Общая иммунология Flashcards
Фундаментальные свойства гемопоэтических стволовых клеток (ГСК).
1) По строению напоминают лимфоцит - небольшие размеры, высокое Nucleus:Cytoplasm, в цитоплазме небольшое количество органелл; Иммунофенотип - CD34+, CD59+, Thy-1+ c-kit+, CD33-, CD38- и HLA-DR-.
2) Cпособны к митотическому делению, но делятся редко, создавая кроветворный резерв на протяжении всей жизни человека; варианты деления: 1-Симметричный стволовой митоз, 2-Симметричный дифференцирующий митоз, 3-Ассиметричный митоз.
3) Способны к самоподдержанию популяции на постоянном уровне за счет нескольких строго согласованных процессов: 1- редких, но не прекращающихся до самой смерти делений, 2- дифференцировки, 3- перехода в состояние длительного репродуктивного покоя (G0), 4- апоптоза.
4) Аутосинтетический метаболизм.
5) Пластичность - попадая в соответствующее микроокружение, данные клетки превращаются в стволовые клетки соответствующей ткани и участвуют там в регенераторных процессах.
6) Резистентность к действию многих экстремальных факторов за счет редкого деления, конденсированного гетерохроматина, локализации.
7) Способны к мигрирации.
8) Плюрипотентность - способность дифференцироваться в клетки всех гемопоэтических и лимфоидных линий.
Понятие «выбора судьбы».
ГСК могут иметь несколько судеб в организме: самоподдержание, дифференцировка, миграция, покой и апоптоз. Эти решения о судьбе играют решающую роль в поддержании гомеостаза и регулируется интегральными эффектами внутриклеточных факторов и внеклеточных сигнальных путей, управляемых цитокинами.
Кинетика ГСК.
ГСК имеют 5 фаз клеточного цикла: G0 – G1 – S – G2 – M. В норме в костном мозге < 20% ГСК находятся в фазе S и > 60% в фазе G0. В регенерирующем костном мозге > 50 % HSC находятся в фазе S, а < 10 % — в фазе G0. Кроме того, укорочение фазы G1 в ответ на IL-3 предполагает выживание и рост ГСК, а удлинение фазы под действием EPO как фактора дальнейшей дифференцировки.
ГСК и иммуногенез.
В ответ на воспаление и контакт с антигеном увеличивается пролиферация и дифференцировка ГСК, а также их количество в периферической крови - TLR-сигналинг ГСК стимулирует патоген-опосредованную стимуляцию миелоидной дифференцировки и может обеспечить быстрое восполнение иммунных клеток в процессе формирования врожденных реакций на инфекцию; IFN-α, TNF стимулируют пролиферацию ранних ГСК.
Существуют также механизмы обратной связи, снижающие дедифференцировку ГСК - CD27 (экспрессируемый на стволовых и ранних предшественниках) взаимодействуя с CD70 (экспрессируемый на активированных иммунных клетках), подавляет востановлению лимфоцитов и миелоидных колоний.
Типы гиперчувствительности.
тип I: опосредованный IgE, немедленный (в теч. мин.); сенсибилизация: АГП к наивным Тh-кл. => [IL-4,5,10] дифф. в Th2-кл. => [IL-4] переключение класса антител В-клеток => продукция IgE => прикрепление к туч. кл. и базофилам = > 2” воздействие => перекрестное связывание антигена с антителами IgE на клеточной поверхности => {дегрануляция (высвобож. гистамина, гепарина, протеаз, факторов хемотаксиса нейтро. и эозино.) => ранняя фаза (в теч. мин.) => синтез мед. восп. (IL-1,4,5,6,10, LTB4, LTC4) => поздняя фаза (в теч. 8-12 ч)} => сокращение гладкой мускулатуры (бронхоспазм), вазодилатация и повыш. проницаемости (отек и покраснение, снижение АД) ; примеры: атопия, аллергия, анафилаксия.
тип II: IgM,IgG антито-опосредованный, немедленный, тканеспецифический; аутореакт. В-кл., избежавшие центральной толерантности => антитела IgM, IgG связываются с антигенами (могут быть внутр. / внеш.) на кл. или внеклеточном матриксе => путем активации системы комплемента вызывают цитотоксические реакции нейтрофилами, МАК/опсонизацию и фагоцитоз путем макрофаги / цитотоксичность NK-клетками => лизис клеток/апоптоз/нарушение нормальной функции; примеры: АИЗ (такие как синдром гудпасчера, миестения, т.д.) гемолитическая анемия, тромбоцитопения и т. д.
тип III: IgM, IgG комплемент-опосредованный, немедленный, системный; IgM,IgG-антитела прикрепляются к циркулирующим антигенам => образование иммунных комплексов и их отложение в различных тканях => активация системы комплемента => повреж. тканей; примеры: постстрептококковый глумерулонефрит, СКВ, сывороточная болезнь.
тип IV: опосредованный Т-клетками, замедленный (48-72 ч после воздействия); сентизация наивных CD8+ и CD4+ Т-клеток к определенному антигену => {дифф. в Th1-кл. => 2” воздействие => высвобож. цитокинов (IL-2, IFN-γ) => активация макрофагов => высвобож. цитокинов (TNF, ИЛ-1,6), ферменты, ROS, белки комплемента => воспаление и повреждение тканей} / {дифференциация до Т-киллеров => повторное контакт с комплексом антиген-MHC-I => активация и высвобождение перфорина => клеточный апоптоз; примеры: системные АИЗ (такие как диабет 1 типа и рассеянный склероз), контактные дерматиты, тест на чувствительность к туберкулину.
Фазы опухолевой прогрессии.
Онкогенез протекает в 3 стадии:
1) инициация - мутации в протоонкогенах или генах-онкосупрессорах возникают под действием канцерогенных факторов - может быть связано с встраиванием вирусного онкогена (HPV, HSV, EBV), активацией протоонкогена в онкоген (RTK-фактор роста, RAS-передача сигнала, MYC-фактор транскрипции, BCL-2-ингибитор апаптоза) за счет встраивания вирусный ген или транслокация (MYC-промоторное действие в новом локусе, BCR-ABL-образование нового онкопротеина), мутации потери функции обоих аллелей генов-супрессоров опухолей (Rb, p53)
2) промоция - мутировавший ген дает клетке преимущество в росте перед другими и она может бесконечно делиться, приводя к образованию колонии из выбранной клетки (иммортализация и индукция роста). Активация новых протоонкогенов и реализация эффектов клеточных онкогенов. В качестве промоторных факторов функционируют половые гормоны.
3) прогрессия - нарастание злокачественных свойств опухолевых клеток; поскольку эти генетически-нестабильные клетки пролиферируют быстрее, они не могут восстановить свою поврежденную ДНК и, следовательно, получают больше мутаций в своей ДНК, увеличивая их злокачественность: приобретения способности к деструктивному росту, инвазивности, образованию метастазов и приспособляемости к меняющимся условиям существования. (=> колониальная экспансия выживших клеток). Первичные признаки опухолевого роста, в том числе различные виды атопии, предшествуют вторичным (инвазивность, метастазирование, кахексия, рецидивы).
Роль иммунной системы в противоопухолевом иммунитете.
Понятие о гемопоэтической стволовой клетке.
Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) – клетки костного мозга, из которых в результате дифференцировки и созревания получаются все виды клеток крови: эритроциты, тромбоциты и различные виды лейкоцитов.
Термин «гемопоэтические» означает «кроветворные»; именно ГСК служат «отправной точкой» процесса кроветворения.
ГСК обладают способностью к практически неограниченному клеточному делению. Это означает, что из сравнительно небольшого числа ГСК может возникнуть огромное количество «дочерних» клеток, также способных как к дальнейшему делению, так и к дифференцировке с последующим созреванием в те или иные клетки крови.
Ниша ГСК.
Микроокружение костного мозга. Клетки гемопоэтического (макрофаги, лимфоциты, остеокласты) и мезенхимального (стромальные клетки, остеобласты, адипоциты и др.) происхождения, молекулы экстрацеллюлярного матрикса (коллаген, фибронектин, ламинин, гемонектин, ГАГ) представляют нишу ГСК; обычно делится на 2 секции:
* Эндостальная ниша — внешний край костного мозга, содержащий остеоциты, костный матрикс и покоящиеся ГСК.
* Периваскулярная ниша — внутреннее ядро костного мозга, содержащее активно делящиеся ГСК, синусоидальный эндотелий, CAR (ретикулярные клетки с избытком CXCL12) и МСК (мезенхимальные стволовые клетки).
В основе функционирования ниши лежит множество взаимосвязанных механизмов: это и межклеточные взаимодействия между стволовыми клетками, а также взаимодействия между стволовыми клетками и соседними дифференцированными клетками; взаимодействия между стволовыми клетками и компонентами внеклеточного матрикса; уровень кислорода (наличие или отсутствие гипоксии); факторы роста и цитокины; физико-химическое состояние окружающей среды (рН, её ионная сила, и в частности концентрация ионов Ca2+; наличие метаболитов и энергоносителей, таких как например АТФ).
Популяционная структура ГСК.
существуют две популяции HSC, LT-HSC и ST-HSC. первый способен к низкому самоподдерживающемуся делению и дифференцировке в ST-HSC, который делится и дифференцируется в мультипотентные предшественники, далее дифференцируясь в разные клетки крови.
Фенотипические характеристики ГСК.
Реципрокная экспрессия CD34 и CD38 - CD34 экспрессия снижается по мере дифференцировки ГСК.
ГСК и примитивные гемопоэтические клетки можно отличить от зрелых клеток крови по отсутствию у них линейно-специфических маркеров и присутствию некоторых других антигенов клеточной поверхности, таких как CD133 (для клеток человека) и c-kit и Sca-1 (для клеток мыши).
Основные механизмы подавления иммунного ответа.
- Регуляторные Т-клетки: участвуют в периферической толерантности - Естественные в тимусе (выбран потому, что они сильно реагируют на аутоантиген но не слишком сильно, чтобы быть убитыми) или Индуцированные в периферических лимфоидных органах (субоптимальная презентация антигена, недостаточная костимуляция). экспрессируют высокий уровень фактора транскрипции FOXP3. экспрессируют CTL-4. он ингибирует костимулирующую молекулу B7 на АПК. экспрессируют многие рецепторы IL-2 и аденозина. подавляют активацию других иммунных клеток, задействуя лиганды этих рецепторов. выделяют IL-10 и TGFβ, которые являются ингибирующими цитокинами.
- Анергия: также вызывают периферическую толерантность. Т-лимфоцит становится анергичным, когда он вступает в контакт с комплексом pMHC на АПК, но не получает необходимой костимуляции (из-за отсутствия PAMP, АПК не экспрессирует костимулирующие молекулы). Эти клетки не реагируют на последующие условия активации с ограниченной экспрессией IL-2.
- Апоптоз: в иммунной системе для удаления аутореактивных колоний иммунокомпетентных клеток, регулирования численности популяции пролиферирующих клеток, удаления клеток с повреждением ДНК. по эндогенному/митохондоральному пути, который запускается повреждением ДНК, или по экзогеному/рецепторному пути, который активируется при контакте DR с их лигандами. это семейство рецепторов TNF, включая Fas (активируется FasL). кроме этого экзогенний путь активируется ядерными ГКС рецепторами. в феномене «AICD» (Activation Induced Cell Death) факторы транскрипции, образующиеся при активации лимфоцитов, способствуют экспрессии рецепторов смерти, которые индуцируют апоптоз лимфоцитов после выполнения ими своих функций. иммунные клетки продолжают продуцировать антиапоптотические белки, пока они получают специальные сигналы. для В-клеток таким сигналом является связывание BCR с антигеном, для тимоцитов - удовлетворительное связывание TCR с МНС при положительной селекции, для периферических Т-лимфоцитов - постоянное узнавание эндогенных пептидов в сочетании с МНС. затем апоптотические клетки очищаются фагоцитами.
- другие механизмы иммуносупрессии включают высвобождение противовоспалительных цитокинов (антагонист рецептора ИЛ-1, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-11 и ИЛ-13), отрицательную обратную связь, индуцированную взаимодействием IgG с ингибиторным FcγRIIB. рецептор на В-клетках, ингибирующие рецепторы (семейство SIRP (сигнально-регуляторных белков), которые функционируют как негативные корецепторы, способные ингибировать активацию клеток, индуцированную через другие рецепторы) и т. д.
Позитивная и негативная роль клеток с иммуносупрессорной/регуляторной активностью.
+ при АИЗ: у человека при АИЗ (миастения гравис и диабет 1 типа) количество и функции Treg снижены
+ при аллергии: у атопиков супрессорная активность Trn и количество Tr1 снижено
+ при инфекции: чрезмерное увеличение Treg при инфекции ведет к иммунной недостаточности, в том числе ослаблению антигенспецифического ответа и персистенции инфекции, недостаточность Treg при инфекции приводит к избыточному проявлению воспалительного компонента и неспецифическому повреждению органов и тканей
- при онкологии: У человека при раке легкого и раке яичников происходит увеличение относительного количества CD4+CD25+ лимфоцитов в зоне опухолевого роста, при многих опухолях (рак поджелудочной железы, желудка) повышен уровень CD4+CD25+ в периферической крови, при колоректальном раке уровень Т-reg коррелирует с ростом опухоли.
+ при трансплантации: они способны обеспечить приживление трансплантата и подавление РТПХ, Аллоантиген-специфические Treg могут генерироваться in vitro и in vivo и подавлять ответ на аллоантигены.
+ при беременности: генерация Treg является одним из механизмов развития и поддержания периферической толерантности к аллоантигенам отца.
Th1/провоспалительные цитокины.
TNF: вызывают повышенную продукцию молекул адгезии и проницаемость сосудов, продукцию белков острой фазы печенью, лихорадку.
IFN-γ: активирует макрофаги с образованием активных форм кислорода, NO и лизосомальных ферментов, дифференцировку наивных CD4+ Th-кл. в Th1-кл. путем аутокринной регуляции, активацию клеточного иммунитета, прямое противовирусное действие
IL-2: индуцирует пролиферацию CD4+ Тh-кл., CD8+ ЦТЛ. и В-кл.
IL-12: стимулирует дифференцировку наивных CD4+ Th-клеток в Th1-клетки, активирует NK-клетки, стимулирует продукцию IFN-γ и TNF-α
хемокины (в.т.ч. IL-8): регулируют миграцию лимфоцитов и дендритных клеток в лимфоидные органы, в слизистые оболочки для обновления клеточного состава.
Цитокиновый баланс при развитии иммунозависимых заболеваний.
Цитокины - ключевые факторы патогенеза инфекционных, аллергических, аутоиммунных, аутовоспалительных, онкологических заболеваний и метаболических нарушений.
К патологии могут приводить:
- изменения количества одного или нескольких цитокинов
- Недостаточность продукции – бактериальные, вирусные инфекции
- Гиперпродукция – септический шок, аутовоспалительные и аутоиммунные процессы
- Изменения баланса про- и противоспалительных цитокинов либо цитокинов, регулирующих формы развития приобретенного иммунитета.
Основные типы опухолевых антигенов.
Опухолеассоциированные антигены (ОАА) – антигены, ассоциированные с опухолевыми клетками, но могут присутствовать в небольших количествах и на нормальных клетках.
Опухолеспецифические антигены (ОСА) – антигены, присутствующие исключительно на трансформированных клетках и отсутствующие на нормальных клетках. К опухолевым специфическим АГ относят структуры, кодируемые онкогенами и генами-супрессорами. Примерами опухоль-специфичных АГ могут быть: MAGE (специфический маркер меланомы), СА 125 (рак яичников), PSA (рак простаты), MUC-1 (рак груди) и др.
* Протоонкогены в норме оказывают активирующее влияние на процессы пролиферации и препятствуют клеточной гибели. Мутации протоонкогенов или их гиперэкспрессия, вызываемые канцерогенами или вирусами, могут запустить механизм малигнизации клетки.
* В клетках есть также гены опухолевой супрессии, в норме запускающие апоптоз клеток, что предотвращает развитие опухоли. Мутации в таких генах нарушают их протекторную функцию. Один из генов опухолевой супрессии – ген р53. Показано, что мутации р53 обнаруживаются в 50% опухолей человека.
Основные типы опухолевых антигенов:
* Поверхностные опухолевые трансплантационные антигены (TSTA)
* Вирусспецифические и вирусиндуцированные антигены
* Раковоэмбриональные антигены (альфа-фетопротеин, альфа-фетоглобулин, гликопротеин)
* Утрата или появление антигенов, свойственных нормальным клеткам, но другой органной или тканевой специфичности
Опухолевая трансформация антигенов: фазы, гены, контролирующие опухолевую трансформацию.
Опухолевая трансформация антигенов:
* антигенное упрощение – выключение изоантигенов, определяющих антигенный профиль нормальной ткани
* антигенная дивергенция – замена одного антигенного профиля нормальной ткани на антигенный профиль, свойственный другой ткани
* реверсия антигенов – появление генов, определяемых только в эмбриональном состоянии
Фазы опухолевой трансформации антигенов:
* Фаза иммортализации - появление мутаций, обеспечивающих повышенную выживаемость клеток
* Фаза индукции опухолевого роста - включаются механизмы аутокринного поддержания клеточного роста
* Фаза генетических изменений - отражает эволюцию опухолевых клеток
Контролирующие гены:
1 группа генов ответственна за первичные трансформирующие события
2 группа генов обеспечивает гиперпродукцию аутокринных факторов роста
3 группа генов отражает эволюцию опухолевого клона
! Процесс канцерогенеза - это процесс накопления мутаций и других генетических и эпигенетических изменений, приводящих вначале к приобретению таких свойств клетки, которые предопределяют ее способность образовывать злокачественную опухоль, а затем в силу высокой генетической изменчивости и селекции, происходящей под давлением со стороны организма, к возникновению и отбору все более и более автономных и агрессивных субклонов. Эти события приводят в свою очередь к изменению антигенных свойств клеток, которые выражаются в появлении опухолеспецифических и опухолеассоциированных антигенов.
