Fagocytóza

História objavu v 1882 Iľja Mečnikov študoval proces trávenia na rôznych stupňoch vývoja rozlišoval mikrofágy (myeloidné) a makrofágy (mononukleárno-fagocytové) fagocytujú sa objekty väčšie ako 0,5 μm objekty väčšie ako fagocyt sa obklopia viacerými bunkami boj medzi zástancami protilátkovej imunity a bunkovej imunity Nobelova cena 1908

Fagocyty Myeloidný systém neutrofily (60-70% leukocytov) 5d v kostnej dreni (zásoba), 12h v krvi, 1-2d tkanivá 60% kapacity kostnej drene (1011 za deň) eozinofily (2-5% leukocytov) vznik v kostnej dreni, dozrievajú v slezine, 30 min v krvi, 12d v tkanivách Mononukleárno-fagocytový systém makrofágy vznikajú z monocytov (asi 5% leukocytov) histiocyty v spojivovom tkanive Kupfferove bunky v pečeni mikroglia v mozgu alveolové makrofágy...

Neutrofily Eozinofily primárne granuly (myeloperoxidáza, lyzozým, neutrálne proteázy (elastáza), kyslé hydrolázy (β-glukuronidáza), katepsín B sekundárne granuly (lyzozým, kolagenáza, laktoferín, proteín viažuci B12) glykogén v cytoplazme, málo ribozómov a ER receptory (FcR, CR), adhezívne molekuly, glykoproteíny Eozinofily granuly (kyslá fosfatáza, peroxidáza, MBP major basic protein) ochrana pred parazitmi

Makrofágy fagocytóza, syntéza imunoregulačných látok, zložiek komplementu, prezentácia antigénov chemotaxia baktériovými produktami (N-formyl-metionyl-leucyl-fenylalanín), chemokínmi a C5a, fragmenty kolagénu, elastínu a fibrinogénu myeloperoxidázu získavajú z okolia, menej lyzozómov, môžu si dosyntetizovať enzýmy

Makrofágy a hojenie rán syntéza elastázy a kolegenázy – rozklad poškodeného spojivového tkaniva remodelácia tkaniva pôsobením rastového faktora pre fibroblasty podpora angiogenézy Makrofágy ako sekrečné bunky syntetizujú 100 rôznych proteínov kontinuálne (C2, C3, C4 a C5) pri fagocytóze (lyzozým, kolagenáza, elastáza, aktivátor plazminogénu, PAF, leukotriény) cytokíny (IL-1, IL-6, IL-12, TNF, GM-CSF) iné (prostaglandíny, fibronektín, koagulačné faktory,...)

Fagocytóza chemotaxia opsonizácia rozpoznanie a prichytenie pohltenie usmrtenie a degradácia

Chemotaxia Exogénne FMLP (N-formyl-metionyl-leucyl-fenylalanín) nepriamo zymozán (chemotaxigén) Endogénne C5a, C4a, C5b67 IL-1 a IL-8 TNF chemokíny leukotriény (LTB4) produkty koagulácie, fibrinolýzy -Val-Gly-Ser-Glu- a –Ala-Gly-Ser-Glu- (mastocyty pre eozinofily)

Opsonizácia Fagocytóza závisla na opsonínoch ochutenie fagocytovaných častíc Fagocytóza závisla na opsonínoch protilátky IgG (hlavne IgG1 a IgG3) zložky či fragmenty komplementu MBP proteín viažuci manózu sufaktantové proteíny A fibronektín proteín viažuci lipopolysacharid Fagocytóza nezávislá na opsonínoch pathogen-associated molecular patterns (PAMP) – manány, formylované peptidy, lipoteichová kyselina, lipopolysacharid

Rozpoznanie a prichytenie FcγR receptory CR receptory (hlavne CR1, CR3 a CR4) synergická úloha protilátkami opsonizované častice v slezine komplementom opsonizované častice v pečeni pattern recognition receptors lektínové receptory receptor pre LPS scavenger receptory („smetiarske“)

Pohltenie obopínanie častice pseudopódiami – remodelovanie membrány a cytoskeletu závislé na aktíne úplné obopnutie častice a fúzia membrány vytvorenie fagozómu fúzia fagozómu s lyzozómami uvoľnenie obsahu do fagolyzozómu

Zneškodnenie a degradácia Rôzne mechanizmy respiračné vzplanutie nízke pH antimikróbne látky laktoferín BPI serprocidíny kathelicidíny lyzozým fosfolipáza 2 kalprotektín defenzíny históny

Respiračné vzplanutie závislé na kyslíku NADPH oxidáza NADPH + 2O2 → NADP+ + H+ + 2˙O2- myeloperoxidáza H2O2 + Cl- + H+ → HOCl + H2O Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + ˙OH závislé na dusíku NO syntáza arginín + O2 + NADPH → citrulín + NO + H2O 2NO + O2 → 2NO2 2NO2 ↔ N2O4 → NO2- + NO3- kombinácia NO˙ + ˙O2 → ONOO- peroxidusitanový anión ONOO- + H+ → ONOOH → ˙OH + NO2˙ → NO3- + H+

Aktivácia NADPH oxidázy membrána: cytochróm b558 (viaže FAD), gp91, p21, Rap1 cytoplazma: p47, p67, p40, Rac (GTPáza) chronická granulomatózna choroba - defekt v produkcii O2˙

Ďalšie reakcie ˙O2- + H2O2 → 1O2 + OH- + ˙OH superoxiddizmutáza ˙O2- + ˙O2- + H+ → H2O2 + O2 glutationperoxidáza a glutationreduktáza 2GSH + H2O2 → GSSG + 2H2O GSSG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+ kataláza H2O2 → H2O + O2 myeloperoxidáza OCl- + H2O → 1O2 + Cl- + H2O

Mechanizmus poškodenia oxidačné poškodenie (peroxidácia lipidov, deštrukcia membrán, fragmentácia proteínov, poškodenie DNA) kyselina chlórna má mikrobicídne aj imunomodulačné účinky chlorinácia vlastných proteínov spôsobuje ich degradáciu a zvyšovanie zápalu chlorinácia cudzích proteínov zvyšuje ich imunogénnosť a opracovanie v APC chlorinácia baktérií inhibuje indukciu tvorby mediátorov zápalu (NO, TNF) týmito baktériami taurín-chloramín taurín zneškodňuje nadbytočné chlorinujúce látky ovplyvňuje aktiváciu makrofágov: inhibuje tvorbu NO, PGE2, TNF a IL-6

NO oxid dusný Nobelová cena 1998 Furchgott, Ignarro, Murad singálna, regulačná a výkonná molekula imunitného, kardiovaskulárneho, nervového systému Fyziologické funkcie imunitná odpoveď zápal, apoptóza buniek regulátor krvného tlaku neurotransmitter Patologické funkcie cytotoxickosť poškodzovanie vlastných tkanív NO syntáza neurónová nNOS, endotelová eNOS – regulácia pmol NO induktívna iNOS – cytotoxickosť μmol NO

Aktivity NO Regulačný signál Cytotoxická aktivita relaxácia ciev a svalov agregácia trombocytov prenos signálu nitrergickými neurónmi inhibícia chemotaxie neutrofilov inhibícia proliferácie T-lymfocytov Cytotoxická aktivita inhibícia enzýmov obsahujúcich Fe a mitochondriovej respirácie tvorba peroxydusitanového aniónu nitrozylácia DNA – štiepenie reťazcov riziko malignej transformácie indukcia apoptózy

Zápal zložitá, ale stereotypná odpoveď organizmu na poškodenie buniek, tkanív a orgánov komplement a fagocytóza sú kľúčové systémy v tomto procese Zápal obranný poškodujúci (endogénne a exogénne faktory) genetické faktory mechanické, fyzikálne, chemické, nutričné a biologické faktory Klasické črty zápalu začervenanie (rubor) opuch (tumor) teplo (color) bolesť (dolor) strata funkcie (functio laesa)

Funkcia zápalu likvidácia a vylúčenie alebo aspoň ohraničenie škodliviny a poškodeného tkaniva, ale súčasne aj jeho zahojenie a reparácia deštrukcia poškodzujúcich faktorov a ich vylúčenie z miesta zápalu obmedzenie šírenia poškodzujúcich faktorov stimulácia špecifickej imunitnej odpovede pomoc pri procese hojenia

Fyziologické zmeny pri zápale zvýšenie prietoku krvi v mieste zápalu – vazodilatácia zvýšenie cievnej permeability (prestup protilátok a komplementu do tkanív) mimocievna migrácia (infiltrácia) granulocytov, monocytov a lymfocytov zmeny metabolických profilov mnohých orgánov (biosyntéza, katabolizmus) aktivácia buniek imunitného systému a komplexných enzýmových systémov krvnej plazmy

Fázy zápalovej odpovede } akútna cievna odpoveď (erytém a edém) akútna bunková odpoveď – chemotakticky riadená infiltrácia (marginácia a diapedéza neutrofilov z postkapilárnych venúl) chronická bunková odpoveď – objavenie makrofágov a lymfocytov v exudáte reparácia tkaniva – úplná, čiastočná alebo trvalé poškodenie akútny zápal (horúčka) } chronický zápal

Mediátory zápalu Vazoaktívne látky histamín, serotonín (ovplyvňujú mikrosystém) lipidové mediátory (prostanoidy, PAF) Produkty enzýmových systémov krvnej plazmy C5a, C3a, C3b, bradykinín, Hagemanov faktor, fibrinopeptidy Cytokíny poplachové, endogénne pyrogény, chemokíny a iné Proteíny akútnej fázy pozitívne (CRP, sérový amyloid A,...) negatívne (albumín) – znižuje sa konc. v sére Chemotaktické faktory exogénne, endogénne Reaktívne intermediáty kyslíka a dusíka Adhezívne molekuly

Zápalové prostanoidy Proteíny akútnej fázy tromboxán A2 vazokonštrikcia prostaglandín I2, E2, D2, F2α vazodilatácia, zvýšenie cievnej permeability leukotrién B4 chemotaxia fagocytov leukotrién C4, D4, E4 kontrakcia hladkých svalov, zvýšenie cievnej permeability Proteíny akútnej fázy C-reaktívny proteín aktivuje komplement, opsonín, inhibuje tvorbu superoxidu α1-antitrypsín terčom sú proteázy a elastázy (serpín) haptoglobín viaže hemoglobín a železo (vychytáva pečeň) ceruloplazmín viaže meď a prenáša ho na cytochrómoxidázu, blokuje pôsobenie superoxidu

} Adhezívne molekuly Selektíny selektín L (leukocyty) selektín E (endotelové bunky) selektín P (endotelové bunky a trombocyty) Integríny 9 podrodín (každá má rovnaký β-reťazec a iný α-reťazec β2 integríny na povrchu leukocytov Imunoglobulínová veľkorodina ICAM-1 (CD54), ICAM-2 (CD102), ICAM-3 VCAM-1 (CD106) PECAM (CD31) na neutrofiloch i endotel. b. } na endotelovej bunke

Adhézia a diapedéza

Extravazácia

Sumarizácia extravazácie Trojstupňový proces extravazácie kotúľanie sa po povrchu mediátory zápalu indukujú exocytózu selektínov P a E aktivovaný neutrofil exprimuje selektín L reverzibilné interakcie medzi nimi rozprestieranie sa (pevná interakcia) pevné interakcie medzi integrínmi a členmi Ig veľkorodiny (chemotaxiou ovplyvnené) diapedéza homológna interakcia medzi PECAM na oboch bunkách produkcia proteolytických enzýmov rozrušujúcich medzibunkový tmel

Pôsobenie chemotaxínov Ne Mo/Ma Eo Ba Ly NK FMLP + C5a - LTB, PAF, PDGF IL-3, IL-5 TGF-β +/- CXC: IL-8, NAP-2 CC: MCP-1 MCP-3, MIP-1, RANTES C: lymfotaktín