RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D. Katedra zoologie, PřF UP Olomouc Prezentace navazuje na základní znalosti z biochemie, cytologie, fyziologie a anatomie 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. Symbol označující odkaz na animaci volně dostupné Na internetu internetu Výukové materiály: http://www.zoologie.upol.cz/osoby/fellnerova.htm Druhy imunitních mechanismů infekce NESPECIFICKÁ (vrozená) imunitní reakce hodiny 0 6 12 Prvotní fáze imunitní odpovědi 1 SPECIFICKÁ (adaptivní, získaná) imunitní reakce 3 dny Pozdější fáze imunitní odpovědi (likvidace infekce) 5 7 Je namířena proti širokému spektru cizorodých částic a patogenů Rozpoznává chemické struktury (hl. sacharidy) společné skupinám mikroorganismů, ale nevyskytujících se u vlastních buněk. imunita Její buňky a molekuly jsou v organismu připraveny předem 1
Složky nespecifické imunity Kůže Fyzikální a chemické bariéry organizmu Kůže Sliznice (chráněné mukózním sekretem a řasinkovým epitelem) Sliny a slzy (obsahují lysozymy, narušující bakteriální stěnu) Žaludeční šťávy (nízké ph), dále také TEPLOTA atd Buněčná složka Profesionální fagocyty (neutrofily, monocyty resp. makrofágy) NK cytotoxické buňky ( přirození zabíječi ) Dendritické buňky (spojení nespecifické a specifické imunity) Bazofily (uvolňující histamin) Humorální (látková) složka Proteiny komplementu (tkáňové a plazmatické proteiny) Cytokiny (regulace a koordinace procesů nespecifické imunity) Adhezní molekuly (lektiny, integriny) KERANOCYTY (produkce keratinu) LANGERHANSOVY BUŇKY (epidermální dendritické buňky pohlcující Antigen; V lymfat. cévách ho prezentující T c lymfocytům) intraepidermální T lymfocyt T lymfocyt MAKROFÁG dermatická DENDRITICKÁ BUŇKA EPIDERMIS (pokožka) Vícevrstevný rohovějící epitel ochrannou funkcí DERMIS (corium, škára) Slizniční lymfatická tkáň Sliznice střeva Mukózní lymfatická tkáň pokrývá sliznici DÝCHACÍ a TRÁVICÍ soustavy, které jsou vystaveny neustále přísunu infekčních patogenů MALT (mucose associated lymphoid tissue) Payerovy plaky M - buňka GALT (gastrointestinal associated lymphoid tissue) - v trávicím traktu Dvě oblasti s větší koncentrací lymfocytů: 1. Payerovy plaky lymfatické uzlíky v kyčelníku 2. Apendix nahloučení lymfatické tkáně na hranici tenkého a tlustého střeva NALT (nasopharynx-associated lymphoid tissue) KLKY (vili intestinalis) PAYEROVY PLAKY 2
Sliznice dýchací dýchacích cest Virus chř chřipky a buň buňky tracheá tracheální lní sliznice Řasinkový epitel s pohárkovými buňkami (Goblet cell produkce hlenu) Poš Poškození kození buně buněk tracheá tracheální lní sliznice Mukózní vrstva v epitelech CFTR kanál = cystisc fibrosis transmembrane conductance regulator normální tracheální sliznice CFTR je chemicky řízený Cl- kanál (ligand cytoplasmatické ATP): V apikální membráně epitelových buněk dýchacích cest a vývodu slinivky břišní CFTR transportuje Cl- ionty z epitelových buněk do lumenu ( ionty H2O pasivně následují pohyb Cl- iontů) Lumen Epitelová buňka CFTR kaná kan ál Cl- Cl- Cl-!!! Více PPT: Membrány http://www.zoologie. upol. cz/osoby/fellnerova/fyziol ogie_vyuk_mat er.htm Cl- Mezibuněčný prostor Cl ClCl- Volné spojení mezi buňkami Mukózní vrstva Vodní vrstvička 3
Cystická fibróza: Defektní CFTR kanál Cystická fibróza je dědičné onemocnění Podstatou onemocnění je porucha transportu Cl- kanálem CFTR. Cystická fibróza postihuje řadu orgánů; nejvíce postihuje dýchací cesty a trávicí soustavu (vývod slinivky břišní) Cystická fibróza: Defektní CFTR kanál U nemocných s cystickou fibrózou je mukózní vrstva pokrývající stěny dýchací a trávicí trubice příliš hustá. Hustý mukózní sekret ucpává pankreatický vývod a omezuje činnost řasinkového epitelu. špatně fungující CFTR kanál omezuje transport Cl- iontů následně je omezena difůze vody; mukózní sekret je příliš hustý v trávicím traktu ucpává vývody slinivky a omezuje transport trávicích enzymů v dýchacích cestách omezuje hustý sekret pohyb řasinkvého epitelu, který obtížněji odstraňuje bakterie (časté infekce dýchacích cest) Lumen (trachea, střevo) CFTR kanál Epitelová buňka Mezibuněčný prostor Velmi hustý mukózní sekret Nedostatečná hydratace Cystická fibróza - přehled Neutrofilní granulocyt ( neutrofil ) Druh bílých krvinek ze skupiny granulocytů; velikost 10-14 m; krátce žijící (6-12 hod) Tvoří 50-70% všech bílých krvinek v krvi (nejpočetnější) Existuje rovnováha mezi neutrofily v periferní krvi a kostni dřeni odkud jsou neustále doplňovány Mají segmentované jádro. Počet segmentů odráží stáří neutrofilu; normální 2-5 segmentů (více segmentů=starší) Hypersegmentovaný neutrofil 4
Neutrofily - funkce Fagocyty: diapedéza Migrace leukocytů z mikrocirkulace do tkání Jsou součástí první rychlé obrany organismu zejména proti bakteriálním infekcím. Mají schopnost diapedézy Fagocytují patogeny cizorodé molekuly, které rozpoznávají prostřednictvím nespecifických receptorů (lektiny TLR) Odumřelé neutrofily tvoří hnis Neutrofilie = zmnožení při akutních infekcích Neutropenie = pokles neutrofilů (chemoterapie) Fagocyty pronikají z krevního oběhu do tkání mezi endoteliálními buňkami LEKTINY= proteiny vážící se na sacharidy; Zpomalují pohyb leukocytů kolem nísta infekce endotelová buňka Řízená diapedéza místo infekce Diapedéza za: : video Migrace leukocytů z mikrocirkulace do tkání Eozinofilní granulocyt ( eozinofil ) Druh bílých krvinek ze skupiny granulocytů; tvoří do 3% leukocytů Větší výskyt v pojivové tkáních pod epitely (dýchací, trávicí, močopohlavních cest); velikost 10-11 m; Jejich granula obsahují histamin, enzymy peroxidázy, nukleázy (přímo zabíjí parasity a mikroby) plasminogen- (rozpouští krev. sraženinu) Hrají roli především v obraně proti extracelulárním parazitům (mnohobuněčných červů) Počet se také zvyšuje při některých alergiích (hl. atopickém ekzému) Převzato z: Encyclopédie Encarta, Sakura Motion Picture Co.LTD 5
Bazofilní granulocyty ( bazofily ) V krvi vzácně (do 1% leukocytů), více se vyskytují v epitelech kůže plic a trávicího traktu produkují látky, které mohou mít vazodilatační a antikoagulační účinky v místě zánětu (produkují histamin) zodpovědné za anafylaktický šok Jejich funkce není zcela známá; je zřejmé, že se navzájem ovlivňují s eozinofily a mají podobné funkce Dendritické buňky (DC) Zvláštní typ imunitních buněk vyskytujících se především v tkáních (nejvíce v kůži, sliznici dýchací a trávicí). Dynamicky cestují mezi tkáněmi a lymfou; mají dlouhodobou životnost Mají vysokou fagocytární aktivitu; Dendritické buňky v kůži Funkce dendritických buněk DC ve střevn evní sliznici Existují v mnoha formách: Nezralé DC pohlcují průběžně zbytky odumřelé vlastní tkáně (kontakt s T lymfocyty, iniciace vzniku Treg); Pohlcením patogenní částice se aktivují, dozrávají přesun do lymfat. Uzlin, kde prezentují Ag T lymfocytům Přechod mezi nespecifickou a specifickou imunitou prezentují Ag prostřednictvím MHC II molekul (stimulace T lymfocytů) Lumen střeva enterocyt M buňka T buňka T buňka makrofág dendritická buňka T buňka 6
Dendritická buňka prezentuje antigen Mastocyty (žírné buňky) Komplex MHC-antigen Zprostředkování imunitní odpovědi Sekrece cytokinů Velmi podobné bazofilům (tkáňové formy bazofilů) Výskyt v pojivových tkáních a slizničních epitelech. Do různých subtypů-diferenciace vlivem mikroprostředí Mají Fc receptor s vysokou afinitou k IgE protilátkám, které snadno rozpoznávají povrchové molekuly mnohobuněčných parazitů Obsahují granula s hydrolytickými enzymy (přímé poškození parazita), heparinem, histaminem (vazodilatace spojená s tvorbou ochranného hlenu na sliznici; působéní na hl. svalstvo kašel, peristaltika napomáhající vypuzení parazita) ANTIGEN (epitopy) FRAGMENTACE antigenu Syntéza MHC a VAZBA MHC-antigen PREZENTACE ANTIGENU na povrch VAZBA a STIMULACE T lymfocytu PROLIFERACE T lymfocytu Makrofágy Fagocytující makrofág Vzniká z bílé krvinky monocytu (tkáňové formy monocytů) Podle místa výskytu rozlišujeme různé formy: mikroglie v CNS, Kupfferovy b. v játrech, alveolární makrofágy v plicích, osteoklasty v kostech Intenzivně fagocytující buňky (především pozůstatky vlastních odumřelých buněk, ale i mikroorganismů ) Boj proti intracelulárním patogenům Monocyt Makrofág Monocyty při dozrávání v makrofágy zvětšují svůj objem až 5x, takže se dají pozorovat pouhým okem. Makrofág fagocytující dva erytrocyty. (Šipky ukazují na límečkovitý tvar pseudopodií obklopujících erytrocyty.) 7
Fagocytující makrofág Profesionální fagocyty Neutrofily Eozinofil Mastocyty Dendritické buňky Makrofágy zdravý makrofág odumřelý makrofág Profesionální fagocyty rozpoznávají svoji kořist prostřednictvím specializovaných RECEPTORŮ. Rozpoznávají buď vlastní poškozené buňky na povrchové molekuly mikroorganismů tzv. PAMP ( pathogen associated molecular patterns ) evolučně konzervované, vyskytující se u mnoha mikroorganismů. TLR Toll Like Receptor rozpoznávají bakteriální endotoxiny (lipopolysacharidy gramnegativních bakterií), peptidoglykany grampozitivních bakt., NK aj. LEKTINY receptory rozeznávající polysacharidy na povrchu bakterií (manózový, galaktózový receptor) SCAVANGEROVÉ ( uklízecí ) receptory rozpoznávají pozměněné struktury apoptických buněk FAGOCYTÓZA: video Základní mechanismus příjmu p většív ších částic buňkou Zahrnuje strukturáln lní změny cytoplazmatické membrány (tvorba membránových váčků) v Převzato z: Encyclopédie Encarta, Sakura Motion Picture Co.LTD 8
FAGOCYTÓZA x ENDOCYTÓZA Proteiny komplementu Fagocytóza Výskyt jen u specializovaných buněk, tzv. fagocytů (neutrofily, monocyty resp. makrofágy, dendritické buňky) Proces kdy buňky pohlcují cizorodou nebo nežádoucí částici do váčku s části membrány. Účast receptorů: TLR, manozový r., scavangerové r., Fc receptory (pro Ig) Váčky(vesikuly) splynou s lyzozómy které obsah váčku rozloží Endocytóza Proces, probíhající u všech buněk. Přes membránu jsou transportovány větší částice nebo tekutina Transport může být: 1. pinocytóza nespecifický transport tekutiny spolu s rozpuštěnými látkami 2. Receptorová endocytóza - vysoce specifický proces, kterým jsou transportovány selektivně částice Exocytóza opak endocytózy. Je využíván buňkou k transportu nově syntetizovaných proteinů a vylučování buněčného odpadu z lyzozómů humorální složka nespecifické imunity systém cca 30 sérových a membránových proteinů (hl. C1-C9), které se po různých podnětech kaskádovitě aktivují OPSONIZACE cizorodých částic CHEMOTAXE OSMOTICKÁ LÝZA bakterií Aktivace komplementu protilátka aktivovaný komplement aktivovaný komplement Lytický pór Opsonizovaná bakterie: Proteiny komplementu se aktivují vazbou na protilátky, obklopující patogen patogen fosfolipidová dvojvrstva patogenu Proteiny komplementu se aktivují Také vazbou přímo na bakteriální povrch aktivovaný komplement bakterie Kaskádovou reakcí vzniká řada dalších proteinů, které vytváří komplex, schopný zabudovat se do bakteriální stěny Aktivované proteiny komplementu vytvoří ve stěně Bakterie lytický pór Lytické póry způsobují lýzi bakterie Aktivace komplementu Kaskádová reakce Narušení bakteriální membr. Rozpad buňky 9