Immunologia kliniczna Flashcards
Nadwrażliwość (hyperreactivity) według Gela i Combsa
Nieprawidłowa (nadmierna) odpowiedź immunologiczna i zapalna, która jest szkodliwa dla gospodarza
można wyróżnić 4 typy reakcji nadwrażliwości
o Typ I – reakcje alergiczne
o Typ II – reakcje cytotoksyczne
o Typ III – reakcje kompleksów immunologicznych
o Typ IV – reakcje komórkowe
Cechy reakcji z nadwrażliwości typu I
• Nadmierna reaktywność układu odpornościowego w stosunku do powszechnie występujących w środowisku antygenów (alergenów)
• Powszechnie nazywane alergiami lub reakcjami anafilaktycznymi
• Nadmierna aktywacja limfocytów szlaku Th2 które pełnią koordynującą rolę w alergii
• Nadmierna produkcja IgE tzw. atopia
• Silna genetyczna predyspozycja do rozwoju atopii
• Sekwencja zdarzeń:
1. alergeno-swoiste IgE wiążą się z receptorami na powierzchni komórek tucznych i bazofilów
2. ponowna ekspozycja na alergen
3. degranulacja (uwolnienie mediatorów anafilaksji)
4. zapalenie alergiczne – skutek patologiczny
• Występowanie reakcji o charakterze miejscowym lub systemowym
• Kliniczna manifestacja o charakterze naczyniowo-mięśniowym (faza natychmiastowa – EPR early phase response) oraz zapalnym (faza późna – LPR late phase response) -> przewlekły stan zapalny może prowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia tkanek tzw. przebudowy struktury i funkcji danej tkanki czyli remodelingu
Reakcje anafilaktyczne (natychmiastowe] to
zespół objawów zachodzący po kilku/kilkunastu minut od kontaktu z alergenem, będący konsekwencją zależnej od IgE aktywacji i degranulacji komórek tucznych oraz uwolnienia mediatorów anafilaksji
Klony limfocytów Th1 produkują IFN-γ ale nie IL-4 a więc
Nie dostarczają pomocy limfocytom B -> brak wzmocnienia produkcji IgE
• Klony limfocytów Th2 produkują IL-4 ale nie IFN-γ a więc
o Dostarczają pomoc limfocytom B -> wzmocnienie produkcji IgE
Funkcja efektorowa Th1: aktywacja makrofagów (wzmacnianie aktywacji makrofagów)
Makrofag po aktywacji
o Produkuje zwiększoną ilość ROS (reaktywne formy tlenu), NO (reaktywne formy azotu), enzymów lizosomalnych
o Produkuje cytokiny zapalne tj. TNF, IL-1, PG (postoglandyny), LT (leukotrieny) -> indukuje miejscową reakcję zapalną i rekrutację kolejnych fagocytów
o Usuwa obumarłe komórki i tkanki
o Uruchamia procesy naprawcze poprzez produkcję TGF-β -> Synteza kolagenu czy czynników stymulujących proliferację fibroblastów
• Mechanizm kluczowy przy zabijaniu bakterii wewnątrzkomórkowych (Mycobacterium sp.) czy pierwotniaków (Leishmania major)
Funkcja efektorowa Th2: aktywacja limfocytów B
- Do aktywacji komórek Th2 wymagana jest restrykcja MHC klasy II
- Aktywatorem limfocytów B poza czynnikami kostymulującymi jest IL-4
Funkcja efektorowa komórek B (plazmocytów) to
produkcja przeciwciał
Co powoduje aktywację i polaryzację Th?
komórki dendrytyczne DC - Th
• Sygnał 1
o Ag-MHC II – TCR
• Sygnał 2
o B7 –CD28 (kostymulacja)
• Sygnał 3
o DC-zależna polaryzacja Th (IL-12 albo IL-4)
• Odbieranie przez DC sygnały pochodzące z patogenu/alergenu i zewnątrzkomórkowego milieu polaryzują DC do produkcji jakościowo-różnego sygnału 3
Koordynująca i dominująca rola Th2 w rozwoju reakcji alergicznej
- Polega na tym, że limfocyty Th2 zawiadują efektorowym trio – limfocyty B, eozynofile, komórki tuczne – typowe dla reakcji alergicznych, za pośrednictwem odpowiednich IL
- Poprzez IL-4 limfocyty Th2 powodują przełączenie klas w limfocytach B -> powstają alergenowo-swoiste IgE, które uczulają zarówno eozynofile jak i komórki tuczne – łączą się z nimi poprzez receptory FcεRI
- Limfocyty Th2 poprzez produkcję IL-5 oraz IL-9 wpływają na różnicowanie i rozwój eozynofilów jak i komórek tucznych
- Limfocyty Th2 działają antagonistycznie w stosunku do subpopulacji Th1
Mechanizm reakcji alergicznej
• Składa się z dwóch faz
o I faza – faza uczulenia
o II faza – faza efektorowa
• Faza uczulenia
o Ma miejsce podczas pierwszej ekspozycji organizmu na alergen
o Podstawą tej fazy jest powstanie alergenowo-swoistych przeciwciał klasy IgE, które uczulają komórki tuczne jak również eozynofile wiążąc się z receptorem FcεRI
o W jej przebiegu powstają również limfocyty Th2 pamięci
o Przebieg
1. Alergen zostaje pobrany poprzez komórkę prezentującą antygen (komórka dendrytyczna – alergen pobierany na drodze mikropinocytozy, fagocytozy, receptorowo-zależnej endocytozy)
2. Prezentacja alergenu wraz z MHC klasy II na powierzchni komórki dendrytycznej
3. Dziewiczy limfocyt Th podlega ekspansji klonalnej
4. Produkcja klonów limfocytów Th2
5. Limfocyty Th2 dostarczają pomoc limfocytom B do produkcji IgE
6. IgE wiążą się z receptorami na powierzchni komórek tucznych
• Faza efektorowa
o Zachodzi po każdej kolejnej ekspozycji na alergen
o Zachodzi intensyfikacji zapalenia alergicznego wiążącego się z degranulacją komórek uczulonych oraz intensyfikacją odpowiedzi immunologicznej na dany alergen co bazuje na komórkach pamięci
o Immunoglobulina IgE w momencie związania się na powierzchni komórek tucznych bądź eozynofilów za pomocą receptorów FcεRI jej czas przeżycia wydłuża się do kilku miesięcy (niezwiązana kilka dni)
o Przebieg
1. Alergen wiąże się z IgE (połączony z komórkami tucznymi oraz eozynofilami) – wiązanie krzyżowe (alergen musi być związany przez dwa IgE rozpoznające ten sam epitom)
2. Transdukcja sygnału do wnętrza komórek tucznych i eozynofilów
3. Degranulacja ziarnistości
4. Uwalnianie mediatorów alergii
Rodzaje mediatorów komórek tucznych/bazofilów w fazie efektorowej reakcji alergicznej
o Preformowane – histamina, tryptaza, chymaza (EPR)
Histamina - Rozszerzają naczynia krwionośne – zwiększają przepustowość naczyń krwionośnych
Tryptaza, chrymaza - Nadprodukcja śluzu
Zlokalizowane w ziarnistościach komórek tucznych bądź bazofilów
o Syntezowane de novo - PG, LT, PAF (EPR)
Syntetyzowane z fosfolipidów błonowych przy udziale fosfolipazy A2
Metabolity kwasu arachidowego
LT – działanie chemotaktyczne, powodują skurcz mięśni
PG - rozszczelniają naczynia krwionośne (naczynia włosowate)
o Cytokiny - TNF-alfa, IL4, IL5, GM-CSF (LPR)
Produkcja przez komórki tuczne bądź bazofile
To cytokiny prozapalne
Rola komórek tucznych w alergii
Produkują
o biogenne aminy które rozszczelniają naczynia włosowate
o metabolity wtórne kwasu arachidowego
PG – rozszczelnienie
LT – skurcz mięśni gładkich
o Cytokiny – odpowiedzialne za reakcję zapalną, jej intensyfikacja
Mechanizm reakcji immunologicznych leżący u podłoża chorób alergicznych
Faza uczulenia i pamięci
o Klonalna ekspansja alergeno-swoistych Th2 CD4+ -produkujących IL4 i IL13 -> indukcja przełączenia klasy na alergenowo-swoiste IgE
o Uczulenie komórek tucznych i bazofilów poprzez wiązanie IgE z FcεRI o wysokim powinowactwie -> wydłużona żywotność IgE jak i komórek
o Powstanie puli komórek pamięci alergeno-swoistych limfocytów Th2 i B -> wzmożenie odpowiedzi alergicznej w przyszłości
• Faza efektorowa, którą dzieli się na EPR i LPR
o Inicjacja rozpoczyna się po kolejnym kontakcie z alergenem i jego krzyżowym wiązaniu z kompleksami IgE –FcεRI -> aktywacja komórek tucznych i bazofilów (EPR czas 10-20 min)
o Następuje ciągła aktywacja komórek tucznych i limfocytów Th2 które poprzez uwalniane TNF-alfa, IL4, Il5, IL9, IL13 utrzymują wysoki poziom IgE, rekrutują eozynofile o silnej aktywności proteolitycznej, wzmagają produkcję śluzu (LPR czas 6-12h)
Co sprawia ze dana substancja staje się alergenem?
- Podatny grunt (atopia) umożliwia nadmierną reakcję na alergen
- Brak /upośledzona indukcja mechanizmów odpowiedzi wrodzonej promujących aktywację Mo -> IL-12
- Brak polimeryzacji szlaku Th1 -> INFγ (antagonista Th2)
- Grasiczozależność Ag -> (Th2), Ag grasiczoniezależne słabo aktywują limfocyty B (wymagają nośnika białkowego np. penicylina)
- Natura chemiczna - drobnocząsteczkowe 10-40kDa9 białka, dobra rozpuszczalność w płynach tkankowych, łatwość dyfuzji
- Często glikozylowane (stabilne) -> zabezpieczenie przed denaturacją
- Aktywność enzymatyczna -> charakter proteaz -> łatwiej niszczą nabłonek -> łatwiejsza penetracja
Odpowiedz limfocytów B na antygeny grasiczoniezależne
- subpopulacja [limfocytów] B1 (CD5+)
- Cukry proste, lipidy złożone z powtórzonych motywy
- Produkcja głównie IgM
- Umiarkowane powinowactwo, niska awidność, Abs polireaktywne
- Brak pamięci immunologicznej
- Aktywacja komórek przez BCR cross-linking i agregację receptorów
Odpowiedz limfocytów B na antygeny grasiczozależne
- subpopulacja [limfocytów] B2 (CD5-)
- Białka
- Produkcja różnych izotypów -> przełączenie klas -> powstają immunoglobuliny o silnym powinnowactwie
- IgM -> IgE lub IgM-> IgG4 -> IgE
- silne powinowactwo -> dojrzewanie powinowactwa (warunkiem są hipermutacje zachodzące w genach kodujących immunoglobuliny, konsekwencją jest powstawanie immunoglobulin cechujących się silniejszym powinowactwem do antygenów)
- Pamięć immunologiczna
- Aktywacja wymaga obecności Th i dostarczanych sygnałów kostymulujących
Okludyna
białko błony cytoplazmatycznej komórek nabłonkowych uczestniczące w formowaniu połączeń międzykomórkowych
Geny związane z alergią kodują cząsteczki warunkujące:
o Profil odpowiedzi immunologicznej -> IL-4, IL-5, IL-13, IL-4R, IL-12, CD14
o Nasilenie swoistej odpowiedzi immunologicznej (regulacja zapalenia) -> MHC II, FcεRI
o Uwrażliwienie ze strony środowiska -> CD14, TLR2, TLR6
o Funkcję/fizjologię danej tkanki/narządu -> receptor β2-adrenergiczny, ADAM33, IL-13
o Funkcją ochronną (bariera epitelialna) -> filagryna
Wpływ czynników środowiskowych na alergie
• Zakażenia przebyte w dzieciństwie o Infekcje zasadniczo przyczyniają się do rozwoju szlaku Th1 • Różnorodność mikroflory jelitowej • Zanieczyszczenie środowiska • Ekspozycja na alergen o Osoby żyjące w mieście częściej chorują na alergie – krótkotrwała skokowa ekspozycja na alergen • „nadmierna” higiena • Dieta/antybiotyki • styl życia
Hipoteza higieniczna
Zakłada że podatność genetyczna na alergie oraz zbyt higieniczny styl życia związany z ograniczeniem zakażeń w dzieciństwie mogą prowadzić do rozwoju atopii i w konsekwencji alergii
W okresie życia płodowego występuje silna polaryzacja w kierunku szlaku
Th2 -> rodzimy się z dominacją Th2 -> cel: ochrona płodu i jego tolerowanie w organizmie matki
o Dowody
Łożysko produkuje progesteron i PGE, które wzmacniają produkcję cytokin Th2 (wyciszenie szlaku Th1)
Płód ma wysoki surowiczy poziom IL-6, cytokiny polaryzującej Th2 poprzez wzmożenie autokrynnej produkcji IL4
Neonatalne Treg są dobrze rozwinięte
Regulacja odpowiedzi T-zależnej – supresja limfocytów T przez Treg
Limfocyty regulatorowe (Treg CD4+ CD25+ FOXP3+)
o 2 populacje: tTreg (thumus-derived Treg) i pTreg (pepipheral T-reg)
tTreg – powstają w grasicy w trakcie dojrzewania tymocytów
pTreg – powstają w narządach obwodowych z dojrzałych dziewiczych TCD4+ po stymulacji antygenowej w obecności cytokin supresorowych IL-10 oraz TGFβ, a następnie restrykcji MHC II
o FOXP3+ to czynnik transkrypcyjny, który pełni rolę zarówno aktywatora jak i represora
Aktywuje w komórce
• cząsteczkę CD25 – receptora dla IL-2 (główny czynnik wzrostu limfocytów)
• cząsteczkę kostymulującą CD4 – potrzebna aby doszło do aktywacji i kostymulacji innych komórek
• cząsteczkę CD103 – wyciszanie odpowiedzi
blokuje inne czynniki transkrypcyjne potrzebne do powstawania interleukin
Wygaszanie odpowiedzi przez limfocyty Treg
• produkcja dużych ilości cytokin immunosupresyjnych -> wygaszanie aktywacji komórek Th2
o IL-10 – działa autokrynnie na proliferację Treg, wzmaga wytwarzanie podklasy IV IgG, hamuje ekspresję antygenów MHC II, hamuje wytwarzanie cytokin przez subpopulacje Th1 i Th2, hamuje generowanie reaktywnych form tlenu i cytokin prozapalnych przez monocyty i makrofagi
o TGFβ - działa autokrynnie na proliferację Treg, hamuje ekspresję antygenów MHC II, wzmaga produkcję IgA, działające antagostycznie do IgE
• Aktywacja ekspresji receptora dla IL-2
o W komórkach Treg pod wpływem FOXP3 dochodzi do wzmożonej ekspresji receptora dla IL-2
Jeśli dużo receptora niż na innych limfocytach -> limfocyty Treg będą wyłapywać IL-2 ze środowiska -> Więcej Treg, brak czynnika wzrostu dla limfocytów T -> apoptoza
• Bezpośrednie zabijanie komórek docelowych – możliwość produkcji granzym i perforyn -> mechanizm cytolizokomórkowy
• Połączenie się z komórką docelową -> Treg poprzez wzmożona ekspresję cząsteczki kostymulującej wiążąc się z drugą cząsteczką kostymulującą na limfocytach efektorowych oraz przy równoczesnej ligacji MHC II z receptorem LAG3 oraz wzmożonej ekspresji adenozynomonofosforanu -> inaktywacji efektorowych limfocytów T -> anergia
równowaga Th1/Th2 możliwa dzięki działaniu
IL-10
o Działa autokrynnie na proliferację Treg
o Wzmaga wytwarzanie IgG4
o Hamuje ekspresję MHC II na DC
o Hamuje wytwarzanie cytokin przez Th1/Th2
o Hamuje generowania ROS, IL6, IL8 poprzez monocyty/makrofagi
• TGF beta
o Działa autokrynnie na proliferację Treg
o Hamuje ekspresję MHC II na DC
o Wzmaga wytwarzanie IgA
Wyciszanie pro-alergicznego szlaku Th2 przez pasożyty
• Alergeny pasożytów mimo iż uruchamiają szlak Th2 (proalergiczny) to w niektórych przypadkach są w stanie przeciwdziałać alergii. Odpowiedzialne są za to przeciwciała poliklonalne pasożytnicze IgE, konkurują niejako z anty-alergicznymi przeciwciałami IgE o receptory na komórkach efektorowych reakcji alergicznych
IgE-zależna odpowiedź w parazytozach
• Rzadkość występowania alergenowo-swoistych IgE u osób z atopią
• Dużo poliklonalnych antypasożytniczych („mniej specyficznych”) IgE / mało swoistych IgE
• Rzadkie reakcje anafilaksji
• Indukcja silnej odpowiedzi z udziałem Treg
o Produkowane Treg, które potrafią wygaszać IgE zależną odpowiedź – przystosowanie do żywiciela w toku ewolucji
IgE-zależna odpowiedź w alergii
- Obecność alergenowo-swoistych IgE u osób z atopią
- Dużo swoistych IgE / mało poliklonalnych IgE
- Częste reakcje anafilaksji
- Brak indukcji odpowiedzi z udziałem Treg
Helminty jako induktory bądź supresory reakcji alergicznych
Indukcja / zaostrzanie
o Indukcja produkcji IL-4 -> silna odpowiedź Th2
o Eozynofilia i mastocytoza -> intensyfikacja zapalenia alergicznego
o Irytacja mechaniczna podczas migracji pasożyta -> uszkodzenie nabłonka – migracja pasożyta -> większy dostęp do alergenów
o Niektóre antygeny pasożytów to bardzo silne alergeny
• Supresja
o Hipoteza z udziałem poliklonalnych IgE -> blokowanie dostępu IgE-swoistych
o Indukcja silnej odpowiedzi z udziałem Treg
• Protekcję wykazują długo-żyjące helminty powodujące wczesne infekcje chroniczne a nie helminty powodujące reakcje przejściowe, bo te pierwsze indukują silniejszą odpowiedź Th2 (niespecyficzną) i efekty immunomodulacyjne (silniejszą produkcję Treg)
Patomechanizm astmy oskrzelowej
• Astma to chroniczna choroba zapalna dróg oddechowych, która charakteryzuje się zmiennymi symptomami o charakterze nawrotowym - niedrożnością przepływu powietrza i skurczem oskrzeli (bronchospasm). Symptomy to świst, kaszel, ścisk w klatce piersiowej, krótki oddech, duszność
• Wczesna faza reakcji alergicznej w astmie [EPR]
o W bardzo szybkim czasie po kontakcie z alergenem dochodzi do degranulacji komórek tucznych, bazofilów lub eozynofilów
o Alergen -> aktywacja komórek tucznych -> histamina, LT, PG ->
• Późna faza reakcji alergicznej [LPR]
o Podstawą jest rekrutacja komórek zapalnych do ogniska zapalnego i ich aktywacja w ognisku zapalnym – dolne drogi oddechowe -> aktywowane komórki zapalne produkują mediatory zapalenia, cytokiny prozapalne, czynniki wzrostu, helokiny (rekrutacja innych komórek efektorowych do ogniska zapalnego) -> zaburzenia apoptozy
o Błędne koło, reakcja zapalna sama się nakręca, a dodatkowo uruchamiane są reakcje naprawcze, które nie są skuteczne -> po dłuższym czasie i kilku latach choroby dochodzi do przebudowy oskrzeli – remodelingu
• Proces remodelingu oskrzeli obejmuje
o 1. Włóknienie podnabłonkowe -> zredukowana elastyczność ściany
o 2. Naciek komórek zapalnych -> intensyfikacja zapalenia
o 3. Przerost mięśni gładkich -> silny bronchospazm
o 4. Zwiększona produkcja śluzu -> zwężona przepustowość
Astma
- przejściowa i odwracalna niedrożność dróg oddechowych
- Przyczyna: nadwrażliwość typu I
- Zaostrzenie -> skutek nadreaktywności dróg oddechowych (często alergeny, różne czynniki)
- silne działanie leków rozszerzających oskrzela
- Obraz kliniczny: zapalenie, wheezing, atopia
- Atakowane miejsce anatomiczne: drogi oddechowe (small Airways), hiperplazja błony podstawnej
- Natura zapalenia: TCD4+ (limfocyty Th2), eozynofile
POChP – przewlekła obturacyjna choroba płuc - charakterystyka
- Występuje u nałogowych palaczy
- Rozwija się po kilkunastu latach (20 progresywna i nieodwracalna niedrożność dróg oddechowych
- Przyczyna: nałogowe palenie, niedobór α-1-antytrypsyny (inhibitora proteaz serynowych)
- Zaostrzenie -> skutek infekcji bakteryjnych dróg oddechowych (Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Klebsiella pneumoniae – odpowiedzialne za zaostrzenia choroby)
- słabe działanie leków rozszerzających oskrzela
- Obraz kliniczny: zapalenie, rozedma płuc -> upośledzenie wymiany gazowej
- Atakowane miejsca anatomiczne: drogi oddechowe + parenchyma, zniszczenie pęcherzyków płucnych
- Natura zapalenia: TCD8+ (limfocyty Tc), neutrofile
Terapia chorób alergicznych
• Identyfikacja oraz unikanie alergenów
• Farmakoterapia (leczenie objawowe)
o Leki antyhistaminowe – rozszerzanie naczyń krwionośnych
o Leki przeciwzapalne (kortykosterydy) – wygaszanie zapalenia
o Agoniści receptorów β-2-adrenergicznych
• Immunomodulacja – modulacja mechanizmów obronnych odpowiedzialnych za reakcje IgE-zależne i prozapalne
o specyficzna
specyficzne odczulanie [SIT – specific immunotherapy]
o Niespecyficzna
Blokowanie IgE
Hamowanie cytokin prozapalnych
Mechanizmy alergenowo-swoistej immunoterapii SIT
• Terapia SIT polega na sukcesywnym podawaniu wzrastających dawek alergenów celem indukcji mechanizmów tolerancji na alergen oraz zredukowania stanu zapalnego (podawany przez różny czas, zazwyczaj raz do roku przez 3-5 lat)
• Mechanizmy modulowane
o Redukcja alergenowo-swoistych IgE
o Indukcja alergenowo-swoistych IgG4 (blokujące)
o supresja deganulacji komórek tucznych i bazofilów
o Redukcja rekrutacji komórek efektorowych głównie eozynofilów
o Indukcja alergenowo-swoistych Treg (IL-10)
• Przeciwalergiczna rola IgG4
o Wyłapywanie alergenu zanim dosięgnie on kompleksów IgE-FcεRI na komórkach tucznych i bazofilach (nie wywołują skutków) -> konkurencja o te same epitopy alergenów z przeciwciałami IgE
o Niskie powinowactwo do aktywujących receptorów FcγRI
o Hamowanie degranulacji bazofilów i komórek tucznych poprzez krzyżowe łączenie (cross-linking) FcεRI i FcγRIIb odpowiednio z IgE i IgG4
o IgG4 są funkcjonalnie monowalentne gdyż są strukturalnie bispecyficzne – brak krzyżowego wiązania alergenów i tworzenia kompleksów immunologicznych
o Przeciwzapalna rola IgG4 obejmuje też Brak aktywacji dopełniacza po związaniu alergenu
Przeciwciało biwalentne
oznacza, że jest dwuwartościowe, czyli posiada dwa miejsca, które może wykorzystać do wiązania epitopu