Urođeni imunitet

Cilj Upoznati se sa komponentama urođenog imunskog sistema. Razumeti koncept i molekulske aspekte prepoznavanja stranih organizama od strane urođenog imunskog odgovora. Shvatiti inflamatorni i akutno fazni odgovor i kako se leukociti kreću po organizmu.

Karakteristike prirodnog imuniteta Postoji kod svih organizama, prisutan je i pre prisustva patogena Odgovor je nespecifičan, isti mehanizmi u prepoznavanju različitih vrsta MO Ne postoji memorija (zaštitna imunost) Odgovori su filogenetski stari Prirodni imunitet pospešuje delovanje adaptivnog imuniteta

Karakteristike prirodnog imuniteta Inflamatorna reakcija i anti-virusni odgovor su osnovne reakcije prirodnog imuniteta Postoji limitiran repertoar prepoznavanja molekula prepoznaju se strukture zajedničke za različite klase MO, a kojih nema na normalnim ćelijama domaćina strukture MO koje se prepoznaju najčešćese su neophodne za preživljavanje i infektivnost Prepoznaju se 1. molekulski obrasci patogena (PAMP) 2. molekulski obrasci oštećenja (DAMP) Prirodni imunski odgovor ne reaguje protiv domaćina

Komponente urođenog imuniteta Princip funkcionisanja BARIJERE Epitelne barijere Prevencija ulaska MO Defenzini/katelicidini Ubijanje MO Intraepitelni limfociti CIRKULIŠUĆE EFEKTORSKE ĆELIJE Neutrofili Rana fagocitoza i ubijanje MO Makrofagi Delotvorna fagocitoza i ubijanje MO, sekrecija citokina koji stimulišu inflamaciju NK ćelije Liza inficiranih ćelija, aktivacija makrofaga CIRKULIŠUĆI EFEKTORSKI PROTEINI Komplement Ubijanje MO, opsonizacija MO, aktivacija leukocita Manoza-vezujući lektin (kolektin) Opsonizacija MO, aktivacija komplementa (lektinski put) C-reaktivni protein (pentraksin) Opsonizacija MO, aktivacija komplementa CITOKINI TNF-α, IL-1, hemokini Inflamacija IFN-α, -β Otpornost na virusne infekcije IFN-γ Aktivacija makrofaga IL-12 Produkcija IFN-γ od strane NK ćelija i T limfocita IL-15 Proliferacija NK ćelija IL-10, TGF-β Kontrola inflamacije

Urođeni imunitet Prva linija Druga linija B- Solubilni faktori 1) Mehaničke barijere A- Ćelije 2) Hemijski i biohemijski inhibitori 1- NK ćelije 3) Normalna flora 2- Fagocite B- Solubilni faktori C- Inflamatorne barijere Prva linija Druga linija

Prva linija Mehaničke barijere 2) Hemijski i biohemijski inhibitori intaktna koža, mukozni prekrivač, mukozni sekreti, refleksi treptanja i suze, refleks kijanja i kašlja 2) Hemijski i biohemijski inhibitori različiti sekreti, hidrolitički enzimi pljuvačke, HCl u stomaku, proteolitički enzimi u tankom crevu, kisela pH u reproduktivnom organu adultne žene 3) Normalna flora kompeticija za osnovne nutrijente, produkcija inhibitornih supstanci

Anatomske barijere Fizičke barijere Koža epidermis – tanak spoljašnji sloj koji sadrži tesno pakovane epidermalne ćelije i keratin (vodootporno) kompletno se obnavlja svakih 15-30 dana dermis – tanji unutrašnji sloj koji sadrži lojne žlezde povezane sa folikulima dlake - produkuju sadržaj koji sadrži mlečnu i masne kiseline što uspostavlja pH 3-5. Mukozne membrane gastrointestinalnog, urogenitalnog i respiratornog trakta Antibiotici lokalno produkovani Intraepitelni T limfociti

Druga linija Ćelije 1- NK ćelije Funkcija: Definicija: Izvor: * Citotoksični za virusom inficirane ćelije, bakterijske, gljivične i parazitske infekcije, tumorske ćelije * Odgovorne za antitelima posredovanu ćelijsku citotoksičnost (ADCC) Ćelije 1- NK ćelije Definicija: Veliki granulirani limfociti Prirodni citotoksični limfociti Izvor: prekursori u kostnoj srži Lokacija: 10-15% limfocita u perifernoj krvi 1-2% limfocita u slezini

NK ćelije su rana komponenta u odgovoru domaćina na virusnu infekciju

Funkcije NK ćelija

Aktivirajući i inhibitorni receptori NK ćelija Kako NK ćelije razlikuje zdrave i inficirane ćelije?

Druga linija 2- Fagocitne ćelije Definicija: specijalizovane ćelije za prihvatanje, ingestiju i destrukciju mikroba koji su ušli u organizam * Polimorfonuklearne ćelije * Mononuklearne ćelije (makrofagi, dendritske ćelije)

Prepoznavanje komponenti bakterijskog ćelijskog zida Gram-negativne bakterije Gram-pozitivne bakterije

Mikrobijalni obrasci LPS- lipopolisaharid (spoljašnja membrana Gram- bakterija) Manoza, fukoza, i druge rezidue šećera Tejhoična kiselina (peptidoglikan ćelijskog zida Gram+ bakterija) N-formil peptidi (sve prokariotske proteinske sekvence počinju formil-metioninom)

Razlike između prirodne i adaptivne imunosti   Prirodna imunost Adaptivna imunost Vreme delovanja Rano (časovi) Kasno (dani) Tipovi ćelija Makrofagi, Dendritske ćelije, Neutrofili B i T limfociti Receptori Fiksirani u genomu npr, receptori slični Toll-u i NOD-u, i dr Genski rearanžman neophodan, BCR, TCR Prepoznavanje Konzervirani molekulski obrazci npr. LPS Velika raznovrsnost molekulskih struktura (proteini, peptidi) ~1,000,000,000,000,000,000 Evolucija Evolutivno konzervirana (biljke, životinje) Samo kičmenjaci

Receptori prirodnog imuniteta Specifičnost – za zajedničke strukture MO Receptori – kodirani genima matične loze (LPS receptor, receptor za N formil metionil, manozni receptor, receptor čistač, CD14, receptori sličniTollu i NOD-u) Distribucija – nije kolnalna, identični na svim ćelijama Razlikovanje – postoji

Receptori sličniToll-u (TLR) Ligand TLR-1 dimer Peptidoglikan Lipoproteini Lipoarabinomanan (mikobakterija) Zimozan TLR-2/TLR-6 dimer TLR-3 ds RNK TLR-4 dimer (plus CD14) LPS (Gram- bakterije) TLR-5 Flagelin TLR-7 Virusna ss RNK TLR-9 Nemetilovani CpG ponovci

Sisarski TLR: specifičnost, osnovni signalni mehanizmi i ćelijski odgovori

Receptori slični NOD-u (NLR) i inflamazom Citoplazmatski receptori koji prepoznaju PAMP i DAMP Imaju zajedničke strukturne odlike, kao što je domen oligomerizacije nukleotida (NOD) Ovi receptori su dizajnirani da detektuju intracelularne bakterije i, endogene stres molekule i omogućavajući ćeliji da produkuje jedan od najmoćnijih inflamatornih medijatora, interleukin (IL)-1β. NLRP-3 je najbolje okarakterisan i prototipski predstavnik NLR NLPR-3 prpoznaje oslobođeni ATP, kristale mokraćne kiseline nastale od nukleinskih kiselina, promene u koncentraciji K+, kao i endogene supstance deponovane u velikim količinama u ćelijama i tkivima Inflamazom se sastoji od NLRP-3 (senzor), adaptera i kaspaze-1

Fagocitoza i intracelularno uništvanje mikroorganizama Makrofagi Fagocitoza i intracelularno uništvanje mikroorganizama

Efektorske funkcije makrofaga

M1 i M2 makrofagi

Baktericidni produkti produkovani ili oslobođeni od strane fagocita nakon ingestije mikroorganizama Klase mehanizama Specifični produkti Acidifikacija pH=3.5-4.0, bakteriostatički ili baktericidni Toksični kiseonični intermedijeri Superoksidni O2-, vodonik peroksid H2O2, Toksični azotni intermedijeri Azot oksid Antimikrobni peptidi Defenzini i katjonski proteini Enzimi Lizozomi-rastvaraju ćelijski zid nekih gram+ bakterija Kisele hidrolaze-dalje razlažu bakterije Kompetitori Laktoferin (vezuje Fe) i vitamin B12 vezujući protein

Dolazak leukocita na mesto infekcije (ekstravazacija) Različiti adhezivni molekuli Selektini Integrini Terapija nekih inflamatornih bolesti je usmerena protiv proinflamatornih citokina ili adhezivnih molekula Slabo vezivanje i roling Aktivacija i čvrsto vezivanje Transmigracija Endotel TNF & IL-1 Dolazak na mesto infekcije Makofagi Hemokini

Druga linija B- Solubilni faktori 1- Akutno fazni proteini (proteini plazme, CRP, fibrin) 2- Komplement (proteini u serumu, telesne tečnosti) 2- Interferoni (proteini protiv virusnih infekcija) 3- Properdin (aktivacija komplementa) 4- Beta lizin (antibakterijski protein trombocita) 5- Laktoferin,Transferin (gvožđe vezujući proteini) 6- Latkoperoksidaze (pljuvačka i mleko) 7- Lizozimi (hidrolizuju ćelijski zid)

Akutno fazni odgovor Jedan od najvažnijih efekata TNF-, IL-1 i IL-6 je inicijacija odgovora označenog kao akutno-fazni odgovor Akutno fazni proteini su produkovani od strane hepatocita u dogovoru na citokine oslobođene od strane makrofaga u prisustvu bakterija U akutno-faznom odgovoru nivo nekih proteina plazme se smanjuje, a drugih se značajno povećava Akutno-fazni proteini su serumski amiloid protein (kod miša ne kod čoveka), C-reaktivni protein (CRP), fibrinogen i manoza-vezujući protein (MBP) vezuju se za patogene, a ne za ćelije domaćina

Organi i medijatori uključeni u sistemski akutno-fazni odgovor

Humoralni prirodni imunitet Sistem komplementa Proteini komplementa - proteaze koje same sebe aktiviraju proteolitičkim sečenjem označeni su kao zimogeni Prekursori zimogena su široko rasprostranjeni u telesnim tečnostima i tkivima i nemaju štetnih efekata Na mestu infekcije se lokalno aktiviraju i započinju seriju moćnih inflamatornih događaja.

Putevi aktivacije komplementa

Funkcije sistema komplementa mikrobe obložene C3b molekulima fagocituju fagociti koji na svojoj površini imaju eksprimiran receptor za C3b. U ovom slučaju C3b ima funkciju opsonina. produkti komplementa kao što su C3a i C5a su hemoatraktanti za neutrofile i monocite i omogućavaju razvoj inflamacije na mestu aktivacije komplementa. Ove komponente se nazivaju i anafilatoksini. na kraju aktivacije komplementa formira se polimerni proteinski kompleks koji je inkorporiran u membrani mikroba i predstavlja osmotske rupe na membrani zbog čega dolazi do influksa vode i jona (liza ćelija) i smrti mikrob

Citokini mali proteinski molekuli (oko 25 kDa) koje oslobađaju različite ćelije obično u odgovoru na aktivirajuće stimuluse deluju vezivanjem za svoje receptore na ćelijama način delovanja može biti autokrin, parakrin i endokrin među citokinima produkovanim od strane tkiva u najranijoj fazi infekcije su članovi familije hemoatraktantnih citokina označenih kao hemokini hemokini uglavnom funkcionišu kao hemoatraktanti za leukocite, monocite, neutrofile i druge efektorske ćelije iz krvi na mesto infekcije. Takođe, oni navode i limfocite u adaptivnom imunskom odgovoru Postoje četiri klase hemokina CXC, CC, C i CXXXC

Citokini produkovani od strane makrofaga i dendritskih ćelija Ciljne ćelije Lokalni efekat IL-1 limfociti pojačavaju odgovor IL-6 IL-8 (CXCL8) fagociti hemoatraktant za neutrofile IL-12 naivni T limfociti usmerava imunski odgovor ka Th1 tipu - proinflamatornom, oslobađanje citokina TNF- vaskularni endotel indukuje promene u vaskularnom endotelu (ekspresija E i P selektina), promene u vezama između ćelija sa povećanim gubitkom tečnosti

Efekti interferona tip I

Anti-virusni efekti interferona a/b

C) Inflamacijske barijere * Oštećenje tkiva zbog povrede ili ulaska patogena * Inflamacija: Oslobađanje hemijskih medijatora (histamin, fibrin, kinini, citokini) iz oštećenog tkiva, leukocita i patogena Vazodilatacija kapilara indukuje: crvenilo tkiva, povećenje T u tkivu i permeabilnosti kapilara, ulazak tečnosti i fagocita u tkivo

Inflamacija 1-isporučuje dodatne efektorske molekule i ćelije na mesto infekcije u cilju pospešivanja ubijanja MO od strane MF 2- obezbeđuje fizičku barijeru u formi mirkovaskularne koagulacije čime se sprečava širenje infekcije krvotokom 3- promoviše reparaciju oštećenog tkiva (neimunološka uloga)

Lokalna akutna inflamacijska reakcija

Lokalni i sistemski efekti proinflamatornih citokina

Inflamacijski odgovor – sistemsko dejstvo citokina

Fiziološke barijere Temperatura – normalna telesna temperatura inhibira rast većine mikroorganizama Povećana telesna temperatura (groznica) može da ima direktan efekat na patogene mikoorganizme pH - nizak pH u stomaku, koži, vagini (inhibira rast mikroorganizama) Pritiska kiseonika Inflamacija

Stimulacija adaptivnog imuniteta prirodnim imunitetom