Imunitní systém

SLOŽKY IMUNITNÍHO SYSTÉMU SAVCŮ


(1) Lymfatické orgány

  • vysoce specializované tkáně obsahující velké množství lymfocytů, resp. jejich prekurzorů a řadu dalších buněk

  • primární (centrální) lymfatické orgány

      • kostní dřeň + brzlík (thymus)

      • místo vzniku a dozrávání lymfocytů

        • B-lymfocyty vznikají i dozrávají v červené kostní dřeni

        • T-lymfocyty vznikají v červené kostní dřeni, dozrávají v thymu

  • sekundární (periferní) lymfatické orgány

      • lymfatické uzliny (vychytávají antigeny z protékající lymfy), slezina (vychytává antigeny z protékající krve), mukózní lymfatická tkáň (sliznice vystýlající ústní dutinu, dýchací trubici, tenké střevo a pochvu – vychytává antigeny z povrchových epitelů)

      • místo vzniku specifické (adaptivní) imunitní odpovědi

      • záchyt cizorodých antigenů a zároveň koncentrace lymfocytů – větší pravděpodobnost jejich setkání


(2) Cirkulující buňky imunitního systému = leukocyty

  • buňky zodpovědné za imunitní reakci organismu

  • schopné procházet stěnami kapilár do tkání (diapedéza)

  • morfologické dělení leukocytů dle charakteru cytoplazmy:

      • granulocyty (v cytoplazmě barvitelná granula, segmentované jádro)

        • mají schopnost degranulace = uvolnění obsahu granul mimo buňku

        • první, rychlá obranná linie organismu

        • typy: neutrofily, eozinofily, bazofily

      • agranulocyty (cytoplazma bez granul, velké, oválné, nečleněné jádro)

        • lymfocyty a monocyty

  • funkční dělení leukocytů:

      • fagocytující buňky: specializované k pohlcování částic

        • neutrofily, eozinofily, makrofágy (a jejich prekurzory monocyty)

        • poznámka na okraj: monocyty/makrofágy mohou vstupovat do tkání (pak se ale do oběhu nevrací): alveolární makrofágy v plicích, Kupferovy buňky v játrech, mikroglie v mozku, dále jsou i v kůži, slezině apod.

      • cytotoxické buňky: cílené zabíjení jiných buněk

        • eozinofily, cytotoxické T-lymfocyty, přirození zabíječi (NK buňky, natural killers)

      • buňky produkující protilátky: základ látkové imunity

        • B-lymfocyty – po vycestování z kapilár se můžou vrátit zpět

        • kontinuální recyklace mezi krví a lymfou

      • antigen prezentující buňky: fagocytovanou částici rozštěpí na proteinové fragmenty a ty potom vystavují na svém povrchu = klíčové pro aktivaci specifické imunitní odpovědi

        • makrofágy, monocyty, dendritické buňky, B-lymfocyty


(3) Mediátory imunitního systému = cytokiny

    • polypeptidy produkované imunitními buňkami jako odpověď na přítomnost antigenu v organismu

    • cytokiny aktivují různé efektorové buňky, jejichž úkolem je inaktivovat a eliminovat antigen

    • klasifikace dle funkce:

    • mediátory regulující vrozenou imunitu

        • produkovány NK buňkami jako reakce na bakteriální a virové produkty

        • stimulují počáteční zánětlivé reakce

        • např.: TNF (tumor necrosis factor), INF (interferony), IL (interleukiny)

    • mediátory získané (adaptivní) imunity

        • produkovány především T-lymfocyty

        • regulují dělení a diferenciaci různých skupiny lymfocytů

        • produkce výsledkem rozpoznání konkrétního typu antigenu

        • např.: interleukiny, interferony

    • mediátory stimulující hemopoézu

        • produkovány kmenovými buňkami kostní dřeně a leukocyty

        • stimulují růst a diferenciaci leukocytů

        • např.: CSF (colony-stimulating factors), interleukiny

Reakce organismu na přítomnost antigenu je vždy komplexem řady dílčích reakcí a výsledkem vzájemných interakcí mezi jednotlivými buňkami imunitního systému, specifické i nespecifické imunity.

NESPECIFICKÁ IMUNITA

  • evolučně starší, vyskytuje se v různých formách v celé živočišné říši od bezobratlých po savce (včetně člověka)

  • základní charakteristiky:

      • je vrozená (organismus ji má od narození nehledě na to, zda se s antigenem potkal, nebo ne)

      • není specifická (buňky zasahují stejným způsobem proti všem cizorodým částicím)

      • nemá imunologickou paměť (zásah proti antigenu vždy se stejnou silou, i když je opakovaný)

  • výkonné složky:

      • fyzikální a chemické bariéry organismu: kůže, sliznice chráněné mukózním sekretem, řasinkové epitely, sliny, slzy, žaludeční šťávy

      • bazofily: produkce histaminu – dilatace cév, zvýšení permeability vlásečnic – usnadnění průchodu proteinů a leukocytů z krve do tkání – zánětlivá reakce, teplota, otok, zarudnutí

      • fagocytóza makrofágy a neutrofily: diapedézou vystupují z kapilár do tkání a pohlcují veškerý cizorodý materiál, v místě infekce vzniká hnis, aktivované tkáňové fygocyty produkují cytokiny (vliv na další buňky)

      • komplementové proteiny: skupina tkáňových a membránových proteinů lokálně aktivovaných v místě zánětu, chemický atraktant leukocytů, opsonizace bakteriálních buněk, perforace bakteriální membrány

      • NK buňky (natural killers, přirození zabíječi): nespecifická obrana proti virům a nádorovým buňkám (rozeznávají patologické změny na povrchu buněk)

SPECIFICKÁ IMUNITA

  • evolučně vyspělejší než imunita nespecifická

  • základní charakteristiky:

      • není vrozená (organismus ji získává až při styku s antigenem)

      • specificky rozpoznává cizorodé látky (antigeny)

      • vyznačuje se imunologickou pamětí (opakované setkání – rychlejší a efektivnější odpověď)

    • na povrchu všech buněk jsou specifické membránové proteiny vystavující fragmenty tělu vlastních proteinů (jejich peptidové štěpy), které se během embryonálního vývoje učí imunitní systém rozpoznávat jako tělu vlastní – ostatní molekuly potom po narození rozeznává jako cizí, nazýváme je antigeny

    • antigen = původně látka vyvolávající tvorbu protilátek (z angl. antibody generating), v širším smyslu jakákoliv cizorodá látka vyvolávající imunitní odpověď

    • antigeny jsou v těle rozpoznávány prostřednictvím B- a T- lymfocytů – mají na svém povrchu buněčné receptory schopné vázat takové antigeny

    • antigenní molekula zpravidla příliš velká – váže se receptor jen na její určitou malou část, tzv. epitop (antigenní determinant)

    • receptor s epitopem do sebe zapadají jako „klíč do zámku“

    • klon = receptorově shodný typ leukocytu spolu s jeho identickými kopiemi

    • existují milióny typů antigenů, proto je formování buněčných receptorů jedním z nejsložitějších procesů v imunologii

      • obrovská diverzita a rozlišovací schopnost

      • eliminace receptorů potenciálně reagujících s vlastními buňkami


B-lymfocyty a látková imunita

    • namířeno proti extracelulárním antigenům

    • po stimulaci receptoru antigenem se B-lymfocyt dělí a diferencuje, vznikají:

    • 1. plazmatické buňky

        • produkují velké množství protilátek, tzv. imunoglobulinů (téměř identické s membránovým receptorem)

        • protilátky jsou globulární bílkoviny obsažené v plazmě, slinách, slzách, mateřském mléce aj.

        • molekula má tvar písmene Y – tvořena čtyřmi polypeptidovými řetězci

        • u člověka rozlišujeme podle stavby pět základních tříd (izotypů) imunoglobulinů:

          • IgG: nejsilnější a nejstabilnější, vyskytuje se v krvi a mozkomíšním moku, prochází i přes placentu a chrání novorozence, váže se na viry, bakterie i houby a společně s komplementem je dokáže zničit

          • IgA: slizniční protilátky, nachází se v trávicím traktu, mléku, slzách a slinách, chrání vnější i vnitřní povrch těla, aktivují komplement

          • IgE: protilátky proti parazitům, hrají velkou roli v alergických reakcích, neaktivují komplement

          • IgM: časné protilátky, vyskytují se v krvi a aktivují komplement

          • IgD: podíl na aktivaci B lymfocytů, asi i účast při alergiích (stimulace bazofilů)

        • protilátky samy o sobě antigen nezničí, ale „označí ho“ (= navážou se na něj, tzv. opsonizace), čímž se antigen stává viditelnějším pro makrofágy, příp. ho neutralizují (např. toxin) či zabrání jeho interakci s hostitelkou buňkou (např. vstup viru do buňky)

        • komplex protilátky - antigen aktivuje další buňky a proteiny komplementu (spolupráce s nespecifickou imunitou)

    • 2. paměťové buňky

        • vznikají v menším množství, ale zato mají delší životnost

        • rychlejší, masivnější, efektivnější zásah při opakované infekci

        • organismus tzv. imunizován proti určitému antigenu


T-lymfocyty a buněčná imunita

    • rozpoznávání intracelulárních antigenů (skoro vždy peptidů) – důležité u infekcí, kdy patogen pobývá přímo v hostitelské buňce a je tak nedostupný pro B-lymfocyty

    • cytotoxické T-lymfocyty (TC) ničí buňku vlastního těla, která prezentovala cizorodý antigen (např. virové či nádorové), a tím brání šíření infekce/patologie

    • pomahačské (z angl. helper) T-lymfocyty (TH) produkují cytokiny, které stimulují k zásahu další buňky

    • na rozdíl od B-lymfocytů nejsou T-lymfocyty schopny reagovat s antigenem přímo – ke své stimulaci potřebují antigen prezentující buňky


Antigen prezentující buňky (APC) a MHC systém

    • APC jsou buňky vlastního těla schopné fagocytovat (makrofágy, dendritické buňky, B-lymfocyty) – co pozřou, to naštípou na krátké peptidické sekvence (fragmenty) a vystaví na svém povrchu k „posouzení“

    • kromě těchto „vzorků“ mají na povrchu i MHC molekuly (z angl. major histocompatibility complex)

      • MHC jsou vysoce polymorfní a zcela specifické a unikátní pro každého jedince

      • MHC určují individuální identitu všech tkání – proto můžou působit komplikace spojené např. s odvržením štěpu po transplantaci

      • největší koncentrace MHC je v leukocytech, proto se u člověka používá spíše zkratka HLA (z angl. human leukocyte antigens)

      • více o MHC najdete například na Wikipedii

    • teprve komplex MHC molekuly s antigenem vystavený na povrchu buňky aktivuje příslušný T-lymfocyt


Imunizace

  • aktivní imunizace

      • přímý kontakt organismu s příslušným antigenem, imunitní systém vytváří protilátky a paměťové buňky

      • příklady: prodělání onemocnění, inkompatibilní těhotenství (matka Rh–, plod Rh+), transplantace, většina očkování

  • pasivní imunizace

      • do organismu transportovány již hotové protilátky nebo lymfocyty specifické vůči danému patogenu

      • jedinec je imunní pouze dočasně, jeho imunitní systém de facto není zapojen – výhodou je rychlá účinnost

      • příklady: přenos protilátek přes placentu z krve matky do plodu nebo mlékem při kojení, speciální očkování proti extrémně virulentním infekcím nebo jedům (tetanus, hadí jedy)

PORUCHY (ANOMÁLIE) IMUNITNÍHO SYSTÉMU

  • alergie, alergické reakce

      • vyvolané přecitlivělostí na jinak všeobecně neškodné látky, tzv. alergeny

      • typické lokální projevy: zarudnutí, otok, svědění kůže, kýchání, zvracení, průjmy, kopřivka

      • v extrémním případě se může rozvinout anafylaktický šok (celkový kolaps oběhového systému, rapidní pokles krevního tlaku v důsledku vasodilatačních účinků histaminu) a dušení v důsledku otoku průdušek (bronchoskopie)

  • autoimunita

      • selhání schopnosti rozlišit látky cizorodé od látek tělu vlastních – tvorba protilátek proti vlastním tkáním

      • příklady: roztroušená skleróza (narušování myelinových pochev v CNS), hemolytická anémie (protilátky proti antigenům erytrocytů), lupus (neznámá příčina), revmatická horečka (protilátky proti buňkám srdečního svalu), revmatická artritida (protilátky proti kloubním tkáním)

  • AIDS (acquires immune deficiency syndrome)

      • agens retrovirus HIV (human immunodeficiency virus) – napadá T-lymfocyty

      • více informací například na Wikipedii

  • nádory

      • imunitní systém kromě cizích patogenů musí rozpoznávat i abnormální buňky vlastní a potom je eliminovat

      • v případě nádorů tento mechanismus selhává