uzlinách Koncentrují se v tkáních a sekundárních lymfatických orgánech, kde jsou připraveny k opětovné aktivaci konkrétním antigenem Klidové vývojové stádium ( resting cells ) přežívají mnoho let při velmi pomalém cyklu dělení Od efektorových buněk se liší menší velikostí (8-10 m), velkým jádrem a expresí specifických povrchových molekul: B paměťové lymfocyty: CD27, IgG+IgE nebo IgG+IgA T paměťové lymfocyty: CD45RO (jinak jsou ale paměťové T lymfocyty velmi heterogenní skupinou Naivní a paměťové lymfocyty se od sebe morfologicky neliší. 6
POSLOUPNOST imunitních reakcí KLONÁLN LNÍ EXPANZE (specifická imunita) NESPECIFICKÁ (vrozená) imunitní reakce SPECIFICKÁ (adaptivní, získaná) imunitní reakce ANTIGEN Stimulace konkrétního lymfocytu infekce hodiny 0 6 12 1 3 dny 5 7 KLONÁLNÍ EXPANZE STIMULOVANÉHO LYMFOCYTU Prvotní fáze imunitní odpovědi Pozdější fáze imunitní odpovědi (likvidace infekce) REPERTOÁR lymfocytů 7